[PowerPC] Always use aggressive interleaving on the A2
[oota-llvm.git] / lib / Target / PowerPC / PPCTargetMachine.cpp
index caf5c983066793fa3fb667bfc286c64a174e7ee6..b602edb1f83bec4af16cef570a585e26e081ad23 100644 (file)
 
 #include "PPCTargetMachine.h"
 #include "PPC.h"
+#include "PPCTargetObjectFile.h"
+#include "PPCTargetTransformInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"
 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
-#include "llvm/PassManager.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
+#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
 using namespace llvm;
 
 static cl::
 opt<bool> DisableCTRLoops("disable-ppc-ctrloops", cl::Hidden,
                         cl::desc("Disable CTR loops for PPC"));
 
+static cl::
+opt<bool> DisablePreIncPrep("disable-ppc-preinc-prep", cl::Hidden,
+                            cl::desc("Disable PPC loop preinc prep"));
+
+static cl::opt<bool>
+VSXFMAMutateEarly("schedule-ppc-vsx-fma-mutation-early",
+  cl::Hidden, cl::desc("Schedule VSX FMA instruction mutation early"));
+
+static cl::
+opt<bool> DisableVSXSwapRemoval("disable-ppc-vsx-swap-removal", cl::Hidden,
+                                cl::desc("Disable VSX Swap Removal for PPC"));
+
+static cl::opt<bool>
+EnableGEPOpt("ppc-gep-opt", cl::Hidden,
+             cl::desc("Enable optimizations on complex GEPs"),
+             cl::init(true));
+
+static cl::opt<bool>
+EnablePrefetch("enable-ppc-prefetching",
+                  cl::desc("disable software prefetching on PPC"),
+                  cl::init(false), cl::Hidden);
+
+static cl::opt<bool>
+EnableExtraTOCRegDeps("enable-ppc-extra-toc-reg-deps",
+                      cl::desc("Add extra TOC register dependencies"),
+                      cl::init(true), cl::Hidden);
+
+static cl::opt<bool>
+EnableMachineCombinerPass("ppc-machine-combiner",
+                          cl::desc("Enable the machine combiner pass"),
+                          cl::init(true), cl::Hidden);
+
 extern "C" void LLVMInitializePowerPCTarget() {
   // Register the targets
   RegisterTargetMachine<PPC32TargetMachine> A(ThePPC32Target);
   RegisterTargetMachine<PPC64TargetMachine> B(ThePPC64Target);
+  RegisterTargetMachine<PPC64TargetMachine> C(ThePPC64LETarget);
 }
 
-PPCTargetMachine::PPCTargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
+/// Return the datalayout string of a subtarget.
+static std::string getDataLayoutString(const Triple &T) {
+  bool is64Bit = T.getArch() == Triple::ppc64 || T.getArch() == Triple::ppc64le;
+  std::string Ret;
+
+  // Most PPC* platforms are big endian, PPC64LE is little endian.
+  if (T.getArch() == Triple::ppc64le)
+    Ret = "e";
+  else
+    Ret = "E";
+
+  Ret += DataLayout::getManglingComponent(T);
+
+  // PPC32 has 32 bit pointers. The PS3 (OS Lv2) is a PPC64 machine with 32 bit
+  // pointers.
+  if (!is64Bit || T.getOS() == Triple::Lv2)
+    Ret += "-p:32:32";
+
+  // Note, the alignment values for f64 and i64 on ppc64 in Darwin
+  // documentation are wrong; these are correct (i.e. "what gcc does").
+  if (is64Bit || !T.isOSDarwin())
+    Ret += "-i64:64";
+  else
+    Ret += "-f64:32:64";
+
+  // PPC64 has 32 and 64 bit registers, PPC32 has only 32 bit ones.
+  if (is64Bit)
+    Ret += "-n32:64";
+  else
+    Ret += "-n32";
+
+  return Ret;
+}
+
+static std::string computeFSAdditions(StringRef FS, CodeGenOpt::Level OL,
+                                      const Triple &TT) {
+  std::string FullFS = FS;
+
+  // Make sure 64-bit features are available when CPUname is generic
+  if (TT.getArch() == Triple::ppc64 || TT.getArch() == Triple::ppc64le) {
+    if (!FullFS.empty())
+      FullFS = "+64bit," + FullFS;
+    else
+      FullFS = "+64bit";
+  }
+
+  if (OL >= CodeGenOpt::Default) {
+    if (!FullFS.empty())
+      FullFS = "+crbits," + FullFS;
+    else
+      FullFS = "+crbits";
+  }
+
+  if (OL != CodeGenOpt::None) {
+     if (!FullFS.empty())
+      FullFS = "+invariant-function-descriptors," + FullFS;
+    else
+      FullFS = "+invariant-function-descriptors";
+  }
+
+  return FullFS;
+}
+
+static std::unique_ptr<TargetLoweringObjectFile> createTLOF(const Triple &TT) {
+  // If it isn't a Mach-O file then it's going to be a linux ELF
+  // object file.
+  if (TT.isOSDarwin())
+    return make_unique<TargetLoweringObjectFileMachO>();
+
+  return make_unique<PPC64LinuxTargetObjectFile>();
+}
+
+static PPCTargetMachine::PPCABI computeTargetABI(const Triple &TT,
+                                                 const TargetOptions &Options) {
+  if (Options.MCOptions.getABIName().startswith("elfv1"))
+    return PPCTargetMachine::PPC_ABI_ELFv1;
+  else if (Options.MCOptions.getABIName().startswith("elfv2"))
+    return PPCTargetMachine::PPC_ABI_ELFv2;
+
+  assert(Options.MCOptions.getABIName().empty() &&
+        "Unknown target-abi option!");
+
+  if (!TT.isMacOSX()) {
+    switch (TT.getArch()) {
+    case Triple::ppc64le:
+      return PPCTargetMachine::PPC_ABI_ELFv2;
+    case Triple::ppc64:
+      return PPCTargetMachine::PPC_ABI_ELFv1;
+    default:
+      // Fallthrough.
+      ;
+    }
+  }
+  return PPCTargetMachine::PPC_ABI_UNKNOWN;
+}
+
+// The FeatureString here is a little subtle. We are modifying the feature string
+// with what are (currently) non-function specific overrides as it goes into the
+// LLVMTargetMachine constructor and then using the stored value in the
+// Subtarget constructor below it.
+PPCTargetMachine::PPCTargetMachine(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, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL),
-    Subtarget(TT, CPU, FS, is64Bit),
-    DL(Subtarget.getDataLayoutString()), InstrInfo(*this),
-    FrameLowering(Subtarget), JITInfo(*this, is64Bit),
-    TLInfo(*this), TSInfo(*this),
-    InstrItins(Subtarget.getInstrItineraryData()) {
+                                   CodeGenOpt::Level OL)
+    : LLVMTargetMachine(T, getDataLayoutString(TT), TT, CPU,
+                        computeFSAdditions(FS, OL, TT), Options, RM, CM, OL),
+      TLOF(createTLOF(getTargetTriple())),
+      TargetABI(computeTargetABI(TT, Options)),
+      Subtarget(TargetTriple, CPU, computeFSAdditions(FS, OL, TT), *this) {
+
+  // For the estimates, convergence is quadratic, so we essentially double the
+  // number of digits correct after every iteration. For both FRE and FRSQRTE,
+  // the minimum architected relative accuracy is 2^-5. When hasRecipPrec(),
+  // this is 2^-14. IEEE float has 23 digits and double has 52 digits.
+  unsigned RefinementSteps = Subtarget.hasRecipPrec() ? 1 : 3,
+           RefinementSteps64 = RefinementSteps + 1;
 
-  // The binutils for the BG/P are too old for CFI.
-  if (Subtarget.isBGP())
-    setMCUseCFI(false);
+  this->Options.Reciprocals.setDefaults("sqrtf", true, RefinementSteps);
+  this->Options.Reciprocals.setDefaults("vec-sqrtf", true, RefinementSteps);
+  this->Options.Reciprocals.setDefaults("divf", true, RefinementSteps);
+  this->Options.Reciprocals.setDefaults("vec-divf", true, RefinementSteps);
+
+  this->Options.Reciprocals.setDefaults("sqrtd", true, RefinementSteps64);
+  this->Options.Reciprocals.setDefaults("vec-sqrtd", true, RefinementSteps64);
+  this->Options.Reciprocals.setDefaults("divd", true, RefinementSteps64);
+  this->Options.Reciprocals.setDefaults("vec-divd", true, RefinementSteps64);
+
+  initAsmInfo();
 }
 
+PPCTargetMachine::~PPCTargetMachine() {}
+
 void PPC32TargetMachine::anchor() { }
 
-PPC32TargetMachine::PPC32TargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
+PPC32TargetMachine::PPC32TargetMachine(const Target &T, const Triple &TT,
                                        StringRef CPU, StringRef FS,
                                        const TargetOptions &Options,
                                        Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
                                        CodeGenOpt::Level OL)
-  : PPCTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, false) {
-}
+    : PPCTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL) {}
 
 void PPC64TargetMachine::anchor() { }
 
-PPC64TargetMachine::PPC64TargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
-                                       StringRef CPU,  StringRef FS,
+PPC64TargetMachine::PPC64TargetMachine(const Target &T, const Triple &TT,
+                                       StringRef CPU, StringRef FS,
                                        const TargetOptions &Options,
                                        Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
                                        CodeGenOpt::Level OL)
-  : PPCTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, true) {
-}
+    : PPCTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL) {}
+
+const PPCSubtarget *
+PPCTargetMachine::getSubtargetImpl(const Function &F) const {
+  Attribute CPUAttr = F.getFnAttribute("target-cpu");
+  Attribute FSAttr = F.getFnAttribute("target-features");
 
+  std::string CPU = !CPUAttr.hasAttribute(Attribute::None)
+                        ? CPUAttr.getValueAsString().str()
+                        : TargetCPU;
+  std::string FS = !FSAttr.hasAttribute(Attribute::None)
+                       ? FSAttr.getValueAsString().str()
+                       : TargetFS;
+
+  auto &I = SubtargetMap[CPU + FS];
+  if (!I) {
+    // This needs to be done before we create a new subtarget since any
+    // creation will depend on the TM and the code generation flags on the
+    // function that reside in TargetOptions.
+    resetTargetOptions(F);
+    I = llvm::make_unique<PPCSubtarget>(
+        TargetTriple, CPU,
+        // FIXME: It would be good to have the subtarget additions here
+        // not necessary. Anything that turns them on/off (overrides) ends
+        // up being put at the end of the feature string, but the defaults
+        // shouldn't require adding them. Fixing this means pulling Feature64Bit
+        // out of most of the target cpus in the .td file and making it set only
+        // as part of initialization via the TargetTriple.
+        computeFSAdditions(FS, getOptLevel(), getTargetTriple()), *this);
+  }
+  return I.get();
+}
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // Pass Pipeline Configuration
@@ -86,14 +266,14 @@ public:
     return getTM<PPCTargetMachine>();
   }
 
-  const PPCSubtarget &getPPCSubtarget() const {
-    return *getPPCTargetMachine().getSubtargetImpl();
-  }
-
-  virtual bool addPreRegAlloc();
-  virtual bool addILPOpts();
-  virtual bool addInstSelector();
-  virtual bool addPreEmitPass();
+  void addIRPasses() override;
+  bool addPreISel() override;
+  bool addILPOpts() override;
+  bool addInstSelector() override;
+  void addMachineSSAOptimization() override;
+  void addPreRegAlloc() override;
+  void addPreSched2() override;
+  void addPreEmitPass() override;
 };
 } // namespace
 
@@ -101,53 +281,98 @@ TargetPassConfig *PPCTargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
   return new PPCPassConfig(this, PM);
 }
 
-bool PPCPassConfig::addPreRegAlloc() {
+void PPCPassConfig::addIRPasses() {
+  addPass(createAtomicExpandPass(&getPPCTargetMachine()));
+
+  // For the BG/Q (or if explicitly requested), add explicit data prefetch
+  // intrinsics.
+  bool UsePrefetching = TM->getTargetTriple().getVendor() == Triple::BGQ &&
+                        getOptLevel() != CodeGenOpt::None;
+  if (EnablePrefetch.getNumOccurrences() > 0)
+    UsePrefetching = EnablePrefetch;
+  if (UsePrefetching)
+    addPass(createPPCLoopDataPrefetchPass());
+
+  if (TM->getOptLevel() == CodeGenOpt::Aggressive && EnableGEPOpt) {
+    // Call SeparateConstOffsetFromGEP pass to extract constants within indices
+    // and lower a GEP with multiple indices to either arithmetic operations or
+    // multiple GEPs with single index.
+    addPass(createSeparateConstOffsetFromGEPPass(TM, true));
+    // Call EarlyCSE pass to find and remove subexpressions in the lowered
+    // result.
+    addPass(createEarlyCSEPass());
+    // Do loop invariant code motion in case part of the lowered result is
+    // invariant.
+    addPass(createLICMPass());
+  }
+
+  TargetPassConfig::addIRPasses();
+}
+
+bool PPCPassConfig::addPreISel() {
+  if (!DisablePreIncPrep && getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
+    addPass(createPPCLoopPreIncPrepPass(getPPCTargetMachine()));
+
   if (!DisableCTRLoops && getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
-    addPass(createPPCCTRLoops());
+    addPass(createPPCCTRLoops(getPPCTargetMachine()));
 
   return false;
 }
 
 bool PPCPassConfig::addILPOpts() {
-  if (getPPCSubtarget().hasISEL()) {
-    addPass(&EarlyIfConverterID);
-    return true;
-  }
+  addPass(&EarlyIfConverterID);
 
-  return false;
+  if (EnableMachineCombinerPass)
+    addPass(&MachineCombinerID);
+
+  return true;
 }
 
 bool PPCPassConfig::addInstSelector() {
   // Install an instruction selector.
   addPass(createPPCISelDag(getPPCTargetMachine()));
-  return false;
-}
 
-bool PPCPassConfig::addPreEmitPass() {
-  if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
-    addPass(createPPCEarlyReturnPass());
-  // Must run branch selection immediately preceding the asm printer.
-  addPass(createPPCBranchSelectionPass());
+#ifndef NDEBUG
+  if (!DisableCTRLoops && getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
+    addPass(createPPCCTRLoopsVerify());
+#endif
+
+  addPass(createPPCVSXCopyPass());
   return false;
 }
 
-bool PPCTargetMachine::addCodeEmitter(PassManagerBase &PM,
-                                      JITCodeEmitter &JCE) {
-  // Inform the subtarget that we are in JIT mode.  FIXME: does this break macho
-  // writing?
-  Subtarget.SetJITMode();
+void PPCPassConfig::addMachineSSAOptimization() {
+  TargetPassConfig::addMachineSSAOptimization();
+  // For little endian, remove where possible the vector swap instructions
+  // introduced at code generation to normalize vector element order.
+  if (TM->getTargetTriple().getArch() == Triple::ppc64le &&
+      !DisableVSXSwapRemoval)
+    addPass(createPPCVSXSwapRemovalPass());
+}
 
-  // Machine code emitter pass for PowerPC.
-  PM.add(createPPCJITCodeEmitterPass(*this, JCE));
+void PPCPassConfig::addPreRegAlloc() {
+  initializePPCVSXFMAMutatePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  insertPass(VSXFMAMutateEarly ? &RegisterCoalescerID : &MachineSchedulerID,
+             &PPCVSXFMAMutateID);
+  if (getPPCTargetMachine().getRelocationModel() == Reloc::PIC_)
+    addPass(createPPCTLSDynamicCallPass());
+  if (EnableExtraTOCRegDeps)
+    addPass(createPPCTOCRegDepsPass());
+}
 
-  return false;
+void PPCPassConfig::addPreSched2() {
+  if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
+    addPass(&IfConverterID);
 }
 
-void PPCTargetMachine::addAnalysisPasses(PassManagerBase &PM) {
-  // Add first the target-independent BasicTTI pass, then our PPC pass. This
-  // allows the PPC pass to delegate to the target independent layer when
-  // appropriate.
-  PM.add(createBasicTargetTransformInfoPass(getTargetLowering()));
-  PM.add(createPPCTargetTransformInfoPass(this));
+void PPCPassConfig::addPreEmitPass() {
+  if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
+    addPass(createPPCEarlyReturnPass(), false);
+  // Must run branch selection immediately preceding the asm printer.
+  addPass(createPPCBranchSelectionPass(), false);
 }
 
+TargetIRAnalysis PPCTargetMachine::getTargetIRAnalysis() {
+  return TargetIRAnalysis(
+      [this](Function &F) { return TargetTransformInfo(PPCTTIImpl(this, F)); });
+}