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