R600/SI: Fix allocating flat_scr_lo / flat_scr_hi
[oota-llvm.git] / lib / Target / R600 / SIRegisterInfo.cpp
index ddfc54e7b030b3ec2d53863e3aa74f1dcbae2d86..5dc0f755f144f4dfbe0c8e726d29ba414287fb1d 100644 (file)
 
 
 #include "SIRegisterInfo.h"
-#include "AMDGPUTargetMachine.h"
+#include "AMDGPUSubtarget.h"
+#include "SIInstrInfo.h"
+#include "SIMachineFunctionInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
+#include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
 
 using namespace llvm;
 
-SIRegisterInfo::SIRegisterInfo(AMDGPUTargetMachine &tm)
-: AMDGPURegisterInfo(tm),
-  TM(tm)
+SIRegisterInfo::SIRegisterInfo(const AMDGPUSubtarget &st)
+: AMDGPURegisterInfo(st)
   { }
 
 BitVector SIRegisterInfo::getReservedRegs(const MachineFunction &MF) const {
   BitVector Reserved(getNumRegs());
+  Reserved.set(AMDGPU::EXEC);
+
+  // EXEC_LO and EXEC_HI could be allocated and used as regular register,
+  // but this seems likely to result in bugs, so I'm marking them as reserved.
+  Reserved.set(AMDGPU::EXEC_LO);
+  Reserved.set(AMDGPU::EXEC_HI);
+
+  Reserved.set(AMDGPU::INDIRECT_BASE_ADDR);
+  Reserved.set(AMDGPU::FLAT_SCR);
+  Reserved.set(AMDGPU::FLAT_SCR_LO);
+  Reserved.set(AMDGPU::FLAT_SCR_HI);
+
+  // Reserve some VGPRs to use as temp registers in case we have to spill VGPRs
+  Reserved.set(AMDGPU::VGPR255);
+  Reserved.set(AMDGPU::VGPR254);
+
   return Reserved;
 }
 
@@ -33,12 +55,210 @@ unsigned SIRegisterInfo::getRegPressureLimit(const TargetRegisterClass *RC,
   return RC->getNumRegs();
 }
 
-const TargetRegisterClass *
-SIRegisterInfo::getISARegClass(const TargetRegisterClass * rc) const {
-  switch (rc->getID()) {
-  case AMDGPU::GPRF32RegClassID:
-    return &AMDGPU::VReg_32RegClass;
-  default: return rc;
+bool SIRegisterInfo::requiresRegisterScavenging(const MachineFunction &Fn) const {
+  return Fn.getFrameInfo()->hasStackObjects();
+}
+
+static unsigned getNumSubRegsForSpillOp(unsigned Op) {
+
+  switch (Op) {
+  case AMDGPU::SI_SPILL_S512_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_S512_RESTORE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V512_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V512_RESTORE:
+    return 16;
+  case AMDGPU::SI_SPILL_S256_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_S256_RESTORE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V256_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V256_RESTORE:
+    return 8;
+  case AMDGPU::SI_SPILL_S128_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_S128_RESTORE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V128_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V128_RESTORE:
+    return 4;
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V96_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V96_RESTORE:
+    return 3;
+  case AMDGPU::SI_SPILL_S64_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_S64_RESTORE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V64_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V64_RESTORE:
+    return 2;
+  case AMDGPU::SI_SPILL_S32_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_S32_RESTORE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V32_SAVE:
+  case AMDGPU::SI_SPILL_V32_RESTORE:
+    return 1;
+  default: llvm_unreachable("Invalid spill opcode");
+  }
+}
+
+void SIRegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator MI,
+                                        int SPAdj, unsigned FIOperandNum,
+                                        RegScavenger *RS) const {
+  MachineFunction *MF = MI->getParent()->getParent();
+  MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
+  SIMachineFunctionInfo *MFI = MF->getInfo<SIMachineFunctionInfo>();
+  MachineFrameInfo *FrameInfo = MF->getFrameInfo();
+  const SIInstrInfo *TII = static_cast<const SIInstrInfo*>(ST.getInstrInfo());
+  DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
+
+  MachineOperand &FIOp = MI->getOperand(FIOperandNum);
+  int Index = MI->getOperand(FIOperandNum).getIndex();
+
+  switch (MI->getOpcode()) {
+    // SGPR register spill
+    case AMDGPU::SI_SPILL_S512_SAVE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_S256_SAVE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_S128_SAVE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_S64_SAVE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_S32_SAVE: {
+      unsigned NumSubRegs = getNumSubRegsForSpillOp(MI->getOpcode());
+
+      for (unsigned i = 0, e = NumSubRegs; i < e; ++i) {
+        unsigned SubReg = getPhysRegSubReg(MI->getOperand(0).getReg(),
+                                           &AMDGPU::SGPR_32RegClass, i);
+        struct SIMachineFunctionInfo::SpilledReg Spill =
+            MFI->getSpilledReg(MF, Index, i);
+
+        if (Spill.VGPR == AMDGPU::NoRegister) {
+           LLVMContext &Ctx = MF->getFunction()->getContext();
+           Ctx.emitError("Ran out of VGPRs for spilling SGPR");
+        }
+
+        BuildMI(*MBB, MI, DL, TII->get(AMDGPU::V_WRITELANE_B32), Spill.VGPR)
+                .addReg(SubReg)
+                .addImm(Spill.Lane);
+
+      }
+      MI->eraseFromParent();
+      break;
+    }
+
+    // SGPR register restore
+    case AMDGPU::SI_SPILL_S512_RESTORE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_S256_RESTORE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_S128_RESTORE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_S64_RESTORE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_S32_RESTORE: {
+      unsigned NumSubRegs = getNumSubRegsForSpillOp(MI->getOpcode());
+
+      for (unsigned i = 0, e = NumSubRegs; i < e; ++i) {
+        unsigned SubReg = getPhysRegSubReg(MI->getOperand(0).getReg(),
+                                           &AMDGPU::SGPR_32RegClass, i);
+        bool isM0 = SubReg == AMDGPU::M0;
+        struct SIMachineFunctionInfo::SpilledReg Spill =
+            MFI->getSpilledReg(MF, Index, i);
+
+        if (Spill.VGPR == AMDGPU::NoRegister) {
+           LLVMContext &Ctx = MF->getFunction()->getContext();
+           Ctx.emitError("Ran out of VGPRs for spilling SGPR");
+        }
+
+        if (isM0) {
+          SubReg = RS->scavengeRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass, MI, 0);
+        }
+
+        BuildMI(*MBB, MI, DL, TII->get(AMDGPU::V_READLANE_B32), SubReg)
+                .addReg(Spill.VGPR)
+                .addImm(Spill.Lane);
+        if (isM0) {
+          BuildMI(*MBB, MI, DL, TII->get(AMDGPU::S_MOV_B32), AMDGPU::M0)
+                  .addReg(SubReg);
+        }
+      }
+      TII->insertNOPs(MI, 3);
+      MI->eraseFromParent();
+      break;
+    }
+
+    // VGPR register spill
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V512_SAVE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V256_SAVE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V128_SAVE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V96_SAVE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V64_SAVE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V32_SAVE: {
+      unsigned NumSubRegs = getNumSubRegsForSpillOp(MI->getOpcode());
+      unsigned SrcReg = MI->getOperand(0).getReg();
+      int64_t Offset = FrameInfo->getObjectOffset(Index);
+      unsigned Size = NumSubRegs * 4;
+      unsigned TmpReg = RS->scavengeRegister(&AMDGPU::VGPR_32RegClass, MI, 0);
+
+      for (unsigned i = 0, e = NumSubRegs; i != e; ++i) {
+        unsigned SubReg = NumSubRegs > 1 ?
+            getPhysRegSubReg(SrcReg, &AMDGPU::VGPR_32RegClass, i) :
+            SrcReg;
+        Offset += (i * 4);
+        MFI->LDSWaveSpillSize = std::max((unsigned)Offset + 4, (unsigned)MFI->LDSWaveSpillSize);
+
+        unsigned AddrReg = TII->calculateLDSSpillAddress(*MBB, MI, RS, TmpReg,
+                                                         Offset, Size);
+
+        if (AddrReg == AMDGPU::NoRegister) {
+           LLVMContext &Ctx = MF->getFunction()->getContext();
+           Ctx.emitError("Ran out of VGPRs for spilling VGPRS");
+           AddrReg = AMDGPU::VGPR0;
+        }
+
+        // Store the value in LDS
+        BuildMI(*MBB, MI, DL, TII->get(AMDGPU::DS_WRITE_B32))
+                .addImm(0) // gds
+                .addReg(AddrReg, RegState::Kill) // addr
+                .addReg(SubReg) // data0
+                .addImm(0); // offset
+      }
+
+      MI->eraseFromParent();
+      break;
+    }
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V32_RESTORE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V64_RESTORE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V128_RESTORE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V256_RESTORE:
+    case AMDGPU::SI_SPILL_V512_RESTORE: {
+      unsigned NumSubRegs = getNumSubRegsForSpillOp(MI->getOpcode());
+      unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
+      int64_t Offset = FrameInfo->getObjectOffset(Index);
+      unsigned Size = NumSubRegs * 4;
+      unsigned TmpReg = RS->scavengeRegister(&AMDGPU::VGPR_32RegClass, MI, 0);
+
+      // FIXME: We could use DS_READ_B64 here to optimize for larger registers.
+      for (unsigned i = 0, e = NumSubRegs; i != e; ++i) {
+        unsigned SubReg = NumSubRegs > 1 ?
+            getPhysRegSubReg(DstReg, &AMDGPU::VGPR_32RegClass, i) :
+            DstReg;
+
+        Offset += (i * 4);
+        unsigned AddrReg = TII->calculateLDSSpillAddress(*MBB, MI, RS, TmpReg,
+                                                          Offset, Size);
+        if (AddrReg == AMDGPU::NoRegister) {
+           LLVMContext &Ctx = MF->getFunction()->getContext();
+           Ctx.emitError("Ran out of VGPRs for spilling VGPRs");
+           AddrReg = AMDGPU::VGPR0;
+        }
+
+        BuildMI(*MBB, MI, DL, TII->get(AMDGPU::DS_READ_B32), SubReg)
+                .addImm(0) // gds
+                .addReg(AddrReg, RegState::Kill) // addr
+                .addImm(0); //offset
+      }
+      MI->eraseFromParent();
+      break;
+    }
+
+    default: {
+      int64_t Offset = FrameInfo->getObjectOffset(Index);
+      FIOp.ChangeToImmediate(Offset);
+      if (!TII->isImmOperandLegal(MI, FIOperandNum, FIOp)) {
+        unsigned TmpReg = RS->scavengeRegister(&AMDGPU::VReg_32RegClass, MI, SPAdj);
+        BuildMI(*MBB, MI, MI->getDebugLoc(),
+                TII->get(AMDGPU::V_MOV_B32_e32), TmpReg)
+                .addImm(Offset);
+        FIOp.ChangeToRegister(TmpReg, false);
+      }
+    }
   }
 }
 
@@ -49,3 +269,200 @@ const TargetRegisterClass * SIRegisterInfo::getCFGStructurizerRegClass(
     case MVT::i32: return &AMDGPU::VReg_32RegClass;
   }
 }
+
+unsigned SIRegisterInfo::getHWRegIndex(unsigned Reg) const {
+  return getEncodingValue(Reg) & 0xff;
+}
+
+const TargetRegisterClass *SIRegisterInfo::getPhysRegClass(unsigned Reg) const {
+  assert(!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg));
+
+  static const TargetRegisterClass *BaseClasses[] = {
+    &AMDGPU::VReg_32RegClass,
+    &AMDGPU::SReg_32RegClass,
+    &AMDGPU::VReg_64RegClass,
+    &AMDGPU::SReg_64RegClass,
+    &AMDGPU::VReg_96RegClass,
+    &AMDGPU::VReg_128RegClass,
+    &AMDGPU::SReg_128RegClass,
+    &AMDGPU::VReg_256RegClass,
+    &AMDGPU::SReg_256RegClass,
+    &AMDGPU::VReg_512RegClass
+  };
+
+  for (const TargetRegisterClass *BaseClass : BaseClasses) {
+    if (BaseClass->contains(Reg)) {
+      return BaseClass;
+    }
+  }
+  return nullptr;
+}
+
+bool SIRegisterInfo::hasVGPRs(const TargetRegisterClass *RC) const {
+  return getCommonSubClass(&AMDGPU::VReg_32RegClass, RC) ||
+         getCommonSubClass(&AMDGPU::VReg_64RegClass, RC) ||
+         getCommonSubClass(&AMDGPU::VReg_96RegClass, RC) ||
+         getCommonSubClass(&AMDGPU::VReg_128RegClass, RC) ||
+         getCommonSubClass(&AMDGPU::VReg_256RegClass, RC) ||
+         getCommonSubClass(&AMDGPU::VReg_512RegClass, RC);
+}
+
+const TargetRegisterClass *SIRegisterInfo::getEquivalentVGPRClass(
+                                         const TargetRegisterClass *SRC) const {
+    if (hasVGPRs(SRC)) {
+      return SRC;
+    } else if (SRC == &AMDGPU::SCCRegRegClass) {
+      return &AMDGPU::VCCRegRegClass;
+    } else if (getCommonSubClass(SRC, &AMDGPU::SGPR_32RegClass)) {
+      return &AMDGPU::VReg_32RegClass;
+    } else if (getCommonSubClass(SRC, &AMDGPU::SGPR_64RegClass)) {
+      return &AMDGPU::VReg_64RegClass;
+    } else if (getCommonSubClass(SRC, &AMDGPU::SReg_128RegClass)) {
+      return &AMDGPU::VReg_128RegClass;
+    } else if (getCommonSubClass(SRC, &AMDGPU::SReg_256RegClass)) {
+      return &AMDGPU::VReg_256RegClass;
+    } else if (getCommonSubClass(SRC, &AMDGPU::SReg_512RegClass)) {
+      return &AMDGPU::VReg_512RegClass;
+    }
+    return nullptr;
+}
+
+const TargetRegisterClass *SIRegisterInfo::getSubRegClass(
+                         const TargetRegisterClass *RC, unsigned SubIdx) const {
+  if (SubIdx == AMDGPU::NoSubRegister)
+    return RC;
+
+  // If this register has a sub-register, we can safely assume it is a 32-bit
+  // register, because all of SI's sub-registers are 32-bit.
+  if (isSGPRClass(RC)) {
+    return &AMDGPU::SGPR_32RegClass;
+  } else {
+    return &AMDGPU::VGPR_32RegClass;
+  }
+}
+
+unsigned SIRegisterInfo::getPhysRegSubReg(unsigned Reg,
+                                          const TargetRegisterClass *SubRC,
+                                          unsigned Channel) const {
+
+  switch (Reg) {
+    case AMDGPU::VCC:
+      switch(Channel) {
+        case 0: return AMDGPU::VCC_LO;
+        case 1: return AMDGPU::VCC_HI;
+        default: llvm_unreachable("Invalid SubIdx for VCC");
+      }
+
+  case AMDGPU::FLAT_SCR:
+    switch (Channel) {
+    case 0:
+      return AMDGPU::FLAT_SCR_LO;
+    case 1:
+      return AMDGPU::FLAT_SCR_HI;
+    default:
+      llvm_unreachable("Invalid SubIdx for FLAT_SCR");
+    }
+    break;
+
+  case AMDGPU::EXEC:
+    switch (Channel) {
+    case 0:
+      return AMDGPU::EXEC_LO;
+    case 1:
+      return AMDGPU::EXEC_HI;
+    default:
+      llvm_unreachable("Invalid SubIdx for EXEC");
+    }
+    break;
+  }
+
+  const TargetRegisterClass *RC = getPhysRegClass(Reg);
+  // 32-bit registers don't have sub-registers, so we can just return the
+  // Reg.  We need to have this check here, because the calculation below
+  // using getHWRegIndex() will fail with special 32-bit registers like
+  // VCC_LO, VCC_HI, EXEC_LO, EXEC_HI and M0.
+  if (RC->getSize() == 4) {
+    assert(Channel == 0);
+    return Reg;
+  }
+
+  unsigned Index = getHWRegIndex(Reg);
+  return SubRC->getRegister(Index + Channel);
+}
+
+bool SIRegisterInfo::regClassCanUseLiteralConstant(int RCID) const {
+  switch (RCID) {
+  default: return false;
+  case AMDGPU::SSrc_32RegClassID:
+  case AMDGPU::SSrc_64RegClassID:
+  case AMDGPU::VSrc_32RegClassID:
+  case AMDGPU::VSrc_64RegClassID:
+    return true;
+  }
+}
+
+bool SIRegisterInfo::regClassCanUseLiteralConstant(
+                             const TargetRegisterClass *RC) const {
+  return regClassCanUseLiteralConstant(RC->getID());
+}
+
+bool SIRegisterInfo::regClassCanUseInlineConstant(int RCID) const {
+  if (regClassCanUseLiteralConstant(RCID))
+    return true;
+
+  switch (RCID) {
+  default: return false;
+  case AMDGPU::VCSrc_32RegClassID:
+  case AMDGPU::VCSrc_64RegClassID:
+    return true;
+  }
+}
+
+bool SIRegisterInfo::regClassCanUseInlineConstant(
+                            const TargetRegisterClass *RC) const {
+  return regClassCanUseInlineConstant(RC->getID());
+}
+
+
+unsigned SIRegisterInfo::getPreloadedValue(const MachineFunction &MF,
+                                           enum PreloadedValue Value) const {
+
+  const SIMachineFunctionInfo *MFI = MF.getInfo<SIMachineFunctionInfo>();
+  switch (Value) {
+  case SIRegisterInfo::TGID_X:
+    return AMDGPU::SReg_32RegClass.getRegister(MFI->NumUserSGPRs + 0);
+  case SIRegisterInfo::TGID_Y:
+    return AMDGPU::SReg_32RegClass.getRegister(MFI->NumUserSGPRs + 1);
+  case SIRegisterInfo::TGID_Z:
+    return AMDGPU::SReg_32RegClass.getRegister(MFI->NumUserSGPRs + 2);
+  case SIRegisterInfo::SCRATCH_WAVE_OFFSET:
+    return AMDGPU::SReg_32RegClass.getRegister(MFI->NumUserSGPRs + 4);
+  case SIRegisterInfo::SCRATCH_PTR:
+    return AMDGPU::SGPR2_SGPR3;
+  case SIRegisterInfo::INPUT_PTR:
+    return AMDGPU::SGPR0_SGPR1;
+  case SIRegisterInfo::TIDIG_X:
+    return AMDGPU::VGPR0;
+  case SIRegisterInfo::TIDIG_Y:
+    return AMDGPU::VGPR1;
+  case SIRegisterInfo::TIDIG_Z:
+    return AMDGPU::VGPR2;
+  }
+  llvm_unreachable("unexpected preloaded value type");
+}
+
+/// \brief Returns a register that is not used at any point in the function.
+///        If all registers are used, then this function will return
+//         AMDGPU::NoRegister.
+unsigned SIRegisterInfo::findUnusedVGPR(const MachineRegisterInfo &MRI) const {
+
+  const TargetRegisterClass *RC = &AMDGPU::VGPR_32RegClass;
+
+  for (TargetRegisterClass::iterator I = RC->begin(), E = RC->end();
+       I != E; ++I) {
+    if (!MRI.isPhysRegUsed(*I))
+      return *I;
+  }
+  return AMDGPU::NoRegister;
+}
+