[PowerPC] Enable interleaved-access vectorization
[oota-llvm.git] / lib / Target / NVPTX / NVPTXTargetMachine.cpp
index dbfc660687e4107992a2d1f36454f7031a81f2b5..706314c9ed37e4b3afdfe5d42f2b24a35c624972 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "NVPTXTargetMachine.h"
-#include "NVPTX.h"
-#include "NVPTXSplitBBatBar.h"
-#include "NVPTXLowerAggrCopies.h"
 #include "MCTargetDesc/NVPTXMCAsmInfo.h"
+#include "NVPTX.h"
 #include "NVPTXAllocaHoisting.h"
-#include "llvm/PassManager.h"
+#include "NVPTXLowerAggrCopies.h"
+#include "NVPTXTargetObjectFile.h"
+#include "NVPTXTargetTransformInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
-#include "llvm/Analysis/Verifier.h"
-#include "llvm/Assembly/PrintModulePass.h"
-#include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
 #include "llvm/CodeGen/AsmPrinter.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/IRPrintingPasses.h"
+#include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"
+#include "llvm/IR/Verifier.h"
 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
 #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
 #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/FormattedStream.h"
 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/DataLayout.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
 #include "llvm/Target/TargetLoweringObjectFile.h"
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Support/CommandLine.h"
-#include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/FormattedStream.h"
-#include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
-
 
 using namespace llvm;
 
+namespace llvm {
+void initializeNVVMReflectPass(PassRegistry&);
+void initializeGenericToNVVMPass(PassRegistry&);
+void initializeNVPTXAllocaHoistingPass(PassRegistry &);
+void initializeNVPTXAssignValidGlobalNamesPass(PassRegistry&);
+void initializeNVPTXFavorNonGenericAddrSpacesPass(PassRegistry &);
+void initializeNVPTXLowerAggrCopiesPass(PassRegistry &);
+void initializeNVPTXLowerKernelArgsPass(PassRegistry &);
+void initializeNVPTXLowerAllocaPass(PassRegistry &);
+}
 
 extern "C" void LLVMInitializeNVPTXTarget() {
   // Register the target.
   RegisterTargetMachine<NVPTXTargetMachine32> X(TheNVPTXTarget32);
   RegisterTargetMachine<NVPTXTargetMachine64> Y(TheNVPTXTarget64);
 
-  RegisterMCAsmInfo<NVPTXMCAsmInfo> A(TheNVPTXTarget32);
-  RegisterMCAsmInfo<NVPTXMCAsmInfo> B(TheNVPTXTarget64);
-
+  // FIXME: This pass is really intended to be invoked during IR optimization,
+  // but it's very NVPTX-specific.
+  PassRegistry &PR = *PassRegistry::getPassRegistry();
+  initializeNVVMReflectPass(PR);
+  initializeGenericToNVVMPass(PR);
+  initializeNVPTXAllocaHoistingPass(PR);
+  initializeNVPTXAssignValidGlobalNamesPass(PR);
+  initializeNVPTXFavorNonGenericAddrSpacesPass(PR);
+  initializeNVPTXLowerKernelArgsPass(PR);
+  initializeNVPTXLowerAllocaPass(PR);
+  initializeNVPTXLowerAggrCopiesPass(PR);
 }
 
-NVPTXTargetMachine::NVPTXTargetMachine(const Target &T,
-                                       StringRef TT,
-                                       StringRef CPU,
-                                       StringRef FS,
-                                       const TargetOptions& Options,
-                                       Reloc::Model RM,
-                                       CodeModel::Model CM,
-                                       CodeGenOpt::Level OL,
-                                       bool is64bit)
-: LLVMTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL),
-  Subtarget(TT, CPU, FS, is64bit),
-  DL(Subtarget.getDataLayout()),
-  InstrInfo(*this), TLInfo(*this), TSInfo(*this), FrameLowering(*this,is64bit)
-/*FrameInfo(TargetFrameInfo::StackGrowsUp, 8, 0)*/ {
+static std::string computeDataLayout(bool is64Bit) {
+  std::string Ret = "e";
+
+  if (!is64Bit)
+    Ret += "-p:32:32";
+
+  Ret += "-i64:64-v16:16-v32:32-n16:32:64";
+
+  return Ret;
 }
 
+NVPTXTargetMachine::NVPTXTargetMachine(const Target &T, const Triple &TT,
+                                       StringRef CPU, StringRef FS,
+                                       const TargetOptions &Options,
+                                       Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
+                                       CodeGenOpt::Level OL, bool is64bit)
+    : LLVMTargetMachine(T, computeDataLayout(is64bit), TT, CPU, FS, Options, RM,
+                        CM, OL),
+      is64bit(is64bit), TLOF(make_unique<NVPTXTargetObjectFile>()),
+      Subtarget(TT, CPU, FS, *this) {
+  if (TT.getOS() == Triple::NVCL)
+    drvInterface = NVPTX::NVCL;
+  else
+    drvInterface = NVPTX::CUDA;
+  initAsmInfo();
+}
 
+NVPTXTargetMachine::~NVPTXTargetMachine() {}
 
 void NVPTXTargetMachine32::anchor() {}
 
-NVPTXTargetMachine32::NVPTXTargetMachine32(const Target &T, StringRef TT,
+NVPTXTargetMachine32::NVPTXTargetMachine32(const Target &T, const Triple &TT,
                                            StringRef CPU, StringRef FS,
                                            const TargetOptions &Options,
                                            Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
                                            CodeGenOpt::Level OL)
-: NVPTXTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, false) {
-}
+    : NVPTXTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, false) {}
 
 void NVPTXTargetMachine64::anchor() {}
 
-NVPTXTargetMachine64::NVPTXTargetMachine64(const Target &T, StringRef TT,
+NVPTXTargetMachine64::NVPTXTargetMachine64(const Target &T, const Triple &TT,
                                            StringRef CPU, StringRef FS,
                                            const TargetOptions &Options,
                                            Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
                                            CodeGenOpt::Level OL)
-: NVPTXTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, true) {
-}
-
+    : NVPTXTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, true) {}
 
-namespace llvm {
+namespace {
 class NVPTXPassConfig : public TargetPassConfig {
 public:
   NVPTXPassConfig(NVPTXTargetMachine *TM, PassManagerBase &PM)
-  : TargetPassConfig(TM, PM) {}
+      : TargetPassConfig(TM, PM) {}
 
   NVPTXTargetMachine &getNVPTXTargetMachine() const {
     return getTM<NVPTXTargetMachine>();
   }
 
-  virtual bool addInstSelector();
-  virtual bool addPreRegAlloc();
+  void addIRPasses() override;
+  bool addInstSelector() override;
+  void addPostRegAlloc() override;
+  void addMachineSSAOptimization() override;
+
+  FunctionPass *createTargetRegisterAllocator(bool) override;
+  void addFastRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) override;
+  void addOptimizedRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) override;
+
+private:
+  // if the opt level is aggressive, add GVN; otherwise, add EarlyCSE.
+  void addEarlyCSEOrGVNPass();
 };
-}
+} // end anonymous namespace
 
 TargetPassConfig *NVPTXTargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
   NVPTXPassConfig *PassConfig = new NVPTXPassConfig(this, PM);
   return PassConfig;
 }
 
+TargetIRAnalysis NVPTXTargetMachine::getTargetIRAnalysis() {
+  return TargetIRAnalysis([this](Function &F) {
+    return TargetTransformInfo(NVPTXTTIImpl(this, F));
+  });
+}
+
+void NVPTXPassConfig::addEarlyCSEOrGVNPass() {
+  if (getOptLevel() == CodeGenOpt::Aggressive)
+    addPass(createGVNPass());
+  else
+    addPass(createEarlyCSEPass());
+}
+
+void NVPTXPassConfig::addIRPasses() {
+  // The following passes are known to not play well with virtual regs hanging
+  // around after register allocation (which in our case, is *all* registers).
+  // We explicitly disable them here.  We do, however, need some functionality
+  // of the PrologEpilogCodeInserter pass, so we emulate that behavior in the
+  // NVPTXPrologEpilog pass (see NVPTXPrologEpilogPass.cpp).
+  disablePass(&PrologEpilogCodeInserterID);
+  disablePass(&MachineCopyPropagationID);
+  disablePass(&TailDuplicateID);
+
+  addPass(createNVPTXImageOptimizerPass());
+  addPass(createNVPTXAssignValidGlobalNamesPass());
+  addPass(createGenericToNVVMPass());
+
+  // === Propagate special address spaces ===
+  addPass(createNVPTXLowerKernelArgsPass(&getNVPTXTargetMachine()));
+  // NVPTXLowerKernelArgs emits alloca for byval parameters which can often
+  // be eliminated by SROA.
+  addPass(createSROAPass());
+  addPass(createNVPTXLowerAllocaPass());
+  addPass(createNVPTXFavorNonGenericAddrSpacesPass());
+  // FavorNonGenericAddrSpaces shortcuts unnecessary addrspacecasts, and leave
+  // them unused. We could remove dead code in an ad-hoc manner, but that
+  // requires manual work and might be error-prone.
+  addPass(createDeadCodeEliminationPass());
+
+  // === Straight-line scalar optimizations ===
+  addPass(createSeparateConstOffsetFromGEPPass());
+  addPass(createSpeculativeExecutionPass());
+  // ReassociateGEPs exposes more opportunites for SLSR. See
+  // the example in reassociate-geps-and-slsr.ll.
+  addPass(createStraightLineStrengthReducePass());
+  // SeparateConstOffsetFromGEP and SLSR creates common expressions which GVN or
+  // EarlyCSE can reuse. GVN generates significantly better code than EarlyCSE
+  // for some of our benchmarks.
+  addEarlyCSEOrGVNPass();
+  // Run NaryReassociate after EarlyCSE/GVN to be more effective.
+  addPass(createNaryReassociatePass());
+  // NaryReassociate on GEPs creates redundant common expressions, so run
+  // EarlyCSE after it.
+  addPass(createEarlyCSEPass());
+
+  // === LSR and other generic IR passes ===
+  TargetPassConfig::addIRPasses();
+  // EarlyCSE is not always strong enough to clean up what LSR produces. For
+  // example, GVN can combine
+  //
+  //   %0 = add %a, %b
+  //   %1 = add %b, %a
+  //
+  // and
+  //
+  //   %0 = shl nsw %a, 2
+  //   %1 = shl %a, 2
+  //
+  // but EarlyCSE can do neither of them.
+  addEarlyCSEOrGVNPass();
+}
+
 bool NVPTXPassConfig::addInstSelector() {
+  const NVPTXSubtarget &ST = *getTM<NVPTXTargetMachine>().getSubtargetImpl();
+
   addPass(createLowerAggrCopies());
-  addPass(createSplitBBatBarPass());
   addPass(createAllocaHoisting());
   addPass(createNVPTXISelDag(getNVPTXTargetMachine(), getOptLevel()));
-  addPass(createVectorElementizePass(getNVPTXTargetMachine()));
+
+  if (!ST.hasImageHandles())
+    addPass(createNVPTXReplaceImageHandlesPass());
+
   return false;
 }
 
-bool NVPTXPassConfig::addPreRegAlloc() {
-  return false;
+void NVPTXPassConfig::addPostRegAlloc() {
+  addPass(createNVPTXPrologEpilogPass(), false);
+  // NVPTXPrologEpilogPass calculates frame object offset and replace frame
+  // index with VRFrame register. NVPTXPeephole need to be run after that and
+  // will replace VRFrame with VRFrameLocal when possible.
+  addPass(createNVPTXPeephole());
+}
+
+FunctionPass *NVPTXPassConfig::createTargetRegisterAllocator(bool) {
+  return nullptr; // No reg alloc
+}
+
+void NVPTXPassConfig::addFastRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) {
+  assert(!RegAllocPass && "NVPTX uses no regalloc!");
+  addPass(&PHIEliminationID);
+  addPass(&TwoAddressInstructionPassID);
+}
+
+void NVPTXPassConfig::addOptimizedRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) {
+  assert(!RegAllocPass && "NVPTX uses no regalloc!");
+
+  addPass(&ProcessImplicitDefsID);
+  addPass(&LiveVariablesID);
+  addPass(&MachineLoopInfoID);
+  addPass(&PHIEliminationID);
+
+  addPass(&TwoAddressInstructionPassID);
+  addPass(&RegisterCoalescerID);
+
+  // PreRA instruction scheduling.
+  if (addPass(&MachineSchedulerID))
+    printAndVerify("After Machine Scheduling");
+
+
+  addPass(&StackSlotColoringID);
+
+  // FIXME: Needs physical registers
+  //addPass(&PostRAMachineLICMID);
+
+  printAndVerify("After StackSlotColoring");
+}
+
+void NVPTXPassConfig::addMachineSSAOptimization() {
+  // Pre-ra tail duplication.
+  if (addPass(&EarlyTailDuplicateID))
+    printAndVerify("After Pre-RegAlloc TailDuplicate");
+
+  // Optimize PHIs before DCE: removing dead PHI cycles may make more
+  // instructions dead.
+  addPass(&OptimizePHIsID);
+
+  // This pass merges large allocas. StackSlotColoring is a different pass
+  // which merges spill slots.
+  addPass(&StackColoringID);
+
+  // If the target requests it, assign local variables to stack slots relative
+  // to one another and simplify frame index references where possible.
+  addPass(&LocalStackSlotAllocationID);
+
+  // With optimization, dead code should already be eliminated. However
+  // there is one known exception: lowered code for arguments that are only
+  // used by tail calls, where the tail calls reuse the incoming stack
+  // arguments directly (see t11 in test/CodeGen/X86/sibcall.ll).
+  addPass(&DeadMachineInstructionElimID);
+  printAndVerify("After codegen DCE pass");
+
+  // Allow targets to insert passes that improve instruction level parallelism,
+  // like if-conversion. Such passes will typically need dominator trees and
+  // loop info, just like LICM and CSE below.
+  if (addILPOpts())
+    printAndVerify("After ILP optimizations");
+
+  addPass(&MachineLICMID);
+  addPass(&MachineCSEID);
+
+  addPass(&MachineSinkingID);
+  printAndVerify("After Machine LICM, CSE and Sinking passes");
+
+  addPass(&PeepholeOptimizerID);
+  printAndVerify("After codegen peephole optimization pass");
 }