f46eb16be77977ae71d8b661686fbc2bec68f739
[oota-llvm.git] / lib / Target / SystemZ / SystemZISelDAGToDAG.cpp
1 //===-- SystemZISelDAGToDAG.cpp - A dag to dag inst selector for SystemZ --===//
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 // This file defines an instruction selector for the SystemZ target.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "SystemZTargetMachine.h"
15 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
16 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGISel.h"
17 #include "llvm/Support/Debug.h"
18 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
19
20 using namespace llvm;
21
22 namespace {
23 // Used to build addressing modes.
24 struct SystemZAddressingMode {
25   // The shape of the address.
26   enum AddrForm {
27     // base+displacement
28     FormBD,
29
30     // base+displacement+index for load and store operands
31     FormBDXNormal,
32
33     // base+displacement+index for load address operands
34     FormBDXLA,
35
36     // base+displacement+index+ADJDYNALLOC
37     FormBDXDynAlloc
38   };
39   AddrForm Form;
40
41   // The type of displacement.  The enum names here correspond directly
42   // to the definitions in SystemZOperand.td.  We could split them into
43   // flags -- single/pair, 128-bit, etc. -- but it hardly seems worth it.
44   enum DispRange {
45     Disp12Only,
46     Disp12Pair,
47     Disp20Only,
48     Disp20Only128,
49     Disp20Pair
50   };
51   DispRange DR;
52
53   // The parts of the address.  The address is equivalent to:
54   //
55   //     Base + Disp + Index + (IncludesDynAlloc ? ADJDYNALLOC : 0)
56   SDValue Base;
57   int64_t Disp;
58   SDValue Index;
59   bool IncludesDynAlloc;
60
61   SystemZAddressingMode(AddrForm form, DispRange dr)
62     : Form(form), DR(dr), Base(), Disp(0), Index(),
63       IncludesDynAlloc(false) {}
64
65   // True if the address can have an index register.
66   bool hasIndexField() { return Form != FormBD; }
67
68   // True if the address can (and must) include ADJDYNALLOC.
69   bool isDynAlloc() { return Form == FormBDXDynAlloc; }
70
71   void dump() {
72     errs() << "SystemZAddressingMode " << this << '\n';
73
74     errs() << " Base ";
75     if (Base.getNode() != 0)
76       Base.getNode()->dump();
77     else
78       errs() << "null\n";
79
80     if (hasIndexField()) {
81       errs() << " Index ";
82       if (Index.getNode() != 0)
83         Index.getNode()->dump();
84       else
85         errs() << "null\n";
86     }
87
88     errs() << " Disp " << Disp;
89     if (IncludesDynAlloc)
90       errs() << " + ADJDYNALLOC";
91     errs() << '\n';
92   }
93 };
94
95 // Return a mask with Count low bits set.
96 static uint64_t allOnes(unsigned int Count) {
97   return Count == 0 ? 0 : (uint64_t(1) << (Count - 1) << 1) - 1;
98 }
99
100 // Represents operands 2 to 5 of the ROTATE AND ... SELECTED BITS operation
101 // given by Opcode.  The operands are: Input (R2), Start (I3), End (I4) and
102 // Rotate (I5).  The combined operand value is effectively:
103 //
104 //   (or (rotl Input, Rotate), ~Mask)
105 //
106 // for RNSBG and:
107 //
108 //   (and (rotl Input, Rotate), Mask)
109 //
110 // otherwise.  The output value has BitSize bits, although Input may be
111 // narrower (in which case the upper bits are don't care).
112 struct RxSBGOperands {
113   RxSBGOperands(unsigned Op, SDValue N)
114     : Opcode(Op), BitSize(N.getValueType().getSizeInBits()),
115       Mask(allOnes(BitSize)), Input(N), Start(64 - BitSize), End(63),
116       Rotate(0) {}
117
118   unsigned Opcode;
119   unsigned BitSize;
120   uint64_t Mask;
121   SDValue Input;
122   unsigned Start;
123   unsigned End;
124   unsigned Rotate;
125 };
126
127 class SystemZDAGToDAGISel : public SelectionDAGISel {
128   const SystemZTargetLowering &Lowering;
129   const SystemZSubtarget &Subtarget;
130
131   // Used by SystemZOperands.td to create integer constants.
132   inline SDValue getImm(const SDNode *Node, uint64_t Imm) const {
133     return CurDAG->getTargetConstant(Imm, Node->getValueType(0));
134   }
135
136   const SystemZTargetMachine &getTargetMachine() const {
137     return static_cast<const SystemZTargetMachine &>(TM);
138   }
139
140   const SystemZInstrInfo *getInstrInfo() const {
141     return getTargetMachine().getInstrInfo();
142   }
143
144   // Try to fold more of the base or index of AM into AM, where IsBase
145   // selects between the base and index.
146   bool expandAddress(SystemZAddressingMode &AM, bool IsBase) const;
147
148   // Try to describe N in AM, returning true on success.
149   bool selectAddress(SDValue N, SystemZAddressingMode &AM) const;
150
151   // Extract individual target operands from matched address AM.
152   void getAddressOperands(const SystemZAddressingMode &AM, EVT VT,
153                           SDValue &Base, SDValue &Disp) const;
154   void getAddressOperands(const SystemZAddressingMode &AM, EVT VT,
155                           SDValue &Base, SDValue &Disp, SDValue &Index) const;
156
157   // Try to match Addr as a FormBD address with displacement type DR.
158   // Return true on success, storing the base and displacement in
159   // Base and Disp respectively.
160   bool selectBDAddr(SystemZAddressingMode::DispRange DR, SDValue Addr,
161                     SDValue &Base, SDValue &Disp) const;
162
163   // Try to match Addr as a FormBDX address with displacement type DR.
164   // Return true on success and if the result had no index.  Store the
165   // base and displacement in Base and Disp respectively.
166   bool selectMVIAddr(SystemZAddressingMode::DispRange DR, SDValue Addr,
167                      SDValue &Base, SDValue &Disp) const;
168
169   // Try to match Addr as a FormBDX* address of form Form with
170   // displacement type DR.  Return true on success, storing the base,
171   // displacement and index in Base, Disp and Index respectively.
172   bool selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::AddrForm Form,
173                      SystemZAddressingMode::DispRange DR, SDValue Addr,
174                      SDValue &Base, SDValue &Disp, SDValue &Index) const;
175
176   // PC-relative address matching routines used by SystemZOperands.td.
177   bool selectPCRelAddress(SDValue Addr, SDValue &Target) const {
178     if (SystemZISD::isPCREL(Addr.getOpcode())) {
179       Target = Addr.getOperand(0);
180       return true;
181     }
182     return false;
183   }
184
185   // BD matching routines used by SystemZOperands.td.
186   bool selectBDAddr12Only(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
187     return selectBDAddr(SystemZAddressingMode::Disp12Only, Addr, Base, Disp);
188   }
189   bool selectBDAddr12Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
190     return selectBDAddr(SystemZAddressingMode::Disp12Pair, Addr, Base, Disp);
191   }
192   bool selectBDAddr20Only(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
193     return selectBDAddr(SystemZAddressingMode::Disp20Only, Addr, Base, Disp);
194   }
195   bool selectBDAddr20Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
196     return selectBDAddr(SystemZAddressingMode::Disp20Pair, Addr, Base, Disp);
197   }
198
199   // MVI matching routines used by SystemZOperands.td.
200   bool selectMVIAddr12Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
201     return selectMVIAddr(SystemZAddressingMode::Disp12Pair, Addr, Base, Disp);
202   }
203   bool selectMVIAddr20Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp) const {
204     return selectMVIAddr(SystemZAddressingMode::Disp20Pair, Addr, Base, Disp);
205   }
206
207   // BDX matching routines used by SystemZOperands.td.
208   bool selectBDXAddr12Only(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
209                            SDValue &Index) const {
210     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal,
211                          SystemZAddressingMode::Disp12Only,
212                          Addr, Base, Disp, Index);
213   }
214   bool selectBDXAddr12Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
215                            SDValue &Index) const {
216     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal,
217                          SystemZAddressingMode::Disp12Pair,
218                          Addr, Base, Disp, Index);
219   }
220   bool selectDynAlloc12Only(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
221                             SDValue &Index) const {
222     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXDynAlloc,
223                          SystemZAddressingMode::Disp12Only,
224                          Addr, Base, Disp, Index);
225   }
226   bool selectBDXAddr20Only(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
227                            SDValue &Index) const {
228     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal,
229                          SystemZAddressingMode::Disp20Only,
230                          Addr, Base, Disp, Index);
231   }
232   bool selectBDXAddr20Only128(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
233                               SDValue &Index) const {
234     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal,
235                          SystemZAddressingMode::Disp20Only128,
236                          Addr, Base, Disp, Index);
237   }
238   bool selectBDXAddr20Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
239                            SDValue &Index) const {
240     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal,
241                          SystemZAddressingMode::Disp20Pair,
242                          Addr, Base, Disp, Index);
243   }
244   bool selectLAAddr12Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
245                           SDValue &Index) const {
246     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXLA,
247                          SystemZAddressingMode::Disp12Pair,
248                          Addr, Base, Disp, Index);
249   }
250   bool selectLAAddr20Pair(SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp,
251                           SDValue &Index) const {
252     return selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBDXLA,
253                          SystemZAddressingMode::Disp20Pair,
254                          Addr, Base, Disp, Index);
255   }
256
257   // Check whether (or Op (and X InsertMask)) is effectively an insertion
258   // of X into bits InsertMask of some Y != Op.  Return true if so and
259   // set Op to that Y.
260   bool detectOrAndInsertion(SDValue &Op, uint64_t InsertMask) const;
261
262   // Try to update RxSBG so that only the bits of RxSBG.Input in Mask are used.
263   // Return true on success.
264   bool refineRxSBGMask(RxSBGOperands &RxSBG, uint64_t Mask) const;
265
266   // Try to fold some of RxSBG.Input into other fields of RxSBG.
267   // Return true on success.
268   bool expandRxSBG(RxSBGOperands &RxSBG) const;
269
270   // Return an undefined value of type VT.
271   SDValue getUNDEF(SDLoc DL, EVT VT) const;
272
273   // Convert N to VT, if it isn't already.
274   SDValue convertTo(SDLoc DL, EVT VT, SDValue N) const;
275
276   // Try to implement AND or shift node N using RISBG with the zero flag set.
277   // Return the selected node on success, otherwise return null.
278   SDNode *tryRISBGZero(SDNode *N);
279
280   // Try to use RISBG or Opcode to implement OR or XOR node N.
281   // Return the selected node on success, otherwise return null.
282   SDNode *tryRxSBG(SDNode *N, unsigned Opcode);
283
284   // If Op0 is null, then Node is a constant that can be loaded using:
285   //
286   //   (Opcode UpperVal LowerVal)
287   //
288   // If Op0 is nonnull, then Node can be implemented using:
289   //
290   //   (Opcode (Opcode Op0 UpperVal) LowerVal)
291   SDNode *splitLargeImmediate(unsigned Opcode, SDNode *Node, SDValue Op0,
292                               uint64_t UpperVal, uint64_t LowerVal);
293
294   // Return true if Load and Store are loads and stores of the same size
295   // and are guaranteed not to overlap.  Such operations can be implemented
296   // using block (SS-format) instructions.
297   //
298   // Partial overlap would lead to incorrect code, since the block operations
299   // are logically bytewise, even though they have a fast path for the
300   // non-overlapping case.  We also need to avoid full overlap (i.e. two
301   // addresses that might be equal at run time) because although that case
302   // would be handled correctly, it might be implemented by millicode.
303   bool canUseBlockOperation(StoreSDNode *Store, LoadSDNode *Load) const;
304
305   // N is a (store (load Y), X) pattern.  Return true if it can use an MVC
306   // from Y to X.
307   bool storeLoadCanUseMVC(SDNode *N) const;
308
309   // N is a (store (op (load A[0]), (load A[1])), X) pattern.  Return true
310   // if A[1 - I] == X and if N can use a block operation like NC from A[I]
311   // to X.
312   bool storeLoadCanUseBlockBinary(SDNode *N, unsigned I) const;
313
314 public:
315   SystemZDAGToDAGISel(SystemZTargetMachine &TM, CodeGenOpt::Level OptLevel)
316     : SelectionDAGISel(TM, OptLevel),
317       Lowering(*TM.getTargetLowering()),
318       Subtarget(*TM.getSubtargetImpl()) { }
319
320   // Override MachineFunctionPass.
321   const char *getPassName() const override {
322     return "SystemZ DAG->DAG Pattern Instruction Selection";
323   }
324
325   // Override SelectionDAGISel.
326   SDNode *Select(SDNode *Node) override;
327   bool SelectInlineAsmMemoryOperand(const SDValue &Op, char ConstraintCode,
328                                     std::vector<SDValue> &OutOps) override;
329
330   // Include the pieces autogenerated from the target description.
331   #include "SystemZGenDAGISel.inc"
332 };
333 } // end anonymous namespace
334
335 FunctionPass *llvm::createSystemZISelDag(SystemZTargetMachine &TM,
336                                          CodeGenOpt::Level OptLevel) {
337   return new SystemZDAGToDAGISel(TM, OptLevel);
338 }
339
340 // Return true if Val should be selected as a displacement for an address
341 // with range DR.  Here we're interested in the range of both the instruction
342 // described by DR and of any pairing instruction.
343 static bool selectDisp(SystemZAddressingMode::DispRange DR, int64_t Val) {
344   switch (DR) {
345   case SystemZAddressingMode::Disp12Only:
346     return isUInt<12>(Val);
347
348   case SystemZAddressingMode::Disp12Pair:
349   case SystemZAddressingMode::Disp20Only:
350   case SystemZAddressingMode::Disp20Pair:
351     return isInt<20>(Val);
352
353   case SystemZAddressingMode::Disp20Only128:
354     return isInt<20>(Val) && isInt<20>(Val + 8);
355   }
356   llvm_unreachable("Unhandled displacement range");
357 }
358
359 // Change the base or index in AM to Value, where IsBase selects
360 // between the base and index.
361 static void changeComponent(SystemZAddressingMode &AM, bool IsBase,
362                             SDValue Value) {
363   if (IsBase)
364     AM.Base = Value;
365   else
366     AM.Index = Value;
367 }
368
369 // The base or index of AM is equivalent to Value + ADJDYNALLOC,
370 // where IsBase selects between the base and index.  Try to fold the
371 // ADJDYNALLOC into AM.
372 static bool expandAdjDynAlloc(SystemZAddressingMode &AM, bool IsBase,
373                               SDValue Value) {
374   if (AM.isDynAlloc() && !AM.IncludesDynAlloc) {
375     changeComponent(AM, IsBase, Value);
376     AM.IncludesDynAlloc = true;
377     return true;
378   }
379   return false;
380 }
381
382 // The base of AM is equivalent to Base + Index.  Try to use Index as
383 // the index register.
384 static bool expandIndex(SystemZAddressingMode &AM, SDValue Base,
385                         SDValue Index) {
386   if (AM.hasIndexField() && !AM.Index.getNode()) {
387     AM.Base = Base;
388     AM.Index = Index;
389     return true;
390   }
391   return false;
392 }
393
394 // The base or index of AM is equivalent to Op0 + Op1, where IsBase selects
395 // between the base and index.  Try to fold Op1 into AM's displacement.
396 static bool expandDisp(SystemZAddressingMode &AM, bool IsBase,
397                        SDValue Op0, uint64_t Op1) {
398   // First try adjusting the displacement.
399   int64_t TestDisp = AM.Disp + Op1;
400   if (selectDisp(AM.DR, TestDisp)) {
401     changeComponent(AM, IsBase, Op0);
402     AM.Disp = TestDisp;
403     return true;
404   }
405
406   // We could consider forcing the displacement into a register and
407   // using it as an index, but it would need to be carefully tuned.
408   return false;
409 }
410
411 bool SystemZDAGToDAGISel::expandAddress(SystemZAddressingMode &AM,
412                                         bool IsBase) const {
413   SDValue N = IsBase ? AM.Base : AM.Index;
414   unsigned Opcode = N.getOpcode();
415   if (Opcode == ISD::TRUNCATE) {
416     N = N.getOperand(0);
417     Opcode = N.getOpcode();
418   }
419   if (Opcode == ISD::ADD || CurDAG->isBaseWithConstantOffset(N)) {
420     SDValue Op0 = N.getOperand(0);
421     SDValue Op1 = N.getOperand(1);
422
423     unsigned Op0Code = Op0->getOpcode();
424     unsigned Op1Code = Op1->getOpcode();
425
426     if (Op0Code == SystemZISD::ADJDYNALLOC)
427       return expandAdjDynAlloc(AM, IsBase, Op1);
428     if (Op1Code == SystemZISD::ADJDYNALLOC)
429       return expandAdjDynAlloc(AM, IsBase, Op0);
430
431     if (Op0Code == ISD::Constant)
432       return expandDisp(AM, IsBase, Op1,
433                         cast<ConstantSDNode>(Op0)->getSExtValue());
434     if (Op1Code == ISD::Constant)
435       return expandDisp(AM, IsBase, Op0,
436                         cast<ConstantSDNode>(Op1)->getSExtValue());
437
438     if (IsBase && expandIndex(AM, Op0, Op1))
439       return true;
440   }
441   if (Opcode == SystemZISD::PCREL_OFFSET) {
442     SDValue Full = N.getOperand(0);
443     SDValue Base = N.getOperand(1);
444     SDValue Anchor = Base.getOperand(0);
445     uint64_t Offset = (cast<GlobalAddressSDNode>(Full)->getOffset() -
446                        cast<GlobalAddressSDNode>(Anchor)->getOffset());
447     return expandDisp(AM, IsBase, Base, Offset);
448   }
449   return false;
450 }
451
452 // Return true if an instruction with displacement range DR should be
453 // used for displacement value Val.  selectDisp(DR, Val) must already hold.
454 static bool isValidDisp(SystemZAddressingMode::DispRange DR, int64_t Val) {
455   assert(selectDisp(DR, Val) && "Invalid displacement");
456   switch (DR) {
457   case SystemZAddressingMode::Disp12Only:
458   case SystemZAddressingMode::Disp20Only:
459   case SystemZAddressingMode::Disp20Only128:
460     return true;
461
462   case SystemZAddressingMode::Disp12Pair:
463     // Use the other instruction if the displacement is too large.
464     return isUInt<12>(Val);
465
466   case SystemZAddressingMode::Disp20Pair:
467     // Use the other instruction if the displacement is small enough.
468     return !isUInt<12>(Val);
469   }
470   llvm_unreachable("Unhandled displacement range");
471 }
472
473 // Return true if Base + Disp + Index should be performed by LA(Y).
474 static bool shouldUseLA(SDNode *Base, int64_t Disp, SDNode *Index) {
475   // Don't use LA(Y) for constants.
476   if (!Base)
477     return false;
478
479   // Always use LA(Y) for frame addresses, since we know that the destination
480   // register is almost always (perhaps always) going to be different from
481   // the frame register.
482   if (Base->getOpcode() == ISD::FrameIndex)
483     return true;
484
485   if (Disp) {
486     // Always use LA(Y) if there is a base, displacement and index.
487     if (Index)
488       return true;
489
490     // Always use LA if the displacement is small enough.  It should always
491     // be no worse than AGHI (and better if it avoids a move).
492     if (isUInt<12>(Disp))
493       return true;
494
495     // For similar reasons, always use LAY if the constant is too big for AGHI.
496     // LAY should be no worse than AGFI.
497     if (!isInt<16>(Disp))
498       return true;
499   } else {
500     // Don't use LA for plain registers.
501     if (!Index)
502       return false;
503
504     // Don't use LA for plain addition if the index operand is only used
505     // once.  It should be a natural two-operand addition in that case.
506     if (Index->hasOneUse())
507       return false;
508
509     // Prefer addition if the second operation is sign-extended, in the
510     // hope of using AGF.
511     unsigned IndexOpcode = Index->getOpcode();
512     if (IndexOpcode == ISD::SIGN_EXTEND ||
513         IndexOpcode == ISD::SIGN_EXTEND_INREG)
514       return false;
515   }
516
517   // Don't use LA for two-operand addition if either operand is only
518   // used once.  The addition instructions are better in that case.
519   if (Base->hasOneUse())
520     return false;
521
522   return true;
523 }
524
525 // Return true if Addr is suitable for AM, updating AM if so.
526 bool SystemZDAGToDAGISel::selectAddress(SDValue Addr,
527                                         SystemZAddressingMode &AM) const {
528   // Start out assuming that the address will need to be loaded separately,
529   // then try to extend it as much as we can.
530   AM.Base = Addr;
531
532   // First try treating the address as a constant.
533   if (Addr.getOpcode() == ISD::Constant &&
534       expandDisp(AM, true, SDValue(),
535                  cast<ConstantSDNode>(Addr)->getSExtValue()))
536     ;
537   else
538     // Otherwise try expanding each component.
539     while (expandAddress(AM, true) ||
540            (AM.Index.getNode() && expandAddress(AM, false)))
541       continue;
542
543   // Reject cases where it isn't profitable to use LA(Y).
544   if (AM.Form == SystemZAddressingMode::FormBDXLA &&
545       !shouldUseLA(AM.Base.getNode(), AM.Disp, AM.Index.getNode()))
546     return false;
547
548   // Reject cases where the other instruction in a pair should be used.
549   if (!isValidDisp(AM.DR, AM.Disp))
550     return false;
551
552   // Make sure that ADJDYNALLOC is included where necessary.
553   if (AM.isDynAlloc() && !AM.IncludesDynAlloc)
554     return false;
555
556   DEBUG(AM.dump());
557   return true;
558 }
559
560 // Insert a node into the DAG at least before Pos.  This will reposition
561 // the node as needed, and will assign it a node ID that is <= Pos's ID.
562 // Note that this does *not* preserve the uniqueness of node IDs!
563 // The selection DAG must no longer depend on their uniqueness when this
564 // function is used.
565 static void insertDAGNode(SelectionDAG *DAG, SDNode *Pos, SDValue N) {
566   if (N.getNode()->getNodeId() == -1 ||
567       N.getNode()->getNodeId() > Pos->getNodeId()) {
568     DAG->RepositionNode(Pos, N.getNode());
569     N.getNode()->setNodeId(Pos->getNodeId());
570   }
571 }
572
573 void SystemZDAGToDAGISel::getAddressOperands(const SystemZAddressingMode &AM,
574                                              EVT VT, SDValue &Base,
575                                              SDValue &Disp) const {
576   Base = AM.Base;
577   if (!Base.getNode())
578     // Register 0 means "no base".  This is mostly useful for shifts.
579     Base = CurDAG->getRegister(0, VT);
580   else if (Base.getOpcode() == ISD::FrameIndex) {
581     // Lower a FrameIndex to a TargetFrameIndex.
582     int64_t FrameIndex = cast<FrameIndexSDNode>(Base)->getIndex();
583     Base = CurDAG->getTargetFrameIndex(FrameIndex, VT);
584   } else if (Base.getValueType() != VT) {
585     // Truncate values from i64 to i32, for shifts.
586     assert(VT == MVT::i32 && Base.getValueType() == MVT::i64 &&
587            "Unexpected truncation");
588     SDLoc DL(Base);
589     SDValue Trunc = CurDAG->getNode(ISD::TRUNCATE, DL, VT, Base);
590     insertDAGNode(CurDAG, Base.getNode(), Trunc);
591     Base = Trunc;
592   }
593
594   // Lower the displacement to a TargetConstant.
595   Disp = CurDAG->getTargetConstant(AM.Disp, VT);
596 }
597
598 void SystemZDAGToDAGISel::getAddressOperands(const SystemZAddressingMode &AM,
599                                              EVT VT, SDValue &Base,
600                                              SDValue &Disp,
601                                              SDValue &Index) const {
602   getAddressOperands(AM, VT, Base, Disp);
603
604   Index = AM.Index;
605   if (!Index.getNode())
606     // Register 0 means "no index".
607     Index = CurDAG->getRegister(0, VT);
608 }
609
610 bool SystemZDAGToDAGISel::selectBDAddr(SystemZAddressingMode::DispRange DR,
611                                        SDValue Addr, SDValue &Base,
612                                        SDValue &Disp) const {
613   SystemZAddressingMode AM(SystemZAddressingMode::FormBD, DR);
614   if (!selectAddress(Addr, AM))
615     return false;
616
617   getAddressOperands(AM, Addr.getValueType(), Base, Disp);
618   return true;
619 }
620
621 bool SystemZDAGToDAGISel::selectMVIAddr(SystemZAddressingMode::DispRange DR,
622                                         SDValue Addr, SDValue &Base,
623                                         SDValue &Disp) const {
624   SystemZAddressingMode AM(SystemZAddressingMode::FormBDXNormal, DR);
625   if (!selectAddress(Addr, AM) || AM.Index.getNode())
626     return false;
627
628   getAddressOperands(AM, Addr.getValueType(), Base, Disp);
629   return true;
630 }
631
632 bool SystemZDAGToDAGISel::selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::AddrForm Form,
633                                         SystemZAddressingMode::DispRange DR,
634                                         SDValue Addr, SDValue &Base,
635                                         SDValue &Disp, SDValue &Index) const {
636   SystemZAddressingMode AM(Form, DR);
637   if (!selectAddress(Addr, AM))
638     return false;
639
640   getAddressOperands(AM, Addr.getValueType(), Base, Disp, Index);
641   return true;
642 }
643
644 bool SystemZDAGToDAGISel::detectOrAndInsertion(SDValue &Op,
645                                                uint64_t InsertMask) const {
646   // We're only interested in cases where the insertion is into some operand
647   // of Op, rather than into Op itself.  The only useful case is an AND.
648   if (Op.getOpcode() != ISD::AND)
649     return false;
650
651   // We need a constant mask.
652   auto *MaskNode = dyn_cast<ConstantSDNode>(Op.getOperand(1).getNode());
653   if (!MaskNode)
654     return false;
655
656   // It's not an insertion of Op.getOperand(0) if the two masks overlap.
657   uint64_t AndMask = MaskNode->getZExtValue();
658   if (InsertMask & AndMask)
659     return false;
660
661   // It's only an insertion if all bits are covered or are known to be zero.
662   // The inner check covers all cases but is more expensive.
663   uint64_t Used = allOnes(Op.getValueType().getSizeInBits());
664   if (Used != (AndMask | InsertMask)) {
665     APInt KnownZero, KnownOne;
666     CurDAG->ComputeMaskedBits(Op.getOperand(0), KnownZero, KnownOne);
667     if (Used != (AndMask | InsertMask | KnownZero.getZExtValue()))
668       return false;
669   }
670
671   Op = Op.getOperand(0);
672   return true;
673 }
674
675 bool SystemZDAGToDAGISel::refineRxSBGMask(RxSBGOperands &RxSBG,
676                                           uint64_t Mask) const {
677   const SystemZInstrInfo *TII = getInstrInfo();
678   if (RxSBG.Rotate != 0)
679     Mask = (Mask << RxSBG.Rotate) | (Mask >> (64 - RxSBG.Rotate));
680   Mask &= RxSBG.Mask;
681   if (TII->isRxSBGMask(Mask, RxSBG.BitSize, RxSBG.Start, RxSBG.End)) {
682     RxSBG.Mask = Mask;
683     return true;
684   }
685   return false;
686 }
687
688 // Return true if any bits of (RxSBG.Input & Mask) are significant.
689 static bool maskMatters(RxSBGOperands &RxSBG, uint64_t Mask) {
690   // Rotate the mask in the same way as RxSBG.Input is rotated.
691   if (RxSBG.Rotate != 0)
692     Mask = ((Mask << RxSBG.Rotate) | (Mask >> (64 - RxSBG.Rotate)));
693   return (Mask & RxSBG.Mask) != 0;
694 }
695
696 bool SystemZDAGToDAGISel::expandRxSBG(RxSBGOperands &RxSBG) const {
697   SDValue N = RxSBG.Input;
698   unsigned Opcode = N.getOpcode();
699   switch (Opcode) {
700   case ISD::AND: {
701     if (RxSBG.Opcode == SystemZ::RNSBG)
702       return false;
703
704     auto *MaskNode = dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1).getNode());
705     if (!MaskNode)
706       return false;
707
708     SDValue Input = N.getOperand(0);
709     uint64_t Mask = MaskNode->getZExtValue();
710     if (!refineRxSBGMask(RxSBG, Mask)) {
711       // If some bits of Input are already known zeros, those bits will have
712       // been removed from the mask.  See if adding them back in makes the
713       // mask suitable.
714       APInt KnownZero, KnownOne;
715       CurDAG->ComputeMaskedBits(Input, KnownZero, KnownOne);
716       Mask |= KnownZero.getZExtValue();
717       if (!refineRxSBGMask(RxSBG, Mask))
718         return false;
719     }
720     RxSBG.Input = Input;
721     return true;
722   }
723
724   case ISD::OR: {
725     if (RxSBG.Opcode != SystemZ::RNSBG)
726       return false;
727
728     auto *MaskNode = dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1).getNode());
729     if (!MaskNode)
730       return false;
731
732     SDValue Input = N.getOperand(0);
733     uint64_t Mask = ~MaskNode->getZExtValue();
734     if (!refineRxSBGMask(RxSBG, Mask)) {
735       // If some bits of Input are already known ones, those bits will have
736       // been removed from the mask.  See if adding them back in makes the
737       // mask suitable.
738       APInt KnownZero, KnownOne;
739       CurDAG->ComputeMaskedBits(Input, KnownZero, KnownOne);
740       Mask &= ~KnownOne.getZExtValue();
741       if (!refineRxSBGMask(RxSBG, Mask))
742         return false;
743     }
744     RxSBG.Input = Input;
745     return true;
746   }
747
748   case ISD::ROTL: {
749     // Any 64-bit rotate left can be merged into the RxSBG.
750     if (RxSBG.BitSize != 64 || N.getValueType() != MVT::i64)
751       return false;
752     auto *CountNode = dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1).getNode());
753     if (!CountNode)
754       return false;
755
756     RxSBG.Rotate = (RxSBG.Rotate + CountNode->getZExtValue()) & 63;
757     RxSBG.Input = N.getOperand(0);
758     return true;
759   }
760       
761   case ISD::ANY_EXTEND:
762     // Bits above the extended operand are don't-care.
763     RxSBG.Input = N.getOperand(0);
764     return true;
765
766   case ISD::ZERO_EXTEND:
767     if (RxSBG.Opcode != SystemZ::RNSBG) {
768       // Restrict the mask to the extended operand.
769       unsigned InnerBitSize = N.getOperand(0).getValueType().getSizeInBits();
770       if (!refineRxSBGMask(RxSBG, allOnes(InnerBitSize)))
771         return false;
772
773       RxSBG.Input = N.getOperand(0);
774       return true;
775     }
776     // Fall through.
777     
778   case ISD::SIGN_EXTEND: {
779     // Check that the extension bits are don't-care (i.e. are masked out
780     // by the final mask).
781     unsigned InnerBitSize = N.getOperand(0).getValueType().getSizeInBits();
782     if (maskMatters(RxSBG, allOnes(RxSBG.BitSize) - allOnes(InnerBitSize)))
783       return false;
784
785     RxSBG.Input = N.getOperand(0);
786     return true;
787   }
788
789   case ISD::SHL: {
790     auto *CountNode = dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1).getNode());
791     if (!CountNode)
792       return false;
793
794     uint64_t Count = CountNode->getZExtValue();
795     unsigned BitSize = N.getValueType().getSizeInBits();
796     if (Count < 1 || Count >= BitSize)
797       return false;
798
799     if (RxSBG.Opcode == SystemZ::RNSBG) {
800       // Treat (shl X, count) as (rotl X, size-count) as long as the bottom
801       // count bits from RxSBG.Input are ignored.
802       if (maskMatters(RxSBG, allOnes(Count)))
803         return false;
804     } else {
805       // Treat (shl X, count) as (and (rotl X, count), ~0<<count).
806       if (!refineRxSBGMask(RxSBG, allOnes(BitSize - Count) << Count))
807         return false;
808     }
809
810     RxSBG.Rotate = (RxSBG.Rotate + Count) & 63;
811     RxSBG.Input = N.getOperand(0);
812     return true;
813   }
814
815   case ISD::SRL:
816   case ISD::SRA: {
817     auto *CountNode = dyn_cast<ConstantSDNode>(N.getOperand(1).getNode());
818     if (!CountNode)
819       return false;
820
821     uint64_t Count = CountNode->getZExtValue();
822     unsigned BitSize = N.getValueType().getSizeInBits();
823     if (Count < 1 || Count >= BitSize)
824       return false;
825
826     if (RxSBG.Opcode == SystemZ::RNSBG || Opcode == ISD::SRA) {
827       // Treat (srl|sra X, count) as (rotl X, size-count) as long as the top
828       // count bits from RxSBG.Input are ignored.
829       if (maskMatters(RxSBG, allOnes(Count) << (BitSize - Count)))
830         return false;
831     } else {
832       // Treat (srl X, count), mask) as (and (rotl X, size-count), ~0>>count),
833       // which is similar to SLL above.
834       if (!refineRxSBGMask(RxSBG, allOnes(BitSize - Count)))
835         return false;
836     }
837
838     RxSBG.Rotate = (RxSBG.Rotate - Count) & 63;
839     RxSBG.Input = N.getOperand(0);
840     return true;
841   }
842   default:
843     return false;
844   }
845 }
846
847 SDValue SystemZDAGToDAGISel::getUNDEF(SDLoc DL, EVT VT) const {
848   SDNode *N = CurDAG->getMachineNode(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF, DL, VT);
849   return SDValue(N, 0);
850 }
851
852 SDValue SystemZDAGToDAGISel::convertTo(SDLoc DL, EVT VT, SDValue N) const {
853   if (N.getValueType() == MVT::i32 && VT == MVT::i64)
854     return CurDAG->getTargetInsertSubreg(SystemZ::subreg_l32,
855                                          DL, VT, getUNDEF(DL, MVT::i64), N);
856   if (N.getValueType() == MVT::i64 && VT == MVT::i32)
857     return CurDAG->getTargetExtractSubreg(SystemZ::subreg_l32, DL, VT, N);
858   assert(N.getValueType() == VT && "Unexpected value types");
859   return N;
860 }
861
862 SDNode *SystemZDAGToDAGISel::tryRISBGZero(SDNode *N) {
863   EVT VT = N->getValueType(0);
864   RxSBGOperands RISBG(SystemZ::RISBG, SDValue(N, 0));
865   unsigned Count = 0;
866   while (expandRxSBG(RISBG))
867     if (RISBG.Input.getOpcode() != ISD::ANY_EXTEND)
868       Count += 1;
869   if (Count == 0)
870     return 0;
871   if (Count == 1) {
872     // Prefer to use normal shift instructions over RISBG, since they can handle
873     // all cases and are sometimes shorter.
874     if (N->getOpcode() != ISD::AND)
875       return 0;
876
877     // Prefer register extensions like LLC over RISBG.  Also prefer to start
878     // out with normal ANDs if one instruction would be enough.  We can convert
879     // these ANDs into an RISBG later if a three-address instruction is useful.
880     if (VT == MVT::i32 ||
881         RISBG.Mask == 0xff ||
882         RISBG.Mask == 0xffff ||
883         SystemZ::isImmLF(~RISBG.Mask) ||
884         SystemZ::isImmHF(~RISBG.Mask)) {
885       // Force the new mask into the DAG, since it may include known-one bits.
886       auto *MaskN = cast<ConstantSDNode>(N->getOperand(1).getNode());
887       if (MaskN->getZExtValue() != RISBG.Mask) {
888         SDValue NewMask = CurDAG->getConstant(RISBG.Mask, VT);
889         N = CurDAG->UpdateNodeOperands(N, N->getOperand(0), NewMask);
890         return SelectCode(N);
891       }
892       return 0;
893     }
894   }  
895
896   unsigned Opcode = SystemZ::RISBG;
897   EVT OpcodeVT = MVT::i64;
898   if (VT == MVT::i32 && Subtarget.hasHighWord()) {
899     Opcode = SystemZ::RISBMux;
900     OpcodeVT = MVT::i32;
901     RISBG.Start &= 31;
902     RISBG.End &= 31;
903   }
904   SDValue Ops[5] = {
905     getUNDEF(SDLoc(N), OpcodeVT),
906     convertTo(SDLoc(N), OpcodeVT, RISBG.Input),
907     CurDAG->getTargetConstant(RISBG.Start, MVT::i32),
908     CurDAG->getTargetConstant(RISBG.End | 128, MVT::i32),
909     CurDAG->getTargetConstant(RISBG.Rotate, MVT::i32)
910   };
911   N = CurDAG->getMachineNode(Opcode, SDLoc(N), OpcodeVT, Ops);
912   return convertTo(SDLoc(N), VT, SDValue(N, 0)).getNode();
913 }
914
915 SDNode *SystemZDAGToDAGISel::tryRxSBG(SDNode *N, unsigned Opcode) {
916   // Try treating each operand of N as the second operand of the RxSBG
917   // and see which goes deepest.
918   RxSBGOperands RxSBG[] = {
919     RxSBGOperands(Opcode, N->getOperand(0)),
920     RxSBGOperands(Opcode, N->getOperand(1))
921   };
922   unsigned Count[] = { 0, 0 };
923   for (unsigned I = 0; I < 2; ++I)
924     while (expandRxSBG(RxSBG[I]))
925       if (RxSBG[I].Input.getOpcode() != ISD::ANY_EXTEND)
926         Count[I] += 1;
927
928   // Do nothing if neither operand is suitable.
929   if (Count[0] == 0 && Count[1] == 0)
930     return 0;
931
932   // Pick the deepest second operand.
933   unsigned I = Count[0] > Count[1] ? 0 : 1;
934   SDValue Op0 = N->getOperand(I ^ 1);
935
936   // Prefer IC for character insertions from memory.
937   if (Opcode == SystemZ::ROSBG && (RxSBG[I].Mask & 0xff) == 0)
938     if (auto *Load = dyn_cast<LoadSDNode>(Op0.getNode()))
939       if (Load->getMemoryVT() == MVT::i8)
940         return 0;
941
942   // See whether we can avoid an AND in the first operand by converting
943   // ROSBG to RISBG.
944   if (Opcode == SystemZ::ROSBG && detectOrAndInsertion(Op0, RxSBG[I].Mask))
945     Opcode = SystemZ::RISBG;
946            
947   EVT VT = N->getValueType(0);
948   SDValue Ops[5] = {
949     convertTo(SDLoc(N), MVT::i64, Op0),
950     convertTo(SDLoc(N), MVT::i64, RxSBG[I].Input),
951     CurDAG->getTargetConstant(RxSBG[I].Start, MVT::i32),
952     CurDAG->getTargetConstant(RxSBG[I].End, MVT::i32),
953     CurDAG->getTargetConstant(RxSBG[I].Rotate, MVT::i32)
954   };
955   N = CurDAG->getMachineNode(Opcode, SDLoc(N), MVT::i64, Ops);
956   return convertTo(SDLoc(N), VT, SDValue(N, 0)).getNode();
957 }
958
959 SDNode *SystemZDAGToDAGISel::splitLargeImmediate(unsigned Opcode, SDNode *Node,
960                                                  SDValue Op0, uint64_t UpperVal,
961                                                  uint64_t LowerVal) {
962   EVT VT = Node->getValueType(0);
963   SDLoc DL(Node);
964   SDValue Upper = CurDAG->getConstant(UpperVal, VT);
965   if (Op0.getNode())
966     Upper = CurDAG->getNode(Opcode, DL, VT, Op0, Upper);
967   Upper = SDValue(Select(Upper.getNode()), 0);
968
969   SDValue Lower = CurDAG->getConstant(LowerVal, VT);
970   SDValue Or = CurDAG->getNode(Opcode, DL, VT, Upper, Lower);
971   return Or.getNode();
972 }
973
974 bool SystemZDAGToDAGISel::canUseBlockOperation(StoreSDNode *Store,
975                                                LoadSDNode *Load) const {
976   // Check that the two memory operands have the same size.
977   if (Load->getMemoryVT() != Store->getMemoryVT())
978     return false;
979
980   // Volatility stops an access from being decomposed.
981   if (Load->isVolatile() || Store->isVolatile())
982     return false;
983
984   // There's no chance of overlap if the load is invariant.
985   if (Load->isInvariant())
986     return true;
987
988   // Otherwise we need to check whether there's an alias.
989   const Value *V1 = Load->getSrcValue();
990   const Value *V2 = Store->getSrcValue();
991   if (!V1 || !V2)
992     return false;
993
994   // Reject equality.
995   uint64_t Size = Load->getMemoryVT().getStoreSize();
996   int64_t End1 = Load->getSrcValueOffset() + Size;
997   int64_t End2 = Store->getSrcValueOffset() + Size;
998   if (V1 == V2 && End1 == End2)
999     return false;
1000
1001   return !AA->alias(AliasAnalysis::Location(V1, End1, Load->getTBAAInfo()),
1002                     AliasAnalysis::Location(V2, End2, Store->getTBAAInfo()));
1003 }
1004
1005 bool SystemZDAGToDAGISel::storeLoadCanUseMVC(SDNode *N) const {
1006   auto *Store = cast<StoreSDNode>(N);
1007   auto *Load = cast<LoadSDNode>(Store->getValue());
1008
1009   // Prefer not to use MVC if either address can use ... RELATIVE LONG
1010   // instructions.
1011   uint64_t Size = Load->getMemoryVT().getStoreSize();
1012   if (Size > 1 && Size <= 8) {
1013     // Prefer LHRL, LRL and LGRL.
1014     if (SystemZISD::isPCREL(Load->getBasePtr().getOpcode()))
1015       return false;
1016     // Prefer STHRL, STRL and STGRL.
1017     if (SystemZISD::isPCREL(Store->getBasePtr().getOpcode()))
1018       return false;
1019   }
1020
1021   return canUseBlockOperation(Store, Load);
1022 }
1023
1024 bool SystemZDAGToDAGISel::storeLoadCanUseBlockBinary(SDNode *N,
1025                                                      unsigned I) const {
1026   auto *StoreA = cast<StoreSDNode>(N);
1027   auto *LoadA = cast<LoadSDNode>(StoreA->getValue().getOperand(1 - I));
1028   auto *LoadB = cast<LoadSDNode>(StoreA->getValue().getOperand(I));
1029   return !LoadA->isVolatile() && canUseBlockOperation(StoreA, LoadB);
1030 }
1031
1032 SDNode *SystemZDAGToDAGISel::Select(SDNode *Node) {
1033   // Dump information about the Node being selected
1034   DEBUG(errs() << "Selecting: "; Node->dump(CurDAG); errs() << "\n");
1035
1036   // If we have a custom node, we already have selected!
1037   if (Node->isMachineOpcode()) {
1038     DEBUG(errs() << "== "; Node->dump(CurDAG); errs() << "\n");
1039     Node->setNodeId(-1);
1040     return 0;
1041   }
1042
1043   unsigned Opcode = Node->getOpcode();
1044   SDNode *ResNode = 0;
1045   switch (Opcode) {
1046   case ISD::OR:
1047     if (Node->getOperand(1).getOpcode() != ISD::Constant)
1048       ResNode = tryRxSBG(Node, SystemZ::ROSBG);
1049     goto or_xor;
1050
1051   case ISD::XOR:
1052     if (Node->getOperand(1).getOpcode() != ISD::Constant)
1053       ResNode = tryRxSBG(Node, SystemZ::RXSBG);
1054     // Fall through.
1055   or_xor:
1056     // If this is a 64-bit operation in which both 32-bit halves are nonzero,
1057     // split the operation into two.
1058     if (!ResNode && Node->getValueType(0) == MVT::i64)
1059       if (auto *Op1 = dyn_cast<ConstantSDNode>(Node->getOperand(1))) {
1060         uint64_t Val = Op1->getZExtValue();
1061         if (!SystemZ::isImmLF(Val) && !SystemZ::isImmHF(Val))
1062           Node = splitLargeImmediate(Opcode, Node, Node->getOperand(0),
1063                                      Val - uint32_t(Val), uint32_t(Val));
1064       }
1065     break;
1066
1067   case ISD::AND:
1068     if (Node->getOperand(1).getOpcode() != ISD::Constant)
1069       ResNode = tryRxSBG(Node, SystemZ::RNSBG);
1070     // Fall through.
1071   case ISD::ROTL:
1072   case ISD::SHL:
1073   case ISD::SRL:
1074   case ISD::ZERO_EXTEND:
1075     if (!ResNode)
1076       ResNode = tryRISBGZero(Node);
1077     break;
1078
1079   case ISD::Constant:
1080     // If this is a 64-bit constant that is out of the range of LLILF,
1081     // LLIHF and LGFI, split it into two 32-bit pieces.
1082     if (Node->getValueType(0) == MVT::i64) {
1083       uint64_t Val = cast<ConstantSDNode>(Node)->getZExtValue();
1084       if (!SystemZ::isImmLF(Val) && !SystemZ::isImmHF(Val) && !isInt<32>(Val))
1085         Node = splitLargeImmediate(ISD::OR, Node, SDValue(),
1086                                    Val - uint32_t(Val), uint32_t(Val));
1087     }
1088     break;
1089
1090   case SystemZISD::SELECT_CCMASK: {
1091     SDValue Op0 = Node->getOperand(0);
1092     SDValue Op1 = Node->getOperand(1);
1093     // Prefer to put any load first, so that it can be matched as a
1094     // conditional load.
1095     if (Op1.getOpcode() == ISD::LOAD && Op0.getOpcode() != ISD::LOAD) {
1096       SDValue CCValid = Node->getOperand(2);
1097       SDValue CCMask = Node->getOperand(3);
1098       uint64_t ConstCCValid =
1099         cast<ConstantSDNode>(CCValid.getNode())->getZExtValue();
1100       uint64_t ConstCCMask =
1101         cast<ConstantSDNode>(CCMask.getNode())->getZExtValue();
1102       // Invert the condition.
1103       CCMask = CurDAG->getConstant(ConstCCValid ^ ConstCCMask,
1104                                    CCMask.getValueType());
1105       SDValue Op4 = Node->getOperand(4);
1106       Node = CurDAG->UpdateNodeOperands(Node, Op1, Op0, CCValid, CCMask, Op4);
1107     }
1108     break;
1109   }
1110   }
1111
1112   // Select the default instruction
1113   if (!ResNode)
1114     ResNode = SelectCode(Node);
1115
1116   DEBUG(errs() << "=> ";
1117         if (ResNode == NULL || ResNode == Node)
1118           Node->dump(CurDAG);
1119         else
1120           ResNode->dump(CurDAG);
1121         errs() << "\n";
1122         );
1123   return ResNode;
1124 }
1125
1126 bool SystemZDAGToDAGISel::
1127 SelectInlineAsmMemoryOperand(const SDValue &Op,
1128                              char ConstraintCode,
1129                              std::vector<SDValue> &OutOps) {
1130   assert(ConstraintCode == 'm' && "Unexpected constraint code");
1131   // Accept addresses with short displacements, which are compatible
1132   // with Q, R, S and T.  But keep the index operand for future expansion.
1133   SDValue Base, Disp, Index;
1134   if (!selectBDXAddr(SystemZAddressingMode::FormBD,
1135                      SystemZAddressingMode::Disp12Only,
1136                      Op, Base, Disp, Index))
1137     return true;
1138   OutOps.push_back(Base);
1139   OutOps.push_back(Disp);
1140   OutOps.push_back(Index);
1141   return false;
1142 }