lib/Target/X86/X86SchedSandyBridge.td

   1 //=- X86SchedSandyBridge.td - X86 Sandy Bridge Scheduling ----*- 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 defines the machine model for Sandy Bridge to support instruction
  11 // scheduling and other instruction cost heuristics.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 def SandyBridgeModel : SchedMachineModel {
  16   // All x86 instructions are modeled as a single micro-op, and SB can decode 4
  17   // instructions per cycle.
  18   // FIXME: Identify instructions that aren't a single fused micro-op.
  19   let IssueWidth = 4;
  20   let MicroOpBufferSize = 168; // Based on the reorder buffer.
  21   let LoadLatency = 4;
  22   let MispredictPenalty = 16;
  23
  24   // Based on the LSD (loop-stream detector) queue size.
  25   let LoopMicroOpBufferSize = 28;
  26
  27   // FIXME: SSE4 and AVX are unimplemented. This flag is set to allow
  28   // the scheduler to assign a default model to unrecognized opcodes.
  29   let CompleteModel = 0;
  30 }
  31
  32 let SchedModel = SandyBridgeModel in {
  33
  34 // Sandy Bridge can issue micro-ops to 6 different ports in one cycle.
  35
  36 // Ports 0, 1, and 5 handle all computation.
  37 def SBPort0 : ProcResource<1>;
  38 def SBPort1 : ProcResource<1>;
  39 def SBPort5 : ProcResource<1>;
  40
  41 // Ports 2 and 3 are identical. They handle loads and the address half of
  42 // stores.
  43 def SBPort23 : ProcResource<2>;
  44
  45 // Port 4 gets the data half of stores. Store data can be available later than
  46 // the store address, but since we don't model the latency of stores, we can
  47 // ignore that.
  48 def SBPort4 : ProcResource<1>;
  49
  50 // Many micro-ops are capable of issuing on multiple ports.
  51 def SBPort05  : ProcResGroup<[SBPort0, SBPort5]>;
  52 def SBPort15  : ProcResGroup<[SBPort1, SBPort5]>;
  53 def SBPort015 : ProcResGroup<[SBPort0, SBPort1, SBPort5]>;
  54
  55 // 54 Entry Unified Scheduler
  56 def SBPortAny : ProcResGroup<[SBPort0, SBPort1, SBPort23, SBPort4, SBPort5]> {
  57   let BufferSize=54;
  58 }
  59
  60 // Integer division issued on port 0.
  61 def SBDivider : ProcResource<1>;
  62
  63 // Loads are 4 cycles, so ReadAfterLd registers needn't be available until 4
  64 // cycles after the memory operand.
  65 def : ReadAdvance<ReadAfterLd, 4>;
  66
  67 // Many SchedWrites are defined in pairs with and without a folded load.
  68 // Instructions with folded loads are usually micro-fused, so they only appear
  69 // as two micro-ops when queued in the reservation station.
  70 // This multiclass defines the resource usage for variants with and without
  71 // folded loads.
  72 multiclass SBWriteResPair<X86FoldableSchedWrite SchedRW,
  73                           ProcResourceKind ExePort,
  74                           int Lat> {
  75   // Register variant is using a single cycle on ExePort.
  76   def : WriteRes<SchedRW, [ExePort]> { let Latency = Lat; }
  77
  78   // Memory variant also uses a cycle on port 2/3 and adds 4 cycles to the
  79   // latency.
  80   def : WriteRes<SchedRW.Folded, [SBPort23, ExePort]> {
  81      let Latency = !add(Lat, 4);
  82   }
  83 }
  84
  85 // A folded store needs a cycle on port 4 for the store data, but it does not
  86 // need an extra port 2/3 cycle to recompute the address.
  87 def : WriteRes<WriteRMW, [SBPort4]>;
  88
  89 def : WriteRes<WriteStore, [SBPort23, SBPort4]>;
  90 def : WriteRes<WriteLoad,  [SBPort23]> { let Latency = 4; }
  91 def : WriteRes<WriteMove,  [SBPort015]>;
  92 def : WriteRes<WriteZero,  []>;
  93
  94 defm : SBWriteResPair<WriteALU,   SBPort015, 1>;
  95 defm : SBWriteResPair<WriteIMul,  SBPort1,   3>;
  96 def  : WriteRes<WriteIMulH, []> { let Latency = 3; }
  97 defm : SBWriteResPair<WriteShift, SBPort05,  1>;
  98 defm : SBWriteResPair<WriteJump,  SBPort5,   1>;
  99
 100 // This is for simple LEAs with one or two input operands.
 101 // The complex ones can only execute on port 1, and they require two cycles on
 102 // the port to read all inputs. We don't model that.
 103 def : WriteRes<WriteLEA, [SBPort15]>;
 104
 105 // This is quite rough, latency depends on the dividend.
 106 def : WriteRes<WriteIDiv, [SBPort0, SBDivider]> {
 107   let Latency = 25;
 108   let ResourceCycles = [1, 10];
 109 }
 110 def : WriteRes<WriteIDivLd, [SBPort23, SBPort0, SBDivider]> {
 111   let Latency = 29;
 112   let ResourceCycles = [1, 1, 10];
 113 }
 114
 115 // Scalar and vector floating point.
 116 defm : SBWriteResPair<WriteFAdd,   SBPort1, 3>;
 117 defm : SBWriteResPair<WriteFMul,   SBPort0, 5>;
 118 defm : SBWriteResPair<WriteFDiv,   SBPort0, 12>; // 10-14 cycles.
 119 defm : SBWriteResPair<WriteFRcp,   SBPort0, 5>;
 120 defm : SBWriteResPair<WriteFRsqrt, SBPort0, 5>;
 121 defm : SBWriteResPair<WriteFSqrt,  SBPort0, 15>;
 122 defm : SBWriteResPair<WriteCvtF2I, SBPort1, 3>;
 123 defm : SBWriteResPair<WriteCvtI2F, SBPort1, 4>;
 124 defm : SBWriteResPair<WriteCvtF2F, SBPort1, 3>;
 125 defm : SBWriteResPair<WriteFShuffle,  SBPort5,  1>;
 126 defm : SBWriteResPair<WriteFBlend,  SBPort05,  1>;
 127 def : WriteRes<WriteFVarBlend, [SBPort0, SBPort5]> {
 128   let Latency = 2;
 129   let ResourceCycles = [1, 1];
 130 }
 131 def : WriteRes<WriteFVarBlendLd, [SBPort0, SBPort5, SBPort23]> {
 132   let Latency = 6;
 133   let ResourceCycles = [1, 1, 1];
 134 }
 135
 136 // Vector integer operations.
 137 defm : SBWriteResPair<WriteVecShift, SBPort05,  1>;
 138 defm : SBWriteResPair<WriteVecLogic, SBPort015, 1>;
 139 defm : SBWriteResPair<WriteVecALU,   SBPort15,  1>;
 140 defm : SBWriteResPair<WriteVecIMul,  SBPort0,   5>;
 141 defm : SBWriteResPair<WriteShuffle,  SBPort15,  1>;
 142 defm : SBWriteResPair<WriteBlend,  SBPort15,  1>;
 143 def : WriteRes<WriteVarBlend, [SBPort1, SBPort5]> {
 144   let Latency = 2;
 145   let ResourceCycles = [1, 1];
 146 }
 147 def : WriteRes<WriteVarBlendLd, [SBPort1, SBPort5, SBPort23]> {
 148   let Latency = 6;
 149   let ResourceCycles = [1, 1, 1];
 150 }
 151 def : WriteRes<WriteMPSAD, [SBPort0, SBPort1, SBPort5]> {
 152   let Latency = 6;
 153   let ResourceCycles = [1, 1, 1];
 154 }
 155 def : WriteRes<WriteMPSADLd, [SBPort0, SBPort1, SBPort5, SBPort23]> {
 156   let Latency = 6;
 157   let ResourceCycles = [1, 1, 1, 1];
 158 }
 159
 160 // String instructions.
 161 // Packed Compare Implicit Length Strings, Return Mask
 162 def : WriteRes<WritePCmpIStrM, [SBPort015]> {
 163   let Latency = 11;
 164   let ResourceCycles = [3];
 165 }
 166 def : WriteRes<WritePCmpIStrMLd, [SBPort015, SBPort23]> {
 167   let Latency = 11;
 168   let ResourceCycles = [3, 1];
 169 }
 170
 171 // Packed Compare Explicit Length Strings, Return Mask
 172 def : WriteRes<WritePCmpEStrM, [SBPort015]> {
 173   let Latency = 11;
 174   let ResourceCycles = [8];
 175 }
 176 def : WriteRes<WritePCmpEStrMLd, [SBPort015, SBPort23]> {
 177   let Latency = 11;
 178   let ResourceCycles = [7, 1];
 179 }
 180
 181 // Packed Compare Implicit Length Strings, Return Index
 182 def : WriteRes<WritePCmpIStrI, [SBPort015]> {
 183   let Latency = 3;
 184   let ResourceCycles = [3];
 185 }
 186 def : WriteRes<WritePCmpIStrILd, [SBPort015, SBPort23]> {
 187   let Latency = 3;
 188   let ResourceCycles = [3, 1];
 189 }
 190
 191 // Packed Compare Explicit Length Strings, Return Index
 192 def : WriteRes<WritePCmpEStrI, [SBPort015]> {
 193   let Latency = 4;
 194   let ResourceCycles = [8];
 195 }
 196 def : WriteRes<WritePCmpEStrILd, [SBPort015, SBPort23]> {
 197   let Latency = 4;
 198   let ResourceCycles = [7, 1];
 199 }
 200
 201 // AES Instructions.
 202 def : WriteRes<WriteAESDecEnc, [SBPort015]> {
 203   let Latency = 8;
 204   let ResourceCycles = [2];
 205 }
 206 def : WriteRes<WriteAESDecEncLd, [SBPort015, SBPort23]> {
 207   let Latency = 8;
 208   let ResourceCycles = [2, 1];
 209 }
 210
 211 def : WriteRes<WriteAESIMC, [SBPort015]> {
 212   let Latency = 8;
 213   let ResourceCycles = [2];
 214 }
 215 def : WriteRes<WriteAESIMCLd, [SBPort015, SBPort23]> {
 216   let Latency = 8;
 217   let ResourceCycles = [2, 1];
 218 }
 219
 220 def : WriteRes<WriteAESKeyGen, [SBPort015]> {
 221   let Latency = 8;
 222   let ResourceCycles = [11];
 223 }
 224 def : WriteRes<WriteAESKeyGenLd, [SBPort015, SBPort23]> {
 225   let Latency = 8;
 226   let ResourceCycles = [10, 1];
 227 }
 228
 229 // Carry-less multiplication instructions.
 230 def : WriteRes<WriteCLMul, [SBPort015]> {
 231   let Latency = 14;
 232   let ResourceCycles = [18];
 233 }
 234 def : WriteRes<WriteCLMulLd, [SBPort015, SBPort23]> {
 235   let Latency = 14;
 236   let ResourceCycles = [17, 1];
 237 }
 238
 239
 240 def : WriteRes<WriteSystem,     [SBPort015]> { let Latency = 100; }
 241 def : WriteRes<WriteMicrocoded, [SBPort015]> { let Latency = 100; }
 242 def : WriteRes<WriteFence, [SBPort23, SBPort4]>;
 243 def : WriteRes<WriteNop, []>;
 244
 245 // AVX2 is not supported on that architecture, but we should define the basic
 246 // scheduling resources anyway.
 247 defm : SBWriteResPair<WriteFShuffle256, SBPort0,  1>;
 248 defm : SBWriteResPair<WriteShuffle256, SBPort0,  1>;
 249 defm : SBWriteResPair<WriteVarVecShift, SBPort0,  1>;
 250 } // SchedModel