lib/Target/PowerPC/PPCTargetMachine.cpp

   1 //===-- PPCTargetMachine.cpp - Define TargetMachine 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 // Top-level implementation for the PowerPC target.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "PPCTargetMachine.h"
  15 #include "PPC.h"
  16 #include "PPCTargetObjectFile.h"
  17 #include "PPCTargetTransformInfo.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  19 #include "llvm/IR/Function.h"
  20 #include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"
  21 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
  22 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  23 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
  24 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  26 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  27 using namespace llvm;
  28
  29 static cl::
  30 opt<bool> DisableCTRLoops("disable-ppc-ctrloops", cl::Hidden,
  31                         cl::desc("Disable CTR loops for PPC"));
  32
  33 static cl::
  34 opt<bool> DisablePreIncPrep("disable-ppc-preinc-prep", cl::Hidden,
  35                             cl::desc("Disable PPC loop preinc prep"));
  36
  37 static cl::opt<bool>
  38 VSXFMAMutateEarly("schedule-ppc-vsx-fma-mutation-early",
  39   cl::Hidden, cl::desc("Schedule VSX FMA instruction mutation early"));
  40
  41 static cl::opt<bool>
  42 EnableGEPOpt("ppc-gep-opt", cl::Hidden,
  43              cl::desc("Enable optimizations on complex GEPs"),
  44              cl::init(true));
  45
  46 static cl::opt<bool>
  47 EnablePrefetch("enable-ppc-prefetching",
  48                   cl::desc("disable software prefetching on PPC"),
  49                   cl::init(false), cl::Hidden);
  50
  51 extern "C" void LLVMInitializePowerPCTarget() {
  52   // Register the targets
  53   RegisterTargetMachine<PPC32TargetMachine> A(ThePPC32Target);
  54   RegisterTargetMachine<PPC64TargetMachine> B(ThePPC64Target);
  55   RegisterTargetMachine<PPC64TargetMachine> C(ThePPC64LETarget);
  56 }
  57
  58 /// Return the datalayout string of a subtarget.
  59 static std::string getDataLayoutString(const Triple &T) {
  60   bool is64Bit = T.getArch() == Triple::ppc64 || T.getArch() == Triple::ppc64le;
  61   std::string Ret;
  62
  63   // Most PPC* platforms are big endian, PPC64LE is little endian.
  64   if (T.getArch() == Triple::ppc64le)
  65     Ret = "e";
  66   else
  67     Ret = "E";
  68
  69   Ret += DataLayout::getManglingComponent(T);
  70
  71   // PPC32 has 32 bit pointers. The PS3 (OS Lv2) is a PPC64 machine with 32 bit
  72   // pointers.
  73   if (!is64Bit || T.getOS() == Triple::Lv2)
  74     Ret += "-p:32:32";
  75
  76   // Note, the alignment values for f64 and i64 on ppc64 in Darwin
  77   // documentation are wrong; these are correct (i.e. "what gcc does").
  78   if (is64Bit || !T.isOSDarwin())
  79     Ret += "-i64:64";
  80   else
  81     Ret += "-f64:32:64";
  82
  83   // PPC64 has 32 and 64 bit registers, PPC32 has only 32 bit ones.
  84   if (is64Bit)
  85     Ret += "-n32:64";
  86   else
  87     Ret += "-n32";
  88
  89   return Ret;
  90 }
  91
  92 static std::string computeFSAdditions(StringRef FS, CodeGenOpt::Level OL, StringRef TT) {
  93   std::string FullFS = FS;
  94   Triple TargetTriple(TT);
  95
  96   // Make sure 64-bit features are available when CPUname is generic
  97   if (TargetTriple.getArch() == Triple::ppc64 ||
  98       TargetTriple.getArch() == Triple::ppc64le) {
  99     if (!FullFS.empty())
 100       FullFS = "+64bit," + FullFS;
 101     else
 102       FullFS = "+64bit";
 103   }
 104
 105   if (OL >= CodeGenOpt::Default) {
 106     if (!FullFS.empty())
 107       FullFS = "+crbits," + FullFS;
 108     else
 109       FullFS = "+crbits";
 110   }
 111
 112   if (OL != CodeGenOpt::None) {
 113      if (!FullFS.empty())
 114       FullFS = "+invariant-function-descriptors," + FullFS;
 115     else
 116       FullFS = "+invariant-function-descriptors";
 117   }
 118
 119   return FullFS;
 120 }
 121
 122 static std::unique_ptr<TargetLoweringObjectFile> createTLOF(const Triple &TT) {
 123   // If it isn't a Mach-O file then it's going to be a linux ELF
 124   // object file.
 125   if (TT.isOSDarwin())
 126     return make_unique<TargetLoweringObjectFileMachO>();
 127
 128   return make_unique<PPC64LinuxTargetObjectFile>();
 129 }
 130
 131 static PPCTargetMachine::PPCABI computeTargetABI(const Triple &TT,
 132                                                  const TargetOptions &Options) {
 133   if (Options.MCOptions.getABIName().startswith("elfv1"))
 134     return PPCTargetMachine::PPC_ABI_ELFv1;
 135   else if (Options.MCOptions.getABIName().startswith("elfv2"))
 136     return PPCTargetMachine::PPC_ABI_ELFv2;
 137
 138   assert(Options.MCOptions.getABIName().empty() &&
 139          "Unknown target-abi option!");
 140
 141   if (!TT.isMacOSX()) {
 142     switch (TT.getArch()) {
 143     case Triple::ppc64le:
 144       return PPCTargetMachine::PPC_ABI_ELFv2;
 145     case Triple::ppc64:
 146       return PPCTargetMachine::PPC_ABI_ELFv1;
 147     default:
 148       // Fallthrough.
 149       ;
 150     }
 151   }
 152   return PPCTargetMachine::PPC_ABI_UNKNOWN;
 153 }
 154
 155 // The FeatureString here is a little subtle. We are modifying the feature string
 156 // with what are (currently) non-function specific overrides as it goes into the
 157 // LLVMTargetMachine constructor and then using the stored value in the
 158 // Subtarget constructor below it.
 159 PPCTargetMachine::PPCTargetMachine(const Target &T, StringRef TT, StringRef CPU,
 160                                    StringRef FS, const TargetOptions &Options,
 161                                    Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 162                                    CodeGenOpt::Level OL)
 163     : LLVMTargetMachine(T, getDataLayoutString(Triple(TT)), TT, CPU,
 164                         computeFSAdditions(FS, OL, TT), Options, RM, CM, OL),
 165       TLOF(createTLOF(Triple(getTargetTriple()))),
 166       TargetABI(computeTargetABI(Triple(TT), Options)) {
 167   initAsmInfo();
 168 }
 169
 170 PPCTargetMachine::~PPCTargetMachine() {}
 171
 172 void PPC32TargetMachine::anchor() { }
 173
 174 PPC32TargetMachine::PPC32TargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
 175                                        StringRef CPU, StringRef FS,
 176                                        const TargetOptions &Options,
 177                                        Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 178                                        CodeGenOpt::Level OL)
 179   : PPCTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL) {
 180 }
 181
 182 void PPC64TargetMachine::anchor() { }
 183
 184 PPC64TargetMachine::PPC64TargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
 185                                        StringRef CPU,  StringRef FS,
 186                                        const TargetOptions &Options,
 187                                        Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 188                                        CodeGenOpt::Level OL)
 189   : PPCTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL) {
 190 }
 191
 192 const PPCSubtarget *
 193 PPCTargetMachine::getSubtargetImpl(const Function &F) const {
 194   Attribute CPUAttr = F.getFnAttribute("target-cpu");
 195   Attribute FSAttr = F.getFnAttribute("target-features");
 196
 197   std::string CPU = !CPUAttr.hasAttribute(Attribute::None)
 198                         ? CPUAttr.getValueAsString().str()
 199                         : TargetCPU;
 200   std::string FS = !FSAttr.hasAttribute(Attribute::None)
 201                        ? FSAttr.getValueAsString().str()
 202                        : TargetFS;
 203
 204   auto &I = SubtargetMap[CPU + FS];
 205   if (!I) {
 206     // This needs to be done before we create a new subtarget since any
 207     // creation will depend on the TM and the code generation flags on the
 208     // function that reside in TargetOptions.
 209     resetTargetOptions(F);
 210     I = llvm::make_unique<PPCSubtarget>(TargetTriple, CPU, FS, *this);
 211   }
 212   return I.get();
 213 }
 214
 215 //===----------------------------------------------------------------------===//
 216 // Pass Pipeline Configuration
 217 //===----------------------------------------------------------------------===//
 218
 219 namespace {
 220 /// PPC Code Generator Pass Configuration Options.
 221 class PPCPassConfig : public TargetPassConfig {
 222 public:
 223   PPCPassConfig(PPCTargetMachine *TM, PassManagerBase &PM)
 224     : TargetPassConfig(TM, PM) {}
 225
 226   PPCTargetMachine &getPPCTargetMachine() const {
 227     return getTM<PPCTargetMachine>();
 228   }
 229
 230   void addIRPasses() override;
 231   bool addPreISel() override;
 232   bool addILPOpts() override;
 233   bool addInstSelector() override;
 234   void addPreRegAlloc() override;
 235   void addPreSched2() override;
 236   void addPreEmitPass() override;
 237 };
 238 } // namespace
 239
 240 TargetPassConfig *PPCTargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
 241   return new PPCPassConfig(this, PM);
 242 }
 243
 244 void PPCPassConfig::addIRPasses() {
 245   addPass(createAtomicExpandPass(&getPPCTargetMachine()));
 246
 247   // For the BG/Q (or if explicitly requested), add explicit data prefetch
 248   // intrinsics.
 249   bool UsePrefetching =
 250     Triple(TM->getTargetTriple()).getVendor() == Triple::BGQ &&
 251     getOptLevel() != CodeGenOpt::None;
 252   if (EnablePrefetch.getNumOccurrences() > 0)
 253     UsePrefetching = EnablePrefetch;
 254   if (UsePrefetching)
 255     addPass(createPPCLoopDataPrefetchPass());
 256
 257   if (TM->getOptLevel() == CodeGenOpt::Aggressive && EnableGEPOpt) {
 258     // Call SeparateConstOffsetFromGEP pass to extract constants within indices
 259     // and lower a GEP with multiple indices to either arithmetic operations or
 260     // multiple GEPs with single index.
 261     addPass(createSeparateConstOffsetFromGEPPass(TM, true));
 262     // Call EarlyCSE pass to find and remove subexpressions in the lowered
 263     // result.
 264     addPass(createEarlyCSEPass());
 265     // Do loop invariant code motion in case part of the lowered result is
 266     // invariant.
 267     addPass(createLICMPass());
 268   }
 269
 270   TargetPassConfig::addIRPasses();
 271 }
 272
 273 bool PPCPassConfig::addPreISel() {
 274   if (!DisablePreIncPrep && getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 275     addPass(createPPCLoopPreIncPrepPass(getPPCTargetMachine()));
 276
 277   if (!DisableCTRLoops && getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 278     addPass(createPPCCTRLoops(getPPCTargetMachine()));
 279
 280   return false;
 281 }
 282
 283 bool PPCPassConfig::addILPOpts() {
 284   addPass(&EarlyIfConverterID);
 285   return true;
 286 }
 287
 288 bool PPCPassConfig::addInstSelector() {
 289   // Install an instruction selector.
 290   addPass(createPPCISelDag(getPPCTargetMachine()));
 291
 292 #ifndef NDEBUG
 293   if (!DisableCTRLoops && getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 294     addPass(createPPCCTRLoopsVerify());
 295 #endif
 296
 297   addPass(createPPCVSXCopyPass());
 298   return false;
 299 }
 300
 301 void PPCPassConfig::addPreRegAlloc() {
 302   initializePPCVSXFMAMutatePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 303   insertPass(VSXFMAMutateEarly ? &RegisterCoalescerID : &MachineSchedulerID,
 304              &PPCVSXFMAMutateID);
 305   if (getPPCTargetMachine().getRelocationModel() == Reloc::PIC_)
 306     addPass(createPPCTLSDynamicCallPass());
 307 }
 308
 309 void PPCPassConfig::addPreSched2() {
 310   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 311     addPass(&IfConverterID);
 312 }
 313
 314 void PPCPassConfig::addPreEmitPass() {
 315   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 316     addPass(createPPCEarlyReturnPass(), false);
 317   // Must run branch selection immediately preceding the asm printer.
 318   addPass(createPPCBranchSelectionPass(), false);
 319 }
 320
 321 TargetIRAnalysis PPCTargetMachine::getTargetIRAnalysis() {
 322   return TargetIRAnalysis(
 323       [this](Function &F) { return TargetTransformInfo(PPCTTIImpl(this, F)); });
 324 }