Added VPERM optimization for AVX2 shuffles
[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 def X86vsmovl  : SDNode<"X86ISD::VSEXT_MOVL",
75                  SDTypeProfile<1, 1, [SDTCisVec<0>, SDTCisInt<1>, SDTCisInt<0>]>>;
76                  
77 def X86vzload  : SDNode<"X86ISD::VZEXT_LOAD", SDTLoad,
78                         [SDNPHasChain, SDNPMayLoad, SDNPMemOperand]>;
79 def X86vshldq  : SDNode<"X86ISD::VSHLDQ",    SDTIntShiftOp>;
80 def X86vshrdq  : SDNode<"X86ISD::VSRLDQ",    SDTIntShiftOp>;
81 def X86cmpp    : SDNode<"X86ISD::CMPP",      SDTX86VFCMP>;
82 def X86pcmpeq  : SDNode<"X86ISD::PCMPEQ", SDTIntBinOp, [SDNPCommutative]>;
83 def X86pcmpgt  : SDNode<"X86ISD::PCMPGT", SDTIntBinOp>;
84
85 def X86vshl    : SDNode<"X86ISD::VSHL",
86                         SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
87                                       SDTCisVec<2>]>>;
88 def X86vsrl    : SDNode<"X86ISD::VSRL",
89                         SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
90                                       SDTCisVec<2>]>>;
91 def X86vsra    : SDNode<"X86ISD::VSRA",
92                         SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
93                                       SDTCisVec<2>]>>;
94
95 def X86vshli   : SDNode<"X86ISD::VSHLI", SDTIntShiftOp>;
96 def X86vsrli   : SDNode<"X86ISD::VSRLI", SDTIntShiftOp>;
97 def X86vsrai   : SDNode<"X86ISD::VSRAI", SDTIntShiftOp>;
98
99 def SDTX86CmpPTest : SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVT<0, i32>,
100                                           SDTCisVec<1>,
101                                           SDTCisSameAs<2, 1>]>;
102 def X86ptest   : SDNode<"X86ISD::PTEST", SDTX86CmpPTest>;
103 def X86testp   : SDNode<"X86ISD::TESTP", SDTX86CmpPTest>;
104
105 def X86vpcom   : SDNode<"X86ISD::VPCOM",
106                         SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
107                                       SDTCisSameAs<0,2>, SDTCisVT<3, i8>]>>;
108 def X86vpcomu  : SDNode<"X86ISD::VPCOMU",
109                         SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
110                                       SDTCisSameAs<0,2>, SDTCisVT<3, i8>]>>;
111
112 def X86pmuludq : SDNode<"X86ISD::PMULUDQ",
113                         SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisVec<1>,
114                                       SDTCisSameAs<1,2>]>>;
115
116 // Specific shuffle nodes - At some point ISD::VECTOR_SHUFFLE will always get
117 // translated into one of the target nodes below during lowering.
118 // Note: this is a work in progress...
119 def SDTShuff1Op : SDTypeProfile<1, 1, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>]>;
120 def SDTShuff2Op : SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
121                                 SDTCisSameAs<0,2>]>;
122
123 def SDTShuff2OpI : SDTypeProfile<1, 2, [SDTCisVec<0>,
124                                  SDTCisSameAs<0,1>, SDTCisInt<2>]>;
125 def SDTShuff3OpI : SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
126                                  SDTCisSameAs<0,2>, SDTCisInt<3>]>;
127
128 def SDTVBroadcast : SDTypeProfile<1, 1, [SDTCisVec<0>]>;
129 def SDTBlend : SDTypeProfile<1, 3, [SDTCisVec<0>, SDTCisSameAs<0,1>,
130 SDTCisSameAs<1,2>, SDTCisVT<3, i32>]>;
131
132 def X86PAlign : SDNode<"X86ISD::PALIGN", SDTShuff3OpI>;
133
134 def X86PShufd  : SDNode<"X86ISD::PSHUFD", SDTShuff2OpI>;
135 def X86PShufhw : SDNode<"X86ISD::PSHUFHW", SDTShuff2OpI>;
136 def X86PShuflw : SDNode<"X86ISD::PSHUFLW", SDTShuff2OpI>;
137
138 def X86Shufp : SDNode<"X86ISD::SHUFP", SDTShuff3OpI>;
139
140 def X86Movddup  : SDNode<"X86ISD::MOVDDUP", SDTShuff1Op>;
141 def X86Movshdup : SDNode<"X86ISD::MOVSHDUP", SDTShuff1Op>;
142 def X86Movsldup : SDNode<"X86ISD::MOVSLDUP", SDTShuff1Op>;
143
144 def X86Movsd : SDNode<"X86ISD::MOVSD", SDTShuff2Op>;
145 def X86Movss : SDNode<"X86ISD::MOVSS", SDTShuff2Op>;
146
147 def X86Movlhps : SDNode<"X86ISD::MOVLHPS", SDTShuff2Op>;
148 def X86Movlhpd : SDNode<"X86ISD::MOVLHPD", SDTShuff2Op>;
149 def X86Movhlps : SDNode<"X86ISD::MOVHLPS", SDTShuff2Op>;
150
151 def X86Movlps : SDNode<"X86ISD::MOVLPS", SDTShuff2Op>;
152 def X86Movlpd : SDNode<"X86ISD::MOVLPD", SDTShuff2Op>;
153
154 def X86Unpckl : SDNode<"X86ISD::UNPCKL", SDTShuff2Op>;
155 def X86Unpckh : SDNode<"X86ISD::UNPCKH", SDTShuff2Op>;
156
157 def X86VPermilp  : SDNode<"X86ISD::VPERMILP", SDTShuff2OpI>;
158 def X86VPermd    : SDNode<"X86ISD::VPERMD",   SDTShuff2Op>;
159 def X86VPermps   : SDNode<"X86ISD::VPERMPS",  SDTShuff2Op>;
160 def X86VPermq    : SDNode<"X86ISD::VPERMQ",   SDTShuff2OpI>;
161 def X86VPermpd   : SDNode<"X86ISD::VPERMPD",  SDTShuff2OpI>;
162
163 def X86VPerm2x128 : SDNode<"X86ISD::VPERM2X128", SDTShuff3OpI>;
164
165 def X86VBroadcast : SDNode<"X86ISD::VBROADCAST", SDTVBroadcast>;
166
167 def X86Blendpw : SDNode<"X86ISD::BLENDPW", SDTBlend>;
168 def X86Blendps : SDNode<"X86ISD::BLENDPS", SDTBlend>;
169 def X86Blendpd : SDNode<"X86ISD::BLENDPD", SDTBlend>;
170
171 //===----------------------------------------------------------------------===//
172 // SSE Complex Patterns
173 //===----------------------------------------------------------------------===//
174
175 // These are 'extloads' from a scalar to the low element of a vector, zeroing
176 // the top elements.  These are used for the SSE 'ss' and 'sd' instruction
177 // forms.
178 def sse_load_f32 : ComplexPattern<v4f32, 5, "SelectScalarSSELoad", [],
179                                   [SDNPHasChain, SDNPMayLoad, SDNPMemOperand,
180                                    SDNPWantRoot]>;
181 def sse_load_f64 : ComplexPattern<v2f64, 5, "SelectScalarSSELoad", [],
182                                   [SDNPHasChain, SDNPMayLoad, SDNPMemOperand,
183                                    SDNPWantRoot]>;
184
185 def ssmem : Operand<v4f32> {
186   let PrintMethod = "printf32mem";
187   let MIOperandInfo = (ops ptr_rc, i8imm, ptr_rc_nosp, i32imm, i8imm);
188   let ParserMatchClass = X86MemAsmOperand;
189   let OperandType = "OPERAND_MEMORY";
190 }
191 def sdmem : Operand<v2f64> {
192   let PrintMethod = "printf64mem";
193   let MIOperandInfo = (ops ptr_rc, i8imm, ptr_rc_nosp, i32imm, i8imm);
194   let ParserMatchClass = X86MemAsmOperand;
195   let OperandType = "OPERAND_MEMORY";
196 }
197
198 //===----------------------------------------------------------------------===//
199 // SSE pattern fragments
200 //===----------------------------------------------------------------------===//
201
202 // 128-bit load pattern fragments
203 // NOTE: all 128-bit integer vector loads are promoted to v2i64
204 def loadv4f32    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4f32 (load node:$ptr))>;
205 def loadv2f64    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v2f64 (load node:$ptr))>;
206 def loadv2i64    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v2i64 (load node:$ptr))>;
207
208 // 256-bit load pattern fragments
209 // NOTE: all 256-bit integer vector loads are promoted to v4i64
210 def loadv8f32    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v8f32 (load node:$ptr))>;
211 def loadv4f64    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4f64 (load node:$ptr))>;
212 def loadv4i64    : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4i64 (load node:$ptr))>;
213
214 // Like 'store', but always requires 128-bit vector alignment.
215 def alignedstore : PatFrag<(ops node:$val, node:$ptr),
216                            (store node:$val, node:$ptr), [{
217   return cast<StoreSDNode>(N)->getAlignment() >= 16;
218 }]>;
219
220 // Like 'store', but always requires 256-bit vector alignment.
221 def alignedstore256 : PatFrag<(ops node:$val, node:$ptr),
222                               (store node:$val, node:$ptr), [{
223   return cast<StoreSDNode>(N)->getAlignment() >= 32;
224 }]>;
225
226 // Like 'load', but always requires 128-bit vector alignment.
227 def alignedload : PatFrag<(ops node:$ptr), (load node:$ptr), [{
228   return cast<LoadSDNode>(N)->getAlignment() >= 16;
229 }]>;
230
231 // Like 'X86vzload', but always requires 128-bit vector alignment.
232 def alignedX86vzload : PatFrag<(ops node:$ptr), (X86vzload node:$ptr), [{
233   return cast<MemSDNode>(N)->getAlignment() >= 16;
234 }]>;
235
236 // Like 'load', but always requires 256-bit vector alignment.
237 def alignedload256 : PatFrag<(ops node:$ptr), (load node:$ptr), [{
238   return cast<LoadSDNode>(N)->getAlignment() >= 32;
239 }]>;
240
241 def alignedloadfsf32 : PatFrag<(ops node:$ptr),
242                                (f32 (alignedload node:$ptr))>;
243 def alignedloadfsf64 : PatFrag<(ops node:$ptr),
244                                (f64 (alignedload node:$ptr))>;
245
246 // 128-bit aligned load pattern fragments
247 // NOTE: all 128-bit integer vector loads are promoted to v2i64
248 def alignedloadv4f32 : PatFrag<(ops node:$ptr),
249                                (v4f32 (alignedload node:$ptr))>;
250 def alignedloadv2f64 : PatFrag<(ops node:$ptr),
251                                (v2f64 (alignedload node:$ptr))>;
252 def alignedloadv2i64 : PatFrag<(ops node:$ptr),
253                                (v2i64 (alignedload node:$ptr))>;
254
255 // 256-bit aligned load pattern fragments
256 // NOTE: all 256-bit integer vector loads are promoted to v4i64
257 def alignedloadv8f32 : PatFrag<(ops node:$ptr),
258                                (v8f32 (alignedload256 node:$ptr))>;
259 def alignedloadv4f64 : PatFrag<(ops node:$ptr),
260                                (v4f64 (alignedload256 node:$ptr))>;
261 def alignedloadv4i64 : PatFrag<(ops node:$ptr),
262                                (v4i64 (alignedload256 node:$ptr))>;
263
264 // Like 'load', but uses special alignment checks suitable for use in
265 // memory operands in most SSE instructions, which are required to
266 // be naturally aligned on some targets but not on others.  If the subtarget
267 // allows unaligned accesses, match any load, though this may require
268 // setting a feature bit in the processor (on startup, for example).
269 // Opteron 10h and later implement such a feature.
270 def memop : PatFrag<(ops node:$ptr), (load node:$ptr), [{
271   return    Subtarget->hasVectorUAMem()
272          || cast<LoadSDNode>(N)->getAlignment() >= 16;
273 }]>;
274
275 def memopfsf32 : PatFrag<(ops node:$ptr), (f32   (memop node:$ptr))>;
276 def memopfsf64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (f64   (memop node:$ptr))>;
277
278 // 128-bit memop pattern fragments
279 // NOTE: all 128-bit integer vector loads are promoted to v2i64
280 def memopv4f32 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4f32 (memop node:$ptr))>;
281 def memopv2f64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v2f64 (memop node:$ptr))>;
282 def memopv2i64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v2i64 (memop node:$ptr))>;
283
284 // 256-bit memop pattern fragments
285 // NOTE: all 256-bit integer vector loads are promoted to v4i64
286 def memopv8f32 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v8f32 (memop node:$ptr))>;
287 def memopv4f64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4f64 (memop node:$ptr))>;
288 def memopv4i64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (v4i64 (memop node:$ptr))>;
289
290 // SSSE3 uses MMX registers for some instructions. They aren't aligned on a
291 // 16-byte boundary.
292 // FIXME: 8 byte alignment for mmx reads is not required
293 def memop64 : PatFrag<(ops node:$ptr), (load node:$ptr), [{
294   return cast<LoadSDNode>(N)->getAlignment() >= 8;
295 }]>;
296
297 def memopmmx  : PatFrag<(ops node:$ptr), (x86mmx  (memop64 node:$ptr))>;
298
299 // MOVNT Support
300 // Like 'store', but requires the non-temporal bit to be set
301 def nontemporalstore : PatFrag<(ops node:$val, node:$ptr),
302                            (st node:$val, node:$ptr), [{
303   if (StoreSDNode *ST = dyn_cast<StoreSDNode>(N))
304     return ST->isNonTemporal();
305   return false;
306 }]>;
307
308 def alignednontemporalstore : PatFrag<(ops node:$val, node:$ptr),
309                                    (st node:$val, node:$ptr), [{
310   if (StoreSDNode *ST = dyn_cast<StoreSDNode>(N))
311     return ST->isNonTemporal() && !ST->isTruncatingStore() &&
312            ST->getAddressingMode() == ISD::UNINDEXED &&
313            ST->getAlignment() >= 16;
314   return false;
315 }]>;
316
317 def unalignednontemporalstore : PatFrag<(ops node:$val, node:$ptr),
318                                    (st node:$val, node:$ptr), [{
319   if (StoreSDNode *ST = dyn_cast<StoreSDNode>(N))
320     return ST->isNonTemporal() &&
321            ST->getAlignment() < 16;
322   return false;
323 }]>;
324
325 // 128-bit bitconvert pattern fragments
326 def bc_v4f32 : PatFrag<(ops node:$in), (v4f32 (bitconvert node:$in))>;
327 def bc_v2f64 : PatFrag<(ops node:$in), (v2f64 (bitconvert node:$in))>;
328 def bc_v16i8 : PatFrag<(ops node:$in), (v16i8 (bitconvert node:$in))>;
329 def bc_v8i16 : PatFrag<(ops node:$in), (v8i16 (bitconvert node:$in))>;
330 def bc_v4i32 : PatFrag<(ops node:$in), (v4i32 (bitconvert node:$in))>;
331 def bc_v2i64 : PatFrag<(ops node:$in), (v2i64 (bitconvert node:$in))>;
332
333 // 256-bit bitconvert pattern fragments
334 def bc_v32i8 : PatFrag<(ops node:$in), (v32i8 (bitconvert node:$in))>;
335 def bc_v16i16 : PatFrag<(ops node:$in), (v16i16 (bitconvert node:$in))>;
336 def bc_v8i32 : PatFrag<(ops node:$in), (v8i32 (bitconvert node:$in))>;
337 def bc_v4i64 : PatFrag<(ops node:$in), (v4i64 (bitconvert node:$in))>;
338
339 def vzmovl_v2i64 : PatFrag<(ops node:$src),
340                            (bitconvert (v2i64 (X86vzmovl
341                              (v2i64 (scalar_to_vector (loadi64 node:$src))))))>;
342 def vzmovl_v4i32 : PatFrag<(ops node:$src),
343                            (bitconvert (v4i32 (X86vzmovl
344                              (v4i32 (scalar_to_vector (loadi32 node:$src))))))>;
345
346 def vzload_v2i64 : PatFrag<(ops node:$src),
347                            (bitconvert (v2i64 (X86vzload node:$src)))>;
348
349
350 def fp32imm0 : PatLeaf<(f32 fpimm), [{
351   return N->isExactlyValue(+0.0);
352 }]>;
353
354 // BYTE_imm - Transform bit immediates into byte immediates.
355 def BYTE_imm  : SDNodeXForm<imm, [{
356   // Transformation function: imm >> 3
357   return getI32Imm(N->getZExtValue() >> 3);
358 }]>;
359
360 // EXTRACT_get_vextractf128_imm xform function: convert extract_subvector index
361 // to VEXTRACTF128 imm.
362 def EXTRACT_get_vextractf128_imm : SDNodeXForm<extract_subvector, [{
363   return getI8Imm(X86::getExtractVEXTRACTF128Immediate(N));
364 }]>;
365
366 // INSERT_get_vinsertf128_imm xform function: convert insert_subvector index to
367 // VINSERTF128 imm.
368 def INSERT_get_vinsertf128_imm : SDNodeXForm<insert_subvector, [{
369   return getI8Imm(X86::getInsertVINSERTF128Immediate(N));
370 }]>;
371
372 def vextractf128_extract : PatFrag<(ops node:$bigvec, node:$index),
373                                    (extract_subvector node:$bigvec,
374                                                       node:$index), [{
375   return X86::isVEXTRACTF128Index(N);
376 }], EXTRACT_get_vextractf128_imm>;
377
378 def vinsertf128_insert : PatFrag<(ops node:$bigvec, node:$smallvec,
379                                       node:$index),
380                                  (insert_subvector node:$bigvec, node:$smallvec,
381                                                    node:$index), [{
382   return X86::isVINSERTF128Index(N);
383 }], INSERT_get_vinsertf128_imm>;
384