nsz Git - libfirm/blob - 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  * @version     $Id: bearch_ia32_t.h 16363 2007-10-25 23:27:07Z beck $
  25  */
  26 #include "config.h"
  27
  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 = arch_ppro | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn,
 120         cpu_pentium_2   = arch_ppro | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_mmx_insn,
 121         cpu_pentium_3   = arch_ppro | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_sse1_insn,
 122         cpu_pentium_m   = arch_ppro | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_sse2_insn,
 123         cpu_pentium_4   = arch_netburst | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_sse2_insn,
 124         cpu_prescott    = arch_nocona | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_sse3_insn,
 125         cpu_nocona      = arch_nocona | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn | arch_sse3_insn,
 126         cpu_core2       = arch_core2 | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn | arch_ssse3_insn,
 127         cpu_penryn      = arch_core2 | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn | arch_sse4_1_insn,
 128
 129         /* AMD CPUs */
 130         cpu_k6          = arch_k6 | arch_mmx_insn,
 131         cpu_k6_PLUS     = arch_k6 | arch_3DNow_insn,
 132         cpu_geode       = arch_geode  | arch_sse1_insn | arch_3DNowE_insn,
 133         cpu_athlon_old  = arch_athlon | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn,
 134         cpu_athlon      = arch_athlon | arch_sse1_insn | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn,
 135         cpu_athlon64    = arch_athlon | arch_sse2_insn | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn,
 136         cpu_k8          = arch_k8  | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn,
 137         cpu_k8_sse3     = arch_k8  | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_64bit_insn | arch_sse3_insn,
 138         cpu_k10         = arch_k10 | arch_3DNowE_insn | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_feature_popcnt | arch_64bit_insn | arch_sse4a_insn,
 139
 140         /* other CPUs */
 141         cpu_winchip_c6  = arch_i486 | arch_feature_mmx,
 142         cpu_winchip2    = arch_i486 | arch_feature_mmx | arch_feature_3DNow,
 143         cpu_c3          = arch_i486 | arch_feature_mmx | arch_feature_3DNow,
 144         cpu_c3_2        = arch_ppro | arch_feature_cmov | arch_feature_p6_insn | arch_sse1_insn, /* really no 3DNow! */
 145
 146         cpu_autodetect  = 0,
 147 } cpu_support;
 148
 149 static int         opt_size             = 0;
 150 static int         emit_machcode        = 0;
 151 static cpu_support arch                 = cpu_generic;
 152 static cpu_support opt_arch             = cpu_generic;
 153 static int         use_sse2             = 0;
 154 static int         opt_cc               = 1;
 155 static int         opt_unsafe_floatconv = 0;
 156
 157 /* instruction set architectures. */
 158 static const lc_opt_enum_int_items_t arch_items[] = {
 159         { "i386",         cpu_i386 },
 160         { "i486",         cpu_i486 },
 161         { "i586",         cpu_pentium },
 162         { "pentium",      cpu_pentium },
 163         { "pentium-mmx",  cpu_pentium_mmx },
 164         { "i686",         cpu_pentium_pro },
 165         { "pentiumpro",   cpu_pentium_pro },
 166         { "pentium2",     cpu_pentium_2 },
 167         { "p2",           cpu_pentium_2 },
 168         { "pentium3",     cpu_pentium_3 },
 169         { "pentium3m",    cpu_pentium_3 },
 170         { "p3",           cpu_pentium_3 },
 171         { "pentium-m",    cpu_pentium_m },
 172         { "pm",           cpu_pentium_m },
 173         { "pentium4",     cpu_pentium_4 },
 174         { "pentium4m",    cpu_pentium_4 },
 175         { "p4",           cpu_pentium_4 },
 176         { "prescott",     cpu_prescott },
 177         { "nocona",       cpu_nocona },
 178         { "merom",        cpu_core2 },
 179         { "core2",        cpu_core2 },
 180         { "penryn",       cpu_penryn },
 181
 182         { "k6",           cpu_k6 },
 183         { "k6-2",         cpu_k6_PLUS },
 184         { "k6-3",         cpu_k6_PLUS },
 185         { "geode",        cpu_geode },
 186         { "athlon",       cpu_athlon_old },
 187         { "athlon-tbird", cpu_athlon },
 188         { "athlon-4",     cpu_athlon },
 189         { "athlon-xp",    cpu_athlon },
 190         { "athlon-mp",    cpu_athlon },
 191         { "athlon64",     cpu_athlon64 },
 192         { "k8",           cpu_k8 },
 193         { "opteron",      cpu_k8 },
 194         { "athlon-fx",    cpu_k8 },
 195         { "k8-sse3",      cpu_k8_sse3 },
 196         { "opteron-sse3", cpu_k8_sse3 },
 197         { "k10",          cpu_k10 },
 198         { "barcelona",    cpu_k10 },
 199         { "amdfam10",     cpu_k10 },
 200
 201         { "winchip-c6",   cpu_winchip_c6, },
 202         { "winchip2",     cpu_winchip2 },
 203         { "c3",           cpu_c3 },
 204         { "c3-2",         cpu_c3_2 },
 205
 206         { "generic",      cpu_generic },
 207         { "generic32",    cpu_generic },
 208
 209 #ifdef NATIVE_X86
 210         { "native",       cpu_autodetect },
 211 #endif
 212
 213         { NULL,           0 }
 214 };
 215
 216 static lc_opt_enum_int_var_t arch_var = {
 217         (int*) &arch, arch_items
 218 };
 219
 220 static lc_opt_enum_int_var_t opt_arch_var = {
 221         (int*) &opt_arch, arch_items
 222 };
 223
 224 static const lc_opt_enum_int_items_t fp_unit_items[] = {
 225         { "x87" ,    0 },
 226         { "sse2",    1 },
 227         { NULL,      0 }
 228 };
 229
 230 static lc_opt_enum_int_var_t fp_unit_var = {
 231         &use_sse2, fp_unit_items
 232 };
 233
 234 static const lc_opt_table_entry_t ia32_architecture_options[] = {
 235         LC_OPT_ENT_BOOL("size",            "optimize for size", &opt_size),
 236         LC_OPT_ENT_ENUM_INT("arch",        "select the instruction architecture",
 237                             &arch_var),
 238         LC_OPT_ENT_ENUM_INT("opt",         "optimize for instruction architecture",
 239                             &opt_arch_var),
 240         LC_OPT_ENT_ENUM_INT("fpunit",      "select the floating point unit",
 241                             &fp_unit_var),
 242         LC_OPT_ENT_NEGBIT("nooptcc",       "do not optimize calling convention",
 243                           &opt_cc, 1),
 244         LC_OPT_ENT_BIT("unsafe_floatconv", "do unsafe floating point controlword "
 245                        "optimisations", &opt_unsafe_floatconv, 1),
 246         LC_OPT_ENT_BOOL("machcode", "output machine code instead of assembler",
 247                         &emit_machcode),
 248         LC_OPT_LAST
 249 };
 250
 251 typedef struct insn_const {
 252         int      add_cost;                 /**< cost of an add instruction */
 253         int      lea_cost;                 /**< cost of a lea instruction */
 254         int      const_shf_cost;           /**< cost of a constant shift instruction */
 255         int      cost_mul_start;           /**< starting cost of a multiply instruction */
 256         int      cost_mul_bit;             /**< cost of multiply for every set bit */
 257         unsigned function_alignment;       /**< logarithm for alignment of function labels */
 258         unsigned label_alignment;          /**< logarithm for alignment of loops labels */
 259         unsigned label_alignment_max_skip; /**< maximum skip for alignment of loops labels */
 260 } insn_const;
 261
 262 /* costs for optimizing for size */
 263 static const insn_const size_cost = {
 264         2,   /* cost of an add instruction */
 265         3,   /* cost of a lea instruction */
 266         3,   /* cost of a constant shift instruction */
 267         4,   /* starting cost of a multiply instruction */
 268         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 269         0,   /* logarithm for alignment of function labels */
 270         0,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 271         0,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 272 };
 273
 274 /* costs for the i386 */
 275 static const insn_const i386_cost = {
 276         1,   /* cost of an add instruction */
 277         1,   /* cost of a lea instruction */
 278         3,   /* cost of a constant shift instruction */
 279         9,   /* starting cost of a multiply instruction */
 280         1,   /* cost of multiply for every set bit */
 281         2,   /* logarithm for alignment of function labels */
 282         2,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 283         3,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 284 };
 285
 286 /* costs for the i486 */
 287 static const insn_const i486_cost = {
 288         1,   /* cost of an add instruction */
 289         1,   /* cost of a lea instruction */
 290         2,   /* cost of a constant shift instruction */
 291         12,  /* starting cost of a multiply instruction */
 292         1,   /* cost of multiply for every set bit */
 293         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
 294         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 295         15,  /* maximum skip for alignment of loops labels */
 296 };
 297
 298 /* costs for the Pentium */
 299 static const insn_const pentium_cost = {
 300         1,   /* cost of an add instruction */
 301         1,   /* cost of a lea instruction */
 302         1,   /* cost of a constant shift instruction */
 303         11,  /* starting cost of a multiply instruction */
 304         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 305         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
 306         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 307         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 308 };
 309
 310 /* costs for the Pentium Pro */
 311 static const insn_const pentiumpro_cost = {
 312         1,   /* cost of an add instruction */
 313         1,   /* cost of a lea instruction */
 314         1,   /* cost of a constant shift instruction */
 315         4,   /* starting cost of a multiply instruction */
 316         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 317         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
 318         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 319         10,  /* maximum skip for alignment of loops labels */
 320 };
 321
 322 /* costs for the K6 */
 323 static const insn_const k6_cost = {
 324         1,   /* cost of an add instruction */
 325         2,   /* cost of a lea instruction */
 326         1,   /* cost of a constant shift instruction */
 327         3,   /* starting cost of a multiply instruction */
 328         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 329         5,   /* logarithm for alignment of function labels */
 330         5,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 331         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 332 };
 333
 334 /* costs for the Geode */
 335 static const insn_const geode_cost = {
 336         1,   /* cost of an add instruction */
 337         1,   /* cost of a lea instruction */
 338         1,   /* cost of a constant shift instruction */
 339         7,   /* starting cost of a multiply instruction */
 340         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 341         0,   /* logarithm for alignment of function labels */
 342         0,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 343         0,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 344 };
 345
 346 /* costs for the Athlon */
 347 static const insn_const athlon_cost = {
 348         1,   /* cost of an add instruction */
 349         2,   /* cost of a lea instruction */
 350         1,   /* cost of a constant shift instruction */
 351         5,   /* starting cost of a multiply instruction */
 352         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 353         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
 354         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 355         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 356 };
 357
 358 /* costs for the Opteron/K8 */
 359 static const insn_const k8_cost = {
 360         1,   /* cost of an add instruction */
 361         2,   /* cost of a lea instruction */
 362         1,   /* cost of a constant shift instruction */
 363         3,   /* starting cost of a multiply instruction */
 364         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 365 #if 0 /* TEST */
 366         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
 367         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 368         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 369 #else
 370         0,
 371         0,
 372         0
 373 #endif
 374 };
 375
 376 /* costs for the K10 */
 377 static const insn_const k10_cost = {
 378         1,   /* cost of an add instruction */
 379         2,   /* cost of a lea instruction */
 380         1,   /* cost of a constant shift instruction */
 381         3,   /* starting cost of a multiply instruction */
 382         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 383         5,   /* logarithm for alignment of function labels */
 384         5,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 385         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 386 };
 387
 388 /* costs for the Pentium 4 */
 389 static const insn_const netburst_cost = {
 390         1,   /* cost of an add instruction */
 391         3,   /* cost of a lea instruction */
 392         4,   /* cost of a constant shift instruction */
 393         15,  /* starting cost of a multiply instruction */
 394         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 395         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
 396         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 397         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 398 };
 399
 400 /* costs for the Nocona and Core */
 401 static const insn_const nocona_cost = {
 402         1,   /* cost of an add instruction */
 403         1,   /* cost of a lea instruction */
 404         1,   /* cost of a constant shift instruction */
 405         10,  /* starting cost of a multiply instruction */
 406         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 407         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
 408         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 409         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 410 };
 411
 412 /* costs for the Core2 */
 413 static const insn_const core2_cost = {
 414         1,   /* cost of an add instruction */
 415         1,   /* cost of a lea instruction */
 416         1,   /* cost of a constant shift instruction */
 417         3,   /* starting cost of a multiply instruction */
 418         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 419         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
 420         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 421         10,  /* maximum skip for alignment of loops labels */
 422 };
 423
 424 /* costs for the generic32 */
 425 static const insn_const generic32_cost = {
 426         1,   /* cost of an add instruction */
 427         2,   /* cost of a lea instruction */
 428         1,   /* cost of a constant shift instruction */
 429         4,   /* starting cost of a multiply instruction */
 430         0,   /* cost of multiply for every set bit */
 431         4,   /* logarithm for alignment of function labels */
 432         4,   /* logarithm for alignment of loops labels */
 433         7,   /* maximum skip for alignment of loops labels */
 434 };
 435
 436 static const insn_const *arch_costs = &generic32_cost;
 437
 438 static void set_arch_costs(void)
 439 {
 440         if (opt_size) {
 441                 arch_costs = &size_cost;
 442                 return;
 443         }
 444         switch (opt_arch & arch_mask) {
 445         case arch_i386:      arch_costs = &i386_cost;       break;
 446         case arch_i486:      arch_costs = &i486_cost;       break;
 447         case arch_pentium:   arch_costs = &pentium_cost;    break;
 448         case arch_ppro:      arch_costs = &pentiumpro_cost; break;
 449         case arch_netburst:  arch_costs = &netburst_cost;   break;
 450         case arch_nocona:    arch_costs = &nocona_cost;     break;
 451         case arch_core2:     arch_costs = &core2_cost;      break;
 452         case arch_k6:        arch_costs = &k6_cost;         break;
 453         case arch_geode:     arch_costs = &geode_cost;      break;
 454         case arch_athlon:    arch_costs = &athlon_cost;     break;
 455         case arch_k8:        arch_costs = &k8_cost;         break;
 456         case arch_k10:       arch_costs = &k10_cost;        break;
 457         default:
 458         case arch_generic32: arch_costs = &generic32_cost;  break;
 459         }
 460 }
 461
 462 /* Evaluate the costs of an instruction. */
 463 int ia32_evaluate_insn(insn_kind kind, const ir_mode *mode, ir_tarval *tv)
 464 {
 465         int cost;
 466
 467         switch (kind) {
 468         case MUL:
 469                 cost = arch_costs->cost_mul_start;
 470                 if (arch_costs->cost_mul_bit > 0) {
 471                         char *bitstr = get_tarval_bitpattern(tv);
 472                         int i;
 473
 474                         for (i = 0; bitstr[i] != '\0'; ++i) {
 475                                 if (bitstr[i] == '1') {
 476                                         cost += arch_costs->cost_mul_bit;
 477                                 }
 478                         }
 479                         free(bitstr);
 480                 }
 481                 if (get_mode_size_bits(mode) <= 32)
 482                         return cost;
 483                 /* 64bit mul supported, approx 4times of a 32bit mul*/
 484                 return 4 * cost;
 485         case LEA:
 486                 /* lea is only supported for 32 bit */
 487                 if (get_mode_size_bits(mode) <= 32)
 488                         return arch_costs->lea_cost;
 489                 /* in 64bit mode, the Lea cost are at wort 2 shifts and one add */
 490                 return 2 * arch_costs->add_cost + 2 * (2 * arch_costs->const_shf_cost);
 491         case ADD:
 492         case SUB:
 493                 if (get_mode_size_bits(mode) <= 32)
 494                         return arch_costs->add_cost;
 495                 /* 64bit add/sub supported, double the cost */
 496                 return 2 * arch_costs->add_cost;
 497         case SHIFT:
 498                 if (get_mode_size_bits(mode) <= 32)
 499                         return arch_costs->const_shf_cost;
 500                 /* 64bit shift supported, double the cost */
 501                 return 2 * arch_costs->const_shf_cost;
 502         case ZERO:
 503                 return arch_costs->add_cost;
 504         default:
 505                 return 1;
 506         }
 507 }
 508
 509 /* auto detection code only works if we're on an x86 cpu obviously */
 510 #ifdef NATIVE_X86
 511 typedef struct x86_cpu_info_t {
 512         unsigned char cpu_stepping;
 513         unsigned char cpu_model;
 514         unsigned char cpu_family;
 515         unsigned char cpu_type;
 516         unsigned char cpu_ext_model;
 517         unsigned char cpu_ext_family;
 518         unsigned      edx_features;
 519         unsigned      ecx_features;
 520         unsigned      add_features;
 521 } x86_cpu_info_t;
 522
 523 enum {
 524         CPUID_FEAT_ECX_SSE3      = 1 << 0,
 525         CPUID_FEAT_ECX_PCLMUL    = 1 << 1,
 526         CPUID_FEAT_ECX_DTES64    = 1 << 2,
 527         CPUID_FEAT_ECX_MONITOR   = 1 << 3,
 528         CPUID_FEAT_ECX_DS_CPL    = 1 << 4,
 529         CPUID_FEAT_ECX_VMX       = 1 << 5,
 530         CPUID_FEAT_ECX_SMX       = 1 << 6,
 531         CPUID_FEAT_ECX_EST       = 1 << 7,
 532         CPUID_FEAT_ECX_TM2       = 1 << 8,
 533         CPUID_FEAT_ECX_SSSE3     = 1 << 9,
 534         CPUID_FEAT_ECX_CID       = 1 << 10,
 535         CPUID_FEAT_ECX_FMA       = 1 << 12,
 536         CPUID_FEAT_ECX_CX16      = 1 << 13,
 537         CPUID_FEAT_ECX_ETPRD     = 1 << 14,
 538         CPUID_FEAT_ECX_PDCM      = 1 << 15,
 539         CPUID_FEAT_ECX_DCA       = 1 << 18,
 540         CPUID_FEAT_ECX_SSE4_1    = 1 << 19,
 541         CPUID_FEAT_ECX_SSE4_2    = 1 << 20,
 542         CPUID_FEAT_ECX_x2APIC    = 1 << 21,
 543         CPUID_FEAT_ECX_MOVBE     = 1 << 22,
 544         CPUID_FEAT_ECX_POPCNT    = 1 << 23,
 545         CPUID_FEAT_ECX_AES       = 1 << 25,
 546         CPUID_FEAT_ECX_XSAVE     = 1 << 26,
 547         CPUID_FEAT_ECX_OSXSAVE   = 1 << 27,
 548         CPUID_FEAT_ECX_AVX       = 1 << 28,
 549
 550         CPUID_FEAT_EDX_FPU       = 1 << 0,
 551         CPUID_FEAT_EDX_VME       = 1 << 1,
 552         CPUID_FEAT_EDX_DE        = 1 << 2,
 553         CPUID_FEAT_EDX_PSE       = 1 << 3,
 554         CPUID_FEAT_EDX_TSC       = 1 << 4,
 555         CPUID_FEAT_EDX_MSR       = 1 << 5,
 556         CPUID_FEAT_EDX_PAE       = 1 << 6,
 557         CPUID_FEAT_EDX_MCE       = 1 << 7,
 558         CPUID_FEAT_EDX_CX8       = 1 << 8,
 559         CPUID_FEAT_EDX_APIC      = 1 << 9,
 560         CPUID_FEAT_EDX_SEP       = 1 << 11,
 561         CPUID_FEAT_EDX_MTRR      = 1 << 12,
 562         CPUID_FEAT_EDX_PGE       = 1 << 13,
 563         CPUID_FEAT_EDX_MCA       = 1 << 14,
 564         CPUID_FEAT_EDX_CMOV      = 1 << 15,
 565         CPUID_FEAT_EDX_PAT       = 1 << 16,
 566         CPUID_FEAT_EDX_PSE36     = 1 << 17,
 567         CPUID_FEAT_EDX_PSN       = 1 << 18,
 568         CPUID_FEAT_EDX_CLF       = 1 << 19,
 569         CPUID_FEAT_EDX_DTES      = 1 << 21,
 570         CPUID_FEAT_EDX_ACPI      = 1 << 22,
 571         CPUID_FEAT_EDX_MMX       = 1 << 23,
 572         CPUID_FEAT_EDX_FXSR      = 1 << 24,
 573         CPUID_FEAT_EDX_SSE       = 1 << 25,
 574         CPUID_FEAT_EDX_SSE2      = 1 << 26,
 575         CPUID_FEAT_EDX_SS        = 1 << 27,
 576         CPUID_FEAT_EDX_HTT       = 1 << 28,
 577         CPUID_FEAT_EDX_TM1       = 1 << 29,
 578         CPUID_FEAT_EDX_IA64      = 1 << 30,
 579         CPUID_FEAT_EDX_PBE       = 1 << 31
 580 };
 581
 582 static cpu_support auto_detect_Intel(x86_cpu_info_t const *info)
 583 {
 584         cpu_support auto_arch = cpu_generic;
 585
 586         unsigned family = (info->cpu_ext_family << 4) | info->cpu_family;
 587         unsigned model  = (info->cpu_ext_model  << 4) | info->cpu_model;
 588
 589         switch (family) {
 590         case 4:
 591                 auto_arch = arch_i486;
 592                 break;
 593         case 5:
 594                 auto_arch = arch_pentium;
 595                 break;
 596         case 6:
 597                 switch (model) {
 598                 case 0x01: /* PentiumPro */
 599                 case 0x03: /* Pentium II Model 3 */
 600                 case 0x05: /* Pentium II Model 5 */
 601                 case 0x06: /* Celeron Model 6 */
 602                 case 0x07: /* Pentium III Model 7 */
 603                 case 0x08: /* Pentium III Model 8 */
 604                 case 0x09: /* Pentium M Model 9 */
 605                 case 0x0A: /* Pentium III Model 0A */
 606                 case 0x0B: /* Pentium III Model 0B */
 607                 case 0x0D: /* Pentium M Model 0D */
 608                         auto_arch = arch_ppro | arch_feature_p6_insn;
 609                         break;
 610                 case 0x0E: /* Core Model 0E */
 611                         auto_arch = arch_ppro | arch_feature_p6_insn;
 612                         break;
 613                 case 0x0F: /* Core2 Model 0F */
 614                 case 0x15: /* Intel EP80579 */
 615                 case 0x16: /* Celeron Model 16 */
 616                 case 0x17: /* Core2 Model 17 */
 617                         auto_arch = arch_core2 | arch_feature_p6_insn;
 618                         break;
 619                 default:
 620                         /* unknown */
 621                         break;
 622                 }
 623                 break;
 624         case 15:
 625                 switch (model) {
 626                 case 0x00: /* Pentium 4 Model 00 */
 627                 case 0x01: /* Pentium 4 Model 01 */
 628                 case 0x02: /* Pentium 4 Model 02 */
 629                 case 0x03: /* Pentium 4 Model 03 */
 630                 case 0x04: /* Pentium 4 Model 04 */
 631                 case 0x06: /* Pentium 4 Model 06 */
 632                         auto_arch = arch_netburst | arch_feature_p6_insn;
 633                         break;
 634                 case 0x1A: /* Core i7 */
 635                         auto_arch = arch_core2 | arch_feature_p6_insn;
 636                         break;
 637                 case 0x1C: /* Atom */
 638                         auto_arch = arch_atom;
 639                         break;
 640                 case 0x1D: /* Xeon MP */
 641                         auto_arch = arch_core2 | arch_feature_p6_insn;
 642                         break;
 643                 default:
 644                         /* unknown */
 645                         break;
 646                 }
 647                 break;
 648         default:
 649                 /* unknown */
 650                 break;
 651         }
 652
 653         return auto_arch;
 654 }
 655
 656 static cpu_support auto_detect_AMD(x86_cpu_info_t const *info) {
 657         cpu_support auto_arch = cpu_generic;
 658
 659         unsigned family, model;
 660
 661         if (info->cpu_family == 0x0F) {
 662                 family = (info->cpu_ext_family << 4) | info->cpu_family;
 663                 model  = (info->cpu_ext_model  << 4) | info->cpu_model;
 664         } else {
 665                 family = info->cpu_family;
 666                 model  = info->cpu_model;
 667         }
 668
 669         switch (family) {
 670         case 0x04:
 671                 auto_arch = arch_i486;
 672                 break;
 673         case 0x05:
 674                 switch (model) {
 675                 case 0x00: /* K5 Model 0 */
 676                 case 0x01: /* K5 Model 1 */
 677                 case 0x02: /* K5 Model 2 */
 678                 case 0x03: /* K5 Model 3 */
 679                         auto_arch = arch_pentium;
 680                         break;
 681                 case 0x06: /* K6 Model 6 */
 682                 case 0x07: /* K6 Model 7 */
 683                 case 0x08: /* K6-2 Model 8 */
 684                 case 0x09: /* K6-III Model 9 */
 685                 case 0x0D: /* K6-2+ or K6-III+ */
 686                         auto_arch = arch_k6;
 687                         break;
 688                 case 0x0A: /* Geode LX */
 689                         auto_arch = arch_geode;
 690                         break;
 691                 default:
 692                         /* unknown K6 */
 693                         auto_arch = arch_k6;
 694                         break;
 695                 }
 696                 break;
 697         case 0x06:
 698                 switch (model) {
 699                 case 0x01: /* Athlon Model 1 */
 700                 case 0x02: /* Athlon Model 2 */
 701                 case 0x03: /* Duron Model 3 */
 702                 case 0x04: /* Athlon Model 4 */
 703                 case 0x06: /* Athlon MP/Mobile Athlon Model 6 */
 704                 case 0x07: /* Mobile Duron Model 7 */
 705                 case 0x08: /* Athlon (TH/AP core) including Geode NX */
 706                 case 0x0A: /* Athlon (BT core) */
 707                         auto_arch = arch_athlon | arch_feature_p6_insn;
 708                         break;
 709                 default:
 710                         /* unknown K7 */
 711                         auto_arch = arch_athlon | arch_feature_p6_insn;
 712                         break;
 713                 }
 714                 break;
 715         case 0x0F:
 716                 auto_arch = arch_k8 | arch_feature_p6_insn;
 717                 break;
 718         case 0x1F:
 719         case 0x2F: /* AMD Family 11h */
 720                 auto_arch = arch_k10 | arch_feature_p6_insn;
 721                 break;
 722         default:
 723                 /* unknown */
 724                 break;
 725         }
 726
 727         return auto_arch;
 728 }
 729
 730 typedef union {
 731         struct {
 732         unsigned eax;
 733         unsigned ebx;
 734         unsigned ecx;
 735         unsigned edx;
 736         } r;
 737         int bulk[4];
 738 } cpuid_registers;
 739
 740 static void x86_cpuid(cpuid_registers *regs, unsigned level)
 741 {
 742 #if defined(__GNUC__)
 743 #       if defined(__PIC__) && !defined(__amd64) // GCC cannot handle EBX in PIC
 744         __asm (
 745                 "pushl %%ebx\n\t"
 746                 "cpuid\n\t"
 747                 "movl %%ebx, %1\n\t"
 748                 "popl %%ebx"
 749         : "=a" (regs->r.eax), "=r" (regs->r.ebx), "=c" (regs->r.ecx), "=d" (regs->r.edx)
 750         : "a" (level)
 751         );
 752 #       else
 753         __asm ("cpuid\n\t"
 754         : "=a" (regs->r.eax), "=b" (regs->r.ebx), "=c" (regs->r.ecx), "=d" (regs->r.edx)
 755         : "a" (level)
 756         );
 757 #       endif
 758 #elif defined(_MSC_VER)
 759         __cpuid(regs->bulk, level);
 760 #else
 761 #       error CPUID is missing
 762 #endif
 763 }
 764
 765 static int x86_toogle_cpuid(void)
 766 {
 767         unsigned eflags_before = 0, eflags_after = 0;
 768
 769 #if defined(__GNUC__)
 770 #ifdef __i386__
 771         /* If bit 21 of the EFLAGS register can be changed, the cpuid instruction is available */
 772         __asm__(
 773                 "pushf\n\t"
 774                 "popl %0\n\t"
 775                 "movl %0, %1\n\t"
 776                 "xorl $0x00200000, %1\n\t"
 777                 "pushl %1\n\t"
 778                 "popf\n\t"
 779                 "pushf\n\t"
 780                 "popl %1"
 781                 : "=r" (eflags_before), "=r" (eflags_after) :: "cc"
 782                 );
 783 #else
 784         /* cpuid always available on 64bit */
 785         return true;
 786 #endif
 787 #elif defined(_MSC_VER)
 788 #if defined(_M_IX86)
 789         __asm {
 790                 pushfd
 791                 pop eax
 792                 mov eflags_before, eax
 793                 xor eax, 0x00200000
 794                 push eax
 795                 popfd
 796                 pushfd
 797                 pop eax
 798                 mov eflags_after, eax
 799         }
 800 #else
 801         return true;
 802 #endif
 803 #endif
 804         return (eflags_before ^ eflags_after) & 0x00200000;
 805 }
 806
 807 static void autodetect_arch(void)
 808 {
 809         cpu_support auto_arch = cpu_generic;
 810
 811         /* We use the cpuid instruction to detect the CPU features */
 812         if (x86_toogle_cpuid()) {
 813                 cpuid_registers   regs;
 814                 unsigned          highest_level;
 815                 char              vendorid[13];
 816                 x86_cpu_info_t    cpu_info;
 817
 818                 /* get vendor ID */
 819                 x86_cpuid(&regs, 0);
 820                 highest_level = regs.r.eax;
 821                 memcpy(&vendorid[0], &regs.r.ebx, 4);
 822                 memcpy(&vendorid[4], &regs.r.edx, 4);
 823                 memcpy(&vendorid[8], &regs.r.ecx, 4);
 824                 vendorid[12] = '\0';
 825
 826                 /* get processor info and feature bits */
 827                 x86_cpuid(&regs, 1);
 828
 829                 cpu_info.cpu_stepping   = (regs.r.eax >>  0) & 0x0F;
 830                 cpu_info.cpu_model      = (regs.r.eax >>  4) & 0x0F;
 831                 cpu_info.cpu_family     = (regs.r.eax >>  8) & 0x0F;
 832                 cpu_info.cpu_type       = (regs.r.eax >> 12) & 0x03;
 833                 cpu_info.cpu_ext_model  = (regs.r.eax >> 16) & 0x0F;
 834                 cpu_info.cpu_ext_family = (regs.r.eax >> 20) & 0xFF;
 835                 cpu_info.edx_features   = regs.r.edx;
 836                 cpu_info.ecx_features   = regs.r.ecx;
 837                 cpu_info.add_features   = regs.r.ebx;
 838
 839                 if        (0 == strcmp(vendorid, "GenuineIntel")) {
 840                         auto_arch = auto_detect_Intel(&cpu_info);
 841                 } else if (0 == strcmp(vendorid, "AuthenticAMD")) {
 842                         auto_arch = auto_detect_AMD(&cpu_info);
 843                 } else if (0 == strcmp(vendorid, "Geode by NSC")) {
 844                         auto_arch = arch_geode;
 845                 }
 846
 847                 if (cpu_info.edx_features & CPUID_FEAT_EDX_CMOV)
 848                         auto_arch |= arch_feature_cmov;
 849                 if (cpu_info.edx_features & CPUID_FEAT_EDX_MMX)
 850                         auto_arch |= arch_feature_mmx;
 851                 if (cpu_info.edx_features & CPUID_FEAT_EDX_SSE)
 852                         auto_arch |= arch_feature_sse1;
 853                 if (cpu_info.edx_features & CPUID_FEAT_EDX_SSE2)
 854                         auto_arch |= arch_feature_sse2;
 855
 856                 if (cpu_info.ecx_features & CPUID_FEAT_ECX_SSE3)
 857                         auto_arch |= arch_feature_sse3;
 858                 if (cpu_info.ecx_features & CPUID_FEAT_ECX_SSSE3)
 859                         auto_arch |= arch_feature_ssse3;
 860                 if (cpu_info.ecx_features & CPUID_FEAT_ECX_SSE4_1)
 861                         auto_arch |= arch_feature_sse4_1;
 862                 if (cpu_info.ecx_features & CPUID_FEAT_ECX_SSE4_2)
 863                         auto_arch |= arch_feature_sse4_2;
 864                 if (cpu_info.ecx_features & CPUID_FEAT_ECX_POPCNT)
 865                         auto_arch |= arch_feature_popcnt;
 866         }
 867
 868         arch     = auto_arch;
 869         opt_arch = auto_arch;
 870 }
 871 #endif  /* NATIVE_X86 */
 872
 873 void ia32_setup_cg_config(void)
 874 {
 875         ia32_code_gen_config_t *const c = &ia32_cg_config;
 876         memset(c, 0, sizeof(*c));
 877
 878         set_arch_costs();
 879
 880 #ifdef NATIVE_X86
 881         if (arch == cpu_autodetect)
 882                 autodetect_arch();
 883 #endif
 884
 885         c->optimize_size        = opt_size != 0;
 886         /* on newer intel cpus mov, pop is often faster than leave although it has a
 887          * longer opcode */
 888         c->use_leave            = FLAGS(opt_arch, arch_i386 | arch_all_amd | arch_core2) || opt_size;
 889         /* P4s don't like inc/decs because they only partially write the flags
 890          * register which produces false dependencies */
 891         c->use_incdec           = !FLAGS(opt_arch, arch_netburst | arch_nocona | arch_core2 | arch_geode) || opt_size;
 892         c->use_sse2             = use_sse2 && FLAGS(arch, arch_feature_sse2);
 893         c->use_ffreep           = FLAGS(opt_arch, arch_athlon_plus);
 894         c->use_ftst             = !FLAGS(arch, arch_feature_p6_insn);
 895         /* valgrind can't cope with femms yet and the usefulness of the optimization
 896          * is questionable anyway */
 897 #if 0
 898         c->use_femms            = FLAGS(opt_arch, arch_athlon_plus) &&
 899                 FLAGS(arch, arch_feature_mmx | arch_all_amd);
 900 #else
 901         c->use_femms            = 0;
 902 #endif
 903         c->use_fucomi           = FLAGS(arch, arch_feature_p6_insn);
 904         c->use_cmov             = FLAGS(arch, arch_feature_cmov);
 905         c->use_modeD_moves      = FLAGS(opt_arch, arch_generic32 | arch_athlon_plus | arch_netburst | arch_nocona | arch_core2 | arch_ppro | arch_geode);
 906         c->use_add_esp_4        = FLAGS(opt_arch, arch_generic32 | arch_athlon_plus | arch_netburst | arch_nocona | arch_core2 |             arch_geode)                         && !opt_size;
 907         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;
 908         c->use_sub_esp_4        = FLAGS(opt_arch, arch_generic32 | arch_athlon_plus | arch_netburst | arch_nocona | arch_core2 | arch_ppro)                                      && !opt_size;
 909         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;
 910         c->use_imul_mem_imm32   = !FLAGS(opt_arch, arch_k8 | arch_k10) || opt_size;
 911         c->use_pxor             = FLAGS(opt_arch, arch_netburst);
 912         c->use_mov_0            = FLAGS(opt_arch, arch_k6) && !opt_size;
 913         c->use_short_sex_eax    = !FLAGS(opt_arch, arch_k6) && !opt_size;
 914         c->use_pad_return       = FLAGS(opt_arch, arch_athlon_plus | arch_core2 | arch_generic32) && !opt_size;
 915         c->use_bt               = FLAGS(opt_arch, arch_core2 | arch_athlon_plus) || opt_size;
 916         c->use_fisttp           = FLAGS(opt_arch & arch, arch_feature_sse3);
 917         c->use_sse_prefetch     = FLAGS(arch, (arch_feature_3DNowE | arch_feature_sse1));
 918         c->use_3dnow_prefetch   = FLAGS(arch, arch_feature_3DNow);
 919         c->use_popcnt           = FLAGS(arch, arch_feature_popcnt);
 920         c->use_i486             = (arch & arch_mask) >= arch_i486;
 921         c->optimize_cc          = opt_cc;
 922         c->use_unsafe_floatconv = opt_unsafe_floatconv;
 923         c->emit_machcode        = emit_machcode;
 924
 925         c->function_alignment       = arch_costs->function_alignment;
 926         c->label_alignment          = arch_costs->label_alignment;
 927         c->label_alignment_max_skip = arch_costs->label_alignment_max_skip;
 928
 929         c->label_alignment_factor =
 930                 FLAGS(opt_arch, arch_i386 | arch_i486) || opt_size ? 0 :
 931                 opt_arch & arch_all_amd                            ? 3 :
 932                 2;
 933 }
 934
 935 void ia32_init_architecture(void)
 936 {
 937         lc_opt_entry_t *be_grp, *ia32_grp;
 938
 939         memset(&ia32_cg_config, 0, sizeof(ia32_cg_config));
 940
 941         be_grp   = lc_opt_get_grp(firm_opt_get_root(), "be");
 942         ia32_grp = lc_opt_get_grp(be_grp, "ia32");
 943
 944         lc_opt_add_table(ia32_grp, ia32_architecture_options);
 945 }