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