lib/Target/X86/X86Subtarget.cpp

   1 //===-- X86Subtarget.cpp - X86 Subtarget Information ----------------------===//
   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 TargetSubtargetInfo.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "subtarget"
  15 #include "X86Subtarget.h"
  16 #include "X86InstrInfo.h"
  17 #include "llvm/IR/Attributes.h"
  18 #include "llvm/IR/Function.h"
  19 #include "llvm/IR/GlobalValue.h"
  20 #include "llvm/Support/Debug.h"
  21 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  22 #include "llvm/Support/Host.h"
  23 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  26
  27 #define GET_SUBTARGETINFO_TARGET_DESC
  28 #define GET_SUBTARGETINFO_CTOR
  29 #include "X86GenSubtargetInfo.inc"
  30
  31 using namespace llvm;
  32
  33 #if defined(_MSC_VER)
  34 #include <intrin.h>
  35 #endif
  36
  37 /// ClassifyBlockAddressReference - Classify a blockaddress reference for the
  38 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  39 /// context.
  40 unsigned char X86Subtarget::
  41 ClassifyBlockAddressReference() const {
  42   if (isPICStyleGOT())    // 32-bit ELF targets.
  43     return X86II::MO_GOTOFF;
  44
  45   if (isPICStyleStubPIC())   // Darwin/32 in PIC mode.
  46     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  47
  48   // Direct static reference to label.
  49   return X86II::MO_NO_FLAG;
  50 }
  51
  52 /// ClassifyGlobalReference - Classify a global variable reference for the
  53 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  54 /// context.
  55 unsigned char X86Subtarget::
  56 ClassifyGlobalReference(const GlobalValue *GV, const TargetMachine &TM) const {
  57   // DLLImport only exists on windows, it is implemented as a load from a
  58   // DLLIMPORT stub.
  59   if (GV->hasDLLImportLinkage())
  60     return X86II::MO_DLLIMPORT;
  61
  62   // Determine whether this is a reference to a definition or a declaration.
  63   // Materializable GVs (in JIT lazy compilation mode) do not require an extra
  64   // load from stub.
  65   bool isDecl = GV->hasAvailableExternallyLinkage();
  66   if (GV->isDeclaration() && !GV->isMaterializable())
  67     isDecl = true;
  68
  69   // X86-64 in PIC mode.
  70   if (isPICStyleRIPRel()) {
  71     // Large model never uses stubs.
  72     if (TM.getCodeModel() == CodeModel::Large)
  73       return X86II::MO_NO_FLAG;
  74
  75     if (isTargetDarwin()) {
  76       // If symbol visibility is hidden, the extra load is not needed if
  77       // target is x86-64 or the symbol is definitely defined in the current
  78       // translation unit.
  79       if (GV->hasDefaultVisibility() &&
  80           (isDecl || GV->isWeakForLinker()))
  81         return X86II::MO_GOTPCREL;
  82     } else if (!isTargetWin64()) {
  83       assert(isTargetELF() && "Unknown rip-relative target");
  84
  85       // Extra load is needed for all externally visible.
  86       if (!GV->hasLocalLinkage() && GV->hasDefaultVisibility())
  87         return X86II::MO_GOTPCREL;
  88     }
  89
  90     return X86II::MO_NO_FLAG;
  91   }
  92
  93   if (isPICStyleGOT()) {   // 32-bit ELF targets.
  94     // Extra load is needed for all externally visible.
  95     if (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasHiddenVisibility())
  96       return X86II::MO_GOTOFF;
  97     return X86II::MO_GOT;
  98   }
  99
 100   if (isPICStyleStubPIC()) {  // Darwin/32 in PIC mode.
 101     // Determine whether we have a stub reference and/or whether the reference
 102     // is relative to the PIC base or not.
 103
 104     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
 105     // through a stub.
 106     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
 107       return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
 108
 109     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 110     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 111     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 112       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY_PIC_BASE;
 113
 114     // If symbol visibility is hidden, we have a stub for common symbol
 115     // references and external declarations.
 116     if (isDecl || GV->hasCommonLinkage()) {
 117       // Hidden $non_lazy_ptr reference.
 118       return X86II::MO_DARWIN_HIDDEN_NONLAZY_PIC_BASE;
 119     }
 120
 121     // Otherwise, no stub.
 122     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
 123   }
 124
 125   if (isPICStyleStubNoDynamic()) {  // Darwin/32 in -mdynamic-no-pic mode.
 126     // Determine whether we have a stub reference.
 127
 128     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
 129     // through a stub.
 130     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
 131       return X86II::MO_NO_FLAG;
 132
 133     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 134     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 135     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 136       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY;
 137
 138     // Otherwise, no stub.
 139     return X86II::MO_NO_FLAG;
 140   }
 141
 142   // Direct static reference to global.
 143   return X86II::MO_NO_FLAG;
 144 }
 145
 146
 147 /// getBZeroEntry - This function returns the name of a function which has an
 148 /// interface like the non-standard bzero function, if such a function exists on
 149 /// the current subtarget and it is considered prefereable over memset with zero
 150 /// passed as the second argument. Otherwise it returns null.
 151 const char *X86Subtarget::getBZeroEntry() const {
 152   // Darwin 10 has a __bzero entry point for this purpose.
 153   if (getTargetTriple().isMacOSX() &&
 154       !getTargetTriple().isMacOSXVersionLT(10, 6))
 155     return "__bzero";
 156
 157   return 0;
 158 }
 159
 160 bool X86Subtarget::hasSinCos() const {
 161   return getTargetTriple().isMacOSX() &&
 162     !getTargetTriple().isMacOSXVersionLT(10, 9) &&
 163     is64Bit();
 164 }
 165
 166 /// IsLegalToCallImmediateAddr - Return true if the subtarget allows calls
 167 /// to immediate address.
 168 bool X86Subtarget::IsLegalToCallImmediateAddr(const TargetMachine &TM) const {
 169   if (In64BitMode)
 170     return false;
 171   return isTargetELF() || TM.getRelocationModel() == Reloc::Static;
 172 }
 173
 174 void X86Subtarget::AutoDetectSubtargetFeatures() {
 175   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 176   unsigned MaxLevel;
 177   union {
 178     unsigned u[3];
 179     char     c[12];
 180   } text;
 181
 182   if (X86_MC::GetCpuIDAndInfo(0, &MaxLevel, text.u+0, text.u+2, text.u+1) ||
 183       MaxLevel < 1)
 184     return;
 185
 186   X86_MC::GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 187
 188   if ((EDX >> 15) & 1) { HasCMov = true;      ToggleFeature(X86::FeatureCMOV); }
 189   if ((EDX >> 23) & 1) { X86SSELevel = MMX;   ToggleFeature(X86::FeatureMMX);  }
 190   if ((EDX >> 25) & 1) { X86SSELevel = SSE1;  ToggleFeature(X86::FeatureSSE1); }
 191   if ((EDX >> 26) & 1) { X86SSELevel = SSE2;  ToggleFeature(X86::FeatureSSE2); }
 192   if (ECX & 0x1)       { X86SSELevel = SSE3;  ToggleFeature(X86::FeatureSSE3); }
 193   if ((ECX >> 9)  & 1) { X86SSELevel = SSSE3; ToggleFeature(X86::FeatureSSSE3);}
 194   if ((ECX >> 19) & 1) { X86SSELevel = SSE41; ToggleFeature(X86::FeatureSSE41);}
 195   if ((ECX >> 20) & 1) { X86SSELevel = SSE42; ToggleFeature(X86::FeatureSSE42);}
 196   if ((ECX >> 28) & 1) { X86SSELevel = AVX;   ToggleFeature(X86::FeatureAVX); }
 197
 198   bool IsIntel = memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0;
 199   bool IsAMD   = !IsIntel && memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0;
 200
 201   if ((ECX >> 1) & 0x1) {
 202     HasPCLMUL = true;
 203     ToggleFeature(X86::FeaturePCLMUL);
 204   }
 205   if ((ECX >> 12) & 0x1) {
 206     HasFMA = true;
 207     ToggleFeature(X86::FeatureFMA);
 208   }
 209   if (IsIntel && ((ECX >> 22) & 0x1)) {
 210     HasMOVBE = true;
 211     ToggleFeature(X86::FeatureMOVBE);
 212   }
 213   if ((ECX >> 23) & 0x1) {
 214     HasPOPCNT = true;
 215     ToggleFeature(X86::FeaturePOPCNT);
 216   }
 217   if ((ECX >> 25) & 0x1) {
 218     HasAES = true;
 219     ToggleFeature(X86::FeatureAES);
 220   }
 221   if ((ECX >> 29) & 0x1) {
 222     HasF16C = true;
 223     ToggleFeature(X86::FeatureF16C);
 224   }
 225   if (IsIntel && ((ECX >> 30) & 0x1)) {
 226     HasRDRAND = true;
 227     ToggleFeature(X86::FeatureRDRAND);
 228   }
 229
 230   if ((ECX >> 13) & 0x1) {
 231     HasCmpxchg16b = true;
 232     ToggleFeature(X86::FeatureCMPXCHG16B);
 233   }
 234
 235   if (IsIntel || IsAMD) {
 236     // Determine if bit test memory instructions are slow.
 237     unsigned Family = 0;
 238     unsigned Model  = 0;
 239     X86_MC::DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 240     if (IsAMD || (Family == 6 && Model >= 13)) {
 241       IsBTMemSlow = true;
 242       ToggleFeature(X86::FeatureSlowBTMem);
 243     }
 244
 245     // If it's an Intel chip since Nehalem and not an Atom chip, unaligned
 246     // memory access is fast. We hard code model numbers here because they
 247     // aren't strictly increasing for Intel chips it seems.
 248     if (IsIntel &&
 249         ((Family == 6 && Model == 0x1E) || // Nehalem: Clarksfield, Lynnfield,
 250                                            //          Jasper Froest
 251          (Family == 6 && Model == 0x1A) || // Nehalem: Bloomfield, Nehalem-EP
 252          (Family == 6 && Model == 0x2E) || // Nehalem: Nehalem-EX
 253          (Family == 6 && Model == 0x25) || // Westmere: Arrandale, Clarksdale
 254          (Family == 6 && Model == 0x2C) || // Westmere: Gulftown, Westmere-EP
 255          (Family == 6 && Model == 0x2F) || // Westmere: Westmere-EX
 256          (Family == 6 && Model == 0x2A) || // SandyBridge
 257          (Family == 6 && Model == 0x2D) || // SandyBridge: SandyBridge-E*
 258          (Family == 6 && Model == 0x3A))) {// IvyBridge
 259       IsUAMemFast = true;
 260       ToggleFeature(X86::FeatureFastUAMem);
 261     }
 262
 263     // Set processor type. Currently only Atom is detected.
 264     if (Family == 6 &&
 265         (Model == 28 || Model == 38 || Model == 39
 266          || Model == 53 || Model == 54)) {
 267       X86ProcFamily = IntelAtom;
 268
 269       UseLeaForSP = true;
 270       ToggleFeature(X86::FeatureLeaForSP);
 271     }
 272
 273     unsigned MaxExtLevel;
 274     X86_MC::GetCpuIDAndInfo(0x80000000, &MaxExtLevel, &EBX, &ECX, &EDX);
 275
 276     if (MaxExtLevel >= 0x80000001) {
 277       X86_MC::GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 278       if ((EDX >> 29) & 0x1) {
 279         HasX86_64 = true;
 280         ToggleFeature(X86::Feature64Bit);
 281       }
 282       if ((ECX >> 5) & 0x1) {
 283         HasLZCNT = true;
 284         ToggleFeature(X86::FeatureLZCNT);
 285       }
 286       if (IsAMD) {
 287         if ((ECX >> 6) & 0x1) {
 288           HasSSE4A = true;
 289           ToggleFeature(X86::FeatureSSE4A);
 290         }
 291         if ((ECX >> 11) & 0x1) {
 292           HasXOP = true;
 293           ToggleFeature(X86::FeatureXOP);
 294         }
 295         if ((ECX >> 16) & 0x1) {
 296           HasFMA4 = true;
 297           ToggleFeature(X86::FeatureFMA4);
 298         }
 299       }
 300     }
 301   }
 302
 303   if (MaxLevel >= 7) {
 304     if (!X86_MC::GetCpuIDAndInfoEx(0x7, 0x0, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX)) {
 305       if (IsIntel && (EBX & 0x1)) {
 306         HasFSGSBase = true;
 307         ToggleFeature(X86::FeatureFSGSBase);
 308       }
 309       if ((EBX >> 3) & 0x1) {
 310         HasBMI = true;
 311         ToggleFeature(X86::FeatureBMI);
 312       }
 313       if (IsIntel && ((EBX >> 5) & 0x1)) {
 314         X86SSELevel = AVX2;
 315         ToggleFeature(X86::FeatureAVX2);
 316       }
 317       if (IsIntel && ((EBX >> 8) & 0x1)) {
 318         HasBMI2 = true;
 319         ToggleFeature(X86::FeatureBMI2);
 320       }
 321       if (IsIntel && ((EBX >> 11) & 0x1)) {
 322         HasRTM = true;
 323         ToggleFeature(X86::FeatureRTM);
 324       }
 325     }
 326   }
 327 }
 328
 329 void X86Subtarget::resetSubtargetFeatures(const MachineFunction *MF) {
 330   AttributeSet FnAttrs = MF->getFunction()->getAttributes();
 331   Attribute CPUAttr = FnAttrs.getAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
 332                                            "target-cpu");
 333   Attribute FSAttr = FnAttrs.getAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
 334                                           "target-features");
 335   std::string CPU =
 336     !CPUAttr.hasAttribute(Attribute::None) ?CPUAttr.getValueAsString() : "";
 337   std::string FS =
 338     !FSAttr.hasAttribute(Attribute::None) ? FSAttr.getValueAsString() : "";
 339   if (!FS.empty()) {
 340     initializeEnvironment();
 341     resetSubtargetFeatures(CPU, FS);
 342   }
 343 }
 344
 345 void X86Subtarget::resetSubtargetFeatures(StringRef CPU, StringRef FS) {
 346   std::string CPUName = CPU;
 347   if (!FS.empty() || !CPU.empty()) {
 348     if (CPUName.empty()) {
 349 #if defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)\
 350     || defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
 351       CPUName = sys::getHostCPUName();
 352 #else
 353       CPUName = "generic";
 354 #endif
 355     }
 356
 357     // Make sure 64-bit features are available in 64-bit mode. (But make sure
 358     // SSE2 can be turned off explicitly.)
 359     std::string FullFS = FS;
 360     if (In64BitMode) {
 361       if (!FullFS.empty())
 362         FullFS = "+64bit,+sse2," + FullFS;
 363       else
 364         FullFS = "+64bit,+sse2";
 365     }
 366
 367     // If feature string is not empty, parse features string.
 368     ParseSubtargetFeatures(CPUName, FullFS);
 369   } else {
 370     if (CPUName.empty()) {
 371 #if defined (__x86_64__) || defined(__i386__)
 372       CPUName = sys::getHostCPUName();
 373 #else
 374       CPUName = "generic";
 375 #endif
 376     }
 377     // Otherwise, use CPUID to auto-detect feature set.
 378     AutoDetectSubtargetFeatures();
 379
 380     // Make sure 64-bit features are available in 64-bit mode.
 381     if (In64BitMode) {
 382       HasX86_64 = true; ToggleFeature(X86::Feature64Bit);
 383       HasCMov = true;   ToggleFeature(X86::FeatureCMOV);
 384
 385       if (X86SSELevel < SSE2) {
 386         X86SSELevel = SSE2;
 387         ToggleFeature(X86::FeatureSSE1);
 388         ToggleFeature(X86::FeatureSSE2);
 389       }
 390     }
 391   }
 392
 393   // CPUName may have been set by the CPU detection code. Make sure the
 394   // new MCSchedModel is used.
 395   InitMCProcessorInfo(CPUName, FS);
 396
 397   if (X86ProcFamily == IntelAtom)
 398     PostRAScheduler = true;
 399
 400   InstrItins = getInstrItineraryForCPU(CPUName);
 401
 402   // It's important to keep the MCSubtargetInfo feature bits in sync with
 403   // target data structure which is shared with MC code emitter, etc.
 404   if (In64BitMode)
 405     ToggleFeature(X86::Mode64Bit);
 406
 407   DEBUG(dbgs() << "Subtarget features: SSELevel " << X86SSELevel
 408                << ", 3DNowLevel " << X863DNowLevel
 409                << ", 64bit " << HasX86_64 << "\n");
 410   assert((!In64BitMode || HasX86_64) &&
 411          "64-bit code requested on a subtarget that doesn't support it!");
 412
 413   // Stack alignment is 16 bytes on Darwin, Linux and Solaris (both
 414   // 32 and 64 bit) and for all 64-bit targets.
 415   if (StackAlignOverride)
 416     stackAlignment = StackAlignOverride;
 417   else if (isTargetDarwin() || isTargetLinux() || isTargetSolaris() ||
 418            In64BitMode)
 419     stackAlignment = 16;
 420 }
 421
 422 void X86Subtarget::initializeEnvironment() {
 423   PICStyle = PICStyles::None;
 424   X86SSELevel = NoMMXSSE;
 425   X863DNowLevel = NoThreeDNow;
 426   HasCMov = false;
 427   HasX86_64 = false;
 428   HasPOPCNT = false;
 429   HasSSE4A = false;
 430   HasAES = false;
 431   HasPCLMUL = false;
 432   HasFMA = false;
 433   HasFMA4 = false;
 434   HasXOP = false;
 435   HasMOVBE = false;
 436   HasRDRAND = false;
 437   HasF16C = false;
 438   HasFSGSBase = false;
 439   HasLZCNT = false;
 440   HasBMI = false;
 441   HasBMI2 = false;
 442   HasRTM = false;
 443   HasADX = false;
 444   IsBTMemSlow = false;
 445   IsUAMemFast = false;
 446   HasVectorUAMem = false;
 447   HasCmpxchg16b = false;
 448   UseLeaForSP = false;
 449   HasSlowDivide = false;
 450   PostRAScheduler = false;
 451   PadShortFunctions = false;
 452   stackAlignment = 4;
 453   // FIXME: this is a known good value for Yonah. How about others?
 454   MaxInlineSizeThreshold = 128;
 455 }
 456
 457 X86Subtarget::X86Subtarget(const std::string &TT, const std::string &CPU,
 458                            const std::string &FS,
 459                            unsigned StackAlignOverride, bool is64Bit)
 460   : X86GenSubtargetInfo(TT, CPU, FS)
 461   , X86ProcFamily(Others)
 462   , TargetTriple(TT)
 463   , StackAlignOverride(StackAlignOverride)
 464   , In64BitMode(is64Bit) {
 465   initializeEnvironment();
 466   resetSubtargetFeatures(CPU, FS);
 467 }
 468
 469 bool X86Subtarget::enablePostRAScheduler(
 470            CodeGenOpt::Level OptLevel,
 471            TargetSubtargetInfo::AntiDepBreakMode& Mode,
 472            RegClassVector& CriticalPathRCs) const {
 473   Mode = TargetSubtargetInfo::ANTIDEP_CRITICAL;
 474   CriticalPathRCs.clear();
 475   return PostRAScheduler && OptLevel >= CodeGenOpt::Default;
 476 }