nsz Git - libfirm/blob - ir/be/arm/bearch_arm.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2008 University of Karlsruhe.  All right reserved.
   3  *
   4  * This file is part of libFirm.
   5  *
   6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
   7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
   8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
   9  * packaging of this file.
  10  *
  11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
  12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
  13  * Agreement provided with the Software.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
  16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  17  * PURPOSE.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file
  22  * @brief   The main arm backend driver file.
  23  * @author  Matthias Braun, Oliver Richter, Tobias Gneist
  24  */
  25 #include "config.h"
  26
  27 #include "lc_opts.h"
  28 #include "lc_opts_enum.h"
  29
  30 #include "irgwalk.h"
  31 #include "irprog.h"
  32 #include "irprintf.h"
  33 #include "ircons.h"
  34 #include "irgmod.h"
  35 #include "irgopt.h"
  36 #include "iroptimize.h"
  37 #include "irdump.h"
  38 #include "lower_calls.h"
  39 #include "error.h"
  40
  41 #include "bitset.h"
  42 #include "debug.h"
  43 #include "array_t.h"
  44 #include "irtools.h"
  45
  46 #include "bearch.h"
  47 #include "benode.h"
  48 #include "belower.h"
  49 #include "besched.h"
  50 #include "be.h"
  51 #include "bemodule.h"
  52 #include "beirg.h"
  53 #include "bespillslots.h"
  54 #include "bespillutil.h"
  55 #include "begnuas.h"
  56 #include "belistsched.h"
  57 #include "beflags.h"
  58 #include "bestack.h"
  59
  60 #include "bearch_arm_t.h"
  61
  62 #include "arm_new_nodes.h"
  63 #include "gen_arm_regalloc_if.h"
  64 #include "arm_transform.h"
  65 #include "arm_optimize.h"
  66 #include "arm_emitter.h"
  67 #include "arm_map_regs.h"
  68
  69 static ir_entity *arm_get_frame_entity(const ir_node *irn)
  70 {
  71         const arm_attr_t *attr = get_arm_attr_const(irn);
  72
  73         if (is_arm_FrameAddr(irn)) {
  74                 const arm_SymConst_attr_t *frame_attr = get_arm_SymConst_attr_const(irn);
  75                 return frame_attr->entity;
  76         }
  77         if (attr->is_load_store) {
  78                 const arm_load_store_attr_t *load_store_attr
  79                         = get_arm_load_store_attr_const(irn);
  80                 if (load_store_attr->is_frame_entity) {
  81                         return load_store_attr->entity;
  82                 }
  83         }
  84         return NULL;
  85 }
  86
  87 /**
  88  * This function is called by the generic backend to correct offsets for
  89  * nodes accessing the stack.
  90  */
  91 static void arm_set_stack_bias(ir_node *irn, int bias)
  92 {
  93         if (is_arm_FrameAddr(irn)) {
  94                 arm_SymConst_attr_t *attr = get_arm_SymConst_attr(irn);
  95                 attr->fp_offset += bias;
  96         } else {
  97                 arm_load_store_attr_t *attr = get_arm_load_store_attr(irn);
  98                 assert(attr->base.is_load_store);
  99                 attr->offset += bias;
 100         }
 101 }
 102
 103 static int arm_get_sp_bias(const ir_node *irn)
 104 {
 105         /* We don't have any nodes changing the stack pointer.
 106            We probably want to support post-/pre increment/decrement later */
 107         (void) irn;
 108         return 0;
 109 }
 110
 111 /* fill register allocator interface */
 112
 113 static const arch_irn_ops_t arm_irn_ops = {
 114         arm_get_frame_entity,
 115         arm_set_stack_bias,
 116         arm_get_sp_bias,
 117         NULL,    /* get_inverse             */
 118         NULL,    /* get_op_estimated_cost   */
 119         NULL,    /* possible_memory_operand */
 120         NULL,    /* perform_memory_operand  */
 121 };
 122
 123 /**
 124  * Transforms the standard Firm graph into
 125  * a ARM firm graph.
 126  */
 127 static void arm_prepare_graph(ir_graph *irg)
 128 {
 129         /* transform nodes into assembler instructions */
 130         arm_transform_graph(irg);
 131
 132         /* do local optimizations (mainly CSE) */
 133         local_optimize_graph(irg);
 134
 135         /* do code placement, to optimize the position of constants */
 136         place_code(irg);
 137 }
 138
 139 static void arm_collect_frame_entity_nodes(ir_node *node, void *data)
 140 {
 141         be_fec_env_t  *env = (be_fec_env_t*)data;
 142         const ir_mode *mode;
 143         int            align;
 144         ir_entity     *entity;
 145         const arm_load_store_attr_t *attr;
 146
 147         if (be_is_Reload(node) && be_get_frame_entity(node) == NULL) {
 148                 mode  = get_irn_mode(node);
 149                 align = get_mode_size_bytes(mode);
 150                 be_node_needs_frame_entity(env, node, mode, align);
 151                 return;
 152         }
 153
 154         switch (get_arm_irn_opcode(node)) {
 155         case iro_arm_Ldf:
 156         case iro_arm_Ldr:
 157                 break;
 158         default:
 159                 return;
 160         }
 161
 162         attr   = get_arm_load_store_attr_const(node);
 163         entity = attr->entity;
 164         mode   = attr->load_store_mode;
 165         align  = get_mode_size_bytes(mode);
 166         if (entity != NULL)
 167                 return;
 168         if (!attr->is_frame_entity)
 169                 return;
 170         be_node_needs_frame_entity(env, node, mode, align);
 171 }
 172
 173 static void arm_set_frame_entity(ir_node *node, ir_entity *entity)
 174 {
 175         if (is_be_node(node)) {
 176                 be_node_set_frame_entity(node, entity);
 177         } else {
 178                 arm_load_store_attr_t *attr = get_arm_load_store_attr(node);
 179                 attr->entity = entity;
 180         }
 181 }
 182
 183 static void transform_Reload(ir_node *node)
 184 {
 185         ir_node   *block  = get_nodes_block(node);
 186         dbg_info  *dbgi   = get_irn_dbg_info(node);
 187         ir_node   *ptr    = get_irn_n(node, n_be_Reload_frame);
 188         ir_node   *mem    = get_irn_n(node, n_be_Reload_mem);
 189         ir_mode   *mode   = get_irn_mode(node);
 190         ir_entity *entity = be_get_frame_entity(node);
 191         const arch_register_t *reg;
 192         ir_node   *proj;
 193         ir_node   *load;
 194
 195         ir_node  *sched_point = sched_prev(node);
 196
 197         load = new_bd_arm_Ldr(dbgi, block, ptr, mem, mode, entity, false, 0, true);
 198         sched_add_after(sched_point, load);
 199         sched_remove(node);
 200
 201         proj = new_rd_Proj(dbgi, load, mode, pn_arm_Ldr_res);
 202
 203         reg = arch_get_irn_register(node);
 204         arch_set_irn_register(proj, reg);
 205
 206         exchange(node, proj);
 207 }
 208
 209 static void transform_Spill(ir_node *node)
 210 {
 211         ir_node   *block  = get_nodes_block(node);
 212         dbg_info  *dbgi   = get_irn_dbg_info(node);
 213         ir_node   *ptr    = get_irn_n(node, n_be_Spill_frame);
 214         ir_graph  *irg    = get_irn_irg(node);
 215         ir_node   *mem    = get_irg_no_mem(irg);
 216         ir_node   *val    = get_irn_n(node, n_be_Spill_val);
 217         ir_mode   *mode   = get_irn_mode(val);
 218         ir_entity *entity = be_get_frame_entity(node);
 219         ir_node   *sched_point;
 220         ir_node   *store;
 221
 222         sched_point = sched_prev(node);
 223         store = new_bd_arm_Str(dbgi, block, ptr, val, mem, mode, entity, false, 0,
 224                                true);
 225
 226         sched_remove(node);
 227         sched_add_after(sched_point, store);
 228
 229         exchange(node, store);
 230 }
 231
 232 static void arm_after_ra_walker(ir_node *block, void *data)
 233 {
 234         ir_node *node, *prev;
 235         (void) data;
 236
 237         for (node = sched_last(block); !sched_is_begin(node); node = prev) {
 238                 prev = sched_prev(node);
 239
 240                 if (be_is_Reload(node)) {
 241                         transform_Reload(node);
 242                 } else if (be_is_Spill(node)) {
 243                         transform_Spill(node);
 244                 }
 245         }
 246 }
 247
 248 /**
 249  * Called immediately before emit phase.
 250  */
 251 static void arm_finish_irg(ir_graph *irg)
 252 {
 253         be_stack_layout_t *stack_layout = be_get_irg_stack_layout(irg);
 254         bool               at_begin     = stack_layout->sp_relative ? true : false;
 255         be_fec_env_t      *fec_env      = be_new_frame_entity_coalescer(irg);
 256
 257         irg_walk_graph(irg, NULL, arm_collect_frame_entity_nodes, fec_env);
 258         be_assign_entities(fec_env, arm_set_frame_entity, at_begin);
 259         be_free_frame_entity_coalescer(fec_env);
 260
 261         irg_block_walk_graph(irg, NULL, arm_after_ra_walker, NULL);
 262
 263         /* fix stack entity offsets */
 264         be_abi_fix_stack_nodes(irg);
 265         be_abi_fix_stack_bias(irg);
 266
 267         /* do peephole optimizations and fix stack offsets */
 268         arm_peephole_optimization(irg);
 269 }
 270
 271 static void arm_before_ra(ir_graph *irg)
 272 {
 273         be_sched_fix_flags(irg, &arm_reg_classes[CLASS_arm_flags], NULL, NULL);
 274 }
 275
 276 /**
 277  * Initializes the code generator.
 278  */
 279 static void arm_init_graph(ir_graph *irg)
 280 {
 281         (void) irg;
 282 }
 283
 284
 285 /**
 286  * Maps all intrinsic calls that the backend support
 287  * and map all instructions the backend did not support
 288  * to runtime calls.
 289  */
 290 static void arm_handle_intrinsics(void)
 291 {
 292         ir_type *tp, *int_tp, *uint_tp;
 293         i_record records[8];
 294         int n_records = 0;
 295
 296         runtime_rt rt_iDiv, rt_uDiv, rt_iMod, rt_uMod;
 297
 298 #define ID(x) new_id_from_chars(x, sizeof(x)-1)
 299
 300         int_tp  = get_type_for_mode(mode_Is);
 301         uint_tp = get_type_for_mode(mode_Iu);
 302
 303         /* ARM has neither a signed div instruction ... */
 304         {
 305                 i_instr_record *map_Div = &records[n_records++].i_instr;
 306
 307                 tp = new_type_method(2, 1);
 308                 set_method_param_type(tp, 0, int_tp);
 309                 set_method_param_type(tp, 1, int_tp);
 310                 set_method_res_type(tp, 0, int_tp);
 311
 312                 rt_iDiv.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__divsi3"), tp);
 313                 set_entity_ld_ident(rt_iDiv.ent, ID("__divsi3"));
 314                 rt_iDiv.mode            = mode_T;
 315                 rt_iDiv.res_mode        = mode_Is;
 316                 rt_iDiv.mem_proj_nr     = pn_Div_M;
 317                 rt_iDiv.regular_proj_nr = pn_Div_X_regular;
 318                 rt_iDiv.exc_proj_nr     = pn_Div_X_except;
 319                 rt_iDiv.res_proj_nr     = pn_Div_res;
 320
 321                 add_entity_linkage(rt_iDiv.ent, IR_LINKAGE_CONSTANT);
 322                 set_entity_visibility(rt_iDiv.ent, ir_visibility_external);
 323
 324                 map_Div->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 325                 map_Div->op       = op_Div;
 326                 map_Div->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 327                 map_Div->ctx      = &rt_iDiv;
 328         }
 329         /* ... nor an unsigned div instruction ... */
 330         {
 331                 i_instr_record *map_Div = &records[n_records++].i_instr;
 332
 333                 tp = new_type_method(2, 1);
 334                 set_method_param_type(tp, 0, uint_tp);
 335                 set_method_param_type(tp, 1, uint_tp);
 336                 set_method_res_type(tp, 0, uint_tp);
 337
 338                 rt_uDiv.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__udivsi3"), tp);
 339                 set_entity_ld_ident(rt_uDiv.ent, ID("__udivsi3"));
 340                 rt_uDiv.mode            = mode_T;
 341                 rt_uDiv.res_mode        = mode_Iu;
 342                 rt_uDiv.mem_proj_nr     = pn_Div_M;
 343                 rt_uDiv.regular_proj_nr = pn_Div_X_regular;
 344                 rt_uDiv.exc_proj_nr     = pn_Div_X_except;
 345                 rt_uDiv.res_proj_nr     = pn_Div_res;
 346
 347                 set_entity_visibility(rt_uDiv.ent, ir_visibility_external);
 348
 349                 map_Div->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 350                 map_Div->op       = op_Div;
 351                 map_Div->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 352                 map_Div->ctx      = &rt_uDiv;
 353         }
 354         /* ... nor a signed mod instruction ... */
 355         {
 356                 i_instr_record *map_Mod = &records[n_records++].i_instr;
 357
 358                 tp = new_type_method(2, 1);
 359                 set_method_param_type(tp, 0, int_tp);
 360                 set_method_param_type(tp, 1, int_tp);
 361                 set_method_res_type(tp, 0, int_tp);
 362
 363                 rt_iMod.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__modsi3"), tp);
 364                 set_entity_ld_ident(rt_iMod.ent, ID("__modsi3"));
 365                 rt_iMod.mode            = mode_T;
 366                 rt_iMod.res_mode        = mode_Is;
 367                 rt_iMod.mem_proj_nr     = pn_Mod_M;
 368                 rt_iMod.regular_proj_nr = pn_Mod_X_regular;
 369                 rt_iMod.exc_proj_nr     = pn_Mod_X_except;
 370                 rt_iMod.res_proj_nr     = pn_Mod_res;
 371
 372                 set_entity_visibility(rt_iMod.ent, ir_visibility_external);
 373
 374                 map_Mod->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 375                 map_Mod->op       = op_Mod;
 376                 map_Mod->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 377                 map_Mod->ctx      = &rt_iMod;
 378         }
 379         /* ... nor an unsigned mod. */
 380         {
 381                 i_instr_record *map_Mod = &records[n_records++].i_instr;
 382
 383                 tp = new_type_method(2, 1);
 384                 set_method_param_type(tp, 0, uint_tp);
 385                 set_method_param_type(tp, 1, uint_tp);
 386                 set_method_res_type(tp, 0, uint_tp);
 387
 388                 rt_uMod.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__umodsi3"), tp);
 389                 set_entity_ld_ident(rt_uMod.ent, ID("__umodsi3"));
 390                 rt_uMod.mode            = mode_T;
 391                 rt_uMod.res_mode        = mode_Iu;
 392                 rt_uMod.mem_proj_nr     = pn_Mod_M;
 393                 rt_uMod.regular_proj_nr = pn_Mod_X_regular;
 394                 rt_uMod.exc_proj_nr     = pn_Mod_X_except;
 395                 rt_uMod.res_proj_nr     = pn_Mod_res;
 396
 397                 set_entity_visibility(rt_uMod.ent, ir_visibility_external);
 398
 399                 map_Mod->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 400                 map_Mod->op       = op_Mod;
 401                 map_Mod->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 402                 map_Mod->ctx      = &rt_uMod;
 403         }
 404
 405         if (n_records > 0)
 406                 lower_intrinsics(records, n_records, /*part_block_used=*/0);
 407 }
 408
 409 extern const arch_isa_if_t arm_isa_if;
 410 static arm_isa_t arm_isa_template = {
 411         {
 412                 &arm_isa_if,           /* isa interface */
 413                 N_ARM_REGISTERS,
 414                 arm_registers,
 415                 N_ARM_CLASSES,
 416                 arm_reg_classes,
 417                 &arm_registers[REG_SP],  /* stack pointer */
 418                 &arm_registers[REG_R11], /* base pointer */
 419                 &arm_reg_classes[CLASS_arm_gp],  /* static link pointer class */
 420                 2,                     /* power of two stack alignment for calls, 2^2 == 4 */
 421                 NULL,                  /* main environment */
 422                 7,                     /* spill costs */
 423                 5,                     /* reload costs */
 424                 true,                  /* we do have custom abi handling */
 425         },
 426         ARM_FPU_ARCH_FPE,      /* FPU architecture */
 427 };
 428
 429 /**
 430  * Initializes the backend ISA and opens the output file.
 431  */
 432 static arch_env_t *arm_init(const be_main_env_t *env)
 433 {
 434         arm_isa_t *isa = XMALLOC(arm_isa_t);
 435         *isa = arm_isa_template;
 436
 437         arm_register_init();
 438
 439         arm_create_opcodes(&arm_irn_ops);
 440         arm_handle_intrinsics();
 441
 442         be_gas_emit_types = false;
 443
 444         be_emit_init(env->file_handle);
 445         be_gas_begin_compilation_unit(env);
 446
 447         return &isa->base;
 448 }
 449
 450
 451
 452 /**
 453  * Closes the output file and frees the ISA structure.
 454  */
 455 static void arm_done(void *self)
 456 {
 457         arm_isa_t *isa = (arm_isa_t*)self;
 458
 459         be_gas_end_compilation_unit(isa->base.main_env);
 460
 461         be_emit_exit();
 462         free(self);
 463 }
 464
 465 /**
 466  * Allows or disallows the creation of Psi nodes for the given Phi nodes.
 467  * @return 1 if allowed, 0 otherwise
 468  */
 469 static int arm_is_mux_allowed(ir_node *sel, ir_node *mux_false,
 470                               ir_node *mux_true)
 471 {
 472         (void) sel;
 473         (void) mux_false;
 474         (void) mux_true;
 475         return false;
 476 }
 477
 478 static asm_constraint_flags_t arm_parse_asm_constraint(const char **c)
 479 {
 480         /* asm not supported */
 481         (void) c;
 482         return ASM_CONSTRAINT_FLAG_INVALID;
 483 }
 484
 485 static int arm_is_valid_clobber(const char *clobber)
 486 {
 487         (void) clobber;
 488         return 0;
 489 }
 490
 491 static void arm_lower_for_target(void)
 492 {
 493         size_t i, n_irgs = get_irp_n_irgs();
 494
 495         /* lower compound param handling */
 496         lower_calls_with_compounds(LF_RETURN_HIDDEN);
 497
 498         for (i = 0; i < n_irgs; ++i) {
 499                 ir_graph *irg = get_irp_irg(i);
 500                 lower_switch(irg, 4, 256, false);
 501         }
 502
 503         for (i = 0; i < n_irgs; ++i) {
 504                 ir_graph *irg = get_irp_irg(i);
 505                 /* Turn all small CopyBs into loads/stores and all bigger CopyBs into
 506                  * memcpy calls.
 507                  * TODO:  These constants need arm-specific tuning. */
 508                 lower_CopyB(irg, 31, 32, false);
 509         }
 510 }
 511
 512 /**
 513  * Returns the libFirm configuration parameter for this backend.
 514  */
 515 static const backend_params *arm_get_libfirm_params(void)
 516 {
 517         static ir_settings_arch_dep_t ad = {
 518                 1,    /* allow subs */
 519                 1,    /* Muls are fast enough on ARM but ... */
 520                 31,   /* ... one shift would be possible better */
 521                 NULL, /* no evaluator function */
 522                 0,    /* SMUL is needed, only in Arch M */
 523                 0,    /* UMUL is needed, only in Arch M */
 524                 32,   /* SMUL & UMUL available for 32 bit */
 525         };
 526         static backend_params p = {
 527                 0,     /* don't support inline assembler yet */
 528                 1,     /* support Rotl nodes */
 529                 1,     /* big endian */
 530                 1,     /* modulo shift efficient */
 531                 0,     /* non-modulo shift not efficient */
 532                 &ad,   /* will be set later */
 533                 arm_is_mux_allowed, /* allow_ifconv function */
 534                 32,    /* machine size */
 535                 NULL,  /* float arithmetic mode (TODO) */
 536                 NULL,  /* long long type */
 537                 NULL,  /* unsigned long long type */
 538                 NULL,  /* long double type */
 539                 0,     /* no trampoline support: size 0 */
 540                 0,     /* no trampoline support: align 0 */
 541                 NULL,  /* no trampoline support: no trampoline builder */
 542                 4      /* alignment of stack parameter */
 543         };
 544
 545         return &p;
 546 }
 547
 548 /* fpu set architectures. */
 549 static const lc_opt_enum_int_items_t arm_fpu_items[] = {
 550         { "softfloat", ARM_FPU_ARCH_SOFTFLOAT },
 551         { "fpe",       ARM_FPU_ARCH_FPE },
 552         { "fpa",       ARM_FPU_ARCH_FPA },
 553         { "vfp1xd",    ARM_FPU_ARCH_VFP_V1xD },
 554         { "vfp1",      ARM_FPU_ARCH_VFP_V1 },
 555         { "vfp2",      ARM_FPU_ARCH_VFP_V2 },
 556         { NULL,        0 }
 557 };
 558
 559 static lc_opt_enum_int_var_t arch_fpu_var = {
 560         &arm_isa_template.fpu_arch, arm_fpu_items
 561 };
 562
 563 static const lc_opt_table_entry_t arm_options[] = {
 564         LC_OPT_ENT_ENUM_INT("fpunit",    "select the floating point unit", &arch_fpu_var),
 565         LC_OPT_LAST
 566 };
 567
 568 const arch_isa_if_t arm_isa_if = {
 569         arm_init,
 570         arm_lower_for_target,
 571         arm_done,
 572         NULL,  /* handle_intrinsics */
 573         NULL,
 574         arm_get_libfirm_params,
 575         NULL,               /* mark remat */
 576         arm_parse_asm_constraint,
 577         arm_is_valid_clobber,
 578
 579         arm_init_graph,
 580         NULL,  /* get_pic_base */
 581         NULL,  /* before_abi */
 582         arm_prepare_graph,
 583         arm_before_ra,
 584         arm_finish_irg,
 585         arm_gen_routine,
 586         NULL, /* register_saved_by */
 587         be_new_spill,
 588         be_new_reload,
 589 };
 590
 591 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_arch_arm)
 592 void be_init_arch_arm(void)
 593 {
 594         lc_opt_entry_t *be_grp = lc_opt_get_grp(firm_opt_get_root(), "be");
 595         lc_opt_entry_t *arm_grp = lc_opt_get_grp(be_grp, "arm");
 596
 597         lc_opt_add_table(arm_grp, arm_options);
 598
 599         be_register_isa_if("arm", &arm_isa_if);
 600
 601         arm_init_transform();
 602         arm_init_emitter();
 603 }