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_op_estimated_cost   */
 118         NULL,    /* possible_memory_operand */
 119         NULL,    /* perform_memory_operand  */
 120 };
 121
 122 /**
 123  * Transforms the standard Firm graph into
 124  * a ARM firm graph.
 125  */
 126 static void arm_prepare_graph(ir_graph *irg)
 127 {
 128         /* transform nodes into assembler instructions */
 129         arm_transform_graph(irg);
 130
 131         /* do local optimizations (mainly CSE) */
 132         local_optimize_graph(irg);
 133
 134         /* do code placement, to optimize the position of constants */
 135         place_code(irg);
 136 }
 137
 138 static void arm_collect_frame_entity_nodes(ir_node *node, void *data)
 139 {
 140         be_fec_env_t  *env = (be_fec_env_t*)data;
 141         const ir_mode *mode;
 142         int            align;
 143         ir_entity     *entity;
 144         const arm_load_store_attr_t *attr;
 145
 146         if (be_is_Reload(node) && be_get_frame_entity(node) == NULL) {
 147                 mode  = get_irn_mode(node);
 148                 align = get_mode_size_bytes(mode);
 149                 be_node_needs_frame_entity(env, node, mode, align);
 150                 return;
 151         }
 152
 153         switch (get_arm_irn_opcode(node)) {
 154         case iro_arm_Ldf:
 155         case iro_arm_Ldr:
 156                 break;
 157         default:
 158                 return;
 159         }
 160
 161         attr   = get_arm_load_store_attr_const(node);
 162         entity = attr->entity;
 163         mode   = attr->load_store_mode;
 164         align  = get_mode_size_bytes(mode);
 165         if (entity != NULL)
 166                 return;
 167         if (!attr->is_frame_entity)
 168                 return;
 169         be_node_needs_frame_entity(env, node, mode, align);
 170 }
 171
 172 static void arm_set_frame_entity(ir_node *node, ir_entity *entity)
 173 {
 174         if (is_be_node(node)) {
 175                 be_node_set_frame_entity(node, entity);
 176         } else {
 177                 arm_load_store_attr_t *attr = get_arm_load_store_attr(node);
 178                 attr->entity = entity;
 179         }
 180 }
 181
 182 static void transform_Reload(ir_node *node)
 183 {
 184         ir_node   *block  = get_nodes_block(node);
 185         dbg_info  *dbgi   = get_irn_dbg_info(node);
 186         ir_node   *ptr    = get_irn_n(node, n_be_Reload_frame);
 187         ir_node   *mem    = get_irn_n(node, n_be_Reload_mem);
 188         ir_mode   *mode   = get_irn_mode(node);
 189         ir_entity *entity = be_get_frame_entity(node);
 190         const arch_register_t *reg;
 191         ir_node   *proj;
 192         ir_node   *load;
 193
 194         ir_node  *sched_point = sched_prev(node);
 195
 196         load = new_bd_arm_Ldr(dbgi, block, ptr, mem, mode, entity, false, 0, true);
 197         sched_add_after(sched_point, load);
 198         sched_remove(node);
 199
 200         proj = new_rd_Proj(dbgi, load, mode, pn_arm_Ldr_res);
 201
 202         reg = arch_get_irn_register(node);
 203         arch_set_irn_register(proj, reg);
 204
 205         exchange(node, proj);
 206 }
 207
 208 static void transform_Spill(ir_node *node)
 209 {
 210         ir_node   *block  = get_nodes_block(node);
 211         dbg_info  *dbgi   = get_irn_dbg_info(node);
 212         ir_node   *ptr    = get_irn_n(node, n_be_Spill_frame);
 213         ir_graph  *irg    = get_irn_irg(node);
 214         ir_node   *mem    = get_irg_no_mem(irg);
 215         ir_node   *val    = get_irn_n(node, n_be_Spill_val);
 216         ir_mode   *mode   = get_irn_mode(val);
 217         ir_entity *entity = be_get_frame_entity(node);
 218         ir_node   *sched_point;
 219         ir_node   *store;
 220
 221         sched_point = sched_prev(node);
 222         store = new_bd_arm_Str(dbgi, block, ptr, val, mem, mode, entity, false, 0,
 223                                true);
 224
 225         sched_remove(node);
 226         sched_add_after(sched_point, store);
 227
 228         exchange(node, store);
 229 }
 230
 231 static void arm_after_ra_walker(ir_node *block, void *data)
 232 {
 233         ir_node *node, *prev;
 234         (void) data;
 235
 236         for (node = sched_last(block); !sched_is_begin(node); node = prev) {
 237                 prev = sched_prev(node);
 238
 239                 if (be_is_Reload(node)) {
 240                         transform_Reload(node);
 241                 } else if (be_is_Spill(node)) {
 242                         transform_Spill(node);
 243                 }
 244         }
 245 }
 246
 247 /**
 248  * Called immediately before emit phase.
 249  */
 250 static void arm_finish_irg(ir_graph *irg)
 251 {
 252         be_stack_layout_t *stack_layout = be_get_irg_stack_layout(irg);
 253         bool               at_begin     = stack_layout->sp_relative ? true : false;
 254         be_fec_env_t      *fec_env      = be_new_frame_entity_coalescer(irg);
 255
 256         irg_walk_graph(irg, NULL, arm_collect_frame_entity_nodes, fec_env);
 257         be_assign_entities(fec_env, arm_set_frame_entity, at_begin);
 258         be_free_frame_entity_coalescer(fec_env);
 259
 260         irg_block_walk_graph(irg, NULL, arm_after_ra_walker, NULL);
 261
 262         /* fix stack entity offsets */
 263         be_abi_fix_stack_nodes(irg);
 264         be_abi_fix_stack_bias(irg);
 265
 266         /* do peephole optimizations and fix stack offsets */
 267         arm_peephole_optimization(irg);
 268 }
 269
 270 static void arm_before_ra(ir_graph *irg)
 271 {
 272         be_sched_fix_flags(irg, &arm_reg_classes[CLASS_arm_flags], NULL, NULL);
 273 }
 274
 275 /**
 276  * Maps all intrinsic calls that the backend support
 277  * and map all instructions the backend did not support
 278  * to runtime calls.
 279  */
 280 static void arm_handle_intrinsics(void)
 281 {
 282         ir_type *tp, *int_tp, *uint_tp;
 283         i_record records[8];
 284         int n_records = 0;
 285
 286         runtime_rt rt_iDiv, rt_uDiv, rt_iMod, rt_uMod;
 287
 288 #define ID(x) new_id_from_chars(x, sizeof(x)-1)
 289
 290         int_tp  = get_type_for_mode(mode_Is);
 291         uint_tp = get_type_for_mode(mode_Iu);
 292
 293         /* ARM has neither a signed div instruction ... */
 294         {
 295                 i_instr_record *map_Div = &records[n_records++].i_instr;
 296
 297                 tp = new_type_method(2, 1);
 298                 set_method_param_type(tp, 0, int_tp);
 299                 set_method_param_type(tp, 1, int_tp);
 300                 set_method_res_type(tp, 0, int_tp);
 301
 302                 rt_iDiv.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__divsi3"), tp);
 303                 set_entity_ld_ident(rt_iDiv.ent, ID("__divsi3"));
 304                 rt_iDiv.mode            = mode_T;
 305                 rt_iDiv.res_mode        = mode_Is;
 306                 rt_iDiv.mem_proj_nr     = pn_Div_M;
 307                 rt_iDiv.regular_proj_nr = pn_Div_X_regular;
 308                 rt_iDiv.exc_proj_nr     = pn_Div_X_except;
 309                 rt_iDiv.res_proj_nr     = pn_Div_res;
 310
 311                 add_entity_linkage(rt_iDiv.ent, IR_LINKAGE_CONSTANT);
 312                 set_entity_visibility(rt_iDiv.ent, ir_visibility_external);
 313
 314                 map_Div->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 315                 map_Div->op       = op_Div;
 316                 map_Div->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 317                 map_Div->ctx      = &rt_iDiv;
 318         }
 319         /* ... nor an unsigned div instruction ... */
 320         {
 321                 i_instr_record *map_Div = &records[n_records++].i_instr;
 322
 323                 tp = new_type_method(2, 1);
 324                 set_method_param_type(tp, 0, uint_tp);
 325                 set_method_param_type(tp, 1, uint_tp);
 326                 set_method_res_type(tp, 0, uint_tp);
 327
 328                 rt_uDiv.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__udivsi3"), tp);
 329                 set_entity_ld_ident(rt_uDiv.ent, ID("__udivsi3"));
 330                 rt_uDiv.mode            = mode_T;
 331                 rt_uDiv.res_mode        = mode_Iu;
 332                 rt_uDiv.mem_proj_nr     = pn_Div_M;
 333                 rt_uDiv.regular_proj_nr = pn_Div_X_regular;
 334                 rt_uDiv.exc_proj_nr     = pn_Div_X_except;
 335                 rt_uDiv.res_proj_nr     = pn_Div_res;
 336
 337                 set_entity_visibility(rt_uDiv.ent, ir_visibility_external);
 338
 339                 map_Div->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 340                 map_Div->op       = op_Div;
 341                 map_Div->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 342                 map_Div->ctx      = &rt_uDiv;
 343         }
 344         /* ... nor a signed mod instruction ... */
 345         {
 346                 i_instr_record *map_Mod = &records[n_records++].i_instr;
 347
 348                 tp = new_type_method(2, 1);
 349                 set_method_param_type(tp, 0, int_tp);
 350                 set_method_param_type(tp, 1, int_tp);
 351                 set_method_res_type(tp, 0, int_tp);
 352
 353                 rt_iMod.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__modsi3"), tp);
 354                 set_entity_ld_ident(rt_iMod.ent, ID("__modsi3"));
 355                 rt_iMod.mode            = mode_T;
 356                 rt_iMod.res_mode        = mode_Is;
 357                 rt_iMod.mem_proj_nr     = pn_Mod_M;
 358                 rt_iMod.regular_proj_nr = pn_Mod_X_regular;
 359                 rt_iMod.exc_proj_nr     = pn_Mod_X_except;
 360                 rt_iMod.res_proj_nr     = pn_Mod_res;
 361
 362                 set_entity_visibility(rt_iMod.ent, ir_visibility_external);
 363
 364                 map_Mod->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 365                 map_Mod->op       = op_Mod;
 366                 map_Mod->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 367                 map_Mod->ctx      = &rt_iMod;
 368         }
 369         /* ... nor an unsigned mod. */
 370         {
 371                 i_instr_record *map_Mod = &records[n_records++].i_instr;
 372
 373                 tp = new_type_method(2, 1);
 374                 set_method_param_type(tp, 0, uint_tp);
 375                 set_method_param_type(tp, 1, uint_tp);
 376                 set_method_res_type(tp, 0, uint_tp);
 377
 378                 rt_uMod.ent             = new_entity(get_glob_type(), ID("__umodsi3"), tp);
 379                 set_entity_ld_ident(rt_uMod.ent, ID("__umodsi3"));
 380                 rt_uMod.mode            = mode_T;
 381                 rt_uMod.res_mode        = mode_Iu;
 382                 rt_uMod.mem_proj_nr     = pn_Mod_M;
 383                 rt_uMod.regular_proj_nr = pn_Mod_X_regular;
 384                 rt_uMod.exc_proj_nr     = pn_Mod_X_except;
 385                 rt_uMod.res_proj_nr     = pn_Mod_res;
 386
 387                 set_entity_visibility(rt_uMod.ent, ir_visibility_external);
 388
 389                 map_Mod->kind     = INTRINSIC_INSTR;
 390                 map_Mod->op       = op_Mod;
 391                 map_Mod->i_mapper = (i_mapper_func)i_mapper_RuntimeCall;
 392                 map_Mod->ctx      = &rt_uMod;
 393         }
 394
 395         if (n_records > 0)
 396                 lower_intrinsics(records, n_records, /*part_block_used=*/0);
 397 }
 398
 399 extern const arch_isa_if_t arm_isa_if;
 400 static arm_isa_t arm_isa_template = {
 401         {
 402                 &arm_isa_if,             /* isa interface */
 403                 N_ARM_REGISTERS,
 404                 arm_registers,
 405                 N_ARM_CLASSES,
 406                 arm_reg_classes,
 407                 &arm_registers[REG_SP],  /* stack pointer */
 408                 &arm_registers[REG_R11], /* base pointer */
 409                 2,                       /* power of two stack alignment for calls, 2^2 == 4 */
 410                 7,                       /* spill costs */
 411                 5,                       /* reload costs */
 412                 true,                    /* we do have custom abi handling */
 413         },
 414         ARM_FPU_ARCH_FPE,          /* FPU architecture */
 415 };
 416
 417 static void arm_init(void)
 418 {
 419         arm_register_init();
 420
 421         arm_create_opcodes(&arm_irn_ops);
 422 }
 423
 424 static void arm_finish(void)
 425 {
 426         arm_free_opcodes();
 427 }
 428
 429 static arch_env_t *arm_begin_codegeneration(void)
 430 {
 431         arm_isa_t *isa = XMALLOC(arm_isa_t);
 432         *isa = arm_isa_template;
 433
 434         be_gas_emit_types = false;
 435
 436         return &isa->base;
 437 }
 438
 439 /**
 440  * Closes the output file and frees the ISA structure.
 441  */
 442 static void arm_end_codegeneration(void *self)
 443 {
 444         free(self);
 445 }
 446
 447 /**
 448  * Allows or disallows the creation of Psi nodes for the given Phi nodes.
 449  * @return 1 if allowed, 0 otherwise
 450  */
 451 static int arm_is_mux_allowed(ir_node *sel, ir_node *mux_false,
 452                               ir_node *mux_true)
 453 {
 454         (void) sel;
 455         (void) mux_false;
 456         (void) mux_true;
 457         return false;
 458 }
 459
 460 static asm_constraint_flags_t arm_parse_asm_constraint(const char **c)
 461 {
 462         /* asm not supported */
 463         (void) c;
 464         return ASM_CONSTRAINT_FLAG_INVALID;
 465 }
 466
 467 static int arm_is_valid_clobber(const char *clobber)
 468 {
 469         (void) clobber;
 470         return 0;
 471 }
 472
 473 static void arm_lower_for_target(void)
 474 {
 475         ir_mode *mode_gp = arm_reg_classes[CLASS_arm_gp].mode;
 476         size_t i, n_irgs = get_irp_n_irgs();
 477
 478         /* lower compound param handling */
 479         lower_calls_with_compounds(LF_RETURN_HIDDEN);
 480
 481         for (i = 0; i < n_irgs; ++i) {
 482                 ir_graph *irg = get_irp_irg(i);
 483                 lower_switch(irg, 4, 256, mode_gp);
 484         }
 485
 486         for (i = 0; i < n_irgs; ++i) {
 487                 ir_graph *irg = get_irp_irg(i);
 488                 /* Turn all small CopyBs into loads/stores and all bigger CopyBs into
 489                  * memcpy calls.
 490                  * TODO:  These constants need arm-specific tuning. */
 491                 lower_CopyB(irg, 31, 32, false);
 492         }
 493 }
 494
 495 /**
 496  * Returns the libFirm configuration parameter for this backend.
 497  */
 498 static const backend_params *arm_get_libfirm_params(void)
 499 {
 500         static ir_settings_arch_dep_t ad = {
 501                 1,    /* allow subs */
 502                 1,    /* Muls are fast enough on ARM but ... */
 503                 31,   /* ... one shift would be possible better */
 504                 NULL, /* no evaluator function */
 505                 0,    /* SMUL is needed, only in Arch M */
 506                 0,    /* UMUL is needed, only in Arch M */
 507                 32,   /* SMUL & UMUL available for 32 bit */
 508         };
 509         static backend_params p = {
 510                 0,     /* don't support inline assembler yet */
 511                 1,     /* support Rotl nodes */
 512                 1,     /* big endian */
 513                 1,     /* modulo shift efficient */
 514                 0,     /* non-modulo shift not efficient */
 515                 &ad,   /* will be set later */
 516                 arm_is_mux_allowed, /* allow_ifconv function */
 517                 32,    /* machine size */
 518                 NULL,  /* float arithmetic mode (TODO) */
 519                 NULL,  /* long long type */
 520                 NULL,  /* unsigned long long type */
 521                 NULL,  /* long double type */
 522                 0,     /* no trampoline support: size 0 */
 523                 0,     /* no trampoline support: align 0 */
 524                 NULL,  /* no trampoline support: no trampoline builder */
 525                 4      /* alignment of stack parameter */
 526         };
 527
 528         return &p;
 529 }
 530
 531 /* fpu set architectures. */
 532 static const lc_opt_enum_int_items_t arm_fpu_items[] = {
 533         { "softfloat", ARM_FPU_ARCH_SOFTFLOAT },
 534         { "fpe",       ARM_FPU_ARCH_FPE },
 535         { "fpa",       ARM_FPU_ARCH_FPA },
 536         { "vfp1xd",    ARM_FPU_ARCH_VFP_V1xD },
 537         { "vfp1",      ARM_FPU_ARCH_VFP_V1 },
 538         { "vfp2",      ARM_FPU_ARCH_VFP_V2 },
 539         { NULL,        0 }
 540 };
 541
 542 static lc_opt_enum_int_var_t arch_fpu_var = {
 543         &arm_isa_template.fpu_arch, arm_fpu_items
 544 };
 545
 546 static const lc_opt_table_entry_t arm_options[] = {
 547         LC_OPT_ENT_ENUM_INT("fpunit",    "select the floating point unit", &arch_fpu_var),
 548         LC_OPT_LAST
 549 };
 550
 551 const arch_isa_if_t arm_isa_if = {
 552         arm_init,
 553         arm_finish,
 554         arm_get_libfirm_params,
 555         arm_lower_for_target,
 556         arm_parse_asm_constraint,
 557         arm_is_valid_clobber,
 558
 559         arm_begin_codegeneration,
 560         arm_end_codegeneration,
 561         NULL,
 562         NULL,  /* get call abi */
 563         NULL,  /* mark remat */
 564         NULL,  /* get_pic_base */
 565         be_new_spill,
 566         be_new_reload,
 567         NULL,  /* register_saved_by */
 568
 569         arm_handle_intrinsics, /* handle_intrinsics */
 570         NULL,  /* before_abi */
 571         arm_prepare_graph,
 572         arm_before_ra,
 573         arm_finish_irg,
 574         arm_gen_routine,
 575 };
 576
 577 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_arch_arm)
 578 void be_init_arch_arm(void)
 579 {
 580         lc_opt_entry_t *be_grp = lc_opt_get_grp(firm_opt_get_root(), "be");
 581         lc_opt_entry_t *arm_grp = lc_opt_get_grp(be_grp, "arm");
 582
 583         lc_opt_add_table(arm_grp, arm_options);
 584
 585         be_register_isa_if("arm", &arm_isa_if);
 586
 587         arm_init_transform();
 588         arm_init_emitter();
 589 }