lib/Target/SparcV9/InstrSelection/InstrSelection.cpp

   1 // $Id$ -*-c++-*-
   2 //***************************************************************************
   3 // File:
   4 //      InstrSelection.cpp
   5 //
   6 // Purpose:
   7 //      Machine-independent driver file for instruction selection.
   8 //      This file constructs a forest of BURG instruction trees and then
   9 //      uses the BURG-generated tree grammar (BURM) to find the optimal
  10 //      instruction sequences for a given machine.
  11 //
  12 // History:
  13 //      7/02/01  -  Vikram Adve  -  Created
  14 //**************************************************************************/
  15
  16
  17 #include "llvm/CodeGen/InstrSelection.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/InstrSelectionSupport.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/InstrForest.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeForInstruction.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeForMethod.h"
  23 #include "llvm/Target/MachineRegInfo.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  25 #include "llvm/BasicBlock.h"
  26 #include "llvm/Function.h"
  27 #include "llvm/iPHINode.h"
  28 #include "Support/CommandLine.h"
  29 #include <iostream>
  30 using std::cerr;
  31
  32 //******************** Internal Data Declarations ************************/
  33
  34
  35 enum SelectDebugLevel_t {
  36   Select_NoDebugInfo,
  37   Select_PrintMachineCode,
  38   Select_DebugInstTrees,
  39   Select_DebugBurgTrees,
  40 };
  41
  42 // Enable Debug Options to be specified on the command line
  43 cl::Enum<enum SelectDebugLevel_t> SelectDebugLevel("dselect", cl::NoFlags,
  44    "enable instruction selection debugging information",
  45    clEnumValN(Select_NoDebugInfo,      "n", "disable debug output"),
  46    clEnumValN(Select_PrintMachineCode, "y", "print generated machine code"),
  47    clEnumValN(Select_DebugInstTrees,   "i", "print debugging info for instruction selection "),
  48    clEnumValN(Select_DebugBurgTrees,   "b", "print burg trees"), 0);
  49
  50
  51 //******************** Forward Function Declarations ***********************/
  52
  53
  54 static bool SelectInstructionsForTree   (InstrTreeNode* treeRoot,
  55                                          int goalnt,
  56                                          TargetMachine &target);
  57
  58 static void PostprocessMachineCodeForTree(InstructionNode* instrNode,
  59                                           int ruleForNode,
  60                                           short* nts,
  61                                           TargetMachine &target);
  62
  63 static void InsertCode4AllPhisInMeth(Function *F, TargetMachine &target);
  64
  65
  66
  67 //******************* Externally Visible Functions *************************/
  68
  69
  70 //---------------------------------------------------------------------------
  71 // Entry point for instruction selection using BURG.
  72 // Returns true if instruction selection failed, false otherwise.
  73 //---------------------------------------------------------------------------
  74
  75 bool
  76 SelectInstructionsForMethod(Function *F, TargetMachine &target)
  77 {
  78   bool failed = false;
  79
  80   //
  81   // Build the instruction trees to be given as inputs to BURG.
  82   //
  83   InstrForest instrForest(F);
  84
  85   if (SelectDebugLevel >= Select_DebugInstTrees)
  86     {
  87       cerr << "\n\n*** Input to instruction selection for function "
  88            << F->getName() << "\n\n";
  89       F->dump();
  90
  91       cerr << "\n\n*** Instruction trees for function "
  92            << F->getName() << "\n\n";
  93       instrForest.dump();
  94     }
  95
  96   //
  97   // Invoke BURG instruction selection for each tree
  98   //
  99   for (InstrForest::const_root_iterator RI = instrForest.roots_begin();
 100        RI != instrForest.roots_end(); ++RI)
 101     {
 102       InstructionNode* basicNode = *RI;
 103       assert(basicNode->parent() == NULL && "A `root' node has a parent?");
 104
 105       // Invoke BURM to label each tree node with a state
 106       burm_label(basicNode);
 107
 108       if (SelectDebugLevel >= Select_DebugBurgTrees)
 109         {
 110           printcover(basicNode, 1, 0);
 111           cerr << "\nCover cost == " << treecost(basicNode, 1, 0) << "\n\n";
 112           printMatches(basicNode);
 113         }
 114
 115       // Then recursively walk the tree to select instructions
 116       if (SelectInstructionsForTree(basicNode, /*goalnt*/1, target))
 117         {
 118           failed = true;
 119           break;
 120         }
 121     }
 122
 123   //
 124   // Record instructions in the vector for each basic block
 125   //
 126   for (Function::iterator BI = F->begin(), BE = F->end(); BI != BE; ++BI)
 127     {
 128       MachineCodeForBasicBlock& bbMvec = (*BI)->getMachineInstrVec();
 129       for (BasicBlock::iterator II = (*BI)->begin(); II != (*BI)->end(); ++II)
 130         {
 131           MachineCodeForInstruction &mvec =MachineCodeForInstruction::get(*II);
 132           for (unsigned i=0; i < mvec.size(); i++)
 133             bbMvec.push_back(mvec[i]);
 134         }
 135     }
 136
 137   // Insert phi elimination code -- added by Ruchira
 138   InsertCode4AllPhisInMeth(F, target);
 139
 140
 141   if (SelectDebugLevel >= Select_PrintMachineCode)
 142     {
 143       cerr << "\n*** Machine instructions after INSTRUCTION SELECTION\n";
 144       MachineCodeForMethod::get(F).dump();
 145     }
 146
 147   return false;
 148 }
 149
 150
 151 //*********************** Private Functions *****************************/
 152
 153
 154 //-------------------------------------------------------------------------
 155 // Thid method inserts a copy instruction to a predecessor BB as a result
 156 // of phi elimination.
 157 //-------------------------------------------------------------------------
 158
 159 void
 160 InsertPhiElimInstructions(BasicBlock *BB, const vector<MachineInstr*>& CpVec)
 161 {
 162   Instruction *TermInst = (Instruction*)BB->getTerminator();
 163   MachineCodeForInstruction &MC4Term =MachineCodeForInstruction::get(TermInst);
 164   MachineInstr *FirstMIOfTerm = *( MC4Term.begin() );
 165
 166   assert( FirstMIOfTerm && "No Machine Instrs for terminator" );
 167
 168   // get an iterator to machine instructions in the BB
 169   MachineCodeForBasicBlock& bbMvec = BB->getMachineInstrVec();
 170   MachineCodeForBasicBlock::iterator MCIt =  bbMvec.begin();
 171
 172   // find the position of first machine instruction generated by the
 173   // terminator of this BB
 174   for( ; (MCIt != bbMvec.end()) && (*MCIt != FirstMIOfTerm) ; ++MCIt )
 175     ;
 176   assert( MCIt != bbMvec.end() && "Start inst of terminator not found");
 177
 178   // insert the copy instructions just before the first machine instruction
 179   // generated for the terminator
 180   bbMvec.insert(MCIt, CpVec.begin(), CpVec.end());
 181
 182   //cerr << "\nPhiElimination copy inst: " <<   *CopyInstVec[0];
 183 }
 184
 185
 186 //-------------------------------------------------------------------------
 187 // This method inserts phi elimination code for all BBs in a method
 188 //-------------------------------------------------------------------------
 189
 190 void
 191 InsertCode4AllPhisInMeth(Function *F, TargetMachine &target)
 192 {
 193   // for all basic blocks in function
 194   //
 195   for (Function::iterator BI = F->begin(); BI != F->end(); ++BI) {
 196
 197     BasicBlock *BB = *BI;
 198     const BasicBlock::InstListType &InstList = BB->getInstList();
 199     BasicBlock::InstListType::const_iterator  IIt = InstList.begin();
 200
 201     // for all instructions in the basic block
 202     //
 203     for( ; IIt != InstList.end(); ++IIt ) {
 204
 205       if( (*IIt)->getOpcode() == Instruction::PHINode ) {
 206
 207         PHINode *PN = (PHINode *) (*IIt);
 208
 209         Value *PhiCpRes = new Value(PN->getType(),PN->getValueType(),"PhiCp:");
 210
 211         // for each incoming value of the phi, insert phi elimination
 212         //
 213         for (unsigned i = 0; i < PN->getNumIncomingValues(); ++i) {
 214           // insert the copy instruction to the predecessor BB
 215           MachineInstr *CpMI =
 216             target.getRegInfo().cpValue2Value(PN->getIncomingValue(i),
 217                                               PhiCpRes);
 218
 219           vector<MachineInstr*> CpVec = FixConstantOperandsForInstr(PN, CpMI,
 220                                                                     target);
 221           CpVec.push_back(CpMI);
 222
 223           InsertPhiElimInstructions(PN->getIncomingBlock(i), CpVec);
 224         }
 225
 226         MachineInstr *CpMI2 =
 227           target.getRegInfo().cpValue2Value(PhiCpRes, PN);
 228
 229         // get an iterator to machine instructions in the BB
 230         MachineCodeForBasicBlock& bbMvec = BB->getMachineInstrVec();
 231
 232         bbMvec.insert( bbMvec.begin(),  CpMI2);
 233       }
 234       else break;   // since PHI nodes can only be at the top
 235
 236     }  // for each Phi Instr in BB
 237   } // for all BBs in function
 238 }
 239
 240
 241 //---------------------------------------------------------------------------
 242 // Function PostprocessMachineCodeForTree
 243 //
 244 // Apply any final cleanups to machine code for the root of a subtree
 245 // after selection for all its children has been completed.
 246 //---------------------------------------------------------------------------
 247
 248 static void
 249 PostprocessMachineCodeForTree(InstructionNode* instrNode,
 250                               int ruleForNode,
 251                               short* nts,
 252                               TargetMachine &target)
 253 {
 254   // Fix up any constant operands in the machine instructions to either
 255   // use an immediate field or to load the constant into a register
 256   // Walk backwards and use direct indexes to allow insertion before current
 257   //
 258   Instruction* vmInstr = instrNode->getInstruction();
 259   MachineCodeForInstruction &mvec = MachineCodeForInstruction::get(vmInstr);
 260   for (int i = (int) mvec.size()-1; i >= 0; i--)
 261     {
 262       std::vector<MachineInstr*> loadConstVec =
 263         FixConstantOperandsForInstr(vmInstr, mvec[i], target);
 264
 265       if (loadConstVec.size() > 0)
 266         mvec.insert(mvec.begin()+i, loadConstVec.begin(), loadConstVec.end());
 267     }
 268 }
 269
 270 //---------------------------------------------------------------------------
 271 // Function SelectInstructionsForTree
 272 //
 273 // Recursively walk the tree to select instructions.
 274 // Do this top-down so that child instructions can exploit decisions
 275 // made at the child instructions.
 276 //
 277 // E.g., if br(setle(reg,const)) decides the constant is 0 and uses
 278 // a branch-on-integer-register instruction, then the setle node
 279 // can use that information to avoid generating the SUBcc instruction.
 280 //
 281 // Note that this cannot be done bottom-up because setle must do this
 282 // only if it is a child of the branch (otherwise, the result of setle
 283 // may be used by multiple instructions).
 284 //---------------------------------------------------------------------------
 285
 286 bool
 287 SelectInstructionsForTree(InstrTreeNode* treeRoot, int goalnt,
 288                           TargetMachine &target)
 289 {
 290   // Get the rule that matches this node.
 291   //
 292   int ruleForNode = burm_rule(treeRoot->state, goalnt);
 293
 294   if (ruleForNode == 0)
 295     {
 296       cerr << "Could not match instruction tree for instr selection\n";
 297       assert(0);
 298       return true;
 299     }
 300
 301   // Get this rule's non-terminals and the corresponding child nodes (if any)
 302   //
 303   short *nts = burm_nts[ruleForNode];
 304
 305   // First, select instructions for the current node and rule.
 306   // (If this is a list node, not an instruction, then skip this step).
 307   // This function is specific to the target architecture.
 308   //
 309   if (treeRoot->opLabel != VRegListOp)
 310     {
 311       vector<MachineInstr*> minstrVec;
 312
 313       InstructionNode* instrNode = (InstructionNode*)treeRoot;
 314       assert(instrNode->getNodeType() == InstrTreeNode::NTInstructionNode);
 315
 316       GetInstructionsByRule(instrNode, ruleForNode, nts, target, minstrVec);
 317
 318       MachineCodeForInstruction &mvec =
 319         MachineCodeForInstruction::get(instrNode->getInstruction());
 320       mvec.insert(mvec.end(), minstrVec.begin(), minstrVec.end());
 321     }
 322
 323   // Then, recursively compile the child nodes, if any.
 324   //
 325   if (nts[0])
 326     { // i.e., there is at least one kid
 327       InstrTreeNode* kids[2];
 328       int currentRule = ruleForNode;
 329       burm_kids(treeRoot, currentRule, kids);
 330
 331       // First skip over any chain rules so that we don't visit
 332       // the current node again.
 333       //
 334       while (ThisIsAChainRule(currentRule))
 335         {
 336           currentRule = burm_rule(treeRoot->state, nts[0]);
 337           nts = burm_nts[currentRule];
 338           burm_kids(treeRoot, currentRule, kids);
 339         }
 340
 341       // Now we have the first non-chain rule so we have found
 342       // the actual child nodes.  Recursively compile them.
 343       //
 344       for (int i = 0; nts[i]; i++)
 345         {
 346           assert(i < 2);
 347           InstrTreeNode::InstrTreeNodeType nodeType = kids[i]->getNodeType();
 348           if (nodeType == InstrTreeNode::NTVRegListNode ||
 349               nodeType == InstrTreeNode::NTInstructionNode)
 350             {
 351               if (SelectInstructionsForTree(kids[i], nts[i], target))
 352                 return true;                    // failure
 353             }
 354         }
 355     }
 356
 357   // Finally, do any postprocessing on this node after its children
 358   // have been translated
 359   //
 360   if (treeRoot->opLabel != VRegListOp)
 361     {
 362       InstructionNode* instrNode = (InstructionNode*)treeRoot;
 363       PostprocessMachineCodeForTree(instrNode, ruleForNode, nts, target);
 364     }
 365
 366   return false;                         // success
 367 }
 368