lib/Target/SparcV9/SparcV9JITInfo.cpp

   1 //===-- SparcJITInfo.cpp - Implement the JIT interfaces for SparcV9 -------===//
   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 implements the JIT interfaces for the SparcV9 target.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "jit"
  15 #include "SparcV9JITInfo.h"
  16 #include "SparcV9Relocations.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
  18 #include "llvm/Config/alloca.h"
  19 #include "llvm/Support/Debug.h"
  20 using namespace llvm;
  21
  22 /// JITCompilerFunction - This contains the address of the JIT function used to
  23 /// compile a function lazily.
  24 static TargetJITInfo::JITCompilerFn JITCompilerFunction;
  25
  26 /// BUILD_SETHI/BUILD_ORI/BUILD_BA/BUILD_CALL - These macros build sparc machine
  27 /// instructions using lots of magic defined by the Sparc ISA.
  28 #define BUILD_SETHI(RD, C)   (((RD) << 25) | (4 << 22) | (C & ((1 << 22)-1)))
  29 #define BUILD_ORI(RS, C, RD) ((2 << 30) | (RD << 25) | (2 << 19) | (RS << 14) |\
  30                               (1 << 13) | (C & ((1 << 12)-1)))
  31 #define BUILD_BA(DISP)       ((8 << 25) | (2 << 22) | (DISP & ((1 << 22)-1)))
  32 #define BUILD_CALL(OFFSET)   ((1 << 30) | (OFFSET & (1 << 30)-1))
  33
  34 static void InsertJumpAtAddr(int64_t JumpTarget, unsigned *Addr) {
  35   // If the target function is close enough to fit into the 19bit disp of
  36   // BA, we should use this version, as it's much cheaper to generate.
  37   int64_t BranchTarget = (JumpTarget-(intptr_t)Addr) >> 2;
  38   if (BranchTarget < (1 << 19) && BranchTarget > -(1 << 19)) {
  39     // ba <target>
  40     Addr[0] = BUILD_BA(BranchTarget);
  41
  42     // nop
  43     Addr[1] = 0x01000000;
  44   } else {
  45     enum { G0 = 0, G1 = 1, G5 = 5 };
  46     // Get address to branch into %g1, using %g5 as a temporary
  47     //
  48     // sethi %uhi(Target), %g5   ;; get upper 22 bits of Target into %g5
  49     Addr[0] = BUILD_SETHI(G5, JumpTarget >> 42);
  50     // or %g5, %ulo(Target), %g5 ;; get 10 lower bits of upper word into %1
  51     Addr[1] = BUILD_ORI(G5, JumpTarget >> 32, G5);
  52     // sllx %g5, 32, %g5         ;; shift those 10 bits to the upper word
  53     Addr[2] = 0x8B297020;
  54     // sethi %hi(Target), %g1    ;; extract bits 10-31 into the dest reg
  55     Addr[3] = BUILD_SETHI(G1, JumpTarget >> 10);
  56     // or %g5, %g1, %g1          ;; get upper word (in %g5) into %g1
  57     Addr[4] = 0x82114001;
  58     // or %g1, %lo(Target), %g1  ;; get lowest 10 bits of Target into %g1
  59     Addr[5] = BUILD_ORI(G1, JumpTarget, G1);
  60
  61     // jmpl %g1, %g0, %g0          ;; indirect branch on %g1
  62     Addr[6] = 0x81C00001;
  63     // nop                         ;; delay slot
  64     Addr[7] = 0x01000000;
  65   }
  66 }
  67
  68 void SparcV9JITInfo::replaceMachineCodeForFunction (void *Old, void *New) {
  69   InsertJumpAtAddr((intptr_t)New, (unsigned*)Old);
  70 }
  71
  72
  73 static void SaveRegisters(uint64_t DoubleFP[], uint64_t CC[],
  74                           uint64_t Globals[]) {
  75 #if defined(__sparcv9)
  76
  77   __asm__ __volatile__ (// Save condition-code registers
  78                         "stx %%fsr, %0;\n\t"
  79                         "rd %%fprs, %1;\n\t"
  80                         "rd %%ccr,  %2;\n\t"
  81                         : "=m"(CC[0]), "=r"(CC[1]), "=r"(CC[2]));
  82
  83   __asm__ __volatile__ (// Save globals g1 and g5
  84                         "stx %%g1, %0;\n\t"
  85                         "stx %%g5, %0;\n\t"
  86                         : "=m"(Globals[0]), "=m"(Globals[1]));
  87
  88   // GCC says: `asm' only allows up to thirty parameters!
  89   __asm__ __volatile__ (// Save Single/Double FP registers, part 1
  90                         "std  %%f0,  %0;\n\t"  "std  %%f2,  %1;\n\t"
  91                         "std  %%f4,  %2;\n\t"  "std  %%f6,  %3;\n\t"
  92                         "std  %%f8,  %4;\n\t"  "std  %%f10, %5;\n\t"
  93                         "std  %%f12, %6;\n\t"  "std  %%f14, %7;\n\t"
  94                         "std  %%f16, %8;\n\t"  "std  %%f18, %9;\n\t"
  95                         "std  %%f20, %10;\n\t" "std  %%f22, %11;\n\t"
  96                         "std  %%f24, %12;\n\t" "std  %%f26, %13;\n\t"
  97                         "std  %%f28, %14;\n\t" "std  %%f30, %15;\n\t"
  98                         : "=m"(DoubleFP[ 0]), "=m"(DoubleFP[ 1]),
  99                           "=m"(DoubleFP[ 2]), "=m"(DoubleFP[ 3]),
 100                           "=m"(DoubleFP[ 4]), "=m"(DoubleFP[ 5]),
 101                           "=m"(DoubleFP[ 6]), "=m"(DoubleFP[ 7]),
 102                           "=m"(DoubleFP[ 8]), "=m"(DoubleFP[ 9]),
 103                           "=m"(DoubleFP[10]), "=m"(DoubleFP[11]),
 104                           "=m"(DoubleFP[12]), "=m"(DoubleFP[13]),
 105                           "=m"(DoubleFP[14]), "=m"(DoubleFP[15]));
 106
 107   __asm__ __volatile__ (// Save Double FP registers, part 2
 108                         "std %%f32, %0;\n\t"  "std %%f34, %1;\n\t"
 109                         "std %%f36, %2;\n\t"  "std %%f38, %3;\n\t"
 110                         "std %%f40, %4;\n\t"  "std %%f42, %5;\n\t"
 111                         "std %%f44, %6;\n\t"  "std %%f46, %7;\n\t"
 112                         "std %%f48, %8;\n\t"  "std %%f50, %9;\n\t"
 113                         "std %%f52, %10;\n\t" "std %%f54, %11;\n\t"
 114                         "std %%f56, %12;\n\t" "std %%f58, %13;\n\t"
 115                         "std %%f60, %14;\n\t" "std %%f62, %15;\n\t"
 116                         : "=m"(DoubleFP[16]), "=m"(DoubleFP[17]),
 117                           "=m"(DoubleFP[18]), "=m"(DoubleFP[19]),
 118                           "=m"(DoubleFP[20]), "=m"(DoubleFP[21]),
 119                           "=m"(DoubleFP[22]), "=m"(DoubleFP[23]),
 120                           "=m"(DoubleFP[24]), "=m"(DoubleFP[25]),
 121                           "=m"(DoubleFP[26]), "=m"(DoubleFP[27]),
 122                           "=m"(DoubleFP[28]), "=m"(DoubleFP[29]),
 123                           "=m"(DoubleFP[30]), "=m"(DoubleFP[31]));
 124 #else
 125   std::cerr << "ERROR: RUNNING CODE THAT ONLY WORKS ON A SPARCV9 HOST!\n";
 126   abort();
 127 #endif
 128 }
 129
 130 static void RestoreRegisters(uint64_t DoubleFP[], uint64_t CC[],
 131                              uint64_t Globals[]) {
 132 #if defined(__sparcv9)
 133
 134   __asm__ __volatile__ (// Restore condition-code registers
 135                         "ldx %0,    %%fsr;\n\t"
 136                         "wr  %1, 0, %%fprs;\n\t"
 137                         "wr  %2, 0, %%ccr;\n\t"
 138                         :: "m"(CC[0]), "r"(CC[1]), "r"(CC[2]));
 139
 140   __asm__ __volatile__ (// Restore globals g1 and g5
 141                         "ldx %0, %%g1;\n\t"
 142                         "ldx %0, %%g5;\n\t"
 143                         :: "m"(Globals[0]), "m"(Globals[1]));
 144
 145   // GCC says: `asm' only allows up to thirty parameters!
 146   __asm__ __volatile__ (// Restore Single/Double FP registers, part 1
 147                         "ldd %0,  %%f0;\n\t"   "ldd %1, %%f2;\n\t"
 148                         "ldd %2,  %%f4;\n\t"   "ldd %3, %%f6;\n\t"
 149                         "ldd %4,  %%f8;\n\t"   "ldd %5, %%f10;\n\t"
 150                         "ldd %6,  %%f12;\n\t"  "ldd %7, %%f14;\n\t"
 151                         "ldd %8,  %%f16;\n\t"  "ldd %9, %%f18;\n\t"
 152                         "ldd %10, %%f20;\n\t" "ldd %11, %%f22;\n\t"
 153                         "ldd %12, %%f24;\n\t" "ldd %13, %%f26;\n\t"
 154                         "ldd %14, %%f28;\n\t" "ldd %15, %%f30;\n\t"
 155                         :: "m"(DoubleFP[0]), "m"(DoubleFP[1]),
 156                            "m"(DoubleFP[2]), "m"(DoubleFP[3]),
 157                            "m"(DoubleFP[4]), "m"(DoubleFP[5]),
 158                            "m"(DoubleFP[6]), "m"(DoubleFP[7]),
 159                            "m"(DoubleFP[8]), "m"(DoubleFP[9]),
 160                            "m"(DoubleFP[10]), "m"(DoubleFP[11]),
 161                            "m"(DoubleFP[12]), "m"(DoubleFP[13]),
 162                            "m"(DoubleFP[14]), "m"(DoubleFP[15]));
 163
 164   __asm__ __volatile__ (// Restore Double FP registers, part 2
 165                         "ldd %0, %%f32;\n\t"  "ldd %1, %%f34;\n\t"
 166                         "ldd %2, %%f36;\n\t"  "ldd %3, %%f38;\n\t"
 167                         "ldd %4, %%f40;\n\t"  "ldd %5, %%f42;\n\t"
 168                         "ldd %6, %%f44;\n\t"  "ldd %7, %%f46;\n\t"
 169                         "ldd %8, %%f48;\n\t"  "ldd %9, %%f50;\n\t"
 170                         "ldd %10, %%f52;\n\t" "ldd %11, %%f54;\n\t"
 171                         "ldd %12, %%f56;\n\t" "ldd %13, %%f58;\n\t"
 172                         "ldd %14, %%f60;\n\t" "ldd %15, %%f62;\n\t"
 173                         :: "m"(DoubleFP[16]), "m"(DoubleFP[17]),
 174                            "m"(DoubleFP[18]), "m"(DoubleFP[19]),
 175                            "m"(DoubleFP[20]), "m"(DoubleFP[21]),
 176                            "m"(DoubleFP[22]), "m"(DoubleFP[23]),
 177                            "m"(DoubleFP[24]), "m"(DoubleFP[25]),
 178                            "m"(DoubleFP[26]), "m"(DoubleFP[27]),
 179                            "m"(DoubleFP[28]), "m"(DoubleFP[29]),
 180                            "m"(DoubleFP[30]), "m"(DoubleFP[31]));
 181 #else
 182   std::cerr << "ERROR: RUNNING CODE THAT ONLY WORKS ON A SPARCV9 HOST!\n";
 183   abort();
 184 #endif
 185 }
 186
 187
 188 static void CompilationCallback() {
 189   // Local space to save the registers
 190   uint64_t DoubleFP[32];
 191   uint64_t CC[3];
 192   uint64_t Globals[2];
 193
 194   SaveRegisters(DoubleFP, CC, Globals);
 195
 196   unsigned *CameFrom = (unsigned*)__builtin_return_address(0);
 197   unsigned *CameFrom1 = (unsigned*)__builtin_return_address(1);
 198
 199   int64_t Target = (intptr_t)JITCompilerFunction(CameFrom);
 200
 201   DEBUG(std::cerr << "In callback! Addr=" << (void*)CameFrom << "\n");
 202
 203   // If we can rewrite the ORIGINAL caller, we eliminate the whole need for a
 204   // trampoline function stub!!
 205   unsigned OrigCallInst = *CameFrom1;
 206   int64_t OrigTarget = (Target-(intptr_t)CameFrom1) >> 2;
 207   if ((OrigCallInst >> 30) == 1 &&
 208       (OrigTarget <= (1 << 30) && OrigTarget >= -(1 << 30))) {
 209     // The original call instruction was CALL <immed>, which means we can
 210     // overwrite it directly, since the offset will fit into 30 bits
 211     *CameFrom1 = BUILD_CALL(OrigTarget);
 212     //++OverwrittenCalls;
 213   } else {
 214     //++UnmodifiedCalls;
 215   }
 216
 217   // Rewrite the call target so that we don't fault every time we execute it.
 218   //
 219   unsigned OrigStubCallInst = *CameFrom;
 220
 221   // Subtract enough to overwrite up to the 'save' instruction
 222   // This depends on whether we made a short call (1 instruction) or the
 223   // farCall (7 instructions)
 224   int Offset = ((OrigStubCallInst >> 30) == 1) ? 1 : 7;
 225   unsigned *CodeBegin = CameFrom - Offset;
 226
 227   // FIXME: __builtin_frame_address doesn't work if frame pointer elimination
 228   // has been performed.  Having a variable sized alloca disables frame pointer
 229   // elimination currently, even if it's dead.  This is a gross hack.
 230   alloca(42+Offset);
 231
 232   // Make sure that what we're about to overwrite is indeed "save".
 233   if (*CodeBegin != 0x9DE3BF40) {
 234     std::cerr << "About to overwrite smthg not a save instr!";
 235     abort();
 236   }
 237
 238   // Overwrite it
 239   InsertJumpAtAddr(Target, CodeBegin);
 240
 241   // Flush the I-Cache: FLUSH clears out a doubleword at a given address
 242   // Self-modifying code MUST clear out the I-Cache to be portable
 243 #if defined(__sparcv9)
 244   for (int i = -Offset*4, e = 32-((int64_t)Offset*4); i < e; i += 8)
 245     __asm__ __volatile__ ("flush %%i7 + %0" : : "r" (i));
 246 #endif
 247
 248   // Change the return address to re-execute the restore, then the jump.
 249   DEBUG(std::cerr << "Callback returning to: 0x"
 250                   << std::hex << (CameFrom-Offset*4-12) << "\n");
 251 #if defined(__sparcv9)
 252   __asm__ __volatile__ ("sub %%i7, %0, %%i7" : : "r" (Offset*4+12));
 253 #endif
 254
 255   RestoreRegisters(DoubleFP, CC, Globals);
 256 }
 257
 258
 259 /// emitStubForFunction - This method is used by the JIT when it needs to emit
 260 /// the address of a function for a function whose code has not yet been
 261 /// generated.  In order to do this, it generates a stub which jumps to the lazy
 262 /// function compiler, which will eventually get fixed to call the function
 263 /// directly.
 264 ///
 265 void *SparcV9JITInfo::emitFunctionStub(void *Fn, MachineCodeEmitter &MCE) {
 266   if (Fn != CompilationCallback) {
 267     // If this is just a call to an external function,
 268     MCE.startFunctionStub(4*8);
 269     unsigned *Stub = (unsigned*)(intptr_t)MCE.getCurrentPCValue();
 270     for (unsigned i = 0; i != 8; ++i)
 271       MCE.emitWord(0);
 272     InsertJumpAtAddr((intptr_t)Fn, Stub);
 273     return MCE.finishFunctionStub(0); // 1 instr past the restore
 274   }
 275
 276   MCE.startFunctionStub(44);
 277   MCE.emitWord(0x81e82000); // restore %g0, 0, %g0
 278   MCE.emitWord(0x9DE3BF40); // save %sp, -192, %sp
 279
 280   int64_t CurrPC = MCE.getCurrentPCValue();
 281   int64_t Addr = (intptr_t)Fn;
 282   int64_t CallTarget = (Addr-CurrPC) >> 2;
 283   if (CallTarget < (1 << 29) && CallTarget > -(1 << 29)) {
 284     // call CallTarget
 285     MCE.emitWord((0x01 << 30) | CallTarget);
 286   } else {
 287     enum {G5 = 5, G1 = 1 };
 288     // Otherwise, we need to emit a sequence of instructions to call a distant
 289     // function.  We use %g5 as a temporary, and compute the value into %g1
 290
 291     // sethi %uhi(Target), %g5   ;; get upper 22 bits of Target into %g5
 292     MCE.emitWord(BUILD_SETHI(G5, Addr >> 42));
 293     // or %g5, %ulo(Target), %g5 ;; get 10 lower bits of upper word into %1
 294     MCE.emitWord(BUILD_ORI(G5, Addr >> 32, G5));
 295     // sllx %g5, 32, %g5         ;; shift those 10 bits to the upper word
 296     MCE.emitWord(0x8B297020);
 297     // sethi %hi(Target), %g1    ;; extract bits 10-31 into the dest reg
 298     MCE.emitWord(BUILD_SETHI(G1, Addr >> 10));
 299     // or %g5, %g1, %g1          ;; get upper word (in %g5) into %g1
 300     MCE.emitWord(0x82114001);
 301     // or %g1, %lo(Target), %g1  ;; get lowest 10 bits of Target into %g1
 302     MCE.emitWord(BUILD_ORI(G1, Addr, G1));
 303
 304     // call %g1                  ;; indirect call on %g1
 305     MCE.emitWord(0x9FC04000);
 306   }
 307
 308   // nop                         ;; call delay slot
 309   MCE.emitWord(0x1000000);
 310
 311   // FIXME: Should have a restore and return!
 312
 313   MCE.emitWord(0xDEADBEEF);    // marker so that we know it's really a stub
 314   return (char*)MCE.finishFunctionStub(0)+4; // 1 instr past the restore
 315 }
 316
 317
 318
 319 TargetJITInfo::LazyResolverFn
 320 SparcV9JITInfo::getLazyResolverFunction(JITCompilerFn F) {
 321   JITCompilerFunction = F;
 322   return CompilationCallback;
 323 }
 324
 325 void SparcV9JITInfo::relocate(void *Function, MachineRelocation *MR,
 326                               unsigned NumRelocs) {
 327   for (unsigned i = 0; i != NumRelocs; ++i, ++MR) {
 328     unsigned *RelocPos = (unsigned*)Function + MR->getMachineCodeOffset()/4;
 329     intptr_t ResultPtr = (intptr_t)MR->getResultPointer();
 330     switch ((V9::RelocationType)MR->getRelocationType()) {
 331     default: assert(0 && "Unknown relocation type!");
 332     case V9::reloc_pcrel_call:
 333       ResultPtr = (ResultPtr-(intptr_t)RelocPos) >> 2;   // PC relative.
 334       assert((ResultPtr < (1 << 29) && ResultPtr > -(1 << 29)) &&
 335              "reloc_pcrel_call is out of range!");
 336       // The high two bits of the call are always set to 01.
 337       *RelocPos = (1 << 30) | (ResultPtr & ((1 << 30)-1)) ;
 338       break;
 339     case V9::reloc_sethi_hh:
 340     case V9::reloc_sethi_lm:
 341       ResultPtr >>= (MR->getRelocationType() == V9::reloc_sethi_hh ? 32 : 0);
 342       ResultPtr >>= 10;
 343       ResultPtr &= (1 << 22)-1;
 344       *RelocPos |= (unsigned)ResultPtr;
 345       break;
 346     case V9::reloc_or_hm:
 347     case V9::reloc_or_lo:
 348       ResultPtr >>= (MR->getRelocationType() == V9::reloc_or_hm ? 32 : 0);
 349       ResultPtr &= (1 << 12)-1;
 350       *RelocPos |= (unsigned)ResultPtr;
 351       break;
 352     }
 353   }
 354 }