this is done.
[oota-llvm.git] / lib / Target / README.txt
index 2dd46d29cabe1c78da3c05b0662939991c32b743..284be24b679a61296eb429c38985746b92e33065 100644 (file)
@@ -1,21 +1,20 @@
 Target Independent Opportunities:
 
-===-------------------------------------------------------------------------===
+//===---------------------------------------------------------------------===//
 
-FreeBench/mason contains code like this:
+With the recent changes to make the implicit def/use set explicit in
+machineinstrs, we should change the target descriptions for 'call' instructions
+so that the .td files don't list all the call-clobbered registers as implicit
+defs.  Instead, these should be added by the code generator (e.g. on the dag).
 
-static p_type m0u(p_type p) {
-  int m[]={0, 8, 1, 2, 16, 5, 13, 7, 14, 9, 3, 4, 11, 12, 15, 10, 17, 6};
-  p_type pu;
-  pu.a = m[p.a];
-  pu.b = m[p.b];
-  pu.c = m[p.c];
-  return pu;
-}
+This has a number of uses:
 
-We currently compile this into a memcpy from a static array into 'm', then
-a bunch of loads from m.  It would be better to avoid the memcpy and just do
-loads from the static array.
+1. PPC32/64 and X86 32/64 can avoid having multiple copies of call instructions
+   for their different impdef sets.
+2. Targets with multiple calling convs (e.g. x86) which have different clobber
+   sets don't need copies of call instructions.
+3. 'Interprocedural register allocation' can be done to reduce the clobber sets
+   of calls.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
@@ -63,17 +62,6 @@ which will be removed once the proper fix is made.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-Turn this into a signed shift right in instcombine:
-
-int f(unsigned x) {
-  return x >> 31 ? -1 : 0;
-}
-
-http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=25600
-http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2006-02/msg01492.html
-
-//===---------------------------------------------------------------------===//
-
 On targets with expensive 64-bit multiply, we could LSR this:
 
 for (i = ...; ++i) {
@@ -105,6 +93,8 @@ int foo(int z, int n) {
   return bar(z, n) + bar(2*z, 2*n);
 }
 
+Reassociate should handle the example in GCC PR16157.
+
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
 These two functions should generate the same code on big-endian systems:
@@ -117,14 +107,408 @@ for 1,2,4,8 bytes.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-This code:
-int rot(unsigned char b) { int a = ((b>>1) ^ (b<<7)) & 0xff; return a; }
+It would be nice to revert this patch:
+http://lists.cs.uiuc.edu/pipermail/llvm-commits/Week-of-Mon-20060213/031986.html
+
+And teach the dag combiner enough to simplify the code expanded before 
+legalize.  It seems plausible that this knowledge would let it simplify other
+stuff too.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+For vector types, TargetData.cpp::getTypeInfo() returns alignment that is equal
+to the type size. It works but can be overly conservative as the alignment of
+specific vector types are target dependent.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+We should add 'unaligned load/store' nodes, and produce them from code like
+this:
+
+v4sf example(float *P) {
+  return (v4sf){P[0], P[1], P[2], P[3] };
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Add support for conditional increments, and other related patterns.  Instead
+of:
+
+       movl 136(%esp), %eax
+       cmpl $0, %eax
+       je LBB16_2      #cond_next
+LBB16_1:       #cond_true
+       incl _foo
+LBB16_2:       #cond_next
+
+emit:
+       movl    _foo, %eax
+       cmpl    $1, %edi
+       sbbl    $-1, %eax
+       movl    %eax, _foo
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Combine: a = sin(x), b = cos(x) into a,b = sincos(x).
+
+Expand these to calls of sin/cos and stores:
+      double sincos(double x, double *sin, double *cos);
+      float sincosf(float x, float *sin, float *cos);
+      long double sincosl(long double x, long double *sin, long double *cos);
+
+Doing so could allow SROA of the destination pointers.  See also:
+http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=17687
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Scalar Repl cannot currently promote this testcase to 'ret long cst':
+
+        %struct.X = type { i32, i32 }
+        %struct.Y = type { %struct.X }
+
+define i64 @bar() {
+        %retval = alloca %struct.Y, align 8
+        %tmp12 = getelementptr %struct.Y* %retval, i32 0, i32 0, i32 0
+        store i32 0, i32* %tmp12
+        %tmp15 = getelementptr %struct.Y* %retval, i32 0, i32 0, i32 1
+        store i32 1, i32* %tmp15
+        %retval.upgrd.1 = bitcast %struct.Y* %retval to i64*
+        %retval.upgrd.2 = load i64* %retval.upgrd.1
+        ret i64 %retval.upgrd.2
+}
+
+it should be extended to do so.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+-scalarrepl should promote this to be a vector scalar.
+
+        %struct..0anon = type { <4 x float> }
+
+define void @test1(<4 x float> %V, float* %P) {
+        %u = alloca %struct..0anon, align 16
+        %tmp = getelementptr %struct..0anon* %u, i32 0, i32 0
+        store <4 x float> %V, <4 x float>* %tmp
+        %tmp1 = bitcast %struct..0anon* %u to [4 x float]*
+        %tmp.upgrd.1 = getelementptr [4 x float]* %tmp1, i32 0, i32 1
+        %tmp.upgrd.2 = load float* %tmp.upgrd.1
+        %tmp3 = mul float %tmp.upgrd.2, 2.000000e+00
+        store float %tmp3, float* %P
+        ret void
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Turn this into a single byte store with no load (the other 3 bytes are
+unmodified):
+
+void %test(uint* %P) {
+       %tmp = load uint* %P
+        %tmp14 = or uint %tmp, 3305111552
+        %tmp15 = and uint %tmp14, 3321888767
+        store uint %tmp15, uint* %P
+        ret void
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+dag/inst combine "clz(x)>>5 -> x==0" for 32-bit x.
+
+Compile:
+
+int bar(int x)
+{
+  int t = __builtin_clz(x);
+  return -(t>>5);
+}
+
+to:
+
+_bar:   addic r3,r3,-1
+        subfe r3,r3,r3
+        blr
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Legalize should lower ctlz like this:
+  ctlz(x) = popcnt((x-1) & ~x)
 
-Can be improved in two ways:
+on targets that have popcnt but not ctlz.  itanium, what else?
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
 
-1. The instcombiner should eliminate the type conversions.
-2. The X86 backend should turn this into a rotate by one bit.
+quantum_sigma_x in 462.libquantum contains the following loop:
+
+      for(i=0; i<reg->size; i++)
+       {
+         /* Flip the target bit of each basis state */
+         reg->node[i].state ^= ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
+       } 
+
+Where MAX_UNSIGNED/state is a 64-bit int.  On a 32-bit platform it would be just
+so cool to turn it into something like:
+
+   long long Res = ((MAX_UNSIGNED) 1 << target);
+   if (target < 32) {
+     for(i=0; i<reg->size; i++)
+       reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFFULL;
+   } else {
+     for(i=0; i<reg->size; i++)
+       reg->node[i].state ^= Res & 0xFFFFFFFF00000000ULL
+   }
+   
+... which would only do one 32-bit XOR per loop iteration instead of two.
+
+It would also be nice to recognize the reg->size doesn't alias reg->node[i], but
+alas...
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-Add LSR exit value substitution. It'll probably be a win for Ackermann, etc.
+This isn't recognized as bswap by instcombine:
+
+unsigned int swap_32(unsigned int v) {
+  v = ((v & 0x00ff00ffU) << 8)  | ((v & 0xff00ff00U) >> 8);
+  v = ((v & 0x0000ffffU) << 16) | ((v & 0xffff0000U) >> 16);
+  return v;
+}
+
+Nor is this (yes, it really is bswap):
+
+unsigned long reverse(unsigned v) {
+    unsigned t;
+    t = v ^ ((v << 16) | (v >> 16));
+    t &= ~0xff0000;
+    v = (v << 24) | (v >> 8);
+    return v ^ (t >> 8);
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+These should turn into single 16-bit (unaligned?) loads on little/big endian
+processors.
+
+unsigned short read_16_le(const unsigned char *adr) {
+  return adr[0] | (adr[1] << 8);
+}
+unsigned short read_16_be(const unsigned char *adr) {
+  return (adr[0] << 8) | adr[1];
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+-instcombine should handle this transform:
+   icmp pred (sdiv X / C1 ), C2
+when X, C1, and C2 are unsigned.  Similarly for udiv and signed operands. 
+
+Currently InstCombine avoids this transform but will do it when the signs of
+the operands and the sign of the divide match. See the FIXME in 
+InstructionCombining.cpp in the visitSetCondInst method after the switch case 
+for Instruction::UDiv (around line 4447) for more details.
+
+The SingleSource/Benchmarks/Shootout-C++/hash and hash2 tests have examples of
+this construct. 
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Instcombine misses several of these cases (see the testcase in the patch):
+http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2006-10/msg01519.html
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+viterbi speeds up *significantly* if the various "history" related copy loops
+are turned into memcpy calls at the source level.  We need a "loops to memcpy"
+pass.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Consider:
+
+typedef unsigned U32;
+typedef unsigned long long U64;
+int test (U32 *inst, U64 *regs) {
+    U64 effective_addr2;
+    U32 temp = *inst;
+    int r1 = (temp >> 20) & 0xf;
+    int b2 = (temp >> 16) & 0xf;
+    effective_addr2 = temp & 0xfff;
+    if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
+    b2 = (temp >> 12) & 0xf;
+    if (b2) effective_addr2 += regs[b2];
+    effective_addr2 &= regs[4];
+     if ((effective_addr2 & 3) == 0)
+        return 1;
+    return 0;
+}
+
+Note that only the low 2 bits of effective_addr2 are used.  On 32-bit systems,
+we don't eliminate the computation of the top half of effective_addr2 because
+we don't have whole-function selection dags.  On x86, this means we use one
+extra register for the function when effective_addr2 is declared as U64 than
+when it is declared U32.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Promote for i32 bswap can use i64 bswap + shr.  Useful on targets with 64-bit
+regs and bswap, like itanium.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+LSR should know what GPR types a target has.  This code:
+
+volatile short X, Y; // globals
+
+void foo(int N) {
+  int i;
+  for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
+}
+
+produces two identical IV's (after promotion) on PPC/ARM:
+
+LBB1_1: @bb.preheader
+        mov r3, #0
+        mov r2, r3
+        mov r1, r3
+LBB1_2: @bb
+        ldr r12, LCPI1_0
+        ldr r12, [r12]
+        strh r2, [r12]
+        ldr r12, LCPI1_1
+        ldr r12, [r12]
+        strh r3, [r12]
+        add r1, r1, #1    <- [0,+,1]
+        add r3, r3, #4
+        add r2, r2, #1    <- [0,+,1]
+        cmp r1, r0
+        bne LBB1_2      @bb
+
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Tail call elim should be more aggressive, checking to see if the call is
+followed by an uncond branch to an exit block.
+
+; This testcase is due to tail-duplication not wanting to copy the return
+; instruction into the terminating blocks because there was other code
+; optimized out of the function after the taildup happened.
+;RUN: llvm-upgrade < %s | llvm-as | opt -tailcallelim | llvm-dis | not grep call
+
+int %t4(int %a) {
+entry:
+        %tmp.1 = and int %a, 1
+        %tmp.2 = cast int %tmp.1 to bool
+        br bool %tmp.2, label %then.0, label %else.0
+
+then.0:
+        %tmp.5 = add int %a, -1
+        %tmp.3 = call int %t4( int %tmp.5 )
+        br label %return
+
+else.0:
+        %tmp.7 = setne int %a, 0
+        br bool %tmp.7, label %then.1, label %return
+
+then.1:
+        %tmp.11 = add int %a, -2
+        %tmp.9 = call int %t4( int %tmp.11 )
+        br label %return
+
+return:
+        %result.0 = phi int [ 0, %else.0 ], [ %tmp.3, %then.0 ],
+                            [ %tmp.9, %then.1 ]
+        ret int %result.0
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Tail recursion elimination is not transforming this function, because it is
+returning n, which fails the isDynamicConstant check in the accumulator 
+recursion checks.
+
+long long fib(const long long n) {
+  switch(n) {
+    case 0:
+    case 1:
+      return n;
+    default:
+      return fib(n-1) + fib(n-2);
+  }
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Argument promotion should promote arguments for recursive functions, like 
+this:
+
+; RUN: llvm-upgrade < %s | llvm-as | opt -argpromotion | llvm-dis | grep x.val
+
+implementation   ; Functions:
+
+internal int %foo(int* %x) {
+entry:
+        %tmp = load int* %x
+        %tmp.foo = call int %foo(int *%x)
+        ret int %tmp.foo
+}
+
+int %bar(int* %x) {
+entry:
+        %tmp3 = call int %foo( int* %x)                ; <int>[#uses=1]
+        ret int %tmp3
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+"basicaa" should know how to look through "or" instructions that act like add
+instructions.  For example in this code, the x*4+1 is turned into x*4 | 1, and
+basicaa can't analyze the array subscript, leading to duplicated loads in the
+generated code:
+
+void test(int X, int Y, int a[]) {
+int i;
+  for (i=2; i<1000; i+=4) {
+  a[i+0] = a[i-1+0]*a[i-2+0];
+  a[i+1] = a[i-1+1]*a[i-2+1];
+  a[i+2] = a[i-1+2]*a[i-2+2];
+  a[i+3] = a[i-1+3]*a[i-2+3];
+  }
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+We should investigate an instruction sinking pass.  Consider this silly
+example in pic mode:
+
+#include <assert.h>
+void foo(int x) {
+  assert(x);
+  //...
+}
+
+we compile this to:
+_foo:
+       subl    $28, %esp
+       call    "L1$pb"
+"L1$pb":
+       popl    %eax
+       cmpl    $0, 32(%esp)
+       je      LBB1_2  # cond_true
+LBB1_1:        # return
+       # ...
+       addl    $28, %esp
+       ret
+LBB1_2:        # cond_true
+...
+
+The PIC base computation (call+popl) is only used on one path through the 
+code, but is currently always computed in the entry block.  It would be 
+better to sink the picbase computation down into the block for the 
+assertion, as it is the only one that uses it.  This happens for a lot of 
+code with early outs.
+
+Another example is loads of arguments, which are usually emitted into the 
+entry block on targets like x86.  If not used in all paths through a 
+function, they should be sunk into the ones that do.
+
+In this case, whole-function-isel would also handle this.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//