nsz Git - libfirm/blob - ir/be/ia32/ia32_x87.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2010 University of Karlsruhe.  All right reserved.
   3  *
   4  * This file is part of libFirm.
   5  *
   6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
   7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
   8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
   9  * packaging of this file.
  10  *
  11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
  12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
  13  * Agreement provided with the Software.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
  16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  17  * PURPOSE.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file
  22  * @brief       This file implements the x87 support and virtual to stack
  23  *              register translation for the ia32 backend.
  24  * @author      Michael Beck
  25  */
  26 #include "config.h"
  27
  28 #include <assert.h>
  29
  30 #include "irnode_t.h"
  31 #include "irop_t.h"
  32 #include "irprog.h"
  33 #include "iredges_t.h"
  34 #include "irgmod.h"
  35 #include "ircons.h"
  36 #include "irgwalk.h"
  37 #include "obst.h"
  38 #include "pmap.h"
  39 #include "array_t.h"
  40 #include "pdeq.h"
  41 #include "irprintf.h"
  42 #include "debug.h"
  43 #include "error.h"
  44
  45 #include "belive_t.h"
  46 #include "besched.h"
  47 #include "benode.h"
  48 #include "bearch_ia32_t.h"
  49 #include "ia32_new_nodes.h"
  50 #include "gen_ia32_new_nodes.h"
  51 #include "gen_ia32_regalloc_if.h"
  52 #include "ia32_x87.h"
  53 #include "ia32_architecture.h"
  54
  55 /** the debug handle */
  56 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
  57
  58 /* Forward declaration. */
  59 typedef struct x87_simulator x87_simulator;
  60
  61 /**
  62  * An exchange template.
  63  * Note that our virtual functions have the same inputs
  64  * and attributes as the real ones, so we can simple exchange
  65  * their opcodes!
  66  * Further, x87 supports inverse instructions, so we can handle them.
  67  */
  68 typedef struct exchange_tmpl {
  69         ir_op *normal_op;       /**< the normal one */
  70         ir_op *reverse_op;      /**< the reverse one if exists */
  71         ir_op *normal_pop_op;   /**< the normal one with tos pop */
  72         ir_op *reverse_pop_op;  /**< the reverse one with tos pop */
  73 } exchange_tmpl;
  74
  75 /**
  76  * An entry on the simulated x87 stack.
  77  */
  78 typedef struct st_entry {
  79         int      reg_idx; /**< the virtual register index of this stack value */
  80         ir_node *node;    /**< the node that produced this value */
  81 } st_entry;
  82
  83 /**
  84  * The x87 state.
  85  */
  86 typedef struct x87_state {
  87         st_entry       st[N_ia32_st_REGS]; /**< the register stack */
  88         int            depth;              /**< the current stack depth */
  89         x87_simulator *sim;                /**< The simulator. */
  90 } x87_state;
  91
  92 /** An empty state, used for blocks without fp instructions. */
  93 static x87_state empty = { { {0, NULL}, }, 0, NULL };
  94
  95 /**
  96  * Return values of the instruction simulator functions.
  97  */
  98 enum {
  99         NO_NODE_ADDED = 0,  /**< No node that needs simulation was added. */
 100         NODE_ADDED    = 1   /**< A node that must be simulated was added by the simulator
 101                                  in the schedule AFTER the current node. */
 102 };
 103
 104 /**
 105  * The type of an instruction simulator function.
 106  *
 107  * @param state  the x87 state
 108  * @param n      the node to be simulated
 109  *
 110  * @return NODE_ADDED    if a node was added AFTER n in schedule that MUST be
 111  *                       simulated further
 112  *         NO_NODE_ADDED otherwise
 113  */
 114 typedef int (*sim_func)(x87_state *state, ir_node *n);
 115
 116 /**
 117  * A block state: Every block has a x87 state at the beginning and at the end.
 118  */
 119 typedef struct blk_state {
 120         x87_state *begin;   /**< state at the begin or NULL if not assigned */
 121         x87_state *end;     /**< state at the end or NULL if not assigned */
 122 } blk_state;
 123
 124 /** liveness bitset for vfp registers. */
 125 typedef unsigned char vfp_liveness;
 126
 127 /**
 128  * The x87 simulator.
 129  */
 130 struct x87_simulator {
 131         struct obstack obst;       /**< An obstack for fast allocating. */
 132         pmap          *blk_states; /**< Map blocks to states. */
 133         be_lv_t       *lv;         /**< intrablock liveness. */
 134         vfp_liveness  *live;       /**< Liveness information. */
 135         unsigned       n_idx;      /**< The cached get_irg_last_idx() result. */
 136         waitq         *worklist;   /**< Worklist of blocks that must be processed. */
 137 };
 138
 139 /**
 140  * Returns the current stack depth.
 141  *
 142  * @param state  the x87 state
 143  *
 144  * @return the x87 stack depth
 145  */
 146 static int x87_get_depth(const x87_state *state)
 147 {
 148         return state->depth;
 149 }
 150
 151 static st_entry *x87_get_entry(x87_state *const state, int const pos)
 152 {
 153         assert(0 <= pos && pos < state->depth);
 154         return &state->st[N_ia32_st_REGS - state->depth + pos];
 155 }
 156
 157 /**
 158  * Return the virtual register index at st(pos).
 159  *
 160  * @param state  the x87 state
 161  * @param pos    a stack position
 162  *
 163  * @return the vfp register index that produced the value at st(pos)
 164  */
 165 static int x87_get_st_reg(const x87_state *state, int pos)
 166 {
 167         return x87_get_entry((x87_state*)state, pos)->reg_idx;
 168 }
 169
 170 #ifdef DEBUG_libfirm
 171 /**
 172  * Dump the stack for debugging.
 173  *
 174  * @param state  the x87 state
 175  */
 176 static void x87_dump_stack(const x87_state *state)
 177 {
 178         for (int i = state->depth; i-- != 0;) {
 179                 st_entry const *const entry = x87_get_entry((x87_state*)state, i);
 180                 DB((dbg, LEVEL_2, "vf%d(%+F) ", entry->reg_idx, entry->node));
 181         }
 182         DB((dbg, LEVEL_2, "<-- TOS\n"));
 183 }
 184 #endif /* DEBUG_libfirm */
 185
 186 /**
 187  * Set a virtual register to st(pos).
 188  *
 189  * @param state    the x87 state
 190  * @param reg_idx  the vfp register index that should be set
 191  * @param node     the IR node that produces the value of the vfp register
 192  * @param pos      the stack position where the new value should be entered
 193  */
 194 static void x87_set_st(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node, int pos)
 195 {
 196         st_entry *const entry = x87_get_entry(state, pos);
 197         entry->reg_idx = reg_idx;
 198         entry->node    = node;
 199
 200         DB((dbg, LEVEL_2, "After SET_REG: "));
 201         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
 202 }
 203
 204 /**
 205  * Set the tos virtual register.
 206  *
 207  * @param state    the x87 state
 208  * @param reg_idx  the vfp register index that should be set
 209  * @param node     the IR node that produces the value of the vfp register
 210  */
 211 static void x87_set_tos(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
 212 {
 213         x87_set_st(state, reg_idx, node, 0);
 214 }
 215
 216 /**
 217  * Swap st(0) with st(pos).
 218  *
 219  * @param state    the x87 state
 220  * @param pos      the stack position to change the tos with
 221  */
 222 static void x87_fxch(x87_state *state, int pos)
 223 {
 224         st_entry *const a = x87_get_entry(state, pos);
 225         st_entry *const b = x87_get_entry(state, 0);
 226         st_entry  const t = *a;
 227         *a = *b;
 228         *b = t;
 229
 230         DB((dbg, LEVEL_2, "After FXCH: "));
 231         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
 232 }
 233
 234 /**
 235  * Convert a virtual register to the stack index.
 236  *
 237  * @param state    the x87 state
 238  * @param reg_idx  the register vfp index
 239  *
 240  * @return the stack position where the register is stacked
 241  *         or -1 if the virtual register was not found
 242  */
 243 static int x87_on_stack(const x87_state *state, int reg_idx)
 244 {
 245         for (int i = 0; i < state->depth; ++i) {
 246                 if (x87_get_st_reg(state, i) == reg_idx)
 247                         return i;
 248         }
 249         return -1;
 250 }
 251
 252 /**
 253  * Push a virtual Register onto the stack, double pushes are NOT allowed.
 254  *
 255  * @param state     the x87 state
 256  * @param reg_idx   the register vfp index
 257  * @param node      the node that produces the value of the vfp register
 258  */
 259 static void x87_push(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
 260 {
 261         assert(x87_on_stack(state, reg_idx) == -1 && "double push");
 262         assert(state->depth < N_ia32_st_REGS && "stack overrun");
 263
 264         ++state->depth;
 265         st_entry *const entry = x87_get_entry(state, 0);
 266         entry->reg_idx = reg_idx;
 267         entry->node    = node;
 268
 269         DB((dbg, LEVEL_2, "After PUSH: ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
 270 }
 271
 272 /**
 273  * Pop a virtual Register from the stack.
 274  *
 275  * @param state     the x87 state
 276  */
 277 static void x87_pop(x87_state *state)
 278 {
 279         assert(state->depth > 0 && "stack underrun");
 280
 281         --state->depth;
 282
 283         DB((dbg, LEVEL_2, "After POP: ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
 284 }
 285
 286 /**
 287  * Empty the fpu stack
 288  *
 289  * @param state     the x87 state
 290  */
 291 static void x87_emms(x87_state *state)
 292 {
 293         state->depth = 0;
 294 }
 295
 296 /**
 297  * Returns the block state of a block.
 298  *
 299  * @param sim    the x87 simulator handle
 300  * @param block  the current block
 301  *
 302  * @return the block state
 303  */
 304 static blk_state *x87_get_bl_state(x87_simulator *sim, ir_node *block)
 305 {
 306         blk_state *res = pmap_get(blk_state, sim->blk_states, block);
 307
 308         if (res == NULL) {
 309                 res = OALLOC(&sim->obst, blk_state);
 310                 res->begin = NULL;
 311                 res->end   = NULL;
 312
 313                 pmap_insert(sim->blk_states, block, res);
 314         }
 315
 316         return res;
 317 }
 318
 319 /**
 320  * Clone a x87 state.
 321  *
 322  * @param sim    the x87 simulator handle
 323  * @param src    the x87 state that will be cloned
 324  *
 325  * @return a cloned copy of the src state
 326  */
 327 static x87_state *x87_clone_state(x87_simulator *sim, const x87_state *src)
 328 {
 329         x87_state *const res = OALLOC(&sim->obst, x87_state);
 330         *res = *src;
 331         return res;
 332 }
 333
 334 /**
 335  * Patch a virtual instruction into a x87 one and return
 336  * the node representing the result value.
 337  *
 338  * @param n   the IR node to patch
 339  * @param op  the x87 opcode to patch in
 340  */
 341 static ir_node *x87_patch_insn(ir_node *n, ir_op *op)
 342 {
 343         ir_mode *mode = get_irn_mode(n);
 344         ir_node *res = n;
 345
 346         set_irn_op(n, op);
 347
 348         if (mode == mode_T) {
 349                 /* patch all Proj's */
 350                 foreach_out_edge(n, edge) {
 351                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
 352                         if (is_Proj(proj)) {
 353                                 mode = get_irn_mode(proj);
 354                                 if (mode_is_float(mode)) {
 355                                         res = proj;
 356                                         set_irn_mode(proj, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
 357                                 }
 358                         }
 359                 }
 360         } else if (mode_is_float(mode))
 361                 set_irn_mode(n, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
 362         return res;
 363 }
 364
 365 /**
 366  * Returns the first Proj of a mode_T node having a given mode.
 367  *
 368  * @param n  the mode_T node
 369  * @param m  the desired mode of the Proj
 370  * @return The first Proj of mode @p m found.
 371  */
 372 static ir_node *get_irn_Proj_for_mode(ir_node *n, ir_mode *m)
 373 {
 374         assert(get_irn_mode(n) == mode_T && "Need mode_T node");
 375
 376         foreach_out_edge(n, edge) {
 377                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
 378                 if (get_irn_mode(proj) == m)
 379                         return proj;
 380         }
 381
 382         panic("Proj not found");
 383 }
 384
 385 /**
 386  * Wrap the arch_* function here so we can check for errors.
 387  */
 388 static inline const arch_register_t *x87_get_irn_register(const ir_node *irn)
 389 {
 390         const arch_register_t *res = arch_get_irn_register(irn);
 391
 392         assert(res->reg_class == &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp]);
 393         return res;
 394 }
 395
 396 static inline const arch_register_t *x87_irn_get_register(const ir_node *irn,
 397                                                           int pos)
 398 {
 399         const arch_register_t *res = arch_get_irn_register_out(irn, pos);
 400
 401         assert(res->reg_class == &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp]);
 402         return res;
 403 }
 404
 405 static inline const arch_register_t *get_st_reg(int index)
 406 {
 407         return &ia32_registers[REG_ST0 + index];
 408 }
 409
 410 /**
 411  * Create a fxch node before another node.
 412  *
 413  * @param state   the x87 state
 414  * @param n       the node after the fxch
 415  * @param pos     exchange st(pos) with st(0)
 416  */
 417 static void x87_create_fxch(x87_state *state, ir_node *n, int pos)
 418 {
 419         x87_fxch(state, pos);
 420
 421         ir_node         *const block = get_nodes_block(n);
 422         ir_node         *const fxch  = new_bd_ia32_fxch(NULL, block);
 423         ia32_x87_attr_t *const attr  = get_ia32_x87_attr(fxch);
 424         attr->x87[0] = get_st_reg(pos);
 425         attr->x87[2] = get_st_reg(0);
 426
 427         keep_alive(fxch);
 428
 429         sched_add_before(n, fxch);
 430         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(fxch), attr->x87[0]->name, attr->x87[2]->name));
 431 }
 432
 433 /* -------------- x87 perm --------------- */
 434
 435 /**
 436  * Calculate the necessary permutations to reach dst_state.
 437  *
 438  * These permutations are done with fxch instructions and placed
 439  * at the end of the block.
 440  *
 441  * Note that critical edges are removed here, so we need only
 442  * a shuffle if the current block has only one successor.
 443  *
 444  * @param block      the current block
 445  * @param state      the current x87 stack state, might be modified
 446  * @param dst_state  destination state
 447  *
 448  * @return state
 449  */
 450 static x87_state *x87_shuffle(ir_node *block, x87_state *state, const x87_state *dst_state)
 451 {
 452         int      i, n_cycles, k, ri;
 453         unsigned cycles[4], all_mask;
 454         char     cycle_idx[4][8];
 455
 456         assert(state->depth == dst_state->depth);
 457
 458         /* Some mathematics here:
 459          * If we have a cycle of length n that includes the tos,
 460          * we need n-1 exchange operations.
 461          * We can always add the tos and restore it, so we need
 462          * n+1 exchange operations for a cycle not containing the tos.
 463          * So, the maximum of needed operations is for a cycle of 7
 464          * not including the tos == 8.
 465          * This is the same number of ops we would need for using stores,
 466          * so exchange is cheaper (we save the loads).
 467          * On the other hand, we might need an additional exchange
 468          * in the next block to bring one operand on top, so the
 469          * number of ops in the first case is identical.
 470          * Further, no more than 4 cycles can exists (4 x 2). */
 471         all_mask = (1 << (state->depth)) - 1;
 472
 473         for (n_cycles = 0; all_mask; ++n_cycles) {
 474                 int src_idx, dst_idx;
 475
 476                 /* find the first free slot */
 477                 for (i = 0; i < state->depth; ++i) {
 478                         if (all_mask & (1 << i)) {
 479                                 all_mask &= ~(1 << i);
 480
 481                                 /* check if there are differences here */
 482                                 if (x87_get_st_reg(state, i) != x87_get_st_reg(dst_state, i))
 483                                         break;
 484                         }
 485                 }
 486
 487                 if (! all_mask) {
 488                         /* no more cycles found */
 489                         break;
 490                 }
 491
 492                 k = 0;
 493                 cycles[n_cycles] = (1 << i);
 494                 cycle_idx[n_cycles][k++] = i;
 495                 for (src_idx = i; ; src_idx = dst_idx) {
 496                         dst_idx = x87_on_stack(dst_state, x87_get_st_reg(state, src_idx));
 497
 498                         if ((all_mask & (1 << dst_idx)) == 0)
 499                                 break;
 500
 501                         cycle_idx[n_cycles][k++] = dst_idx;
 502                         cycles[n_cycles] |=  (1 << dst_idx);
 503                         all_mask       &= ~(1 << dst_idx);
 504                 }
 505                 cycle_idx[n_cycles][k] = -1;
 506         }
 507
 508         if (n_cycles <= 0) {
 509                 /* no permutation needed */
 510                 return state;
 511         }
 512
 513         /* Hmm: permutation needed */
 514         DB((dbg, LEVEL_2, "\n%+F needs permutation: from\n", block));
 515         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
 516         DB((dbg, LEVEL_2, "                  to\n"));
 517         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(dst_state);)
 518
 519
 520 #ifdef DEBUG_libfirm
 521         DB((dbg, LEVEL_2, "Need %d cycles\n", n_cycles));
 522         for (ri = 0; ri < n_cycles; ++ri) {
 523                 DB((dbg, LEVEL_2, " Ring %d:\n ", ri));
 524                 for (k = 0; cycle_idx[ri][k] != -1; ++k)
 525                         DB((dbg, LEVEL_2, " st%d ->", cycle_idx[ri][k]));
 526                 DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
 527         }
 528 #endif
 529
 530         /*
 531          * Find the place node must be insert.
 532          * We have only one successor block, so the last instruction should
 533          * be a jump.
 534          */
 535         ir_node *const before = sched_last(block);
 536         assert(is_cfop(before));
 537
 538         /* now do the permutations */
 539         for (ri = 0; ri < n_cycles; ++ri) {
 540                 if ((cycles[ri] & 1) == 0) {
 541                         /* this cycle does not include the tos */
 542                         x87_create_fxch(state, before, cycle_idx[ri][0]);
 543                 }
 544                 for (k = 1; cycle_idx[ri][k] != -1; ++k) {
 545                         x87_create_fxch(state, before, cycle_idx[ri][k]);
 546                 }
 547                 if ((cycles[ri] & 1) == 0) {
 548                         /* this cycle does not include the tos */
 549                         x87_create_fxch(state, before, cycle_idx[ri][0]);
 550                 }
 551         }
 552         return state;
 553 }
 554
 555 /**
 556  * Create a fpush before node n.
 557  *
 558  * @param state     the x87 state
 559  * @param n         the node after the fpush
 560  * @param pos       push st(pos) on stack
 561  * @param val       the value to push
 562  */
 563 static void x87_create_fpush(x87_state *state, ir_node *n, int pos, int const out_reg_idx, ir_node *const val)
 564 {
 565         x87_push(state, out_reg_idx, val);
 566
 567         ir_node         *const fpush = new_bd_ia32_fpush(NULL, get_nodes_block(n));
 568         ia32_x87_attr_t *const attr  = get_ia32_x87_attr(fpush);
 569         attr->x87[0] = get_st_reg(pos);
 570         attr->x87[2] = get_st_reg(0);
 571
 572         keep_alive(fpush);
 573         sched_add_before(n, fpush);
 574
 575         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(fpush), attr->x87[0]->name, attr->x87[2]->name));
 576 }
 577
 578 /**
 579  * Create a fpop before node n.
 580  *
 581  * @param state   the x87 state
 582  * @param n       the node after the fpop
 583  * @param num     pop 1 or 2 values
 584  *
 585  * @return the fpop node
 586  */
 587 static ir_node *x87_create_fpop(x87_state *state, ir_node *n, int num)
 588 {
 589         ir_node         *fpop = NULL;
 590         ia32_x87_attr_t *attr;
 591
 592         assert(num > 0);
 593         do {
 594                 x87_pop(state);
 595                 if (ia32_cg_config.use_ffreep)
 596                         fpop = new_bd_ia32_ffreep(NULL, get_nodes_block(n));
 597                 else
 598                         fpop = new_bd_ia32_fpop(NULL, get_nodes_block(n));
 599                 attr = get_ia32_x87_attr(fpop);
 600                 attr->x87[0] = get_st_reg(0);
 601                 attr->x87[1] = get_st_reg(0);
 602                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
 603
 604                 keep_alive(fpop);
 605                 sched_add_before(n, fpop);
 606                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s\n", get_irn_opname(fpop), attr->x87[0]->name));
 607         } while (--num > 0);
 608         return fpop;
 609 }
 610
 611 /* --------------------------------- liveness ------------------------------------------ */
 612
 613 /**
 614  * The liveness transfer function.
 615  * Updates a live set over a single step from a given node to its predecessor.
 616  * Everything defined at the node is removed from the set, the uses of the node get inserted.
 617  *
 618  * @param irn      The node at which liveness should be computed.
 619  * @param live     The bitset of registers live before @p irn. This set gets modified by updating it to
 620  *                 the registers live after irn.
 621  *
 622  * @return The live bitset.
 623  */
 624 static vfp_liveness vfp_liveness_transfer(ir_node *irn, vfp_liveness live)
 625 {
 626         int i, n;
 627         const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
 628
 629         if (get_irn_mode(irn) == mode_T) {
 630                 foreach_out_edge(irn, edge) {
 631                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
 632
 633                         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, proj)) {
 634                                 const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(proj);
 635                                 live &= ~(1 << arch_register_get_index(reg));
 636                         }
 637                 }
 638         } else if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, irn)) {
 639                 const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(irn);
 640                 live &= ~(1 << arch_register_get_index(reg));
 641         }
 642
 643         for (i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
 644                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
 645
 646                 if (mode_is_float(get_irn_mode(op)) &&
 647                                 arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op)) {
 648                         const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(op);
 649                         live |= 1 << arch_register_get_index(reg);
 650                 }
 651         }
 652         return live;
 653 }
 654
 655 /**
 656  * Put all live virtual registers at the end of a block into a bitset.
 657  *
 658  * @param sim      the simulator handle
 659  * @param bl       the block
 660  *
 661  * @return The live bitset at the end of this block
 662  */
 663 static vfp_liveness vfp_liveness_end_of_block(x87_simulator *sim, const ir_node *block)
 664 {
 665         vfp_liveness live = 0;
 666         const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
 667         const be_lv_t *lv = sim->lv;
 668
 669         be_lv_foreach(lv, block, be_lv_state_end, node) {
 670                 const arch_register_t *reg;
 671                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
 672                         continue;
 673
 674                 reg = x87_get_irn_register(node);
 675                 live |= 1 << arch_register_get_index(reg);
 676         }
 677
 678         return live;
 679 }
 680
 681 /** get the register mask from an arch_register */
 682 #define REGMASK(reg)    (1 << (arch_register_get_index(reg)))
 683
 684 /**
 685  * Return a bitset of argument registers which are live at the end of a node.
 686  *
 687  * @param sim    the simulator handle
 688  * @param pos    the node
 689  * @param kill   kill mask for the output registers
 690  *
 691  * @return The live bitset.
 692  */
 693 static unsigned vfp_live_args_after(x87_simulator *sim, const ir_node *pos, unsigned kill)
 694 {
 695         unsigned idx = get_irn_idx(pos);
 696
 697         assert(idx < sim->n_idx);
 698         return sim->live[idx] & ~kill;
 699 }
 700
 701 /**
 702  * Calculate the liveness for a whole block and cache it.
 703  *
 704  * @param sim   the simulator handle
 705  * @param block the block
 706  */
 707 static void update_liveness(x87_simulator *sim, ir_node *block)
 708 {
 709         vfp_liveness live = vfp_liveness_end_of_block(sim, block);
 710         unsigned idx;
 711
 712         /* now iterate through the block backward and cache the results */
 713         sched_foreach_reverse(block, irn) {
 714                 /* stop at the first Phi: this produces the live-in */
 715                 if (is_Phi(irn))
 716                         break;
 717
 718                 idx = get_irn_idx(irn);
 719                 sim->live[idx] = live;
 720
 721                 live = vfp_liveness_transfer(irn, live);
 722         }
 723         idx = get_irn_idx(block);
 724         sim->live[idx] = live;
 725 }
 726
 727 /**
 728  * Returns true if a register is live in a set.
 729  *
 730  * @param reg_idx  the vfp register index
 731  * @param live     a live bitset
 732  */
 733 #define is_vfp_live(reg_idx, live) ((live) & (1 << (reg_idx)))
 734
 735 #ifdef DEBUG_libfirm
 736 /**
 737  * Dump liveness info.
 738  *
 739  * @param live  the live bitset
 740  */
 741 static void vfp_dump_live(vfp_liveness live)
 742 {
 743         int i;
 744
 745         DB((dbg, LEVEL_2, "Live after: "));
 746         for (i = 0; i < 8; ++i) {
 747                 if (live & (1 << i)) {
 748                         DB((dbg, LEVEL_2, "vf%d ", i));
 749                 }
 750         }
 751         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
 752 }
 753 #endif /* DEBUG_libfirm */
 754
 755 /* --------------------------------- simulators ---------------------------------------- */
 756
 757 /**
 758  * Simulate a virtual binop.
 759  *
 760  * @param state  the x87 state
 761  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
 762  * @param tmpl   the template containing the 4 possible x87 opcodes
 763  *
 764  * @return NO_NODE_ADDED
 765  */
 766 static int sim_binop(x87_state *state, ir_node *n, const exchange_tmpl *tmpl)
 767 {
 768         int op2_idx = 0, op1_idx;
 769         int out_idx, do_pop = 0;
 770         ia32_x87_attr_t *attr;
 771         int permuted;
 772         ir_node *patched_insn;
 773         ir_op *dst;
 774         x87_simulator         *sim     = state->sim;
 775         ir_node               *op1     = get_irn_n(n, n_ia32_binary_left);
 776         ir_node               *op2     = get_irn_n(n, n_ia32_binary_right);
 777         const arch_register_t *op1_reg = x87_get_irn_register(op1);
 778         const arch_register_t *op2_reg = x87_get_irn_register(op2);
 779         const arch_register_t *out     = x87_irn_get_register(n, pn_ia32_res);
 780         int reg_index_1                = arch_register_get_index(op1_reg);
 781         int reg_index_2                = arch_register_get_index(op2_reg);
 782         vfp_liveness           live    = vfp_live_args_after(sim, n, REGMASK(out));
 783         int                    op1_live_after;
 784         int                    op2_live_after;
 785
 786         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s, %s -> %s\n", n,
 787                 arch_register_get_name(op1_reg), arch_register_get_name(op2_reg),
 788                 arch_register_get_name(out)));
 789         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
 790         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
 791         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
 792
 793         op1_idx = x87_on_stack(state, reg_index_1);
 794         assert(op1_idx >= 0);
 795         op1_live_after = is_vfp_live(reg_index_1, live);
 796
 797         attr     = get_ia32_x87_attr(n);
 798         permuted = attr->attr.data.ins_permuted;
 799
 800         int const out_reg_idx = arch_register_get_index(out);
 801         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
 802                 assert(!permuted);
 803
 804                 /* second operand is a vfp register */
 805                 op2_idx = x87_on_stack(state, reg_index_2);
 806                 assert(op2_idx >= 0);
 807                 op2_live_after = is_vfp_live(reg_index_2, live);
 808
 809                 if (op2_live_after) {
 810                         /* Second operand is live. */
 811
 812                         if (op1_live_after) {
 813                                 /* Both operands are live: push the first one.
 814                                    This works even for op1 == op2. */
 815                                 x87_create_fpush(state, n, op1_idx, out_reg_idx, op2);
 816                                 /* now do fxxx (tos=tos X op) */
 817                                 op1_idx = 0;
 818                                 op2_idx += 1;
 819                                 out_idx = 0;
 820                                 dst = tmpl->normal_op;
 821                         } else {
 822                                 /* Second live, first operand is dead here, bring it to tos. */
 823                                 if (op1_idx != 0) {
 824                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
 825                                         if (op2_idx == 0)
 826                                                 op2_idx = op1_idx;
 827                                         op1_idx = 0;
 828                                 }
 829                                 /* now do fxxx (tos=tos X op) */
 830                                 out_idx = 0;
 831                                 dst = tmpl->normal_op;
 832                         }
 833                 } else {
 834                         /* Second operand is dead. */
 835                         if (op1_live_after) {
 836                                 /* First operand is live: bring second to tos. */
 837                                 if (op2_idx != 0) {
 838                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
 839                                         if (op1_idx == 0)
 840                                                 op1_idx = op2_idx;
 841                                         op2_idx = 0;
 842                                 }
 843                                 /* now do fxxxr (tos = op X tos) */
 844                                 out_idx = 0;
 845                                 dst = tmpl->reverse_op;
 846                         } else {
 847                                 /* Both operands are dead here, pop them from the stack. */
 848                                 if (op2_idx == 0) {
 849                                         if (op1_idx == 0) {
 850                                                 /* Both are identically and on tos, no pop needed. */
 851                                                 /* here fxxx (tos = tos X tos) */
 852                                                 dst = tmpl->normal_op;
 853                                                 out_idx = 0;
 854                                         } else {
 855                                                 /* now do fxxxp (op = op X tos, pop) */
 856                                                 dst = tmpl->normal_pop_op;
 857                                                 do_pop = 1;
 858                                                 out_idx = op1_idx;
 859                                         }
 860                                 } else if (op1_idx == 0) {
 861                                         assert(op1_idx != op2_idx);
 862                                         /* now do fxxxrp (op = tos X op, pop) */
 863                                         dst = tmpl->reverse_pop_op;
 864                                         do_pop = 1;
 865                                         out_idx = op2_idx;
 866                                 } else {
 867                                         /* Bring the second on top. */
 868                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
 869                                         if (op1_idx == op2_idx) {
 870                                                 /* Both are identically and on tos now, no pop needed. */
 871                                                 op1_idx = 0;
 872                                                 op2_idx = 0;
 873                                                 /* use fxxx (tos = tos X tos) */
 874                                                 dst = tmpl->normal_op;
 875                                                 out_idx = 0;
 876                                         } else {
 877                                                 /* op2 is on tos now */
 878                                                 op2_idx = 0;
 879                                                 /* use fxxxp (op = op X tos, pop) */
 880                                                 dst = tmpl->normal_pop_op;
 881                                                 out_idx = op1_idx;
 882                                                 do_pop = 1;
 883                                         }
 884                                 }
 885                         }
 886                 }
 887         } else {
 888                 /* second operand is an address mode */
 889                 if (op1_live_after) {
 890                         /* first operand is live: push it here */
 891                         x87_create_fpush(state, n, op1_idx, out_reg_idx, op1);
 892                         op1_idx = 0;
 893                 } else {
 894                         /* first operand is dead: bring it to tos */
 895                         if (op1_idx != 0) {
 896                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
 897                                 op1_idx = 0;
 898                         }
 899                 }
 900
 901                 /* use fxxx (tos = tos X mem) */
 902                 dst = permuted ? tmpl->reverse_op : tmpl->normal_op;
 903                 out_idx = 0;
 904         }
 905
 906         patched_insn = x87_patch_insn(n, dst);
 907         x87_set_st(state, out_reg_idx, patched_insn, out_idx);
 908         if (do_pop) {
 909                 x87_pop(state);
 910         }
 911
 912         /* patch the operation */
 913         attr->x87[0] = op1_reg = get_st_reg(op1_idx);
 914         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
 915                 attr->x87[1] = op2_reg = get_st_reg(op2_idx);
 916         }
 917         attr->x87[2] = out = get_st_reg(out_idx);
 918
 919         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
 920                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s -> %s\n", get_irn_opname(n),
 921                         arch_register_get_name(op1_reg), arch_register_get_name(op2_reg),
 922                         arch_register_get_name(out)));
 923         } else {
 924                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, [AM] -> %s\n", get_irn_opname(n),
 925                         arch_register_get_name(op1_reg),
 926                         arch_register_get_name(out)));
 927         }
 928
 929         return NO_NODE_ADDED;
 930 }
 931
 932 /**
 933  * Simulate a virtual Unop.
 934  *
 935  * @param state  the x87 state
 936  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
 937  * @param op     the x87 opcode that will replace n's opcode
 938  *
 939  * @return NO_NODE_ADDED
 940  */
 941 static int sim_unop(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op)
 942 {
 943         arch_register_t const *const out  = x87_get_irn_register(n);
 944         unsigned               const live = vfp_live_args_after(state->sim, n, REGMASK(out));
 945         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F -> %s\n", n, out->name));
 946         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
 947
 948         ir_node               *const op1         = get_irn_n(n, 0);
 949         arch_register_t const *const op1_reg     = x87_get_irn_register(op1);
 950         int                    const op1_reg_idx = arch_register_get_index(op1_reg);
 951         int                    const op1_idx     = x87_on_stack(state, op1_reg_idx);
 952         int                    const out_reg_idx = arch_register_get_index(out);
 953         if (is_vfp_live(op1_reg_idx, live)) {
 954                 /* push the operand here */
 955                 x87_create_fpush(state, n, op1_idx, out_reg_idx, op1);
 956         } else {
 957                 /* operand is dead, bring it to tos */
 958                 if (op1_idx != 0) {
 959                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
 960                 }
 961         }
 962
 963         x87_set_tos(state, out_reg_idx, x87_patch_insn(n, op));
 964         ia32_x87_attr_t *const attr = get_ia32_x87_attr(n);
 965         attr->x87[2] = attr->x87[0] = get_st_reg(0);
 966         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), attr->x87[2]->name));
 967
 968         return NO_NODE_ADDED;
 969 }
 970
 971 /**
 972  * Simulate a virtual Load instruction.
 973  *
 974  * @param state  the x87 state
 975  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
 976  * @param op     the x87 opcode that will replace n's opcode
 977  *
 978  * @return NO_NODE_ADDED
 979  */
 980 static int sim_load(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op, int res_pos)
 981 {
 982         const arch_register_t *out = x87_irn_get_register(n, res_pos);
 983         ia32_x87_attr_t *attr;
 984
 985         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F -> %s\n", n, arch_register_get_name(out)));
 986         x87_push(state, arch_register_get_index(out), x87_patch_insn(n, op));
 987         assert(out == x87_irn_get_register(n, res_pos));
 988         attr = get_ia32_x87_attr(n);
 989         attr->x87[2] = out = get_st_reg(0);
 990         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(out)));
 991
 992         return NO_NODE_ADDED;
 993 }
 994
 995 /**
 996  * Rewire all users of @p old_val to @new_val iff they are scheduled after @p store.
 997  *
 998  * @param store   The store
 999  * @param old_val The former value
1000  * @param new_val The new value
1001  */
1002 static void collect_and_rewire_users(ir_node *store, ir_node *old_val, ir_node *new_val)
1003 {
1004         foreach_out_edge_safe(old_val, edge) {
1005                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
1006                 /* if the user is scheduled after the store: rewire */
1007                 if (sched_is_scheduled(user) && sched_comes_after(store, user)) {
1008                         set_irn_n(user, get_edge_src_pos(edge), new_val);
1009                 }
1010         }
1011 }
1012
1013 /**
1014  * Simulate a virtual Store.
1015  *
1016  * @param state  the x87 state
1017  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1018  * @param op     the x87 store opcode
1019  * @param op_p   the x87 store and pop opcode
1020  */
1021 static int sim_store(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op, ir_op *op_p)
1022 {
1023         ir_node               *const val = get_irn_n(n, n_ia32_vfst_val);
1024         arch_register_t const *const op2 = x87_get_irn_register(val);
1025         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s ->\n", n, arch_register_get_name(op2)));
1026
1027         int            insn            = NO_NODE_ADDED;
1028         int      const op2_reg_idx     = arch_register_get_index(op2);
1029         int      const op2_idx         = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1030         unsigned const live            = vfp_live_args_after(state->sim, n, 0);
1031         int      const live_after_node = is_vfp_live(op2_reg_idx, live);
1032         assert(op2_idx >= 0);
1033         if (live_after_node) {
1034                 /* Problem: fst doesn't support 80bit modes (spills), only fstp does
1035                  *          fist doesn't support 64bit mode, only fistp
1036                  * Solution:
1037                  *   - stack not full: push value and fstp
1038                  *   - stack full: fstp value and load again
1039                  * Note that we cannot test on mode_E, because floats might be 80bit ... */
1040                 ir_mode *const mode = get_ia32_ls_mode(n);
1041                 if (get_mode_size_bits(mode) > (mode_is_int(mode) ? 32 : 64)) {
1042                         if (x87_get_depth(state) < N_ia32_st_REGS) {
1043                                 /* ok, we have a free register: push + fstp */
1044                                 x87_create_fpush(state, n, op2_idx, REG_VFP_VFP_NOREG, val);
1045                                 x87_pop(state);
1046                                 x87_patch_insn(n, op_p);
1047                         } else {
1048                                 /* stack full here: need fstp + load */
1049                                 x87_pop(state);
1050                                 x87_patch_insn(n, op_p);
1051
1052                                 ir_node *const block = get_nodes_block(n);
1053                                 ir_node *const mem   = get_irn_Proj_for_mode(n, mode_M);
1054                                 ir_node *const vfld  = new_bd_ia32_vfld(NULL, block, get_irn_n(n, 0), get_irn_n(n, 1), mem, mode);
1055
1056                                 /* copy all attributes */
1057                                 set_ia32_frame_ent(vfld, get_ia32_frame_ent(n));
1058                                 if (is_ia32_use_frame(n))
1059                                         set_ia32_use_frame(vfld);
1060                                 set_ia32_op_type(vfld, ia32_AddrModeS);
1061                                 add_ia32_am_offs_int(vfld, get_ia32_am_offs_int(n));
1062                                 set_ia32_am_sc(vfld, get_ia32_am_sc(n));
1063                                 set_ia32_ls_mode(vfld, mode);
1064
1065                                 ir_node *const rproj = new_r_Proj(vfld, mode, pn_ia32_vfld_res);
1066                                 ir_node *const mproj = new_r_Proj(vfld, mode_M, pn_ia32_vfld_M);
1067
1068                                 arch_set_irn_register(rproj, op2);
1069
1070                                 /* reroute all former users of the store memory to the load memory */
1071                                 edges_reroute_except(mem, mproj, vfld);
1072
1073                                 sched_add_after(n, vfld);
1074
1075                                 /* rewire all users, scheduled after the store, to the loaded value */
1076                                 collect_and_rewire_users(n, val, rproj);
1077
1078                                 insn = NODE_ADDED;
1079                         }
1080                 } else {
1081                         /* we can only store the tos to memory */
1082                         if (op2_idx != 0)
1083                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1084
1085                         /* mode size 64 or smaller -> use normal fst */
1086                         x87_patch_insn(n, op);
1087                 }
1088         } else {
1089                 /* we can only store the tos to memory */
1090                 if (op2_idx != 0)
1091                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1092
1093                 x87_pop(state);
1094                 x87_patch_insn(n, op_p);
1095         }
1096
1097         ia32_x87_attr_t *const attr = get_ia32_x87_attr(n);
1098         attr->x87[1] = get_st_reg(0);
1099         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(attr->x87[1])));
1100
1101         return insn;
1102 }
1103
1104 #define _GEN_BINOP(op, rev) \
1105 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1106         exchange_tmpl tmpl = { op_ia32_##op, op_ia32_##rev, op_ia32_##op##p, op_ia32_##rev##p }; \
1107         return sim_binop(state, n, &tmpl); \
1108 }
1109
1110 #define GEN_BINOP(op)   _GEN_BINOP(op, op)
1111 #define GEN_BINOPR(op)  _GEN_BINOP(op, op##r)
1112
1113 #define GEN_LOAD(op)                                              \
1114 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) {               \
1115         return sim_load(state, n, op_ia32_##op, pn_ia32_v##op##_res); \
1116 }
1117
1118 #define GEN_UNOP(op) \
1119 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1120         return sim_unop(state, n, op_ia32_##op); \
1121 }
1122
1123 #define GEN_STORE(op) \
1124 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1125         return sim_store(state, n, op_ia32_##op, op_ia32_##op##p); \
1126 }
1127
1128 /* all stubs */
1129 GEN_BINOP(fadd)
1130 GEN_BINOPR(fsub)
1131 GEN_BINOP(fmul)
1132 GEN_BINOPR(fdiv)
1133 GEN_BINOP(fprem)
1134
1135 GEN_UNOP(fabs)
1136 GEN_UNOP(fchs)
1137
1138 GEN_LOAD(fld)
1139 GEN_LOAD(fild)
1140 GEN_LOAD(fldz)
1141 GEN_LOAD(fld1)
1142
1143 GEN_STORE(fst)
1144 GEN_STORE(fist)
1145
1146 /**
1147  * Simulate a virtual fisttp.
1148  *
1149  * @param state  the x87 state
1150  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1151  *
1152  * @return NO_NODE_ADDED
1153  */
1154 static int sim_fisttp(x87_state *state, ir_node *n)
1155 {
1156         ir_node               *val = get_irn_n(n, n_ia32_vfst_val);
1157         const arch_register_t *op2 = x87_get_irn_register(val);
1158         ia32_x87_attr_t *attr;
1159         int op2_reg_idx, op2_idx;
1160
1161         op2_reg_idx = arch_register_get_index(op2);
1162         op2_idx     = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1163         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s ->\n", n, arch_register_get_name(op2)));
1164         assert(op2_idx >= 0);
1165
1166         /* Note: although the value is still live here, it is destroyed because
1167            of the pop. The register allocator is aware of that and introduced a copy
1168            if the value must be alive. */
1169
1170         /* we can only store the tos to memory */
1171         if (op2_idx != 0)
1172                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1173
1174         x87_pop(state);
1175         x87_patch_insn(n, op_ia32_fisttp);
1176
1177         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1178         attr->x87[1] = op2 = get_st_reg(0);
1179         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(op2)));
1180
1181         return NO_NODE_ADDED;
1182 }
1183
1184 /**
1185  * Simulate a virtual FtstFnstsw.
1186  *
1187  * @param state  the x87 state
1188  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1189  *
1190  * @return NO_NODE_ADDED
1191  */
1192 static int sim_FtstFnstsw(x87_state *state, ir_node *n)
1193 {
1194         x87_simulator         *sim         = state->sim;
1195         ia32_x87_attr_t       *attr        = get_ia32_x87_attr(n);
1196         ir_node               *op1_node    = get_irn_n(n, n_ia32_vFtstFnstsw_left);
1197         const arch_register_t *reg1        = x87_get_irn_register(op1_node);
1198         int                    reg_index_1 = arch_register_get_index(reg1);
1199         int                    op1_idx     = x87_on_stack(state, reg_index_1);
1200         unsigned               live        = vfp_live_args_after(sim, n, 0);
1201
1202         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s\n", n, arch_register_get_name(reg1)));
1203         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1204         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
1205         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1206         assert(op1_idx >= 0);
1207
1208         if (op1_idx != 0) {
1209                 /* bring the value to tos */
1210                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1211                 op1_idx = 0;
1212         }
1213
1214         /* patch the operation */
1215         x87_patch_insn(n, op_ia32_FtstFnstsw);
1216         reg1 = get_st_reg(op1_idx);
1217         attr->x87[0] = reg1;
1218         attr->x87[1] = NULL;
1219         attr->x87[2] = NULL;
1220
1221         if (!is_vfp_live(reg_index_1, live))
1222                 x87_create_fpop(state, sched_next(n), 1);
1223
1224         return NO_NODE_ADDED;
1225 }
1226
1227 /**
1228  * Simulate a Fucom
1229  *
1230  * @param state  the x87 state
1231  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1232  *
1233  * @return NO_NODE_ADDED
1234  */
1235 static int sim_Fucom(x87_state *state, ir_node *n)
1236 {
1237         int op1_idx;
1238         int op2_idx = -1;
1239         ia32_x87_attr_t *attr = get_ia32_x87_attr(n);
1240         ir_op *dst;
1241         x87_simulator         *sim        = state->sim;
1242         ir_node               *op1_node   = get_irn_n(n, n_ia32_vFucomFnstsw_left);
1243         ir_node               *op2_node   = get_irn_n(n, n_ia32_vFucomFnstsw_right);
1244         const arch_register_t *op1        = x87_get_irn_register(op1_node);
1245         const arch_register_t *op2        = x87_get_irn_register(op2_node);
1246         int reg_index_1 = arch_register_get_index(op1);
1247         int                    reg_index_2 = arch_register_get_index(op2);
1248         unsigned               live       = vfp_live_args_after(sim, n, 0);
1249         bool                   permuted   = attr->attr.data.ins_permuted;
1250         bool                   xchg       = false;
1251         int                    pops       = 0;
1252
1253         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s, %s\n", n,
1254                 arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(op2)));
1255         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1256         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
1257         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1258
1259         op1_idx = x87_on_stack(state, reg_index_1);
1260         assert(op1_idx >= 0);
1261
1262         /* BEWARE: check for comp a,a cases, they might happen */
1263         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
1264                 /* second operand is a vfp register */
1265                 op2_idx = x87_on_stack(state, reg_index_2);
1266                 assert(op2_idx >= 0);
1267
1268                 if (is_vfp_live(reg_index_2, live)) {
1269                         /* second operand is live */
1270
1271                         if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1272                                 /* both operands are live */
1273
1274                                 if (op1_idx == 0) {
1275                                         /* res = tos X op */
1276                                 } else if (op2_idx == 0) {
1277                                         /* res = op X tos */
1278                                         permuted = !permuted;
1279                                         xchg     = true;
1280                                 } else {
1281                                         /* bring the first one to tos */
1282                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1283                                         if (op1_idx == op2_idx) {
1284                                                 op2_idx = 0;
1285                                         } else if (op2_idx == 0) {
1286                                                 op2_idx = op1_idx;
1287                                         }
1288                                         op1_idx = 0;
1289                                         /* res = tos X op */
1290                                 }
1291                         } else {
1292                                 /* second live, first operand is dead here, bring it to tos.
1293                                    This means further, op1_idx != op2_idx. */
1294                                 assert(op1_idx != op2_idx);
1295                                 if (op1_idx != 0) {
1296                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1297                                         if (op2_idx == 0)
1298                                                 op2_idx = op1_idx;
1299                                         op1_idx = 0;
1300                                 }
1301                                 /* res = tos X op, pop */
1302                                 pops = 1;
1303                         }
1304                 } else {
1305                         /* second operand is dead */
1306                         if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1307                                 /* first operand is live: bring second to tos.
1308                                    This means further, op1_idx != op2_idx. */
1309                                 assert(op1_idx != op2_idx);
1310                                 if (op2_idx != 0) {
1311                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1312                                         if (op1_idx == 0)
1313                                                 op1_idx = op2_idx;
1314                                         op2_idx = 0;
1315                                 }
1316                                 /* res = op X tos, pop */
1317                                 pops     = 1;
1318                                 permuted = !permuted;
1319                                 xchg     = true;
1320                         } else {
1321                                 /* both operands are dead here, check first for identity. */
1322                                 if (op1_idx == op2_idx) {
1323                                         /* identically, one pop needed */
1324                                         if (op1_idx != 0) {
1325                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1326                                                 op1_idx = 0;
1327                                                 op2_idx = 0;
1328                                         }
1329                                         /* res = tos X op, pop */
1330                                         pops    = 1;
1331                                 }
1332                                 /* different, move them to st and st(1) and pop both.
1333                                    The tricky part is to get one into st(1).*/
1334                                 else if (op2_idx == 1) {
1335                                         /* good, second operand is already in the right place, move the first */
1336                                         if (op1_idx != 0) {
1337                                                 /* bring the first on top */
1338                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1339                                                 assert(op2_idx != 0);
1340                                                 op1_idx = 0;
1341                                         }
1342                                         /* res = tos X op, pop, pop */
1343                                         pops = 2;
1344                                 } else if (op1_idx == 1) {
1345                                         /* good, first operand is already in the right place, move the second */
1346                                         if (op2_idx != 0) {
1347                                                 /* bring the first on top */
1348                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1349                                                 assert(op1_idx != 0);
1350                                                 op2_idx = 0;
1351                                         }
1352                                         /* res = op X tos, pop, pop */
1353                                         permuted = !permuted;
1354                                         xchg     = true;
1355                                         pops     = 2;
1356                                 } else {
1357                                         /* if one is already the TOS, we need two fxch */
1358                                         if (op1_idx == 0) {
1359                                                 /* first one is TOS, move to st(1) */
1360                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1361                                                 assert(op2_idx != 1);
1362                                                 op1_idx = 1;
1363                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1364                                                 op2_idx = 0;
1365                                                 /* res = op X tos, pop, pop */
1366                                                 pops     = 2;
1367                                                 permuted = !permuted;
1368                                                 xchg     = true;
1369                                         } else if (op2_idx == 0) {
1370                                                 /* second one is TOS, move to st(1) */
1371                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1372                                                 assert(op1_idx != 1);
1373                                                 op2_idx = 1;
1374                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1375                                                 op1_idx = 0;
1376                                                 /* res = tos X op, pop, pop */
1377                                                 pops    = 2;
1378                                         } else {
1379                                                 /* none of them is either TOS or st(1), 3 fxch needed */
1380                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1381                                                 assert(op1_idx != 0);
1382                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1383                                                 op2_idx = 1;
1384                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1385                                                 op1_idx = 0;
1386                                                 /* res = tos X op, pop, pop */
1387                                                 pops    = 2;
1388                                         }
1389                                 }
1390                         }
1391                 }
1392         } else {
1393                 /* second operand is an address mode */
1394                 if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1395                         /* first operand is live: bring it to TOS */
1396                         if (op1_idx != 0) {
1397                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1398                                 op1_idx = 0;
1399                         }
1400                 } else {
1401                         /* first operand is dead: bring it to tos */
1402                         if (op1_idx != 0) {
1403                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1404                                 op1_idx = 0;
1405                         }
1406                         pops = 1;
1407                 }
1408         }
1409
1410         /* patch the operation */
1411         if (is_ia32_vFucomFnstsw(n)) {
1412                 int i;
1413
1414                 switch (pops) {
1415                 case 0: dst = op_ia32_FucomFnstsw;   break;
1416                 case 1: dst = op_ia32_FucompFnstsw;  break;
1417                 case 2: dst = op_ia32_FucomppFnstsw; break;
1418                 default: panic("invalid popcount");
1419                 }
1420
1421                 for (i = 0; i < pops; ++i) {
1422                         x87_pop(state);
1423                 }
1424         } else if (is_ia32_vFucomi(n)) {
1425                 switch (pops) {
1426                 case 0: dst = op_ia32_Fucomi;                  break;
1427                 case 1: dst = op_ia32_Fucompi; x87_pop(state); break;
1428                 case 2:
1429                         dst = op_ia32_Fucompi;
1430                         x87_pop(state);
1431                         x87_create_fpop(state, sched_next(n), 1);
1432                         break;
1433                 default: panic("invalid popcount");
1434                 }
1435         } else {
1436                 panic("invalid operation %+F", n);
1437         }
1438
1439         x87_patch_insn(n, dst);
1440         if (xchg) {
1441                 int tmp = op1_idx;
1442                 op1_idx = op2_idx;
1443                 op2_idx = tmp;
1444         }
1445
1446         op1 = get_st_reg(op1_idx);
1447         attr->x87[0] = op1;
1448         if (op2_idx >= 0) {
1449                 op2 = get_st_reg(op2_idx);
1450                 attr->x87[1] = op2;
1451         }
1452         attr->x87[2] = NULL;
1453         attr->attr.data.ins_permuted = permuted;
1454
1455         if (op2_idx >= 0) {
1456                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(n),
1457                         arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(op2)));
1458         } else {
1459                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, [AM]\n", get_irn_opname(n),
1460                         arch_register_get_name(op1)));
1461         }
1462
1463         return NO_NODE_ADDED;
1464 }
1465
1466 /**
1467  * Simulate a Keep.
1468  *
1469  * @param state  the x87 state
1470  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1471  *
1472  * @return NO_NODE_ADDED
1473  */
1474 static int sim_Keep(x87_state *state, ir_node *node)
1475 {
1476         const ir_node         *op;
1477         const arch_register_t *op_reg;
1478         int                    reg_id;
1479         int                    op_stack_idx;
1480         unsigned               live;
1481         int                    i, arity;
1482
1483         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", node));
1484
1485         arity = get_irn_arity(node);
1486         for (i = 0; i < arity; ++i) {
1487                 op      = get_irn_n(node, i);
1488                 op_reg  = arch_get_irn_register(op);
1489                 if (arch_register_get_class(op_reg) != &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1490                         continue;
1491
1492                 reg_id = arch_register_get_index(op_reg);
1493                 live   = vfp_live_args_after(state->sim, node, 0);
1494
1495                 op_stack_idx = x87_on_stack(state, reg_id);
1496                 if (op_stack_idx >= 0 && !is_vfp_live(reg_id, live))
1497                         x87_create_fpop(state, sched_next(node), 1);
1498         }
1499
1500         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack after: "));
1501         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1502
1503         return NO_NODE_ADDED;
1504 }
1505
1506 /**
1507  * Keep the given node alive by adding a be_Keep.
1508  *
1509  * @param node  the node to kept alive
1510  */
1511 static void keep_float_node_alive(ir_node *node)
1512 {
1513         ir_node *block = get_nodes_block(node);
1514         ir_node *keep  = be_new_Keep(block, 1, &node);
1515         sched_add_after(node, keep);
1516 }
1517
1518 /**
1519  * Create a copy of a node. Recreate the node if it's a constant.
1520  *
1521  * @param state  the x87 state
1522  * @param n      the node to be copied
1523  *
1524  * @return the copy of n
1525  */
1526 static ir_node *create_Copy(x87_state *state, ir_node *n)
1527 {
1528         dbg_info *n_dbg = get_irn_dbg_info(n);
1529         ir_mode *mode = get_irn_mode(n);
1530         ir_node *block = get_nodes_block(n);
1531         ir_node *pred = get_irn_n(n, 0);
1532         ir_node *(*cnstr)(dbg_info *, ir_node *, ir_mode *) = NULL;
1533         ir_node *res;
1534         const arch_register_t *out;
1535         const arch_register_t *op1;
1536         ia32_x87_attr_t *attr;
1537
1538         /* Do not copy constants, recreate them. */
1539         switch (get_ia32_irn_opcode(pred)) {
1540         case iro_ia32_fldz:
1541                 cnstr = new_bd_ia32_fldz;
1542                 break;
1543         case iro_ia32_fld1:
1544                 cnstr = new_bd_ia32_fld1;
1545                 break;
1546         case iro_ia32_fldpi:
1547                 cnstr = new_bd_ia32_fldpi;
1548                 break;
1549         case iro_ia32_fldl2e:
1550                 cnstr = new_bd_ia32_fldl2e;
1551                 break;
1552         case iro_ia32_fldl2t:
1553                 cnstr = new_bd_ia32_fldl2t;
1554                 break;
1555         case iro_ia32_fldlg2:
1556                 cnstr = new_bd_ia32_fldlg2;
1557                 break;
1558         case iro_ia32_fldln2:
1559                 cnstr = new_bd_ia32_fldln2;
1560                 break;
1561         default:
1562                 break;
1563         }
1564
1565         out = x87_get_irn_register(n);
1566         op1 = x87_get_irn_register(pred);
1567
1568         if (cnstr != NULL) {
1569                 /* copy a constant */
1570                 res = (*cnstr)(n_dbg, block, mode);
1571
1572                 x87_push(state, arch_register_get_index(out), res);
1573
1574                 attr = get_ia32_x87_attr(res);
1575                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
1576         } else {
1577                 int op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1578
1579                 res = new_bd_ia32_fpushCopy(n_dbg, block, pred, mode);
1580
1581                 x87_push(state, arch_register_get_index(out), res);
1582
1583                 attr = get_ia32_x87_attr(res);
1584                 attr->x87[0] = get_st_reg(op1_idx);
1585                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
1586         }
1587         arch_set_irn_register(res, out);
1588
1589         return res;
1590 }
1591
1592 /**
1593  * Simulate a be_Copy.
1594  *
1595  * @param state  the x87 state
1596  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1597  *
1598  * @return NO_NODE_ADDED
1599  */
1600 static int sim_Copy(x87_state *state, ir_node *n)
1601 {
1602         arch_register_class_t const *const cls = arch_get_irn_reg_class(n);
1603         if (cls != &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1604                 return NO_NODE_ADDED;
1605
1606         ir_node               *const pred = be_get_Copy_op(n);
1607         arch_register_t const *const op1  = x87_get_irn_register(pred);
1608         arch_register_t const *const out  = x87_get_irn_register(n);
1609         unsigned               const live = vfp_live_args_after(state->sim, n, REGMASK(out));
1610
1611         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s -> %s\n", n,
1612                 arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(out)));
1613         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1614
1615         if (is_vfp_live(arch_register_get_index(op1), live)) {
1616                 /* Operand is still live, a real copy. We need here an fpush that can
1617                    hold a a register, so use the fpushCopy or recreate constants */
1618                 ir_node *const node = create_Copy(state, n);
1619
1620                 /* We have to make sure the old value doesn't go dead (which can happen
1621                  * when we recreate constants). As the simulator expected that value in
1622                  * the pred blocks. This is unfortunate as removing it would save us 1
1623                  * instruction, but we would have to rerun all the simulation to get
1624                  * this correct...
1625                  */
1626                 ir_node *const next = sched_next(n);
1627                 sched_remove(n);
1628                 exchange(n, node);
1629                 sched_add_before(next, node);
1630
1631                 if (get_irn_n_edges(pred) == 0) {
1632                         keep_float_node_alive(pred);
1633                 }
1634
1635                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s -> ?\n", node, op1->name));
1636         } else {
1637                 int const op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1638                 int const out_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(out));
1639                 if (out_idx >= 0 && out_idx != op1_idx) {
1640                         /* Matze: out already on stack? how can this happen? */
1641                         panic("invalid stack state");
1642
1643 #if 0
1644                         /* op1 must be killed and placed where out is */
1645                         if (out_idx == 0) {
1646                                 ia32_x87_attr_t *attr;
1647                                 /* best case, simple remove and rename */
1648                                 x87_patch_insn(n, op_ia32_Pop);
1649                                 attr = get_ia32_x87_attr(n);
1650                                 attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(0);
1651
1652                                 x87_pop(state);
1653                                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), n, op1_idx - 1);
1654                         } else {
1655                                 ia32_x87_attr_t *attr;
1656                                 /* move op1 to tos, store and pop it */
1657                                 if (op1_idx != 0) {
1658                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1659                                         op1_idx = 0;
1660                                 }
1661                                 x87_patch_insn(n, op_ia32_Pop);
1662                                 attr = get_ia32_x87_attr(n);
1663                                 attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(out_idx);
1664
1665                                 x87_pop(state);
1666                                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), n, out_idx - 1);
1667                         }
1668                         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s\n", n, op1->name));
1669 #endif
1670                 } else {
1671                         /* just a virtual copy */
1672                         x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), pred, op1_idx);
1673                         /* don't remove the node to keep the verifier quiet :),
1674                            the emitter won't emit any code for the node */
1675 #if 0
1676                         sched_remove(n);
1677                         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< KILLED %s\n", get_irn_opname(n)));
1678                         exchange(n, pred);
1679 #endif
1680                 }
1681         }
1682         return NO_NODE_ADDED;
1683 }
1684
1685 /**
1686  * Returns the vf0 result Proj of a Call.
1687  *
1688  * @para call  the Call node
1689  */
1690 static ir_node *get_call_result_proj(ir_node *call)
1691 {
1692         /* search the result proj */
1693         foreach_out_edge(call, edge) {
1694                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1695                 long pn = get_Proj_proj(proj);
1696
1697                 if (pn == pn_ia32_Call_vf0)
1698                         return proj;
1699         }
1700
1701         panic("result Proj missing");
1702 }
1703
1704 static int sim_Asm(x87_state *const state, ir_node *const n)
1705 {
1706         (void)state;
1707
1708         for (size_t i = get_irn_arity(n); i-- != 0;) {
1709                 arch_register_req_t const *const req = arch_get_irn_register_req_in(n, i);
1710                 if (req->cls == &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1711                         panic("cannot handle %+F with x87 constraints", n);
1712         }
1713
1714         for (size_t i = arch_get_irn_n_outs(n); i-- != 0;) {
1715                 arch_register_req_t const *const req = arch_get_irn_register_req_out(n, i);
1716                 if (req->cls == &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1717                         panic("cannot handle %+F with x87 constraints", n);
1718         }
1719
1720         return NO_NODE_ADDED;
1721 }
1722
1723 /**
1724  * Simulate a ia32_Call.
1725  *
1726  * @param state      the x87 state
1727  * @param n          the node that should be simulated (and patched)
1728  *
1729  * @return NO_NODE_ADDED
1730  */
1731 static int sim_Call(x87_state *state, ir_node *n)
1732 {
1733         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", n));
1734
1735         /* at the begin of a call the x87 state should be empty */
1736         assert(state->depth == 0 && "stack not empty before call");
1737
1738         ir_type *const call_tp = get_ia32_call_attr_const(n)->call_tp;
1739         if (get_method_n_ress(call_tp) != 0) {
1740                 /* If the called function returns a float, it is returned in st(0).
1741                  * This even happens if the return value is NOT used.
1742                  * Moreover, only one return result is supported. */
1743                 ir_type *const res_type = get_method_res_type(call_tp, 0);
1744                 ir_mode *const mode     = get_type_mode(res_type);
1745                 if (mode && mode_is_float(mode)) {
1746                         ir_node               *const resproj = get_call_result_proj(n);
1747                         arch_register_t const *const reg     = x87_get_irn_register(resproj);
1748                         x87_push(state, arch_register_get_index(reg), resproj);
1749                 }
1750         }
1751         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack after: "));
1752         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1753
1754         return NO_NODE_ADDED;
1755 }
1756
1757 /**
1758  * Simulate a be_Return.
1759  *
1760  * @param state  the x87 state
1761  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1762  *
1763  * @return NO_NODE_ADDED
1764  */
1765 static int sim_Return(x87_state *state, ir_node *n)
1766 {
1767 #ifdef DEBUG_libfirm
1768         /* only floating point return values must reside on stack */
1769         int       n_float_res = 0;
1770         int const n_res       = be_Return_get_n_rets(n);
1771         for (int i = 0; i < n_res; ++i) {
1772                 ir_node *const res = get_irn_n(n, n_be_Return_val + i);
1773                 if (mode_is_float(get_irn_mode(res)))
1774                         ++n_float_res;
1775         }
1776         assert(x87_get_depth(state) == n_float_res);
1777 #endif
1778
1779         /* pop them virtually */
1780         x87_emms(state);
1781         return NO_NODE_ADDED;
1782 }
1783
1784 /**
1785  * Simulate a be_Perm.
1786  *
1787  * @param state  the x87 state
1788  * @param irn    the node that should be simulated (and patched)
1789  *
1790  * @return NO_NODE_ADDED
1791  */
1792 static int sim_Perm(x87_state *state, ir_node *irn)
1793 {
1794         int      i, n;
1795         ir_node *pred = get_irn_n(irn, 0);
1796         int     *stack_pos;
1797
1798         /* handle only floating point Perms */
1799         if (! mode_is_float(get_irn_mode(pred)))
1800                 return NO_NODE_ADDED;
1801
1802         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", irn));
1803
1804         /* Perm is a pure virtual instruction on x87.
1805            All inputs must be on the FPU stack and are pairwise
1806            different from each other.
1807            So, all we need to do is to permutate the stack state. */
1808         n = get_irn_arity(irn);
1809         NEW_ARR_A(int, stack_pos, n);
1810
1811         /* collect old stack positions */
1812         for (i = 0; i < n; ++i) {
1813                 const arch_register_t *inreg = x87_get_irn_register(get_irn_n(irn, i));
1814                 int idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(inreg));
1815
1816                 assert(idx >= 0 && "Perm argument not on x87 stack");
1817
1818                 stack_pos[i] = idx;
1819         }
1820         /* now do the permutation */
1821         foreach_out_edge(irn, edge) {
1822                 ir_node               *proj = get_edge_src_irn(edge);
1823                 const arch_register_t *out  = x87_get_irn_register(proj);
1824                 long                  num   = get_Proj_proj(proj);
1825
1826                 assert(0 <= num && num < n && "More Proj's than Perm inputs");
1827                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), proj, stack_pos[(unsigned)num]);
1828         }
1829         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F\n", irn));
1830
1831         return NO_NODE_ADDED;
1832 }
1833
1834 /**
1835  * Kill any dead registers at block start by popping them from the stack.
1836  *
1837  * @param sim    the simulator handle
1838  * @param block  the current block
1839  * @param state  the x87 state at the begin of the block
1840  */
1841 static void x87_kill_deads(x87_simulator *const sim, ir_node *const block, x87_state *const state)
1842 {
1843         ir_node *first_insn = sched_first(block);
1844         ir_node *keep = NULL;
1845         unsigned live = vfp_live_args_after(sim, block, 0);
1846         unsigned kill_mask;
1847         int i, depth, num_pop;
1848
1849         kill_mask = 0;
1850         depth = x87_get_depth(state);
1851         for (i = depth - 1; i >= 0; --i) {
1852                 int reg = x87_get_st_reg(state, i);
1853
1854                 if (! is_vfp_live(reg, live))
1855                         kill_mask |= (1 << i);
1856         }
1857
1858         if (kill_mask) {
1859                 DB((dbg, LEVEL_1, "Killing deads:\n"));
1860                 DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1861                 DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1862
1863                 if (kill_mask != 0 && live == 0) {
1864                         /* special case: kill all registers */
1865                         if (ia32_cg_config.use_femms || ia32_cg_config.use_emms) {
1866                                 if (ia32_cg_config.use_femms) {
1867                                         /* use FEMMS on AMD processors to clear all */
1868                                         keep = new_bd_ia32_femms(NULL, block);
1869                                 } else {
1870                                         /* use EMMS to clear all */
1871                                         keep = new_bd_ia32_emms(NULL, block);
1872                                 }
1873                                 sched_add_before(first_insn, keep);
1874                                 keep_alive(keep);
1875                                 x87_emms(state);
1876                                 return;
1877                         }
1878                 }
1879                 /* now kill registers */
1880                 while (kill_mask) {
1881                         /* we can only kill from TOS, so bring them up */
1882                         if (! (kill_mask & 1)) {
1883                                 /* search from behind, because we can to a double-pop */
1884                                 for (i = depth - 1; i >= 0; --i) {
1885                                         if (kill_mask & (1 << i)) {
1886                                                 kill_mask &= ~(1 << i);
1887                                                 kill_mask |= 1;
1888                                                 break;
1889                                         }
1890                                 }
1891
1892                                 if (keep)
1893                                         x87_set_st(state, -1, keep, i);
1894                                 x87_create_fxch(state, first_insn, i);
1895                         }
1896
1897                         if ((kill_mask & 3) == 3) {
1898                                 /* we can do a double-pop */
1899                                 num_pop = 2;
1900                         }
1901                         else {
1902                                 /* only a single pop */
1903                                 num_pop = 1;
1904                         }
1905
1906                         depth -= num_pop;
1907                         kill_mask >>= num_pop;
1908                         keep = x87_create_fpop(state, first_insn, num_pop);
1909                 }
1910                 keep_alive(keep);
1911         }
1912 }
1913
1914 /**
1915  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a block.
1916  *
1917  * @param sim          the simulator handle
1918  * @param block        the current block
1919  */
1920 static void x87_simulate_block(x87_simulator *sim, ir_node *block)
1921 {
1922         ir_node *n, *next;
1923         blk_state *bl_state = x87_get_bl_state(sim, block);
1924         x87_state *state = bl_state->begin;
1925         ir_node *start_block;
1926
1927         assert(state != NULL);
1928         /* already processed? */
1929         if (bl_state->end != NULL)
1930                 return;
1931
1932         DB((dbg, LEVEL_1, "Simulate %+F\n", block));
1933         DB((dbg, LEVEL_2, "State at Block begin:\n "));
1934         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1935
1936         /* create a new state, will be changed */
1937         state = x87_clone_state(sim, state);
1938         /* at block begin, kill all dead registers */
1939         x87_kill_deads(sim, block, state);
1940
1941         /* beware, n might change */
1942         for (n = sched_first(block); !sched_is_end(n); n = next) {
1943                 int node_inserted;
1944                 sim_func func;
1945                 ir_op *op = get_irn_op(n);
1946
1947                 /*
1948                  * get the next node to be simulated here.
1949                  * n might be completely removed from the schedule-
1950                  */
1951                 next = sched_next(n);
1952                 if (op->ops.generic != NULL) {
1953                         func = (sim_func)op->ops.generic;
1954
1955                         /* simulate it */
1956                         node_inserted = (*func)(state, n);
1957
1958                         /*
1959                          * sim_func might have added an additional node after n,
1960                          * so update next node
1961                          * beware: n must not be changed by sim_func
1962                          * (i.e. removed from schedule) in this case
1963                          */
1964                         if (node_inserted != NO_NODE_ADDED)
1965                                 next = sched_next(n);
1966                 }
1967         }
1968
1969         start_block = get_irg_start_block(get_irn_irg(block));
1970
1971         DB((dbg, LEVEL_2, "State at Block end:\n ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1972
1973         /* check if the state must be shuffled */
1974         foreach_block_succ(block, edge) {
1975                 ir_node *succ = get_edge_src_irn(edge);
1976                 blk_state *succ_state;
1977
1978                 if (succ == start_block)
1979                         continue;
1980
1981                 succ_state = x87_get_bl_state(sim, succ);
1982
1983                 if (succ_state->begin == NULL) {
1984                         DB((dbg, LEVEL_2, "Set begin state for succ %+F:\n", succ));
1985                         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1986                         succ_state->begin = state;
1987
1988                         waitq_put(sim->worklist, succ);
1989                 } else {
1990                         DB((dbg, LEVEL_2, "succ %+F already has a state, shuffling\n", succ));
1991                         /* There is already a begin state for the successor, bad.
1992                            Do the necessary permutations.
1993                            Note that critical edges are removed, so this is always possible:
1994                            If the successor has more than one possible input, then it must
1995                            be the only one.
1996                          */
1997                         x87_shuffle(block, state, succ_state->begin);
1998                 }
1999         }
2000         bl_state->end = state;
2001 }
2002
2003 /**
2004  * Register a simulator function.
2005  *
2006  * @param op    the opcode to simulate
2007  * @param func  the simulator function for the opcode
2008  */
2009 static void register_sim(ir_op *op, sim_func func)
2010 {
2011         assert(op->ops.generic == NULL);
2012         op->ops.generic = (op_func) func;
2013 }
2014
2015 /**
2016  * Create a new x87 simulator.
2017  *
2018  * @param sim       a simulator handle, will be initialized
2019  * @param irg       the current graph
2020  */
2021 static void x87_init_simulator(x87_simulator *sim, ir_graph *irg)
2022 {
2023         obstack_init(&sim->obst);
2024         sim->blk_states = pmap_create();
2025         sim->n_idx      = get_irg_last_idx(irg);
2026         sim->live       = OALLOCN(&sim->obst, vfp_liveness, sim->n_idx);
2027
2028         DB((dbg, LEVEL_1, "--------------------------------\n"
2029                 "x87 Simulator started for %+F\n", irg));
2030
2031         /* set the generic function pointer of instruction we must simulate */
2032         ir_clear_opcodes_generic_func();
2033
2034         register_sim(op_ia32_Asm,          sim_Asm);
2035         register_sim(op_ia32_Call,         sim_Call);
2036         register_sim(op_ia32_vfld,         sim_fld);
2037         register_sim(op_ia32_vfild,        sim_fild);
2038         register_sim(op_ia32_vfld1,        sim_fld1);
2039         register_sim(op_ia32_vfldz,        sim_fldz);
2040         register_sim(op_ia32_vfadd,        sim_fadd);
2041         register_sim(op_ia32_vfsub,        sim_fsub);
2042         register_sim(op_ia32_vfmul,        sim_fmul);
2043         register_sim(op_ia32_vfdiv,        sim_fdiv);
2044         register_sim(op_ia32_vfprem,       sim_fprem);
2045         register_sim(op_ia32_vfabs,        sim_fabs);
2046         register_sim(op_ia32_vfchs,        sim_fchs);
2047         register_sim(op_ia32_vfist,        sim_fist);
2048         register_sim(op_ia32_vfisttp,      sim_fisttp);
2049         register_sim(op_ia32_vfst,         sim_fst);
2050         register_sim(op_ia32_vFtstFnstsw,  sim_FtstFnstsw);
2051         register_sim(op_ia32_vFucomFnstsw, sim_Fucom);
2052         register_sim(op_ia32_vFucomi,      sim_Fucom);
2053         register_sim(op_be_Copy,           sim_Copy);
2054         register_sim(op_be_Return,         sim_Return);
2055         register_sim(op_be_Perm,           sim_Perm);
2056         register_sim(op_be_Keep,           sim_Keep);
2057 }
2058
2059 /**
2060  * Destroy a x87 simulator.
2061  *
2062  * @param sim  the simulator handle
2063  */
2064 static void x87_destroy_simulator(x87_simulator *sim)
2065 {
2066         pmap_destroy(sim->blk_states);
2067         obstack_free(&sim->obst, NULL);
2068         DB((dbg, LEVEL_1, "x87 Simulator stopped\n\n"));
2069 }
2070
2071 /**
2072  * Pre-block walker: calculate the liveness information for the block
2073  * and store it into the sim->live cache.
2074  */
2075 static void update_liveness_walker(ir_node *block, void *data)
2076 {
2077         x87_simulator *sim = (x87_simulator*)data;
2078         update_liveness(sim, block);
2079 }
2080
2081 /*
2082  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a graph.
2083  * Replaces all virtual floating point instructions and registers
2084  * by real ones.
2085  */
2086 void ia32_x87_simulate_graph(ir_graph *irg)
2087 {
2088         /* TODO improve code quality (less executed fxch) by using execfreqs */
2089
2090         ir_node       *block, *start_block;
2091         blk_state     *bl_state;
2092         x87_simulator sim;
2093
2094         /* create the simulator */
2095         x87_init_simulator(&sim, irg);
2096
2097         start_block = get_irg_start_block(irg);
2098         bl_state    = x87_get_bl_state(&sim, start_block);
2099
2100         /* start with the empty state */
2101         empty.sim       = &sim;
2102         bl_state->begin = &empty;
2103
2104         sim.worklist = new_waitq();
2105         waitq_put(sim.worklist, start_block);
2106
2107         be_assure_live_sets(irg);
2108         sim.lv = be_get_irg_liveness(irg);
2109
2110         /* Calculate the liveness for all nodes. We must precalculate this info,
2111          * because the simulator adds new nodes (possible before Phi nodes) which
2112          * would let a lazy calculation fail.
2113          * On the other hand we reduce the computation amount due to
2114          * precaching from O(n^2) to O(n) at the expense of O(n) cache memory.
2115          */
2116         irg_block_walk_graph(irg, update_liveness_walker, NULL, &sim);
2117
2118         /* iterate */
2119         do {
2120                 block = (ir_node*)waitq_get(sim.worklist);
2121                 x87_simulate_block(&sim, block);
2122         } while (! waitq_empty(sim.worklist));
2123
2124         /* kill it */
2125         del_waitq(sim.worklist);
2126         x87_destroy_simulator(&sim);
2127 }
2128
2129 /* Initializes the x87 simulator. */
2130 void ia32_init_x87(void)
2131 {
2132         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.ia32.x87");
2133 }