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  * @version $Id$
  25  */
  26 #include "config.h"
  27
  28 #include "lc_opts.h"
  29 #include "lc_opts_enum.h"
  30
  31 #include "irgwalk.h"
  32 #include "irprog.h"
  33 #include "irprintf.h"
  34 #include "ircons.h"
  35 #include "irgmod.h"
  36 #include "irgopt.h"
  37 #include "iroptimize.h"
  38 #include "irdump.h"
  39 #include "lower_calls.h"
  40 #include "error.h"
  41
  42 #include "bitset.h"
  43 #include "debug.h"
  44 #include "array_t.h"
  45 #include "irtools.h"
  46
  47 #include "../bearch.h"
  48 #include "../benode.h"
  49 #include "../belower.h"
  50 #include "../besched.h"
  51 #include "be.h"
  52 #include "../bemachine.h"
  53 #include "../bemodule.h"
  54 #include "../beirg.h"
  55 #include "../bespillslots.h"
  56 #include "../begnuas.h"
  57 #include "../belistsched.h"
  58 #include "../beflags.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 arch_irn_class_t arm_classify(const ir_node *irn)
  70 {
  71         (void) irn;
  72         /* TODO: we should mark reload/spill instructions and classify them here */
  73         return arch_irn_class_none;
  74 }
  75
  76 static ir_entity *arm_get_frame_entity(const ir_node *irn)
  77 {
  78         const arm_attr_t *attr = get_arm_attr_const(irn);
  79
  80         if (is_arm_FrameAddr(irn)) {
  81                 const arm_SymConst_attr_t *frame_attr = get_arm_SymConst_attr_const(irn);
  82                 return frame_attr->entity;
  83         }
  84         if (attr->is_load_store) {
  85                 const arm_load_store_attr_t *load_store_attr
  86                         = get_arm_load_store_attr_const(irn);
  87                 if (load_store_attr->is_frame_entity) {
  88                         return load_store_attr->entity;
  89                 }
  90         }
  91         return NULL;
  92 }
  93
  94 /**
  95  * This function is called by the generic backend to correct offsets for
  96  * nodes accessing the stack.
  97  */
  98 static void arm_set_stack_bias(ir_node *irn, int bias)
  99 {
 100         if (is_arm_FrameAddr(irn)) {
 101                 arm_SymConst_attr_t *attr = get_arm_SymConst_attr(irn);
 102                 attr->fp_offset += bias;
 103         } else {
 104                 arm_load_store_attr_t *attr = get_arm_load_store_attr(irn);
 105                 assert(attr->base.is_load_store);
 106                 attr->offset += bias;
 107         }
 108 }
 109
 110 static int arm_get_sp_bias(const ir_node *irn)
 111 {
 112         /* We don't have any nodes changing the stack pointer.
 113            We probably want to support post-/pre increment/decrement later */
 114         (void) irn;
 115         return 0;
 116 }
 117
 118 /* fill register allocator interface */
 119
 120 static const arch_irn_ops_t arm_irn_ops = {
 121         arm_classify,
 122         arm_get_frame_entity,
 123         arm_set_stack_bias,
 124         arm_get_sp_bias,
 125         NULL,    /* get_inverse             */
 126         NULL,    /* get_op_estimated_cost   */
 127         NULL,    /* possible_memory_operand */
 128         NULL,    /* perform_memory_operand  */
 129 };
 130
 131 /**
 132  * Transforms the standard Firm graph into
 133  * a ARM firm graph.
 134  */
 135 static void arm_prepare_graph(ir_graph *irg)
 136 {
 137         /* transform nodes into assembler instructions */
 138         arm_transform_graph(irg);
 139
 140         /* do local optimizations (mainly CSE) */
 141         local_optimize_graph(irg);
 142
 143         /* do code placement, to optimize the position of constants */
 144         place_code(irg);
 145 }
 146
 147 /**
 148  * Called immediately before emit phase.
 149  */
 150 static void arm_finish_irg(ir_graph *irg)
 151 {
 152         /* do peephole optimizations and fix stack offsets */
 153         arm_peephole_optimization(irg);
 154 }
 155
 156 static void arm_before_ra(ir_graph *irg)
 157 {
 158         be_sched_fix_flags(irg, &arm_reg_classes[CLASS_arm_flags], NULL, NULL);
 159 }
 160
 161 static void transform_Reload(ir_node *node)
 162 {
 163         ir_node   *block  = get_nodes_block(node);
 164         dbg_info  *dbgi   = get_irn_dbg_info(node);
 165         ir_node   *ptr    = get_irn_n(node, n_be_Reload_frame);
 166         ir_node   *mem    = get_irn_n(node, n_be_Reload_mem);
 167         ir_mode   *mode   = get_irn_mode(node);
 168         ir_entity *entity = be_get_frame_entity(node);
 169         const arch_register_t *reg;
 170         ir_node   *proj;
 171         ir_node   *load;
 172
 173         ir_node  *sched_point = sched_prev(node);
 174
 175         load = new_bd_arm_Ldr(dbgi, block, ptr, mem, mode, entity, false, 0, true);
 176         sched_add_after(sched_point, load);
 177         sched_remove(node);
 178
 179         proj = new_rd_Proj(dbgi, load, mode, pn_arm_Ldr_res);
 180
 181         reg = arch_get_irn_register(node);
 182         arch_set_irn_register(proj, reg);
 183
 184         exchange(node, proj);
 185 }
 186
 187 static void transform_Spill(ir_node *node)
 188 {
 189         ir_node   *block  = get_nodes_block(node);
 190         dbg_info  *dbgi   = get_irn_dbg_info(node);
 191         ir_node   *ptr    = get_irn_n(node, n_be_Spill_frame);
 192         ir_graph  *irg    = get_irn_irg(node);
 193         ir_node   *mem    = get_irg_no_mem(irg);
 194         ir_node   *val    = get_irn_n(node, n_be_Spill_val);
 195         ir_mode   *mode   = get_irn_mode(val);
 196         ir_entity *entity = be_get_frame_entity(node);
 197         ir_node   *sched_point;
 198         ir_node   *store;
 199
 200         sched_point = sched_prev(node);
 201         store = new_bd_arm_Str(dbgi, block, ptr, val, mem, mode, entity, false, 0,
 202                                true);
 203
 204         sched_remove(node);
 205         sched_add_after(sched_point, 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 static void arm_collect_frame_entity_nodes(ir_node *node, void *data)
 227 {
 228         be_fec_env_t  *env = (be_fec_env_t*)data;
 229         const ir_mode *mode;
 230         int            align;
 231         ir_entity     *entity;
 232         const arm_load_store_attr_t *attr;
 233
 234         if (be_is_Reload(node) && be_get_frame_entity(node) == NULL) {
 235                 mode  = get_irn_mode(node);
 236                 align = get_mode_size_bytes(mode);
 237                 be_node_needs_frame_entity(env, node, mode, align);
 238                 return;
 239         }
 240
 241         switch (get_arm_irn_opcode(node)) {
 242         case iro_arm_Ldf:
 243         case iro_arm_Ldr:
 244                 break;
 245         default:
 246                 return;
 247         }
 248
 249         attr   = get_arm_load_store_attr_const(node);
 250         entity = attr->entity;
 251         mode   = attr->load_store_mode;
 252         align  = get_mode_size_bytes(mode);
 253         if (entity != NULL)
 254                 return;
 255         if (!attr->is_frame_entity)
 256                 return;
 257         be_node_needs_frame_entity(env, node, mode, align);
 258 }
 259
 260 static void arm_set_frame_entity(ir_node *node, ir_entity *entity)
 261 {
 262         if (is_be_node(node)) {
 263                 be_node_set_frame_entity(node, entity);
 264         } else {
 265                 arm_load_store_attr_t *attr = get_arm_load_store_attr(node);
 266                 attr->entity = entity;
 267         }
 268 }
 269
 270 static void arm_after_ra(ir_graph *irg)
 271 {
 272         be_stack_layout_t *stack_layout = be_get_irg_stack_layout(irg);
 273         bool               at_begin     = stack_layout->sp_relative ? true : false;
 274         be_fec_env_t      *fec_env      = be_new_frame_entity_coalescer(irg);
 275
 276         irg_walk_graph(irg, NULL, arm_collect_frame_entity_nodes, fec_env);
 277         be_assign_entities(fec_env, arm_set_frame_entity, at_begin);
 278         be_free_frame_entity_coalescer(fec_env);
 279
 280         irg_block_walk_graph(irg, NULL, arm_after_ra_walker, NULL);
 281 }
 282
 283 /**
 284  * Initializes the code generator.
 285  */
 286 static void arm_init_graph(ir_graph *irg)
 287 {
 288         (void) irg;
 289 }
 290
 291
 292 /**
 293  * Maps all intrinsic calls that the backend support
 294  * and map all instructions the backend did not support
 295  * to runtime calls.
 296  */
 297 static void arm_handle_intrinsics(void)
 298 {
 299         ir_type *tp, *int_tp, *uint_tp;
 300         i_record records[8];
 301         int n_records = 0;
 302
 303         runtime_rt rt_iDiv, rt_uDiv, rt_iMod, rt_uMod;
 304
 305 #define ID(x) new_id_from_chars(x, sizeof(x)-1)
 306
 307         int_tp  = get_type_for_mode(mode_Is);
 308         uint_tp = get_type_for_mode(mode_Iu);
 309
 310         /* ARM has neither a signed div instruction ... */
 311         {
 312                 i_instr_record *map_Div = &records[n_records++].i_instr;
 313
 314                 tp = new_type_method(2, 1);
 315                 set_method_param_type(tp, 0, int_tp);
 316                 set_method_param_type(tp, 1, int_tp);
 317                 set_method_res_type(tp, 0, int_tp);
 318
 319                 rt_iDiv.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__divsi3"), tp);
 320                 set_entity_ld_ident(rt_iDiv.ent, ID("__divsi3"));
 321                 rt_iDiv.mode            = mode_T;
 322                 rt_iDiv.res_mode        = mode_Is;
 323                 rt_iDiv.mem_proj_nr     = pn_Div_M;
 324                 rt_iDiv.regular_proj_nr = pn_Div_X_regular;
 325                 rt_iDiv.exc_proj_nr     = pn_Div_X_except;
 326                 rt_iDiv.res_proj_nr     = pn_Div_res;
 327
 328                 add_entity_linkage(rt_iDiv.ent, IR_LINKAGE_CONSTANT);
 329                 set_entity_visibility(rt_iDiv.ent, ir_visibility_external);
 330
 331                 map_Div->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 332                 map_Div->op       = op_Div;
 333                 map_Div->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 334                 map_Div->ctx      = &rt_iDiv;
 335         }
 336         /* ... nor an unsigned div instruction ... */
 337         {
 338                 i_instr_record *map_Div = &records[n_records++].i_instr;
 339
 340                 tp = new_type_method(2, 1);
 341                 set_method_param_type(tp, 0, uint_tp);
 342                 set_method_param_type(tp, 1, uint_tp);
 343                 set_method_res_type(tp, 0, uint_tp);
 344
 345                 rt_uDiv.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__udivsi3"), tp);
 346                 set_entity_ld_ident(rt_uDiv.ent, ID("__udivsi3"));
 347                 rt_uDiv.mode            = mode_T;
 348                 rt_uDiv.res_mode        = mode_Iu;
 349                 rt_uDiv.mem_proj_nr     = pn_Div_M;
 350                 rt_uDiv.regular_proj_nr = pn_Div_X_regular;
 351                 rt_uDiv.exc_proj_nr     = pn_Div_X_except;
 352                 rt_uDiv.res_proj_nr     = pn_Div_res;
 353
 354                 set_entity_visibility(rt_uDiv.ent, ir_visibility_external);
 355
 356                 map_Div->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 357                 map_Div->op       = op_Div;
 358                 map_Div->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 359                 map_Div->ctx      = &rt_uDiv;
 360         }
 361         /* ... nor a signed mod instruction ... */
 362         {
 363                 i_instr_record *map_Mod = &records[n_records++].i_instr;
 364
 365                 tp = new_type_method(2, 1);
 366                 set_method_param_type(tp, 0, int_tp);
 367                 set_method_param_type(tp, 1, int_tp);
 368                 set_method_res_type(tp, 0, int_tp);
 369
 370                 rt_iMod.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__modsi3"), tp);
 371                 set_entity_ld_ident(rt_iMod.ent, ID("__modsi3"));
 372                 rt_iMod.mode            = mode_T;
 373                 rt_iMod.res_mode        = mode_Is;
 374                 rt_iMod.mem_proj_nr     = pn_Mod_M;
 375                 rt_iMod.regular_proj_nr = pn_Mod_X_regular;
 376                 rt_iMod.exc_proj_nr     = pn_Mod_X_except;
 377                 rt_iMod.res_proj_nr     = pn_Mod_res;
 378
 379                 set_entity_visibility(rt_iMod.ent, ir_visibility_external);
 380
 381                 map_Mod->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 382                 map_Mod->op       = op_Mod;
 383                 map_Mod->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 384                 map_Mod->ctx      = &rt_iMod;
 385         }
 386         /* ... nor an unsigned mod. */
 387         {
 388                 i_instr_record *map_Mod = &records[n_records++].i_instr;
 389
 390                 tp = new_type_method(2, 1);
 391                 set_method_param_type(tp, 0, uint_tp);
 392                 set_method_param_type(tp, 1, uint_tp);
 393                 set_method_res_type(tp, 0, uint_tp);
 394
 395                 rt_uMod.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__umodsi3"), tp);
 396                 set_entity_ld_ident(rt_uMod.ent, ID("__umodsi3"));
 397                 rt_uMod.mode            = mode_T;
 398                 rt_uMod.res_mode        = mode_Iu;
 399                 rt_uMod.mem_proj_nr     = pn_Mod_M;
 400                 rt_uMod.regular_proj_nr = pn_Mod_X_regular;
 401                 rt_uMod.exc_proj_nr     = pn_Mod_X_except;
 402                 rt_uMod.res_proj_nr     = pn_Mod_res;
 403
 404                 set_entity_visibility(rt_uMod.ent, ir_visibility_external);
 405
 406                 map_Mod->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 407                 map_Mod->op       = op_Mod;
 408                 map_Mod->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 409                 map_Mod->ctx      = &rt_uMod;
 410         }
 411
 412         if (n_records > 0)
 413                 lower_intrinsics(records, n_records, /*part_block_used=*/0);
 414 }
 415
 416 extern const arch_isa_if_t arm_isa_if;
 417 static arm_isa_t arm_isa_template = {
 418         {
 419                 &arm_isa_if,           /* isa interface */
 420                 N_ARM_REGISTERS,
 421                 arm_registers,
 422                 N_ARM_CLASSES,
 423                 arm_reg_classes,
 424                 &arm_registers[REG_SP],  /* stack pointer */
 425                 &arm_registers[REG_R11], /* base pointer */
 426                 &arm_reg_classes[CLASS_arm_gp],  /* static link pointer class */
 427                 2,                     /* power of two stack alignment for calls, 2^2 == 4 */
 428                 NULL,                  /* main environment */
 429                 7,                     /* spill costs */
 430                 5,                     /* reload costs */
 431                 true,                  /* we do have custom abi handling */
 432         },
 433         ARM_FPU_ARCH_FPE,      /* FPU architecture */
 434 };
 435
 436 /**
 437  * Initializes the backend ISA and opens the output file.
 438  */
 439 static arch_env_t *arm_init(FILE *file_handle)
 440 {
 441         arm_isa_t *isa = XMALLOC(arm_isa_t);
 442         *isa = arm_isa_template;
 443
 444         arm_register_init();
 445
 446         be_emit_init(file_handle);
 447
 448         arm_create_opcodes(&arm_irn_ops);
 449         arm_handle_intrinsics();
 450
 451         be_gas_emit_types = false;
 452
 453         return &isa->base;
 454 }
 455
 456
 457
 458 /**
 459  * Closes the output file and frees the ISA structure.
 460  */
 461 static void arm_done(void *self)
 462 {
 463         arm_isa_t *isa = (arm_isa_t*)self;
 464
 465         be_gas_emit_decls(isa->base.main_env);
 466
 467         be_emit_exit();
 468         free(self);
 469 }
 470
 471 /**
 472  * Get the register class which shall be used to store a value of a given mode.
 473  * @param self The this pointer.
 474  * @param mode The mode in question.
 475  * @return A register class which can hold values of the given mode.
 476  */
 477 static const arch_register_class_t *arm_get_reg_class_for_mode(const ir_mode *mode)
 478 {
 479         if (mode_is_float(mode))
 480                 return &arm_reg_classes[CLASS_arm_fpa];
 481         else
 482                 return &arm_reg_classes[CLASS_arm_gp];
 483 }
 484
 485 /**
 486  * Returns the necessary byte alignment for storing a register of given class.
 487  */
 488 static int arm_get_reg_class_alignment(const arch_register_class_t *cls)
 489 {
 490         (void) cls;
 491         /* ARM is a 32 bit CPU, no need for other alignment */
 492         return 4;
 493 }
 494
 495 /**
 496  * Return irp irgs in the desired order.
 497  */
 498 static ir_graph **arm_get_irg_list(const void *self, ir_graph ***irg_list)
 499 {
 500         (void) self;
 501         (void) irg_list;
 502         return NULL;
 503 }
 504
 505 /**
 506  * Allows or disallows the creation of Psi nodes for the given Phi nodes.
 507  * @return 1 if allowed, 0 otherwise
 508  */
 509 static int arm_is_mux_allowed(ir_node *sel, ir_node *mux_false,
 510                               ir_node *mux_true)
 511 {
 512         (void) sel;
 513         (void) mux_false;
 514         (void) mux_true;
 515         return false;
 516 }
 517
 518 static asm_constraint_flags_t arm_parse_asm_constraint(const char **c)
 519 {
 520         /* asm not supported */
 521         (void) c;
 522         return ASM_CONSTRAINT_FLAG_INVALID;
 523 }
 524
 525 static int arm_is_valid_clobber(const char *clobber)
 526 {
 527         (void) clobber;
 528         return 0;
 529 }
 530
 531 static void arm_lower_for_target(void)
 532 {
 533         size_t i, n_irgs = get_irp_n_irgs();
 534
 535         /* lower compound param handling */
 536         lower_calls_with_compounds(LF_RETURN_HIDDEN);
 537
 538         for (i = 0; i < n_irgs; ++i) {
 539                 ir_graph *irg = get_irp_irg(i);
 540                 lower_switch(irg, 4, 256, true);
 541         }
 542 }
 543
 544 /**
 545  * Returns the libFirm configuration parameter for this backend.
 546  */
 547 static const backend_params *arm_get_libfirm_params(void)
 548 {
 549         static ir_settings_arch_dep_t ad = {
 550                 1,    /* allow subs */
 551                 1,    /* Muls are fast enough on ARM but ... */
 552                 31,   /* ... one shift would be possible better */
 553                 NULL, /* no evaluator function */
 554                 0,    /* SMUL is needed, only in Arch M */
 555                 0,    /* UMUL is needed, only in Arch M */
 556                 32,   /* SMUL & UMUL available for 32 bit */
 557         };
 558         static backend_params p = {
 559                 0,     /* don't support inline assembler yet */
 560                 1,     /* support Rotl nodes */
 561                 1,     /* big endian */
 562                 &ad,   /* will be set later */
 563                 arm_is_mux_allowed, /* allow_ifconv function */
 564                 32,    /* machine size */
 565                 NULL,  /* float arithmetic mode (TODO) */
 566                 0,     /* size of long double */
 567                 0,     /* no trampoline support: size 0 */
 568                 0,     /* no trampoline support: align 0 */
 569                 NULL,  /* no trampoline support: no trampoline builder */
 570                 4      /* alignment of stack parameter */
 571         };
 572
 573         return &p;
 574 }
 575
 576 /* fpu set architectures. */
 577 static const lc_opt_enum_int_items_t arm_fpu_items[] = {
 578         { "softfloat", ARM_FPU_ARCH_SOFTFLOAT },
 579         { "fpe",       ARM_FPU_ARCH_FPE },
 580         { "fpa",       ARM_FPU_ARCH_FPA },
 581         { "vfp1xd",    ARM_FPU_ARCH_VFP_V1xD },
 582         { "vfp1",      ARM_FPU_ARCH_VFP_V1 },
 583         { "vfp2",      ARM_FPU_ARCH_VFP_V2 },
 584         { NULL,        0 }
 585 };
 586
 587 static lc_opt_enum_int_var_t arch_fpu_var = {
 588         &arm_isa_template.fpu_arch, arm_fpu_items
 589 };
 590
 591 static const lc_opt_table_entry_t arm_options[] = {
 592         LC_OPT_ENT_ENUM_INT("fpunit",    "select the floating point unit", &arch_fpu_var),
 593         LC_OPT_LAST
 594 };
 595
 596 const arch_isa_if_t arm_isa_if = {
 597         arm_init,
 598         arm_lower_for_target,
 599         arm_done,
 600         NULL,  /* handle_intrinsics */
 601         arm_get_reg_class_for_mode,
 602         NULL,
 603         arm_get_reg_class_alignment,
 604         arm_get_libfirm_params,
 605         arm_get_irg_list,
 606         NULL,               /* mark remat */
 607         arm_parse_asm_constraint,
 608         arm_is_valid_clobber,
 609
 610         arm_init_graph,
 611         NULL,  /* get_pic_base */
 612         NULL,  /* before_abi */
 613         arm_prepare_graph,
 614         arm_before_ra,
 615         arm_after_ra,
 616         arm_finish_irg,
 617         arm_gen_routine,
 618         NULL, /* register_saved_by */
 619 };
 620
 621 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_arch_arm)
 622 void be_init_arch_arm(void)
 623 {
 624         lc_opt_entry_t *be_grp = lc_opt_get_grp(firm_opt_get_root(), "be");
 625         lc_opt_entry_t *arm_grp = lc_opt_get_grp(be_grp, "arm");
 626
 627         lc_opt_add_table(arm_grp, arm_options);
 628
 629         be_register_isa_if("arm", &arm_isa_if);
 630
 631         arm_init_transform();
 632         arm_init_emitter();
 633 }