lib/Target/PTX/PTXInstrInfo.cpp

   1 //===- PTXInstrInfo.cpp - PTX Instruction Information ---------------------===//
   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 contains the PTX implementation of the TargetInstrInfo class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "ptx-instrinfo"
  15
  16 #include "PTX.h"
  17 #include "PTXInstrInfo.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGNodes.h"
  22 #include "llvm/Support/Debug.h"
  23 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  24 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  25
  26 #define GET_INSTRINFO_CTOR
  27 #include "PTXGenInstrInfo.inc"
  28
  29 using namespace llvm;
  30
  31 PTXInstrInfo::PTXInstrInfo(PTXTargetMachine &_TM)
  32   : PTXGenInstrInfo(),
  33     RI(_TM, *this), TM(_TM) {}
  34
  35 static const struct map_entry {
  36   const TargetRegisterClass *cls;
  37   const int opcode;
  38 } map[] = {
  39   { &PTX::RegI16RegClass, PTX::MOVU16rr },
  40   { &PTX::RegI32RegClass, PTX::MOVU32rr },
  41   { &PTX::RegI64RegClass, PTX::MOVU64rr },
  42   { &PTX::RegF32RegClass, PTX::MOVF32rr },
  43   { &PTX::RegF64RegClass, PTX::MOVF64rr },
  44   { &PTX::RegPredRegClass,   PTX::MOVPREDrr }
  45 };
  46
  47 void PTXInstrInfo::copyPhysReg(MachineBasicBlock &MBB,
  48                                MachineBasicBlock::iterator I, DebugLoc DL,
  49                                unsigned DstReg, unsigned SrcReg,
  50                                bool KillSrc) const {
  51
  52   const MachineRegisterInfo& MRI = MBB.getParent()->getRegInfo();
  53   //assert(MRI.getRegClass(SrcReg) == MRI.getRegClass(DstReg) &&
  54   //  "Invalid register copy between two register classes");
  55
  56   for (int i = 0, e = sizeof(map)/sizeof(map[0]); i != e; ++i) {
  57     if (map[i].cls == MRI.getRegClass(DstReg)) {
  58       const MCInstrDesc &MCID = get(map[i].opcode);
  59       MachineInstr *MI = BuildMI(MBB, I, DL, MCID, DstReg).
  60         addReg(SrcReg, getKillRegState(KillSrc));
  61       AddDefaultPredicate(MI);
  62       return;
  63     }
  64   }
  65
  66   llvm_unreachable("Impossible reg-to-reg copy");
  67 }
  68
  69 bool PTXInstrInfo::copyRegToReg(MachineBasicBlock &MBB,
  70                                 MachineBasicBlock::iterator I,
  71                                 unsigned DstReg, unsigned SrcReg,
  72                                 const TargetRegisterClass *DstRC,
  73                                 const TargetRegisterClass *SrcRC,
  74                                 DebugLoc DL) const {
  75   if (DstRC != SrcRC)
  76     return false;
  77
  78   for (int i = 0, e = sizeof(map)/sizeof(map[0]); i != e; ++ i)
  79     if (DstRC == map[i].cls) {
  80       const MCInstrDesc &MCID = get(map[i].opcode);
  81       MachineInstr *MI = BuildMI(MBB, I, DL, MCID, DstReg).addReg(SrcReg);
  82       AddDefaultPredicate(MI);
  83       return true;
  84     }
  85
  86   return false;
  87 }
  88
  89 bool PTXInstrInfo::isMoveInstr(const MachineInstr& MI,
  90                                unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
  91                                unsigned &SrcSubIdx, unsigned &DstSubIdx) const {
  92   switch (MI.getOpcode()) {
  93     default:
  94       return false;
  95     case PTX::MOVU16rr:
  96     case PTX::MOVU32rr:
  97     case PTX::MOVU64rr:
  98     case PTX::MOVF32rr:
  99     case PTX::MOVF64rr:
 100     case PTX::MOVPREDrr:
 101       assert(MI.getNumOperands() >= 2 &&
 102              MI.getOperand(0).isReg() && MI.getOperand(1).isReg() &&
 103              "Invalid register-register move instruction");
 104       SrcSubIdx = DstSubIdx = 0; // No sub-registers
 105       DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
 106       SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
 107       return true;
 108   }
 109 }
 110
 111 // predicate support
 112
 113 bool PTXInstrInfo::isPredicated(const MachineInstr *MI) const {
 114   int i = MI->findFirstPredOperandIdx();
 115   return i != -1 && MI->getOperand(i).getReg() != PTX::NoRegister;
 116 }
 117
 118 bool PTXInstrInfo::isUnpredicatedTerminator(const MachineInstr *MI) const {
 119   return !isPredicated(MI) && MI->isTerminator();
 120 }
 121
 122 bool PTXInstrInfo::
 123 PredicateInstruction(MachineInstr *MI,
 124                      const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred) const {
 125   if (Pred.size() < 2)
 126     llvm_unreachable("lesser than 2 predicate operands are provided");
 127
 128   int i = MI->findFirstPredOperandIdx();
 129   if (i == -1)
 130     llvm_unreachable("missing predicate operand");
 131
 132   MI->getOperand(i).setReg(Pred[0].getReg());
 133   MI->getOperand(i+1).setImm(Pred[1].getImm());
 134
 135   return true;
 136 }
 137
 138 bool PTXInstrInfo::
 139 SubsumesPredicate(const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred1,
 140                   const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred2) const {
 141   const MachineOperand &PredReg1 = Pred1[0];
 142   const MachineOperand &PredReg2 = Pred2[0];
 143   if (PredReg1.getReg() != PredReg2.getReg())
 144     return false;
 145
 146   const MachineOperand &PredOp1 = Pred1[1];
 147   const MachineOperand &PredOp2 = Pred2[1];
 148   if (PredOp1.getImm() != PredOp2.getImm())
 149     return false;
 150
 151   return true;
 152 }
 153
 154 bool PTXInstrInfo::
 155 DefinesPredicate(MachineInstr *MI,
 156                  std::vector<MachineOperand> &Pred) const {
 157   // If an instruction sets a predicate register, it defines a predicate.
 158
 159   // TODO supprot 5-operand format of setp instruction
 160
 161   if (MI->getNumOperands() < 1)
 162     return false;
 163
 164   const MachineOperand &MO = MI->getOperand(0);
 165
 166   if (!MO.isReg() || RI.getRegClass(MO.getReg()) != &PTX::RegPredRegClass)
 167     return false;
 168
 169   Pred.push_back(MO);
 170   Pred.push_back(MachineOperand::CreateImm(PTXPredicate::None));
 171   return true;
 172 }
 173
 174 // branch support
 175
 176 bool PTXInstrInfo::
 177 AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB,
 178               MachineBasicBlock *&TBB,
 179               MachineBasicBlock *&FBB,
 180               SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 181               bool AllowModify) const {
 182   // TODO implement cases when AllowModify is true
 183
 184   if (MBB.empty())
 185     return true;
 186
 187   MachineBasicBlock::iterator iter = MBB.end();
 188   const MachineInstr& instLast1 = *--iter;
 189   // for special case that MBB has only 1 instruction
 190   const bool IsSizeOne = MBB.size() == 1;
 191   // if IsSizeOne is true, *--iter and instLast2 are invalid
 192   // we put a dummy value in instLast2 and desc2 since they are used
 193   const MachineInstr& instLast2 = IsSizeOne ? instLast1 : *--iter;
 194
 195   DEBUG(dbgs() << "\n");
 196   DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: opcode: " << instLast1.getOpcode() << "\n");
 197   DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: MBB:    " << MBB.getName().str() << "\n");
 198   DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: TBB:    " << TBB << "\n");
 199   DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: FBB:    " << FBB << "\n");
 200
 201   // this block ends with no branches
 202   if (!IsAnyKindOfBranch(instLast1)) {
 203     DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: ends with no branch\n");
 204     return false;
 205   }
 206
 207   // this block ends with only an unconditional branch
 208   if (instLast1.isUnconditionalBranch() &&
 209       // when IsSizeOne is true, it "absorbs" the evaluation of instLast2
 210       (IsSizeOne || !IsAnyKindOfBranch(instLast2))) {
 211     DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: ends with only uncond branch\n");
 212     TBB = GetBranchTarget(instLast1);
 213     return false;
 214   }
 215
 216   // this block ends with a conditional branch and
 217   // it falls through to a successor block
 218   if (instLast1.isConditionalBranch() &&
 219       IsAnySuccessorAlsoLayoutSuccessor(MBB)) {
 220     DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: ends with cond branch and fall through\n");
 221     TBB = GetBranchTarget(instLast1);
 222     int i = instLast1.findFirstPredOperandIdx();
 223     Cond.push_back(instLast1.getOperand(i));
 224     Cond.push_back(instLast1.getOperand(i+1));
 225     return false;
 226   }
 227
 228   // when IsSizeOne is true, we are done
 229   if (IsSizeOne)
 230     return true;
 231
 232   // this block ends with a conditional branch
 233   // followed by an unconditional branch
 234   if (instLast2.isConditionalBranch() &&
 235       instLast1.isUnconditionalBranch()) {
 236     DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: ends with cond and uncond branch\n");
 237     TBB = GetBranchTarget(instLast2);
 238     FBB = GetBranchTarget(instLast1);
 239     int i = instLast2.findFirstPredOperandIdx();
 240     Cond.push_back(instLast2.getOperand(i));
 241     Cond.push_back(instLast2.getOperand(i+1));
 242     return false;
 243   }
 244
 245   // branch cannot be understood
 246   DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: cannot be understood\n");
 247   return true;
 248 }
 249
 250 unsigned PTXInstrInfo::RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const {
 251   unsigned count = 0;
 252   while (!MBB.empty())
 253     if (IsAnyKindOfBranch(MBB.back())) {
 254       MBB.pop_back();
 255       ++count;
 256     } else
 257       break;
 258   DEBUG(dbgs() << "RemoveBranch: MBB:   " << MBB.getName().str() << "\n");
 259   DEBUG(dbgs() << "RemoveBranch: remove " << count << " branch inst\n");
 260   return count;
 261 }
 262
 263 unsigned PTXInstrInfo::
 264 InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB,
 265              MachineBasicBlock *TBB,
 266              MachineBasicBlock *FBB,
 267              const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 268              DebugLoc DL) const {
 269   DEBUG(dbgs() << "InsertBranch: MBB: " << MBB.getName().str() << "\n");
 270   DEBUG(if (TBB) dbgs() << "InsertBranch: TBB: " << TBB->getName().str()
 271                         << "\n";
 272         else     dbgs() << "InsertBranch: TBB: (NULL)\n");
 273   DEBUG(if (FBB) dbgs() << "InsertBranch: FBB: " << FBB->getName().str()
 274                         << "\n";
 275         else     dbgs() << "InsertBranch: FBB: (NULL)\n");
 276   DEBUG(dbgs() << "InsertBranch: Cond size: " << Cond.size() << "\n");
 277
 278   assert(TBB && "TBB is NULL");
 279
 280   if (FBB) {
 281     BuildMI(&MBB, DL, get(PTX::BRAdp))
 282       .addMBB(TBB).addReg(Cond[0].getReg()).addImm(Cond[1].getImm());
 283     BuildMI(&MBB, DL, get(PTX::BRAd))
 284       .addMBB(FBB).addReg(PTX::NoRegister).addImm(PTXPredicate::None);
 285     return 2;
 286   } else if (Cond.size()) {
 287     BuildMI(&MBB, DL, get(PTX::BRAdp))
 288       .addMBB(TBB).addReg(Cond[0].getReg()).addImm(Cond[1].getImm());
 289     return 1;
 290   } else {
 291     BuildMI(&MBB, DL, get(PTX::BRAd))
 292       .addMBB(TBB).addReg(PTX::NoRegister).addImm(PTXPredicate::None);
 293     return 1;
 294   }
 295 }
 296
 297 // Memory operand folding for spills
 298 void PTXInstrInfo::storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
 299                                        MachineBasicBlock::iterator MII,
 300                                      unsigned SrcReg, bool isKill, int FrameIdx,
 301                                        const TargetRegisterClass *RC,
 302                                        const TargetRegisterInfo *TRI) const {
 303   llvm_unreachable("storeRegToStackSlot should not be called for PTX");
 304 }
 305
 306 void PTXInstrInfo::loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
 307                                         MachineBasicBlock::iterator MII,
 308                                         unsigned DestReg, int FrameIdx,
 309                                         const TargetRegisterClass *RC,
 310                                         const TargetRegisterInfo *TRI) const {
 311   llvm_unreachable("loadRegFromStackSlot should not be called for PTX");
 312 }
 313
 314 // static helper routines
 315
 316 MachineSDNode *PTXInstrInfo::
 317 GetPTXMachineNode(SelectionDAG *DAG, unsigned Opcode,
 318                   DebugLoc dl, EVT VT, SDValue Op1) {
 319   SDValue predReg = DAG->getRegister(PTX::NoRegister, MVT::i1);
 320   SDValue predOp = DAG->getTargetConstant(PTXPredicate::None, MVT::i32);
 321   SDValue ops[] = { Op1, predReg, predOp };
 322   return DAG->getMachineNode(Opcode, dl, VT, ops, array_lengthof(ops));
 323 }
 324
 325 MachineSDNode *PTXInstrInfo::
 326 GetPTXMachineNode(SelectionDAG *DAG, unsigned Opcode,
 327                   DebugLoc dl, EVT VT, SDValue Op1, SDValue Op2) {
 328   SDValue predReg = DAG->getRegister(PTX::NoRegister, MVT::i1);
 329   SDValue predOp = DAG->getTargetConstant(PTXPredicate::None, MVT::i32);
 330   SDValue ops[] = { Op1, Op2, predReg, predOp };
 331   return DAG->getMachineNode(Opcode, dl, VT, ops, array_lengthof(ops));
 332 }
 333
 334 void PTXInstrInfo::AddDefaultPredicate(MachineInstr *MI) {
 335   if (MI->findFirstPredOperandIdx() == -1) {
 336     MI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(PTX::NoRegister, /*IsDef=*/false));
 337     MI->addOperand(MachineOperand::CreateImm(PTXPredicate::None));
 338   }
 339 }
 340
 341 bool PTXInstrInfo::IsAnyKindOfBranch(const MachineInstr& inst) {
 342   return inst.isTerminator() || inst.isBranch() || inst.isIndirectBranch();
 343 }
 344
 345 bool PTXInstrInfo::
 346 IsAnySuccessorAlsoLayoutSuccessor(const MachineBasicBlock& MBB) {
 347   for (MachineBasicBlock::const_succ_iterator
 348       i = MBB.succ_begin(), e = MBB.succ_end(); i != e; ++i)
 349     if (MBB.isLayoutSuccessor((const MachineBasicBlock*) &*i))
 350       return true;
 351   return false;
 352 }
 353
 354 MachineBasicBlock *PTXInstrInfo::GetBranchTarget(const MachineInstr& inst) {
 355   // FIXME So far all branch instructions put destination in 1st operand
 356   const MachineOperand& target = inst.getOperand(0);
 357   assert(target.isMBB() && "FIXME: detect branch target operand");
 358   return target.getMBB();
 359 }