ARM: prefer allocating VFP regs at stride 4 on Darwin.
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMRegisterInfo.td
index f341d516499278072d70ddef41b80f4871e57414..7c0319a01ee71d58aadbc82ff618a78f26751e23 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===- ARMRegisterInfo.td - ARM Register defs --------------*- tablegen -*-===//
+//===-- ARMRegisterInfo.td - ARM Register defs -------------*- tablegen -*-===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 // Registers are identified with 4-bit ID numbers.
-class ARMReg<bits<4> num, string n, list<Register> subregs = []> : Register<n> {
-  field bits<4> Num;
+class ARMReg<bits<16> Enc, string n, list<Register> subregs = []> : Register<n> {
+  let HWEncoding = Enc;
   let Namespace = "ARM";
   let SubRegs = subregs;
+  // All bits of ARM registers with sub-registers are covered by sub-registers.
+  let CoveredBySubRegs = 1;
 }
 
-class ARMFReg<bits<6> num, string n> : Register<n> {
-  field bits<6> Num;
+class ARMFReg<bits<16> Enc, string n> : Register<n> {
+  let HWEncoding = Enc;
   let Namespace = "ARM";
 }
 
 // Subregister indices.
 let Namespace = "ARM" in {
+def qqsub_0 : SubRegIndex<256>;
+def qqsub_1 : SubRegIndex<256, 256>;
+
 // Note: Code depends on these having consecutive numbers.
-def ssub_0  : SubRegIndex;
-def ssub_1  : SubRegIndex;
-def ssub_2  : SubRegIndex; // In a Q reg.
-def ssub_3  : SubRegIndex;
-
-def dsub_0 : SubRegIndex;
-def dsub_1 : SubRegIndex;
-def dsub_2 : SubRegIndex;
-def dsub_3 : SubRegIndex;
-def dsub_4 : SubRegIndex;
-def dsub_5 : SubRegIndex;
-def dsub_6 : SubRegIndex;
-def dsub_7 : SubRegIndex;
-
-def qsub_0 : SubRegIndex;
-def qsub_1 : SubRegIndex;
-def qsub_2 : SubRegIndex;
-def qsub_3 : SubRegIndex;
-
-def qqsub_0 : SubRegIndex;
-def qqsub_1 : SubRegIndex;
+def qsub_0 : SubRegIndex<128>;
+def qsub_1 : SubRegIndex<128, 128>;
+def qsub_2 : ComposedSubRegIndex<qqsub_1, qsub_0>;
+def qsub_3 : ComposedSubRegIndex<qqsub_1, qsub_1>;
+
+def dsub_0 : SubRegIndex<64>;
+def dsub_1 : SubRegIndex<64, 64>;
+def dsub_2 : ComposedSubRegIndex<qsub_1, dsub_0>;
+def dsub_3 : ComposedSubRegIndex<qsub_1, dsub_1>;
+def dsub_4 : ComposedSubRegIndex<qsub_2, dsub_0>;
+def dsub_5 : ComposedSubRegIndex<qsub_2, dsub_1>;
+def dsub_6 : ComposedSubRegIndex<qsub_3, dsub_0>;
+def dsub_7 : ComposedSubRegIndex<qsub_3, dsub_1>;
+
+def ssub_0  : SubRegIndex<32>;
+def ssub_1  : SubRegIndex<32, 32>;
+def ssub_2  : ComposedSubRegIndex<dsub_1, ssub_0>;
+def ssub_3  : ComposedSubRegIndex<dsub_1, ssub_1>;
+
+def gsub_0  : SubRegIndex<32>;
+def gsub_1  : SubRegIndex<32, 32>;
+// Let TableGen synthesize the remaining 12 ssub_* indices.
+// We don't need to name them.
 }
 
 // Integer registers
@@ -109,13 +116,13 @@ def D15 : ARMReg<15, "d15", [S30, S31]>, DwarfRegNum<[271]>;
 }
 
 // VFP3 defines 16 additional double registers
-def D16 : ARMFReg<16, "d16">, DwarfRegNum<[272]>; 
+def D16 : ARMFReg<16, "d16">, DwarfRegNum<[272]>;
 def D17 : ARMFReg<17, "d17">, DwarfRegNum<[273]>;
 def D18 : ARMFReg<18, "d18">, DwarfRegNum<[274]>;
 def D19 : ARMFReg<19, "d19">, DwarfRegNum<[275]>;
 def D20 : ARMFReg<20, "d20">, DwarfRegNum<[276]>;
 def D21 : ARMFReg<21, "d21">, DwarfRegNum<[277]>;
-def D22 : ARMFReg<22, "d22">, DwarfRegNum<[278]>; 
+def D22 : ARMFReg<22, "d22">, DwarfRegNum<[278]>;
 def D23 : ARMFReg<23, "d23">, DwarfRegNum<[279]>;
 def D24 : ARMFReg<24, "d24">, DwarfRegNum<[280]>;
 def D25 : ARMFReg<25, "d25">, DwarfRegNum<[281]>;
@@ -127,9 +134,7 @@ def D30 : ARMFReg<30, "d30">, DwarfRegNum<[286]>;
 def D31 : ARMFReg<31, "d31">, DwarfRegNum<[287]>;
 
 // Advanced SIMD (NEON) defines 16 quad-word aliases
-let SubRegIndices = [dsub_0, dsub_1],
- CompositeIndices = [(ssub_2 dsub_1, ssub_0),
-                     (ssub_3 dsub_1, ssub_1)] in {
+let SubRegIndices = [dsub_0, dsub_1] in {
 def Q0  : ARMReg< 0,  "q0", [D0,   D1]>;
 def Q1  : ARMReg< 1,  "q1", [D2,   D3]>;
 def Q2  : ARMReg< 2,  "q2", [D4,   D5]>;
@@ -151,15 +156,28 @@ def Q15 : ARMReg<15, "q15", [D30, D31]>;
 }
 
 // Current Program Status Register.
-def CPSR    : ARMReg<0, "cpsr">;
-def APSR    : ARMReg<1, "apsr">;
-def SPSR    : ARMReg<2, "spsr">;
-def FPSCR   : ARMReg<3, "fpscr">;
-def ITSTATE : ARMReg<4, "itstate">;
+// We model fpscr with two registers: FPSCR models the control bits and will be
+// reserved. FPSCR_NZCV models the flag bits and will be unreserved. APSR_NZCV
+// models the APSR when it's accessed by some special instructions. In such cases
+// it has the same encoding as PC.
+def CPSR       : ARMReg<0,  "cpsr">;
+def APSR       : ARMReg<1,  "apsr">;
+def APSR_NZCV  : ARMReg<15, "apsr_nzcv">;
+def SPSR       : ARMReg<2,  "spsr">;
+def FPSCR      : ARMReg<3,  "fpscr">;
+def FPSCR_NZCV : ARMReg<3,  "fpscr_nzcv"> {
+  let Aliases = [FPSCR];
+}
+def ITSTATE    : ARMReg<4, "itstate">;
 
 // Special Registers - only available in privileged mode.
-def FPSID   : ARMReg<0, "fpsid">;
-def FPEXC   : ARMReg<8, "fpexc">;
+def FPSID   : ARMReg<0,  "fpsid">;
+def MVFR2   : ARMReg<5,  "mvfr2">;
+def MVFR1   : ARMReg<6,  "mvfr1">;
+def MVFR0   : ARMReg<7,  "mvfr0">;
+def FPEXC   : ARMReg<8,  "fpexc">;
+def FPINST  : ARMReg<9,  "fpinst">;
+def FPINST2 : ARMReg<10, "fpinst2">;
 
 // Register classes.
 //
@@ -181,7 +199,7 @@ def GPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add (sequence "R%u", 0, 12),
   // Thumb1 instructions that know how to use hi regs.
   let AltOrders = [(add LR, GPR), (trunc GPR, 8)];
   let AltOrderSelect = [{
-      return 1 + MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
+      return 1 + MF.getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
   }];
 }
 
@@ -191,7 +209,17 @@ def GPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add (sequence "R%u", 0, 12),
 def GPRnopc : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (sub GPR, PC)> {
   let AltOrders = [(add LR, GPRnopc), (trunc GPRnopc, 8)];
   let AltOrderSelect = [{
-      return 1 + MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
+      return 1 + MF.getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
+  }];
+}
+
+// GPRs without the PC but with APSR. Some instructions allow accessing the
+// APSR, while actually encoding PC in the register field. This is useful
+// for assembly and disassembly only.
+def GPRwithAPSR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add (sub GPR, PC), APSR_NZCV)> {
+  let AltOrders = [(add LR, GPRnopc), (trunc GPRnopc, 8)];
+  let AltOrderSelect = [{
+      return 1 + MF.getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
   }];
 }
 
@@ -209,7 +237,7 @@ def GPRsp : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add SP)>;
 def rGPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (sub GPR, SP, PC)> {
   let AltOrders = [(add LR, rGPR), (trunc rGPR, 8)];
   let AltOrderSelect = [{
-      return 1 + MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
+      return 1 + MF.getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
   }];
 }
 
@@ -224,19 +252,37 @@ def hGPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (sub GPR, tGPR)>;
 // to the saved value before the tail call, which would clobber a call address.
 // Note, getMinimalPhysRegClass(R0) returns tGPR because of the names of
 // this class and the preceding one(!)  This is what we want.
-def tcGPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add R0, R1, R2, R3, R9, R12)> {
+def tcGPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add R0, R1, R2, R3, R12)> {
   let AltOrders = [(and tcGPR, tGPR)];
   let AltOrderSelect = [{
-      return MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
+      return MF.getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
   }];
 }
 
+// Condition code registers.
+def CCR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add CPSR)> {
+  let CopyCost = -1;  // Don't allow copying of status registers.
+  let isAllocatable = 0;
+}
+
 // Scalar single precision floating point register class..
-def SPR : RegisterClass<"ARM", [f32], 32, (sequence "S%u", 0, 31)>;
+// FIXME: Allocation order changed to s0, s2, ... or s0, s4, ... as a quick hack
+// to avoid partial-write dependencies on D or Q (depending on platform)
+// registers (S registers are renamed as portions of D/Q registers).
+def SPR : RegisterClass<"ARM", [f32], 32, (sequence "S%u", 0, 31)> {
+  let AltOrders = [(add (decimate SPR, 2), SPR),
+                   (add (decimate SPR, 4),
+                        (decimate SPR, 2),
+                        (decimate (rotl SPR, 1), 4),
+                        (decimate (rotl SPR, 1), 2))];
+  let AltOrderSelect = [{
+    return 1 + MF.getSubtarget<ARMSubtarget>().useStride4VFPs(MF);
+  }];
+}
 
 // Subset of SPR which can be used as a source of NEON scalars for 16-bit
 // operations
-def SPR_8 : RegisterClass<"ARM", [f32], 32, (trunc SPR, 16)>;
+def SPR_8 : RegisterClass<"ARM", [f32], 32, (sequence "S%u", 0, 15)>;
 
 // Scalar double precision floating point / generic 64-bit vector register
 // class.
@@ -244,29 +290,28 @@ def SPR_8 : RegisterClass<"ARM", [f32], 32, (trunc SPR, 16)>;
 // is double-word alignment though.
 def DPR : RegisterClass<"ARM", [f64, v8i8, v4i16, v2i32, v1i64, v2f32], 64,
                         (sequence "D%u", 0, 31)> {
-  // Allocate non-VFP2 registers D16-D31 first.
-  let AltOrders = [(rotl DPR, 16)];
-  let AltOrderSelect = [{ return 1; }];
+  // Allocate non-VFP2 registers D16-D31 first, and prefer even registers on
+  // Darwin platforms.
+  let AltOrders = [(rotl DPR, 16),
+                   (add (decimate (rotl DPR, 16), 2), (rotl DPR, 16))];
+  let AltOrderSelect = [{
+    return 1 + MF.getSubtarget<ARMSubtarget>().useStride4VFPs(MF);
+  }];
 }
 
 // Subset of DPR that are accessible with VFP2 (and so that also have
 // 32-bit SPR subregs).
 def DPR_VFP2 : RegisterClass<"ARM", [f64, v8i8, v4i16, v2i32, v1i64, v2f32], 64,
-                             (trunc DPR, 16)> {
-  let SubRegClasses = [(SPR ssub_0, ssub_1)];
-}
+                             (trunc DPR, 16)>;
 
 // Subset of DPR which can be used as a source of NEON scalars for 16-bit
 // operations
 def DPR_8 : RegisterClass<"ARM", [f64, v8i8, v4i16, v2i32, v1i64, v2f32], 64,
-                          (trunc DPR, 8)> {
-  let SubRegClasses = [(SPR_8 ssub_0, ssub_1)];
-}
+                          (trunc DPR, 8)>;
 
 // Generic 128-bit vector register class.
 def QPR : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64], 128,
                         (sequence "Q%u", 0, 15)> {
-  let SubRegClasses = [(DPR dsub_0, dsub_1)];
   // Allocate non-VFP2 aliases Q8-Q15 first.
   let AltOrders = [(rotl QPR, 8)];
   let AltOrderSelect = [{ return 1; }];
@@ -274,63 +319,112 @@ def QPR : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64], 128,
 
 // Subset of QPR that have 32-bit SPR subregs.
 def QPR_VFP2 : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64],
-                             128, (trunc QPR, 8)> {
-  let SubRegClasses = [(SPR      ssub_0, ssub_1, ssub_2, ssub_3),
-                       (DPR_VFP2 dsub_0, dsub_1)];
-}
+                             128, (trunc QPR, 8)>;
 
 // Subset of QPR that have DPR_8 and SPR_8 subregs.
 def QPR_8 : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64],
-                           128, (trunc QPR, 4)> {
-  let SubRegClasses = [(SPR_8 ssub_0, ssub_1, ssub_2, ssub_3),
-                       (DPR_8 dsub_0, dsub_1)];
+                           128, (trunc QPR, 4)>;
+
+// Pseudo-registers representing odd-even pairs of D registers. The even-odd
+// pairs are already represented by the Q registers.
+// These are needed by NEON instructions requiring two consecutive D registers.
+// There is no D31_D0 register as that is always an UNPREDICTABLE encoding.
+def TuplesOE2D : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_1],
+                                [(decimate (shl DPR, 1), 2),
+                                 (decimate (shl DPR, 2), 2)]>;
+
+// Register class representing a pair of consecutive D registers.
+// Use the Q registers for the even-odd pairs.
+def DPair : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64],
+                          128, (interleave QPR, TuplesOE2D)> {
+  // Allocate starting at non-VFP2 registers D16-D31 first.
+  // Prefer even-odd pairs as they are easier to copy.
+  let AltOrders = [(add (rotl QPR, 8), (rotl DPair, 16))];
+  let AltOrderSelect = [{ return 1; }];
+}
+
+// Pseudo-registers representing even-odd pairs of GPRs from R1 to R13/SP.
+// These are needed by instructions (e.g. ldrexd/strexd) requiring even-odd GPRs.
+def Tuples2R : RegisterTuples<[gsub_0, gsub_1],
+                              [(add R0, R2, R4, R6, R8, R10, R12),
+                               (add R1, R3, R5, R7, R9, R11, SP)]>;
+
+// Register class representing a pair of even-odd GPRs.
+def GPRPair : RegisterClass<"ARM", [untyped], 64, (add Tuples2R)> {
+  let Size = 64; // 2 x 32 bits, we have no predefined type of that size.
+}
+
+// Pseudo-registers representing 3 consecutive D registers.
+def Tuples3D : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_1, dsub_2],
+                              [(shl DPR, 0),
+                               (shl DPR, 1),
+                               (shl DPR, 2)]>;
+
+// 3 consecutive D registers.
+def DTriple : RegisterClass<"ARM", [untyped], 64, (add Tuples3D)> {
+  let Size = 192; // 3 x 64 bits, we have no predefined type of that size.
 }
 
 // Pseudo 256-bit registers to represent pairs of Q registers. These should
 // never be present in the emitted code.
 // These are used for NEON load / store instructions, e.g., vld4, vst3.
-// NOTE: It's possible to define more QQ registers since technically the
-// starting D register number doesn't have to be multiple of 4, e.g.,
-// D1, D2, D3, D4 would be a legal quad, but that would make the subregister
-// stuff very messy.
-def Tuples2Q : RegisterTuples<[qsub_0, qsub_1],
-                              [(decimate QPR, 2),
-                               (decimate (shl QPR, 1), 2)]> {
- let CompositeIndices = [(dsub_2 qsub_1, dsub_0), (dsub_3 qsub_1, dsub_1)];
-}
+def Tuples2Q : RegisterTuples<[qsub_0, qsub_1], [(shl QPR, 0), (shl QPR, 1)]>;
 
 // Pseudo 256-bit vector register class to model pairs of Q registers
 // (4 consecutive D registers).
 def QQPR : RegisterClass<"ARM", [v4i64], 256, (add Tuples2Q)> {
-  let SubRegClasses = [(DPR dsub_0, dsub_1, dsub_2, dsub_3),
-                       (QPR qsub_0, qsub_1)];
   // Allocate non-VFP2 aliases first.
-  let AltOrders = [(rotl QQPR, 4)];
+  let AltOrders = [(rotl QQPR, 8)];
   let AltOrderSelect = [{ return 1; }];
 }
 
+// Tuples of 4 D regs that isn't also a pair of Q regs.
+def TuplesOE4D : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_1, dsub_2, dsub_3],
+                                [(decimate (shl DPR, 1), 2),
+                                 (decimate (shl DPR, 2), 2),
+                                 (decimate (shl DPR, 3), 2),
+                                 (decimate (shl DPR, 4), 2)]>;
+
+// 4 consecutive D registers.
+def DQuad : RegisterClass<"ARM", [v4i64], 256,
+                          (interleave Tuples2Q, TuplesOE4D)>;
+
 // Pseudo 512-bit registers to represent four consecutive Q registers.
 def Tuples2QQ : RegisterTuples<[qqsub_0, qqsub_1],
-                               [(decimate QQPR, 2),
-                                (decimate (shl QQPR, 1), 2)]> {
- let CompositeIndices = [(qsub_2  qqsub_1, qsub_0), (qsub_3  qqsub_1, qsub_1),
-                         (dsub_4  qqsub_1, dsub_0), (dsub_5  qqsub_1, dsub_1),
-                         (dsub_6  qqsub_1, dsub_2), (dsub_7  qqsub_1, dsub_3)];
-}
+                               [(shl QQPR, 0), (shl QQPR, 2)]>;
 
 // Pseudo 512-bit vector register class to model 4 consecutive Q registers
 // (8 consecutive D registers).
 def QQQQPR : RegisterClass<"ARM", [v8i64], 256, (add Tuples2QQ)> {
-  let SubRegClasses = [(DPR dsub_0, dsub_1, dsub_2, dsub_3,
-                            dsub_4, dsub_5, dsub_6, dsub_7),
-                       (QPR qsub_0, qsub_1, qsub_2, qsub_3)];
   // Allocate non-VFP2 aliases first.
-  let AltOrders = [(rotl QQQQPR, 2)];
+  let AltOrders = [(rotl QQQQPR, 8)];
   let AltOrderSelect = [{ return 1; }];
 }
 
-// Condition code registers.
-def CCR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add CPSR)> {
-  let CopyCost = -1;  // Don't allow copying of status registers.
-  let isAllocatable = 0;
+
+// Pseudo-registers representing 2-spaced consecutive D registers.
+def Tuples2DSpc : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_2],
+                                 [(shl DPR, 0),
+                                  (shl DPR, 2)]>;
+
+// Spaced pairs of D registers.
+def DPairSpc : RegisterClass<"ARM", [v2i64], 64, (add Tuples2DSpc)>;
+
+def Tuples3DSpc : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_2, dsub_4],
+                                 [(shl DPR, 0),
+                                  (shl DPR, 2),
+                                  (shl DPR, 4)]>;
+
+// Spaced triples of D registers.
+def DTripleSpc : RegisterClass<"ARM", [untyped], 64, (add Tuples3DSpc)> {
+  let Size = 192; // 3 x 64 bits, we have no predefined type of that size.
 }
+
+def Tuples4DSpc : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_2, dsub_4, dsub_6],
+                                 [(shl DPR, 0),
+                                  (shl DPR, 2),
+                                  (shl DPR, 4),
+                                  (shl DPR, 6)]>;
+
+// Spaced quads of D registers.
+def DQuadSpc : RegisterClass<"ARM", [v4i64], 64, (add Tuples3DSpc)>;