lib/Target/SystemZ/SystemZShortenInst.cpp

   1 //===-- SystemZShortenInst.cpp - Instruction-shortening pass --------------===//
   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 pass tries to replace instructions with shorter forms.  For example,
  11 // IILF can be replaced with LLILL or LLILH if the constant fits and if the
  12 // other 32 bits of the GR64 destination are not live.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "SystemZTargetMachine.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  18
  19 using namespace llvm;
  20
  21 #define DEBUG_TYPE "systemz-shorten-inst"
  22
  23 namespace {
  24 class SystemZShortenInst : public MachineFunctionPass {
  25 public:
  26   static char ID;
  27   SystemZShortenInst(const SystemZTargetMachine &tm);
  28
  29   const char *getPassName() const override {
  30     return "SystemZ Instruction Shortening";
  31   }
  32
  33   bool processBlock(MachineBasicBlock &MBB);
  34   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &F) override;
  35
  36 private:
  37   bool shortenIIF(MachineInstr &MI, unsigned *GPRMap, unsigned LiveOther,
  38                   unsigned LLIxL, unsigned LLIxH);
  39
  40   const SystemZInstrInfo *TII;
  41
  42   // LowGPRs[I] has bit N set if LLVM register I includes the low
  43   // word of GPR N.  HighGPRs is the same for the high word.
  44   unsigned LowGPRs[SystemZ::NUM_TARGET_REGS];
  45   unsigned HighGPRs[SystemZ::NUM_TARGET_REGS];
  46 };
  47
  48 char SystemZShortenInst::ID = 0;
  49 } // end anonymous namespace
  50
  51 FunctionPass *llvm::createSystemZShortenInstPass(SystemZTargetMachine &TM) {
  52   return new SystemZShortenInst(TM);
  53 }
  54
  55 SystemZShortenInst::SystemZShortenInst(const SystemZTargetMachine &tm)
  56   : MachineFunctionPass(ID), TII(nullptr), LowGPRs(), HighGPRs() {
  57   // Set up LowGPRs and HighGPRs.
  58   for (unsigned I = 0; I < 16; ++I) {
  59     LowGPRs[SystemZMC::GR32Regs[I]] |= 1 << I;
  60     LowGPRs[SystemZMC::GR64Regs[I]] |= 1 << I;
  61     HighGPRs[SystemZMC::GRH32Regs[I]] |= 1 << I;
  62     HighGPRs[SystemZMC::GR64Regs[I]] |= 1 << I;
  63     if (unsigned GR128 = SystemZMC::GR128Regs[I]) {
  64       LowGPRs[GR128] |= 3 << I;
  65       HighGPRs[GR128] |= 3 << I;
  66     }
  67   }
  68 }
  69
  70 // MI loads one word of a GPR using an IIxF instruction and LLIxL and LLIxH
  71 // are the halfword immediate loads for the same word.  Try to use one of them
  72 // instead of IIxF.  If MI loads the high word, GPRMap[X] is the set of high
  73 // words referenced by LLVM register X while LiveOther is the mask of low
  74 // words that are currently live, and vice versa.
  75 bool SystemZShortenInst::shortenIIF(MachineInstr &MI, unsigned *GPRMap,
  76                                     unsigned LiveOther, unsigned LLIxL,
  77                                     unsigned LLIxH) {
  78   unsigned Reg = MI.getOperand(0).getReg();
  79   assert(Reg < SystemZ::NUM_TARGET_REGS && "Invalid register number");
  80   unsigned GPRs = GPRMap[Reg];
  81   assert(GPRs != 0 && "Register must be a GPR");
  82   if (GPRs & LiveOther)
  83     return false;
  84
  85   uint64_t Imm = MI.getOperand(1).getImm();
  86   if (SystemZ::isImmLL(Imm)) {
  87     MI.setDesc(TII->get(LLIxL));
  88     MI.getOperand(0).setReg(SystemZMC::getRegAsGR64(Reg));
  89     return true;
  90   }
  91   if (SystemZ::isImmLH(Imm)) {
  92     MI.setDesc(TII->get(LLIxH));
  93     MI.getOperand(0).setReg(SystemZMC::getRegAsGR64(Reg));
  94     MI.getOperand(1).setImm(Imm >> 16);
  95     return true;
  96   }
  97   return false;
  98 }
  99
 100 // Process all instructions in MBB.  Return true if something changed.
 101 bool SystemZShortenInst::processBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
 102   bool Changed = false;
 103
 104   // Work out which words are live on exit from the block.
 105   unsigned LiveLow = 0;
 106   unsigned LiveHigh = 0;
 107   for (auto SI = MBB.succ_begin(), SE = MBB.succ_end(); SI != SE; ++SI) {
 108     for (auto LI = (*SI)->livein_begin(), LE = (*SI)->livein_end();
 109          LI != LE; ++LI) {
 110       unsigned Reg = *LI;
 111       assert(Reg < SystemZ::NUM_TARGET_REGS && "Invalid register number");
 112       LiveLow |= LowGPRs[Reg];
 113       LiveHigh |= HighGPRs[Reg];
 114     }
 115   }
 116
 117   // Iterate backwards through the block looking for instructions to change.
 118   for (auto MBBI = MBB.rbegin(), MBBE = MBB.rend(); MBBI != MBBE; ++MBBI) {
 119     MachineInstr &MI = *MBBI;
 120     unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 121     if (Opcode == SystemZ::IILF)
 122       Changed |= shortenIIF(MI, LowGPRs, LiveHigh, SystemZ::LLILL,
 123                             SystemZ::LLILH);
 124     else if (Opcode == SystemZ::IIHF)
 125       Changed |= shortenIIF(MI, HighGPRs, LiveLow, SystemZ::LLIHL,
 126                             SystemZ::LLIHH);
 127     unsigned UsedLow = 0;
 128     unsigned UsedHigh = 0;
 129     for (auto MOI = MI.operands_begin(), MOE = MI.operands_end();
 130          MOI != MOE; ++MOI) {
 131       MachineOperand &MO = *MOI;
 132       if (MO.isReg()) {
 133         if (unsigned Reg = MO.getReg()) {
 134           assert(Reg < SystemZ::NUM_TARGET_REGS && "Invalid register number");
 135           if (MO.isDef()) {
 136             LiveLow &= ~LowGPRs[Reg];
 137             LiveHigh &= ~HighGPRs[Reg];
 138           } else if (!MO.isUndef()) {
 139             UsedLow |= LowGPRs[Reg];
 140             UsedHigh |= HighGPRs[Reg];
 141           }
 142         }
 143       }
 144     }
 145     LiveLow |= UsedLow;
 146     LiveHigh |= UsedHigh;
 147   }
 148
 149   return Changed;
 150 }
 151
 152 bool SystemZShortenInst::runOnMachineFunction(MachineFunction &F) {
 153   TII = static_cast<const SystemZInstrInfo *>(F.getTarget().getInstrInfo());
 154
 155   bool Changed = false;
 156   for (auto &MBB : F)
 157     Changed |= processBlock(MBB);
 158
 159   return Changed;
 160 }