ZERO_EXTEND/SIGN_EXTEND/TRUNCATE optimization for AVX2
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86InstrFragmentsSIMD.td
1 //===-- X86InstrFragmentsSIMD.td - x86 SIMD ISA ------------*- 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 provides pattern fragments useful for SIMD instructions.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15 // MMX Pattern Fragments
16 //===----------------------------------------------------------------------===//
17
18 def load_mmx : PatFrag<(ops node:$ptr), (x86mmx (load node:$ptr))>;
19 def bc_mmx  : PatFrag<(ops node:$in), (x86mmx  (bitconvert node:$in))>;
20
21 //===----------------------------------------------------------------------===//
22 // SSE specific DAG Nodes.
23 //===----------------------------------------------------------------------===//
24
25 def SDTX86FPShiftOp : SDTypeProfile<1, 2, [ SDTCisSameAs<0, 1>,
26                                             SDTCisFP<0>, SDTCisInt<2> ]>;
27 def SDTX86VFCMP : SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisInt<0>, SDTCisSameAs<1, 2>,
28                                        SDTCisFP<1>, SDTCisVT<3, i8>]>;
29
30 def X86fmin    : SDNode<"X86ISD::FMIN",      SDTFPBinOp>;
31 def X86fmax    : SDNode<"X86ISD::FMAX",      SDTFPBinOp>;
32 def X86fand    : SDNode<"X86ISD::FAND",      SDTFPBinOp,
33                         [SDNPCommutative, SDNPAssociative]>;
34 def X86for     : SDNode<"X86ISD::FOR",       SDTFPBinOp,
35                         [SDNPCommutative, SDNPAssociative]>;
36 def X86fxor    : SDNode<"X86ISD::FXOR",      SDTFPBinOp,
37                         [SDNPCommutative, SDNPAssociative]>;
38 def X86frsqrt  : SDNode<"X86ISD::FRSQRT",    SDTFPUnaryOp>;
39 def X86frcp    : SDNode<"X86ISD::FRCP",      SDTFPUnaryOp>;
40 def X86fsrl    : SDNode<"X86ISD::FSRL",      SDTX86FPShiftOp>;
41 def X86fgetsign: SDNode<"X86ISD::FGETSIGNx86",SDTFPToIntOp>;
42 def X86fhadd   : SDNode<"X86ISD::FHADD",     SDTFPBinOp>;
43 def X86fhsub   : SDNode<"X86ISD::FHSUB",     SDTFPBinOp>;
44 def X86hadd    : SDNode<"X86ISD::HADD",      SDTIntBinOp>;
45 def X86hsub    : SDNode<"X86ISD::HSUB",      SDTIntBinOp>;
46 def X86comi    : SDNode<"X86ISD::COMI",      SDTX86CmpTest>;
47 def X86ucomi   : SDNode<"X86ISD::UCOMI",     SDTX86CmpTest>;
48 def X86cmpss   : SDNode<"X86ISD::FSETCCss",    SDTX86Cmpss>;
49 def X86cmpsd   : SDNode<"X86ISD::FSETCCsd",    SDTX86Cmpsd>;
50 def X86pshufb  : SDNode<"X86ISD::PSHUFB",
51                  SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
52                                       SDTCisSameAs<0,2>]>>;
53 def X86andnp   : SDNode<"X86ISD::ANDNP",
54                  SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
55                                       SDTCisSameAs<0,2>]>>;
56 def X86psign   : SDNode<"X86ISD::PSIGN",
57                  SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
58                                       SDTCisSameAs<0,2>]>>;
59 def X86pextrb  : SDNode<"X86ISD::PEXTRB",
60                  SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVT<0, i32>, SDTCisPtrTy<2>]>>;
61 def X86pextrw  : SDNode<"X86ISD::PEXTRW",
62                  SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVT<0, i32>, SDTCisPtrTy<2>]>>;
63 def X86pinsrb  : SDNode<"X86ISD::PINSRB",
64                  SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVT<0, v16i8>, SDTCisSameAs<0,1>,
65                                       SDTCisVT<2, i32>, SDTCisPtrTy<3>]>>;
66 def X86pinsrw  : SDNode<"X86ISD::PINSRW",
67                  SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVT<0, v8i16>, SDTCisSameAs<0,1>,
68                                       SDTCisVT<2, i32>, SDTCisPtrTy<3>]>>;
69 def X86insrtps : SDNode<"X86ISD::INSERTPS",
70                  SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVT<0, v4f32>, SDTCisSameAs<0,1>,
71                                       SDTCisVT<2, v4f32>, SDTCisPtrTy<3>]>>;
72 def X86vzmovl  : SDNode<"X86ISD::VZEXT_MOVL",
73                  SDTypeProfile<1, 1, [SDTCisSameAs<0,1>]>>;
74
75 def X86vzmovly  : SDNode<"X86ISD::VZEXT_MOVL",
76                  SDTypeProfile<1, 1, [SDTCisVec<0>, SDTCisVec<1>, 
77                                       SDTCisOpSmallerThanOp<1, 0> ]>>;
78
79 def X86vsmovl  : SDNode<"X86ISD::VSEXT_MOVL",
80                  SDTypeProfile<1, 1, [SDTCisVec<0>, SDTCisInt<1>, SDTCisInt<0>]>>;
81
82 def X86vzload  : SDNode<"X86ISD::VZEXT_LOAD", SDTLoad,
83                         [SDNPHasChain, SDNPMayLoad, SDNPMemOperand]>;
84 def X86vshldq  : SDNode<"X86ISD::VSHLDQ",    SDTIntShiftOp>;
85 def X86vshrdq  : SDNode<"X86ISD::VSRLDQ",    SDTIntShiftOp>;
86 def X86cmpp    : SDNode<"X86ISD::CMPP",      SDTX86VFCMP>;
87 def X86pcmpeq  : SDNode<"X86ISD::PCMPEQ", SDTIntBinOp, [SDNPCommutative]>;
88 def X86pcmpgt  : SDNode<"X86ISD::PCMPGT", SDTIntBinOp>;
89
90 def X86vshl    : SDNode<"X86ISD::VSHL",
91                         SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
92                                       SDTCisVec<2>]>>;
93 def X86vsrl    : SDNode<"X86ISD::VSRL",
94                         SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
95                                       SDTCisVec<2>]>>;
96 def X86vsra    : SDNode<"X86ISD::VSRA",
97                         SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
98                                       SDTCisVec<2>]>>;
99
100 def X86vshli   : SDNode<"X86ISD::VSHLI", SDTIntShiftOp>;
101 def X86vsrli   : SDNode<"X86ISD::VSRLI", SDTIntShiftOp>;
102 def X86vsrai   : SDNode<"X86ISD::VSRAI", SDTIntShiftOp>;
103
104 def SDTX86CmpPTest : SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVT<0, i32>,
105                                           SDTCisVec<1>,
106                                           SDTCisSameAs<2, 1>]>;
107 def X86ptest   : SDNode<"X86ISD::PTEST", SDTX86CmpPTest>;
108 def X86testp   : SDNode<"X86ISD::TESTP", SDTX86CmpPTest>;
109
110 def X86vpcom   : SDNode<"X86ISD::VPCOM",
111                         SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
112                                       SDTCisSameAs<0,2>, SDTCisVT<3, i8>]>>;
113 def X86vpcomu  : SDNode<"X86ISD::VPCOMU",
114                         SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
115                                       SDTCisSameAs<0,2>, SDTCisVT<3, i8>]>>;
116
117 def X86pmuludq : SDNode<"X86ISD::PMULUDQ",
118                         SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisVec<1>,
119                                       SDTCisSameAs<1,2>]>>;
120
121 // Specific shuffle nodes - At some point ISD::VECTOR_SHUFFLE will always get
122 // translated into one of the target nodes below during lowering.
123 // Note: this is a work in progress...
124 def SDTShuff1Op : SDTypeProfile<1, 1, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>]>;
125 def SDTShuff2Op : SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
126                                 SDTCisSameAs<0,2>]>;
127
128 def SDTShuff2OpI : SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>,
129                                  SDTCisSameAs<0,1>, SDTCisInt<2>]>;
130 def SDTShuff3OpI : SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
131                                  SDTCisSameAs<0,2>, SDTCisInt<3>]>;
132
133 def SDTVBroadcast : SDTypeProfile<1, 1, [SDTCisVec<0>]>;
134 def SDTBlend : SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
135 SDTCisSameAs<1,2>, SDTCisVT<3, i32>]>;
136
137 def X86PAlign : SDNode<"X86ISD::PALIGN", SDTShuff3OpI>;
138
139 def X86PShufd  : SDNode<"X86ISD::PSHUFD", SDTShuff2OpI>;
140 def X86PShufhw : SDNode<"X86ISD::PSHUFHW", SDTShuff2OpI>;
141 def X86PShuflw : SDNode<"X86ISD::PSHUFLW", SDTShuff2OpI>;
142
143 def X86Shufp : SDNode<"X86ISD::SHUFP", SDTShuff3OpI>;
144
145 def X86Movddup  : SDNode<"X86ISD::MOVDDUP", SDTShuff1Op>;
146 def X86Movshdup : SDNode<"X86ISD::MOVSHDUP", SDTShuff1Op>;
147 def X86Movsldup : SDNode<"X86ISD::MOVSLDUP", SDTShuff1Op>;
148
149 def X86Movsd : SDNode<"X86ISD::MOVSD", SDTShuff2Op>;
150 def X86Movss : SDNode<"X86ISD::MOVSS", SDTShuff2Op>;
151
152 def X86Movlhps : SDNode<"X86ISD::MOVLHPS", SDTShuff2Op>;
153 def X86Movlhpd : SDNode<"X86ISD::MOVLHPD", SDTShuff2Op>;
154 def X86Movhlps : SDNode<"X86ISD::MOVHLPS", SDTShuff2Op>;
155
156 def X86Movlps : SDNode<"X86ISD::MOVLPS", SDTShuff2Op>;
157 def X86Movlpd : SDNode<"X86ISD::MOVLPD", SDTShuff2Op>;
158
159 def X86Unpckl : SDNode<"X86ISD::UNPCKL", SDTShuff2Op>;
160 def X86Unpckh : SDNode<"X86ISD::UNPCKH", SDTShuff2Op>;
161
162 def X86VPermilp  : SDNode<"X86ISD::VPERMILP", SDTShuff2OpI>;
163 def X86VPermv    : SDNode<"X86ISD::VPERMV",   SDTShuff2Op>;
164 def X86VPermi    : SDNode<"X86ISD::VPERMI",   SDTShuff2OpI>;
165
166 def X86VPerm2x128 : SDNode<"X86ISD::VPERM2X128", SDTShuff3OpI>;
167
168 def X86VBroadcast : SDNode<"X86ISD::VBROADCAST", SDTVBroadcast>;
169
170 def X86Blendpw : SDNode<"X86ISD::BLENDPW", SDTBlend>;
171 def X86Blendps : SDNode<"X86ISD::BLENDPS", SDTBlend>;
172 def X86Blendpd : SDNode<"X86ISD::BLENDPD", SDTBlend>;
173
174 //===----------------------------------------------------------------------===//
175 // SSE Complex Patterns
176 //===----------------------------------------------------------------------===//
177
178 // These are 'extloads' from a scalar to the low element of a vector, zeroing
179 // the top elements.  These are used for the SSE 'ss' and 'sd' instruction
180 // forms.
181 def sse_load_f32 : ComplexPattern<v4f32, 5, "SelectScalarSSELoad", [],
182                                   [SDNPHasChain, SDNPMayLoad, SDNPMemOperand,
183                                    SDNPWantRoot]>;
184 def sse_load_f64 : ComplexPattern<v2f64, 5, "SelectScalarSSELoad", [],
185                                   [SDNPHasChain, SDNPMayLoad, SDNPMemOperand,
186                                    SDNPWantRoot]>;
187
188 def ssmem : Operand<v4f32> {
189   let PrintMethod = "printf32mem";
190   let MIOperandInfo = (ops ptr_rc, i8imm, ptr_rc_nosp, i32imm, i8imm);
191   let ParserMatchClass = X86MemAsmOperand;
192   let OperandType = "OPERAND_MEMORY";
193 }
194 def sdmem : Operand<v2f64> {
195   let PrintMethod = "printf64mem";
196   let MIOperandInfo = (ops ptr_rc, i8imm, ptr_rc_nosp, i32imm, i8imm);
197   let ParserMatchClass = X86MemAsmOperand;
198   let OperandType = "OPERAND_MEMORY";
199 }
200
201 //===----------------------------------------------------------------------===//
202 // SSE pattern fragments
203 //===----------------------------------------------------------------------===//
204
205 // 128-bit load pattern fragments
206 // NOTE: all 128-bit integer vector loads are promoted to v2i64
207 def loadv4f32    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4f32 (load node:$ptr))>;
208 def loadv2f64    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v2f64 (load node:$ptr))>;
209 def loadv2i64    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v2i64 (load node:$ptr))>;
210
211 // 256-bit load pattern fragments
212 // NOTE: all 256-bit integer vector loads are promoted to v4i64
213 def loadv8f32    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v8f32 (load node:$ptr))>;
214 def loadv4f64    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4f64 (load node:$ptr))>;
215 def loadv4i64    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4i64 (load node:$ptr))>;
216
217 // Like 'store', but always requires 128-bit vector alignment.
218 def alignedstore : PatFrag<(ops node:$val, node:$ptr),
219                            (store node:$val, node:$ptr), [{
220   return cast<StoreSDNode>(N)->getAlignment() >= 16;
221 }]>;
222
223 // Like 'store', but always requires 256-bit vector alignment.
224 def alignedstore256 : PatFrag<(ops node:$val, node:$ptr),
225                               (store node:$val, node:$ptr), [{
226   return cast<StoreSDNode>(N)->getAlignment() >= 32;
227 }]>;
228
229 // Like 'load', but always requires 128-bit vector alignment.
230 def alignedload : PatFrag<(ops node:$ptr), (load node:$ptr), [{
231   return cast<LoadSDNode>(N)->getAlignment() >= 16;
232 }]>;
233
234 // Like 'X86vzload', but always requires 128-bit vector alignment.
235 def alignedX86vzload : PatFrag<(ops node:$ptr), (X86vzload node:$ptr), [{
236   return cast<MemSDNode>(N)->getAlignment() >= 16;
237 }]>;
238
239 // Like 'load', but always requires 256-bit vector alignment.
240 def alignedload256 : PatFrag<(ops node:$ptr), (load node:$ptr), [{
241   return cast<LoadSDNode>(N)->getAlignment() >= 32;
242 }]>;
243
244 def alignedloadfsf32 : PatFrag<(ops node:$ptr),
245                                (f32 (alignedload node:$ptr))>;
246 def alignedloadfsf64 : PatFrag<(ops node:$ptr),
247                                (f64 (alignedload node:$ptr))>;
248
249 // 128-bit aligned load pattern fragments
250 // NOTE: all 128-bit integer vector loads are promoted to v2i64
251 def alignedloadv4f32 : PatFrag<(ops node:$ptr),
252                                (v4f32 (alignedload node:$ptr))>;
253 def alignedloadv2f64 : PatFrag<(ops node:$ptr),
254                                (v2f64 (alignedload node:$ptr))>;
255 def alignedloadv2i64 : PatFrag<(ops node:$ptr),
256                                (v2i64 (alignedload node:$ptr))>;
257
258 // 256-bit aligned load pattern fragments
259 // NOTE: all 256-bit integer vector loads are promoted to v4i64
260 def alignedloadv8f32 : PatFrag<(ops node:$ptr),
261                                (v8f32 (alignedload256 node:$ptr))>;
262 def alignedloadv4f64 : PatFrag<(ops node:$ptr),
263                                (v4f64 (alignedload256 node:$ptr))>;
264 def alignedloadv4i64 : PatFrag<(ops node:$ptr),
265                                (v4i64 (alignedload256 node:$ptr))>;
266
267 // Like 'load', but uses special alignment checks suitable for use in
268 // memory operands in most SSE instructions, which are required to
269 // be naturally aligned on some targets but not on others.  If the subtarget
270 // allows unaligned accesses, match any load, though this may require
271 // setting a feature bit in the processor (on startup, for example).
272 // Opteron 10h and later implement such a feature.
273 def memop : PatFrag<(ops node:$ptr), (load node:$ptr), [{
274   return    Subtarget->hasVectorUAMem()
275          || cast<LoadSDNode>(N)->getAlignment() >= 16;
276 }]>;
277
278 def memopfsf32 : PatFrag<(ops node:$ptr), (f32   (memop node:$ptr))>;
279 def memopfsf64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (f64   (memop node:$ptr))>;
280
281 // 128-bit memop pattern fragments
282 // NOTE: all 128-bit integer vector loads are promoted to v2i64
283 def memopv4f32 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4f32 (memop node:$ptr))>;
284 def memopv2f64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v2f64 (memop node:$ptr))>;
285 def memopv2i64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v2i64 (memop node:$ptr))>;
286
287 // 256-bit memop pattern fragments
288 // NOTE: all 256-bit integer vector loads are promoted to v4i64
289 def memopv8f32 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v8f32 (memop node:$ptr))>;
290 def memopv4f64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4f64 (memop node:$ptr))>;
291 def memopv4i64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4i64 (memop node:$ptr))>;
292
293 // SSSE3 uses MMX registers for some instructions. They aren't aligned on a
294 // 16-byte boundary.
295 // FIXME: 8 byte alignment for mmx reads is not required
296 def memop64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (load node:$ptr), [{
297   return cast<LoadSDNode>(N)->getAlignment() >= 8;
298 }]>;
299
300 def memopmmx  : PatFrag<(ops node:$ptr), (x86mmx  (memop64 node:$ptr))>;
301
302 // MOVNT Support
303 // Like 'store', but requires the non-temporal bit to be set
304 def nontemporalstore : PatFrag<(ops node:$val, node:$ptr),
305                            (st node:$val, node:$ptr), [{
306   if (StoreSDNode *ST = dyn_cast<StoreSDNode>(N))
307     return ST->isNonTemporal();
308   return false;
309 }]>;
310
311 def alignednontemporalstore : PatFrag<(ops node:$val, node:$ptr),
312                                    (st node:$val, node:$ptr), [{
313   if (StoreSDNode *ST = dyn_cast<StoreSDNode>(N))
314     return ST->isNonTemporal() && !ST->isTruncatingStore() &&
315            ST->getAddressingMode() == ISD::UNINDEXED &&
316            ST->getAlignment() >= 16;
317   return false;
318 }]>;
319
320 def unalignednontemporalstore : PatFrag<(ops node:$val, node:$ptr),
321                                    (st node:$val, node:$ptr), [{
322   if (StoreSDNode *ST = dyn_cast<StoreSDNode>(N))
323     return ST->isNonTemporal() &&
324            ST->getAlignment() < 16;
325   return false;
326 }]>;
327
328 // 128-bit bitconvert pattern fragments
329 def bc_v4f32 : PatFrag<(ops node:$in), (v4f32 (bitconvert node:$in))>;
330 def bc_v2f64 : PatFrag<(ops node:$in), (v2f64 (bitconvert node:$in))>;
331 def bc_v16i8 : PatFrag<(ops node:$in), (v16i8 (bitconvert node:$in))>;
332 def bc_v8i16 : PatFrag<(ops node:$in), (v8i16 (bitconvert node:$in))>;
333 def bc_v4i32 : PatFrag<(ops node:$in), (v4i32 (bitconvert node:$in))>;
334 def bc_v2i64 : PatFrag<(ops node:$in), (v2i64 (bitconvert node:$in))>;
335
336 // 256-bit bitconvert pattern fragments
337 def bc_v32i8 : PatFrag<(ops node:$in), (v32i8 (bitconvert node:$in))>;
338 def bc_v16i16 : PatFrag<(ops node:$in), (v16i16 (bitconvert node:$in))>;
339 def bc_v8i32 : PatFrag<(ops node:$in), (v8i32 (bitconvert node:$in))>;
340 def bc_v4i64 : PatFrag<(ops node:$in), (v4i64 (bitconvert node:$in))>;
341
342 def vzmovl_v2i64 : PatFrag<(ops node:$src),
343                            (bitconvert (v2i64 (X86vzmovl
344                              (v2i64 (scalar_to_vector (loadi64 node:$src))))))>;
345 def vzmovl_v4i32 : PatFrag<(ops node:$src),
346                            (bitconvert (v4i32 (X86vzmovl
347                              (v4i32 (scalar_to_vector (loadi32 node:$src))))))>;
348
349 def vzload_v2i64 : PatFrag<(ops node:$src),
350                            (bitconvert (v2i64 (X86vzload node:$src)))>;
351
352
353 def fp32imm0 : PatLeaf<(f32 fpimm), [{
354   return N->isExactlyValue(+0.0);
355 }]>;
356
357 // BYTE_imm - Transform bit immediates into byte immediates.
358 def BYTE_imm  : SDNodeXForm<imm, [{
359   // Transformation function: imm >> 3
360   return getI32Imm(N->getZExtValue() >> 3);
361 }]>;
362
363 // EXTRACT_get_vextractf128_imm xform function: convert extract_subvector index
364 // to VEXTRACTF128 imm.
365 def EXTRACT_get_vextractf128_imm : SDNodeXForm<extract_subvector, [{
366   return getI8Imm(X86::getExtractVEXTRACTF128Immediate(N));
367 }]>;
368
369 // INSERT_get_vinsertf128_imm xform function: convert insert_subvector index to
370 // VINSERTF128 imm.
371 def INSERT_get_vinsertf128_imm : SDNodeXForm<insert_subvector, [{
372   return getI8Imm(X86::getInsertVINSERTF128Immediate(N));
373 }]>;
374
375 def vextractf128_extract : PatFrag<(ops node:$bigvec, node:$index),
376                                    (extract_subvector node:$bigvec,
377                                                       node:$index), [{
378   return X86::isVEXTRACTF128Index(N);
379 }], EXTRACT_get_vextractf128_imm>;
380
381 def vinsertf128_insert : PatFrag<(ops node:$bigvec, node:$smallvec,
382                                       node:$index),
383                                  (insert_subvector node:$bigvec, node:$smallvec,
384                                                    node:$index), [{
385   return X86::isVINSERTF128Index(N);
386 }], INSERT_get_vinsertf128_imm>;
387