lib/Target/X86/X86Subtarget.cpp

   1 //===-- X86Subtarget.cpp - X86 Subtarget Information ------------*- 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 implements the X86 specific subclass of TargetSubtarget.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "subtarget"
  15 #include "X86Subtarget.h"
  16 #include "X86InstrInfo.h"
  17 #include "X86GenSubtarget.inc"
  18 #include "llvm/GlobalValue.h"
  19 #include "llvm/Support/Debug.h"
  20 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  21 #include "llvm/System/Host.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  25 using namespace llvm;
  26
  27 #if defined(_MSC_VER)
  28 #include <intrin.h>
  29 #endif
  30
  31 /// ClassifyBlockAddressReference - Classify a blockaddress reference for the
  32 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  33 /// context.
  34 unsigned char X86Subtarget::
  35 ClassifyBlockAddressReference() const {
  36   if (isPICStyleGOT())    // 32-bit ELF targets.
  37     return X86II::MO_GOTOFF;
  38
  39   if (isPICStyleStubPIC())   // Darwin/32 in PIC mode.
  40     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  41
  42   // Direct static reference to label.
  43   return X86II::MO_NO_FLAG;
  44 }
  45
  46 /// ClassifyGlobalReference - Classify a global variable reference for the
  47 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  48 /// context.
  49 unsigned char X86Subtarget::
  50 ClassifyGlobalReference(const GlobalValue *GV, const TargetMachine &TM) const {
  51   // DLLImport only exists on windows, it is implemented as a load from a
  52   // DLLIMPORT stub.
  53   if (GV->hasDLLImportLinkage())
  54     return X86II::MO_DLLIMPORT;
  55
  56   // Materializable GVs (in JIT lazy compilation mode) do not require an
  57   // extra load from stub.
  58   bool isDecl = GV->isDeclaration() && !GV->isMaterializable();
  59
  60   // X86-64 in PIC mode.
  61   if (isPICStyleRIPRel()) {
  62     // Large model never uses stubs.
  63     if (TM.getCodeModel() == CodeModel::Large)
  64       return X86II::MO_NO_FLAG;
  65
  66     if (isTargetDarwin()) {
  67       // If symbol visibility is hidden, the extra load is not needed if
  68       // target is x86-64 or the symbol is definitely defined in the current
  69       // translation unit.
  70       if (GV->hasDefaultVisibility() &&
  71           (isDecl || GV->isWeakForLinker()))
  72         return X86II::MO_GOTPCREL;
  73     } else {
  74       assert(isTargetELF() && "Unknown rip-relative target");
  75
  76       // Extra load is needed for all externally visible.
  77       if (!GV->hasLocalLinkage() && GV->hasDefaultVisibility())
  78         return X86II::MO_GOTPCREL;
  79     }
  80
  81     return X86II::MO_NO_FLAG;
  82   }
  83
  84   if (isPICStyleGOT()) {   // 32-bit ELF targets.
  85     // Extra load is needed for all externally visible.
  86     if (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasHiddenVisibility())
  87       return X86II::MO_GOTOFF;
  88     return X86II::MO_GOT;
  89   }
  90
  91   if (isPICStyleStubPIC()) {  // Darwin/32 in PIC mode.
  92     // Determine whether we have a stub reference and/or whether the reference
  93     // is relative to the PIC base or not.
  94
  95     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
  96     // through a stub.
  97     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
  98       return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  99
 100     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 101     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 102     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 103       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY_PIC_BASE;
 104
 105     // If symbol visibility is hidden, we have a stub for common symbol
 106     // references and external declarations.
 107     if (isDecl || GV->hasCommonLinkage()) {
 108       // Hidden $non_lazy_ptr reference.
 109       return X86II::MO_DARWIN_HIDDEN_NONLAZY_PIC_BASE;
 110     }
 111
 112     // Otherwise, no stub.
 113     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
 114   }
 115
 116   if (isPICStyleStubNoDynamic()) {  // Darwin/32 in -mdynamic-no-pic mode.
 117     // Determine whether we have a stub reference.
 118
 119     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
 120     // through a stub.
 121     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
 122       return X86II::MO_NO_FLAG;
 123
 124     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 125     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 126     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 127       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY;
 128
 129     // Otherwise, no stub.
 130     return X86II::MO_NO_FLAG;
 131   }
 132
 133   // Direct static reference to global.
 134   return X86II::MO_NO_FLAG;
 135 }
 136
 137
 138 /// getBZeroEntry - This function returns the name of a function which has an
 139 /// interface like the non-standard bzero function, if such a function exists on
 140 /// the current subtarget and it is considered prefereable over memset with zero
 141 /// passed as the second argument. Otherwise it returns null.
 142 const char *X86Subtarget::getBZeroEntry() const {
 143   // Darwin 10 has a __bzero entry point for this purpose.
 144   if (getDarwinVers() >= 10)
 145     return "__bzero";
 146
 147   return 0;
 148 }
 149
 150 /// IsLegalToCallImmediateAddr - Return true if the subtarget allows calls
 151 /// to immediate address.
 152 bool X86Subtarget::IsLegalToCallImmediateAddr(const TargetMachine &TM) const {
 153   if (Is64Bit)
 154     return false;
 155   return isTargetELF() || TM.getRelocationModel() == Reloc::Static;
 156 }
 157
 158 /// getSpecialAddressLatency - For targets where it is beneficial to
 159 /// backschedule instructions that compute addresses, return a value
 160 /// indicating the number of scheduling cycles of backscheduling that
 161 /// should be attempted.
 162 unsigned X86Subtarget::getSpecialAddressLatency() const {
 163   // For x86 out-of-order targets, back-schedule address computations so
 164   // that loads and stores aren't blocked.
 165   // This value was chosen arbitrarily.
 166   return 200;
 167 }
 168
 169 /// GetCpuIDAndInfo - Execute the specified cpuid and return the 4 values in the
 170 /// specified arguments.  If we can't run cpuid on the host, return true.
 171 static bool GetCpuIDAndInfo(unsigned value, unsigned *rEAX,
 172                             unsigned *rEBX, unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
 173 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
 174   #if defined(__GNUC__)
 175     // gcc doesn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
 176     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 177          "cpuid\n\t"
 178          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 179          : "=a" (*rEAX),
 180            "=S" (*rEBX),
 181            "=c" (*rECX),
 182            "=d" (*rEDX)
 183          :  "a" (value));
 184     return false;
 185   #elif defined(_MSC_VER)
 186     int registers[4];
 187     __cpuid(registers, value);
 188     *rEAX = registers[0];
 189     *rEBX = registers[1];
 190     *rECX = registers[2];
 191     *rEDX = registers[3];
 192     return false;
 193   #endif
 194 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
 195   #if defined(__GNUC__)
 196     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 197          "cpuid\n\t"
 198          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 199          : "=a" (*rEAX),
 200            "=S" (*rEBX),
 201            "=c" (*rECX),
 202            "=d" (*rEDX)
 203          :  "a" (value));
 204     return false;
 205   #elif defined(_MSC_VER)
 206     __asm {
 207       mov   eax,value
 208       cpuid
 209       mov   esi,rEAX
 210       mov   dword ptr [esi],eax
 211       mov   esi,rEBX
 212       mov   dword ptr [esi],ebx
 213       mov   esi,rECX
 214       mov   dword ptr [esi],ecx
 215       mov   esi,rEDX
 216       mov   dword ptr [esi],edx
 217     }
 218     return false;
 219   #endif
 220 #endif
 221   return true;
 222 }
 223
 224 static void DetectFamilyModel(unsigned EAX, unsigned &Family, unsigned &Model) {
 225   Family = (EAX >> 8) & 0xf; // Bits 8 - 11
 226   Model  = (EAX >> 4) & 0xf; // Bits 4 - 7
 227   if (Family == 6 || Family == 0xf) {
 228     if (Family == 0xf)
 229       // Examine extended family ID if family ID is F.
 230       Family += (EAX >> 20) & 0xff;    // Bits 20 - 27
 231     // Examine extended model ID if family ID is 6 or F.
 232     Model += ((EAX >> 16) & 0xf) << 4; // Bits 16 - 19
 233   }
 234 }
 235
 236 void X86Subtarget::AutoDetectSubtargetFeatures() {
 237   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 238   union {
 239     unsigned u[3];
 240     char     c[12];
 241   } text;
 242
 243   if (GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1))
 244     return;
 245
 246   GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 247
 248   if ((EDX >> 15) & 1) HasCMov = true;
 249   if ((EDX >> 23) & 1) X86SSELevel = MMX;
 250   if ((EDX >> 25) & 1) X86SSELevel = SSE1;
 251   if ((EDX >> 26) & 1) X86SSELevel = SSE2;
 252   if (ECX & 0x1)       X86SSELevel = SSE3;
 253   if ((ECX >> 9)  & 1) X86SSELevel = SSSE3;
 254   if ((ECX >> 19) & 1) X86SSELevel = SSE41;
 255   if ((ECX >> 20) & 1) X86SSELevel = SSE42;
 256
 257   bool IsIntel = memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0;
 258   bool IsAMD   = !IsIntel && memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0;
 259
 260   HasFMA3 = IsIntel && ((ECX >> 12) & 0x1);
 261   HasAVX = ((ECX >> 28) & 0x1);
 262   HasAES = IsIntel && ((ECX >> 25) & 0x1);
 263
 264   if (IsIntel || IsAMD) {
 265     // Determine if bit test memory instructions are slow.
 266     unsigned Family = 0;
 267     unsigned Model  = 0;
 268     DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 269     IsBTMemSlow = IsAMD || (Family == 6 && Model >= 13);
 270     // If it's Nehalem, unaligned memory access is fast.
 271     if (Family == 15 && Model == 26)
 272       IsUAMemFast = true;
 273
 274     GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 275     HasX86_64 = (EDX >> 29) & 0x1;
 276     HasSSE4A = IsAMD && ((ECX >> 6) & 0x1);
 277     HasFMA4 = IsAMD && ((ECX >> 16) & 0x1);
 278   }
 279 }
 280
 281 X86Subtarget::X86Subtarget(const std::string &TT, const std::string &FS,
 282                            bool is64Bit)
 283   : PICStyle(PICStyles::None)
 284   , X86SSELevel(NoMMXSSE)
 285   , X863DNowLevel(NoThreeDNow)
 286   , HasCMov(false)
 287   , HasX86_64(false)
 288   , HasSSE4A(false)
 289   , HasAVX(false)
 290   , HasAES(false)
 291   , HasFMA3(false)
 292   , HasFMA4(false)
 293   , IsBTMemSlow(false)
 294   , IsUAMemFast(false)
 295   , HasVectorUAMem(false)
 296   , DarwinVers(0)
 297   , stackAlignment(8)
 298   // FIXME: this is a known good value for Yonah. How about others?
 299   , MaxInlineSizeThreshold(128)
 300   , Is64Bit(is64Bit)
 301   , TargetType(isELF) { // Default to ELF unless otherwise specified.
 302
 303   // default to hard float ABI
 304   if (FloatABIType == FloatABI::Default)
 305     FloatABIType = FloatABI::Hard;
 306
 307   // Determine default and user specified characteristics
 308   if (!FS.empty()) {
 309     // If feature string is not empty, parse features string.
 310     std::string CPU = sys::getHostCPUName();
 311     ParseSubtargetFeatures(FS, CPU);
 312     // All X86-64 CPUs also have SSE2, however user might request no SSE via
 313     // -mattr, so don't force SSELevel here.
 314   } else {
 315     // Otherwise, use CPUID to auto-detect feature set.
 316     AutoDetectSubtargetFeatures();
 317     // Make sure SSE2 is enabled; it is available on all X86-64 CPUs.
 318     if (Is64Bit && X86SSELevel < SSE2)
 319       X86SSELevel = SSE2;
 320   }
 321
 322   // If requesting codegen for X86-64, make sure that 64-bit features
 323   // are enabled.
 324   if (Is64Bit) {
 325     HasX86_64 = true;
 326
 327     // All 64-bit cpus have cmov support.
 328     HasCMov = true;
 329   }
 330
 331
 332   DEBUG(dbgs() << "Subtarget features: SSELevel " << X86SSELevel
 333                << ", 3DNowLevel " << X863DNowLevel
 334                << ", 64bit " << HasX86_64 << "\n");
 335   assert((!Is64Bit || HasX86_64) &&
 336          "64-bit code requested on a subtarget that doesn't support it!");
 337
 338   // Set the boolean corresponding to the current target triple, or the default
 339   // if one cannot be determined, to true.
 340   if (TT.length() > 5) {
 341     size_t Pos;
 342     if ((Pos = TT.find("-darwin")) != std::string::npos) {
 343       TargetType = isDarwin;
 344
 345       // Compute the darwin version number.
 346       if (isdigit(TT[Pos+7]))
 347         DarwinVers = atoi(&TT[Pos+7]);
 348       else
 349         DarwinVers = 8;  // Minimum supported darwin is Tiger.
 350     } else if (TT.find("linux") != std::string::npos) {
 351       // Linux doesn't imply ELF, but we don't currently support anything else.
 352       TargetType = isELF;
 353     } else if (TT.find("cygwin") != std::string::npos) {
 354       TargetType = isCygwin;
 355     } else if (TT.find("mingw") != std::string::npos) {
 356       TargetType = isMingw;
 357     } else if (TT.find("win32") != std::string::npos) {
 358       TargetType = isWindows;
 359     } else if (TT.find("windows") != std::string::npos) {
 360       TargetType = isWindows;
 361     } else if (TT.find("-cl") != std::string::npos) {
 362       TargetType = isDarwin;
 363       DarwinVers = 9;
 364     }
 365   }
 366
 367   // Stack alignment is 16 bytes on Darwin (both 32 and 64 bit) and for all 64
 368   // bit targets.
 369   if (TargetType == isDarwin || Is64Bit)
 370     stackAlignment = 16;
 371
 372   if (StackAlignment)
 373     stackAlignment = StackAlignment;
 374 }
 375
 376 /// IsCalleePop - Determines whether the callee is required to pop its
 377 /// own arguments. Callee pop is necessary to support tail calls.
 378 bool X86Subtarget::IsCalleePop(bool IsVarArg,
 379                                CallingConv::ID CallingConv) const {
 380   if (IsVarArg)
 381     return false;
 382
 383   switch (CallingConv) {
 384   default:
 385     return false;
 386   case CallingConv::X86_StdCall:
 387     return !is64Bit();
 388   case CallingConv::X86_FastCall:
 389     return !is64Bit();
 390   case CallingConv::X86_ThisCall:
 391     return !is64Bit();
 392   case CallingConv::Fast:
 393     return GuaranteedTailCallOpt;
 394   case CallingConv::GHC:
 395     return GuaranteedTailCallOpt;
 396   }
 397 }