dbaa2f25a00a89de3356f9ccba3fd724afb201b1
[libfirm] / 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 #define MASK_TOS(x)    ((x) & (N_ia32_st_REGS - 1))
56
57 /** the debug handle */
58 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
59
60 /* Forward declaration. */
61 typedef struct x87_simulator x87_simulator;
62
63 /**
64  * An exchange template.
65  * Note that our virtual functions have the same inputs
66  * and attributes as the real ones, so we can simple exchange
67  * their opcodes!
68  * Further, x87 supports inverse instructions, so we can handle them.
69  */
70 typedef struct exchange_tmpl {
71         ir_op *normal_op;       /**< the normal one */
72         ir_op *reverse_op;      /**< the reverse one if exists */
73         ir_op *normal_pop_op;   /**< the normal one with tos pop */
74         ir_op *reverse_pop_op;  /**< the reverse one with tos pop */
75 } exchange_tmpl;
76
77 /**
78  * An entry on the simulated x87 stack.
79  */
80 typedef struct st_entry {
81         int     reg_idx;        /**< the virtual register index of this stack value */
82         ir_node *node;          /**< the node that produced this value */
83 } st_entry;
84
85 /**
86  * The x87 state.
87  */
88 typedef struct x87_state {
89         st_entry st[N_ia32_st_REGS]; /**< the register stack */
90         int depth;                   /**< the current stack depth */
91         int tos;                     /**< position of the tos */
92         x87_simulator *sim;          /**< The simulator. */
93 } x87_state;
94
95 /** An empty state, used for blocks without fp instructions. */
96 static x87_state _empty = { { {0, NULL}, }, 0, 0, NULL };
97 static x87_state *empty = (x87_state *)&_empty;
98
99 /**
100  * Return values of the instruction simulator functions.
101  */
102 enum {
103         NO_NODE_ADDED = 0,  /**< No node that needs simulation was added. */
104         NODE_ADDED    = 1   /**< A node that must be simulated was added by the simulator
105                                  in the schedule AFTER the current node. */
106 };
107
108 /**
109  * The type of an instruction simulator function.
110  *
111  * @param state  the x87 state
112  * @param n      the node to be simulated
113  *
114  * @return NODE_ADDED    if a node was added AFTER n in schedule that MUST be
115  *                       simulated further
116  *         NO_NODE_ADDED otherwise
117  */
118 typedef int (*sim_func)(x87_state *state, ir_node *n);
119
120 /**
121  * A block state: Every block has a x87 state at the beginning and at the end.
122  */
123 typedef struct blk_state {
124         x87_state *begin;   /**< state at the begin or NULL if not assigned */
125         x87_state *end;     /**< state at the end or NULL if not assigned */
126 } blk_state;
127
128 /** liveness bitset for vfp registers. */
129 typedef unsigned char vfp_liveness;
130
131 /**
132  * The x87 simulator.
133  */
134 struct x87_simulator {
135         struct obstack obst;        /**< An obstack for fast allocating. */
136         pmap *blk_states;           /**< Map blocks to states. */
137         be_lv_t *lv;                /**< intrablock liveness. */
138         vfp_liveness *live;         /**< Liveness information. */
139         unsigned n_idx;             /**< The cached get_irg_last_idx() result. */
140         waitq *worklist;            /**< Worklist of blocks that must be processed. */
141         ia32_isa_t *isa;            /**< the ISA object */
142 };
143
144 /**
145  * Returns the current stack depth.
146  *
147  * @param state  the x87 state
148  *
149  * @return the x87 stack depth
150  */
151 static int x87_get_depth(const x87_state *state)
152 {
153         return state->depth;
154 }
155
156 /**
157  * Return the virtual register index at st(pos).
158  *
159  * @param state  the x87 state
160  * @param pos    a stack position
161  *
162  * @return the vfp register index that produced the value at st(pos)
163  */
164 static int x87_get_st_reg(const x87_state *state, int pos)
165 {
166         assert(pos < state->depth);
167         return state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].reg_idx;
168 }
169
170 #ifdef DEBUG_libfirm
171 /**
172  * Return the node at st(pos).
173  *
174  * @param state  the x87 state
175  * @param pos    a stack position
176  *
177  * @return the IR node that produced the value at st(pos)
178  */
179 static ir_node *x87_get_st_node(const x87_state *state, int pos)
180 {
181         assert(pos < state->depth);
182         return state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].node;
183 }
184
185 /**
186  * Dump the stack for debugging.
187  *
188  * @param state  the x87 state
189  */
190 static void x87_dump_stack(const x87_state *state)
191 {
192         int i;
193
194         for (i = state->depth - 1; i >= 0; --i) {
195                 DB((dbg, LEVEL_2, "vf%d(%+F) ", x87_get_st_reg(state, i),
196                     x87_get_st_node(state, i)));
197         }
198         DB((dbg, LEVEL_2, "<-- TOS\n"));
199 }
200 #endif /* DEBUG_libfirm */
201
202 /**
203  * Set a virtual register to st(pos).
204  *
205  * @param state    the x87 state
206  * @param reg_idx  the vfp register index that should be set
207  * @param node     the IR node that produces the value of the vfp register
208  * @param pos      the stack position where the new value should be entered
209  */
210 static void x87_set_st(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node, int pos)
211 {
212         assert(0 < state->depth);
213         state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].reg_idx = reg_idx;
214         state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].node    = node;
215
216         DB((dbg, LEVEL_2, "After SET_REG: "));
217         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
218 }
219
220 /**
221  * Set the tos virtual register.
222  *
223  * @param state    the x87 state
224  * @param reg_idx  the vfp register index that should be set
225  * @param node     the IR node that produces the value of the vfp register
226  */
227 static void x87_set_tos(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
228 {
229         x87_set_st(state, reg_idx, node, 0);
230 }
231
232 /**
233  * Swap st(0) with st(pos).
234  *
235  * @param state    the x87 state
236  * @param pos      the stack position to change the tos with
237  */
238 static void x87_fxch(x87_state *state, int pos)
239 {
240         st_entry entry;
241         assert(pos < state->depth);
242
243         entry = state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)];
244         state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)] = state->st[MASK_TOS(state->tos)];
245         state->st[MASK_TOS(state->tos)] = entry;
246
247         DB((dbg, LEVEL_2, "After FXCH: "));
248         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
249 }
250
251 /**
252  * Convert a virtual register to the stack index.
253  *
254  * @param state    the x87 state
255  * @param reg_idx  the register vfp index
256  *
257  * @return the stack position where the register is stacked
258  *         or -1 if the virtual register was not found
259  */
260 static int x87_on_stack(const x87_state *state, int reg_idx)
261 {
262         int i, tos = state->tos;
263
264         for (i = 0; i < state->depth; ++i)
265                 if (state->st[MASK_TOS(tos + i)].reg_idx == reg_idx)
266                         return i;
267         return -1;
268 }
269
270 /**
271  * Push a virtual Register onto the stack, double pushed allowed.
272  *
273  * @param state     the x87 state
274  * @param reg_idx   the register vfp index
275  * @param node      the node that produces the value of the vfp register
276  */
277 static void x87_push_dbl(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
278 {
279         assert(state->depth < N_ia32_st_REGS && "stack overrun");
280
281         ++state->depth;
282         state->tos = MASK_TOS(state->tos - 1);
283         state->st[state->tos].reg_idx = reg_idx;
284         state->st[state->tos].node    = node;
285
286         DB((dbg, LEVEL_2, "After PUSH: ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
287 }
288
289 /**
290  * Push a virtual Register onto the stack, double pushes are NOT allowed.
291  *
292  * @param state     the x87 state
293  * @param reg_idx   the register vfp index
294  * @param node      the node that produces the value of the vfp register
295  * @param dbl_push  if != 0 double pushes are allowed
296  */
297 static void x87_push(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
298 {
299         assert(x87_on_stack(state, reg_idx) == -1 && "double push");
300
301         x87_push_dbl(state, reg_idx, node);
302 }
303
304 /**
305  * Pop a virtual Register from the stack.
306  *
307  * @param state     the x87 state
308  */
309 static void x87_pop(x87_state *state)
310 {
311         assert(state->depth > 0 && "stack underrun");
312
313         --state->depth;
314         state->tos = MASK_TOS(state->tos + 1);
315
316         DB((dbg, LEVEL_2, "After POP: ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
317 }
318
319 /**
320  * Empty the fpu stack
321  *
322  * @param state     the x87 state
323  */
324 static void x87_emms(x87_state *state)
325 {
326         state->depth = 0;
327         state->tos   = 0;
328 }
329
330 /**
331  * Returns the block state of a block.
332  *
333  * @param sim    the x87 simulator handle
334  * @param block  the current block
335  *
336  * @return the block state
337  */
338 static blk_state *x87_get_bl_state(x87_simulator *sim, ir_node *block)
339 {
340         blk_state *res = pmap_get(blk_state, sim->blk_states, block);
341
342         if (res == NULL) {
343                 res = OALLOC(&sim->obst, blk_state);
344                 res->begin = NULL;
345                 res->end   = NULL;
346
347                 pmap_insert(sim->blk_states, block, res);
348         }
349
350         return res;
351 }
352
353 /**
354  * Creates a new x87 state.
355  *
356  * @param sim    the x87 simulator handle
357  *
358  * @return a new x87 state
359  */
360 static x87_state *x87_alloc_state(x87_simulator *sim)
361 {
362         x87_state *res = OALLOC(&sim->obst, x87_state);
363
364         res->sim = sim;
365         return res;
366 }
367
368 /**
369  * Clone a x87 state.
370  *
371  * @param sim    the x87 simulator handle
372  * @param src    the x87 state that will be cloned
373  *
374  * @return a cloned copy of the src state
375  */
376 static x87_state *x87_clone_state(x87_simulator *sim, const x87_state *src)
377 {
378         x87_state *res = x87_alloc_state(sim);
379
380         *res = *src;
381         return res;
382 }
383
384 /**
385  * Patch a virtual instruction into a x87 one and return
386  * the node representing the result value.
387  *
388  * @param n   the IR node to patch
389  * @param op  the x87 opcode to patch in
390  */
391 static ir_node *x87_patch_insn(ir_node *n, ir_op *op)
392 {
393         ir_mode *mode = get_irn_mode(n);
394         ir_node *res = n;
395
396         set_irn_op(n, op);
397
398         if (mode == mode_T) {
399                 /* patch all Proj's */
400                 foreach_out_edge(n, edge) {
401                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
402                         if (is_Proj(proj)) {
403                                 mode = get_irn_mode(proj);
404                                 if (mode_is_float(mode)) {
405                                         res = proj;
406                                         set_irn_mode(proj, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
407                                 }
408                         }
409                 }
410         } else if (mode_is_float(mode))
411                 set_irn_mode(n, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
412         return res;
413 }
414
415 /**
416  * Returns the first Proj of a mode_T node having a given mode.
417  *
418  * @param n  the mode_T node
419  * @param m  the desired mode of the Proj
420  * @return The first Proj of mode @p m found or NULL.
421  */
422 static ir_node *get_irn_Proj_for_mode(ir_node *n, ir_mode *m)
423 {
424         assert(get_irn_mode(n) == mode_T && "Need mode_T node");
425
426         foreach_out_edge(n, edge) {
427                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
428                 if (get_irn_mode(proj) == m)
429                         return proj;
430         }
431
432         return NULL;
433 }
434
435 /**
436  * Wrap the arch_* function here so we can check for errors.
437  */
438 static inline const arch_register_t *x87_get_irn_register(const ir_node *irn)
439 {
440         const arch_register_t *res = arch_get_irn_register(irn);
441
442         assert(res->reg_class == &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp]);
443         return res;
444 }
445
446 static inline const arch_register_t *x87_irn_get_register(const ir_node *irn,
447                                                           int pos)
448 {
449         const arch_register_t *res = arch_get_irn_register_out(irn, pos);
450
451         assert(res->reg_class == &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp]);
452         return res;
453 }
454
455 static inline const arch_register_t *get_st_reg(int index)
456 {
457         return &ia32_registers[REG_ST0 + index];
458 }
459
460 /* -------------- x87 perm --------------- */
461
462 /**
463  * Creates a fxch for shuffle.
464  *
465  * @param state     the x87 state
466  * @param pos       parameter for fxch
467  * @param block     the block were fxch is inserted
468  *
469  * Creates a new fxch node and reroute the user of the old node
470  * to the fxch.
471  *
472  * @return the fxch node
473  */
474 static ir_node *x87_fxch_shuffle(x87_state *state, int pos, ir_node *block)
475 {
476         ir_node         *fxch;
477         ia32_x87_attr_t *attr;
478
479         fxch = new_bd_ia32_fxch(NULL, block);
480         attr = get_ia32_x87_attr(fxch);
481         attr->x87[0] = get_st_reg(pos);
482         attr->x87[2] = get_st_reg(0);
483
484         keep_alive(fxch);
485
486         x87_fxch(state, pos);
487         return fxch;
488 }
489
490 /**
491  * Calculate the necessary permutations to reach dst_state.
492  *
493  * These permutations are done with fxch instructions and placed
494  * at the end of the block.
495  *
496  * Note that critical edges are removed here, so we need only
497  * a shuffle if the current block has only one successor.
498  *
499  * @param sim        the simulator handle
500  * @param block      the current block
501  * @param state      the current x87 stack state, might be modified
502  * @param dst_block  the destination block
503  * @param dst_state  destination state
504  *
505  * @return state
506  */
507 static x87_state *x87_shuffle(x87_simulator *sim, ir_node *block,
508                               x87_state *state, ir_node *dst_block,
509                               const x87_state *dst_state)
510 {
511         int      i, n_cycles, k, ri;
512         unsigned cycles[4], all_mask;
513         char     cycle_idx[4][8];
514         ir_node  *fxch, *before, *after;
515         (void) sim;
516         (void) dst_block;
517
518         assert(state->depth == dst_state->depth);
519
520         /* Some mathematics here:
521            If we have a cycle of length n that includes the tos,
522            we need n-1 exchange operations.
523            We can always add the tos and restore it, so we need
524            n+1 exchange operations for a cycle not containing the tos.
525            So, the maximum of needed operations is for a cycle of 7
526            not including the tos == 8.
527            This is the same number of ops we would need for using stores,
528            so exchange is cheaper (we save the loads).
529            On the other hand, we might need an additional exchange
530            in the next block to bring one operand on top, so the
531            number of ops in the first case is identical.
532            Further, no more than 4 cycles can exists (4 x 2).
533         */
534         all_mask = (1 << (state->depth)) - 1;
535
536         for (n_cycles = 0; all_mask; ++n_cycles) {
537                 int src_idx, dst_idx;
538
539                 /* find the first free slot */
540                 for (i = 0; i < state->depth; ++i) {
541                         if (all_mask & (1 << i)) {
542                                 all_mask &= ~(1 << i);
543
544                                 /* check if there are differences here */
545                                 if (x87_get_st_reg(state, i) != x87_get_st_reg(dst_state, i))
546                                         break;
547                         }
548                 }
549
550                 if (! all_mask) {
551                         /* no more cycles found */
552                         break;
553                 }
554
555                 k = 0;
556                 cycles[n_cycles] = (1 << i);
557                 cycle_idx[n_cycles][k++] = i;
558                 for (src_idx = i; ; src_idx = dst_idx) {
559                         dst_idx = x87_on_stack(dst_state, x87_get_st_reg(state, src_idx));
560
561                         if ((all_mask & (1 << dst_idx)) == 0)
562                                 break;
563
564                         cycle_idx[n_cycles][k++] = dst_idx;
565                         cycles[n_cycles] |=  (1 << dst_idx);
566                         all_mask       &= ~(1 << dst_idx);
567                 }
568                 cycle_idx[n_cycles][k] = -1;
569         }
570
571         if (n_cycles <= 0) {
572                 /* no permutation needed */
573                 return state;
574         }
575
576         /* Hmm: permutation needed */
577         DB((dbg, LEVEL_2, "\n%+F needs permutation: from\n", block));
578         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
579         DB((dbg, LEVEL_2, "                  to\n"));
580         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(dst_state);)
581
582
583 #ifdef DEBUG_libfirm
584         DB((dbg, LEVEL_2, "Need %d cycles\n", n_cycles));
585         for (ri = 0; ri < n_cycles; ++ri) {
586                 DB((dbg, LEVEL_2, " Ring %d:\n ", ri));
587                 for (k = 0; cycle_idx[ri][k] != -1; ++k)
588                         DB((dbg, LEVEL_2, " st%d ->", cycle_idx[ri][k]));
589                 DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
590         }
591 #endif
592
593         after = NULL;
594
595         /*
596          * Find the place node must be insert.
597          * We have only one successor block, so the last instruction should
598          * be a jump.
599          */
600         before = sched_last(block);
601         assert(is_cfop(before));
602
603         /* now do the permutations */
604         for (ri = 0; ri < n_cycles; ++ri) {
605                 if ((cycles[ri] & 1) == 0) {
606                         /* this cycle does not include the tos */
607                         fxch = x87_fxch_shuffle(state, cycle_idx[ri][0], block);
608                         if (after)
609                                 sched_add_after(after, fxch);
610                         else
611                                 sched_add_before(before, fxch);
612                         after = fxch;
613                 }
614                 for (k = 1; cycle_idx[ri][k] != -1; ++k) {
615                         fxch = x87_fxch_shuffle(state, cycle_idx[ri][k], block);
616                         if (after)
617                                 sched_add_after(after, fxch);
618                         else
619                                 sched_add_before(before, fxch);
620                         after = fxch;
621                 }
622                 if ((cycles[ri] & 1) == 0) {
623                         /* this cycle does not include the tos */
624                         fxch = x87_fxch_shuffle(state, cycle_idx[ri][0], block);
625                         sched_add_after(after, fxch);
626                 }
627         }
628         return state;
629 }
630
631 /**
632  * Create a fxch node before another node.
633  *
634  * @param state   the x87 state
635  * @param n       the node after the fxch
636  * @param pos     exchange st(pos) with st(0)
637  *
638  * @return the fxch
639  */
640 static ir_node *x87_create_fxch(x87_state *state, ir_node *n, int pos)
641 {
642         ir_node         *fxch;
643         ia32_x87_attr_t *attr;
644         ir_node         *block = get_nodes_block(n);
645
646         x87_fxch(state, pos);
647
648         fxch = new_bd_ia32_fxch(NULL, block);
649         attr = get_ia32_x87_attr(fxch);
650         attr->x87[0] = get_st_reg(pos);
651         attr->x87[2] = get_st_reg(0);
652
653         keep_alive(fxch);
654
655         sched_add_before(n, fxch);
656         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(fxch), attr->x87[0]->name, attr->x87[2]->name));
657         return fxch;
658 }
659
660 /**
661  * Create a fpush before node n.
662  *
663  * @param state     the x87 state
664  * @param n         the node after the fpush
665  * @param pos       push st(pos) on stack
666  * @param op_idx    replace input op_idx of n with the fpush result
667  */
668 static void x87_create_fpush(x87_state *state, ir_node *n, int pos, int op_idx)
669 {
670         ir_node               *fpush, *pred = get_irn_n(n, op_idx);
671         ia32_x87_attr_t       *attr;
672         const arch_register_t *out = x87_get_irn_register(pred);
673
674         x87_push_dbl(state, arch_register_get_index(out), pred);
675
676         fpush = new_bd_ia32_fpush(NULL, get_nodes_block(n));
677         attr  = get_ia32_x87_attr(fpush);
678         attr->x87[0] = get_st_reg(pos);
679         attr->x87[2] = get_st_reg(0);
680
681         keep_alive(fpush);
682         sched_add_before(n, fpush);
683
684         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(fpush), attr->x87[0]->name, attr->x87[2]->name));
685 }
686
687 /**
688  * Create a fpop before node n.
689  *
690  * @param state   the x87 state
691  * @param n       the node after the fpop
692  * @param num     pop 1 or 2 values
693  *
694  * @return the fpop node
695  */
696 static ir_node *x87_create_fpop(x87_state *state, ir_node *n, int num)
697 {
698         ir_node         *fpop = NULL;
699         ia32_x87_attr_t *attr;
700
701         assert(num > 0);
702         do {
703                 x87_pop(state);
704                 if (ia32_cg_config.use_ffreep)
705                         fpop = new_bd_ia32_ffreep(NULL, get_nodes_block(n));
706                 else
707                         fpop = new_bd_ia32_fpop(NULL, get_nodes_block(n));
708                 attr = get_ia32_x87_attr(fpop);
709                 attr->x87[0] = get_st_reg(0);
710                 attr->x87[1] = get_st_reg(0);
711                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
712
713                 keep_alive(fpop);
714                 sched_add_before(n, fpop);
715                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s\n", get_irn_opname(fpop), attr->x87[0]->name));
716         } while (--num > 0);
717         return fpop;
718 }
719
720 /* --------------------------------- liveness ------------------------------------------ */
721
722 /**
723  * The liveness transfer function.
724  * Updates a live set over a single step from a given node to its predecessor.
725  * Everything defined at the node is removed from the set, the uses of the node get inserted.
726  *
727  * @param irn      The node at which liveness should be computed.
728  * @param live     The bitset of registers live before @p irn. This set gets modified by updating it to
729  *                 the registers live after irn.
730  *
731  * @return The live bitset.
732  */
733 static vfp_liveness vfp_liveness_transfer(ir_node *irn, vfp_liveness live)
734 {
735         int i, n;
736         const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
737
738         if (get_irn_mode(irn) == mode_T) {
739                 foreach_out_edge(irn, edge) {
740                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
741
742                         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, proj)) {
743                                 const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(proj);
744                                 live &= ~(1 << arch_register_get_index(reg));
745                         }
746                 }
747         } else if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, irn)) {
748                 const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(irn);
749                 live &= ~(1 << arch_register_get_index(reg));
750         }
751
752         for (i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
753                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
754
755                 if (mode_is_float(get_irn_mode(op)) &&
756                                 arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op)) {
757                         const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(op);
758                         live |= 1 << arch_register_get_index(reg);
759                 }
760         }
761         return live;
762 }
763
764 /**
765  * Put all live virtual registers at the end of a block into a bitset.
766  *
767  * @param sim      the simulator handle
768  * @param lv       the liveness information
769  * @param bl       the block
770  *
771  * @return The live bitset at the end of this block
772  */
773 static vfp_liveness vfp_liveness_end_of_block(x87_simulator *sim, const ir_node *block)
774 {
775         vfp_liveness live = 0;
776         const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
777         const be_lv_t *lv = sim->lv;
778
779         be_lv_foreach(lv, block, be_lv_state_end, node) {
780                 const arch_register_t *reg;
781                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
782                         continue;
783
784                 reg = x87_get_irn_register(node);
785                 live |= 1 << arch_register_get_index(reg);
786         }
787
788         return live;
789 }
790
791 /** get the register mask from an arch_register */
792 #define REGMASK(reg)    (1 << (arch_register_get_index(reg)))
793
794 /**
795  * Return a bitset of argument registers which are live at the end of a node.
796  *
797  * @param sim    the simulator handle
798  * @param pos    the node
799  * @param kill   kill mask for the output registers
800  *
801  * @return The live bitset.
802  */
803 static unsigned vfp_live_args_after(x87_simulator *sim, const ir_node *pos, unsigned kill)
804 {
805         unsigned idx = get_irn_idx(pos);
806
807         assert(idx < sim->n_idx);
808         return sim->live[idx] & ~kill;
809 }
810
811 /**
812  * Calculate the liveness for a whole block and cache it.
813  *
814  * @param sim   the simulator handle
815  * @param lv    the liveness handle
816  * @param block the block
817  */
818 static void update_liveness(x87_simulator *sim, ir_node *block)
819 {
820         vfp_liveness live = vfp_liveness_end_of_block(sim, block);
821         unsigned idx;
822
823         /* now iterate through the block backward and cache the results */
824         sched_foreach_reverse(block, irn) {
825                 /* stop at the first Phi: this produces the live-in */
826                 if (is_Phi(irn))
827                         break;
828
829                 idx = get_irn_idx(irn);
830                 sim->live[idx] = live;
831
832                 live = vfp_liveness_transfer(irn, live);
833         }
834         idx = get_irn_idx(block);
835         sim->live[idx] = live;
836 }
837
838 /**
839  * Returns true if a register is live in a set.
840  *
841  * @param reg_idx  the vfp register index
842  * @param live     a live bitset
843  */
844 #define is_vfp_live(reg_idx, live) ((live) & (1 << (reg_idx)))
845
846 #ifdef DEBUG_libfirm
847 /**
848  * Dump liveness info.
849  *
850  * @param live  the live bitset
851  */
852 static void vfp_dump_live(vfp_liveness live)
853 {
854         int i;
855
856         DB((dbg, LEVEL_2, "Live after: "));
857         for (i = 0; i < 8; ++i) {
858                 if (live & (1 << i)) {
859                         DB((dbg, LEVEL_2, "vf%d ", i));
860                 }
861         }
862         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
863 }
864 #endif /* DEBUG_libfirm */
865
866 /* --------------------------------- simulators ---------------------------------------- */
867
868 /**
869  * Simulate a virtual binop.
870  *
871  * @param state  the x87 state
872  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
873  * @param tmpl   the template containing the 4 possible x87 opcodes
874  *
875  * @return NO_NODE_ADDED
876  */
877 static int sim_binop(x87_state *state, ir_node *n, const exchange_tmpl *tmpl)
878 {
879         int op2_idx = 0, op1_idx;
880         int out_idx, do_pop = 0;
881         ia32_x87_attr_t *attr;
882         int permuted;
883         ir_node *patched_insn;
884         ir_op *dst;
885         x87_simulator         *sim     = state->sim;
886         ir_node               *op1     = get_irn_n(n, n_ia32_binary_left);
887         ir_node               *op2     = get_irn_n(n, n_ia32_binary_right);
888         const arch_register_t *op1_reg = x87_get_irn_register(op1);
889         const arch_register_t *op2_reg = x87_get_irn_register(op2);
890         const arch_register_t *out     = x87_irn_get_register(n, pn_ia32_res);
891         int reg_index_1                = arch_register_get_index(op1_reg);
892         int reg_index_2                = arch_register_get_index(op2_reg);
893         vfp_liveness           live    = vfp_live_args_after(sim, n, REGMASK(out));
894         int                    op1_live_after;
895         int                    op2_live_after;
896
897         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s, %s -> %s\n", n,
898                 arch_register_get_name(op1_reg), arch_register_get_name(op2_reg),
899                 arch_register_get_name(out)));
900         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
901         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
902         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
903
904         op1_idx = x87_on_stack(state, reg_index_1);
905         assert(op1_idx >= 0);
906         op1_live_after = is_vfp_live(reg_index_1, live);
907
908         attr     = get_ia32_x87_attr(n);
909         permuted = attr->attr.data.ins_permuted;
910
911         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
912                 assert(!permuted);
913
914                 /* second operand is a vfp register */
915                 op2_idx = x87_on_stack(state, reg_index_2);
916                 assert(op2_idx >= 0);
917                 op2_live_after = is_vfp_live(reg_index_2, live);
918
919                 if (op2_live_after) {
920                         /* Second operand is live. */
921
922                         if (op1_live_after) {
923                                 /* Both operands are live: push the first one.
924                                    This works even for op1 == op2. */
925                                 x87_create_fpush(state, n, op1_idx, n_ia32_binary_right);
926                                 /* now do fxxx (tos=tos X op) */
927                                 op1_idx = 0;
928                                 op2_idx += 1;
929                                 out_idx = 0;
930                                 dst = tmpl->normal_op;
931                         } else {
932                                 /* Second live, first operand is dead here, bring it to tos. */
933                                 if (op1_idx != 0) {
934                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
935                                         if (op2_idx == 0)
936                                                 op2_idx = op1_idx;
937                                         op1_idx = 0;
938                                 }
939                                 /* now do fxxx (tos=tos X op) */
940                                 out_idx = 0;
941                                 dst = tmpl->normal_op;
942                         }
943                 } else {
944                         /* Second operand is dead. */
945                         if (op1_live_after) {
946                                 /* First operand is live: bring second to tos. */
947                                 if (op2_idx != 0) {
948                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
949                                         if (op1_idx == 0)
950                                                 op1_idx = op2_idx;
951                                         op2_idx = 0;
952                                 }
953                                 /* now do fxxxr (tos = op X tos) */
954                                 out_idx = 0;
955                                 dst = tmpl->reverse_op;
956                         } else {
957                                 /* Both operands are dead here, pop them from the stack. */
958                                 if (op2_idx == 0) {
959                                         if (op1_idx == 0) {
960                                                 /* Both are identically and on tos, no pop needed. */
961                                                 /* here fxxx (tos = tos X tos) */
962                                                 dst = tmpl->normal_op;
963                                                 out_idx = 0;
964                                         } else {
965                                                 /* now do fxxxp (op = op X tos, pop) */
966                                                 dst = tmpl->normal_pop_op;
967                                                 do_pop = 1;
968                                                 out_idx = op1_idx;
969                                         }
970                                 } else if (op1_idx == 0) {
971                                         assert(op1_idx != op2_idx);
972                                         /* now do fxxxrp (op = tos X op, pop) */
973                                         dst = tmpl->reverse_pop_op;
974                                         do_pop = 1;
975                                         out_idx = op2_idx;
976                                 } else {
977                                         /* Bring the second on top. */
978                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
979                                         if (op1_idx == op2_idx) {
980                                                 /* Both are identically and on tos now, no pop needed. */
981                                                 op1_idx = 0;
982                                                 op2_idx = 0;
983                                                 /* use fxxx (tos = tos X tos) */
984                                                 dst = tmpl->normal_op;
985                                                 out_idx = 0;
986                                         } else {
987                                                 /* op2 is on tos now */
988                                                 op2_idx = 0;
989                                                 /* use fxxxp (op = op X tos, pop) */
990                                                 dst = tmpl->normal_pop_op;
991                                                 out_idx = op1_idx;
992                                                 do_pop = 1;
993                                         }
994                                 }
995                         }
996                 }
997         } else {
998                 /* second operand is an address mode */
999                 if (op1_live_after) {
1000                         /* first operand is live: push it here */
1001                         x87_create_fpush(state, n, op1_idx, n_ia32_binary_left);
1002                         op1_idx = 0;
1003                 } else {
1004                         /* first operand is dead: bring it to tos */
1005                         if (op1_idx != 0) {
1006                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1007                                 op1_idx = 0;
1008                         }
1009                 }
1010
1011                 /* use fxxx (tos = tos X mem) */
1012                 dst = permuted ? tmpl->reverse_op : tmpl->normal_op;
1013                 out_idx = 0;
1014         }
1015
1016         patched_insn = x87_patch_insn(n, dst);
1017         x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), patched_insn, out_idx);
1018         if (do_pop) {
1019                 x87_pop(state);
1020         }
1021
1022         /* patch the operation */
1023         attr->x87[0] = op1_reg = get_st_reg(op1_idx);
1024         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
1025                 attr->x87[1] = op2_reg = get_st_reg(op2_idx);
1026         }
1027         attr->x87[2] = out = get_st_reg(out_idx);
1028
1029         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
1030                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s -> %s\n", get_irn_opname(n),
1031                         arch_register_get_name(op1_reg), arch_register_get_name(op2_reg),
1032                         arch_register_get_name(out)));
1033         } else {
1034                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, [AM] -> %s\n", get_irn_opname(n),
1035                         arch_register_get_name(op1_reg),
1036                         arch_register_get_name(out)));
1037         }
1038
1039         return NO_NODE_ADDED;
1040 }
1041
1042 /**
1043  * Simulate a virtual Unop.
1044  *
1045  * @param state  the x87 state
1046  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1047  * @param op     the x87 opcode that will replace n's opcode
1048  *
1049  * @return NO_NODE_ADDED
1050  */
1051 static int sim_unop(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op)
1052 {
1053         int op1_idx;
1054         x87_simulator         *sim = state->sim;
1055         const arch_register_t *op1 = x87_get_irn_register(get_irn_n(n, 0));
1056         const arch_register_t *out = x87_get_irn_register(n);
1057         ia32_x87_attr_t *attr;
1058         unsigned live = vfp_live_args_after(sim, n, REGMASK(out));
1059
1060         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F -> %s\n", n, out->name));
1061         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1062
1063         op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1064
1065         if (is_vfp_live(arch_register_get_index(op1), live)) {
1066                 /* push the operand here */
1067                 x87_create_fpush(state, n, op1_idx, 0);
1068                 op1_idx = 0;
1069         }
1070         else {
1071                 /* operand is dead, bring it to tos */
1072                 if (op1_idx != 0) {
1073                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1074                         op1_idx = 0;
1075                 }
1076         }
1077
1078         x87_set_tos(state, arch_register_get_index(out), x87_patch_insn(n, op));
1079         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1080         attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(0);
1081         attr->x87[2] = out = get_st_reg(0);
1082         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), out->name));
1083
1084         return NO_NODE_ADDED;
1085 }
1086
1087 /**
1088  * Simulate a virtual Load instruction.
1089  *
1090  * @param state  the x87 state
1091  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1092  * @param op     the x87 opcode that will replace n's opcode
1093  *
1094  * @return NO_NODE_ADDED
1095  */
1096 static int sim_load(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op, int res_pos)
1097 {
1098         const arch_register_t *out = x87_irn_get_register(n, res_pos);
1099         ia32_x87_attr_t *attr;
1100
1101         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F -> %s\n", n, arch_register_get_name(out)));
1102         x87_push(state, arch_register_get_index(out), x87_patch_insn(n, op));
1103         assert(out == x87_irn_get_register(n, res_pos));
1104         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1105         attr->x87[2] = out = get_st_reg(0);
1106         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(out)));
1107
1108         return NO_NODE_ADDED;
1109 }
1110
1111 /**
1112  * Rewire all users of @p old_val to @new_val iff they are scheduled after @p store.
1113  *
1114  * @param store   The store
1115  * @param old_val The former value
1116  * @param new_val The new value
1117  */
1118 static void collect_and_rewire_users(ir_node *store, ir_node *old_val, ir_node *new_val)
1119 {
1120         foreach_out_edge_safe(old_val, edge) {
1121                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
1122
1123                 if (! user || user == store)
1124                         continue;
1125
1126                 /* if the user is scheduled after the store: rewire */
1127                 if (sched_is_scheduled(user) && sched_comes_after(store, user)) {
1128                         int i;
1129                         /* find the input of the user pointing to the old value */
1130                         for (i = get_irn_arity(user) - 1; i >= 0; i--) {
1131                                 if (get_irn_n(user, i) == old_val)
1132                                         set_irn_n(user, i, new_val);
1133                         }
1134                 }
1135         }
1136 }
1137
1138 /**
1139  * Simulate a virtual Store.
1140  *
1141  * @param state  the x87 state
1142  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1143  * @param op     the x87 store opcode
1144  * @param op_p   the x87 store and pop opcode
1145  */
1146 static int sim_store(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op, ir_op *op_p)
1147 {
1148         ir_node               *val = get_irn_n(n, n_ia32_vfst_val);
1149         const arch_register_t *op2 = x87_get_irn_register(val);
1150         unsigned              live = vfp_live_args_after(state->sim, n, 0);
1151         int                   insn = NO_NODE_ADDED;
1152         ia32_x87_attr_t *attr;
1153         int op2_reg_idx, op2_idx, depth;
1154         int live_after_node;
1155         ir_mode *mode;
1156
1157         op2_reg_idx = arch_register_get_index(op2);
1158         op2_idx = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1159         live_after_node = is_vfp_live(arch_register_get_index(op2), live);
1160         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s ->\n", n, arch_register_get_name(op2)));
1161         assert(op2_idx >= 0);
1162
1163         mode  = get_ia32_ls_mode(n);
1164         depth = x87_get_depth(state);
1165
1166         if (live_after_node) {
1167                 /*
1168                         Problem: fst doesn't support 96bit modes (spills), only fstp does
1169                                  fist doesn't support 64bit mode, only fistp
1170                         Solution:
1171                                 - stack not full: push value and fstp
1172                                 - stack full: fstp value and load again
1173                         Note that we cannot test on mode_E, because floats might be 96bit ...
1174                 */
1175                 if (get_mode_size_bits(mode) > 64 || (mode_is_int(mode) && get_mode_size_bits(mode) > 32)) {
1176                         if (depth < N_ia32_st_REGS) {
1177                                 /* ok, we have a free register: push + fstp */
1178                                 x87_create_fpush(state, n, op2_idx, n_ia32_vfst_val);
1179                                 x87_pop(state);
1180                                 x87_patch_insn(n, op_p);
1181                         } else {
1182                                 ir_node  *vfld, *mem, *block, *rproj, *mproj;
1183                                 ir_graph *irg   = get_irn_irg(n);
1184                                 ir_node  *nomem = get_irg_no_mem(irg);
1185
1186                                 /* stack full here: need fstp + load */
1187                                 x87_pop(state);
1188                                 x87_patch_insn(n, op_p);
1189
1190                                 block = get_nodes_block(n);
1191                                 vfld  = new_bd_ia32_vfld(NULL, block, get_irn_n(n, 0), get_irn_n(n, 1), nomem, get_ia32_ls_mode(n));
1192
1193                                 /* copy all attributes */
1194                                 set_ia32_frame_ent(vfld, get_ia32_frame_ent(n));
1195                                 if (is_ia32_use_frame(n))
1196                                         set_ia32_use_frame(vfld);
1197                                 set_ia32_op_type(vfld, ia32_AddrModeS);
1198                                 add_ia32_am_offs_int(vfld, get_ia32_am_offs_int(n));
1199                                 set_ia32_am_sc(vfld, get_ia32_am_sc(n));
1200                                 set_ia32_ls_mode(vfld, get_ia32_ls_mode(n));
1201
1202                                 rproj = new_r_Proj(vfld, get_ia32_ls_mode(vfld), pn_ia32_vfld_res);
1203                                 mproj = new_r_Proj(vfld, mode_M, pn_ia32_vfld_M);
1204                                 mem   = get_irn_Proj_for_mode(n, mode_M);
1205
1206                                 assert(mem && "Store memory not found");
1207
1208                                 arch_set_irn_register(rproj, op2);
1209
1210                                 /* reroute all former users of the store memory to the load memory */
1211                                 edges_reroute(mem, mproj);
1212                                 /* set the memory input of the load to the store memory */
1213                                 set_irn_n(vfld, n_ia32_vfld_mem, mem);
1214
1215                                 sched_add_after(n, vfld);
1216                                 sched_add_after(vfld, rproj);
1217
1218                                 /* rewire all users, scheduled after the store, to the loaded value */
1219                                 collect_and_rewire_users(n, val, rproj);
1220
1221                                 insn = NODE_ADDED;
1222                         }
1223                 } else {
1224                         /* we can only store the tos to memory */
1225                         if (op2_idx != 0)
1226                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1227
1228                         /* mode size 64 or smaller -> use normal fst */
1229                         x87_patch_insn(n, op);
1230                 }
1231         } else {
1232                 /* we can only store the tos to memory */
1233                 if (op2_idx != 0)
1234                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1235
1236                 x87_pop(state);
1237                 x87_patch_insn(n, op_p);
1238         }
1239
1240         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1241         attr->x87[1] = op2 = get_st_reg(0);
1242         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(op2)));
1243
1244         return insn;
1245 }
1246
1247 #define _GEN_BINOP(op, rev) \
1248 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1249         exchange_tmpl tmpl = { op_ia32_##op, op_ia32_##rev, op_ia32_##op##p, op_ia32_##rev##p }; \
1250         return sim_binop(state, n, &tmpl); \
1251 }
1252
1253 #define GEN_BINOP(op)   _GEN_BINOP(op, op)
1254 #define GEN_BINOPR(op)  _GEN_BINOP(op, op##r)
1255
1256 #define GEN_LOAD(op)                                              \
1257 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) {               \
1258         return sim_load(state, n, op_ia32_##op, pn_ia32_v##op##_res); \
1259 }
1260
1261 #define GEN_UNOP(op) \
1262 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1263         return sim_unop(state, n, op_ia32_##op); \
1264 }
1265
1266 #define GEN_STORE(op) \
1267 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1268         return sim_store(state, n, op_ia32_##op, op_ia32_##op##p); \
1269 }
1270
1271 /* all stubs */
1272 GEN_BINOP(fadd)
1273 GEN_BINOPR(fsub)
1274 GEN_BINOP(fmul)
1275 GEN_BINOPR(fdiv)
1276 GEN_BINOP(fprem)
1277
1278 GEN_UNOP(fabs)
1279 GEN_UNOP(fchs)
1280
1281 GEN_LOAD(fld)
1282 GEN_LOAD(fild)
1283 GEN_LOAD(fldz)
1284 GEN_LOAD(fld1)
1285
1286 GEN_STORE(fst)
1287 GEN_STORE(fist)
1288
1289 /**
1290  * Simulate a virtual fisttp.
1291  *
1292  * @param state  the x87 state
1293  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1294  *
1295  * @return NO_NODE_ADDED
1296  */
1297 static int sim_fisttp(x87_state *state, ir_node *n)
1298 {
1299         ir_node               *val = get_irn_n(n, n_ia32_vfst_val);
1300         const arch_register_t *op2 = x87_get_irn_register(val);
1301         ia32_x87_attr_t *attr;
1302         int op2_reg_idx, op2_idx;
1303
1304         op2_reg_idx = arch_register_get_index(op2);
1305         op2_idx     = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1306         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s ->\n", n, arch_register_get_name(op2)));
1307         assert(op2_idx >= 0);
1308
1309         /* Note: although the value is still live here, it is destroyed because
1310            of the pop. The register allocator is aware of that and introduced a copy
1311            if the value must be alive. */
1312
1313         /* we can only store the tos to memory */
1314         if (op2_idx != 0)
1315                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1316
1317         x87_pop(state);
1318         x87_patch_insn(n, op_ia32_fisttp);
1319
1320         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1321         attr->x87[1] = op2 = get_st_reg(0);
1322         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(op2)));
1323
1324         return NO_NODE_ADDED;
1325 }
1326
1327 /**
1328  * Simulate a virtual FtstFnstsw.
1329  *
1330  * @param state  the x87 state
1331  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1332  *
1333  * @return NO_NODE_ADDED
1334  */
1335 static int sim_FtstFnstsw(x87_state *state, ir_node *n)
1336 {
1337         x87_simulator         *sim         = state->sim;
1338         ia32_x87_attr_t       *attr        = get_ia32_x87_attr(n);
1339         ir_node               *op1_node    = get_irn_n(n, n_ia32_vFtstFnstsw_left);
1340         const arch_register_t *reg1        = x87_get_irn_register(op1_node);
1341         int                    reg_index_1 = arch_register_get_index(reg1);
1342         int                    op1_idx     = x87_on_stack(state, reg_index_1);
1343         unsigned               live        = vfp_live_args_after(sim, n, 0);
1344
1345         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s\n", n, arch_register_get_name(reg1)));
1346         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1347         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
1348         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1349         assert(op1_idx >= 0);
1350
1351         if (op1_idx != 0) {
1352                 /* bring the value to tos */
1353                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1354                 op1_idx = 0;
1355         }
1356
1357         /* patch the operation */
1358         x87_patch_insn(n, op_ia32_FtstFnstsw);
1359         reg1 = get_st_reg(op1_idx);
1360         attr->x87[0] = reg1;
1361         attr->x87[1] = NULL;
1362         attr->x87[2] = NULL;
1363
1364         if (!is_vfp_live(reg_index_1, live))
1365                 x87_create_fpop(state, sched_next(n), 1);
1366
1367         return NO_NODE_ADDED;
1368 }
1369
1370 /**
1371  * Simulate a Fucom
1372  *
1373  * @param state  the x87 state
1374  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1375  *
1376  * @return NO_NODE_ADDED
1377  */
1378 static int sim_Fucom(x87_state *state, ir_node *n)
1379 {
1380         int op1_idx;
1381         int op2_idx = -1;
1382         ia32_x87_attr_t *attr = get_ia32_x87_attr(n);
1383         ir_op *dst;
1384         x87_simulator         *sim        = state->sim;
1385         ir_node               *op1_node   = get_irn_n(n, n_ia32_vFucomFnstsw_left);
1386         ir_node               *op2_node   = get_irn_n(n, n_ia32_vFucomFnstsw_right);
1387         const arch_register_t *op1        = x87_get_irn_register(op1_node);
1388         const arch_register_t *op2        = x87_get_irn_register(op2_node);
1389         int reg_index_1 = arch_register_get_index(op1);
1390         int                    reg_index_2 = arch_register_get_index(op2);
1391         unsigned               live       = vfp_live_args_after(sim, n, 0);
1392         bool                   permuted   = attr->attr.data.ins_permuted;
1393         bool                   xchg       = false;
1394         int                    pops       = 0;
1395
1396         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s, %s\n", n,
1397                 arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(op2)));
1398         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1399         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
1400         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1401
1402         op1_idx = x87_on_stack(state, reg_index_1);
1403         assert(op1_idx >= 0);
1404
1405         /* BEWARE: check for comp a,a cases, they might happen */
1406         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
1407                 /* second operand is a vfp register */
1408                 op2_idx = x87_on_stack(state, reg_index_2);
1409                 assert(op2_idx >= 0);
1410
1411                 if (is_vfp_live(reg_index_2, live)) {
1412                         /* second operand is live */
1413
1414                         if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1415                                 /* both operands are live */
1416
1417                                 if (op1_idx == 0) {
1418                                         /* res = tos X op */
1419                                 } else if (op2_idx == 0) {
1420                                         /* res = op X tos */
1421                                         permuted = !permuted;
1422                                         xchg     = true;
1423                                 } else {
1424                                         /* bring the first one to tos */
1425                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1426                                         if (op1_idx == op2_idx) {
1427                                                 op2_idx = 0;
1428                                         } else if (op2_idx == 0) {
1429                                                 op2_idx = op1_idx;
1430                                         }
1431                                         op1_idx = 0;
1432                                         /* res = tos X op */
1433                                 }
1434                         } else {
1435                                 /* second live, first operand is dead here, bring it to tos.
1436                                    This means further, op1_idx != op2_idx. */
1437                                 assert(op1_idx != op2_idx);
1438                                 if (op1_idx != 0) {
1439                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1440                                         if (op2_idx == 0)
1441                                                 op2_idx = op1_idx;
1442                                         op1_idx = 0;
1443                                 }
1444                                 /* res = tos X op, pop */
1445                                 pops = 1;
1446                         }
1447                 } else {
1448                         /* second operand is dead */
1449                         if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1450                                 /* first operand is live: bring second to tos.
1451                                    This means further, op1_idx != op2_idx. */
1452                                 assert(op1_idx != op2_idx);
1453                                 if (op2_idx != 0) {
1454                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1455                                         if (op1_idx == 0)
1456                                                 op1_idx = op2_idx;
1457                                         op2_idx = 0;
1458                                 }
1459                                 /* res = op X tos, pop */
1460                                 pops     = 1;
1461                                 permuted = !permuted;
1462                                 xchg     = true;
1463                         } else {
1464                                 /* both operands are dead here, check first for identity. */
1465                                 if (op1_idx == op2_idx) {
1466                                         /* identically, one pop needed */
1467                                         if (op1_idx != 0) {
1468                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1469                                                 op1_idx = 0;
1470                                                 op2_idx = 0;
1471                                         }
1472                                         /* res = tos X op, pop */
1473                                         pops    = 1;
1474                                 }
1475                                 /* different, move them to st and st(1) and pop both.
1476                                    The tricky part is to get one into st(1).*/
1477                                 else if (op2_idx == 1) {
1478                                         /* good, second operand is already in the right place, move the first */
1479                                         if (op1_idx != 0) {
1480                                                 /* bring the first on top */
1481                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1482                                                 assert(op2_idx != 0);
1483                                                 op1_idx = 0;
1484                                         }
1485                                         /* res = tos X op, pop, pop */
1486                                         pops = 2;
1487                                 } else if (op1_idx == 1) {
1488                                         /* good, first operand is already in the right place, move the second */
1489                                         if (op2_idx != 0) {
1490                                                 /* bring the first on top */
1491                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1492                                                 assert(op1_idx != 0);
1493                                                 op2_idx = 0;
1494                                         }
1495                                         /* res = op X tos, pop, pop */
1496                                         permuted = !permuted;
1497                                         xchg     = true;
1498                                         pops     = 2;
1499                                 } else {
1500                                         /* if one is already the TOS, we need two fxch */
1501                                         if (op1_idx == 0) {
1502                                                 /* first one is TOS, move to st(1) */
1503                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1504                                                 assert(op2_idx != 1);
1505                                                 op1_idx = 1;
1506                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1507                                                 op2_idx = 0;
1508                                                 /* res = op X tos, pop, pop */
1509                                                 pops     = 2;
1510                                                 permuted = !permuted;
1511                                                 xchg     = true;
1512                                         } else if (op2_idx == 0) {
1513                                                 /* second one is TOS, move to st(1) */
1514                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1515                                                 assert(op1_idx != 1);
1516                                                 op2_idx = 1;
1517                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1518                                                 op1_idx = 0;
1519                                                 /* res = tos X op, pop, pop */
1520                                                 pops    = 2;
1521                                         } else {
1522                                                 /* none of them is either TOS or st(1), 3 fxch needed */
1523                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1524                                                 assert(op1_idx != 0);
1525                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1526                                                 op2_idx = 1;
1527                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1528                                                 op1_idx = 0;
1529                                                 /* res = tos X op, pop, pop */
1530                                                 pops    = 2;
1531                                         }
1532                                 }
1533                         }
1534                 }
1535         } else {
1536                 /* second operand is an address mode */
1537                 if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1538                         /* first operand is live: bring it to TOS */
1539                         if (op1_idx != 0) {
1540                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1541                                 op1_idx = 0;
1542                         }
1543                 } else {
1544                         /* first operand is dead: bring it to tos */
1545                         if (op1_idx != 0) {
1546                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1547                                 op1_idx = 0;
1548                         }
1549                         pops = 1;
1550                 }
1551         }
1552
1553         /* patch the operation */
1554         if (is_ia32_vFucomFnstsw(n)) {
1555                 int i;
1556
1557                 switch (pops) {
1558                 case 0: dst = op_ia32_FucomFnstsw;   break;
1559                 case 1: dst = op_ia32_FucompFnstsw;  break;
1560                 case 2: dst = op_ia32_FucomppFnstsw; break;
1561                 default: panic("invalid popcount");
1562                 }
1563
1564                 for (i = 0; i < pops; ++i) {
1565                         x87_pop(state);
1566                 }
1567         } else if (is_ia32_vFucomi(n)) {
1568                 switch (pops) {
1569                 case 0: dst = op_ia32_Fucomi;                  break;
1570                 case 1: dst = op_ia32_Fucompi; x87_pop(state); break;
1571                 case 2:
1572                         dst = op_ia32_Fucompi;
1573                         x87_pop(state);
1574                         x87_create_fpop(state, sched_next(n), 1);
1575                         break;
1576                 default: panic("invalid popcount");
1577                 }
1578         } else {
1579                 panic("invalid operation %+F", n);
1580         }
1581
1582         x87_patch_insn(n, dst);
1583         if (xchg) {
1584                 int tmp = op1_idx;
1585                 op1_idx = op2_idx;
1586                 op2_idx = tmp;
1587         }
1588
1589         op1 = get_st_reg(op1_idx);
1590         attr->x87[0] = op1;
1591         if (op2_idx >= 0) {
1592                 op2 = get_st_reg(op2_idx);
1593                 attr->x87[1] = op2;
1594         }
1595         attr->x87[2] = NULL;
1596         attr->attr.data.ins_permuted = permuted;
1597
1598         if (op2_idx >= 0) {
1599                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(n),
1600                         arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(op2)));
1601         } else {
1602                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, [AM]\n", get_irn_opname(n),
1603                         arch_register_get_name(op1)));
1604         }
1605
1606         return NO_NODE_ADDED;
1607 }
1608
1609 /**
1610  * Simulate a Keep.
1611  *
1612  * @param state  the x87 state
1613  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1614  *
1615  * @return NO_NODE_ADDED
1616  */
1617 static int sim_Keep(x87_state *state, ir_node *node)
1618 {
1619         const ir_node         *op;
1620         const arch_register_t *op_reg;
1621         int                    reg_id;
1622         int                    op_stack_idx;
1623         unsigned               live;
1624         int                    i, arity;
1625
1626         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", node));
1627
1628         arity = get_irn_arity(node);
1629         for (i = 0; i < arity; ++i) {
1630                 op      = get_irn_n(node, i);
1631                 op_reg  = arch_get_irn_register(op);
1632                 if (arch_register_get_class(op_reg) != &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1633                         continue;
1634
1635                 reg_id = arch_register_get_index(op_reg);
1636                 live   = vfp_live_args_after(state->sim, node, 0);
1637
1638                 op_stack_idx = x87_on_stack(state, reg_id);
1639                 if (op_stack_idx >= 0 && !is_vfp_live(reg_id, live))
1640                         x87_create_fpop(state, sched_next(node), 1);
1641         }
1642
1643         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack after: "));
1644         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1645
1646         return NO_NODE_ADDED;
1647 }
1648
1649 /**
1650  * Keep the given node alive by adding a be_Keep.
1651  *
1652  * @param node  the node to kept alive
1653  */
1654 static void keep_float_node_alive(ir_node *node)
1655 {
1656         ir_node *block = get_nodes_block(node);
1657         ir_node *keep  = be_new_Keep(block, 1, &node);
1658
1659         assert(sched_is_scheduled(node));
1660         sched_add_after(node, keep);
1661 }
1662
1663 /**
1664  * Create a copy of a node. Recreate the node if it's a constant.
1665  *
1666  * @param state  the x87 state
1667  * @param n      the node to be copied
1668  *
1669  * @return the copy of n
1670  */
1671 static ir_node *create_Copy(x87_state *state, ir_node *n)
1672 {
1673         dbg_info *n_dbg = get_irn_dbg_info(n);
1674         ir_mode *mode = get_irn_mode(n);
1675         ir_node *block = get_nodes_block(n);
1676         ir_node *pred = get_irn_n(n, 0);
1677         ir_node *(*cnstr)(dbg_info *, ir_node *, ir_mode *) = NULL;
1678         ir_node *res;
1679         const arch_register_t *out;
1680         const arch_register_t *op1;
1681         ia32_x87_attr_t *attr;
1682
1683         /* Do not copy constants, recreate them. */
1684         switch (get_ia32_irn_opcode(pred)) {
1685         case iro_ia32_fldz:
1686                 cnstr = new_bd_ia32_fldz;
1687                 break;
1688         case iro_ia32_fld1:
1689                 cnstr = new_bd_ia32_fld1;
1690                 break;
1691         case iro_ia32_fldpi:
1692                 cnstr = new_bd_ia32_fldpi;
1693                 break;
1694         case iro_ia32_fldl2e:
1695                 cnstr = new_bd_ia32_fldl2e;
1696                 break;
1697         case iro_ia32_fldl2t:
1698                 cnstr = new_bd_ia32_fldl2t;
1699                 break;
1700         case iro_ia32_fldlg2:
1701                 cnstr = new_bd_ia32_fldlg2;
1702                 break;
1703         case iro_ia32_fldln2:
1704                 cnstr = new_bd_ia32_fldln2;
1705                 break;
1706         default:
1707                 break;
1708         }
1709
1710         out = x87_get_irn_register(n);
1711         op1 = x87_get_irn_register(pred);
1712
1713         if (cnstr != NULL) {
1714                 /* copy a constant */
1715                 res = (*cnstr)(n_dbg, block, mode);
1716
1717                 x87_push(state, arch_register_get_index(out), res);
1718
1719                 attr = get_ia32_x87_attr(res);
1720                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
1721         } else {
1722                 int op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1723
1724                 res = new_bd_ia32_fpushCopy(n_dbg, block, pred, mode);
1725
1726                 x87_push(state, arch_register_get_index(out), res);
1727
1728                 attr = get_ia32_x87_attr(res);
1729                 attr->x87[0] = get_st_reg(op1_idx);
1730                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
1731         }
1732         arch_set_irn_register(res, out);
1733
1734         return res;
1735 }
1736
1737 /**
1738  * Simulate a be_Copy.
1739  *
1740  * @param state  the x87 state
1741  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1742  *
1743  * @return NO_NODE_ADDED
1744  */
1745 static int sim_Copy(x87_state *state, ir_node *n)
1746 {
1747         ir_node                     *pred;
1748         const arch_register_t       *out;
1749         const arch_register_t       *op1;
1750         const arch_register_class_t *cls;
1751         ir_node                     *node, *next;
1752         int                         op1_idx, out_idx;
1753         unsigned                    live;
1754
1755         cls = arch_get_irn_reg_class(n);
1756         if (cls != &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1757                 return 0;
1758
1759         pred = get_irn_n(n, 0);
1760         out  = x87_get_irn_register(n);
1761         op1  = x87_get_irn_register(pred);
1762         live = vfp_live_args_after(state->sim, n, REGMASK(out));
1763
1764         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s -> %s\n", n,
1765                 arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(out)));
1766         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1767
1768         op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1769
1770         if (is_vfp_live(arch_register_get_index(op1), live)) {
1771                 /* Operand is still live, a real copy. We need here an fpush that can
1772                    hold a a register, so use the fpushCopy or recreate constants */
1773                 node = create_Copy(state, n);
1774
1775                 /* We have to make sure the old value doesn't go dead (which can happen
1776                  * when we recreate constants). As the simulator expected that value in
1777                  * the pred blocks. This is unfortunate as removing it would save us 1
1778                  * instruction, but we would have to rerun all the simulation to get
1779                  * this correct...
1780                  */
1781                 next = sched_next(n);
1782                 sched_remove(n);
1783                 exchange(n, node);
1784                 sched_add_before(next, node);
1785
1786                 if (get_irn_n_edges(pred) == 0) {
1787                         keep_float_node_alive(pred);
1788                 }
1789
1790                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s -> ?\n", node, op1->name));
1791         } else {
1792                 out_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(out));
1793
1794                 if (out_idx >= 0 && out_idx != op1_idx) {
1795                         /* Matze: out already on stack? how can this happen? */
1796                         panic("invalid stack state");
1797
1798 #if 0
1799                         /* op1 must be killed and placed where out is */
1800                         if (out_idx == 0) {
1801                                 ia32_x87_attr_t *attr;
1802                                 /* best case, simple remove and rename */
1803                                 x87_patch_insn(n, op_ia32_Pop);
1804                                 attr = get_ia32_x87_attr(n);
1805                                 attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(0);
1806
1807                                 x87_pop(state);
1808                                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), n, op1_idx - 1);
1809                         } else {
1810                                 ia32_x87_attr_t *attr;
1811                                 /* move op1 to tos, store and pop it */
1812                                 if (op1_idx != 0) {
1813                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1814                                         op1_idx = 0;
1815                                 }
1816                                 x87_patch_insn(n, op_ia32_Pop);
1817                                 attr = get_ia32_x87_attr(n);
1818                                 attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(out_idx);
1819
1820                                 x87_pop(state);
1821                                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), n, out_idx - 1);
1822                         }
1823                         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s\n", n, op1->name));
1824 #endif
1825                 } else {
1826                         /* just a virtual copy */
1827                         x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), get_unop_op(n), op1_idx);
1828                         /* don't remove the node to keep the verifier quiet :),
1829                            the emitter won't emit any code for the node */
1830 #if 0
1831                         sched_remove(n);
1832                         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< KILLED %s\n", get_irn_opname(n)));
1833                         exchange(n, get_unop_op(n));
1834 #endif
1835                 }
1836         }
1837         return NO_NODE_ADDED;
1838 }
1839
1840 /**
1841  * Returns the vf0 result Proj of a Call.
1842  *
1843  * @para call  the Call node
1844  */
1845 static ir_node *get_call_result_proj(ir_node *call)
1846 {
1847         /* search the result proj */
1848         foreach_out_edge(call, edge) {
1849                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1850                 long pn = get_Proj_proj(proj);
1851
1852                 if (pn == pn_ia32_Call_vf0)
1853                         return proj;
1854         }
1855
1856         return NULL;
1857 }
1858
1859 /**
1860  * Simulate a ia32_Call.
1861  *
1862  * @param state      the x87 state
1863  * @param n          the node that should be simulated (and patched)
1864  *
1865  * @return NO_NODE_ADDED
1866  */
1867 static int sim_Call(x87_state *state, ir_node *n)
1868 {
1869         ir_type *call_tp = get_ia32_call_attr_const(n)->call_tp;
1870         ir_type *res_type;
1871         ir_mode *mode;
1872         ir_node *resproj;
1873         const arch_register_t *reg;
1874
1875         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", n));
1876
1877         /* at the begin of a call the x87 state should be empty */
1878         assert(state->depth == 0 && "stack not empty before call");
1879
1880         if (get_method_n_ress(call_tp) <= 0)
1881                 goto end_call;
1882
1883         /*
1884          * If the called function returns a float, it is returned in st(0).
1885          * This even happens if the return value is NOT used.
1886          * Moreover, only one return result is supported.
1887          */
1888         res_type = get_method_res_type(call_tp, 0);
1889         mode     = get_type_mode(res_type);
1890
1891         if (mode == NULL || !mode_is_float(mode))
1892                 goto end_call;
1893
1894         resproj = get_call_result_proj(n);
1895         assert(resproj != NULL);
1896
1897         reg = x87_get_irn_register(resproj);
1898         x87_push(state, arch_register_get_index(reg), resproj);
1899
1900 end_call:
1901         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack after: "));
1902         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1903
1904         return NO_NODE_ADDED;
1905 }
1906
1907 /**
1908  * Simulate a be_Return.
1909  *
1910  * @param state  the x87 state
1911  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1912  *
1913  * @return NO_NODE_ADDED
1914  */
1915 static int sim_Return(x87_state *state, ir_node *n)
1916 {
1917         int n_res = be_Return_get_n_rets(n);
1918         int i, n_float_res = 0;
1919
1920         /* only floating point return values must reside on stack */
1921         for (i = 0; i < n_res; ++i) {
1922                 ir_node *res = get_irn_n(n, n_be_Return_val + i);
1923
1924                 if (mode_is_float(get_irn_mode(res)))
1925                         ++n_float_res;
1926         }
1927         assert(x87_get_depth(state) == n_float_res);
1928
1929         /* pop them virtually */
1930         for (i = n_float_res - 1; i >= 0; --i)
1931                 x87_pop(state);
1932
1933         return NO_NODE_ADDED;
1934 }
1935
1936 typedef struct perm_data_t {
1937         const arch_register_t *in;
1938         const arch_register_t *out;
1939 } perm_data_t;
1940
1941 /**
1942  * Simulate a be_Perm.
1943  *
1944  * @param state  the x87 state
1945  * @param irn    the node that should be simulated (and patched)
1946  *
1947  * @return NO_NODE_ADDED
1948  */
1949 static int sim_Perm(x87_state *state, ir_node *irn)
1950 {
1951         int      i, n;
1952         ir_node *pred = get_irn_n(irn, 0);
1953         int     *stack_pos;
1954
1955         /* handle only floating point Perms */
1956         if (! mode_is_float(get_irn_mode(pred)))
1957                 return NO_NODE_ADDED;
1958
1959         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", irn));
1960
1961         /* Perm is a pure virtual instruction on x87.
1962            All inputs must be on the FPU stack and are pairwise
1963            different from each other.
1964            So, all we need to do is to permutate the stack state. */
1965         n = get_irn_arity(irn);
1966         NEW_ARR_A(int, stack_pos, n);
1967
1968         /* collect old stack positions */
1969         for (i = 0; i < n; ++i) {
1970                 const arch_register_t *inreg = x87_get_irn_register(get_irn_n(irn, i));
1971                 int idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(inreg));
1972
1973                 assert(idx >= 0 && "Perm argument not on x87 stack");
1974
1975                 stack_pos[i] = idx;
1976         }
1977         /* now do the permutation */
1978         foreach_out_edge(irn, edge) {
1979                 ir_node               *proj = get_edge_src_irn(edge);
1980                 const arch_register_t *out  = x87_get_irn_register(proj);
1981                 long                  num   = get_Proj_proj(proj);
1982
1983                 assert(0 <= num && num < n && "More Proj's than Perm inputs");
1984                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), proj, stack_pos[(unsigned)num]);
1985         }
1986         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F\n", irn));
1987
1988         return NO_NODE_ADDED;
1989 }
1990
1991 /**
1992  * Kill any dead registers at block start by popping them from the stack.
1993  *
1994  * @param sim          the simulator handle
1995  * @param block        the current block
1996  * @param start_state  the x87 state at the begin of the block
1997  *
1998  * @return the x87 state after dead register killed
1999  */
2000 static x87_state *x87_kill_deads(x87_simulator *sim, ir_node *block, x87_state *start_state)
2001 {
2002         x87_state *state = start_state;
2003         ir_node *first_insn = sched_first(block);
2004         ir_node *keep = NULL;
2005         unsigned live = vfp_live_args_after(sim, block, 0);
2006         unsigned kill_mask;
2007         int i, depth, num_pop;
2008
2009         kill_mask = 0;
2010         depth = x87_get_depth(state);
2011         for (i = depth - 1; i >= 0; --i) {
2012                 int reg = x87_get_st_reg(state, i);
2013
2014                 if (! is_vfp_live(reg, live))
2015                         kill_mask |= (1 << i);
2016         }
2017
2018         if (kill_mask) {
2019                 /* create a new state, will be changed */
2020                 state = x87_clone_state(sim, state);
2021
2022                 DB((dbg, LEVEL_1, "Killing deads:\n"));
2023                 DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
2024                 DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2025
2026                 if (kill_mask != 0 && live == 0) {
2027                         /* special case: kill all registers */
2028                         if (ia32_cg_config.use_femms || ia32_cg_config.use_emms) {
2029                                 if (ia32_cg_config.use_femms) {
2030                                         /* use FEMMS on AMD processors to clear all */
2031                                         keep = new_bd_ia32_femms(NULL, block);
2032                                 } else {
2033                                         /* use EMMS to clear all */
2034                                         keep = new_bd_ia32_emms(NULL, block);
2035                                 }
2036                                 sched_add_before(first_insn, keep);
2037                                 keep_alive(keep);
2038                                 x87_emms(state);
2039                                 return state;
2040                         }
2041                 }
2042                 /* now kill registers */
2043                 while (kill_mask) {
2044                         /* we can only kill from TOS, so bring them up */
2045                         if (! (kill_mask & 1)) {
2046                                 /* search from behind, because we can to a double-pop */
2047                                 for (i = depth - 1; i >= 0; --i) {
2048                                         if (kill_mask & (1 << i)) {
2049                                                 kill_mask &= ~(1 << i);
2050                                                 kill_mask |= 1;
2051                                                 break;
2052                                         }
2053                                 }
2054
2055                                 if (keep)
2056                                         x87_set_st(state, -1, keep, i);
2057                                 x87_create_fxch(state, first_insn, i);
2058                         }
2059
2060                         if ((kill_mask & 3) == 3) {
2061                                 /* we can do a double-pop */
2062                                 num_pop = 2;
2063                         }
2064                         else {
2065                                 /* only a single pop */
2066                                 num_pop = 1;
2067                         }
2068
2069                         depth -= num_pop;
2070                         kill_mask >>= num_pop;
2071                         keep = x87_create_fpop(state, first_insn, num_pop);
2072                 }
2073                 keep_alive(keep);
2074         }
2075         return state;
2076 }
2077
2078 /**
2079  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a block.
2080  *
2081  * @param sim          the simulator handle
2082  * @param block        the current block
2083  */
2084 static void x87_simulate_block(x87_simulator *sim, ir_node *block)
2085 {
2086         ir_node *n, *next;
2087         blk_state *bl_state = x87_get_bl_state(sim, block);
2088         x87_state *state = bl_state->begin;
2089         ir_node *start_block;
2090
2091         assert(state != NULL);
2092         /* already processed? */
2093         if (bl_state->end != NULL)
2094                 return;
2095
2096         DB((dbg, LEVEL_1, "Simulate %+F\n", block));
2097         DB((dbg, LEVEL_2, "State at Block begin:\n "));
2098         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2099
2100         /* at block begin, kill all dead registers */
2101         state = x87_kill_deads(sim, block, state);
2102         /* create a new state, will be changed */
2103         state = x87_clone_state(sim, state);
2104
2105         /* beware, n might change */
2106         for (n = sched_first(block); !sched_is_end(n); n = next) {
2107                 int node_inserted;
2108                 sim_func func;
2109                 ir_op *op = get_irn_op(n);
2110
2111                 /*
2112                  * get the next node to be simulated here.
2113                  * n might be completely removed from the schedule-
2114                  */
2115                 next = sched_next(n);
2116                 if (op->ops.generic != NULL) {
2117                         func = (sim_func)op->ops.generic;
2118
2119                         /* simulate it */
2120                         node_inserted = (*func)(state, n);
2121
2122                         /*
2123                          * sim_func might have added an additional node after n,
2124                          * so update next node
2125                          * beware: n must not be changed by sim_func
2126                          * (i.e. removed from schedule) in this case
2127                          */
2128                         if (node_inserted != NO_NODE_ADDED)
2129                                 next = sched_next(n);
2130                 }
2131         }
2132
2133         start_block = get_irg_start_block(get_irn_irg(block));
2134
2135         DB((dbg, LEVEL_2, "State at Block end:\n ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2136
2137         /* check if the state must be shuffled */
2138         foreach_block_succ(block, edge) {
2139                 ir_node *succ = get_edge_src_irn(edge);
2140                 blk_state *succ_state;
2141
2142                 if (succ == start_block)
2143                         continue;
2144
2145                 succ_state = x87_get_bl_state(sim, succ);
2146
2147                 if (succ_state->begin == NULL) {
2148                         DB((dbg, LEVEL_2, "Set begin state for succ %+F:\n", succ));
2149                         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2150                         succ_state->begin = state;
2151
2152                         waitq_put(sim->worklist, succ);
2153                 } else {
2154                         DB((dbg, LEVEL_2, "succ %+F already has a state, shuffling\n", succ));
2155                         /* There is already a begin state for the successor, bad.
2156                            Do the necessary permutations.
2157                            Note that critical edges are removed, so this is always possible:
2158                            If the successor has more than one possible input, then it must
2159                            be the only one.
2160                          */
2161                         x87_shuffle(sim, block, state, succ, succ_state->begin);
2162                 }
2163         }
2164         bl_state->end = state;
2165 }
2166
2167 /**
2168  * Register a simulator function.
2169  *
2170  * @param op    the opcode to simulate
2171  * @param func  the simulator function for the opcode
2172  */
2173 static void register_sim(ir_op *op, sim_func func)
2174 {
2175         assert(op->ops.generic == NULL);
2176         op->ops.generic = (op_func) func;
2177 }
2178
2179 /**
2180  * Create a new x87 simulator.
2181  *
2182  * @param sim       a simulator handle, will be initialized
2183  * @param irg       the current graph
2184  */
2185 static void x87_init_simulator(x87_simulator *sim, ir_graph *irg)
2186 {
2187         obstack_init(&sim->obst);
2188         sim->blk_states = pmap_create();
2189         sim->n_idx      = get_irg_last_idx(irg);
2190         sim->live       = OALLOCN(&sim->obst, vfp_liveness, sim->n_idx);
2191
2192         DB((dbg, LEVEL_1, "--------------------------------\n"
2193                 "x87 Simulator started for %+F\n", irg));
2194
2195         /* set the generic function pointer of instruction we must simulate */
2196         ir_clear_opcodes_generic_func();
2197
2198         register_sim(op_ia32_Call,         sim_Call);
2199         register_sim(op_ia32_vfld,         sim_fld);
2200         register_sim(op_ia32_vfild,        sim_fild);
2201         register_sim(op_ia32_vfld1,        sim_fld1);
2202         register_sim(op_ia32_vfldz,        sim_fldz);
2203         register_sim(op_ia32_vfadd,        sim_fadd);
2204         register_sim(op_ia32_vfsub,        sim_fsub);
2205         register_sim(op_ia32_vfmul,        sim_fmul);
2206         register_sim(op_ia32_vfdiv,        sim_fdiv);
2207         register_sim(op_ia32_vfprem,       sim_fprem);
2208         register_sim(op_ia32_vfabs,        sim_fabs);
2209         register_sim(op_ia32_vfchs,        sim_fchs);
2210         register_sim(op_ia32_vfist,        sim_fist);
2211         register_sim(op_ia32_vfisttp,      sim_fisttp);
2212         register_sim(op_ia32_vfst,         sim_fst);
2213         register_sim(op_ia32_vFtstFnstsw,  sim_FtstFnstsw);
2214         register_sim(op_ia32_vFucomFnstsw, sim_Fucom);
2215         register_sim(op_ia32_vFucomi,      sim_Fucom);
2216         register_sim(op_be_Copy,           sim_Copy);
2217         register_sim(op_be_Return,         sim_Return);
2218         register_sim(op_be_Perm,           sim_Perm);
2219         register_sim(op_be_Keep,           sim_Keep);
2220 }
2221
2222 /**
2223  * Destroy a x87 simulator.
2224  *
2225  * @param sim  the simulator handle
2226  */
2227 static void x87_destroy_simulator(x87_simulator *sim)
2228 {
2229         pmap_destroy(sim->blk_states);
2230         obstack_free(&sim->obst, NULL);
2231         DB((dbg, LEVEL_1, "x87 Simulator stopped\n\n"));
2232 }
2233
2234 /**
2235  * Pre-block walker: calculate the liveness information for the block
2236  * and store it into the sim->live cache.
2237  */
2238 static void update_liveness_walker(ir_node *block, void *data)
2239 {
2240         x87_simulator *sim = (x87_simulator*)data;
2241         update_liveness(sim, block);
2242 }
2243
2244 /*
2245  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a graph.
2246  * Replaces all virtual floating point instructions and registers
2247  * by real ones.
2248  */
2249 void ia32_x87_simulate_graph(ir_graph *irg)
2250 {
2251         /* TODO improve code quality (less executed fxch) by using execfreqs */
2252
2253         ir_node       *block, *start_block;
2254         blk_state     *bl_state;
2255         x87_simulator sim;
2256
2257         /* create the simulator */
2258         x87_init_simulator(&sim, irg);
2259
2260         start_block = get_irg_start_block(irg);
2261         bl_state    = x87_get_bl_state(&sim, start_block);
2262
2263         /* start with the empty state */
2264         bl_state->begin = empty;
2265         empty->sim      = &sim;
2266
2267         sim.worklist = new_waitq();
2268         waitq_put(sim.worklist, start_block);
2269
2270         be_assure_live_sets(irg);
2271         sim.lv = be_get_irg_liveness(irg);
2272
2273         /* Calculate the liveness for all nodes. We must precalculate this info,
2274          * because the simulator adds new nodes (possible before Phi nodes) which
2275          * would let a lazy calculation fail.
2276          * On the other hand we reduce the computation amount due to
2277          * precaching from O(n^2) to O(n) at the expense of O(n) cache memory.
2278          */
2279         irg_block_walk_graph(irg, update_liveness_walker, NULL, &sim);
2280
2281         /* iterate */
2282         do {
2283                 block = (ir_node*)waitq_get(sim.worklist);
2284                 x87_simulate_block(&sim, block);
2285         } while (! waitq_empty(sim.worklist));
2286
2287         /* kill it */
2288         del_waitq(sim.worklist);
2289         x87_destroy_simulator(&sim);
2290 }
2291
2292 /* Initializes the x87 simulator. */
2293 void ia32_init_x87(void)
2294 {
2295         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.ia32.x87");
2296 }