lib/Target/PowerPC/PPCCodeEmitter.cpp

   1 //===-- PPCCodeEmitter.cpp - JIT Code Emitter for PowerPC32 -------*- C++ -*-=//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source 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 bytecode to native PowerPC.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "PPCTargetMachine.h"
  16 #include "PPCRelocations.h"
  17 #include "PPC.h"
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include "llvm/PassManager.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  24 #include "llvm/Support/Debug.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  26 #include <iostream>
  27 using namespace llvm;
  28
  29 namespace {
  30   class PPCCodeEmitter : public MachineFunctionPass {
  31     TargetMachine &TM;
  32     MachineCodeEmitter &MCE;
  33
  34     // Tracks which instruction references which BasicBlock
  35     std::vector<std::pair<MachineBasicBlock*, unsigned*> > BBRefs;
  36     // Tracks where each BasicBlock starts
  37     std::map<MachineBasicBlock*, uint64_t> BBLocations;
  38
  39     /// getMachineOpValue - evaluates the MachineOperand of a given MachineInstr
  40     ///
  41     int getMachineOpValue(MachineInstr &MI, MachineOperand &MO);
  42
  43   public:
  44     PPCCodeEmitter(TargetMachine &T, MachineCodeEmitter &M)
  45       : TM(T), MCE(M) {}
  46
  47     const char *getPassName() const { return "PowerPC Machine Code Emitter"; }
  48
  49     /// runOnMachineFunction - emits the given MachineFunction to memory
  50     ///
  51     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  52
  53     /// emitBasicBlock - emits the given MachineBasicBlock to memory
  54     ///
  55     void emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
  56
  57     /// emitWord - write a 32-bit word to memory at the current PC
  58     ///
  59     void emitWord(unsigned w) { MCE.emitWord(w); }
  60
  61     /// getValueBit - return the particular bit of Val
  62     ///
  63     unsigned getValueBit(int64_t Val, unsigned bit) { return (Val >> bit) & 1; }
  64
  65     /// getBinaryCodeForInstr - This function, generated by the
  66     /// CodeEmitterGenerator using TableGen, produces the binary encoding for
  67     /// machine instructions.
  68     ///
  69     unsigned getBinaryCodeForInstr(MachineInstr &MI);
  70   };
  71 }
  72
  73 /// addPassesToEmitMachineCode - Add passes to the specified pass manager to get
  74 /// machine code emitted.  This uses a MachineCodeEmitter object to handle
  75 /// actually outputting the machine code and resolving things like the address
  76 /// of functions.  This method should returns true if machine code emission is
  77 /// not supported.
  78 ///
  79 bool PPCTargetMachine::addPassesToEmitMachineCode(FunctionPassManager &PM,
  80                                                   MachineCodeEmitter &MCE) {
  81   // Machine code emitter pass for PowerPC
  82   PM.add(new PPCCodeEmitter(*this, MCE));
  83   // Delete machine code for this function after emitting it
  84   PM.add(createMachineCodeDeleter());
  85   return false;
  86 }
  87
  88 bool PPCCodeEmitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
  89   assert((MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Default ||
  90           MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Static) &&
  91          "JIT relocation model must be set to static or default!");
  92   do {
  93     BBRefs.clear();
  94     BBLocations.clear();
  95
  96     MCE.startFunction(MF);
  97     MCE.emitConstantPool(MF.getConstantPool());
  98     MCE.initJumpTableInfo(MF.getJumpTableInfo());
  99     for (MachineFunction::iterator BB = MF.begin(), E = MF.end(); BB != E; ++BB)
 100       emitBasicBlock(*BB);
 101     MCE.emitJumpTableInfo(MF.getJumpTableInfo(), BBLocations);
 102   } while (MCE.finishFunction(MF));
 103
 104   // Resolve branches to BasicBlocks for the entire function
 105   for (unsigned i = 0, e = BBRefs.size(); i != e; ++i) {
 106     intptr_t Location = BBLocations[BBRefs[i].first];
 107     unsigned *Ref = BBRefs[i].second;
 108     DEBUG(std::cerr << "Fixup @ " << (void*)Ref << " to " << (void*)Location
 109                     << "\n");
 110     unsigned Instr = *Ref;
 111     intptr_t BranchTargetDisp = (Location - (intptr_t)Ref) >> 2;
 112
 113     switch (Instr >> 26) {
 114     default: assert(0 && "Unknown branch user!");
 115     case 18:  // This is B or BL
 116       *Ref |= (BranchTargetDisp & ((1 << 24)-1)) << 2;
 117       break;
 118     case 16:  // This is BLT,BLE,BEQ,BGE,BGT,BNE, or other bcx instruction
 119       *Ref |= (BranchTargetDisp & ((1 << 14)-1)) << 2;
 120       break;
 121     }
 122   }
 123   BBRefs.clear();
 124   BBLocations.clear();
 125
 126   return false;
 127 }
 128
 129 void PPCCodeEmitter::emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
 130   BBLocations[&MBB] = MCE.getCurrentPCValue();
 131   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end(); I != E; ++I){
 132     MachineInstr &MI = *I;
 133     unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 134     switch (MI.getOpcode()) {
 135     default:
 136       emitWord(getBinaryCodeForInstr(*I));
 137       break;
 138     case PPC::IMPLICIT_DEF_GPR:
 139     case PPC::IMPLICIT_DEF_F8:
 140     case PPC::IMPLICIT_DEF_F4:
 141     case PPC::IMPLICIT_DEF_VRRC:
 142       break; // pseudo opcode, no side effects
 143     case PPC::MovePCtoLR:
 144       assert(0 && "CodeEmitter does not support MovePCtoLR instruction");
 145       break;
 146     }
 147   }
 148 }
 149
 150 int PPCCodeEmitter::getMachineOpValue(MachineInstr &MI, MachineOperand &MO) {
 151
 152   int rv = 0; // Return value; defaults to 0 for unhandled cases
 153                   // or things that get fixed up later by the JIT.
 154   if (MO.isRegister()) {
 155     rv = PPCRegisterInfo::getRegisterNumbering(MO.getReg());
 156
 157     // Special encoding for MTCRF and MFOCRF, which uses a bit mask for the
 158     // register, not the register number directly.
 159     if ((MI.getOpcode() == PPC::MTCRF || MI.getOpcode() == PPC::MFOCRF) &&
 160         (MO.getReg() >= PPC::CR0 && MO.getReg() <= PPC::CR7)) {
 161       rv = 0x80 >> rv;
 162     }
 163   } else if (MO.isImmediate()) {
 164     rv = MO.getImmedValue();
 165   } else if (MO.isGlobalAddress() || MO.isExternalSymbol()) {
 166     unsigned Reloc = 0;
 167     if (MI.getOpcode() == PPC::BL)
 168       Reloc = PPC::reloc_pcrel_bx;
 169     else {
 170       switch (MI.getOpcode()) {
 171       default: MI.dump(); assert(0 && "Unknown instruction for relocation!");
 172       case PPC::LIS:
 173         Reloc = PPC::reloc_absolute_high;       // Pointer to symbol
 174         break;
 175       case PPC::LI:
 176       case PPC::LA:
 177       case PPC::LBZ:
 178       case PPC::LHA:
 179       case PPC::LHZ:
 180       case PPC::LWZ:
 181       case PPC::LFS:
 182       case PPC::LFD:
 183       case PPC::STB:
 184       case PPC::STH:
 185       case PPC::STW:
 186       case PPC::STFS:
 187       case PPC::STFD:
 188         Reloc = PPC::reloc_absolute_low;
 189         break;
 190       }
 191     }
 192     if (MO.isGlobalAddress())
 193       MCE.addRelocation(MachineRelocation(MCE.getCurrentPCOffset(),
 194                                           Reloc, MO.getGlobal(), 0));
 195     else
 196       MCE.addRelocation(MachineRelocation(MCE.getCurrentPCOffset(),
 197                                           Reloc, MO.getSymbolName(), 0));
 198   } else if (MO.isMachineBasicBlock()) {
 199     unsigned* CurrPC = (unsigned*)(intptr_t)MCE.getCurrentPCValue();
 200     BBRefs.push_back(std::make_pair(MO.getMachineBasicBlock(), CurrPC));
 201   } else if (MO.isConstantPoolIndex() || MO.isJumpTableIndex()) {
 202     if (MO.isConstantPoolIndex())
 203       rv = MCE.getConstantPoolEntryAddress(MO.getConstantPoolIndex());
 204     else
 205       rv = MCE.getJumpTableEntryAddress(MO.getJumpTableIndex());
 206
 207     unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 208     if (Opcode == PPC::LIS || Opcode == PPC::ADDIS) {
 209       // lis wants hi16(addr)
 210       if ((short)rv < 0) rv += 1 << 16;
 211       rv >>= 16;
 212     } else if (Opcode == PPC::LWZ || Opcode == PPC::LA ||
 213                Opcode == PPC::LI ||
 214                Opcode == PPC::LFS || Opcode == PPC::LFD) {
 215       // These load opcodes want lo16(addr)
 216       rv &= 0xffff;
 217     } else {
 218       assert(0 && "Unknown constant pool or jump table using instruction!");
 219     }
 220   } else {
 221     std::cerr << "ERROR: Unknown type of MachineOperand: " << MO << "\n";
 222     abort();
 223   }
 224
 225   return rv;
 226 }
 227
 228 #include "PPCGenCodeEmitter.inc"
 229