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

   1 /*
   2  * This file is part of libFirm.
   3  * Copyright (C) 2012 University of Karlsruhe.
   4  */
   5
   6 /**
   7  * @file
   8  * @brief   The main arm backend driver file.
   9  * @author  Matthias Braun, Oliver Richter, Tobias Gneist
  10  */
  11 #include "config.h"
  12
  13 #include "lc_opts.h"
  14 #include "lc_opts_enum.h"
  15
  16 #include "irgwalk.h"
  17 #include "irprog.h"
  18 #include "irprintf.h"
  19 #include "ircons.h"
  20 #include "irgmod.h"
  21 #include "irgopt.h"
  22 #include "iroptimize.h"
  23 #include "irdump.h"
  24 #include "lower_calls.h"
  25 #include "error.h"
  26
  27 #include "bitset.h"
  28 #include "debug.h"
  29 #include "array_t.h"
  30 #include "irtools.h"
  31
  32 #include "bearch.h"
  33 #include "benode.h"
  34 #include "belower.h"
  35 #include "besched.h"
  36 #include "be.h"
  37 #include "bemodule.h"
  38 #include "beirg.h"
  39 #include "bespillslots.h"
  40 #include "bespillutil.h"
  41 #include "begnuas.h"
  42 #include "belistsched.h"
  43 #include "beflags.h"
  44 #include "bestack.h"
  45
  46 #include "bearch_arm_t.h"
  47
  48 #include "arm_new_nodes.h"
  49 #include "gen_arm_regalloc_if.h"
  50 #include "arm_transform.h"
  51 #include "arm_optimize.h"
  52 #include "arm_emitter.h"
  53 #include "arm_map_regs.h"
  54
  55 static ir_entity *arm_get_frame_entity(const ir_node *irn)
  56 {
  57         const arm_attr_t *attr = get_arm_attr_const(irn);
  58
  59         if (is_arm_FrameAddr(irn)) {
  60                 const arm_SymConst_attr_t *frame_attr = get_arm_SymConst_attr_const(irn);
  61                 return frame_attr->entity;
  62         }
  63         if (attr->is_load_store) {
  64                 const arm_load_store_attr_t *load_store_attr
  65                         = get_arm_load_store_attr_const(irn);
  66                 if (load_store_attr->is_frame_entity) {
  67                         return load_store_attr->entity;
  68                 }
  69         }
  70         return NULL;
  71 }
  72
  73 /**
  74  * This function is called by the generic backend to correct offsets for
  75  * nodes accessing the stack.
  76  */
  77 static void arm_set_stack_bias(ir_node *irn, int bias)
  78 {
  79         if (is_arm_FrameAddr(irn)) {
  80                 arm_SymConst_attr_t *attr = get_arm_SymConst_attr(irn);
  81                 attr->fp_offset += bias;
  82         } else {
  83                 arm_load_store_attr_t *attr = get_arm_load_store_attr(irn);
  84                 assert(attr->base.is_load_store);
  85                 attr->offset += bias;
  86         }
  87 }
  88
  89 static int arm_get_sp_bias(const ir_node *irn)
  90 {
  91         /* We don't have any nodes changing the stack pointer.
  92            We probably want to support post-/pre increment/decrement later */
  93         (void) irn;
  94         return 0;
  95 }
  96
  97 /* fill register allocator interface */
  98
  99 static const arch_irn_ops_t arm_irn_ops = {
 100         arm_get_frame_entity,
 101         arm_set_stack_bias,
 102         arm_get_sp_bias,
 103         NULL,    /* get_op_estimated_cost   */
 104         NULL,    /* possible_memory_operand */
 105         NULL,    /* perform_memory_operand  */
 106 };
 107
 108 /**
 109  * Transforms the standard Firm graph into
 110  * a ARM firm graph.
 111  */
 112 static void arm_prepare_graph(ir_graph *irg)
 113 {
 114         /* transform nodes into assembler instructions */
 115         arm_transform_graph(irg);
 116
 117         /* do local optimizations (mainly CSE) */
 118         local_optimize_graph(irg);
 119
 120         /* do code placement, to optimize the position of constants */
 121         place_code(irg);
 122 }
 123
 124 static void arm_collect_frame_entity_nodes(ir_node *node, void *data)
 125 {
 126         be_fec_env_t  *env = (be_fec_env_t*)data;
 127         const ir_mode *mode;
 128         int            align;
 129         ir_entity     *entity;
 130         const arm_load_store_attr_t *attr;
 131
 132         if (be_is_Reload(node) && be_get_frame_entity(node) == NULL) {
 133                 mode  = get_irn_mode(node);
 134                 align = get_mode_size_bytes(mode);
 135                 be_node_needs_frame_entity(env, node, mode, align);
 136                 return;
 137         }
 138
 139         switch (get_arm_irn_opcode(node)) {
 140         case iro_arm_Ldf:
 141         case iro_arm_Ldr:
 142                 break;
 143         default:
 144                 return;
 145         }
 146
 147         attr   = get_arm_load_store_attr_const(node);
 148         entity = attr->entity;
 149         mode   = attr->load_store_mode;
 150         align  = get_mode_size_bytes(mode);
 151         if (entity != NULL)
 152                 return;
 153         if (!attr->is_frame_entity)
 154                 return;
 155         be_node_needs_frame_entity(env, node, mode, align);
 156 }
 157
 158 static void arm_set_frame_entity(ir_node *node, ir_entity *entity)
 159 {
 160         if (is_be_node(node)) {
 161                 be_node_set_frame_entity(node, entity);
 162         } else {
 163                 arm_load_store_attr_t *attr = get_arm_load_store_attr(node);
 164                 attr->entity = entity;
 165         }
 166 }
 167
 168 static void transform_Reload(ir_node *node)
 169 {
 170         ir_node   *block  = get_nodes_block(node);
 171         dbg_info  *dbgi   = get_irn_dbg_info(node);
 172         ir_node   *ptr    = get_irn_n(node, n_be_Reload_frame);
 173         ir_node   *mem    = get_irn_n(node, n_be_Reload_mem);
 174         ir_mode   *mode   = get_irn_mode(node);
 175         ir_entity *entity = be_get_frame_entity(node);
 176         const arch_register_t *reg;
 177         ir_node   *proj;
 178         ir_node   *load;
 179
 180         load = new_bd_arm_Ldr(dbgi, block, ptr, mem, mode, entity, false, 0, true);
 181         sched_replace(node, load);
 182
 183         proj = new_rd_Proj(dbgi, load, mode, pn_arm_Ldr_res);
 184
 185         reg = arch_get_irn_register(node);
 186         arch_set_irn_register(proj, reg);
 187
 188         exchange(node, proj);
 189 }
 190
 191 static void transform_Spill(ir_node *node)
 192 {
 193         ir_node   *block  = get_nodes_block(node);
 194         dbg_info  *dbgi   = get_irn_dbg_info(node);
 195         ir_node   *ptr    = get_irn_n(node, n_be_Spill_frame);
 196         ir_graph  *irg    = get_irn_irg(node);
 197         ir_node   *mem    = get_irg_no_mem(irg);
 198         ir_node   *val    = get_irn_n(node, n_be_Spill_val);
 199         ir_mode   *mode   = get_irn_mode(val);
 200         ir_entity *entity = be_get_frame_entity(node);
 201         ir_node   *store;
 202
 203         store = new_bd_arm_Str(dbgi, block, ptr, val, mem, mode, entity, false, 0,
 204                                true);
 205         sched_replace(node, store);
 206
 207         exchange(node, store);
 208 }
 209
 210 static void arm_after_ra_walker(ir_node *block, void *data)
 211 {
 212         ir_node *node, *prev;
 213         (void) data;
 214
 215         for (node = sched_last(block); !sched_is_begin(node); node = prev) {
 216                 prev = sched_prev(node);
 217
 218                 if (be_is_Reload(node)) {
 219                         transform_Reload(node);
 220                 } else if (be_is_Spill(node)) {
 221                         transform_Spill(node);
 222                 }
 223         }
 224 }
 225
 226 /**
 227  * Called immediately before emit phase.
 228  */
 229 static void arm_finish_irg(ir_graph *irg)
 230 {
 231         be_stack_layout_t *stack_layout = be_get_irg_stack_layout(irg);
 232         bool               at_begin     = stack_layout->sp_relative ? true : false;
 233         be_fec_env_t      *fec_env      = be_new_frame_entity_coalescer(irg);
 234
 235         irg_walk_graph(irg, NULL, arm_collect_frame_entity_nodes, fec_env);
 236         be_assign_entities(fec_env, arm_set_frame_entity, at_begin);
 237         be_free_frame_entity_coalescer(fec_env);
 238
 239         irg_block_walk_graph(irg, NULL, arm_after_ra_walker, NULL);
 240
 241         /* fix stack entity offsets */
 242         be_abi_fix_stack_nodes(irg);
 243         be_abi_fix_stack_bias(irg);
 244
 245         /* do peephole optimizations and fix stack offsets */
 246         arm_peephole_optimization(irg);
 247 }
 248
 249 static void arm_before_ra(ir_graph *irg)
 250 {
 251         be_sched_fix_flags(irg, &arm_reg_classes[CLASS_arm_flags], NULL, NULL);
 252 }
 253
 254 /**
 255  * Maps all intrinsic calls that the backend support
 256  * and map all instructions the backend did not support
 257  * to runtime calls.
 258  */
 259 static void arm_handle_intrinsics(void)
 260 {
 261         ir_type *tp, *int_tp, *uint_tp;
 262         i_record records[8];
 263         int n_records = 0;
 264
 265         runtime_rt rt_iDiv, rt_uDiv, rt_iMod, rt_uMod;
 266
 267 #define ID(x) new_id_from_chars(x, sizeof(x)-1)
 268
 269         int_tp  = get_type_for_mode(mode_Is);
 270         uint_tp = get_type_for_mode(mode_Iu);
 271
 272         /* ARM has neither a signed div instruction ... */
 273         {
 274                 i_instr_record *map_Div = &records[n_records++].i_instr;
 275
 276                 tp = new_type_method(2, 1);
 277                 set_method_param_type(tp, 0, int_tp);
 278                 set_method_param_type(tp, 1, int_tp);
 279                 set_method_res_type(tp, 0, int_tp);
 280
 281                 rt_iDiv.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__divsi3"), tp);
 282                 set_entity_ld_ident(rt_iDiv.ent, ID("__divsi3"));
 283                 rt_iDiv.mode            = mode_T;
 284                 rt_iDiv.res_mode        = mode_Is;
 285                 rt_iDiv.mem_proj_nr     = pn_Div_M;
 286                 rt_iDiv.regular_proj_nr = pn_Div_X_regular;
 287                 rt_iDiv.exc_proj_nr     = pn_Div_X_except;
 288                 rt_iDiv.res_proj_nr     = pn_Div_res;
 289
 290                 add_entity_linkage(rt_iDiv.ent, IR_LINKAGE_CONSTANT);
 291                 set_entity_visibility(rt_iDiv.ent, ir_visibility_external);
 292
 293                 map_Div->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 294                 map_Div->op       = op_Div;
 295                 map_Div->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 296                 map_Div->ctx      = &rt_iDiv;
 297         }
 298         /* ... nor an unsigned div instruction ... */
 299         {
 300                 i_instr_record *map_Div = &records[n_records++].i_instr;
 301
 302                 tp = new_type_method(2, 1);
 303                 set_method_param_type(tp, 0, uint_tp);
 304                 set_method_param_type(tp, 1, uint_tp);
 305                 set_method_res_type(tp, 0, uint_tp);
 306
 307                 rt_uDiv.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__udivsi3"), tp);
 308                 set_entity_ld_ident(rt_uDiv.ent, ID("__udivsi3"));
 309                 rt_uDiv.mode            = mode_T;
 310                 rt_uDiv.res_mode        = mode_Iu;
 311                 rt_uDiv.mem_proj_nr     = pn_Div_M;
 312                 rt_uDiv.regular_proj_nr = pn_Div_X_regular;
 313                 rt_uDiv.exc_proj_nr     = pn_Div_X_except;
 314                 rt_uDiv.res_proj_nr     = pn_Div_res;
 315
 316                 set_entity_visibility(rt_uDiv.ent, ir_visibility_external);
 317
 318                 map_Div->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 319                 map_Div->op       = op_Div;
 320                 map_Div->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 321                 map_Div->ctx      = &rt_uDiv;
 322         }
 323         /* ... nor a signed mod instruction ... */
 324         {
 325                 i_instr_record *map_Mod = &records[n_records++].i_instr;
 326
 327                 tp = new_type_method(2, 1);
 328                 set_method_param_type(tp, 0, int_tp);
 329                 set_method_param_type(tp, 1, int_tp);
 330                 set_method_res_type(tp, 0, int_tp);
 331
 332                 rt_iMod.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__modsi3"), tp);
 333                 set_entity_ld_ident(rt_iMod.ent, ID("__modsi3"));
 334                 rt_iMod.mode            = mode_T;
 335                 rt_iMod.res_mode        = mode_Is;
 336                 rt_iMod.mem_proj_nr     = pn_Mod_M;
 337                 rt_iMod.regular_proj_nr = pn_Mod_X_regular;
 338                 rt_iMod.exc_proj_nr     = pn_Mod_X_except;
 339                 rt_iMod.res_proj_nr     = pn_Mod_res;
 340
 341                 set_entity_visibility(rt_iMod.ent, ir_visibility_external);
 342
 343                 map_Mod->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 344                 map_Mod->op       = op_Mod;
 345                 map_Mod->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 346                 map_Mod->ctx      = &rt_iMod;
 347         }
 348         /* ... nor an unsigned mod. */
 349         {
 350                 i_instr_record *map_Mod = &records[n_records++].i_instr;
 351
 352                 tp = new_type_method(2, 1);
 353                 set_method_param_type(tp, 0, uint_tp);
 354                 set_method_param_type(tp, 1, uint_tp);
 355                 set_method_res_type(tp, 0, uint_tp);
 356
 357                 rt_uMod.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__umodsi3"), tp);
 358                 set_entity_ld_ident(rt_uMod.ent, ID("__umodsi3"));
 359                 rt_uMod.mode            = mode_T;
 360                 rt_uMod.res_mode        = mode_Iu;
 361                 rt_uMod.mem_proj_nr     = pn_Mod_M;
 362                 rt_uMod.regular_proj_nr = pn_Mod_X_regular;
 363                 rt_uMod.exc_proj_nr     = pn_Mod_X_except;
 364                 rt_uMod.res_proj_nr     = pn_Mod_res;
 365
 366                 set_entity_visibility(rt_uMod.ent, ir_visibility_external);
 367
 368                 map_Mod->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 369                 map_Mod->op       = op_Mod;
 370                 map_Mod->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 371                 map_Mod->ctx      = &rt_uMod;
 372         }
 373
 374         if (n_records > 0)
 375                 lower_intrinsics(records, n_records, /*part_block_used=*/0);
 376 }
 377
 378 extern const arch_isa_if_t arm_isa_if;
 379 static arm_isa_t arm_isa_template = {
 380         {
 381                 &arm_isa_if,             /* isa interface */
 382                 N_ARM_REGISTERS,
 383                 arm_registers,
 384                 N_ARM_CLASSES,
 385                 arm_reg_classes,
 386                 &arm_registers[REG_SP],  /* stack pointer */
 387                 &arm_registers[REG_R11], /* base pointer */
 388                 2,                       /* power of two stack alignment for calls, 2^2 == 4 */
 389                 7,                       /* spill costs */
 390                 5,                       /* reload costs */
 391                 true,                    /* we do have custom abi handling */
 392         },
 393         ARM_FPU_ARCH_FPE,          /* FPU architecture */
 394 };
 395
 396 static void arm_init(void)
 397 {
 398         arm_register_init();
 399
 400         arm_create_opcodes(&arm_irn_ops);
 401 }
 402
 403 static void arm_finish(void)
 404 {
 405         arm_free_opcodes();
 406 }
 407
 408 static arch_env_t *arm_begin_codegeneration(void)
 409 {
 410         arm_isa_t *isa = XMALLOC(arm_isa_t);
 411         *isa = arm_isa_template;
 412
 413         be_gas_emit_types = false;
 414
 415         return &isa->base;
 416 }
 417
 418 /**
 419  * Closes the output file and frees the ISA structure.
 420  */
 421 static void arm_end_codegeneration(void *self)
 422 {
 423         free(self);
 424 }
 425
 426 /**
 427  * Allows or disallows the creation of Psi nodes for the given Phi nodes.
 428  * @return 1 if allowed, 0 otherwise
 429  */
 430 static int arm_is_mux_allowed(ir_node *sel, ir_node *mux_false,
 431                               ir_node *mux_true)
 432 {
 433         (void) sel;
 434         (void) mux_false;
 435         (void) mux_true;
 436         return false;
 437 }
 438
 439 static asm_constraint_flags_t arm_parse_asm_constraint(const char **c)
 440 {
 441         /* asm not supported */
 442         (void) c;
 443         return ASM_CONSTRAINT_FLAG_INVALID;
 444 }
 445
 446 static int arm_is_valid_clobber(const char *clobber)
 447 {
 448         (void) clobber;
 449         return 0;
 450 }
 451
 452 static void arm_lower_for_target(void)
 453 {
 454         ir_mode *mode_gp = arm_reg_classes[CLASS_arm_gp].mode;
 455         size_t i, n_irgs = get_irp_n_irgs();
 456
 457         /* lower compound param handling */
 458         lower_calls_with_compounds(LF_RETURN_HIDDEN);
 459
 460         for (i = 0; i < n_irgs; ++i) {
 461                 ir_graph *irg = get_irp_irg(i);
 462                 lower_switch(irg, 4, 256, mode_gp);
 463         }
 464
 465         for (i = 0; i < n_irgs; ++i) {
 466                 ir_graph *irg = get_irp_irg(i);
 467                 /* Turn all small CopyBs into loads/stores and all bigger CopyBs into
 468                  * memcpy calls.
 469                  * TODO:  These constants need arm-specific tuning. */
 470                 lower_CopyB(irg, 31, 32, false);
 471         }
 472 }
 473
 474 /**
 475  * Returns the libFirm configuration parameter for this backend.
 476  */
 477 static const backend_params *arm_get_libfirm_params(void)
 478 {
 479         static ir_settings_arch_dep_t ad = {
 480                 1,    /* allow subs */
 481                 1,    /* Muls are fast enough on ARM but ... */
 482                 31,   /* ... one shift would be possible better */
 483                 NULL, /* no evaluator function */
 484                 0,    /* SMUL is needed, only in Arch M */
 485                 0,    /* UMUL is needed, only in Arch M */
 486                 32,   /* SMUL & UMUL available for 32 bit */
 487         };
 488         static backend_params p = {
 489                 0,     /* don't support inline assembler yet */
 490                 1,     /* support Rotl nodes */
 491                 1,     /* big endian */
 492                 1,     /* modulo shift efficient */
 493                 0,     /* non-modulo shift not efficient */
 494                 &ad,   /* will be set later */
 495                 arm_is_mux_allowed, /* allow_ifconv function */
 496                 32,    /* machine size */
 497                 NULL,  /* float arithmetic mode (TODO) */
 498                 NULL,  /* long long type */
 499                 NULL,  /* unsigned long long type */
 500                 NULL,  /* long double type */
 501                 0,     /* no trampoline support: size 0 */
 502                 0,     /* no trampoline support: align 0 */
 503                 NULL,  /* no trampoline support: no trampoline builder */
 504                 4      /* alignment of stack parameter */
 505         };
 506
 507         return &p;
 508 }
 509
 510 /* fpu set architectures. */
 511 static const lc_opt_enum_int_items_t arm_fpu_items[] = {
 512         { "softfloat", ARM_FPU_ARCH_SOFTFLOAT },
 513         { "fpe",       ARM_FPU_ARCH_FPE },
 514         { "fpa",       ARM_FPU_ARCH_FPA },
 515         { "vfp1xd",    ARM_FPU_ARCH_VFP_V1xD },
 516         { "vfp1",      ARM_FPU_ARCH_VFP_V1 },
 517         { "vfp2",      ARM_FPU_ARCH_VFP_V2 },
 518         { NULL,        0 }
 519 };
 520
 521 static lc_opt_enum_int_var_t arch_fpu_var = {
 522         &arm_isa_template.fpu_arch, arm_fpu_items
 523 };
 524
 525 static const lc_opt_table_entry_t arm_options[] = {
 526         LC_OPT_ENT_ENUM_INT("fpunit",    "select the floating point unit", &arch_fpu_var),
 527         LC_OPT_LAST
 528 };
 529
 530 const arch_isa_if_t arm_isa_if = {
 531         arm_init,
 532         arm_finish,
 533         arm_get_libfirm_params,
 534         arm_lower_for_target,
 535         arm_parse_asm_constraint,
 536         arm_is_valid_clobber,
 537
 538         arm_begin_codegeneration,
 539         arm_end_codegeneration,
 540         NULL,
 541         NULL,  /* get call abi */
 542         NULL,  /* mark remat */
 543         NULL,  /* get_pic_base */
 544         be_new_spill,
 545         be_new_reload,
 546         NULL,  /* register_saved_by */
 547
 548         arm_handle_intrinsics, /* handle_intrinsics */
 549         NULL,  /* before_abi */
 550         arm_prepare_graph,
 551         arm_before_ra,
 552         arm_finish_irg,
 553         arm_gen_routine,
 554 };
 555
 556 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_arch_arm)
 557 void be_init_arch_arm(void)
 558 {
 559         lc_opt_entry_t *be_grp = lc_opt_get_grp(firm_opt_get_root(), "be");
 560         lc_opt_entry_t *arm_grp = lc_opt_get_grp(be_grp, "arm");
 561
 562         lc_opt_add_table(arm_grp, arm_options);
 563
 564         be_register_isa_if("arm", &arm_isa_if);
 565
 566         arm_init_transform();
 567         arm_init_emitter();
 568 }