fix cltd
[libfirm] / ir / be / ia32 / ia32_x87.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       This file implements the x87 support and virtual to stack
23  *              register translation for the ia32 backend.
24  * @author      Michael Beck
25  * @version     $Id$
26  */
27 #include "config.h"
28
29 #include <assert.h>
30
31 #include "irnode_t.h"
32 #include "irop_t.h"
33 #include "irprog.h"
34 #include "iredges_t.h"
35 #include "irgmod.h"
36 #include "ircons.h"
37 #include "irgwalk.h"
38 #include "obst.h"
39 #include "pmap.h"
40 #include "array_t.h"
41 #include "pdeq.h"
42 #include "irprintf.h"
43 #include "debug.h"
44 #include "error.h"
45
46 #include "../belive_t.h"
47 #include "../besched.h"
48 #include "../benode.h"
49 #include "bearch_ia32_t.h"
50 #include "ia32_new_nodes.h"
51 #include "gen_ia32_new_nodes.h"
52 #include "gen_ia32_regalloc_if.h"
53 #include "ia32_x87.h"
54 #include "ia32_architecture.h"
55
56 #define N_x87_REGS 8
57
58 /* the unop index */
59 #define UNOP_IDX 0
60
61 #define MASK_TOS(x)             ((x) & (N_x87_REGS - 1))
62
63 /** the debug handle */
64 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
65
66 /* Forward declaration. */
67 typedef struct _x87_simulator x87_simulator;
68
69 /**
70  * An exchange template.
71  * Note that our virtual functions have the same inputs
72  * and attributes as the real ones, so we can simple exchange
73  * their opcodes!
74  * Further, x87 supports inverse instructions, so we can handle them.
75  */
76 typedef struct _exchange_tmpl {
77         ir_op *normal_op;       /**< the normal one */
78         ir_op *reverse_op;      /**< the reverse one if exists */
79         ir_op *normal_pop_op;   /**< the normal one with tos pop */
80         ir_op *reverse_pop_op;  /**< the reverse one with tos pop */
81 } exchange_tmpl;
82
83 /**
84  * An entry on the simulated x87 stack.
85  */
86 typedef struct _st_entry {
87         int     reg_idx;        /**< the virtual register index of this stack value */
88         ir_node *node;          /**< the node that produced this value */
89 } st_entry;
90
91 /**
92  * The x87 state.
93  */
94 typedef struct _x87_state {
95         st_entry st[N_x87_REGS];  /**< the register stack */
96         int depth;                /**< the current stack depth */
97         int tos;                  /**< position of the tos */
98         x87_simulator *sim;       /**< The simulator. */
99 } x87_state;
100
101 /** An empty state, used for blocks without fp instructions. */
102 static x87_state _empty = { { {0, NULL}, }, 0, 0, NULL };
103 static x87_state *empty = (x87_state *)&_empty;
104
105 /**
106  * Return values of the instruction simulator functions.
107  */
108 enum {
109         NO_NODE_ADDED = 0,  /**< No node that needs simulation was added. */
110         NODE_ADDED    = 1   /**< A node that must be simulated was added by the simulator
111                                  in the schedule AFTER the current node. */
112 };
113
114 /**
115  * The type of an instruction simulator function.
116  *
117  * @param state  the x87 state
118  * @param n      the node to be simulated
119  *
120  * @return NODE_ADDED    if a node was added AFTER n in schedule that MUST be
121  *                       simulated further
122  *         NO_NODE_ADDED otherwise
123  */
124 typedef int (*sim_func)(x87_state *state, ir_node *n);
125
126 /**
127  * A block state: Every block has a x87 state at the beginning and at the end.
128  */
129 typedef struct _blk_state {
130         x87_state *begin;   /**< state at the begin or NULL if not assigned */
131         x87_state *end;     /**< state at the end or NULL if not assigned */
132 } blk_state;
133
134 #define PTR_TO_BLKSTATE(p)      ((blk_state *)(p))
135
136 /** liveness bitset for vfp registers. */
137 typedef unsigned char vfp_liveness;
138
139 /**
140  * The x87 simulator.
141  */
142 struct _x87_simulator {
143         struct obstack obst;        /**< An obstack for fast allocating. */
144         pmap *blk_states;           /**< Map blocks to states. */
145         be_lv_t *lv;                /**< intrablock liveness. */
146         vfp_liveness *live;         /**< Liveness information. */
147         unsigned n_idx;             /**< The cached get_irg_last_idx() result. */
148         waitq *worklist;            /**< Worklist of blocks that must be processed. */
149         ia32_isa_t *isa;            /**< the ISA object */
150 };
151
152 /**
153  * Returns the current stack depth.
154  *
155  * @param state  the x87 state
156  *
157  * @return the x87 stack depth
158  */
159 static int x87_get_depth(const x87_state *state)
160 {
161         return state->depth;
162 }  /* x87_get_depth */
163
164 /**
165  * Return the virtual register index at st(pos).
166  *
167  * @param state  the x87 state
168  * @param pos    a stack position
169  *
170  * @return the vfp register index that produced the value at st(pos)
171  */
172 static int x87_get_st_reg(const x87_state *state, int pos)
173 {
174         assert(pos < state->depth);
175         return state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].reg_idx;
176 }  /* x87_get_st_reg */
177
178 #ifdef DEBUG_libfirm
179 /**
180  * Return the node at st(pos).
181  *
182  * @param state  the x87 state
183  * @param pos    a stack position
184  *
185  * @return the IR node that produced the value at st(pos)
186  */
187 static ir_node *x87_get_st_node(const x87_state *state, int pos)
188 {
189         assert(pos < state->depth);
190         return state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].node;
191 }  /* x87_get_st_node */
192
193 /**
194  * Dump the stack for debugging.
195  *
196  * @param state  the x87 state
197  */
198 static void x87_dump_stack(const x87_state *state)
199 {
200         int i;
201
202         for (i = state->depth - 1; i >= 0; --i) {
203                 DB((dbg, LEVEL_2, "vf%d(%+F) ", x87_get_st_reg(state, i),
204                     x87_get_st_node(state, i)));
205         }
206         DB((dbg, LEVEL_2, "<-- TOS\n"));
207 }  /* x87_dump_stack */
208 #endif /* DEBUG_libfirm */
209
210 /**
211  * Set a virtual register to st(pos).
212  *
213  * @param state    the x87 state
214  * @param reg_idx  the vfp register index that should be set
215  * @param node     the IR node that produces the value of the vfp register
216  * @param pos      the stack position where the new value should be entered
217  */
218 static void x87_set_st(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node, int pos)
219 {
220         assert(0 < state->depth);
221         state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].reg_idx = reg_idx;
222         state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].node    = node;
223
224         DB((dbg, LEVEL_2, "After SET_REG: "));
225         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
226 }  /* x87_set_st */
227
228 /**
229  * Set the tos virtual register.
230  *
231  * @param state    the x87 state
232  * @param reg_idx  the vfp register index that should be set
233  * @param node     the IR node that produces the value of the vfp register
234  */
235 static void x87_set_tos(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
236 {
237         x87_set_st(state, reg_idx, node, 0);
238 }  /* x87_set_tos */
239
240 /**
241  * Swap st(0) with st(pos).
242  *
243  * @param state    the x87 state
244  * @param pos      the stack position to change the tos with
245  */
246 static void x87_fxch(x87_state *state, int pos)
247 {
248         st_entry entry;
249         assert(pos < state->depth);
250
251         entry = state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)];
252         state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)] = state->st[MASK_TOS(state->tos)];
253         state->st[MASK_TOS(state->tos)] = entry;
254
255         DB((dbg, LEVEL_2, "After FXCH: ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
256 }  /* x87_fxch */
257
258 /**
259  * Convert a virtual register to the stack index.
260  *
261  * @param state    the x87 state
262  * @param reg_idx  the register vfp index
263  *
264  * @return the stack position where the register is stacked
265  *         or -1 if the virtual register was not found
266  */
267 static int x87_on_stack(const x87_state *state, int reg_idx)
268 {
269         int i, tos = state->tos;
270
271         for (i = 0; i < state->depth; ++i)
272                 if (state->st[MASK_TOS(tos + i)].reg_idx == reg_idx)
273                         return i;
274         return -1;
275 }  /* x87_on_stack */
276
277 /**
278  * Push a virtual Register onto the stack, double pushed allowed.
279  *
280  * @param state     the x87 state
281  * @param reg_idx   the register vfp index
282  * @param node      the node that produces the value of the vfp register
283  */
284 static void x87_push_dbl(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
285 {
286         assert(state->depth < N_x87_REGS && "stack overrun");
287
288         ++state->depth;
289         state->tos = MASK_TOS(state->tos - 1);
290         state->st[state->tos].reg_idx = reg_idx;
291         state->st[state->tos].node    = node;
292
293         DB((dbg, LEVEL_2, "After PUSH: ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
294 }  /* x87_push_dbl */
295
296 /**
297  * Push a virtual Register onto the stack, double pushes are NOT allowed.
298  *
299  * @param state     the x87 state
300  * @param reg_idx   the register vfp index
301  * @param node      the node that produces the value of the vfp register
302  * @param dbl_push  if != 0 double pushes are allowed
303  */
304 static void x87_push(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
305 {
306         assert(x87_on_stack(state, reg_idx) == -1 && "double push");
307
308         x87_push_dbl(state, reg_idx, node);
309 }  /* x87_push */
310
311 /**
312  * Pop a virtual Register from the stack.
313  *
314  * @param state     the x87 state
315  */
316 static void x87_pop(x87_state *state)
317 {
318         assert(state->depth > 0 && "stack underrun");
319
320         --state->depth;
321         state->tos = MASK_TOS(state->tos + 1);
322
323         DB((dbg, LEVEL_2, "After POP: ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
324 }  /* x87_pop */
325
326 /**
327  * Empty the fpu stack
328  *
329  * @param state     the x87 state
330  */
331 static void x87_emms(x87_state *state)
332 {
333         state->depth = 0;
334         state->tos   = 0;
335 }
336
337 /**
338  * Returns the block state of a block.
339  *
340  * @param sim    the x87 simulator handle
341  * @param block  the current block
342  *
343  * @return the block state
344  */
345 static blk_state *x87_get_bl_state(x87_simulator *sim, ir_node *block)
346 {
347         pmap_entry *entry = pmap_find(sim->blk_states, block);
348
349         if (! entry) {
350                 blk_state *bl_state = obstack_alloc(&sim->obst, sizeof(*bl_state));
351                 bl_state->begin = NULL;
352                 bl_state->end   = NULL;
353
354                 pmap_insert(sim->blk_states, block, bl_state);
355                 return bl_state;
356         }
357
358         return PTR_TO_BLKSTATE(entry->value);
359 }  /* x87_get_bl_state */
360
361 /**
362  * Creates a new x87 state.
363  *
364  * @param sim    the x87 simulator handle
365  *
366  * @return a new x87 state
367  */
368 static x87_state *x87_alloc_state(x87_simulator *sim)
369 {
370         x87_state *res = obstack_alloc(&sim->obst, sizeof(*res));
371
372         res->sim = sim;
373         return res;
374 }  /* x87_alloc_state */
375
376 /**
377  * Clone a x87 state.
378  *
379  * @param sim    the x87 simulator handle
380  * @param src    the x87 state that will be cloned
381  *
382  * @return a cloned copy of the src state
383  */
384 static x87_state *x87_clone_state(x87_simulator *sim, const x87_state *src)
385 {
386         x87_state *res = x87_alloc_state(sim);
387
388         *res = *src;
389         return res;
390 }  /* x87_clone_state */
391
392 /**
393  * Patch a virtual instruction into a x87 one and return
394  * the node representing the result value.
395  *
396  * @param n   the IR node to patch
397  * @param op  the x87 opcode to patch in
398  */
399 static ir_node *x87_patch_insn(ir_node *n, ir_op *op)
400 {
401         ir_mode *mode = get_irn_mode(n);
402         ir_node *res = n;
403
404         set_irn_op(n, op);
405
406         if (mode == mode_T) {
407                 /* patch all Proj's */
408                 const ir_edge_t *edge;
409
410                 foreach_out_edge(n, edge) {
411                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
412                         if (is_Proj(proj)) {
413                                 mode = get_irn_mode(proj);
414                                 if (mode_is_float(mode)) {
415                                         res = proj;
416                                         set_irn_mode(proj, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
417                                 }
418                         }
419                 }
420         } else if (mode_is_float(mode))
421                 set_irn_mode(n, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
422         return res;
423 }  /* x87_patch_insn */
424
425 /**
426  * Returns the first Proj of a mode_T node having a given mode.
427  *
428  * @param n  the mode_T node
429  * @param m  the desired mode of the Proj
430  * @return The first Proj of mode @p m found or NULL.
431  */
432 static ir_node *get_irn_Proj_for_mode(ir_node *n, ir_mode *m)
433 {
434         const ir_edge_t *edge;
435
436         assert(get_irn_mode(n) == mode_T && "Need mode_T node");
437
438         foreach_out_edge(n, edge) {
439                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
440                 if (get_irn_mode(proj) == m)
441                         return proj;
442         }
443
444         return NULL;
445 }  /* get_irn_Proj_for_mode */
446
447 /**
448  * Wrap the arch_* function here so we can check for errors.
449  */
450 static inline const arch_register_t *x87_get_irn_register(const ir_node *irn)
451 {
452         const arch_register_t *res = arch_get_irn_register(irn);
453
454         assert(res->reg_class->regs == ia32_vfp_regs);
455         return res;
456 }  /* x87_get_irn_register */
457
458 static inline const arch_register_t *x87_irn_get_register(const ir_node *irn,
459                                                           int pos)
460 {
461         const arch_register_t *res = arch_irn_get_register(irn, pos);
462
463         assert(res->reg_class->regs == ia32_vfp_regs);
464         return res;
465 }  /* x87_irn_get_register */
466
467 /* -------------- x87 perm --------------- */
468
469 /**
470  * Creates a fxch for shuffle.
471  *
472  * @param state     the x87 state
473  * @param pos       parameter for fxch
474  * @param block     the block were fxch is inserted
475  *
476  * Creates a new fxch node and reroute the user of the old node
477  * to the fxch.
478  *
479  * @return the fxch node
480  */
481 static ir_node *x87_fxch_shuffle(x87_state *state, int pos, ir_node *block)
482 {
483         ir_node         *fxch;
484         ia32_x87_attr_t *attr;
485
486         fxch = new_bd_ia32_fxch(NULL, block);
487         attr = get_ia32_x87_attr(fxch);
488         attr->x87[0] = &ia32_st_regs[pos];
489         attr->x87[2] = &ia32_st_regs[0];
490
491         keep_alive(fxch);
492
493         x87_fxch(state, pos);
494         return fxch;
495 }  /* x87_fxch_shuffle */
496
497 /**
498  * Calculate the necessary permutations to reach dst_state.
499  *
500  * These permutations are done with fxch instructions and placed
501  * at the end of the block.
502  *
503  * Note that critical edges are removed here, so we need only
504  * a shuffle if the current block has only one successor.
505  *
506  * @param sim        the simulator handle
507  * @param block      the current block
508  * @param state      the current x87 stack state, might be modified
509  * @param dst_block  the destination block
510  * @param dst_state  destination state
511  *
512  * @return state
513  */
514 static x87_state *x87_shuffle(x87_simulator *sim, ir_node *block,
515                               x87_state *state, ir_node *dst_block,
516                               const x87_state *dst_state)
517 {
518         int      i, n_cycles, k, ri;
519         unsigned cycles[4], all_mask;
520         char     cycle_idx[4][8];
521         ir_node  *fxch, *before, *after;
522         (void) sim;
523         (void) dst_block;
524
525         assert(state->depth == dst_state->depth);
526
527         /* Some mathematics here:
528            If we have a cycle of length n that includes the tos,
529            we need n-1 exchange operations.
530            We can always add the tos and restore it, so we need
531            n+1 exchange operations for a cycle not containing the tos.
532            So, the maximum of needed operations is for a cycle of 7
533            not including the tos == 8.
534            This is the same number of ops we would need for using stores,
535            so exchange is cheaper (we save the loads).
536            On the other hand, we might need an additional exchange
537            in the next block to bring one operand on top, so the
538            number of ops in the first case is identical.
539            Further, no more than 4 cycles can exists (4 x 2).
540         */
541         all_mask = (1 << (state->depth)) - 1;
542
543         for (n_cycles = 0; all_mask; ++n_cycles) {
544                 int src_idx, dst_idx;
545
546                 /* find the first free slot */
547                 for (i = 0; i < state->depth; ++i) {
548                         if (all_mask & (1 << i)) {
549                                 all_mask &= ~(1 << i);
550
551                                 /* check if there are differences here */
552                                 if (x87_get_st_reg(state, i) != x87_get_st_reg(dst_state, i))
553                                         break;
554                         }
555                 }
556
557                 if (! all_mask) {
558                         /* no more cycles found */
559                         break;
560                 }
561
562                 k = 0;
563                 cycles[n_cycles] = (1 << i);
564                 cycle_idx[n_cycles][k++] = i;
565                 for (src_idx = i; ; src_idx = dst_idx) {
566                         dst_idx = x87_on_stack(dst_state, x87_get_st_reg(state, src_idx));
567
568                         if ((all_mask & (1 << dst_idx)) == 0)
569                                 break;
570
571                         cycle_idx[n_cycles][k++] = dst_idx;
572                         cycles[n_cycles] |=  (1 << dst_idx);
573                         all_mask       &= ~(1 << dst_idx);
574                 }
575                 cycle_idx[n_cycles][k] = -1;
576         }
577
578         if (n_cycles <= 0) {
579                 /* no permutation needed */
580                 return state;
581         }
582
583         /* Hmm: permutation needed */
584         DB((dbg, LEVEL_2, "\n%+F needs permutation: from\n", block));
585         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
586         DB((dbg, LEVEL_2, "                  to\n"));
587         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(dst_state));
588
589
590 #ifdef DEBUG_libfirm
591         DB((dbg, LEVEL_2, "Need %d cycles\n", n_cycles));
592         for (ri = 0; ri < n_cycles; ++ri) {
593                 DB((dbg, LEVEL_2, " Ring %d:\n ", ri));
594                 for (k = 0; cycle_idx[ri][k] != -1; ++k)
595                         DB((dbg, LEVEL_2, " st%d ->", cycle_idx[ri][k]));
596                 DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
597         }
598 #endif
599
600         after = NULL;
601
602         /*
603          * Find the place node must be insert.
604          * We have only one successor block, so the last instruction should
605          * be a jump.
606          */
607         before = sched_last(block);
608         assert(is_cfop(before));
609
610         /* now do the permutations */
611         for (ri = 0; ri < n_cycles; ++ri) {
612                 if ((cycles[ri] & 1) == 0) {
613                         /* this cycle does not include the tos */
614                         fxch = x87_fxch_shuffle(state, cycle_idx[ri][0], block);
615                         if (after)
616                                 sched_add_after(after, fxch);
617                         else
618                                 sched_add_before(before, fxch);
619                         after = fxch;
620                 }
621                 for (k = 1; cycle_idx[ri][k] != -1; ++k) {
622                         fxch = x87_fxch_shuffle(state, cycle_idx[ri][k], block);
623                         if (after)
624                                 sched_add_after(after, fxch);
625                         else
626                                 sched_add_before(before, fxch);
627                         after = fxch;
628                 }
629                 if ((cycles[ri] & 1) == 0) {
630                         /* this cycle does not include the tos */
631                         fxch = x87_fxch_shuffle(state, cycle_idx[ri][0], block);
632                         sched_add_after(after, fxch);
633                 }
634         }
635         return state;
636 }  /* x87_shuffle */
637
638 /**
639  * Create a fxch node before another node.
640  *
641  * @param state   the x87 state
642  * @param n       the node after the fxch
643  * @param pos     exchange st(pos) with st(0)
644  *
645  * @return the fxch
646  */
647 static ir_node *x87_create_fxch(x87_state *state, ir_node *n, int pos)
648 {
649         ir_node         *fxch;
650         ia32_x87_attr_t *attr;
651         ir_node         *block = get_nodes_block(n);
652
653         x87_fxch(state, pos);
654
655         fxch = new_bd_ia32_fxch(NULL, block);
656         attr = get_ia32_x87_attr(fxch);
657         attr->x87[0] = &ia32_st_regs[pos];
658         attr->x87[2] = &ia32_st_regs[0];
659
660         keep_alive(fxch);
661
662         sched_add_before(n, fxch);
663         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(fxch), attr->x87[0]->name, attr->x87[2]->name));
664         return fxch;
665 }  /* x87_create_fxch */
666
667 /**
668  * Create a fpush before node n.
669  *
670  * @param state     the x87 state
671  * @param n         the node after the fpush
672  * @param pos       push st(pos) on stack
673  * @param op_idx    replace input op_idx of n with the fpush result
674  */
675 static void x87_create_fpush(x87_state *state, ir_node *n, int pos, int op_idx)
676 {
677         ir_node               *fpush, *pred = get_irn_n(n, op_idx);
678         ia32_x87_attr_t       *attr;
679         const arch_register_t *out = x87_get_irn_register(pred);
680
681         x87_push_dbl(state, arch_register_get_index(out), pred);
682
683         fpush = new_bd_ia32_fpush(NULL, get_nodes_block(n));
684         attr  = get_ia32_x87_attr(fpush);
685         attr->x87[0] = &ia32_st_regs[pos];
686         attr->x87[2] = &ia32_st_regs[0];
687
688         keep_alive(fpush);
689         sched_add_before(n, fpush);
690
691         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(fpush), attr->x87[0]->name, attr->x87[2]->name));
692 }  /* x87_create_fpush */
693
694 /**
695  * Create a fpop before node n.
696  *
697  * @param state   the x87 state
698  * @param n       the node after the fpop
699  * @param num     pop 1 or 2 values
700  *
701  * @return the fpop node
702  */
703 static ir_node *x87_create_fpop(x87_state *state, ir_node *n, int num)
704 {
705         ir_node         *fpop = NULL;
706         ia32_x87_attr_t *attr;
707
708         assert(num > 0);
709         while (num > 0) {
710                 x87_pop(state);
711                 if (ia32_cg_config.use_ffreep)
712                         fpop = new_bd_ia32_ffreep(NULL, get_nodes_block(n));
713                 else
714                         fpop = new_bd_ia32_fpop(NULL, get_nodes_block(n));
715                 attr = get_ia32_x87_attr(fpop);
716                 attr->x87[0] = &ia32_st_regs[0];
717                 attr->x87[1] = &ia32_st_regs[0];
718                 attr->x87[2] = &ia32_st_regs[0];
719
720                 keep_alive(fpop);
721                 sched_add_before(n, fpop);
722                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s\n", get_irn_opname(fpop), attr->x87[0]->name));
723
724                 --num;
725         }
726         return fpop;
727 }  /* x87_create_fpop */
728
729 /**
730  * Creates an fldz before node n
731  *
732  * @param state   the x87 state
733  * @param n       the node after the fldz
734  *
735  * @return the fldz node
736  */
737 static ir_node *x87_create_fldz(x87_state *state, ir_node *n, int regidx)
738 {
739         ir_node *block = get_nodes_block(n);
740         ir_node *fldz;
741
742         fldz = new_bd_ia32_fldz(NULL, block, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
743
744         sched_add_before(n, fldz);
745         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s\n", get_irn_opname(fldz)));
746         keep_alive(fldz);
747
748         x87_push(state, regidx, fldz);
749
750         return fldz;
751 }
752
753 /* --------------------------------- liveness ------------------------------------------ */
754
755 /**
756  * The liveness transfer function.
757  * Updates a live set over a single step from a given node to its predecessor.
758  * Everything defined at the node is removed from the set, the uses of the node get inserted.
759  *
760  * @param irn      The node at which liveness should be computed.
761  * @param live     The bitset of registers live before @p irn. This set gets modified by updating it to
762  *                 the registers live after irn.
763  *
764  * @return The live bitset.
765  */
766 static vfp_liveness vfp_liveness_transfer(ir_node *irn, vfp_liveness live)
767 {
768         int i, n;
769         const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
770
771         if (get_irn_mode(irn) == mode_T) {
772                 const ir_edge_t *edge;
773
774                 foreach_out_edge(irn, edge) {
775                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
776
777                         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, proj)) {
778                                 const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(proj);
779                                 live &= ~(1 << arch_register_get_index(reg));
780                         }
781                 }
782         }
783
784         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, irn)) {
785                 const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(irn);
786                 live &= ~(1 << arch_register_get_index(reg));
787         }
788
789         for (i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
790                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
791
792                 if (mode_is_float(get_irn_mode(op)) &&
793                                 arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op)) {
794                         const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(op);
795                         live |= 1 << arch_register_get_index(reg);
796                 }
797         }
798         return live;
799 }  /* vfp_liveness_transfer */
800
801 /**
802  * Put all live virtual registers at the end of a block into a bitset.
803  *
804  * @param sim      the simulator handle
805  * @param lv       the liveness information
806  * @param bl       the block
807  *
808  * @return The live bitset at the end of this block
809  */
810 static vfp_liveness vfp_liveness_end_of_block(x87_simulator *sim, const ir_node *block)
811 {
812         int i;
813         vfp_liveness live = 0;
814         const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
815         const be_lv_t *lv = sim->lv;
816
817         be_lv_foreach(lv, block, be_lv_state_end, i) {
818                 const arch_register_t *reg;
819                 const ir_node *node = be_lv_get_irn(lv, block, i);
820                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
821                         continue;
822
823                 reg = x87_get_irn_register(node);
824                 live |= 1 << arch_register_get_index(reg);
825         }
826
827         return live;
828 }  /* vfp_liveness_end_of_block */
829
830 /** get the register mask from an arch_register */
831 #define REGMASK(reg)    (1 << (arch_register_get_index(reg)))
832
833 /**
834  * Return a bitset of argument registers which are live at the end of a node.
835  *
836  * @param sim    the simulator handle
837  * @param pos    the node
838  * @param kill   kill mask for the output registers
839  *
840  * @return The live bitset.
841  */
842 static unsigned vfp_live_args_after(x87_simulator *sim, const ir_node *pos, unsigned kill)
843 {
844         unsigned idx = get_irn_idx(pos);
845
846         assert(idx < sim->n_idx);
847         return sim->live[idx] & ~kill;
848 }  /* vfp_live_args_after */
849
850 /**
851  * Calculate the liveness for a whole block and cache it.
852  *
853  * @param sim   the simulator handle
854  * @param lv    the liveness handle
855  * @param block the block
856  */
857 static void update_liveness(x87_simulator *sim, ir_node *block)
858 {
859         vfp_liveness live = vfp_liveness_end_of_block(sim, block);
860         unsigned idx;
861         ir_node *irn;
862
863         /* now iterate through the block backward and cache the results */
864         sched_foreach_reverse(block, irn) {
865                 /* stop at the first Phi: this produces the live-in */
866                 if (is_Phi(irn))
867                         break;
868
869                 idx = get_irn_idx(irn);
870                 sim->live[idx] = live;
871
872                 live = vfp_liveness_transfer(irn, live);
873         }
874         idx = get_irn_idx(block);
875         sim->live[idx] = live;
876 }  /* update_liveness */
877
878 /**
879  * Returns true if a register is live in a set.
880  *
881  * @param reg_idx  the vfp register index
882  * @param live     a live bitset
883  */
884 #define is_vfp_live(reg_idx, live) ((live) & (1 << (reg_idx)))
885
886 #ifdef DEBUG_libfirm
887 /**
888  * Dump liveness info.
889  *
890  * @param live  the live bitset
891  */
892 static void vfp_dump_live(vfp_liveness live)
893 {
894         int i;
895
896         DB((dbg, LEVEL_2, "Live after: "));
897         for (i = 0; i < 8; ++i) {
898                 if (live & (1 << i)) {
899                         DB((dbg, LEVEL_2, "vf%d ", i));
900                 }
901         }
902         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
903 }  /* vfp_dump_live */
904 #endif /* DEBUG_libfirm */
905
906 /* --------------------------------- simulators ---------------------------------------- */
907
908 /**
909  * Simulate a virtual binop.
910  *
911  * @param state  the x87 state
912  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
913  * @param tmpl   the template containing the 4 possible x87 opcodes
914  *
915  * @return NO_NODE_ADDED
916  */
917 static int sim_binop(x87_state *state, ir_node *n, const exchange_tmpl *tmpl)
918 {
919         int op2_idx = 0, op1_idx;
920         int out_idx, do_pop = 0;
921         ia32_x87_attr_t *attr;
922         int permuted;
923         ir_node *patched_insn;
924         ir_op *dst;
925         x87_simulator         *sim     = state->sim;
926         ir_node               *op1     = get_irn_n(n, n_ia32_binary_left);
927         ir_node               *op2     = get_irn_n(n, n_ia32_binary_right);
928         const arch_register_t *op1_reg = x87_get_irn_register(op1);
929         const arch_register_t *op2_reg = x87_get_irn_register(op2);
930         const arch_register_t *out     = x87_irn_get_register(n, pn_ia32_res);
931         int reg_index_1                = arch_register_get_index(op1_reg);
932         int reg_index_2                = arch_register_get_index(op2_reg);
933         vfp_liveness           live    = vfp_live_args_after(sim, n, REGMASK(out));
934         int                    op1_live_after;
935         int                    op2_live_after;
936
937         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s, %s -> %s\n", n,
938                 arch_register_get_name(op1_reg), arch_register_get_name(op2_reg),
939                 arch_register_get_name(out)));
940         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live));
941         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
942         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
943
944         if (reg_index_1 == REG_VFP_UKNWN) {
945                 op1_idx        = 0;
946                 op1_live_after = 1;
947         } else {
948                 op1_idx = x87_on_stack(state, reg_index_1);
949                 assert(op1_idx >= 0);
950                 op1_live_after = is_vfp_live(arch_register_get_index(op1_reg), live);
951         }
952
953         attr     = get_ia32_x87_attr(n);
954         permuted = attr->attr.data.ins_permuted;
955
956         if (reg_index_2 != REG_VFP_NOREG) {
957                 assert(!permuted);
958
959                 if (reg_index_2 == REG_VFP_UKNWN) {
960                         op2_idx        = 0;
961                         op2_live_after = 1;
962                 } else {
963                         /* second operand is a vfp register */
964                         op2_idx = x87_on_stack(state, reg_index_2);
965                         assert(op2_idx >= 0);
966                         op2_live_after
967                                 = is_vfp_live(arch_register_get_index(op2_reg), live);
968                 }
969
970                 if (op2_live_after) {
971                         /* Second operand is live. */
972
973                         if (op1_live_after) {
974                                 /* Both operands are live: push the first one.
975                                    This works even for op1 == op2. */
976                                 x87_create_fpush(state, n, op1_idx, n_ia32_binary_right);
977                                 /* now do fxxx (tos=tos X op) */
978                                 op1_idx = 0;
979                                 op2_idx += 1;
980                                 out_idx = 0;
981                                 dst = tmpl->normal_op;
982                         } else {
983                                 /* Second live, first operand is dead here, bring it to tos. */
984                                 if (op1_idx != 0) {
985                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
986                                         if (op2_idx == 0)
987                                                 op2_idx = op1_idx;
988                                         op1_idx = 0;
989                                 }
990                                 /* now do fxxx (tos=tos X op) */
991                                 out_idx = 0;
992                                 dst = tmpl->normal_op;
993                         }
994                 } else {
995                         /* Second operand is dead. */
996                         if (op1_live_after) {
997                                 /* First operand is live: bring second to tos. */
998                                 if (op2_idx != 0) {
999                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1000                                         if (op1_idx == 0)
1001                                                 op1_idx = op2_idx;
1002                                         op2_idx = 0;
1003                                 }
1004                                 /* now do fxxxr (tos = op X tos) */
1005                                 out_idx = 0;
1006                                 dst = tmpl->reverse_op;
1007                         } else {
1008                                 /* Both operands are dead here, pop them from the stack. */
1009                                 if (op2_idx == 0) {
1010                                         if (op1_idx == 0) {
1011                                                 /* Both are identically and on tos, no pop needed. */
1012                                                 /* here fxxx (tos = tos X tos) */
1013                                                 dst = tmpl->normal_op;
1014                                                 out_idx = 0;
1015                                         } else {
1016                                                 /* now do fxxxp (op = op X tos, pop) */
1017                                                 dst = tmpl->normal_pop_op;
1018                                                 do_pop = 1;
1019                                                 out_idx = op1_idx;
1020                                         }
1021                                 } else if (op1_idx == 0) {
1022                                         assert(op1_idx != op2_idx);
1023                                         /* now do fxxxrp (op = tos X op, pop) */
1024                                         dst = tmpl->reverse_pop_op;
1025                                         do_pop = 1;
1026                                         out_idx = op2_idx;
1027                                 } else {
1028                                         /* Bring the second on top. */
1029                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1030                                         if (op1_idx == op2_idx) {
1031                                                 /* Both are identically and on tos now, no pop needed. */
1032                                                 op1_idx = 0;
1033                                                 op2_idx = 0;
1034                                                 /* use fxxx (tos = tos X tos) */
1035                                                 dst = tmpl->normal_op;
1036                                                 out_idx = 0;
1037                                         } else {
1038                                                 /* op2 is on tos now */
1039                                                 op2_idx = 0;
1040                                                 /* use fxxxp (op = op X tos, pop) */
1041                                                 dst = tmpl->normal_pop_op;
1042                                                 out_idx = op1_idx;
1043                                                 do_pop = 1;
1044                                         }
1045                                 }
1046                         }
1047                 }
1048         } else {
1049                 /* second operand is an address mode */
1050                 if (op1_live_after) {
1051                         /* first operand is live: push it here */
1052                         x87_create_fpush(state, n, op1_idx, n_ia32_binary_left);
1053                         op1_idx = 0;
1054                 } else {
1055                         /* first operand is dead: bring it to tos */
1056                         if (op1_idx != 0) {
1057                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1058                                 op1_idx = 0;
1059                         }
1060                 }
1061
1062                 /* use fxxx (tos = tos X mem) */
1063                 dst = permuted ? tmpl->reverse_op : tmpl->normal_op;
1064                 out_idx = 0;
1065         }
1066
1067         patched_insn = x87_patch_insn(n, dst);
1068         x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), patched_insn, out_idx);
1069         if (do_pop) {
1070                 x87_pop(state);
1071         }
1072
1073         /* patch the operation */
1074         attr->x87[0] = op1_reg = &ia32_st_regs[op1_idx];
1075         if (reg_index_2 != REG_VFP_NOREG) {
1076                 attr->x87[1] = op2_reg = &ia32_st_regs[op2_idx];
1077         }
1078         attr->x87[2] = out = &ia32_st_regs[out_idx];
1079
1080         if (reg_index_2 != REG_VFP_NOREG) {
1081                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s -> %s\n", get_irn_opname(n),
1082                         arch_register_get_name(op1_reg), arch_register_get_name(op2_reg),
1083                         arch_register_get_name(out)));
1084         } else {
1085                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, [AM] -> %s\n", get_irn_opname(n),
1086                         arch_register_get_name(op1_reg),
1087                         arch_register_get_name(out)));
1088         }
1089
1090         return NO_NODE_ADDED;
1091 }  /* sim_binop */
1092
1093 /**
1094  * Simulate a virtual Unop.
1095  *
1096  * @param state  the x87 state
1097  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1098  * @param op     the x87 opcode that will replace n's opcode
1099  *
1100  * @return NO_NODE_ADDED
1101  */
1102 static int sim_unop(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op)
1103 {
1104         int op1_idx, out_idx;
1105         x87_simulator         *sim = state->sim;
1106         const arch_register_t *op1 = x87_get_irn_register(get_irn_n(n, UNOP_IDX));
1107         const arch_register_t *out = x87_get_irn_register(n);
1108         ia32_x87_attr_t *attr;
1109         unsigned live = vfp_live_args_after(sim, n, REGMASK(out));
1110
1111         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F -> %s\n", n, out->name));
1112         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live));
1113
1114         op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1115
1116         if (is_vfp_live(arch_register_get_index(op1), live)) {
1117                 /* push the operand here */
1118                 x87_create_fpush(state, n, op1_idx, UNOP_IDX);
1119                 op1_idx = 0;
1120         }
1121         else {
1122                 /* operand is dead, bring it to tos */
1123                 if (op1_idx != 0) {
1124                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1125                         op1_idx = 0;
1126                 }
1127         }
1128
1129         x87_set_tos(state, arch_register_get_index(out), x87_patch_insn(n, op));
1130         out_idx = 0;
1131         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1132         attr->x87[0] = op1 = &ia32_st_regs[0];
1133         attr->x87[2] = out = &ia32_st_regs[0];
1134         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), out->name));
1135
1136         return NO_NODE_ADDED;
1137 }  /* sim_unop */
1138
1139 /**
1140  * Simulate a virtual Load instruction.
1141  *
1142  * @param state  the x87 state
1143  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1144  * @param op     the x87 opcode that will replace n's opcode
1145  *
1146  * @return NO_NODE_ADDED
1147  */
1148 static int sim_load(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op, int res_pos)
1149 {
1150         const arch_register_t *out = x87_irn_get_register(n, res_pos);
1151         ia32_x87_attr_t *attr;
1152
1153         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F -> %s\n", n, arch_register_get_name(out)));
1154         x87_push(state, arch_register_get_index(out), x87_patch_insn(n, op));
1155         assert(out == x87_irn_get_register(n, res_pos));
1156         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1157         attr->x87[2] = out = &ia32_st_regs[0];
1158         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(out)));
1159
1160         return NO_NODE_ADDED;
1161 }  /* sim_load */
1162
1163 /**
1164  * Rewire all users of @p old_val to @new_val iff they are scheduled after @p store.
1165  *
1166  * @param store   The store
1167  * @param old_val The former value
1168  * @param new_val The new value
1169  */
1170 static void collect_and_rewire_users(ir_node *store, ir_node *old_val, ir_node *new_val)
1171 {
1172         const ir_edge_t *edge, *ne;
1173
1174         foreach_out_edge_safe(old_val, edge, ne) {
1175                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
1176
1177                 if (! user || user == store)
1178                         continue;
1179
1180                 /* if the user is scheduled after the store: rewire */
1181                 if (sched_is_scheduled(user) && sched_comes_after(store, user)) {
1182                         int i;
1183                         /* find the input of the user pointing to the old value */
1184                         for (i = get_irn_arity(user) - 1; i >= 0; i--) {
1185                                 if (get_irn_n(user, i) == old_val)
1186                                         set_irn_n(user, i, new_val);
1187                         }
1188                 }
1189         }
1190 }  /* collect_and_rewire_users */
1191
1192 /**
1193  * Simulate a virtual Store.
1194  *
1195  * @param state  the x87 state
1196  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1197  * @param op     the x87 store opcode
1198  * @param op_p   the x87 store and pop opcode
1199  */
1200 static int sim_store(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op, ir_op *op_p)
1201 {
1202         ir_node               *val = get_irn_n(n, n_ia32_vfst_val);
1203         const arch_register_t *op2 = x87_get_irn_register(val);
1204         unsigned              live = vfp_live_args_after(state->sim, n, 0);
1205         int                   insn = NO_NODE_ADDED;
1206         ia32_x87_attr_t *attr;
1207         int op2_reg_idx, op2_idx, depth;
1208         int live_after_node;
1209         ir_mode *mode;
1210
1211         op2_reg_idx = arch_register_get_index(op2);
1212         if (op2_reg_idx == REG_VFP_UKNWN) {
1213                 /* just take any value from stack */
1214                 if (state->depth > 0) {
1215                         op2_idx = 0;
1216                         DEBUG_ONLY(op2 = NULL);
1217                         live_after_node = 1;
1218                 } else {
1219                         /* produce a new value which we will consume immediately */
1220                         x87_create_fldz(state, n, op2_reg_idx);
1221                         live_after_node = 0;
1222                         op2_idx = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1223                         assert(op2_idx >= 0);
1224                 }
1225         } else {
1226                 op2_idx = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1227                 live_after_node = is_vfp_live(arch_register_get_index(op2), live);
1228                 DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s ->\n", n, arch_register_get_name(op2)));
1229                 assert(op2_idx >= 0);
1230         }
1231
1232         mode  = get_ia32_ls_mode(n);
1233         depth = x87_get_depth(state);
1234
1235         if (live_after_node) {
1236                 /*
1237                         Problem: fst doesn't support 96bit modes (spills), only fstp does
1238                                  fist doesn't support 64bit mode, only fistp
1239                         Solution:
1240                                 - stack not full: push value and fstp
1241                                 - stack full: fstp value and load again
1242                         Note that we cannot test on mode_E, because floats might be 96bit ...
1243                 */
1244                 if (get_mode_size_bits(mode) > 64 || (mode_is_int(mode) && get_mode_size_bits(mode) > 32)) {
1245                         if (depth < N_x87_REGS) {
1246                                 /* ok, we have a free register: push + fstp */
1247                                 x87_create_fpush(state, n, op2_idx, n_ia32_vfst_val);
1248                                 x87_pop(state);
1249                                 x87_patch_insn(n, op_p);
1250                         } else {
1251                                 ir_node  *vfld, *mem, *block, *rproj, *mproj;
1252                                 ir_graph *irg;
1253
1254                                 /* stack full here: need fstp + load */
1255                                 x87_pop(state);
1256                                 x87_patch_insn(n, op_p);
1257
1258                                 block = get_nodes_block(n);
1259                                 vfld  = new_bd_ia32_vfld(NULL, block, get_irn_n(n, 0), get_irn_n(n, 1), new_NoMem(), get_ia32_ls_mode(n));
1260
1261                                 /* copy all attributes */
1262                                 set_ia32_frame_ent(vfld, get_ia32_frame_ent(n));
1263                                 if (is_ia32_use_frame(n))
1264                                         set_ia32_use_frame(vfld);
1265                                 set_ia32_op_type(vfld, ia32_AddrModeS);
1266                                 add_ia32_am_offs_int(vfld, get_ia32_am_offs_int(n));
1267                                 set_ia32_am_sc(vfld, get_ia32_am_sc(n));
1268                                 set_ia32_ls_mode(vfld, get_ia32_ls_mode(n));
1269
1270                                 rproj = new_r_Proj(block, vfld, get_ia32_ls_mode(vfld), pn_ia32_vfld_res);
1271                                 mproj = new_r_Proj(block, vfld, mode_M, pn_ia32_vfld_M);
1272                                 mem   = get_irn_Proj_for_mode(n, mode_M);
1273
1274                                 assert(mem && "Store memory not found");
1275
1276                                 arch_set_irn_register(rproj, op2);
1277
1278                                 /* reroute all former users of the store memory to the load memory */
1279                                 irg = get_irn_irg(n);
1280                                 edges_reroute(mem, mproj, irg);
1281                                 /* set the memory input of the load to the store memory */
1282                                 set_irn_n(vfld, n_ia32_vfld_mem, mem);
1283
1284                                 sched_add_after(n, vfld);
1285                                 sched_add_after(vfld, rproj);
1286
1287                                 /* rewire all users, scheduled after the store, to the loaded value */
1288                                 collect_and_rewire_users(n, val, rproj);
1289
1290                                 insn = NODE_ADDED;
1291                         }
1292                 } else {
1293                         /* we can only store the tos to memory */
1294                         if (op2_idx != 0)
1295                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1296
1297                         /* mode size 64 or smaller -> use normal fst */
1298                         x87_patch_insn(n, op);
1299                 }
1300         } else {
1301                 /* we can only store the tos to memory */
1302                 if (op2_idx != 0)
1303                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1304
1305                 x87_pop(state);
1306                 x87_patch_insn(n, op_p);
1307         }
1308
1309         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1310         attr->x87[1] = op2 = &ia32_st_regs[0];
1311         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(op2)));
1312
1313         return insn;
1314 }  /* sim_store */
1315
1316 #define _GEN_BINOP(op, rev) \
1317 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1318         exchange_tmpl tmpl = { op_ia32_##op, op_ia32_##rev, op_ia32_##op##p, op_ia32_##rev##p }; \
1319         return sim_binop(state, n, &tmpl); \
1320 }
1321
1322 #define GEN_BINOP(op)   _GEN_BINOP(op, op)
1323 #define GEN_BINOPR(op)  _GEN_BINOP(op, op##r)
1324
1325 #define GEN_LOAD(op)                                              \
1326 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) {               \
1327         return sim_load(state, n, op_ia32_##op, pn_ia32_v##op##_res); \
1328 }
1329
1330 #define GEN_UNOP(op) \
1331 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1332         return sim_unop(state, n, op_ia32_##op); \
1333 }
1334
1335 #define GEN_STORE(op) \
1336 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1337         return sim_store(state, n, op_ia32_##op, op_ia32_##op##p); \
1338 }
1339
1340 /* all stubs */
1341 GEN_BINOP(fadd)
1342 GEN_BINOPR(fsub)
1343 GEN_BINOP(fmul)
1344 GEN_BINOPR(fdiv)
1345 GEN_BINOP(fprem)
1346
1347 GEN_UNOP(fabs)
1348 GEN_UNOP(fchs)
1349
1350 GEN_LOAD(fld)
1351 GEN_LOAD(fild)
1352 GEN_LOAD(fldz)
1353 GEN_LOAD(fld1)
1354
1355 GEN_STORE(fst)
1356 GEN_STORE(fist)
1357
1358 /**
1359  * Simulate a virtual fisttp.
1360  *
1361  * @param state  the x87 state
1362  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1363  *
1364  * @return NO_NODE_ADDED
1365  */
1366 static int sim_fisttp(x87_state *state, ir_node *n)
1367 {
1368         ir_node               *val = get_irn_n(n, n_ia32_vfst_val);
1369         const arch_register_t *op2 = x87_get_irn_register(val);
1370         ia32_x87_attr_t *attr;
1371         int op2_reg_idx, op2_idx, depth;
1372
1373         op2_reg_idx = arch_register_get_index(op2);
1374         if (op2_reg_idx == REG_VFP_UKNWN) {
1375                 /* just take any value from stack */
1376                 if (state->depth > 0) {
1377                         op2_idx = 0;
1378                         DEBUG_ONLY(op2 = NULL);
1379                 } else {
1380                         /* produce a new value which we will consume immediately */
1381                         x87_create_fldz(state, n, op2_reg_idx);
1382                         op2_idx = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1383                         assert(op2_idx >= 0);
1384                 }
1385         } else {
1386                 op2_idx = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1387                 DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s ->\n", n, arch_register_get_name(op2)));
1388                 assert(op2_idx >= 0);
1389         }
1390
1391         depth = x87_get_depth(state);
1392
1393         /* Note: although the value is still live here, it is destroyed because
1394            of the pop. The register allocator is aware of that and introduced a copy
1395            if the value must be alive. */
1396
1397         /* we can only store the tos to memory */
1398         if (op2_idx != 0)
1399                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1400
1401         x87_pop(state);
1402         x87_patch_insn(n, op_ia32_fisttp);
1403
1404         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1405         attr->x87[1] = op2 = &ia32_st_regs[0];
1406         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(op2)));
1407
1408         return NO_NODE_ADDED;
1409 }  /* sim_fisttp */
1410
1411 /**
1412  * Simulate a virtual FtstFnstsw.
1413  *
1414  * @param state  the x87 state
1415  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1416  *
1417  * @return NO_NODE_ADDED
1418  */
1419 static int sim_FtstFnstsw(x87_state *state, ir_node *n)
1420 {
1421         x87_simulator         *sim         = state->sim;
1422         ia32_x87_attr_t       *attr        = get_ia32_x87_attr(n);
1423         ir_node               *op1_node    = get_irn_n(n, n_ia32_vFtstFnstsw_left);
1424         const arch_register_t *reg1        = x87_get_irn_register(op1_node);
1425         int                    reg_index_1 = arch_register_get_index(reg1);
1426         int                    op1_idx     = x87_on_stack(state, reg_index_1);
1427         unsigned               live        = vfp_live_args_after(sim, n, 0);
1428
1429         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s\n", n, arch_register_get_name(reg1)));
1430         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live));
1431         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
1432         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
1433         assert(op1_idx >= 0);
1434
1435         if (op1_idx != 0) {
1436                 /* bring the value to tos */
1437                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1438                 op1_idx = 0;
1439         }
1440
1441         /* patch the operation */
1442         x87_patch_insn(n, op_ia32_FtstFnstsw);
1443         reg1 = &ia32_st_regs[op1_idx];
1444         attr->x87[0] = reg1;
1445         attr->x87[1] = NULL;
1446         attr->x87[2] = NULL;
1447
1448         if (!is_vfp_live(reg_index_1, live))
1449                 x87_create_fpop(state, sched_next(n), 1);
1450
1451         return NO_NODE_ADDED;
1452 }  /* sim_FtstFnstsw */
1453
1454 /**
1455  * Simulate a Fucom
1456  *
1457  * @param state  the x87 state
1458  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1459  *
1460  * @return NO_NODE_ADDED
1461  */
1462 static int sim_Fucom(x87_state *state, ir_node *n)
1463 {
1464         int op1_idx;
1465         int op2_idx = -1;
1466         ia32_x87_attr_t *attr = get_ia32_x87_attr(n);
1467         ir_op *dst;
1468         x87_simulator         *sim = state->sim;
1469         ir_node               *op1_node = get_irn_n(n, n_ia32_vFucomFnstsw_left);
1470         ir_node               *op2_node = get_irn_n(n, n_ia32_vFucomFnstsw_right);
1471         const arch_register_t *op1      = x87_get_irn_register(op1_node);
1472         const arch_register_t *op2      = x87_get_irn_register(op2_node);
1473         int reg_index_1 = arch_register_get_index(op1);
1474         int reg_index_2 = arch_register_get_index(op2);
1475         unsigned live = vfp_live_args_after(sim, n, 0);
1476         int                    permuted = attr->attr.data.ins_permuted;
1477         int xchg = 0;
1478         int pops = 0;
1479
1480         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s, %s\n", n,
1481                 arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(op2)));
1482         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live));
1483         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
1484         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
1485
1486         op1_idx = x87_on_stack(state, reg_index_1);
1487         assert(op1_idx >= 0);
1488
1489         /* BEWARE: check for comp a,a cases, they might happen */
1490         if (reg_index_2 != REG_VFP_NOREG) {
1491                 /* second operand is a vfp register */
1492                 op2_idx = x87_on_stack(state, reg_index_2);
1493                 assert(op2_idx >= 0);
1494
1495                 if (is_vfp_live(reg_index_2, live)) {
1496                         /* second operand is live */
1497
1498                         if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1499                                 /* both operands are live */
1500
1501                                 if (op1_idx == 0) {
1502                                         /* res = tos X op */
1503                                 } else if (op2_idx == 0) {
1504                                         /* res = op X tos */
1505                                         permuted = !permuted;
1506                                         xchg    = 1;
1507                                 } else {
1508                                         /* bring the first one to tos */
1509                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1510                                         if (op2_idx == 0)
1511                                                 op2_idx = op1_idx;
1512                                         op1_idx = 0;
1513                                         /* res = tos X op */
1514                                 }
1515                         } else {
1516                                 /* second live, first operand is dead here, bring it to tos.
1517                                    This means further, op1_idx != op2_idx. */
1518                                 assert(op1_idx != op2_idx);
1519                                 if (op1_idx != 0) {
1520                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1521                                         if (op2_idx == 0)
1522                                                 op2_idx = op1_idx;
1523                                         op1_idx = 0;
1524                                 }
1525                                 /* res = tos X op, pop */
1526                                 pops = 1;
1527                         }
1528                 } else {
1529                         /* second operand is dead */
1530                         if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1531                                 /* first operand is live: bring second to tos.
1532                                    This means further, op1_idx != op2_idx. */
1533                                 assert(op1_idx != op2_idx);
1534                                 if (op2_idx != 0) {
1535                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1536                                         if (op1_idx == 0)
1537                                                 op1_idx = op2_idx;
1538                                         op2_idx = 0;
1539                                 }
1540                                 /* res = op X tos, pop */
1541                                 pops    = 1;
1542                                 permuted = !permuted;
1543                                 xchg    = 1;
1544                         } else {
1545                                 /* both operands are dead here, check first for identity. */
1546                                 if (op1_idx == op2_idx) {
1547                                         /* identically, one pop needed */
1548                                         if (op1_idx != 0) {
1549                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1550                                                 op1_idx = 0;
1551                                                 op2_idx = 0;
1552                                         }
1553                                         /* res = tos X op, pop */
1554                                         pops    = 1;
1555                                 }
1556                                 /* different, move them to st and st(1) and pop both.
1557                                    The tricky part is to get one into st(1).*/
1558                                 else if (op2_idx == 1) {
1559                                         /* good, second operand is already in the right place, move the first */
1560                                         if (op1_idx != 0) {
1561                                                 /* bring the first on top */
1562                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1563                                                 assert(op2_idx != 0);
1564                                                 op1_idx = 0;
1565                                         }
1566                                         /* res = tos X op, pop, pop */
1567                                         pops = 2;
1568                                 } else if (op1_idx == 1) {
1569                                         /* good, first operand is already in the right place, move the second */
1570                                         if (op2_idx != 0) {
1571                                                 /* bring the first on top */
1572                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1573                                                 assert(op1_idx != 0);
1574                                                 op2_idx = 0;
1575                                         }
1576                                         /* res = op X tos, pop, pop */
1577                                         permuted = !permuted;
1578                                         xchg    = 1;
1579                                         pops    = 2;
1580                                 } else {
1581                                         /* if one is already the TOS, we need two fxch */
1582                                         if (op1_idx == 0) {
1583                                                 /* first one is TOS, move to st(1) */
1584                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1585                                                 assert(op2_idx != 1);
1586                                                 op1_idx = 1;
1587                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1588                                                 op2_idx = 0;
1589                                                 /* res = op X tos, pop, pop */
1590                                                 pops    = 2;
1591                                                 permuted = !permuted;
1592                                                 xchg    = 1;
1593                                         } else if (op2_idx == 0) {
1594                                                 /* second one is TOS, move to st(1) */
1595                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1596                                                 assert(op1_idx != 1);
1597                                                 op2_idx = 1;
1598                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1599                                                 op1_idx = 0;
1600                                                 /* res = tos X op, pop, pop */
1601                                                 pops    = 2;
1602                                         } else {
1603                                                 /* none of them is either TOS or st(1), 3 fxch needed */
1604                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1605                                                 assert(op1_idx != 0);
1606                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1607                                                 op2_idx = 1;
1608                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1609                                                 op1_idx = 0;
1610                                                 /* res = tos X op, pop, pop */
1611                                                 pops    = 2;
1612                                         }
1613                                 }
1614                         }
1615                 }
1616         } else {
1617                 /* second operand is an address mode */
1618                 if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1619                         /* first operand is live: bring it to TOS */
1620                         if (op1_idx != 0) {
1621                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1622                                 op1_idx = 0;
1623                         }
1624                 } else {
1625                         /* first operand is dead: bring it to tos */
1626                         if (op1_idx != 0) {
1627                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1628                                 op1_idx = 0;
1629                         }
1630                         pops = 1;
1631                 }
1632         }
1633
1634         /* patch the operation */
1635         if (is_ia32_vFucomFnstsw(n)) {
1636                 int i;
1637
1638                 switch (pops) {
1639                 case 0: dst = op_ia32_FucomFnstsw;   break;
1640                 case 1: dst = op_ia32_FucompFnstsw;  break;
1641                 case 2: dst = op_ia32_FucomppFnstsw; break;
1642                 default: panic("invalid popcount in sim_Fucom");
1643                 }
1644
1645                 for (i = 0; i < pops; ++i) {
1646                         x87_pop(state);
1647                 }
1648         } else if (is_ia32_vFucomi(n)) {
1649                 switch (pops) {
1650                 case 0: dst = op_ia32_Fucomi;                  break;
1651                 case 1: dst = op_ia32_Fucompi; x87_pop(state); break;
1652                 case 2:
1653                         dst = op_ia32_Fucompi;
1654                         x87_pop(state);
1655                         x87_create_fpop(state, sched_next(n), 1);
1656                         break;
1657                 default: panic("invalid popcount in sim_Fucom");
1658                 }
1659         } else {
1660                 panic("invalid operation %+F in sim_FucomFnstsw", n);
1661         }
1662
1663         x87_patch_insn(n, dst);
1664         if (xchg) {
1665                 int tmp = op1_idx;
1666                 op1_idx = op2_idx;
1667                 op2_idx = tmp;
1668         }
1669
1670         op1 = &ia32_st_regs[op1_idx];
1671         attr->x87[0] = op1;
1672         if (op2_idx >= 0) {
1673                 op2 = &ia32_st_regs[op2_idx];
1674                 attr->x87[1] = op2;
1675         }
1676         attr->x87[2] = NULL;
1677         attr->attr.data.ins_permuted = permuted;
1678
1679         if (op2_idx >= 0) {
1680                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(n),
1681                         arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(op2)));
1682         } else {
1683                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, [AM]\n", get_irn_opname(n),
1684                         arch_register_get_name(op1)));
1685         }
1686
1687         return NO_NODE_ADDED;
1688 }  /* sim_Fucom */
1689
1690 /**
1691  * Simulate a Keep.
1692  *
1693  * @param state  the x87 state
1694  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1695  *
1696  * @return NO_NODE_ADDED
1697  */
1698 static int sim_Keep(x87_state *state, ir_node *node)
1699 {
1700         const ir_node         *op;
1701         const arch_register_t *op_reg;
1702         int                    reg_id;
1703         int                    op_stack_idx;
1704         unsigned               live;
1705         int                    i, arity;
1706
1707         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", node));
1708
1709         arity = get_irn_arity(node);
1710         for (i = 0; i < arity; ++i) {
1711                 op      = get_irn_n(node, i);
1712                 op_reg  = arch_get_irn_register(op);
1713                 if (arch_register_get_class(op_reg) != &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1714                         continue;
1715
1716                 reg_id = arch_register_get_index(op_reg);
1717                 live   = vfp_live_args_after(state->sim, node, 0);
1718
1719                 op_stack_idx = x87_on_stack(state, reg_id);
1720                 if (op_stack_idx >= 0 && !is_vfp_live(reg_id, live))
1721                         x87_create_fpop(state, sched_next(node), 1);
1722         }
1723
1724         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack after: "));
1725         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
1726
1727         return NO_NODE_ADDED;
1728 }  /* sim_Keep */
1729
1730 /**
1731  * Keep the given node alive by adding a be_Keep.
1732  *
1733  * @param node  the node to kept alive
1734  */
1735 static void keep_float_node_alive(ir_node *node)
1736 {
1737         ir_node *block = get_nodes_block(node);
1738         ir_node *keep  = be_new_Keep(block, 1, &node);
1739
1740         assert(sched_is_scheduled(node));
1741         sched_add_after(node, keep);
1742 }
1743
1744 /**
1745  * Create a copy of a node. Recreate the node if it's a constant.
1746  *
1747  * @param state  the x87 state
1748  * @param n      the node to be copied
1749  *
1750  * @return the copy of n
1751  */
1752 static ir_node *create_Copy(x87_state *state, ir_node *n)
1753 {
1754         dbg_info *n_dbg = get_irn_dbg_info(n);
1755         ir_mode *mode = get_irn_mode(n);
1756         ir_node *block = get_nodes_block(n);
1757         ir_node *pred = get_irn_n(n, 0);
1758         ir_node *(*cnstr)(dbg_info *, ir_node *, ir_mode *) = NULL;
1759         ir_node *res;
1760         const arch_register_t *out;
1761         const arch_register_t *op1;
1762         ia32_x87_attr_t *attr;
1763
1764         /* Do not copy constants, recreate them. */
1765         switch (get_ia32_irn_opcode(pred)) {
1766         case iro_ia32_Unknown_VFP:
1767         case iro_ia32_fldz:
1768                 cnstr = new_bd_ia32_fldz;
1769                 break;
1770         case iro_ia32_fld1:
1771                 cnstr = new_bd_ia32_fld1;
1772                 break;
1773         case iro_ia32_fldpi:
1774                 cnstr = new_bd_ia32_fldpi;
1775                 break;
1776         case iro_ia32_fldl2e:
1777                 cnstr = new_bd_ia32_fldl2e;
1778                 break;
1779         case iro_ia32_fldl2t:
1780                 cnstr = new_bd_ia32_fldl2t;
1781                 break;
1782         case iro_ia32_fldlg2:
1783                 cnstr = new_bd_ia32_fldlg2;
1784                 break;
1785         case iro_ia32_fldln2:
1786                 cnstr = new_bd_ia32_fldln2;
1787                 break;
1788         default:
1789                 break;
1790         }
1791
1792         out = x87_get_irn_register(n);
1793         op1 = x87_get_irn_register(pred);
1794
1795         if (cnstr != NULL) {
1796                 /* copy a constant */
1797                 res = (*cnstr)(n_dbg, block, mode);
1798
1799                 x87_push(state, arch_register_get_index(out), res);
1800
1801                 attr = get_ia32_x87_attr(res);
1802                 attr->x87[2] = &ia32_st_regs[0];
1803         } else {
1804                 int op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1805
1806                 res = new_bd_ia32_fpushCopy(n_dbg, block, pred, mode);
1807
1808                 x87_push(state, arch_register_get_index(out), res);
1809
1810                 attr = get_ia32_x87_attr(res);
1811                 attr->x87[0] = &ia32_st_regs[op1_idx];
1812                 attr->x87[2] = &ia32_st_regs[0];
1813         }
1814         arch_set_irn_register(res, out);
1815
1816         return res;
1817 }  /* create_Copy */
1818
1819 /**
1820  * Simulate a be_Copy.
1821  *
1822  * @param state  the x87 state
1823  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1824  *
1825  * @return NO_NODE_ADDED
1826  */
1827 static int sim_Copy(x87_state *state, ir_node *n)
1828 {
1829         ir_node                     *pred;
1830         const arch_register_t       *out;
1831         const arch_register_t       *op1;
1832         const arch_register_class_t *cls;
1833         ir_node                     *node, *next;
1834         ia32_x87_attr_t             *attr;
1835         int                         op1_idx, out_idx;
1836         unsigned                    live;
1837
1838         cls = arch_get_irn_reg_class_out(n);
1839         if (cls->regs != ia32_vfp_regs)
1840                 return 0;
1841
1842         pred = get_irn_n(n, 0);
1843         out  = x87_get_irn_register(n);
1844         op1  = x87_get_irn_register(pred);
1845         live = vfp_live_args_after(state->sim, n, REGMASK(out));
1846
1847         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s -> %s\n", n,
1848                 arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(out)));
1849         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live));
1850
1851         /* handle the infamous unknown value */
1852         if (arch_register_get_index(op1) == REG_VFP_UKNWN) {
1853                 /* Operand is still live, a real copy. We need here an fpush that can
1854                    hold a a register, so use the fpushCopy or recreate constants */
1855                 node = create_Copy(state, n);
1856
1857                 assert(is_ia32_fldz(node));
1858                 next = sched_next(n);
1859                 sched_remove(n);
1860                 exchange(n, node);
1861                 sched_add_before(next, node);
1862
1863                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s -> %s\n", node, op1->name,
1864                     arch_get_irn_register(node)->name));
1865                 return NO_NODE_ADDED;
1866         }
1867
1868         op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1869
1870         if (is_vfp_live(arch_register_get_index(op1), live)) {
1871                 ir_node *pred = get_irn_n(n, 0);
1872
1873                 /* Operand is still live, a real copy. We need here an fpush that can
1874                    hold a a register, so use the fpushCopy or recreate constants */
1875                 node = create_Copy(state, n);
1876
1877                 /* We have to make sure the old value doesn't go dead (which can happen
1878                  * when we recreate constants). As the simulator expected that value in
1879                  * the pred blocks. This is unfortunate as removing it would save us 1
1880                  * instruction, but we would have to rerun all the simulation to get
1881                  * this correct...
1882                  */
1883                 next = sched_next(n);
1884                 sched_remove(n);
1885                 exchange(n, node);
1886                 sched_add_before(next, node);
1887
1888                 if (get_irn_n_edges(pred) == 0) {
1889                         keep_float_node_alive(pred);
1890                 }
1891
1892                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s -> ?\n", node, op1->name));
1893         } else {
1894                 out_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(out));
1895
1896                 if (out_idx >= 0 && out_idx != op1_idx) {
1897                         /* Matze: out already on stack? how can this happen? */
1898                         assert(0);
1899
1900                         /* op1 must be killed and placed where out is */
1901                         if (out_idx == 0) {
1902                                 /* best case, simple remove and rename */
1903                                 x87_patch_insn(n, op_ia32_Pop);
1904                                 attr = get_ia32_x87_attr(n);
1905                                 attr->x87[0] = op1 = &ia32_st_regs[0];
1906
1907                                 x87_pop(state);
1908                                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), n, op1_idx - 1);
1909                         } else {
1910                                 /* move op1 to tos, store and pop it */
1911                                 if (op1_idx != 0) {
1912                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1913                                         op1_idx = 0;
1914                                 }
1915                                 x87_patch_insn(n, op_ia32_Pop);
1916                                 attr = get_ia32_x87_attr(n);
1917                                 attr->x87[0] = op1 = &ia32_st_regs[out_idx];
1918
1919                                 x87_pop(state);
1920                                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), n, out_idx - 1);
1921                         }
1922                         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s\n", n, op1->name));
1923                 } else {
1924                         /* just a virtual copy */
1925                         x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), get_unop_op(n), op1_idx);
1926                         /* don't remove the node to keep the verifier quiet :),
1927                            the emitter won't emit any code for the node */
1928 #if 0
1929                         sched_remove(n);
1930                         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< KILLED %s\n", get_irn_opname(n)));
1931                         exchange(n, get_unop_op(n));
1932 #endif
1933                 }
1934         }
1935         return NO_NODE_ADDED;
1936 }  /* sim_Copy */
1937
1938 /**
1939  * Returns the vf0 result Proj of a Call.
1940  *
1941  * @para call  the Call node
1942  */
1943 static ir_node *get_call_result_proj(ir_node *call)
1944 {
1945         const ir_edge_t *edge;
1946
1947         /* search the result proj */
1948         foreach_out_edge(call, edge) {
1949                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1950                 long pn = get_Proj_proj(proj);
1951
1952                 if (pn == pn_ia32_Call_vf0)
1953                         return proj;
1954         }
1955
1956         return NULL;
1957 }  /* get_call_result_proj */
1958
1959 /**
1960  * Simulate a ia32_Call.
1961  *
1962  * @param state      the x87 state
1963  * @param n          the node that should be simulated (and patched)
1964  *
1965  * @return NO_NODE_ADDED
1966  */
1967 static int sim_Call(x87_state *state, ir_node *n)
1968 {
1969         ir_type *call_tp = get_ia32_call_attr_const(n)->call_tp;
1970         ir_type *res_type;
1971         ir_mode *mode;
1972         ir_node *resproj;
1973         const arch_register_t *reg;
1974
1975         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", n));
1976
1977         /* at the begin of a call the x87 state should be empty */
1978         assert(state->depth == 0 && "stack not empty before call");
1979
1980         if (get_method_n_ress(call_tp) <= 0)
1981                 goto end_call;
1982
1983         /*
1984          * If the called function returns a float, it is returned in st(0).
1985          * This even happens if the return value is NOT used.
1986          * Moreover, only one return result is supported.
1987          */
1988         res_type = get_method_res_type(call_tp, 0);
1989         mode     = get_type_mode(res_type);
1990
1991         if (mode == NULL || !mode_is_float(mode))
1992                 goto end_call;
1993
1994         resproj = get_call_result_proj(n);
1995         assert(resproj != NULL);
1996
1997         reg = x87_get_irn_register(resproj);
1998         x87_push(state, arch_register_get_index(reg), resproj);
1999
2000 end_call:
2001         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack after: "));
2002         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
2003
2004         return NO_NODE_ADDED;
2005 }  /* sim_Call */
2006
2007 /**
2008  * Simulate a be_Spill.
2009  *
2010  * @param state  the x87 state
2011  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
2012  *
2013  * Should not happen, spills are lowered before x87 simulator see them.
2014  */
2015 static int sim_Spill(x87_state *state, ir_node *n)
2016 {
2017         panic("Spill not lowered before x87 simulator run");
2018         return sim_fst(state, n);
2019 }  /* sim_Spill */
2020
2021 /**
2022  * Simulate a be_Reload.
2023  *
2024  * @param state  the x87 state
2025  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
2026  *
2027  * Should not happen, reloads are lowered before x87 simulator see them.
2028  */
2029 static int sim_Reload(x87_state *state, ir_node *n)
2030 {
2031         panic("Reload not lowered before x87 simulator run");
2032         return sim_fld(state, n);
2033 }  /* sim_Reload */
2034
2035 /**
2036  * Simulate a be_Return.
2037  *
2038  * @param state  the x87 state
2039  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
2040  *
2041  * @return NO_NODE_ADDED
2042  */
2043 static int sim_Return(x87_state *state, ir_node *n)
2044 {
2045         int n_res = be_Return_get_n_rets(n);
2046         int i, n_float_res = 0;
2047
2048         /* only floating point return values must reside on stack */
2049         for (i = 0; i < n_res; ++i) {
2050                 ir_node *res = get_irn_n(n, be_pos_Return_val + i);
2051
2052                 if (mode_is_float(get_irn_mode(res)))
2053                         ++n_float_res;
2054         }
2055         assert(x87_get_depth(state) == n_float_res);
2056
2057         /* pop them virtually */
2058         for (i = n_float_res - 1; i >= 0; --i)
2059                 x87_pop(state);
2060
2061         return NO_NODE_ADDED;
2062 }  /* sim_Return */
2063
2064 typedef struct _perm_data_t {
2065         const arch_register_t *in;
2066         const arch_register_t *out;
2067 } perm_data_t;
2068
2069 /**
2070  * Simulate a be_Perm.
2071  *
2072  * @param state  the x87 state
2073  * @param irn    the node that should be simulated (and patched)
2074  *
2075  * @return NO_NODE_ADDED
2076  */
2077 static int sim_Perm(x87_state *state, ir_node *irn)
2078 {
2079         int             i, n;
2080         ir_node         *pred = get_irn_n(irn, 0);
2081         int             *stack_pos;
2082         const ir_edge_t *edge;
2083
2084         /* handle only floating point Perms */
2085         if (! mode_is_float(get_irn_mode(pred)))
2086                 return NO_NODE_ADDED;
2087
2088         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", irn));
2089
2090         /* Perm is a pure virtual instruction on x87.
2091            All inputs must be on the FPU stack and are pairwise
2092            different from each other.
2093            So, all we need to do is to permutate the stack state. */
2094         n = get_irn_arity(irn);
2095         NEW_ARR_A(int, stack_pos, n);
2096
2097         /* collect old stack positions */
2098         for (i = 0; i < n; ++i) {
2099                 const arch_register_t *inreg = x87_get_irn_register(get_irn_n(irn, i));
2100                 int idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(inreg));
2101
2102                 assert(idx >= 0 && "Perm argument not on x87 stack");
2103
2104                 stack_pos[i] = idx;
2105         }
2106         /* now do the permutation */
2107         foreach_out_edge(irn, edge) {
2108                 ir_node               *proj = get_edge_src_irn(edge);
2109                 const arch_register_t *out  = x87_get_irn_register(proj);
2110                 long                  num   = get_Proj_proj(proj);
2111
2112                 assert(0 <= num && num < n && "More Proj's than Perm inputs");
2113                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), proj, stack_pos[(unsigned)num]);
2114         }
2115         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F\n", irn));
2116
2117         return NO_NODE_ADDED;
2118 }  /* sim_Perm */
2119
2120 /**
2121  * Simulate the Barrier to generate Unknowns.
2122  * We must push something on the stack for its value.
2123  *
2124  * @param state  the x87 state
2125  * @param irn    the node that should be simulated (and patched)
2126  *
2127  * @return NO_NODE_ADDED
2128  */
2129 static int sim_Barrier(x87_state *state, ir_node *node)
2130 {
2131         int i, arity;
2132
2133         /* materialize unknown if needed */
2134         arity = get_irn_arity(node);
2135         for (i = 0; i < arity; ++i) {
2136                 const arch_register_t       *reg;
2137                 ir_node                     *zero;
2138                 ir_node                     *block;
2139                 ia32_x87_attr_t             *attr;
2140                 ir_node                     *in    = get_irn_n(node, i);
2141
2142                 if (!is_ia32_Unknown_VFP(in))
2143                         continue;
2144
2145                 /* TODO: not completely correct... */
2146                 reg = &ia32_vfp_regs[REG_VFP_UKNWN];
2147
2148                 /* create a zero */
2149                 block = get_nodes_block(node);
2150                 zero  = new_bd_ia32_fldz(NULL, block, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
2151                 x87_push(state, arch_register_get_index(reg), zero);
2152
2153                 attr = get_ia32_x87_attr(zero);
2154                 attr->x87[2] = &ia32_st_regs[0];
2155
2156                 sched_add_before(node, zero);
2157
2158                 set_irn_n(node, i, zero);
2159         }
2160
2161         return NO_NODE_ADDED;
2162 }  /* sim_Barrier */
2163
2164 /**
2165  * Kill any dead registers at block start by popping them from the stack.
2166  *
2167  * @param sim          the simulator handle
2168  * @param block        the current block
2169  * @param start_state  the x87 state at the begin of the block
2170  *
2171  * @return the x87 state after dead register killed
2172  */
2173 static x87_state *x87_kill_deads(x87_simulator *sim, ir_node *block, x87_state *start_state)
2174 {
2175         x87_state *state = start_state;
2176         ir_node *first_insn = sched_first(block);
2177         ir_node *keep = NULL;
2178         unsigned live = vfp_live_args_after(sim, block, 0);
2179         unsigned kill_mask;
2180         int i, depth, num_pop;
2181
2182         kill_mask = 0;
2183         depth = x87_get_depth(state);
2184         for (i = depth - 1; i >= 0; --i) {
2185                 int reg = x87_get_st_reg(state, i);
2186
2187                 if (! is_vfp_live(reg, live))
2188                         kill_mask |= (1 << i);
2189         }
2190
2191         if (kill_mask) {
2192                 /* create a new state, will be changed */
2193                 state = x87_clone_state(sim, state);
2194
2195                 DB((dbg, LEVEL_1, "Killing deads:\n"));
2196                 DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live));
2197                 DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
2198
2199                 if (kill_mask != 0 && live == 0) {
2200                         /* special case: kill all registers */
2201                         if (ia32_cg_config.use_femms || ia32_cg_config.use_emms) {
2202                                 if (ia32_cg_config.use_femms) {
2203                                         /* use FEMMS on AMD processors to clear all */
2204                                         keep = new_bd_ia32_femms(NULL, block);
2205                                 } else {
2206                                         /* use EMMS to clear all */
2207                                         keep = new_bd_ia32_emms(NULL, block);
2208                                 }
2209                                 sched_add_before(first_insn, keep);
2210                                 keep_alive(keep);
2211                                 x87_emms(state);
2212                                 return state;
2213                         }
2214                 }
2215                 /* now kill registers */
2216                 while (kill_mask) {
2217                         /* we can only kill from TOS, so bring them up */
2218                         if (! (kill_mask & 1)) {
2219                                 /* search from behind, because we can to a double-pop */
2220                                 for (i = depth - 1; i >= 0; --i) {
2221                                         if (kill_mask & (1 << i)) {
2222                                                 kill_mask &= ~(1 << i);
2223                                                 kill_mask |= 1;
2224                                                 break;
2225                                         }
2226                                 }
2227
2228                                 if (keep)
2229                                         x87_set_st(state, -1, keep, i);
2230                                 x87_create_fxch(state, first_insn, i);
2231                         }
2232
2233                         if ((kill_mask & 3) == 3) {
2234                                 /* we can do a double-pop */
2235                                 num_pop = 2;
2236                         }
2237                         else {
2238                                 /* only a single pop */
2239                                 num_pop = 1;
2240                         }
2241
2242                         depth -= num_pop;
2243                         kill_mask >>= num_pop;
2244                         keep = x87_create_fpop(state, first_insn, num_pop);
2245                 }
2246                 keep_alive(keep);
2247         }
2248         return state;
2249 }  /* x87_kill_deads */
2250
2251 /**
2252  * If we have PhiEs with unknown operands in a block
2253  * we have to make sure that some value is actually put onto the stack.
2254  *
2255  * @param state       the x87 state
2256  * @param block       the block that should be checked
2257  * @param pred_block  check inputs from this predecessor block
2258  * @param pos         index of pred_block
2259  */
2260 static void fix_unknown_phis(x87_state *state, ir_node *block,
2261                              ir_node *pred_block, int pos)
2262 {
2263         ir_node *phi, *op;
2264
2265         sched_foreach_Phi(block, phi) {
2266                 ir_node               *zero;
2267                 const arch_register_t *reg;
2268                 ia32_x87_attr_t       *attr;
2269
2270                 op = get_Phi_pred(phi, pos);
2271                 if (!is_ia32_Unknown_VFP(op))
2272                         continue;
2273
2274                 reg = arch_get_irn_register(phi);
2275
2276                 /* create a zero at end of pred block */
2277                 zero = new_bd_ia32_fldz(NULL, pred_block, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
2278                 x87_push(state, arch_register_get_index(reg), zero);
2279
2280                 attr = get_ia32_x87_attr(zero);
2281                 attr->x87[2] = &ia32_st_regs[0];
2282
2283                 assert(is_ia32_fldz(zero));
2284                 sched_add_before(sched_last(pred_block), zero);
2285
2286                 set_Phi_pred(phi, pos, zero);
2287         }
2288 }  /* fix_unknown_phis */
2289
2290 /**
2291  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a block.
2292  *
2293  * @param sim          the simulator handle
2294  * @param block        the current block
2295  */
2296 static void x87_simulate_block(x87_simulator *sim, ir_node *block)
2297 {
2298         ir_node *n, *next;
2299         blk_state *bl_state = x87_get_bl_state(sim, block);
2300         x87_state *state = bl_state->begin;
2301         const ir_edge_t *edge;
2302         ir_node *start_block;
2303
2304         assert(state != NULL);
2305         /* already processed? */
2306         if (bl_state->end != NULL)
2307                 return;
2308
2309         DB((dbg, LEVEL_1, "Simulate %+F\n", block));
2310         DB((dbg, LEVEL_2, "State at Block begin:\n "));
2311         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
2312
2313         /* at block begin, kill all dead registers */
2314         state = x87_kill_deads(sim, block, state);
2315         /* create a new state, will be changed */
2316         state = x87_clone_state(sim, state);
2317
2318         /* beware, n might change */
2319         for (n = sched_first(block); !sched_is_end(n); n = next) {
2320                 int node_inserted;
2321                 sim_func func;
2322                 ir_op *op = get_irn_op(n);
2323
2324                 /*
2325                  * get the next node to be simulated here.
2326                  * n might be completely removed from the schedule-
2327                  */
2328                 next = sched_next(n);
2329                 if (op->ops.generic != NULL) {
2330                         func = (sim_func)op->ops.generic;
2331
2332                         /* simulate it */
2333                         node_inserted = (*func)(state, n);
2334
2335                         /*
2336                          * sim_func might have added an additional node after n,
2337                          * so update next node
2338                          * beware: n must not be changed by sim_func
2339                          * (i.e. removed from schedule) in this case
2340                          */
2341                         if (node_inserted != NO_NODE_ADDED)
2342                                 next = sched_next(n);
2343                 }
2344         }
2345
2346         start_block = get_irg_start_block(get_irn_irg(block));
2347
2348         DB((dbg, LEVEL_2, "State at Block end:\n ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
2349
2350         /* check if the state must be shuffled */
2351         foreach_block_succ(block, edge) {
2352                 ir_node *succ = get_edge_src_irn(edge);
2353                 blk_state *succ_state;
2354
2355                 if (succ == start_block)
2356                         continue;
2357
2358                 succ_state = x87_get_bl_state(sim, succ);
2359
2360                 fix_unknown_phis(state, succ, block, get_edge_src_pos(edge));
2361
2362                 if (succ_state->begin == NULL) {
2363                         DB((dbg, LEVEL_2, "Set begin state for succ %+F:\n", succ));
2364                         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state));
2365                         succ_state->begin = state;
2366
2367                         waitq_put(sim->worklist, succ);
2368                 } else {
2369                         DB((dbg, LEVEL_2, "succ %+F already has a state, shuffling\n", succ));
2370                         /* There is already a begin state for the successor, bad.
2371                            Do the necessary permutations.
2372                            Note that critical edges are removed, so this is always possible:
2373                            If the successor has more than one possible input, then it must
2374                            be the only one.
2375                          */
2376                         x87_shuffle(sim, block, state, succ, succ_state->begin);
2377                 }
2378         }
2379         bl_state->end = state;
2380 }  /* x87_simulate_block */
2381
2382 /**
2383  * Register a simulator function.
2384  *
2385  * @param op    the opcode to simulate
2386  * @param func  the simulator function for the opcode
2387  */
2388 static void register_sim(ir_op *op, sim_func func)
2389 {
2390         assert(op->ops.generic == NULL);
2391         op->ops.generic = (op_func) func;
2392 }  /* register_sim */
2393
2394 /**
2395  * Create a new x87 simulator.
2396  *
2397  * @param sim       a simulator handle, will be initialized
2398  * @param irg       the current graph
2399  */
2400 static void x87_init_simulator(x87_simulator *sim, ir_graph *irg)
2401 {
2402         obstack_init(&sim->obst);
2403         sim->blk_states = pmap_create();
2404         sim->n_idx      = get_irg_last_idx(irg);
2405         sim->live       = obstack_alloc(&sim->obst, sizeof(*sim->live) * sim->n_idx);
2406
2407         DB((dbg, LEVEL_1, "--------------------------------\n"
2408                 "x87 Simulator started for %+F\n", irg));
2409
2410         /* set the generic function pointer of instruction we must simulate */
2411         clear_irp_opcodes_generic_func();
2412
2413         register_sim(op_ia32_Call,         sim_Call);
2414         register_sim(op_ia32_vfld,         sim_fld);
2415         register_sim(op_ia32_vfild,        sim_fild);
2416         register_sim(op_ia32_vfld1,        sim_fld1);
2417         register_sim(op_ia32_vfldz,        sim_fldz);
2418         register_sim(op_ia32_vfadd,        sim_fadd);
2419         register_sim(op_ia32_vfsub,        sim_fsub);
2420         register_sim(op_ia32_vfmul,        sim_fmul);
2421         register_sim(op_ia32_vfdiv,        sim_fdiv);
2422         register_sim(op_ia32_vfprem,       sim_fprem);
2423         register_sim(op_ia32_vfabs,        sim_fabs);
2424         register_sim(op_ia32_vfchs,        sim_fchs);
2425         register_sim(op_ia32_vfist,        sim_fist);
2426         register_sim(op_ia32_vfisttp,      sim_fisttp);
2427         register_sim(op_ia32_vfst,         sim_fst);
2428         register_sim(op_ia32_vFtstFnstsw,  sim_FtstFnstsw);
2429         register_sim(op_ia32_vFucomFnstsw, sim_Fucom);
2430         register_sim(op_ia32_vFucomi,      sim_Fucom);
2431         register_sim(op_be_Copy,           sim_Copy);
2432         register_sim(op_be_Spill,          sim_Spill);
2433         register_sim(op_be_Reload,         sim_Reload);
2434         register_sim(op_be_Return,         sim_Return);
2435         register_sim(op_be_Perm,           sim_Perm);
2436         register_sim(op_be_Keep,           sim_Keep);
2437         register_sim(op_be_Barrier,        sim_Barrier);
2438 }  /* x87_init_simulator */
2439
2440 /**
2441  * Destroy a x87 simulator.
2442  *
2443  * @param sim  the simulator handle
2444  */
2445 static void x87_destroy_simulator(x87_simulator *sim)
2446 {
2447         pmap_destroy(sim->blk_states);
2448         obstack_free(&sim->obst, NULL);
2449         DB((dbg, LEVEL_1, "x87 Simulator stopped\n\n"));
2450 }  /* x87_destroy_simulator */
2451
2452 /**
2453  * Pre-block walker: calculate the liveness information for the block
2454  * and store it into the sim->live cache.
2455  */
2456 static void update_liveness_walker(ir_node *block, void *data)
2457 {
2458         x87_simulator *sim = data;
2459         update_liveness(sim, block);
2460 }  /* update_liveness_walker */
2461
2462 /*
2463  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a graph.
2464  * Replaces all virtual floating point instructions and registers
2465  * by real ones.
2466  */
2467 void x87_simulate_graph(be_irg_t *birg)
2468 {
2469         /* TODO improve code quality (less executed fxch) by using execfreqs */
2470
2471         ir_node       *block, *start_block;
2472         blk_state     *bl_state;
2473         x87_simulator sim;
2474         ir_graph      *irg = be_get_birg_irg(birg);
2475
2476         /* create the simulator */
2477         x87_init_simulator(&sim, irg);
2478
2479         start_block = get_irg_start_block(irg);
2480         bl_state    = x87_get_bl_state(&sim, start_block);
2481
2482         /* start with the empty state */
2483         bl_state->begin = empty;
2484         empty->sim      = &sim;
2485
2486         sim.worklist = new_waitq();
2487         waitq_put(sim.worklist, start_block);
2488
2489         be_assure_liveness(birg);
2490         sim.lv = be_get_birg_liveness(birg);
2491         be_liveness_assure_sets(sim.lv);
2492
2493         /* Calculate the liveness for all nodes. We must precalculate this info,
2494          * because the simulator adds new nodes (possible before Phi nodes) which
2495          * would let a lazy calculation fail.
2496          * On the other hand we reduce the computation amount due to
2497          * precaching from O(n^2) to O(n) at the expense of O(n) cache memory.
2498          */
2499         irg_block_walk_graph(irg, update_liveness_walker, NULL, &sim);
2500
2501         /* iterate */
2502         do {
2503                 block = waitq_get(sim.worklist);
2504                 x87_simulate_block(&sim, block);
2505         } while (! waitq_empty(sim.worklist));
2506
2507         /* kill it */
2508         del_waitq(sim.worklist);
2509         x87_destroy_simulator(&sim);
2510 }  /* x87_simulate_graph */
2511
2512 /* Initializes the x87 simulator. */
2513 void ia32_init_x87(void)
2514 {
2515         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.ia32.x87");
2516 }  /* ia32_init_x87 */