lib/Target/PowerPC/PPCCodeEmitter.cpp

   1 //===-- PPCCodeEmitter.cpp - JIT Code Emitter for PowerPC -----------------===//
   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 the PowerPC 32-bit CodeEmitter and associated machinery to
  11 // JIT-compile bitcode to native PowerPC.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "PPC.h"
  16 #include "PPCRelocations.h"
  17 #include "PPCTargetMachine.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/JITCodeEmitter.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  22 #include "llvm/IR/Module.h"
  23 #include "llvm/PassManager.h"
  24 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  25 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  27 using namespace llvm;
  28
  29 namespace {
  30   class PPCCodeEmitter : public MachineFunctionPass {
  31     TargetMachine &TM;
  32     JITCodeEmitter &MCE;
  33     MachineModuleInfo *MMI;
  34
  35     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  36       AU.addRequired<MachineModuleInfo>();
  37       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  38     }
  39
  40     static char ID;
  41
  42     /// MovePCtoLROffset - When/if we see a MovePCtoLR instruction, we record
  43     /// its address in the function into this pointer.
  44     void *MovePCtoLROffset;
  45   public:
  46
  47     PPCCodeEmitter(TargetMachine &tm, JITCodeEmitter &mce)
  48       : MachineFunctionPass(ID), TM(tm), MCE(mce) {}
  49
  50     /// getBinaryCodeForInstr - This function, generated by the
  51     /// CodeEmitterGenerator using TableGen, produces the binary encoding for
  52     /// machine instructions.
  53     uint64_t getBinaryCodeForInstr(const MachineInstr &MI) const;
  54
  55
  56     MachineRelocation GetRelocation(const MachineOperand &MO,
  57                                     unsigned RelocID) const;
  58
  59     /// getMachineOpValue - evaluates the MachineOperand of a given MachineInstr
  60     unsigned getMachineOpValue(const MachineInstr &MI,
  61                                const MachineOperand &MO) const;
  62
  63     unsigned get_crbitm_encoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  64     unsigned getDirectBrEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  65     unsigned getCondBrEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  66
  67     unsigned getHA16Encoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  68     unsigned getLO16Encoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  69     unsigned getMemRIEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  70     unsigned getMemRIXEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  71     unsigned getTLSRegEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  72
  73     const char *getPassName() const { return "PowerPC Machine Code Emitter"; }
  74
  75     /// runOnMachineFunction - emits the given MachineFunction to memory
  76     ///
  77     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  78
  79     /// emitBasicBlock - emits the given MachineBasicBlock to memory
  80     ///
  81     void emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
  82   };
  83 }
  84
  85 char PPCCodeEmitter::ID = 0;
  86
  87 /// createPPCCodeEmitterPass - Return a pass that emits the collected PPC code
  88 /// to the specified MCE object.
  89 FunctionPass *llvm::createPPCJITCodeEmitterPass(PPCTargetMachine &TM,
  90                                                 JITCodeEmitter &JCE) {
  91   return new PPCCodeEmitter(TM, JCE);
  92 }
  93
  94 bool PPCCodeEmitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
  95   assert((MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Default ||
  96           MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Static) &&
  97          "JIT relocation model must be set to static or default!");
  98
  99   MMI = &getAnalysis<MachineModuleInfo>();
 100   MCE.setModuleInfo(MMI);
 101   do {
 102     MovePCtoLROffset = 0;
 103     MCE.startFunction(MF);
 104     for (MachineFunction::iterator BB = MF.begin(), E = MF.end(); BB != E; ++BB)
 105       emitBasicBlock(*BB);
 106   } while (MCE.finishFunction(MF));
 107
 108   return false;
 109 }
 110
 111 void PPCCodeEmitter::emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
 112   MCE.StartMachineBasicBlock(&MBB);
 113
 114   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end(); I != E; ++I){
 115     const MachineInstr &MI = *I;
 116     MCE.processDebugLoc(MI.getDebugLoc(), true);
 117     switch (MI.getOpcode()) {
 118     default:
 119       MCE.emitWordBE(getBinaryCodeForInstr(MI));
 120       break;
 121     case TargetOpcode::PROLOG_LABEL:
 122     case TargetOpcode::EH_LABEL:
 123       MCE.emitLabel(MI.getOperand(0).getMCSymbol());
 124       break;
 125     case TargetOpcode::IMPLICIT_DEF:
 126     case TargetOpcode::KILL:
 127       break; // pseudo opcode, no side effects
 128     case PPC::MovePCtoLR:
 129     case PPC::MovePCtoLR8:
 130       assert(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_);
 131       MovePCtoLROffset = (void*)MCE.getCurrentPCValue();
 132       MCE.emitWordBE(0x48000005);   // bl 1
 133       break;
 134     }
 135     MCE.processDebugLoc(MI.getDebugLoc(), false);
 136   }
 137 }
 138
 139 unsigned PPCCodeEmitter::get_crbitm_encoding(const MachineInstr &MI,
 140                                              unsigned OpNo) const {
 141   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 142   assert((MI.getOpcode() == PPC::MTCRF || MI.getOpcode() == PPC::MTCRF8 ||
 143             MI.getOpcode() == PPC::MFOCRF) &&
 144          (MO.getReg() >= PPC::CR0 && MO.getReg() <= PPC::CR7));
 145   return 0x80 >> getPPCRegisterNumbering(MO.getReg());
 146 }
 147
 148 MachineRelocation PPCCodeEmitter::GetRelocation(const MachineOperand &MO,
 149                                                 unsigned RelocID) const {
 150   // If in PIC mode, we need to encode the negated address of the
 151   // 'movepctolr' into the unrelocated field.  After relocation, we'll have
 152   // &gv-&movepctolr-4 in the imm field.  Once &movepctolr is added to the imm
 153   // field, we get &gv.  This doesn't happen for branch relocations, which are
 154   // always implicitly pc relative.
 155   intptr_t Cst = 0;
 156   if (TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {
 157     assert(MovePCtoLROffset && "MovePCtoLR not seen yet?");
 158     Cst = -(intptr_t)MovePCtoLROffset - 4;
 159   }
 160
 161   if (MO.isGlobal())
 162     return MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(), RelocID,
 163                                     const_cast<GlobalValue *>(MO.getGlobal()),
 164                                     Cst, isa<Function>(MO.getGlobal()));
 165   if (MO.isSymbol())
 166     return MachineRelocation::getExtSym(MCE.getCurrentPCOffset(),
 167                                         RelocID, MO.getSymbolName(), Cst);
 168   if (MO.isCPI())
 169     return MachineRelocation::getConstPool(MCE.getCurrentPCOffset(),
 170                                            RelocID, MO.getIndex(), Cst);
 171
 172   if (MO.isMBB())
 173     return MachineRelocation::getBB(MCE.getCurrentPCOffset(),
 174                                     RelocID, MO.getMBB());
 175
 176   assert(MO.isJTI());
 177   return MachineRelocation::getJumpTable(MCE.getCurrentPCOffset(),
 178                                          RelocID, MO.getIndex(), Cst);
 179 }
 180
 181 unsigned PPCCodeEmitter::getDirectBrEncoding(const MachineInstr &MI,
 182                                              unsigned OpNo) const {
 183   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 184   if (MO.isReg() || MO.isImm()) return getMachineOpValue(MI, MO);
 185
 186   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_pcrel_bx));
 187   return 0;
 188 }
 189
 190 unsigned PPCCodeEmitter::getCondBrEncoding(const MachineInstr &MI,
 191                                            unsigned OpNo) const {
 192   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 193   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_pcrel_bcx));
 194   return 0;
 195 }
 196
 197 unsigned PPCCodeEmitter::getHA16Encoding(const MachineInstr &MI,
 198                                          unsigned OpNo) const {
 199   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 200   if (MO.isReg() || MO.isImm()) return getMachineOpValue(MI, MO);
 201
 202   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_absolute_high));
 203   return 0;
 204 }
 205
 206 unsigned PPCCodeEmitter::getLO16Encoding(const MachineInstr &MI,
 207                                          unsigned OpNo) const {
 208   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 209   if (MO.isReg() || MO.isImm()) return getMachineOpValue(MI, MO);
 210
 211   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_absolute_low));
 212   return 0;
 213 }
 214
 215 unsigned PPCCodeEmitter::getMemRIEncoding(const MachineInstr &MI,
 216                                           unsigned OpNo) const {
 217   // Encode (imm, reg) as a memri, which has the low 16-bits as the
 218   // displacement and the next 5 bits as the register #.
 219   assert(MI.getOperand(OpNo+1).isReg());
 220   unsigned RegBits = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo+1)) << 16;
 221
 222   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 223   if (MO.isImm())
 224     return (getMachineOpValue(MI, MO) & 0xFFFF) | RegBits;
 225
 226   // Add a fixup for the displacement field.
 227   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_absolute_low));
 228   return RegBits;
 229 }
 230
 231 unsigned PPCCodeEmitter::getMemRIXEncoding(const MachineInstr &MI,
 232                                            unsigned OpNo) const {
 233   // Encode (imm, reg) as a memrix, which has the low 14-bits as the
 234   // displacement and the next 5 bits as the register #.
 235   assert(MI.getOperand(OpNo+1).isReg());
 236   unsigned RegBits = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo+1)) << 14;
 237
 238   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 239   if (MO.isImm())
 240     return (getMachineOpValue(MI, MO) & 0x3FFF) | RegBits;
 241
 242   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_absolute_low_ix));
 243   return RegBits;
 244 }
 245
 246
 247 unsigned PPCCodeEmitter::getTLSRegEncoding(const MachineInstr &MI,
 248                                            unsigned OpNo) const {
 249   llvm_unreachable("TLS not supported on the old JIT.");
 250   return 0;
 251 }
 252
 253
 254 unsigned PPCCodeEmitter::getMachineOpValue(const MachineInstr &MI,
 255                                            const MachineOperand &MO) const {
 256
 257   if (MO.isReg()) {
 258     // MTCRF/MFOCRF should go through get_crbitm_encoding for the CR operand.
 259     // The GPR operand should come through here though.
 260     assert((MI.getOpcode() != PPC::MTCRF && MI.getOpcode() != PPC::MTCRF8 &&
 261              MI.getOpcode() != PPC::MFOCRF) ||
 262            MO.getReg() < PPC::CR0 || MO.getReg() > PPC::CR7);
 263     return getPPCRegisterNumbering(MO.getReg());
 264   }
 265
 266   assert(MO.isImm() &&
 267          "Relocation required in an instruction that we cannot encode!");
 268   return MO.getImm();
 269 }
 270
 271 #include "PPCGenCodeEmitter.inc"