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 "NVPTXTargetTransformInfo.h"
  21 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/AsmPrinter.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionAnalysis.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  26 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  27 #include "llvm/IR/IRPrintingPasses.h"
  28 #include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"
  29 #include "llvm/IR/Verifier.h"
  30 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
  31 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
  32 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
  33 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
  34 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  35 #include "llvm/Support/Debug.h"
  36 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
  37 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  38 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  39 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  40 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  41 #include "llvm/Target/TargetLoweringObjectFile.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  43 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  44 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  45 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
  46 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  47
  48 using namespace llvm;
  49
  50 namespace llvm {
  51 void initializeNVVMReflectPass(PassRegistry&);
  52 void initializeGenericToNVVMPass(PassRegistry&);
  53 void initializeNVPTXAllocaHoistingPass(PassRegistry &);
  54 void initializeNVPTXAssignValidGlobalNamesPass(PassRegistry&);
  55 void initializeNVPTXFavorNonGenericAddrSpacesPass(PassRegistry &);
  56 void initializeNVPTXLowerStructArgsPass(PassRegistry &);
  57 }
  58
  59 extern "C" void LLVMInitializeNVPTXTarget() {
  60   // Register the target.
  61   RegisterTargetMachine<NVPTXTargetMachine32> X(TheNVPTXTarget32);
  62   RegisterTargetMachine<NVPTXTargetMachine64> Y(TheNVPTXTarget64);
  63
  64   // FIXME: This pass is really intended to be invoked during IR optimization,
  65   // but it's very NVPTX-specific.
  66   initializeNVVMReflectPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  67   initializeGenericToNVVMPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  68   initializeNVPTXAllocaHoistingPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  69   initializeNVPTXAssignValidGlobalNamesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  70   initializeNVPTXFavorNonGenericAddrSpacesPass(
  71     *PassRegistry::getPassRegistry());
  72   initializeNVPTXLowerStructArgsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  73 }
  74
  75 static std::string computeDataLayout(bool is64Bit) {
  76   std::string Ret = "e";
  77
  78   if (!is64Bit)
  79     Ret += "-p:32:32";
  80
  81   Ret += "-i64:64-v16:16-v32:32-n16:32:64";
  82
  83   return Ret;
  84 }
  85
  86 NVPTXTargetMachine::NVPTXTargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
  87                                        StringRef CPU, StringRef FS,
  88                                        const TargetOptions &Options,
  89                                        Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
  90                                        CodeGenOpt::Level OL, bool is64bit)
  91     : LLVMTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL), is64bit(is64bit),
  92       TLOF(make_unique<NVPTXTargetObjectFile>()),
  93       DL(computeDataLayout(is64bit)), Subtarget(TT, CPU, FS, *this) {
  94   if (Triple(TT).getOS() == Triple::NVCL)
  95     drvInterface = NVPTX::NVCL;
  96   else
  97     drvInterface = NVPTX::CUDA;
  98   initAsmInfo();
  99 }
 100
 101 NVPTXTargetMachine::~NVPTXTargetMachine() {}
 102
 103 void NVPTXTargetMachine32::anchor() {}
 104
 105 NVPTXTargetMachine32::NVPTXTargetMachine32(
 106     const Target &T, StringRef TT, StringRef CPU, StringRef FS,
 107     const TargetOptions &Options, Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 108     CodeGenOpt::Level OL)
 109     : NVPTXTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, false) {}
 110
 111 void NVPTXTargetMachine64::anchor() {}
 112
 113 NVPTXTargetMachine64::NVPTXTargetMachine64(
 114     const Target &T, StringRef TT, StringRef CPU, StringRef FS,
 115     const TargetOptions &Options, Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 116     CodeGenOpt::Level OL)
 117     : NVPTXTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, true) {}
 118
 119 namespace {
 120 class NVPTXPassConfig : public TargetPassConfig {
 121 public:
 122   NVPTXPassConfig(NVPTXTargetMachine *TM, PassManagerBase &PM)
 123       : TargetPassConfig(TM, PM) {}
 124
 125   NVPTXTargetMachine &getNVPTXTargetMachine() const {
 126     return getTM<NVPTXTargetMachine>();
 127   }
 128
 129   void addIRPasses() override;
 130   bool addInstSelector() override;
 131   void addPostRegAlloc() override;
 132   void addMachineSSAOptimization() override;
 133
 134   FunctionPass *createTargetRegisterAllocator(bool) override;
 135   void addFastRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) override;
 136   void addOptimizedRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) override;
 137 };
 138 } // end anonymous namespace
 139
 140 TargetPassConfig *NVPTXTargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
 141   NVPTXPassConfig *PassConfig = new NVPTXPassConfig(this, PM);
 142   return PassConfig;
 143 }
 144
 145 TargetIRAnalysis NVPTXTargetMachine::getTargetIRAnalysis() {
 146   return TargetIRAnalysis(
 147       [this](Function &) { return TargetTransformInfo(NVPTXTTIImpl(this)); });
 148 }
 149
 150 void NVPTXPassConfig::addIRPasses() {
 151   // The following passes are known to not play well with virtual regs hanging
 152   // around after register allocation (which in our case, is *all* registers).
 153   // We explicitly disable them here.  We do, however, need some functionality
 154   // of the PrologEpilogCodeInserter pass, so we emulate that behavior in the
 155   // NVPTXPrologEpilog pass (see NVPTXPrologEpilogPass.cpp).
 156   disablePass(&PrologEpilogCodeInserterID);
 157   disablePass(&MachineCopyPropagationID);
 158   disablePass(&BranchFolderPassID);
 159   disablePass(&TailDuplicateID);
 160
 161   addPass(createNVPTXImageOptimizerPass());
 162   TargetPassConfig::addIRPasses();
 163   addPass(createNVPTXAssignValidGlobalNamesPass());
 164   addPass(createGenericToNVVMPass());
 165   addPass(createNVPTXFavorNonGenericAddrSpacesPass());
 166   addPass(createStraightLineStrengthReducePass());
 167   addPass(createSeparateConstOffsetFromGEPPass());
 168   // The SeparateConstOffsetFromGEP pass creates variadic bases that can be used
 169   // by multiple GEPs. Run GVN or EarlyCSE to really reuse them. GVN generates
 170   // significantly better code than EarlyCSE for some of our benchmarks.
 171   if (getOptLevel() == CodeGenOpt::Aggressive)
 172     addPass(createGVNPass());
 173   else
 174     addPass(createEarlyCSEPass());
 175   // Both FavorNonGenericAddrSpaces and SeparateConstOffsetFromGEP may leave
 176   // some dead code.  We could remove dead code in an ad-hoc manner, but that
 177   // requires manual work and might be error-prone.
 178   //
 179   // The FavorNonGenericAddrSpaces pass shortcuts unnecessary addrspacecasts,
 180   // and leave them unused.
 181   //
 182   // SeparateConstOffsetFromGEP rebuilds a new index from the old index, and the
 183   // old index and some of its intermediate results may become unused.
 184   addPass(createDeadCodeEliminationPass());
 185 }
 186
 187 bool NVPTXPassConfig::addInstSelector() {
 188   const NVPTXSubtarget &ST =
 189     getTM<NVPTXTargetMachine>().getSubtarget<NVPTXSubtarget>();
 190
 191   addPass(createLowerAggrCopies());
 192   addPass(createAllocaHoisting());
 193   addPass(createNVPTXISelDag(getNVPTXTargetMachine(), getOptLevel()));
 194
 195   if (!ST.hasImageHandles())
 196     addPass(createNVPTXReplaceImageHandlesPass());
 197
 198   return false;
 199 }
 200
 201 void NVPTXPassConfig::addPostRegAlloc() {
 202   addPass(createNVPTXPrologEpilogPass(), false);
 203 }
 204
 205 FunctionPass *NVPTXPassConfig::createTargetRegisterAllocator(bool) {
 206   return nullptr; // No reg alloc
 207 }
 208
 209 void NVPTXPassConfig::addFastRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) {
 210   assert(!RegAllocPass && "NVPTX uses no regalloc!");
 211   addPass(&PHIEliminationID);
 212   addPass(&TwoAddressInstructionPassID);
 213 }
 214
 215 void NVPTXPassConfig::addOptimizedRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) {
 216   assert(!RegAllocPass && "NVPTX uses no regalloc!");
 217
 218   addPass(&ProcessImplicitDefsID);
 219   addPass(&LiveVariablesID);
 220   addPass(&MachineLoopInfoID);
 221   addPass(&PHIEliminationID);
 222
 223   addPass(&TwoAddressInstructionPassID);
 224   addPass(&RegisterCoalescerID);
 225
 226   // PreRA instruction scheduling.
 227   if (addPass(&MachineSchedulerID))
 228     printAndVerify("After Machine Scheduling");
 229
 230
 231   addPass(&StackSlotColoringID);
 232
 233   // FIXME: Needs physical registers
 234   //addPass(&PostRAMachineLICMID);
 235
 236   printAndVerify("After StackSlotColoring");
 237 }
 238
 239 void NVPTXPassConfig::addMachineSSAOptimization() {
 240   // Pre-ra tail duplication.
 241   if (addPass(&EarlyTailDuplicateID))
 242     printAndVerify("After Pre-RegAlloc TailDuplicate");
 243
 244   // Optimize PHIs before DCE: removing dead PHI cycles may make more
 245   // instructions dead.
 246   addPass(&OptimizePHIsID);
 247
 248   // This pass merges large allocas. StackSlotColoring is a different pass
 249   // which merges spill slots.
 250   addPass(&StackColoringID);
 251
 252   // If the target requests it, assign local variables to stack slots relative
 253   // to one another and simplify frame index references where possible.
 254   addPass(&LocalStackSlotAllocationID);
 255
 256   // With optimization, dead code should already be eliminated. However
 257   // there is one known exception: lowered code for arguments that are only
 258   // used by tail calls, where the tail calls reuse the incoming stack
 259   // arguments directly (see t11 in test/CodeGen/X86/sibcall.ll).
 260   addPass(&DeadMachineInstructionElimID);
 261   printAndVerify("After codegen DCE pass");
 262
 263   // Allow targets to insert passes that improve instruction level parallelism,
 264   // like if-conversion. Such passes will typically need dominator trees and
 265   // loop info, just like LICM and CSE below.
 266   if (addILPOpts())
 267     printAndVerify("After ILP optimizations");
 268
 269   addPass(&MachineLICMID);
 270   addPass(&MachineCSEID);
 271
 272   addPass(&MachineSinkingID);
 273   printAndVerify("After Machine LICM, CSE and Sinking passes");
 274
 275   addPass(&PeepholeOptimizerID);
 276   printAndVerify("After codegen peephole optimization pass");
 277 }