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