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/Support/Visibility.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  27 #include <iostream>
  28 using namespace llvm;
  29
  30 namespace {
  31   class VISIBILITY_HIDDEN PPCCodeEmitter : public MachineFunctionPass {
  32     TargetMachine &TM;
  33     MachineCodeEmitter &MCE;
  34
  35     // Tracks which instruction references which BasicBlock
  36     std::vector<std::pair<MachineBasicBlock*, unsigned*> > BBRefs;
  37
  38     /// getMachineOpValue - evaluates the MachineOperand of a given MachineInstr
  39     ///
  40     int getMachineOpValue(MachineInstr &MI, MachineOperand &MO);
  41
  42   public:
  43     PPCCodeEmitter(TargetMachine &T, MachineCodeEmitter &M)
  44       : TM(T), MCE(M) {}
  45
  46     const char *getPassName() const { return "PowerPC Machine Code Emitter"; }
  47
  48     /// runOnMachineFunction - emits the given MachineFunction to memory
  49     ///
  50     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  51
  52     /// emitBasicBlock - emits the given MachineBasicBlock to memory
  53     ///
  54     void emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
  55
  56     /// getValueBit - return the particular bit of Val
  57     ///
  58     unsigned getValueBit(int64_t Val, unsigned bit) { return (Val >> bit) & 1; }
  59
  60     /// getBinaryCodeForInstr - This function, generated by the
  61     /// CodeEmitterGenerator using TableGen, produces the binary encoding for
  62     /// machine instructions.
  63     ///
  64     unsigned getBinaryCodeForInstr(MachineInstr &MI);
  65   };
  66 }
  67
  68 /// addPassesToEmitMachineCode - Add passes to the specified pass manager to get
  69 /// machine code emitted.  This uses a MachineCodeEmitter object to handle
  70 /// actually outputting the machine code and resolving things like the address
  71 /// of functions.  This method should returns true if machine code emission is
  72 /// not supported.
  73 ///
  74 bool PPCTargetMachine::addPassesToEmitMachineCode(FunctionPassManager &PM,
  75                                                   MachineCodeEmitter &MCE) {
  76   // Machine code emitter pass for PowerPC
  77   PM.add(new PPCCodeEmitter(*this, MCE));
  78   // Delete machine code for this function after emitting it
  79   PM.add(createMachineCodeDeleter());
  80   return false;
  81 }
  82
  83 bool PPCCodeEmitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
  84   assert((MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Default ||
  85           MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Static) &&
  86          "JIT relocation model must be set to static or default!");
  87   do {
  88     BBRefs.clear();
  89
  90     MCE.startFunction(MF);
  91     for (MachineFunction::iterator BB = MF.begin(), E = MF.end(); BB != E; ++BB)
  92       emitBasicBlock(*BB);
  93   } while (MCE.finishFunction(MF));
  94
  95   // Resolve branches to BasicBlocks for the entire function
  96   for (unsigned i = 0, e = BBRefs.size(); i != e; ++i) {
  97     intptr_t Location = MCE.getMachineBasicBlockAddress(BBRefs[i].first);
  98     unsigned *Ref = BBRefs[i].second;
  99     DEBUG(std::cerr << "Fixup @ " << (void*)Ref << " to " << (void*)Location
 100                     << "\n");
 101     unsigned Instr = *Ref;
 102     intptr_t BranchTargetDisp = (Location - (intptr_t)Ref) >> 2;
 103
 104     switch (Instr >> 26) {
 105     default: assert(0 && "Unknown branch user!");
 106     case 18:  // This is B or BL
 107       *Ref |= (BranchTargetDisp & ((1 << 24)-1)) << 2;
 108       break;
 109     case 16:  // This is BLT,BLE,BEQ,BGE,BGT,BNE, or other bcx instruction
 110       *Ref |= (BranchTargetDisp & ((1 << 14)-1)) << 2;
 111       break;
 112     }
 113   }
 114   BBRefs.clear();
 115
 116   return false;
 117 }
 118
 119 void PPCCodeEmitter::emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
 120   MCE.StartMachineBasicBlock(&MBB);
 121
 122   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end(); I != E; ++I){
 123     MachineInstr &MI = *I;
 124     unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 125     switch (MI.getOpcode()) {
 126     default:
 127       MCE.emitWordBE(getBinaryCodeForInstr(*I));
 128       break;
 129     case PPC::IMPLICIT_DEF_GPRC:
 130     case PPC::IMPLICIT_DEF_G8RC:
 131     case PPC::IMPLICIT_DEF_F8:
 132     case PPC::IMPLICIT_DEF_F4:
 133     case PPC::IMPLICIT_DEF_VRRC:
 134       break; // pseudo opcode, no side effects
 135     case PPC::MovePCtoLR:
 136       assert(0 && "CodeEmitter does not support MovePCtoLR instruction");
 137       break;
 138     }
 139   }
 140 }
 141
 142 int PPCCodeEmitter::getMachineOpValue(MachineInstr &MI, MachineOperand &MO) {
 143
 144   intptr_t rv = 0; // Return value; defaults to 0 for unhandled cases
 145                    // or things that get fixed up later by the JIT.
 146   if (MO.isRegister()) {
 147     rv = PPCRegisterInfo::getRegisterNumbering(MO.getReg());
 148
 149     // Special encoding for MTCRF and MFOCRF, which uses a bit mask for the
 150     // register, not the register number directly.
 151     if ((MI.getOpcode() == PPC::MTCRF || MI.getOpcode() == PPC::MFOCRF) &&
 152         (MO.getReg() >= PPC::CR0 && MO.getReg() <= PPC::CR7)) {
 153       rv = 0x80 >> rv;
 154     }
 155   } else if (MO.isImmediate()) {
 156     rv = MO.getImmedValue();
 157   } else if (MO.isGlobalAddress() || MO.isExternalSymbol()) {
 158     unsigned Reloc = 0;
 159     if (MI.getOpcode() == PPC::BL)
 160       Reloc = PPC::reloc_pcrel_bx;
 161     else {
 162       switch (MI.getOpcode()) {
 163       default: DEBUG(MI.dump()); assert(0 && "Unknown instruction for relocation!");
 164       case PPC::LIS:
 165         Reloc = PPC::reloc_absolute_high;       // Pointer to symbol
 166         break;
 167       case PPC::LI:
 168       case PPC::LA:
 169       case PPC::LBZ:
 170       case PPC::LHA:
 171       case PPC::LHZ:
 172       case PPC::LWZ:
 173       case PPC::LFS:
 174       case PPC::LFD:
 175       case PPC::STB:
 176       case PPC::STH:
 177       case PPC::STW:
 178       case PPC::STFS:
 179       case PPC::STFD:
 180         Reloc = PPC::reloc_absolute_low;
 181         break;
 182       }
 183     }
 184     if (MO.isGlobalAddress())
 185       MCE.addRelocation(MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(),
 186                                           Reloc, MO.getGlobal(), 0));
 187     else
 188       MCE.addRelocation(MachineRelocation::getExtSym(MCE.getCurrentPCOffset(),
 189                                           Reloc, MO.getSymbolName(), 0));
 190   } else if (MO.isMachineBasicBlock()) {
 191     unsigned* CurrPC = (unsigned*)(intptr_t)MCE.getCurrentPCValue();
 192     BBRefs.push_back(std::make_pair(MO.getMachineBasicBlock(), CurrPC));
 193   } else if (MO.isConstantPoolIndex() || MO.isJumpTableIndex()) {
 194     if (MO.isConstantPoolIndex())
 195       rv = MCE.getConstantPoolEntryAddress(MO.getConstantPoolIndex());
 196     else
 197       rv = MCE.getJumpTableEntryAddress(MO.getJumpTableIndex());
 198
 199     unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 200     if (Opcode == PPC::LIS || Opcode == PPC::ADDIS) {
 201       // lis wants hi16(addr)
 202       if ((short)rv < 0) rv += 1 << 16;
 203       rv >>= 16;
 204     } else if (Opcode == PPC::LWZ || Opcode == PPC::LA ||
 205                Opcode == PPC::LI ||
 206                Opcode == PPC::LFS || Opcode == PPC::LFD) {
 207       // These load opcodes want lo16(addr)
 208       rv &= 0xffff;
 209     } else {
 210       assert(0 && "Unknown constant pool or jump table using instruction!");
 211     }
 212   } else {
 213     std::cerr << "ERROR: Unknown type of MachineOperand: " << MO << "\n";
 214     abort();
 215   }
 216
 217   return rv;
 218 }
 219
 220 #include "PPCGenCodeEmitter.inc"
 221