fix warning
[libfirm] / ir / be / ia32 / ia32_architecture.c
1 /*
2  * Copyright (C) 1995-2010 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       ia32 architecture variants
23  * @author      Michael Beck, Matthias Braun
24  */
25 #include "config.h"
26
27 #include <stdbool.h>
28 #include "lc_opts.h"
29 #include "lc_opts_enum.h"
30
31 #include "irtools.h"
32
33 #include "bearch_ia32_t.h"
34 #include "ia32_architecture.h"
35
36 #undef NATIVE_X86
37
38 #ifdef _MSC_VER
39 #if defined(_M_IX86) || defined(_M_X64)
40 #include <intrin.h>
41 #define NATIVE_X86
42 #endif
43 #else
44 #if defined(__i386__) || defined(__x86_64__)
45 #define NATIVE_X86
46 #endif
47 #endif
48
49 ia32_code_gen_config_t  ia32_cg_config;
50
51 /**
52  * CPU architectures and features.
53  */
54 enum cpu_arch_features {
55         arch_generic32        = 0x00000001, /**< no specific architecture */
56
57         arch_i386             = 0x00000002, /**< i386 architecture */
58         arch_i486             = 0x00000004, /**< i486 architecture */
59         arch_pentium          = 0x00000008, /**< Pentium architecture */
60         arch_ppro             = 0x00000010, /**< PentiumPro architecture */
61         arch_netburst         = 0x00000020, /**< Netburst architecture */
62         arch_nocona           = 0x00000040, /**< Nocona architecture */
63         arch_core2            = 0x00000080, /**< Core2 architecture */
64         arch_atom             = 0x00000100, /**< Atom architecture */
65
66         arch_k6               = 0x00000200, /**< k6 architecture */
67         arch_geode            = 0x00000400, /**< Geode architecture */
68         arch_athlon           = 0x00000800, /**< Athlon architecture */
69         arch_k8               = 0x00001000, /**< K8/Opteron architecture */
70         arch_k10              = 0x00002000, /**< K10/Barcelona architecture */
71
72         arch_mask             = 0x00003FFF,
73
74         arch_athlon_plus      = arch_athlon | arch_k8 | arch_k10,
75         arch_all_amd          = arch_k6 | arch_geode | arch_athlon_plus,
76
77         arch_feature_mmx      = 0x00004000, /**< MMX instructions */
78         arch_feature_cmov     = 0x00008000, /**< cmov instructions */
79         arch_feature_p6_insn  = 0x00010000, /**< PentiumPro instructions */
80         arch_feature_sse1     = 0x00020000, /**< SSE1 instructions */
81         arch_feature_sse2     = 0x00040000, /**< SSE2 instructions */
82         arch_feature_sse3     = 0x00080000, /**< SSE3 instructions */
83         arch_feature_ssse3    = 0x00100000, /**< SSSE3 instructions */
84         arch_feature_3DNow    = 0x00200000, /**< 3DNow! instructions */
85         arch_feature_3DNowE   = 0x00400000, /**< Enhanced 3DNow! instructions */
86         arch_feature_64bit    = 0x00800000, /**< x86_64 support */
87         arch_feature_sse4_1   = 0x01000000, /**< SSE4.1 instructions */
88         arch_feature_sse4_2   = 0x02000000, /**< SSE4.2 instructions */
89         arch_feature_sse4a    = 0x04000000, /**< SSE4a instructions */
90         arch_feature_popcnt   = 0x08000000, /**< popcnt instruction */
91
92         arch_mmx_insn     = arch_feature_mmx,                         /**< MMX instructions */
93         arch_sse1_insn    = arch_feature_sse1   | arch_mmx_insn,      /**< SSE1 instructions, include MMX */
94         arch_sse2_insn    = arch_feature_sse2   | arch_sse1_insn,     /**< SSE2 instructions, include SSE1 */
95         arch_sse3_insn    = arch_feature_sse3   | arch_sse2_insn,     /**< SSE3 instructions, include SSE2 */
96         arch_ssse3_insn   = arch_feature_ssse3  | arch_sse3_insn,     /**< SSSE3 instructions, include SSE3 */
97         arch_sse4_1_insn  = arch_feature_sse4_1 | arch_ssse3_insn,    /**< SSE4.1 instructions, include SSSE3 */
98         arch_sse4_2_insn  = arch_feature_sse4_2 | arch_sse4_1_insn,   /**< SSE4.2 instructions, include SSE4.1 */
99         arch_sse4a_insn   = arch_feature_sse4a  | arch_ssse3_insn,    /**< SSE4a instructions, include SSSE3 */
100
101         arch_3DNow_insn   = arch_feature_3DNow  | arch_feature_mmx,   /**< 3DNow! instructions, including MMX */
102         arch_3DNowE_insn  = arch_feature_3DNowE | arch_3DNow_insn,    /**< Enhanced 3DNow! instructions */
103         arch_64bit_insn   = arch_feature_64bit  | arch_sse2_insn,     /**< x86_64 support, includes SSE2 */
104 };
105
106 #define FLAGS(x, f) (((x) & (f)) != 0)
107
108 /**
109  * CPU's.
110  */
111 typedef enum cpu_support {
112         cpu_generic             = arch_generic32,
113
114         /* intel CPUs */
115         cpu_i386                = arch_i386,
116         cpu_i486                = arch_i486,
117         cpu_pentium             = arch_pentium,
118         cpu_pentium_mmx         = arch_pentium | arch_mmx_insn,
119         cpu_pentium_pro_generic = arch_ppro | arch_feature_p6_insn,
120         cpu_pentium_pro         = arch_ppro | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn,
121         cpu_pentium_2           = arch_ppro | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_mmx_insn,
122         cpu_pentium_3           = arch_ppro | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_sse1_insn,
123         cpu_pentium_m           = arch_ppro | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_sse2_insn,
124         cpu_netburst_generic    = arch_netburst | arch_feature_p6_insn,
125         cpu_pentium_4           = arch_netburst | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_sse2_insn,
126         cpu_prescott            = arch_nocona | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_sse3_insn,
127         cpu_nocona              = arch_nocona | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn | arch_sse3_insn,
128         cpu_core2_generic       = arch_core2 | arch_feature_p6_insn,
129         cpu_core2               = arch_core2 | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn | arch_ssse3_insn,
130         cpu_penryn              = arch_core2 | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn | arch_sse4_1_insn,
131         cpu_atom_generic        = arch_atom | arch_feature_p6_insn,
132         cpu_atom                = arch_atom | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_ssse3_insn,
133
134         /* AMD CPUs */
135         cpu_k6_generic     = arch_k6,
136         cpu_k6             = arch_k6 | arch_mmx_insn,
137         cpu_k6_PLUS        = arch_k6 | arch_3DNow_insn,
138         cpu_geode_generic  = arch_geode,
139         cpu_geode          = arch_geode  | arch_sse1_insn | arch_3DNowE_insn,
140         cpu_athlon_generic = arch_athlon | arch_feature_p6_insn,
141         cpu_athlon_old     = arch_athlon | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn,
142         cpu_athlon         = arch_athlon | arch_sse1_insn | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn,
143         cpu_athlon64       = arch_athlon | arch_sse2_insn | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn,
144         cpu_k8_generic     = arch_k8  | arch_feature_p6_insn,
145         cpu_k8             = arch_k8  | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn,
146         cpu_k8_sse3        = arch_k8  | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn | arch_sse3_insn,
147         cpu_k10_generic    = arch_k10 | arch_feature_p6_insn,
148         cpu_k10            = arch_k10 | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_feature_popcnt | arch_64bit_insn | arch_sse4a_insn,
149
150         /* other CPUs */
151         cpu_winchip_c6  = arch_i486 | arch_feature_mmx,
152         cpu_winchip2    = arch_i486 | arch_feature_mmx | arch_feature_3DNow,
153         cpu_c3          = arch_i486 | arch_feature_mmx | arch_feature_3DNow,
154         cpu_c3_2        = arch_ppro | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_sse1_insn, /* really no 3DNow! */
155
156         cpu_autodetect  = 0,
157 } cpu_support;
158
159 static int         opt_size             = 0;
160 static int         emit_machcode        = 0;
161 static cpu_support arch                 = cpu_generic;
162 static cpu_support opt_arch             = cpu_generic;
163 static int         fpu_arch             = 0;
164 static int         opt_cc               = 1;
165 static int         opt_unsafe_floatconv = 0;
166
167 /* instruction set architectures. */
168 static const lc_opt_enum_int_items_t arch_items[] = {
169         { "i386",         cpu_i386 },
170         { "i486",         cpu_i486 },
171         { "i586",         cpu_pentium },
172         { "pentium",      cpu_pentium },
173         { "pentium-mmx",  cpu_pentium_mmx },
174         { "i686",         cpu_pentium_pro },
175         { "pentiumpro",   cpu_pentium_pro },
176         { "pentium2",     cpu_pentium_2 },
177         { "p2",           cpu_pentium_2 },
178         { "pentium3",     cpu_pentium_3 },
179         { "pentium3m",    cpu_pentium_3 },
180         { "p3",           cpu_pentium_3 },
181         { "pentium-m",    cpu_pentium_m },
182         { "pm",           cpu_pentium_m },
183         { "pentium4",     cpu_pentium_4 },
184         { "pentium4m",    cpu_pentium_4 },
185         { "p4",           cpu_pentium_4 },
186         { "prescott",     cpu_prescott },
187         { "nocona",       cpu_nocona },
188         { "merom",        cpu_core2 },
189         { "core2",        cpu_core2 },
190         { "penryn",       cpu_penryn },
191         { "atom",         cpu_atom },
192
193         { "k6",           cpu_k6 },
194         { "k6-2",         cpu_k6_PLUS },
195         { "k6-3",         cpu_k6_PLUS },
196         { "geode",        cpu_geode },
197         { "athlon",       cpu_athlon_old },
198         { "athlon-tbird", cpu_athlon },
199         { "athlon-4",     cpu_athlon },
200         { "athlon-xp",    cpu_athlon },
201         { "athlon-mp",    cpu_athlon },
202         { "athlon64",     cpu_athlon64 },
203         { "k8",           cpu_k8 },
204         { "opteron",      cpu_k8 },
205         { "athlon-fx",    cpu_k8 },
206         { "k8-sse3",      cpu_k8_sse3 },
207         { "opteron-sse3", cpu_k8_sse3 },
208         { "k10",          cpu_k10 },
209         { "barcelona",    cpu_k10 },
210         { "amdfam10",     cpu_k10 },
211
212         { "winchip-c6",   cpu_winchip_c6, },
213         { "winchip2",     cpu_winchip2 },
214         { "c3",           cpu_c3 },
215         { "c3-2",         cpu_c3_2 },
216
217         { "generic",      cpu_generic },
218         { "generic32",    cpu_generic },
219
220 #ifdef NATIVE_X86
221         { "native",       cpu_autodetect },
222 #endif
223
224         { NULL,           0 }
225 };
226
227 static lc_opt_enum_int_var_t arch_var = {
228         (int*) &arch, arch_items
229 };
230
231 static lc_opt_enum_int_var_t opt_arch_var = {
232         (int*) &opt_arch, arch_items
233 };
234
235 static const lc_opt_enum_int_items_t fp_unit_items[] = {
236         { "x87" ,      IA32_FPU_ARCH_X87 },
237         { "sse2",      IA32_FPU_ARCH_SSE2 },
238         { "softfloat", IA32_FPU_ARCH_SOFTFLOAT },
239         { NULL,        IA32_FPU_ARCH_NONE }
240 };
241
242 static lc_opt_enum_int_var_t fp_unit_var = {
243         &fpu_arch, fp_unit_items
244 };
245
246 static const lc_opt_table_entry_t ia32_architecture_options[] = {
247         LC_OPT_ENT_BOOL    ("size",             "optimize for size",                                  &opt_size),
248         LC_OPT_ENT_ENUM_INT("arch",             "select the instruction architecture",                &arch_var),
249         LC_OPT_ENT_ENUM_INT("opt",              "optimize for instruction architecture",              &opt_arch_var),
250         LC_OPT_ENT_ENUM_INT("fpunit",           "select the floating point unit",                     &fp_unit_var),
251         LC_OPT_ENT_NEGBOOL ("nooptcc",          "do not optimize calling convention",                 &opt_cc),
252         LC_OPT_ENT_BOOL    ("unsafe_floatconv", "do unsafe floating point controlword optimisations", &opt_unsafe_floatconv),
253         LC_OPT_ENT_BOOL    ("machcode",         "output machine code instead of assembler",           &emit_machcode),
254         LC_OPT_LAST
255 };
256
257 typedef struct insn_const {
258         int      add_cost;                 /**< cost of an add instruction */
259         int      lea_cost;                 /**< cost of a lea instruction */
260         int      const_shf_cost;           /**< cost of a constant shift instruction */
261         int      cost_mul_start;           /**< starting cost of a multiply instruction */
262         int      cost_mul_bit;             /**< cost of multiply for every set bit */
263         unsigned function_alignment;       /**< logarithm for alignment of function labels */
264         unsigned label_alignment;          /**< logarithm for alignment of loops labels */
265         unsigned label_alignment_max_skip; /**< maximum skip for alignment of loops labels */
266 } insn_const;
267
268 /* costs for optimizing for size */
269 static const insn_const size_cost = {
270         2,   /* cost of an add instruction */
271         3,   /* cost of a lea instruction */
272         3,   /* cost of a constant shift instruction */
273         4,   /* starting cost of a multiply instruction */
274         0,   /* cost of multiply for every set bit */
275         0,   /* logarithm for alignment of function labels */
276         0,   /* logarithm for alignment of loops labels */
277         0,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
278 };
279
280 /* costs for the i386 */
281 static const insn_const i386_cost = {
282         1,   /* cost of an add instruction */
283         1,   /* cost of a lea instruction */
284         3,   /* cost of a constant shift instruction */
285         9,   /* starting cost of a multiply instruction */
286         1,   /* cost of multiply for every set bit */
287         2,   /* logarithm for alignment of function labels */
288         2,   /* logarithm for alignment of loops labels */
289         3,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
290 };
291
292 /* costs for the i486 */
293 static const insn_const i486_cost = {
294         1,   /* cost of an add instruction */
295         1,   /* cost of a lea instruction */
296         2,   /* cost of a constant shift instruction */
297         12,  /* starting cost of a multiply instruction */
298         1,   /* cost of multiply for every set bit */
299         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
300         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
301         15,  /* maximum skip for alignment of loops labels */
302 };
303
304 /* costs for the Pentium */
305 static const insn_const pentium_cost = {
306         1,   /* cost of an add instruction */
307         1,   /* cost of a lea instruction */
308         1,   /* cost of a constant shift instruction */
309         11,  /* starting cost of a multiply instruction */
310         0,   /* cost of multiply for every set bit */
311         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
312         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
313         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
314 };
315
316 /* costs for the Pentium Pro */
317 static const insn_const pentiumpro_cost = {
318         1,   /* cost of an add instruction */
319         1,   /* cost of a lea instruction */
320         1,   /* cost of a constant shift instruction */
321         4,   /* starting cost of a multiply instruction */
322         0,   /* cost of multiply for every set bit */
323         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
324         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
325         10,  /* maximum skip for alignment of loops labels */
326 };
327
328 /* costs for the K6 */
329 static const insn_const k6_cost = {
330         1,   /* cost of an add instruction */
331         2,   /* cost of a lea instruction */
332         1,   /* cost of a constant shift instruction */
333         3,   /* starting cost of a multiply instruction */
334         0,   /* cost of multiply for every set bit */
335         5,   /* logarithm for alignment of function labels */
336         5,   /* logarithm for alignment of loops labels */
337         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
338 };
339
340 /* costs for the Geode */
341 static const insn_const geode_cost = {
342         1,   /* cost of an add instruction */
343         1,   /* cost of a lea instruction */
344         1,   /* cost of a constant shift instruction */
345         7,   /* starting cost of a multiply instruction */
346         0,   /* cost of multiply for every set bit */
347         0,   /* logarithm for alignment of function labels */
348         0,   /* logarithm for alignment of loops labels */
349         0,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
350 };
351
352 /* costs for the Athlon */
353 static const insn_const athlon_cost = {
354         1,   /* cost of an add instruction */
355         2,   /* cost of a lea instruction */
356         1,   /* cost of a constant shift instruction */
357         5,   /* starting cost of a multiply instruction */
358         0,   /* cost of multiply for every set bit */
359         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
360         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
361         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
362 };
363
364 /* costs for the Opteron/K8 */
365 static const insn_const k8_cost = {
366         1,   /* cost of an add instruction */
367         2,   /* cost of a lea instruction */
368         1,   /* cost of a constant shift instruction */
369         3,   /* starting cost of a multiply instruction */
370         0,   /* cost of multiply for every set bit */
371 #if 0 /* TEST */
372         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
373         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
374         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
375 #else
376         0,
377         0,
378         0
379 #endif
380 };
381
382 /* costs for the K10 */
383 static const insn_const k10_cost = {
384         1,   /* cost of an add instruction */
385         2,   /* cost of a lea instruction */
386         1,   /* cost of a constant shift instruction */
387         3,   /* starting cost of a multiply instruction */
388         0,   /* cost of multiply for every set bit */
389         5,   /* logarithm for alignment of function labels */
390         5,   /* logarithm for alignment of loops labels */
391         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
392 };
393
394 /* costs for the Pentium 4 */
395 static const insn_const netburst_cost = {
396         1,   /* cost of an add instruction */
397         3,   /* cost of a lea instruction */
398         4,   /* cost of a constant shift instruction */
399         15,  /* starting cost of a multiply instruction */
400         0,   /* cost of multiply for every set bit */
401         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
402         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
403         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
404 };
405
406 /* costs for the Nocona and Core */
407 static const insn_const nocona_cost = {
408         1,   /* cost of an add instruction */
409         1,   /* cost of a lea instruction */
410         1,   /* cost of a constant shift instruction */
411         10,  /* starting cost of a multiply instruction */
412         0,   /* cost of multiply for every set bit */
413         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
414         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
415         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
416 };
417
418 /* costs for the Core2 */
419 static const insn_const core2_cost = {
420         1,   /* cost of an add instruction */
421         1,   /* cost of a lea instruction */
422         1,   /* cost of a constant shift instruction */
423         3,   /* starting cost of a multiply instruction */
424         0,   /* cost of multiply for every set bit */
425         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
426         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
427         10,  /* maximum skip for alignment of loops labels */
428 };
429
430 /* costs for the generic32 */
431 static const insn_const generic32_cost = {
432         1,   /* cost of an add instruction */
433         2,   /* cost of a lea instruction */
434         1,   /* cost of a constant shift instruction */
435         4,   /* starting cost of a multiply instruction */
436         0,   /* cost of multiply for every set bit */
437         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
438         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
439         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
440 };
441
442 static const insn_const *arch_costs = &generic32_cost;
443
444 static void set_arch_costs(void)
445 {
446         if (opt_size) {
447                 arch_costs = &size_cost;
448                 return;
449         }
450         switch (opt_arch & arch_mask) {
451         case arch_i386:      arch_costs = &i386_cost;       break;
452         case arch_i486:      arch_costs = &i486_cost;       break;
453         case arch_pentium:   arch_costs = &pentium_cost;    break;
454         case arch_ppro:      arch_costs = &pentiumpro_cost; break;
455         case arch_netburst:  arch_costs = &netburst_cost;   break;
456         case arch_nocona:    arch_costs = &nocona_cost;     break;
457         case arch_core2:     arch_costs = &core2_cost;      break;
458         case arch_k6:        arch_costs = &k6_cost;         break;
459         case arch_geode:     arch_costs = &geode_cost;      break;
460         case arch_athlon:    arch_costs = &athlon_cost;     break;
461         case arch_k8:        arch_costs = &k8_cost;         break;
462         case arch_k10:       arch_costs = &k10_cost;        break;
463         default:
464         case arch_generic32: arch_costs = &generic32_cost;  break;
465         }
466 }
467
468 /* Evaluate the costs of an instruction. */
469 int ia32_evaluate_insn(insn_kind kind, const ir_mode *mode, ir_tarval *tv)
470 {
471         int cost;
472
473         switch (kind) {
474         case MUL:
475                 cost = arch_costs->cost_mul_start;
476                 if (arch_costs->cost_mul_bit > 0) {
477                         char *bitstr = get_tarval_bitpattern(tv);
478                         int i;
479
480                         for (i = 0; bitstr[i] != '\0'; ++i) {
481                                 if (bitstr[i] == '1') {
482                                         cost += arch_costs->cost_mul_bit;
483                                 }
484                         }
485                         free(bitstr);
486                 }
487                 if (get_mode_size_bits(mode) <= 32)
488                         return cost;
489                 /* 64bit mul supported, approx 4times of a 32bit mul*/
490                 return 4 * cost;
491         case LEA:
492                 /* lea is only supported for 32 bit */
493                 if (get_mode_size_bits(mode) <= 32)
494                         return arch_costs->lea_cost;
495                 /* in 64bit mode, the Lea cost are at wort 2 shifts and one add */
496                 return 2 * arch_costs->add_cost + 2 * (2 * arch_costs->const_shf_cost);
497         case ADD:
498         case SUB:
499                 if (get_mode_size_bits(mode) <= 32)
500                         return arch_costs->add_cost;
501                 /* 64bit add/sub supported, double the cost */
502                 return 2 * arch_costs->add_cost;
503         case SHIFT:
504                 if (get_mode_size_bits(mode) <= 32)
505                         return arch_costs->const_shf_cost;
506                 /* 64bit shift supported, double the cost */
507                 return 2 * arch_costs->const_shf_cost;
508         case ZERO:
509                 return arch_costs->add_cost;
510         default:
511                 return 1;
512         }
513 }
514
515 /* auto detection code only works if we're on an x86 cpu obviously */
516 #ifdef NATIVE_X86
517 typedef struct x86_cpu_info_t {
518         unsigned char cpu_stepping;
519         unsigned char cpu_model;
520         unsigned char cpu_family;
521         unsigned char cpu_type;
522         unsigned char cpu_ext_model;
523         unsigned char cpu_ext_family;
524         unsigned      edx_features;
525         unsigned      ecx_features;
526         unsigned      add_features;
527 } x86_cpu_info_t;
528
529 enum {
530         CPUID_FEAT_ECX_SSE3      = 1 << 0,
531         CPUID_FEAT_ECX_PCLMUL    = 1 << 1,
532         CPUID_FEAT_ECX_DTES64    = 1 << 2,
533         CPUID_FEAT_ECX_MONITOR   = 1 << 3,
534         CPUID_FEAT_ECX_DS_CPL    = 1 << 4,
535         CPUID_FEAT_ECX_VMX       = 1 << 5,
536         CPUID_FEAT_ECX_SMX       = 1 << 6,
537         CPUID_FEAT_ECX_EST       = 1 << 7,
538         CPUID_FEAT_ECX_TM2       = 1 << 8,
539         CPUID_FEAT_ECX_SSSE3     = 1 << 9,
540         CPUID_FEAT_ECX_CID       = 1 << 10,
541         CPUID_FEAT_ECX_FMA       = 1 << 12,
542         CPUID_FEAT_ECX_CX16      = 1 << 13,
543         CPUID_FEAT_ECX_ETPRD     = 1 << 14,
544         CPUID_FEAT_ECX_PDCM      = 1 << 15,
545         CPUID_FEAT_ECX_DCA       = 1 << 18,
546         CPUID_FEAT_ECX_SSE4_1    = 1 << 19,
547         CPUID_FEAT_ECX_SSE4_2    = 1 << 20,
548         CPUID_FEAT_ECX_x2APIC    = 1 << 21,
549         CPUID_FEAT_ECX_MOVBE     = 1 << 22,
550         CPUID_FEAT_ECX_POPCNT    = 1 << 23,
551         CPUID_FEAT_ECX_AES       = 1 << 25,
552         CPUID_FEAT_ECX_XSAVE     = 1 << 26,
553         CPUID_FEAT_ECX_OSXSAVE   = 1 << 27,
554         CPUID_FEAT_ECX_AVX       = 1 << 28,
555
556         CPUID_FEAT_EDX_FPU       = 1 << 0,
557         CPUID_FEAT_EDX_VME       = 1 << 1,
558         CPUID_FEAT_EDX_DE        = 1 << 2,
559         CPUID_FEAT_EDX_PSE       = 1 << 3,
560         CPUID_FEAT_EDX_TSC       = 1 << 4,
561         CPUID_FEAT_EDX_MSR       = 1 << 5,
562         CPUID_FEAT_EDX_PAE       = 1 << 6,
563         CPUID_FEAT_EDX_MCE       = 1 << 7,
564         CPUID_FEAT_EDX_CX8       = 1 << 8,
565         CPUID_FEAT_EDX_APIC      = 1 << 9,
566         CPUID_FEAT_EDX_SEP       = 1 << 11,
567         CPUID_FEAT_EDX_MTRR      = 1 << 12,
568         CPUID_FEAT_EDX_PGE       = 1 << 13,
569         CPUID_FEAT_EDX_MCA       = 1 << 14,
570         CPUID_FEAT_EDX_CMOV      = 1 << 15,
571         CPUID_FEAT_EDX_PAT       = 1 << 16,
572         CPUID_FEAT_EDX_PSE36     = 1 << 17,
573         CPUID_FEAT_EDX_PSN       = 1 << 18,
574         CPUID_FEAT_EDX_CLF       = 1 << 19,
575         CPUID_FEAT_EDX_DTES      = 1 << 21,
576         CPUID_FEAT_EDX_ACPI      = 1 << 22,
577         CPUID_FEAT_EDX_MMX       = 1 << 23,
578         CPUID_FEAT_EDX_FXSR      = 1 << 24,
579         CPUID_FEAT_EDX_SSE       = 1 << 25,
580         CPUID_FEAT_EDX_SSE2      = 1 << 26,
581         CPUID_FEAT_EDX_SS        = 1 << 27,
582         CPUID_FEAT_EDX_HTT       = 1 << 28,
583         CPUID_FEAT_EDX_TM1       = 1 << 29,
584         CPUID_FEAT_EDX_IA64      = 1 << 30,
585         CPUID_FEAT_EDX_PBE       = 1 << 31
586 };
587
588 static cpu_support auto_detect_Intel(x86_cpu_info_t const *info)
589 {
590         cpu_support auto_arch = cpu_generic;
591
592         unsigned family = (info->cpu_ext_family << 4) | info->cpu_family;
593         unsigned model  = (info->cpu_ext_model  << 4) | info->cpu_model;
594
595         switch (family) {
596         case 4:
597                 auto_arch = cpu_i486;
598                 break;
599         case 5:
600                 auto_arch = cpu_pentium;
601                 break;
602         case 6:
603                 switch (model) {
604                 case 0x01: /* PentiumPro */
605                 case 0x03: /* Pentium II Model 3 */
606                 case 0x05: /* Pentium II Model 5 */
607                 case 0x06: /* Celeron Model 6 */
608                 case 0x07: /* Pentium III Model 7 */
609                 case 0x08: /* Pentium III Model 8 */
610                 case 0x09: /* Pentium M Model 9 */
611                 case 0x0A: /* Pentium III Model 0A */
612                 case 0x0B: /* Pentium III Model 0B */
613                 case 0x0D: /* Pentium M Model 0D */
614                 case 0x0E: /* Core Model 0E */
615                         auto_arch = cpu_pentium_pro_generic;
616                         break;
617                 case 0x0F: /* Core2 Model 0F */
618                 case 0x15: /* Intel EP80579 */
619                 case 0x16: /* Celeron Model 16 */
620                 case 0x17: /* Core2 Model 17 */
621                         auto_arch = cpu_core2_generic;
622                         break;
623                 default:
624                         /* unknown */
625                         break;
626                 }
627                 break;
628         case 15:
629                 switch (model) {
630                 case 0x00: /* Pentium 4 Model 00 */
631                 case 0x01: /* Pentium 4 Model 01 */
632                 case 0x02: /* Pentium 4 Model 02 */
633                 case 0x03: /* Pentium 4 Model 03 */
634                 case 0x04: /* Pentium 4 Model 04 */
635                 case 0x06: /* Pentium 4 Model 06 */
636                         auto_arch = cpu_netburst_generic;
637                         break;
638                 case 0x1A: /* Core i7 */
639                         auto_arch = cpu_core2_generic;
640                         break;
641                 case 0x1C: /* Atom */
642                         auto_arch = cpu_atom_generic;
643                         break;
644                 case 0x1D: /* Xeon MP */
645                         auto_arch = cpu_core2_generic;
646                         break;
647                 default:
648                         /* unknown */
649                         break;
650                 }
651                 break;
652         default:
653                 /* unknown */
654                 break;
655         }
656
657         return auto_arch;
658 }
659
660 static cpu_support auto_detect_AMD(x86_cpu_info_t const *info) {
661         cpu_support auto_arch = cpu_generic;
662
663         unsigned family, model;
664
665         if (info->cpu_family == 0x0F) {
666                 family = (info->cpu_ext_family << 4) | info->cpu_family;
667                 model  = (info->cpu_ext_model  << 4) | info->cpu_model;
668         } else {
669                 family = info->cpu_family;
670                 model  = info->cpu_model;
671         }
672
673         switch (family) {
674         case 0x04:
675                 auto_arch = cpu_i486;
676                 break;
677         case 0x05:
678                 switch (model) {
679                 case 0x00: /* K5 Model 0 */
680                 case 0x01: /* K5 Model 1 */
681                 case 0x02: /* K5 Model 2 */
682                 case 0x03: /* K5 Model 3 */
683                         auto_arch = cpu_pentium;
684                         break;
685                 case 0x06: /* K6 Model 6 */
686                 case 0x07: /* K6 Model 7 */
687                 case 0x08: /* K6-2 Model 8 */
688                 case 0x09: /* K6-III Model 9 */
689                 case 0x0D: /* K6-2+ or K6-III+ */
690                         auto_arch = cpu_k6_generic;
691                         break;
692                 case 0x0A: /* Geode LX */
693                         auto_arch = cpu_geode_generic;
694                         break;
695                 default:
696                         /* unknown K6 */
697                         auto_arch = cpu_k6_generic;
698                         break;
699                 }
700                 break;
701         case 0x06:
702                 switch (model) {
703                 case 0x01: /* Athlon Model 1 */
704                 case 0x02: /* Athlon Model 2 */
705                 case 0x03: /* Duron Model 3 */
706                 case 0x04: /* Athlon Model 4 */
707                 case 0x06: /* Athlon MP/Mobile Athlon Model 6 */
708                 case 0x07: /* Mobile Duron Model 7 */
709                 case 0x08: /* Athlon (TH/AP core) including Geode NX */
710                 case 0x0A: /* Athlon (BT core) */
711                 default:   /* unknown K7 */
712                         auto_arch = cpu_athlon_generic;
713                         break;
714                 }
715                 break;
716         case 0x0F:
717                 auto_arch = cpu_k8_generic;
718                 break;
719         case 0x1F:
720         case 0x2F: /* AMD Family 11h */
721                 auto_arch = cpu_k10_generic;
722                 break;
723         default:
724                 /* unknown */
725                 break;
726         }
727
728         return auto_arch;
729 }
730
731 typedef union {
732         struct {
733         unsigned eax;
734         unsigned ebx;
735         unsigned ecx;
736         unsigned edx;
737         } r;
738         int bulk[4];
739 } cpuid_registers;
740
741 static void x86_cpuid(cpuid_registers *regs, unsigned level)
742 {
743 #if defined(__GNUC__)
744 #       if defined(__PIC__) && !defined(__amd64) // GCC cannot handle EBX in PIC
745         __asm (
746                 "pushl %%ebx\n\t"
747                 "cpuid\n\t"
748                 "movl %%ebx, %1\n\t"
749                 "popl %%ebx"
750         : "=a" (regs->r.eax), "=r" (regs->r.ebx), "=c" (regs->r.ecx), "=d" (regs->r.edx)
751         : "a" (level)
752         );
753 #       else
754         __asm ("cpuid\n\t"
755         : "=a" (regs->r.eax), "=b" (regs->r.ebx), "=c" (regs->r.ecx), "=d" (regs->r.edx)
756         : "a" (level)
757         );
758 #       endif
759 #elif defined(_MSC_VER)
760         __cpuid(regs->bulk, level);
761 #else
762 #       error CPUID is missing
763 #endif
764 }
765
766 static bool x86_toogle_cpuid(void)
767 {
768         unsigned eflags_before = 0;
769         unsigned eflags_after = 0;
770
771 #if defined(__GNUC__)
772 #ifdef __i386__
773         /* If bit 21 of the EFLAGS register can be changed, the cpuid instruction is available */
774         __asm__(
775                 "pushf\n\t"
776                 "popl %0\n\t"
777                 "movl %0, %1\n\t"
778                 "xorl $0x00200000, %1\n\t"
779                 "pushl %1\n\t"
780                 "popf\n\t"
781                 "pushf\n\t"
782                 "popl %1"
783                 : "=r" (eflags_before), "=r" (eflags_after) :: "cc"
784                 );
785 #else
786         eflags_after = 0x00200000;
787 #endif
788 #elif defined(_MSC_VER)
789 #if defined(_M_IX86)
790         __asm {
791                 pushfd
792                 pop eax
793                 mov eflags_before, eax
794                 xor eax, 0x00200000
795                 push eax
796                 popfd
797                 pushfd
798                 pop eax
799                 mov eflags_after, eax
800         }
801 #else
802         eflags_after = 0x00200000;
803 #endif
804 #endif
805         return (eflags_before ^ eflags_after) & 0x00200000;
806 }
807
808 static void autodetect_arch(void)
809 {
810         cpu_support auto_arch = cpu_generic;
811
812         /* We use the cpuid instruction to detect the CPU features */
813         if (x86_toogle_cpuid()) {
814                 cpuid_registers   regs;
815                 char              vendorid[13];
816                 x86_cpu_info_t    cpu_info;
817
818                 /* get vendor ID */
819                 x86_cpuid(&regs, 0);
820                 memcpy(&vendorid[0], &regs.r.ebx, 4);
821                 memcpy(&vendorid[4], &regs.r.edx, 4);
822                 memcpy(&vendorid[8], &regs.r.ecx, 4);
823                 vendorid[12] = '\0';
824
825                 /* get processor info and feature bits */
826                 x86_cpuid(&regs, 1);
827
828                 cpu_info.cpu_stepping   = (regs.r.eax >>  0) & 0x0F;
829                 cpu_info.cpu_model      = (regs.r.eax >>  4) & 0x0F;
830                 cpu_info.cpu_family     = (regs.r.eax >>  8) & 0x0F;
831                 cpu_info.cpu_type       = (regs.r.eax >> 12) & 0x03;
832                 cpu_info.cpu_ext_model  = (regs.r.eax >> 16) & 0x0F;
833                 cpu_info.cpu_ext_family = (regs.r.eax >> 20) & 0xFF;
834                 cpu_info.edx_features   = regs.r.edx;
835                 cpu_info.ecx_features   = regs.r.ecx;
836                 cpu_info.add_features   = regs.r.ebx;
837
838                 if        (0 == strcmp(vendorid, "GenuineIntel")) {
839                         auto_arch = auto_detect_Intel(&cpu_info);
840                 } else if (0 == strcmp(vendorid, "AuthenticAMD")) {
841                         auto_arch = auto_detect_AMD(&cpu_info);
842                 } else if (0 == strcmp(vendorid, "Geode by NSC")) {
843                         auto_arch = cpu_geode_generic;
844                 }
845
846                 if (cpu_info.edx_features & CPUID_FEAT_EDX_CMOV)
847                         auto_arch |= arch_feature_cmov;
848                 if (cpu_info.edx_features & CPUID_FEAT_EDX_MMX)
849                         auto_arch |= arch_feature_mmx;
850                 if (cpu_info.edx_features & CPUID_FEAT_EDX_SSE)
851                         auto_arch |= arch_feature_sse1;
852                 if (cpu_info.edx_features & CPUID_FEAT_EDX_SSE2)
853                         auto_arch |= arch_feature_sse2;
854
855                 if (cpu_info.ecx_features & CPUID_FEAT_ECX_SSE3)
856                         auto_arch |= arch_feature_sse3;
857                 if (cpu_info.ecx_features & CPUID_FEAT_ECX_SSSE3)
858                         auto_arch |= arch_feature_ssse3;
859                 if (cpu_info.ecx_features & CPUID_FEAT_ECX_SSE4_1)
860                         auto_arch |= arch_feature_sse4_1;
861                 if (cpu_info.ecx_features & CPUID_FEAT_ECX_SSE4_2)
862                         auto_arch |= arch_feature_sse4_2;
863                 if (cpu_info.ecx_features & CPUID_FEAT_ECX_POPCNT)
864                         auto_arch |= arch_feature_popcnt;
865         }
866
867         arch     = auto_arch;
868         opt_arch = auto_arch;
869 }
870 #endif  /* NATIVE_X86 */
871
872 void ia32_setup_cg_config(void)
873 {
874         ia32_code_gen_config_t *const c = &ia32_cg_config;
875         memset(c, 0, sizeof(*c));
876
877         set_arch_costs();
878
879 #ifdef NATIVE_X86
880         if (arch == cpu_autodetect)
881                 autodetect_arch();
882 #endif
883
884         c->optimize_size        = opt_size != 0;
885         /* on newer intel cpus mov, pop is often faster than leave although it has a
886          * longer opcode */
887         c->use_leave            = FLAGS(opt_arch, arch_i386 | arch_all_amd | arch_core2) || opt_size;
888         /* P4s don't like inc/decs because they only partially write the flags
889          * register which produces false dependencies */
890         c->use_incdec           = !FLAGS(opt_arch, arch_netburst | arch_nocona | arch_core2 | arch_geode) || opt_size;
891         c->use_softfloat        = FLAGS(fpu_arch, IA32_FPU_ARCH_SOFTFLOAT);
892         c->use_sse2             = FLAGS(fpu_arch, IA32_FPU_ARCH_SSE2) && FLAGS(arch, arch_feature_sse2);
893         c->use_ffreep           = FLAGS(opt_arch, arch_athlon_plus);
894         /* valgrind can't cope with femms yet and the usefulness of the optimization
895          * is questionable anyway */
896 #if 0
897         c->use_femms            = FLAGS(opt_arch, arch_athlon_plus) &&
898                 FLAGS(arch, arch_feature_mmx | arch_all_amd);
899 #else
900         c->use_femms            = 0;
901 #endif
902         c->use_fucomi           = FLAGS(arch, arch_feature_p6_insn);
903         c->use_cmov             = FLAGS(arch, arch_feature_cmov);
904         c->use_modeD_moves      = FLAGS(opt_arch, arch_generic32 | arch_athlon_plus | arch_netburst | arch_nocona | arch_core2 | arch_ppro | arch_geode);
905         c->use_add_esp_4        = FLAGS(opt_arch, arch_generic32 | arch_athlon_plus | arch_netburst | arch_nocona | arch_core2 |             arch_geode)                         && !opt_size;
906         c->use_add_esp_8        = FLAGS(opt_arch, arch_generic32 | arch_athlon_plus | arch_netburst | arch_nocona | arch_core2 | arch_ppro | arch_geode | arch_i386 | arch_i486) && !opt_size;
907         c->use_sub_esp_4        = FLAGS(opt_arch, arch_generic32 | arch_athlon_plus | arch_netburst | arch_nocona | arch_core2 | arch_ppro)                                      && !opt_size;
908         c->use_sub_esp_8        = FLAGS(opt_arch, arch_generic32 | arch_athlon_plus | arch_netburst | arch_nocona | arch_core2 | arch_ppro |              arch_i386 | arch_i486) && !opt_size;
909         c->use_imul_mem_imm32   = !FLAGS(opt_arch, arch_k8 | arch_k10) || opt_size;
910         c->use_pxor             = FLAGS(opt_arch, arch_netburst);
911         c->use_mov_0            = FLAGS(opt_arch, arch_k6) && !opt_size;
912         c->use_short_sex_eax    = !FLAGS(opt_arch, arch_k6) && !opt_size;
913         c->use_pad_return       = FLAGS(opt_arch, arch_athlon_plus) && !opt_size;
914         c->use_bt               = FLAGS(opt_arch, arch_core2 | arch_athlon_plus) || opt_size;
915         c->use_fisttp           = FLAGS(opt_arch & arch, arch_feature_sse3);
916         c->use_sse_prefetch     = FLAGS(arch, (arch_feature_3DNowE | arch_feature_sse1));
917         c->use_3dnow_prefetch   = FLAGS(arch, arch_feature_3DNow);
918         c->use_popcnt           = FLAGS(arch, arch_feature_popcnt);
919         c->use_bswap            = (arch & arch_mask) >= arch_i486;
920         c->optimize_cc          = opt_cc;
921         c->use_unsafe_floatconv = opt_unsafe_floatconv;
922         c->emit_machcode        = emit_machcode;
923
924         c->function_alignment       = arch_costs->function_alignment;
925         c->label_alignment          = arch_costs->label_alignment;
926         c->label_alignment_max_skip = arch_costs->label_alignment_max_skip;
927
928         c->label_alignment_factor =
929                 FLAGS(opt_arch, arch_i386 | arch_i486) || opt_size ? 0 :
930                 opt_arch & arch_all_amd                            ? 3 :
931                 2;
932 }
933
934 void ia32_init_architecture(void)
935 {
936         lc_opt_entry_t *be_grp, *ia32_grp;
937
938         memset(&ia32_cg_config, 0, sizeof(ia32_cg_config));
939
940         be_grp   = lc_opt_get_grp(firm_opt_get_root(), "be");
941         ia32_grp = lc_opt_get_grp(be_grp, "ia32");
942
943         lc_opt_add_table(ia32_grp, ia32_architecture_options);
944 }