Mark FMA3 instructions as commutable so that the operands to the multiply part can...
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86InstrFMA.td
1 //===-- X86InstrFMA.td - FMA Instruction Set ---------------*- tablegen -*-===//
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 describes FMA (Fused Multiply-Add) instructions.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15 // FMA3 - Intel 3 operand Fused Multiply-Add instructions
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 let Constraints = "$src1 = $dst" in {
19 multiclass fma3p_rm<bits<8> opc, string OpcodeStr,
20                     PatFrag MemFrag128, PatFrag MemFrag256,
21                     ValueType OpVT128, ValueType OpVT256,
22                     SDPatternOperator Op = null_frag> {
23   let isCommutable = 1 in
24   def r     : FMA3<opc, MRMSrcReg, (outs VR128:$dst),
25                    (ins VR128:$src1, VR128:$src2, VR128:$src3),
26                    !strconcat(OpcodeStr,
27                               "\t{$src3, $src2, $dst|$dst, $src2, $src3}"),
28                    [(set VR128:$dst, (OpVT128 (Op VR128:$src2,
29                                                VR128:$src1, VR128:$src3)))]>;
30
31   let mayLoad = 1 in
32   def m     : FMA3<opc, MRMSrcMem, (outs VR128:$dst),
33                    (ins VR128:$src1, VR128:$src2, f128mem:$src3),
34                    !strconcat(OpcodeStr,
35                               "\t{$src3, $src2, $dst|$dst, $src2, $src3}"),
36                    [(set VR128:$dst, (OpVT128 (Op VR128:$src2, VR128:$src1,
37                                                (MemFrag128 addr:$src3))))]>;
38
39   let isCommutable = 1 in
40   def rY    : FMA3<opc, MRMSrcReg, (outs VR256:$dst),
41                    (ins VR256:$src1, VR256:$src2, VR256:$src3),
42                    !strconcat(OpcodeStr,
43                               "\t{$src3, $src2, $dst|$dst, $src2, $src3}"),
44                    [(set VR256:$dst, (OpVT256 (Op VR256:$src2, VR256:$src1,
45                                                VR256:$src3)))]>;
46
47   let mayLoad = 1 in
48   def mY    : FMA3<opc, MRMSrcMem, (outs VR256:$dst),
49                    (ins VR256:$src1, VR256:$src2, f256mem:$src3),
50                    !strconcat(OpcodeStr,
51                               "\t{$src3, $src2, $dst|$dst, $src2, $src3}"),
52                    [(set VR256:$dst,
53                      (OpVT256 (Op VR256:$src2, VR256:$src1,
54                                (MemFrag256 addr:$src3))))]>;
55 }
56 } // Constraints = "$src1 = $dst"
57
58 multiclass fma3p_forms<bits<8> opc132, bits<8> opc213, bits<8> opc231,
59                        string OpcodeStr, string PackTy,
60                        PatFrag MemFrag128, PatFrag MemFrag256,
61                        SDNode Op, ValueType OpTy128, ValueType OpTy256> {
62   defm r213 : fma3p_rm<opc213,
63                        !strconcat(OpcodeStr, !strconcat("213", PackTy)),
64                        MemFrag128, MemFrag256, OpTy128, OpTy256, Op>;
65 let neverHasSideEffects = 1 in {
66   defm r132 : fma3p_rm<opc132,
67                        !strconcat(OpcodeStr, !strconcat("132", PackTy)),
68                        MemFrag128, MemFrag256, OpTy128, OpTy256>;
69   defm r231 : fma3p_rm<opc231,
70                        !strconcat(OpcodeStr, !strconcat("231", PackTy)),
71                        MemFrag128, MemFrag256, OpTy128, OpTy256>;
72 } // neverHasSideEffects = 1
73 }
74
75 // Fused Multiply-Add
76 let ExeDomain = SSEPackedSingle in {
77   defm VFMADDPS    : fma3p_forms<0x98, 0xA8, 0xB8, "vfmadd", "ps", memopv4f32,
78                                  memopv8f32, X86Fmadd, v4f32, v8f32>;
79   defm VFMSUBPS    : fma3p_forms<0x9A, 0xAA, 0xBA, "vfmsub", "ps", memopv4f32,
80                                  memopv8f32, X86Fmsub, v4f32, v8f32>;
81   defm VFMADDSUBPS : fma3p_forms<0x96, 0xA6, 0xB6, "vfmaddsub", "ps",
82                                  memopv4f32, memopv8f32, X86Fmaddsub,
83                                  v4f32, v8f32>;
84   defm VFMSUBADDPS : fma3p_forms<0x97, 0xA7, 0xB7, "vfmsubadd", "ps",
85                                  memopv4f32, memopv8f32, X86Fmsubadd,
86                                  v4f32, v8f32>;
87 }
88
89 let ExeDomain = SSEPackedDouble in {
90   defm VFMADDPD    : fma3p_forms<0x98, 0xA8, 0xB8, "vfmadd", "pd", memopv2f64,
91                                  memopv4f64, X86Fmadd, v2f64, v4f64>, VEX_W;
92   defm VFMSUBPD    : fma3p_forms<0x9A, 0xAA, 0xBA, "vfmsub", "pd", memopv2f64,
93                                  memopv4f64, X86Fmsub, v2f64, v4f64>, VEX_W;
94   defm VFMADDSUBPD : fma3p_forms<0x96, 0xA6, 0xB6, "vfmaddsub", "pd",
95                                  memopv2f64, memopv4f64, X86Fmaddsub,
96                                  v2f64, v4f64>, VEX_W;
97   defm VFMSUBADDPD : fma3p_forms<0x97, 0xA7, 0xB7, "vfmsubadd", "pd",
98                                  memopv2f64, memopv4f64, X86Fmsubadd,
99                                  v2f64, v4f64>, VEX_W;
100 }
101
102 // Fused Negative Multiply-Add
103 let ExeDomain = SSEPackedSingle in {
104   defm VFNMADDPS : fma3p_forms<0x9C, 0xAC, 0xBC, "vfnmadd", "ps",  memopv4f32,
105                                memopv8f32, X86Fnmadd, v4f32, v8f32>;
106   defm VFNMSUBPS : fma3p_forms<0x9E, 0xAE, 0xBE, "vfnmsub", "ps",  memopv4f32,
107                                memopv8f32, X86Fnmsub, v4f32, v8f32>;
108 }
109 let ExeDomain = SSEPackedDouble in {
110   defm VFNMADDPD : fma3p_forms<0x9C, 0xAC, 0xBC, "vfnmadd", "pd", memopv2f64,
111                                memopv4f64, X86Fnmadd, v2f64, v4f64>, VEX_W;
112   defm VFNMSUBPD : fma3p_forms<0x9E, 0xAE, 0xBE, "vfnmsub", "pd",
113                                memopv2f64, memopv4f64, X86Fnmsub, v2f64,
114                                v4f64>, VEX_W;
115 }
116
117 let Constraints = "$src1 = $dst" in {
118 multiclass fma3s_rm<bits<8> opc, string OpcodeStr, X86MemOperand x86memop,
119                     RegisterClass RC, ValueType OpVT, PatFrag mem_frag,
120                     SDPatternOperator OpNode = null_frag> {
121   let isCommutable = 1 in
122   def r     : FMA3<opc, MRMSrcReg, (outs RC:$dst),
123                    (ins RC:$src1, RC:$src2, RC:$src3),
124                    !strconcat(OpcodeStr,
125                               "\t{$src3, $src2, $dst|$dst, $src2, $src3}"),
126                    [(set RC:$dst,
127                      (OpVT (OpNode RC:$src2, RC:$src1, RC:$src3)))]>;
128   let mayLoad = 1 in
129   def m     : FMA3<opc, MRMSrcMem, (outs RC:$dst),
130                    (ins RC:$src1, RC:$src2, x86memop:$src3),
131                    !strconcat(OpcodeStr,
132                               "\t{$src3, $src2, $dst|$dst, $src2, $src3}"),
133                    [(set RC:$dst,
134                      (OpVT (OpNode RC:$src2, RC:$src1,
135                             (mem_frag addr:$src3))))]>;
136 }
137
138 multiclass fma3s_rm_int<bits<8> opc, string OpcodeStr, Operand memop,
139                         ComplexPattern mem_cpat, Intrinsic IntId,
140                         RegisterClass RC> {
141   let isCommutable = 1 in
142   def r_Int : FMA3<opc, MRMSrcReg, (outs VR128:$dst),
143                    (ins VR128:$src1, VR128:$src2, VR128:$src3),
144                    !strconcat(OpcodeStr,
145                               "\t{$src3, $src2, $dst|$dst, $src2, $src3}"),
146                    [(set VR128:$dst, (IntId VR128:$src2, VR128:$src1,
147                      VR128:$src3))]>;
148   def m_Int : FMA3<opc, MRMSrcMem, (outs VR128:$dst),
149                    (ins VR128:$src1, VR128:$src2, memop:$src3),
150                    !strconcat(OpcodeStr,
151                               "\t{$src3, $src2, $dst|$dst, $src2, $src3}"),
152                    [(set VR128:$dst,
153                      (IntId VR128:$src2, VR128:$src1, mem_cpat:$src3))]>;
154 }
155 } // Constraints = "$src1 = $dst"
156
157 multiclass fma3s_forms<bits<8> opc132, bits<8> opc213, bits<8> opc231,
158                        string OpStr, string PackTy, Intrinsic Int,
159                        SDNode OpNode, RegisterClass RC, ValueType OpVT,
160                        X86MemOperand x86memop, Operand memop, PatFrag mem_frag,
161                        ComplexPattern mem_cpat> {
162 let neverHasSideEffects = 1 in {
163   defm r132 : fma3s_rm<opc132, !strconcat(OpStr, !strconcat("132", PackTy)),
164                        x86memop, RC, OpVT, mem_frag>;
165   defm r231 : fma3s_rm<opc231, !strconcat(OpStr, !strconcat("231", PackTy)),
166                        x86memop, RC, OpVT, mem_frag>;
167 }
168
169 defm r213 : fma3s_rm<opc213, !strconcat(OpStr, !strconcat("213", PackTy)),
170                      x86memop, RC, OpVT, mem_frag, OpNode>,
171             fma3s_rm_int<opc213, !strconcat(OpStr, !strconcat("213", PackTy)),
172                          memop, mem_cpat, Int, RC>;
173 }
174
175 multiclass fma3s<bits<8> opc132, bits<8> opc213, bits<8> opc231,
176                  string OpStr, Intrinsic IntF32, Intrinsic IntF64,
177                  SDNode OpNode> {
178   defm SS : fma3s_forms<opc132, opc213, opc231, OpStr, "ss", IntF32, OpNode,
179                         FR32, f32, f32mem, ssmem, loadf32, sse_load_f32>;
180   defm SD : fma3s_forms<opc132, opc213, opc231, OpStr, "sd", IntF64, OpNode,
181                         FR64, f64, f64mem, sdmem, loadf64, sse_load_f64>, VEX_W;
182 }
183
184 defm VFMADD : fma3s<0x99, 0xA9, 0xB9, "vfmadd", int_x86_fma_vfmadd_ss,
185                     int_x86_fma_vfmadd_sd, X86Fmadd>, VEX_LIG;
186 defm VFMSUB : fma3s<0x9B, 0xAB, 0xBB, "vfmsub", int_x86_fma_vfmsub_ss,
187                     int_x86_fma_vfmsub_sd, X86Fmsub>, VEX_LIG;
188
189 defm VFNMADD : fma3s<0x9D, 0xAD, 0xBD, "vfnmadd", int_x86_fma_vfnmadd_ss,
190                      int_x86_fma_vfnmadd_sd, X86Fnmadd>, VEX_LIG;
191 defm VFNMSUB : fma3s<0x9F, 0xAF, 0xBF, "vfnmsub", int_x86_fma_vfnmsub_ss,
192                      int_x86_fma_vfnmsub_sd, X86Fnmsub>, VEX_LIG;
193
194
195 //===----------------------------------------------------------------------===//
196 // FMA4 - AMD 4 operand Fused Multiply-Add instructions
197 //===----------------------------------------------------------------------===//
198
199
200 multiclass fma4s<bits<8> opc, string OpcodeStr, RegisterClass RC,
201                  X86MemOperand x86memop, ValueType OpVT, SDNode OpNode,
202                  PatFrag mem_frag> {
203   def rr : FMA4<opc, MRMSrcReg, (outs RC:$dst),
204            (ins RC:$src1, RC:$src2, RC:$src3),
205            !strconcat(OpcodeStr,
206            "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
207            [(set RC:$dst,
208              (OpVT (OpNode RC:$src1, RC:$src2, RC:$src3)))]>, VEX_W, MemOp4;
209   def rm : FMA4<opc, MRMSrcMem, (outs RC:$dst),
210            (ins RC:$src1, RC:$src2, x86memop:$src3),
211            !strconcat(OpcodeStr,
212            "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
213            [(set RC:$dst, (OpNode RC:$src1, RC:$src2,
214                            (mem_frag addr:$src3)))]>, VEX_W, MemOp4;
215   def mr : FMA4<opc, MRMSrcMem, (outs RC:$dst),
216            (ins RC:$src1, x86memop:$src2, RC:$src3),
217            !strconcat(OpcodeStr,
218            "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
219            [(set RC:$dst,
220              (OpNode RC:$src1, (mem_frag addr:$src2), RC:$src3))]>;
221 // For disassembler
222 let isCodeGenOnly = 1 in
223   def rr_REV : FMA4<opc, MRMSrcReg, (outs RC:$dst),
224                (ins RC:$src1, RC:$src2, RC:$src3),
225                !strconcat(OpcodeStr,
226                "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"), []>;
227 }
228
229 multiclass fma4s_int<bits<8> opc, string OpcodeStr, Operand memop,
230                      ComplexPattern mem_cpat, Intrinsic Int> {
231   def rr_Int : FMA4<opc, MRMSrcReg, (outs VR128:$dst),
232                (ins VR128:$src1, VR128:$src2, VR128:$src3),
233                !strconcat(OpcodeStr,
234                "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
235                [(set VR128:$dst,
236                  (Int VR128:$src1, VR128:$src2, VR128:$src3))]>, VEX_W, MemOp4;
237   def rm_Int : FMA4<opc, MRMSrcMem, (outs VR128:$dst),
238                (ins VR128:$src1, VR128:$src2, memop:$src3),
239                !strconcat(OpcodeStr,
240                "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
241                [(set VR128:$dst, (Int VR128:$src1, VR128:$src2,
242                                   mem_cpat:$src3))]>, VEX_W, MemOp4;
243   def mr_Int : FMA4<opc, MRMSrcMem, (outs VR128:$dst),
244                (ins VR128:$src1, memop:$src2, VR128:$src3),
245                !strconcat(OpcodeStr,
246                "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
247                [(set VR128:$dst,
248                  (Int VR128:$src1, mem_cpat:$src2, VR128:$src3))]>;
249 }
250
251 multiclass fma4p<bits<8> opc, string OpcodeStr, SDNode OpNode,
252                  ValueType OpVT128, ValueType OpVT256,
253                  PatFrag ld_frag128, PatFrag ld_frag256> {
254   def rr : FMA4<opc, MRMSrcReg, (outs VR128:$dst),
255            (ins VR128:$src1, VR128:$src2, VR128:$src3),
256            !strconcat(OpcodeStr,
257            "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
258            [(set VR128:$dst,
259              (OpVT128 (OpNode VR128:$src1, VR128:$src2, VR128:$src3)))]>,
260            VEX_W, MemOp4;
261   def rm : FMA4<opc, MRMSrcMem, (outs VR128:$dst),
262            (ins VR128:$src1, VR128:$src2, f128mem:$src3),
263            !strconcat(OpcodeStr,
264            "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
265            [(set VR128:$dst, (OpNode VR128:$src1, VR128:$src2,
266                               (ld_frag128 addr:$src3)))]>, VEX_W, MemOp4;
267   def mr : FMA4<opc, MRMSrcMem, (outs VR128:$dst),
268            (ins VR128:$src1, f128mem:$src2, VR128:$src3),
269            !strconcat(OpcodeStr,
270            "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
271            [(set VR128:$dst,
272              (OpNode VR128:$src1, (ld_frag128 addr:$src2), VR128:$src3))]>;
273   def rrY : FMA4<opc, MRMSrcReg, (outs VR256:$dst),
274            (ins VR256:$src1, VR256:$src2, VR256:$src3),
275            !strconcat(OpcodeStr,
276            "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
277            [(set VR256:$dst,
278              (OpVT256 (OpNode VR256:$src1, VR256:$src2, VR256:$src3)))]>,
279            VEX_W, MemOp4;
280   def rmY : FMA4<opc, MRMSrcMem, (outs VR256:$dst),
281            (ins VR256:$src1, VR256:$src2, f256mem:$src3),
282            !strconcat(OpcodeStr,
283            "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
284            [(set VR256:$dst, (OpNode VR256:$src1, VR256:$src2,
285                               (ld_frag256 addr:$src3)))]>, VEX_W, MemOp4;
286   def mrY : FMA4<opc, MRMSrcMem, (outs VR256:$dst),
287            (ins VR256:$src1, f256mem:$src2, VR256:$src3),
288            !strconcat(OpcodeStr,
289            "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"),
290            [(set VR256:$dst,
291              (OpNode VR256:$src1, (ld_frag256 addr:$src2), VR256:$src3))]>;
292 // For disassembler
293 let isCodeGenOnly = 1 in {
294   def rr_REV : FMA4<opc, MRMSrcReg, (outs VR128:$dst),
295                (ins VR128:$src1, VR128:$src2, VR128:$src3),
296                !strconcat(OpcodeStr,
297                "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"), []>;
298   def rrY_REV : FMA4<opc, MRMSrcReg, (outs VR256:$dst),
299                 (ins VR256:$src1, VR256:$src2, VR256:$src3),
300                 !strconcat(OpcodeStr,
301                 "\t{$src3, $src2, $src1, $dst|$dst, $src1, $src2, $src3}"), []>;
302 } // isCodeGenOnly = 1
303 }
304
305 let Predicates = [HasFMA4] in {
306
307 defm VFMADDSS4  : fma4s<0x6A, "vfmaddss", FR32, f32mem, f32, X86Fmadd, loadf32>,
308                   fma4s_int<0x6A, "vfmaddss", ssmem, sse_load_f32,
309                             int_x86_fma_vfmadd_ss>;
310 defm VFMADDSD4  : fma4s<0x6B, "vfmaddsd", FR64, f64mem, f64, X86Fmadd, loadf64>,
311                   fma4s_int<0x6B, "vfmaddsd", sdmem, sse_load_f64,
312                             int_x86_fma_vfmadd_sd>;
313 defm VFMSUBSS4  : fma4s<0x6E, "vfmsubss", FR32, f32mem, f32, X86Fmsub, loadf32>,
314                   fma4s_int<0x6E, "vfmsubss", ssmem, sse_load_f32,
315                             int_x86_fma_vfmsub_ss>;
316 defm VFMSUBSD4  : fma4s<0x6F, "vfmsubsd", FR64, f64mem, f64, X86Fmsub, loadf64>,
317                   fma4s_int<0x6F, "vfmsubsd", sdmem, sse_load_f64,
318                             int_x86_fma_vfmsub_sd>;
319 defm VFNMADDSS4 : fma4s<0x7A, "vfnmaddss", FR32, f32mem, f32,
320                         X86Fnmadd, loadf32>,
321                   fma4s_int<0x7A, "vfnmaddss", ssmem, sse_load_f32,
322                             int_x86_fma_vfnmadd_ss>;
323 defm VFNMADDSD4 : fma4s<0x7B, "vfnmaddsd", FR64, f64mem, f64,
324                         X86Fnmadd, loadf64>,
325                   fma4s_int<0x7B, "vfnmaddsd", sdmem, sse_load_f64,
326                             int_x86_fma_vfnmadd_sd>;
327 defm VFNMSUBSS4 : fma4s<0x7E, "vfnmsubss", FR32, f32mem, f32,
328                         X86Fnmsub, loadf32>,
329                   fma4s_int<0x7E, "vfnmsubss", ssmem, sse_load_f32,
330                             int_x86_fma_vfnmsub_ss>;
331 defm VFNMSUBSD4 : fma4s<0x7F, "vfnmsubsd", FR64, f64mem, f64,
332                         X86Fnmsub, loadf64>,
333                   fma4s_int<0x7F, "vfnmsubsd", sdmem, sse_load_f64,
334                             int_x86_fma_vfnmsub_sd>;
335
336 defm VFMADDPS4    : fma4p<0x68, "vfmaddps", X86Fmadd, v4f32, v8f32,
337                           memopv4f32, memopv8f32>;
338 defm VFMADDPD4    : fma4p<0x69, "vfmaddpd", X86Fmadd, v2f64, v4f64,
339                           memopv2f64, memopv4f64>;
340 defm VFMSUBPS4    : fma4p<0x6C, "vfmsubps", X86Fmsub, v4f32, v8f32,
341                           memopv4f32, memopv8f32>;
342 defm VFMSUBPD4    : fma4p<0x6D, "vfmsubpd", X86Fmsub, v2f64, v4f64,
343                           memopv2f64, memopv4f64>;
344 defm VFNMADDPS4   : fma4p<0x78, "vfnmaddps", X86Fnmadd, v4f32, v8f32,
345                           memopv4f32, memopv8f32>;
346 defm VFNMADDPD4   : fma4p<0x79, "vfnmaddpd", X86Fnmadd, v2f64, v4f64,
347                           memopv2f64, memopv4f64>;
348 defm VFNMSUBPS4   : fma4p<0x7C, "vfnmsubps", X86Fnmsub, v4f32, v8f32,
349                           memopv4f32, memopv8f32>;
350 defm VFNMSUBPD4   : fma4p<0x7D, "vfnmsubpd", X86Fnmsub, v2f64, v4f64,
351                           memopv2f64, memopv4f64>;
352 defm VFMADDSUBPS4 : fma4p<0x5C, "vfmaddsubps", X86Fmaddsub, v4f32, v8f32,
353                           memopv4f32, memopv8f32>;
354 defm VFMADDSUBPD4 : fma4p<0x5D, "vfmaddsubpd", X86Fmaddsub, v2f64, v4f64,
355                           memopv2f64, memopv4f64>;
356 defm VFMSUBADDPS4 : fma4p<0x5E, "vfmsubaddps", X86Fmsubadd, v4f32, v8f32,
357                           memopv4f32, memopv8f32>;
358 defm VFMSUBADDPD4 : fma4p<0x5F, "vfmsubaddpd", X86Fmsubadd, v2f64, v4f64,
359                           memopv2f64, memopv4f64>;
360 } // HasFMA4
361