68259e37504cc8c1958520c06fd7f58298b4cd60
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / MCTargetDesc / X86MCTargetDesc.cpp
1 //===-- X86MCTargetDesc.cpp - X86 Target Descriptions -----------*- C++ -*-===//
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 provides X86 specific target descriptions.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "X86MCTargetDesc.h"
15 #include "X86MCAsmInfo.h"
16 #include "InstPrinter/X86ATTInstPrinter.h"
17 #include "InstPrinter/X86IntelInstPrinter.h"
18 #include "llvm/MC/MachineLocation.h"
19 #include "llvm/MC/MCCodeGenInfo.h"
20 #include "llvm/MC/MCInstrAnalysis.h"
21 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
22 #include "llvm/MC/MCRegisterInfo.h"
23 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
24 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
25 #include "llvm/ADT/Triple.h"
26 #include "llvm/Support/Host.h"
27 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
28 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
29
30 #define GET_REGINFO_MC_DESC
31 #include "X86GenRegisterInfo.inc"
32
33 #define GET_INSTRINFO_MC_DESC
34 #include "X86GenInstrInfo.inc"
35
36 #define GET_SUBTARGETINFO_MC_DESC
37 #include "X86GenSubtargetInfo.inc"
38
39 using namespace llvm;
40
41
42 std::string X86_MC::ParseX86Triple(StringRef TT) {
43   Triple TheTriple(TT);
44   std::string FS;
45   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64)
46     FS = "+64bit-mode";
47   else
48     FS = "-64bit-mode";
49   return FS;
50 }
51
52 /// GetCpuIDAndInfo - Execute the specified cpuid and return the 4 values in the
53 /// specified arguments.  If we can't run cpuid on the host, return true.
54 bool X86_MC::GetCpuIDAndInfo(unsigned value, unsigned *rEAX,
55                              unsigned *rEBX, unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
56 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
57   #if defined(__GNUC__)
58     // gcc doesn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
59     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
60          "cpuid\n\t"
61          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
62          : "=a" (*rEAX),
63            "=S" (*rEBX),
64            "=c" (*rECX),
65            "=d" (*rEDX)
66          :  "a" (value));
67     return false;
68   #elif defined(_MSC_VER)
69     int registers[4];
70     __cpuid(registers, value);
71     *rEAX = registers[0];
72     *rEBX = registers[1];
73     *rECX = registers[2];
74     *rEDX = registers[3];
75     return false;
76   #else
77     return true;
78   #endif
79 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
80   #if defined(__GNUC__)
81     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
82          "cpuid\n\t"
83          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
84          : "=a" (*rEAX),
85            "=S" (*rEBX),
86            "=c" (*rECX),
87            "=d" (*rEDX)
88          :  "a" (value));
89     return false;
90   #elif defined(_MSC_VER)
91     __asm {
92       mov   eax,value
93       cpuid
94       mov   esi,rEAX
95       mov   dword ptr [esi],eax
96       mov   esi,rEBX
97       mov   dword ptr [esi],ebx
98       mov   esi,rECX
99       mov   dword ptr [esi],ecx
100       mov   esi,rEDX
101       mov   dword ptr [esi],edx
102     }
103     return false;
104   #else
105     return true;
106   #endif
107 #else
108   return true;
109 #endif
110 }
111
112 /// GetCpuIDAndInfoEx - Execute the specified cpuid with subleaf and return the
113 /// 4 values in the specified arguments.  If we can't run cpuid on the host,
114 /// return true.
115 bool X86_MC::GetCpuIDAndInfoEx(unsigned value, unsigned subleaf, unsigned *rEAX,
116                                unsigned *rEBX, unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
117 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
118   #if defined(__GNUC__)
119     // gcc desn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
120     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
121          "cpuid\n\t"
122          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
123          : "=a" (*rEAX),
124            "=S" (*rEBX),
125            "=c" (*rECX),
126            "=d" (*rEDX)
127          :  "a" (value),
128             "c" (subleaf));
129     return false;
130   #elif defined(_MSC_VER)
131     // __cpuidex was added in MSVC++ 9.0 SP1
132     #if (_MSC_VER > 1500) || (_MSC_VER == 1500 && _MSC_FULL_VER >= 150030729)
133       int registers[4];
134       __cpuidex(registers, value, subleaf);
135       *rEAX = registers[0];
136       *rEBX = registers[1];
137       *rECX = registers[2];
138       *rEDX = registers[3];
139       return false;
140     #else
141       return true;
142     #endif
143   #else
144     return true;
145   #endif
146 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
147   #if defined(__GNUC__)
148     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
149          "cpuid\n\t"
150          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
151          : "=a" (*rEAX),
152            "=S" (*rEBX),
153            "=c" (*rECX),
154            "=d" (*rEDX)
155          :  "a" (value),
156             "c" (subleaf));
157     return false;
158   #elif defined(_MSC_VER)
159     __asm {
160       mov   eax,value
161       mov   ecx,subleaf
162       cpuid
163       mov   esi,rEAX
164       mov   dword ptr [esi],eax
165       mov   esi,rEBX
166       mov   dword ptr [esi],ebx
167       mov   esi,rECX
168       mov   dword ptr [esi],ecx
169       mov   esi,rEDX
170       mov   dword ptr [esi],edx
171     }
172     return false;
173   #else
174     return true;
175   #endif
176 #else
177   return true;
178 #endif
179 }
180
181 void X86_MC::DetectFamilyModel(unsigned EAX, unsigned &Family,
182                                unsigned &Model) {
183   Family = (EAX >> 8) & 0xf; // Bits 8 - 11
184   Model  = (EAX >> 4) & 0xf; // Bits 4 - 7
185   if (Family == 6 || Family == 0xf) {
186     if (Family == 0xf)
187       // Examine extended family ID if family ID is F.
188       Family += (EAX >> 20) & 0xff;    // Bits 20 - 27
189     // Examine extended model ID if family ID is 6 or F.
190     Model += ((EAX >> 16) & 0xf) << 4; // Bits 16 - 19
191   }
192 }
193
194 unsigned X86_MC::getDwarfRegFlavour(StringRef TT, bool isEH) {
195   Triple TheTriple(TT);
196   if (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64)
197     return DWARFFlavour::X86_64;
198
199   if (TheTriple.isOSDarwin())
200     return isEH ? DWARFFlavour::X86_32_DarwinEH : DWARFFlavour::X86_32_Generic;
201   if (TheTriple.getOS() == Triple::MinGW32 ||
202       TheTriple.getOS() == Triple::Cygwin)
203     // Unsupported by now, just quick fallback
204     return DWARFFlavour::X86_32_Generic;
205   return DWARFFlavour::X86_32_Generic;
206 }
207
208 /// getX86RegNum - This function maps LLVM register identifiers to their X86
209 /// specific numbering, which is used in various places encoding instructions.
210 unsigned X86_MC::getX86RegNum(unsigned RegNo) {
211   switch(RegNo) {
212   case X86::RAX: case X86::EAX: case X86::AX: case X86::AL: return N86::EAX;
213   case X86::RCX: case X86::ECX: case X86::CX: case X86::CL: return N86::ECX;
214   case X86::RDX: case X86::EDX: case X86::DX: case X86::DL: return N86::EDX;
215   case X86::RBX: case X86::EBX: case X86::BX: case X86::BL: return N86::EBX;
216   case X86::RSP: case X86::ESP: case X86::SP: case X86::SPL: case X86::AH:
217     return N86::ESP;
218   case X86::RBP: case X86::EBP: case X86::BP: case X86::BPL: case X86::CH:
219     return N86::EBP;
220   case X86::RSI: case X86::ESI: case X86::SI: case X86::SIL: case X86::DH:
221     return N86::ESI;
222   case X86::RDI: case X86::EDI: case X86::DI: case X86::DIL: case X86::BH:
223     return N86::EDI;
224
225   case X86::R8:  case X86::R8D:  case X86::R8W:  case X86::R8B:
226     return N86::EAX;
227   case X86::R9:  case X86::R9D:  case X86::R9W:  case X86::R9B:
228     return N86::ECX;
229   case X86::R10: case X86::R10D: case X86::R10W: case X86::R10B:
230     return N86::EDX;
231   case X86::R11: case X86::R11D: case X86::R11W: case X86::R11B:
232     return N86::EBX;
233   case X86::R12: case X86::R12D: case X86::R12W: case X86::R12B:
234     return N86::ESP;
235   case X86::R13: case X86::R13D: case X86::R13W: case X86::R13B:
236     return N86::EBP;
237   case X86::R14: case X86::R14D: case X86::R14W: case X86::R14B:
238     return N86::ESI;
239   case X86::R15: case X86::R15D: case X86::R15W: case X86::R15B:
240     return N86::EDI;
241
242   case X86::ST0: case X86::ST1: case X86::ST2: case X86::ST3:
243   case X86::ST4: case X86::ST5: case X86::ST6: case X86::ST7:
244     return RegNo-X86::ST0;
245
246   case X86::XMM0: case X86::XMM8:
247   case X86::YMM0: case X86::YMM8: case X86::MM0:
248     return 0;
249   case X86::XMM1: case X86::XMM9:
250   case X86::YMM1: case X86::YMM9: case X86::MM1:
251     return 1;
252   case X86::XMM2: case X86::XMM10:
253   case X86::YMM2: case X86::YMM10: case X86::MM2:
254     return 2;
255   case X86::XMM3: case X86::XMM11:
256   case X86::YMM3: case X86::YMM11: case X86::MM3:
257     return 3;
258   case X86::XMM4: case X86::XMM12:
259   case X86::YMM4: case X86::YMM12: case X86::MM4:
260     return 4;
261   case X86::XMM5: case X86::XMM13:
262   case X86::YMM5: case X86::YMM13: case X86::MM5:
263     return 5;
264   case X86::XMM6: case X86::XMM14:
265   case X86::YMM6: case X86::YMM14: case X86::MM6:
266     return 6;
267   case X86::XMM7: case X86::XMM15:
268   case X86::YMM7: case X86::YMM15: case X86::MM7:
269     return 7;
270
271   case X86::ES: return 0;
272   case X86::CS: return 1;
273   case X86::SS: return 2;
274   case X86::DS: return 3;
275   case X86::FS: return 4;
276   case X86::GS: return 5;
277
278   case X86::CR0: case X86::CR8 : case X86::DR0: return 0;
279   case X86::CR1: case X86::CR9 : case X86::DR1: return 1;
280   case X86::CR2: case X86::CR10: case X86::DR2: return 2;
281   case X86::CR3: case X86::CR11: case X86::DR3: return 3;
282   case X86::CR4: case X86::CR12: case X86::DR4: return 4;
283   case X86::CR5: case X86::CR13: case X86::DR5: return 5;
284   case X86::CR6: case X86::CR14: case X86::DR6: return 6;
285   case X86::CR7: case X86::CR15: case X86::DR7: return 7;
286
287   // Pseudo index registers are equivalent to a "none"
288   // scaled index (See Intel Manual 2A, table 2-3)
289   case X86::EIZ:
290   case X86::RIZ:
291     return 4;
292
293   default:
294     assert((int(RegNo) > 0) && "Unknown physical register!");
295     return 0;
296   }
297 }
298
299 void X86_MC::InitLLVM2SEHRegisterMapping(MCRegisterInfo *MRI) {
300   // FIXME: TableGen these.
301   for (unsigned Reg = X86::NoRegister+1; Reg < X86::NUM_TARGET_REGS; ++Reg) {
302     int SEH = X86_MC::getX86RegNum(Reg);
303     switch (Reg) {
304     case X86::R8:  case X86::R8D:  case X86::R8W:  case X86::R8B:
305     case X86::R9:  case X86::R9D:  case X86::R9W:  case X86::R9B:
306     case X86::R10: case X86::R10D: case X86::R10W: case X86::R10B:
307     case X86::R11: case X86::R11D: case X86::R11W: case X86::R11B:
308     case X86::R12: case X86::R12D: case X86::R12W: case X86::R12B:
309     case X86::R13: case X86::R13D: case X86::R13W: case X86::R13B:
310     case X86::R14: case X86::R14D: case X86::R14W: case X86::R14B:
311     case X86::R15: case X86::R15D: case X86::R15W: case X86::R15B:
312     case X86::XMM8:  case X86::XMM9:  case X86::XMM10: case X86::XMM11:
313     case X86::XMM12: case X86::XMM13: case X86::XMM14: case X86::XMM15:
314     case X86::YMM8:  case X86::YMM9:  case X86::YMM10: case X86::YMM11:
315     case X86::YMM12: case X86::YMM13: case X86::YMM14: case X86::YMM15:
316       SEH += 8;
317       break;
318     }
319     MRI->mapLLVMRegToSEHReg(Reg, SEH);
320   }
321 }
322
323 MCSubtargetInfo *X86_MC::createX86MCSubtargetInfo(StringRef TT, StringRef CPU,
324                                                   StringRef FS) {
325   std::string ArchFS = X86_MC::ParseX86Triple(TT);
326   if (!FS.empty()) {
327     if (!ArchFS.empty())
328       ArchFS = ArchFS + "," + FS.str();
329     else
330       ArchFS = FS;
331   }
332
333   std::string CPUName = CPU;
334   if (CPUName.empty()) {
335 #if defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)\
336     || defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
337     CPUName = sys::getHostCPUName();
338 #else
339     CPUName = "generic";
340 #endif
341   }
342
343   MCSubtargetInfo *X = new MCSubtargetInfo();
344   InitX86MCSubtargetInfo(X, TT, CPUName, ArchFS);
345   return X;
346 }
347
348 static MCInstrInfo *createX86MCInstrInfo() {
349   MCInstrInfo *X = new MCInstrInfo();
350   InitX86MCInstrInfo(X);
351   return X;
352 }
353
354 static MCRegisterInfo *createX86MCRegisterInfo(StringRef TT) {
355   Triple TheTriple(TT);
356   unsigned RA = (TheTriple.getArch() == Triple::x86_64)
357     ? X86::RIP     // Should have dwarf #16.
358     : X86::EIP;    // Should have dwarf #8.
359
360   MCRegisterInfo *X = new MCRegisterInfo();
361   InitX86MCRegisterInfo(X, RA,
362                         X86_MC::getDwarfRegFlavour(TT, false),
363                         X86_MC::getDwarfRegFlavour(TT, true));
364   X86_MC::InitLLVM2SEHRegisterMapping(X);
365   return X;
366 }
367
368 static MCAsmInfo *createX86MCAsmInfo(const Target &T, StringRef TT) {
369   Triple TheTriple(TT);
370   bool is64Bit = TheTriple.getArch() == Triple::x86_64;
371
372   MCAsmInfo *MAI;
373   if (TheTriple.isOSDarwin() || TheTriple.getEnvironment() == Triple::MachO) {
374     if (is64Bit)
375       MAI = new X86_64MCAsmInfoDarwin(TheTriple);
376     else
377       MAI = new X86MCAsmInfoDarwin(TheTriple);
378   } else if (TheTriple.getOS() == Triple::Win32) {
379     MAI = new X86MCAsmInfoMicrosoft(TheTriple);
380   } else if (TheTriple.getOS() == Triple::MinGW32 || TheTriple.getOS() == Triple::Cygwin) {
381     MAI = new X86MCAsmInfoGNUCOFF(TheTriple);
382   } else {
383     MAI = new X86ELFMCAsmInfo(TheTriple);
384   }
385
386   // Initialize initial frame state.
387   // Calculate amount of bytes used for return address storing
388   int stackGrowth = is64Bit ? -8 : -4;
389
390   // Initial state of the frame pointer is esp+stackGrowth.
391   MachineLocation Dst(MachineLocation::VirtualFP);
392   MachineLocation Src(is64Bit ? X86::RSP : X86::ESP, stackGrowth);
393   MAI->addInitialFrameState(0, Dst, Src);
394
395   // Add return address to move list
396   MachineLocation CSDst(is64Bit ? X86::RSP : X86::ESP, stackGrowth);
397   MachineLocation CSSrc(is64Bit ? X86::RIP : X86::EIP);
398   MAI->addInitialFrameState(0, CSDst, CSSrc);
399
400   return MAI;
401 }
402
403 static MCCodeGenInfo *createX86MCCodeGenInfo(StringRef TT, Reloc::Model RM,
404                                              CodeModel::Model CM,
405                                              CodeGenOpt::Level OL) {
406   MCCodeGenInfo *X = new MCCodeGenInfo();
407
408   Triple T(TT);
409   bool is64Bit = T.getArch() == Triple::x86_64;
410
411   if (RM == Reloc::Default) {
412     // Darwin defaults to PIC in 64 bit mode and dynamic-no-pic in 32 bit mode.
413     // Win64 requires rip-rel addressing, thus we force it to PIC. Otherwise we
414     // use static relocation model by default.
415     if (T.isOSDarwin()) {
416       if (is64Bit)
417         RM = Reloc::PIC_;
418       else
419         RM = Reloc::DynamicNoPIC;
420     } else if (T.isOSWindows() && is64Bit)
421       RM = Reloc::PIC_;
422     else
423       RM = Reloc::Static;
424   }
425
426   // ELF and X86-64 don't have a distinct DynamicNoPIC model.  DynamicNoPIC
427   // is defined as a model for code which may be used in static or dynamic
428   // executables but not necessarily a shared library. On X86-32 we just
429   // compile in -static mode, in x86-64 we use PIC.
430   if (RM == Reloc::DynamicNoPIC) {
431     if (is64Bit)
432       RM = Reloc::PIC_;
433     else if (!T.isOSDarwin())
434       RM = Reloc::Static;
435   }
436
437   // If we are on Darwin, disallow static relocation model in X86-64 mode, since
438   // the Mach-O file format doesn't support it.
439   if (RM == Reloc::Static && T.isOSDarwin() && is64Bit)
440     RM = Reloc::PIC_;
441
442   // For static codegen, if we're not already set, use Small codegen.
443   if (CM == CodeModel::Default)
444     CM = CodeModel::Small;
445   else if (CM == CodeModel::JITDefault)
446     // 64-bit JIT places everything in the same buffer except external funcs.
447     CM = is64Bit ? CodeModel::Large : CodeModel::Small;
448
449   X->InitMCCodeGenInfo(RM, CM, OL);
450   return X;
451 }
452
453 static MCStreamer *createMCStreamer(const Target &T, StringRef TT,
454                                     MCContext &Ctx, MCAsmBackend &MAB,
455                                     raw_ostream &_OS,
456                                     MCCodeEmitter *_Emitter,
457                                     bool RelaxAll,
458                                     bool NoExecStack) {
459   Triple TheTriple(TT);
460
461   if (TheTriple.isOSDarwin() || TheTriple.getEnvironment() == Triple::MachO)
462     return createMachOStreamer(Ctx, MAB, _OS, _Emitter, RelaxAll);
463
464   if (TheTriple.isOSWindows())
465     return createWinCOFFStreamer(Ctx, MAB, *_Emitter, _OS, RelaxAll);
466
467   return createELFStreamer(Ctx, MAB, _OS, _Emitter, RelaxAll, NoExecStack);
468 }
469
470 static MCInstPrinter *createX86MCInstPrinter(const Target &T,
471                                              unsigned SyntaxVariant,
472                                              const MCAsmInfo &MAI,
473                                              const MCSubtargetInfo &STI) {
474   if (SyntaxVariant == 0)
475     return new X86ATTInstPrinter(MAI);
476   if (SyntaxVariant == 1)
477     return new X86IntelInstPrinter(MAI);
478   return 0;
479 }
480
481 static MCInstrAnalysis *createX86MCInstrAnalysis(const MCInstrInfo *Info) {
482   return new MCInstrAnalysis(Info);
483 }
484
485 // Force static initialization.
486 extern "C" void LLVMInitializeX86TargetMC() {
487   // Register the MC asm info.
488   RegisterMCAsmInfoFn A(TheX86_32Target, createX86MCAsmInfo);
489   RegisterMCAsmInfoFn B(TheX86_64Target, createX86MCAsmInfo);
490
491   // Register the MC codegen info.
492   RegisterMCCodeGenInfoFn C(TheX86_32Target, createX86MCCodeGenInfo);
493   RegisterMCCodeGenInfoFn D(TheX86_64Target, createX86MCCodeGenInfo);
494
495   // Register the MC instruction info.
496   TargetRegistry::RegisterMCInstrInfo(TheX86_32Target, createX86MCInstrInfo);
497   TargetRegistry::RegisterMCInstrInfo(TheX86_64Target, createX86MCInstrInfo);
498
499   // Register the MC register info.
500   TargetRegistry::RegisterMCRegInfo(TheX86_32Target, createX86MCRegisterInfo);
501   TargetRegistry::RegisterMCRegInfo(TheX86_64Target, createX86MCRegisterInfo);
502
503   // Register the MC subtarget info.
504   TargetRegistry::RegisterMCSubtargetInfo(TheX86_32Target,
505                                           X86_MC::createX86MCSubtargetInfo);
506   TargetRegistry::RegisterMCSubtargetInfo(TheX86_64Target,
507                                           X86_MC::createX86MCSubtargetInfo);
508
509   // Register the MC instruction analyzer.
510   TargetRegistry::RegisterMCInstrAnalysis(TheX86_32Target,
511                                           createX86MCInstrAnalysis);
512   TargetRegistry::RegisterMCInstrAnalysis(TheX86_64Target,
513                                           createX86MCInstrAnalysis);
514
515   // Register the code emitter.
516   TargetRegistry::RegisterMCCodeEmitter(TheX86_32Target,
517                                         createX86MCCodeEmitter);
518   TargetRegistry::RegisterMCCodeEmitter(TheX86_64Target,
519                                         createX86MCCodeEmitter);
520
521   // Register the asm backend.
522   TargetRegistry::RegisterMCAsmBackend(TheX86_32Target,
523                                        createX86_32AsmBackend);
524   TargetRegistry::RegisterMCAsmBackend(TheX86_64Target,
525                                        createX86_64AsmBackend);
526
527   // Register the object streamer.
528   TargetRegistry::RegisterMCObjectStreamer(TheX86_32Target,
529                                            createMCStreamer);
530   TargetRegistry::RegisterMCObjectStreamer(TheX86_64Target,
531                                            createMCStreamer);
532
533   // Register the MCInstPrinter.
534   TargetRegistry::RegisterMCInstPrinter(TheX86_32Target,
535                                         createX86MCInstPrinter);
536   TargetRegistry::RegisterMCInstPrinter(TheX86_64Target,
537                                         createX86MCInstPrinter);
538 }