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