lib/Target/MSP430/MSP430ISelDAGToDAG.cpp

   1 //===-- MSP430ISelDAGToDAG.cpp - A dag to dag inst selector for MSP430 ----===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines an instruction selector for the MSP430 target.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "MSP430.h"
  15 #include "MSP430TargetMachine.h"
  16 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGISel.h"
  22 #include "llvm/IR/CallingConv.h"
  23 #include "llvm/IR/Constants.h"
  24 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  25 #include "llvm/IR/Function.h"
  26 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  27 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  28 #include "llvm/Support/Debug.h"
  29 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  30 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  31 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  32 using namespace llvm;
  33
  34 #define DEBUG_TYPE "msp430-isel"
  35
  36 namespace {
  37   struct MSP430ISelAddressMode {
  38     enum {
  39       RegBase,
  40       FrameIndexBase
  41     } BaseType;
  42
  43     struct {            // This is really a union, discriminated by BaseType!
  44       SDValue Reg;
  45       int FrameIndex;
  46     } Base;
  47
  48     int16_t Disp;
  49     const GlobalValue *GV;
  50     const Constant *CP;
  51     const BlockAddress *BlockAddr;
  52     const char *ES;
  53     int JT;
  54     unsigned Align;    // CP alignment.
  55
  56     MSP430ISelAddressMode()
  57       : BaseType(RegBase), Disp(0), GV(nullptr), CP(nullptr),
  58         BlockAddr(nullptr), ES(nullptr), JT(-1), Align(0) {
  59     }
  60
  61     bool hasSymbolicDisplacement() const {
  62       return GV != nullptr || CP != nullptr || ES != nullptr || JT != -1;
  63     }
  64
  65     void dump() {
  66       errs() << "MSP430ISelAddressMode " << this << '\n';
  67       if (BaseType == RegBase && Base.Reg.getNode() != nullptr) {
  68         errs() << "Base.Reg ";
  69         Base.Reg.getNode()->dump();
  70       } else if (BaseType == FrameIndexBase) {
  71         errs() << " Base.FrameIndex " << Base.FrameIndex << '\n';
  72       }
  73       errs() << " Disp " << Disp << '\n';
  74       if (GV) {
  75         errs() << "GV ";
  76         GV->dump();
  77       } else if (CP) {
  78         errs() << " CP ";
  79         CP->dump();
  80         errs() << " Align" << Align << '\n';
  81       } else if (ES) {
  82         errs() << "ES ";
  83         errs() << ES << '\n';
  84       } else if (JT != -1)
  85         errs() << " JT" << JT << " Align" << Align << '\n';
  86     }
  87   };
  88 }
  89
  90 /// MSP430DAGToDAGISel - MSP430 specific code to select MSP430 machine
  91 /// instructions for SelectionDAG operations.
  92 ///
  93 namespace {
  94   class MSP430DAGToDAGISel : public SelectionDAGISel {
  95   public:
  96     MSP430DAGToDAGISel(MSP430TargetMachine &TM, CodeGenOpt::Level OptLevel)
  97         : SelectionDAGISel(TM, OptLevel) {}
  98
  99     const char *getPassName() const override {
 100       return "MSP430 DAG->DAG Pattern Instruction Selection";
 101     }
 102
 103     bool MatchAddress(SDValue N, MSP430ISelAddressMode &AM);
 104     bool MatchWrapper(SDValue N, MSP430ISelAddressMode &AM);
 105     bool MatchAddressBase(SDValue N, MSP430ISelAddressMode &AM);
 106
 107     bool SelectInlineAsmMemoryOperand(const SDValue &Op, unsigned ConstraintID,
 108                                       std::vector<SDValue> &OutOps) override;
 109
 110     // Include the pieces autogenerated from the target description.
 111   #include "MSP430GenDAGISel.inc"
 112
 113   private:
 114     SDNode *Select(SDNode *N) override;
 115     SDNode *SelectIndexedLoad(SDNode *Op);
 116     SDNode *SelectIndexedBinOp(SDNode *Op, SDValue N1, SDValue N2,
 117                                unsigned Opc8, unsigned Opc16);
 118
 119     bool SelectAddr(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp);
 120   };
 121 }  // end anonymous namespace
 122
 123 /// createMSP430ISelDag - This pass converts a legalized DAG into a
 124 /// MSP430-specific DAG, ready for instruction scheduling.
 125 ///
 126 FunctionPass *llvm::createMSP430ISelDag(MSP430TargetMachine &TM,
 127                                         CodeGenOpt::Level OptLevel) {
 128   return new MSP430DAGToDAGISel(TM, OptLevel);
 129 }
 130
 131
 132 /// MatchWrapper - Try to match MSP430ISD::Wrapper node into an addressing mode.
 133 /// These wrap things that will resolve down into a symbol reference.  If no
 134 /// match is possible, this returns true, otherwise it returns false.
 135 bool MSP430DAGToDAGISel::MatchWrapper(SDValue N, MSP430ISelAddressMode &AM) {
 136   // If the addressing mode already has a symbol as the displacement, we can
 137   // never match another symbol.
 138   if (AM.hasSymbolicDisplacement())
 139     return true;
 140
 141   SDValue N0 = N.getOperand(0);
 142
 143   if (GlobalAddressSDNode *G = dyn_cast<GlobalAddressSDNode>(N0)) {
 144     AM.GV = G->getGlobal();
 145     AM.Disp += G->getOffset();
 146     //AM.SymbolFlags = G->getTargetFlags();
 147   } else if (ConstantPoolSDNode *CP = dyn_cast<ConstantPoolSDNode>(N0)) {
 148     AM.CP = CP->getConstVal();
 149     AM.Align = CP->getAlignment();
 150     AM.Disp += CP->getOffset();
 151     //AM.SymbolFlags = CP->getTargetFlags();
 152   } else if (ExternalSymbolSDNode *S = dyn_cast<ExternalSymbolSDNode>(N0)) {
 153     AM.ES = S->getSymbol();
 154     //AM.SymbolFlags = S->getTargetFlags();
 155   } else if (JumpTableSDNode *J = dyn_cast<JumpTableSDNode>(N0)) {
 156     AM.JT = J->getIndex();
 157     //AM.SymbolFlags = J->getTargetFlags();
 158   } else {
 159     AM.BlockAddr = cast<BlockAddressSDNode>(N0)->getBlockAddress();
 160     //AM.SymbolFlags = cast<BlockAddressSDNode>(N0)->getTargetFlags();
 161   }
 162   return false;
 163 }
 164
 165 /// MatchAddressBase - Helper for MatchAddress. Add the specified node to the
 166 /// specified addressing mode without any further recursion.
 167 bool MSP430DAGToDAGISel::MatchAddressBase(SDValue N, MSP430ISelAddressMode &AM) {
 168   // Is the base register already occupied?
 169   if (AM.BaseType != MSP430ISelAddressMode::RegBase || AM.Base.Reg.getNode()) {
 170     // If so, we cannot select it.
 171     return true;
 172   }
 173
 174   // Default, generate it as a register.
 175   AM.BaseType = MSP430ISelAddressMode::RegBase;
 176   AM.Base.Reg = N;
 177   return false;
 178 }
 179
 180 bool MSP430DAGToDAGISel::MatchAddress(SDValue N, MSP430ISelAddressMode &AM) {
 181   DEBUG(errs() << "MatchAddress: "; AM.dump());
 182
 183   switch (N.getOpcode()) {
 184   default: break;
 185   case ISD::Constant: {
 186     uint64_t Val = cast<ConstantSDNode>(N)->getSExtValue();
 187     AM.Disp += Val;
 188     return false;
 189   }
 190
 191   case MSP430ISD::Wrapper:
 192     if (!MatchWrapper(N, AM))
 193       return false;
 194     break;
 195
 196   case ISD::FrameIndex:
 197     if (AM.BaseType == MSP430ISelAddressMode::RegBase
 198         && AM.Base.Reg.getNode() == nullptr) {
 199       AM.BaseType = MSP430ISelAddressMode::FrameIndexBase;
 200       AM.Base.FrameIndex = cast<FrameIndexSDNode>(N)->getIndex();
 201       return false;
 202     }
 203     break;
 204
 205   case ISD::ADD: {
 206     MSP430ISelAddressMode Backup = AM;
 207     if (!MatchAddress(N.getNode()->getOperand(0), AM) &&
 208         !MatchAddress(N.getNode()->getOperand(1), AM))
 209       return false;
 210     AM = Backup;
 211     if (!MatchAddress(N.getNode()->getOperand(1), AM) &&
 212         !MatchAddress(N.getNode()->getOperand(0), AM))
 213       return false;
 214     AM = Backup;
 215
 216     break;
 217   }
 218
 219   case ISD::OR:
 220     // Handle "X | C" as "X + C" iff X is known to have C bits clear.
 221     if (ConstantSDNode *CN = dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1))) {
 222       MSP430ISelAddressMode Backup = AM;
 223       uint64_t Offset = CN->getSExtValue();
 224       // Start with the LHS as an addr mode.
 225       if (!MatchAddress(N.getOperand(0), AM) &&
 226           // Address could not have picked a GV address for the displacement.
 227           AM.GV == nullptr &&
 228           // Check to see if the LHS & C is zero.
 229           CurDAG->MaskedValueIsZero(N.getOperand(0), CN->getAPIntValue())) {
 230         AM.Disp += Offset;
 231         return false;
 232       }
 233       AM = Backup;
 234     }
 235     break;
 236   }
 237
 238   return MatchAddressBase(N, AM);
 239 }
 240
 241 /// SelectAddr - returns true if it is able pattern match an addressing mode.
 242 /// It returns the operands which make up the maximal addressing mode it can
 243 /// match by reference.
 244 bool MSP430DAGToDAGISel::SelectAddr(SDValue N,
 245                                     SDValue &Base, SDValue &Disp) {
 246   MSP430ISelAddressMode AM;
 247
 248   if (MatchAddress(N, AM))
 249     return false;
 250
 251   EVT VT = N.getValueType();
 252   if (AM.BaseType == MSP430ISelAddressMode::RegBase) {
 253     if (!AM.Base.Reg.getNode())
 254       AM.Base.Reg = CurDAG->getRegister(0, VT);
 255   }
 256
 257   Base  = (AM.BaseType == MSP430ISelAddressMode::FrameIndexBase) ?
 258     CurDAG->getTargetFrameIndex(AM.Base.FrameIndex,
 259                                 getTargetLowering()->getPointerTy()) :
 260     AM.Base.Reg;
 261
 262   if (AM.GV)
 263     Disp = CurDAG->getTargetGlobalAddress(AM.GV, SDLoc(N),
 264                                           MVT::i16, AM.Disp,
 265                                           0/*AM.SymbolFlags*/);
 266   else if (AM.CP)
 267     Disp = CurDAG->getTargetConstantPool(AM.CP, MVT::i16,
 268                                          AM.Align, AM.Disp, 0/*AM.SymbolFlags*/);
 269   else if (AM.ES)
 270     Disp = CurDAG->getTargetExternalSymbol(AM.ES, MVT::i16, 0/*AM.SymbolFlags*/);
 271   else if (AM.JT != -1)
 272     Disp = CurDAG->getTargetJumpTable(AM.JT, MVT::i16, 0/*AM.SymbolFlags*/);
 273   else if (AM.BlockAddr)
 274     Disp = CurDAG->getTargetBlockAddress(AM.BlockAddr, MVT::i32, 0,
 275                                          0/*AM.SymbolFlags*/);
 276   else
 277     Disp = CurDAG->getTargetConstant(AM.Disp, SDLoc(N), MVT::i16);
 278
 279   return true;
 280 }
 281
 282 bool MSP430DAGToDAGISel::
 283 SelectInlineAsmMemoryOperand(const SDValue &Op, unsigned ConstraintID,
 284                              std::vector<SDValue> &OutOps) {
 285   SDValue Op0, Op1;
 286   switch (ConstraintID) {
 287   default: return true;
 288   case InlineAsm::Constraint_m: // memory
 289     if (!SelectAddr(Op, Op0, Op1))
 290       return true;
 291     break;
 292   }
 293
 294   OutOps.push_back(Op0);
 295   OutOps.push_back(Op1);
 296   return false;
 297 }
 298
 299 static bool isValidIndexedLoad(const LoadSDNode *LD) {
 300   ISD::MemIndexedMode AM = LD->getAddressingMode();
 301   if (AM != ISD::POST_INC || LD->getExtensionType() != ISD::NON_EXTLOAD)
 302     return false;
 303
 304   EVT VT = LD->getMemoryVT();
 305
 306   switch (VT.getSimpleVT().SimpleTy) {
 307   case MVT::i8:
 308     // Sanity check
 309     if (cast<ConstantSDNode>(LD->getOffset())->getZExtValue() != 1)
 310       return false;
 311
 312     break;
 313   case MVT::i16:
 314     // Sanity check
 315     if (cast<ConstantSDNode>(LD->getOffset())->getZExtValue() != 2)
 316       return false;
 317
 318     break;
 319   default:
 320     return false;
 321   }
 322
 323   return true;
 324 }
 325
 326 SDNode *MSP430DAGToDAGISel::SelectIndexedLoad(SDNode *N) {
 327   LoadSDNode *LD = cast<LoadSDNode>(N);
 328   if (!isValidIndexedLoad(LD))
 329     return nullptr;
 330
 331   MVT VT = LD->getMemoryVT().getSimpleVT();
 332
 333   unsigned Opcode = 0;
 334   switch (VT.SimpleTy) {
 335   case MVT::i8:
 336     Opcode = MSP430::MOV8rm_POST;
 337     break;
 338   case MVT::i16:
 339     Opcode = MSP430::MOV16rm_POST;
 340     break;
 341   default:
 342     return nullptr;
 343   }
 344
 345    return CurDAG->getMachineNode(Opcode, SDLoc(N),
 346                                  VT, MVT::i16, MVT::Other,
 347                                  LD->getBasePtr(), LD->getChain());
 348 }
 349
 350 SDNode *MSP430DAGToDAGISel::SelectIndexedBinOp(SDNode *Op,
 351                                                SDValue N1, SDValue N2,
 352                                                unsigned Opc8, unsigned Opc16) {
 353   if (N1.getOpcode() == ISD::LOAD &&
 354       N1.hasOneUse() &&
 355       IsLegalToFold(N1, Op, Op, OptLevel)) {
 356     LoadSDNode *LD = cast<LoadSDNode>(N1);
 357     if (!isValidIndexedLoad(LD))
 358       return nullptr;
 359
 360     MVT VT = LD->getMemoryVT().getSimpleVT();
 361     unsigned Opc = (VT == MVT::i16 ? Opc16 : Opc8);
 362     MachineSDNode::mmo_iterator MemRefs0 = MF->allocateMemRefsArray(1);
 363     MemRefs0[0] = cast<MemSDNode>(N1)->getMemOperand();
 364     SDValue Ops0[] = { N2, LD->getBasePtr(), LD->getChain() };
 365     SDNode *ResNode =
 366       CurDAG->SelectNodeTo(Op, Opc, VT, MVT::i16, MVT::Other, Ops0);
 367     cast<MachineSDNode>(ResNode)->setMemRefs(MemRefs0, MemRefs0 + 1);
 368     // Transfer chain.
 369     ReplaceUses(SDValue(N1.getNode(), 2), SDValue(ResNode, 2));
 370     // Transfer writeback.
 371     ReplaceUses(SDValue(N1.getNode(), 1), SDValue(ResNode, 1));
 372     return ResNode;
 373   }
 374
 375   return nullptr;
 376 }
 377
 378
 379 SDNode *MSP430DAGToDAGISel::Select(SDNode *Node) {
 380   SDLoc dl(Node);
 381
 382   // Dump information about the Node being selected
 383   DEBUG(errs() << "Selecting: ");
 384   DEBUG(Node->dump(CurDAG));
 385   DEBUG(errs() << "\n");
 386
 387   // If we have a custom node, we already have selected!
 388   if (Node->isMachineOpcode()) {
 389     DEBUG(errs() << "== ";
 390           Node->dump(CurDAG);
 391           errs() << "\n");
 392     Node->setNodeId(-1);
 393     return nullptr;
 394   }
 395
 396   // Few custom selection stuff.
 397   switch (Node->getOpcode()) {
 398   default: break;
 399   case ISD::FrameIndex: {
 400     assert(Node->getValueType(0) == MVT::i16);
 401     int FI = cast<FrameIndexSDNode>(Node)->getIndex();
 402     SDValue TFI = CurDAG->getTargetFrameIndex(FI, MVT::i16);
 403     if (Node->hasOneUse())
 404       return CurDAG->SelectNodeTo(Node, MSP430::ADD16ri, MVT::i16, TFI,
 405                                   CurDAG->getTargetConstant(0, dl, MVT::i16));
 406     return CurDAG->getMachineNode(MSP430::ADD16ri, dl, MVT::i16, TFI,
 407                                   CurDAG->getTargetConstant(0, dl, MVT::i16));
 408   }
 409   case ISD::LOAD:
 410     if (SDNode *ResNode = SelectIndexedLoad(Node))
 411       return ResNode;
 412     // Other cases are autogenerated.
 413     break;
 414   case ISD::ADD:
 415     if (SDNode *ResNode =
 416         SelectIndexedBinOp(Node,
 417                            Node->getOperand(0), Node->getOperand(1),
 418                            MSP430::ADD8rm_POST, MSP430::ADD16rm_POST))
 419       return ResNode;
 420     else if (SDNode *ResNode =
 421              SelectIndexedBinOp(Node, Node->getOperand(1), Node->getOperand(0),
 422                                 MSP430::ADD8rm_POST, MSP430::ADD16rm_POST))
 423       return ResNode;
 424
 425     // Other cases are autogenerated.
 426     break;
 427   case ISD::SUB:
 428     if (SDNode *ResNode =
 429         SelectIndexedBinOp(Node,
 430                            Node->getOperand(0), Node->getOperand(1),
 431                            MSP430::SUB8rm_POST, MSP430::SUB16rm_POST))
 432       return ResNode;
 433
 434     // Other cases are autogenerated.
 435     break;
 436   case ISD::AND:
 437     if (SDNode *ResNode =
 438         SelectIndexedBinOp(Node,
 439                            Node->getOperand(0), Node->getOperand(1),
 440                            MSP430::AND8rm_POST, MSP430::AND16rm_POST))
 441       return ResNode;
 442     else if (SDNode *ResNode =
 443              SelectIndexedBinOp(Node, Node->getOperand(1), Node->getOperand(0),
 444                                 MSP430::AND8rm_POST, MSP430::AND16rm_POST))
 445       return ResNode;
 446
 447     // Other cases are autogenerated.
 448     break;
 449   case ISD::OR:
 450     if (SDNode *ResNode =
 451         SelectIndexedBinOp(Node,
 452                            Node->getOperand(0), Node->getOperand(1),
 453                            MSP430::OR8rm_POST, MSP430::OR16rm_POST))
 454       return ResNode;
 455     else if (SDNode *ResNode =
 456              SelectIndexedBinOp(Node, Node->getOperand(1), Node->getOperand(0),
 457                                 MSP430::OR8rm_POST, MSP430::OR16rm_POST))
 458       return ResNode;
 459
 460     // Other cases are autogenerated.
 461     break;
 462   case ISD::XOR:
 463     if (SDNode *ResNode =
 464         SelectIndexedBinOp(Node,
 465                            Node->getOperand(0), Node->getOperand(1),
 466                            MSP430::XOR8rm_POST, MSP430::XOR16rm_POST))
 467       return ResNode;
 468     else if (SDNode *ResNode =
 469              SelectIndexedBinOp(Node, Node->getOperand(1), Node->getOperand(0),
 470                                 MSP430::XOR8rm_POST, MSP430::XOR16rm_POST))
 471       return ResNode;
 472
 473     // Other cases are autogenerated.
 474     break;
 475   }
 476
 477   // Select the default instruction
 478   SDNode *ResNode = SelectCode(Node);
 479
 480   DEBUG(errs() << "=> ");
 481   if (ResNode == nullptr || ResNode == Node)
 482     DEBUG(Node->dump(CurDAG));
 483   else
 484     DEBUG(ResNode->dump(CurDAG));
 485   DEBUG(errs() << "\n");
 486
 487   return ResNode;
 488 }