lib/Target/NVPTX/NVPTXTargetMachine.cpp

   1 //===-- NVPTXTargetMachine.cpp - Define TargetMachine for NVPTX -----------===//
   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 // Top-level implementation for the NVPTX target.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "NVPTXTargetMachine.h"
  15 #include "MCTargetDesc/NVPTXMCAsmInfo.h"
  16 #include "NVPTX.h"
  17 #include "NVPTXAllocaHoisting.h"
  18 #include "NVPTXLowerAggrCopies.h"
  19 #include "NVPTXTargetObjectFile.h"
  20 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/AsmPrinter.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionAnalysis.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  25 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  26 #include "llvm/IR/IRPrintingPasses.h"
  27 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  28 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
  29 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
  30 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
  31 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
  32 #include "llvm/PassManager.h"
  33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  34 #include "llvm/Support/Debug.h"
  35 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
  36 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  37 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  38 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  39 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  40 #include "llvm/Target/TargetLoweringObjectFile.h"
  41 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  43 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  44 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
  45 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  46
  47 using namespace llvm;
  48
  49 namespace llvm {
  50 void initializeNVVMReflectPass(PassRegistry&);
  51 void initializeGenericToNVVMPass(PassRegistry&);
  52 void initializeNVPTXAssignValidGlobalNamesPass(PassRegistry&);
  53 void initializeNVPTXFavorNonGenericAddrSpacesPass(PassRegistry &);
  54 void initializeNVPTXLowerStructArgsPass(PassRegistry &);
  55 }
  56
  57 extern "C" void LLVMInitializeNVPTXTarget() {
  58   // Register the target.
  59   RegisterTargetMachine<NVPTXTargetMachine32> X(TheNVPTXTarget32);
  60   RegisterTargetMachine<NVPTXTargetMachine64> Y(TheNVPTXTarget64);
  61
  62   // FIXME: This pass is really intended to be invoked during IR optimization,
  63   // but it's very NVPTX-specific.
  64   initializeNVVMReflectPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  65   initializeGenericToNVVMPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  66   initializeNVPTXAssignValidGlobalNamesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  67   initializeNVPTXFavorNonGenericAddrSpacesPass(
  68     *PassRegistry::getPassRegistry());
  69   initializeNVPTXLowerStructArgsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  70 }
  71
  72 NVPTXTargetMachine::NVPTXTargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
  73                                        StringRef CPU, StringRef FS,
  74                                        const TargetOptions &Options,
  75                                        Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
  76                                        CodeGenOpt::Level OL, bool is64bit)
  77     : LLVMTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL),
  78       TLOF(make_unique<NVPTXTargetObjectFile>()),
  79       Subtarget(TT, CPU, FS, *this, is64bit) {
  80   initAsmInfo();
  81 }
  82
  83 NVPTXTargetMachine::~NVPTXTargetMachine() {}
  84
  85 void NVPTXTargetMachine32::anchor() {}
  86
  87 NVPTXTargetMachine32::NVPTXTargetMachine32(
  88     const Target &T, StringRef TT, StringRef CPU, StringRef FS,
  89     const TargetOptions &Options, Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
  90     CodeGenOpt::Level OL)
  91     : NVPTXTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, false) {}
  92
  93 void NVPTXTargetMachine64::anchor() {}
  94
  95 NVPTXTargetMachine64::NVPTXTargetMachine64(
  96     const Target &T, StringRef TT, StringRef CPU, StringRef FS,
  97     const TargetOptions &Options, Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
  98     CodeGenOpt::Level OL)
  99     : NVPTXTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, true) {}
 100
 101 namespace {
 102 class NVPTXPassConfig : public TargetPassConfig {
 103 public:
 104   NVPTXPassConfig(NVPTXTargetMachine *TM, PassManagerBase &PM)
 105       : TargetPassConfig(TM, PM) {}
 106
 107   NVPTXTargetMachine &getNVPTXTargetMachine() const {
 108     return getTM<NVPTXTargetMachine>();
 109   }
 110
 111   void addIRPasses() override;
 112   bool addInstSelector() override;
 113   bool addPreRegAlloc() override;
 114   bool addPostRegAlloc() override;
 115   void addMachineSSAOptimization() override;
 116
 117   FunctionPass *createTargetRegisterAllocator(bool) override;
 118   void addFastRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) override;
 119   void addOptimizedRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) override;
 120 };
 121 } // end anonymous namespace
 122
 123 TargetPassConfig *NVPTXTargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
 124   NVPTXPassConfig *PassConfig = new NVPTXPassConfig(this, PM);
 125   return PassConfig;
 126 }
 127
 128 void NVPTXTargetMachine::addAnalysisPasses(PassManagerBase &PM) {
 129   // Add first the target-independent BasicTTI pass, then our NVPTX pass. This
 130   // allows the NVPTX pass to delegate to the target independent layer when
 131   // appropriate.
 132   PM.add(createBasicTargetTransformInfoPass(this));
 133   PM.add(createNVPTXTargetTransformInfoPass(this));
 134 }
 135
 136 void NVPTXPassConfig::addIRPasses() {
 137   // The following passes are known to not play well with virtual regs hanging
 138   // around after register allocation (which in our case, is *all* registers).
 139   // We explicitly disable them here.  We do, however, need some functionality
 140   // of the PrologEpilogCodeInserter pass, so we emulate that behavior in the
 141   // NVPTXPrologEpilog pass (see NVPTXPrologEpilogPass.cpp).
 142   disablePass(&PrologEpilogCodeInserterID);
 143   disablePass(&MachineCopyPropagationID);
 144   disablePass(&BranchFolderPassID);
 145   disablePass(&TailDuplicateID);
 146
 147   addPass(createNVPTXImageOptimizerPass());
 148   TargetPassConfig::addIRPasses();
 149   addPass(createNVPTXAssignValidGlobalNamesPass());
 150   addPass(createGenericToNVVMPass());
 151   addPass(createNVPTXFavorNonGenericAddrSpacesPass());
 152   addPass(createSeparateConstOffsetFromGEPPass());
 153   // The SeparateConstOffsetFromGEP pass creates variadic bases that can be used
 154   // by multiple GEPs. Run GVN or EarlyCSE to really reuse them. GVN generates
 155   // significantly better code than EarlyCSE for some of our benchmarks.
 156   if (getOptLevel() == CodeGenOpt::Aggressive)
 157     addPass(createGVNPass());
 158   else
 159     addPass(createEarlyCSEPass());
 160   // Both FavorNonGenericAddrSpaces and SeparateConstOffsetFromGEP may leave
 161   // some dead code.  We could remove dead code in an ad-hoc manner, but that
 162   // requires manual work and might be error-prone.
 163   //
 164   // The FavorNonGenericAddrSpaces pass shortcuts unnecessary addrspacecasts,
 165   // and leave them unused.
 166   //
 167   // SeparateConstOffsetFromGEP rebuilds a new index from the old index, and the
 168   // old index and some of its intermediate results may become unused.
 169   addPass(createDeadCodeEliminationPass());
 170 }
 171
 172 bool NVPTXPassConfig::addInstSelector() {
 173   const NVPTXSubtarget &ST =
 174     getTM<NVPTXTargetMachine>().getSubtarget<NVPTXSubtarget>();
 175
 176   addPass(createLowerAggrCopies());
 177   addPass(createAllocaHoisting());
 178   addPass(createNVPTXISelDag(getNVPTXTargetMachine(), getOptLevel()));
 179
 180   if (!ST.hasImageHandles())
 181     addPass(createNVPTXReplaceImageHandlesPass());
 182
 183   return false;
 184 }
 185
 186 bool NVPTXPassConfig::addPreRegAlloc() { return false; }
 187 bool NVPTXPassConfig::addPostRegAlloc() {
 188   addPass(createNVPTXPrologEpilogPass());
 189   return false;
 190 }
 191
 192 FunctionPass *NVPTXPassConfig::createTargetRegisterAllocator(bool) {
 193   return nullptr; // No reg alloc
 194 }
 195
 196 void NVPTXPassConfig::addFastRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) {
 197   assert(!RegAllocPass && "NVPTX uses no regalloc!");
 198   addPass(&PHIEliminationID);
 199   addPass(&TwoAddressInstructionPassID);
 200 }
 201
 202 void NVPTXPassConfig::addOptimizedRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) {
 203   assert(!RegAllocPass && "NVPTX uses no regalloc!");
 204
 205   addPass(&ProcessImplicitDefsID);
 206   addPass(&LiveVariablesID);
 207   addPass(&MachineLoopInfoID);
 208   addPass(&PHIEliminationID);
 209
 210   addPass(&TwoAddressInstructionPassID);
 211   addPass(&RegisterCoalescerID);
 212
 213   // PreRA instruction scheduling.
 214   if (addPass(&MachineSchedulerID))
 215     printAndVerify("After Machine Scheduling");
 216
 217
 218   addPass(&StackSlotColoringID);
 219
 220   // FIXME: Needs physical registers
 221   //addPass(&PostRAMachineLICMID);
 222
 223   printAndVerify("After StackSlotColoring");
 224 }
 225
 226 void NVPTXPassConfig::addMachineSSAOptimization() {
 227   // Pre-ra tail duplication.
 228   if (addPass(&EarlyTailDuplicateID))
 229     printAndVerify("After Pre-RegAlloc TailDuplicate");
 230
 231   // Optimize PHIs before DCE: removing dead PHI cycles may make more
 232   // instructions dead.
 233   addPass(&OptimizePHIsID);
 234
 235   // This pass merges large allocas. StackSlotColoring is a different pass
 236   // which merges spill slots.
 237   addPass(&StackColoringID);
 238
 239   // If the target requests it, assign local variables to stack slots relative
 240   // to one another and simplify frame index references where possible.
 241   addPass(&LocalStackSlotAllocationID);
 242
 243   // With optimization, dead code should already be eliminated. However
 244   // there is one known exception: lowered code for arguments that are only
 245   // used by tail calls, where the tail calls reuse the incoming stack
 246   // arguments directly (see t11 in test/CodeGen/X86/sibcall.ll).
 247   addPass(&DeadMachineInstructionElimID);
 248   printAndVerify("After codegen DCE pass");
 249
 250   // Allow targets to insert passes that improve instruction level parallelism,
 251   // like if-conversion. Such passes will typically need dominator trees and
 252   // loop info, just like LICM and CSE below.
 253   if (addILPOpts())
 254     printAndVerify("After ILP optimizations");
 255
 256   addPass(&MachineLICMID);
 257   addPass(&MachineCSEID);
 258
 259   addPass(&MachineSinkingID);
 260   printAndVerify("After Machine LICM, CSE and Sinking passes");
 261
 262   addPass(&PeepholeOptimizerID);
 263   printAndVerify("After codegen peephole optimization pass");
 264 }