Let sched_foreach_from() and sched_foreach_reverse_from() declare their iterator...
[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         int i;
776         vfp_liveness live = 0;
777         const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
778         const be_lv_t *lv = sim->lv;
779
780         be_lv_foreach(lv, block, be_lv_state_end, i) {
781                 const arch_register_t *reg;
782                 const ir_node *node = be_lv_get_irn(lv, block, i);
783                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
784                         continue;
785
786                 reg = x87_get_irn_register(node);
787                 live |= 1 << arch_register_get_index(reg);
788         }
789
790         return live;
791 }
792
793 /** get the register mask from an arch_register */
794 #define REGMASK(reg)    (1 << (arch_register_get_index(reg)))
795
796 /**
797  * Return a bitset of argument registers which are live at the end of a node.
798  *
799  * @param sim    the simulator handle
800  * @param pos    the node
801  * @param kill   kill mask for the output registers
802  *
803  * @return The live bitset.
804  */
805 static unsigned vfp_live_args_after(x87_simulator *sim, const ir_node *pos, unsigned kill)
806 {
807         unsigned idx = get_irn_idx(pos);
808
809         assert(idx < sim->n_idx);
810         return sim->live[idx] & ~kill;
811 }
812
813 /**
814  * Calculate the liveness for a whole block and cache it.
815  *
816  * @param sim   the simulator handle
817  * @param lv    the liveness handle
818  * @param block the block
819  */
820 static void update_liveness(x87_simulator *sim, ir_node *block)
821 {
822         vfp_liveness live = vfp_liveness_end_of_block(sim, block);
823         unsigned idx;
824
825         /* now iterate through the block backward and cache the results */
826         sched_foreach_reverse(block, irn) {
827                 /* stop at the first Phi: this produces the live-in */
828                 if (is_Phi(irn))
829                         break;
830
831                 idx = get_irn_idx(irn);
832                 sim->live[idx] = live;
833
834                 live = vfp_liveness_transfer(irn, live);
835         }
836         idx = get_irn_idx(block);
837         sim->live[idx] = live;
838 }
839
840 /**
841  * Returns true if a register is live in a set.
842  *
843  * @param reg_idx  the vfp register index
844  * @param live     a live bitset
845  */
846 #define is_vfp_live(reg_idx, live) ((live) & (1 << (reg_idx)))
847
848 #ifdef DEBUG_libfirm
849 /**
850  * Dump liveness info.
851  *
852  * @param live  the live bitset
853  */
854 static void vfp_dump_live(vfp_liveness live)
855 {
856         int i;
857
858         DB((dbg, LEVEL_2, "Live after: "));
859         for (i = 0; i < 8; ++i) {
860                 if (live & (1 << i)) {
861                         DB((dbg, LEVEL_2, "vf%d ", i));
862                 }
863         }
864         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
865 }
866 #endif /* DEBUG_libfirm */
867
868 /* --------------------------------- simulators ---------------------------------------- */
869
870 /**
871  * Simulate a virtual binop.
872  *
873  * @param state  the x87 state
874  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
875  * @param tmpl   the template containing the 4 possible x87 opcodes
876  *
877  * @return NO_NODE_ADDED
878  */
879 static int sim_binop(x87_state *state, ir_node *n, const exchange_tmpl *tmpl)
880 {
881         int op2_idx = 0, op1_idx;
882         int out_idx, do_pop = 0;
883         ia32_x87_attr_t *attr;
884         int permuted;
885         ir_node *patched_insn;
886         ir_op *dst;
887         x87_simulator         *sim     = state->sim;
888         ir_node               *op1     = get_irn_n(n, n_ia32_binary_left);
889         ir_node               *op2     = get_irn_n(n, n_ia32_binary_right);
890         const arch_register_t *op1_reg = x87_get_irn_register(op1);
891         const arch_register_t *op2_reg = x87_get_irn_register(op2);
892         const arch_register_t *out     = x87_irn_get_register(n, pn_ia32_res);
893         int reg_index_1                = arch_register_get_index(op1_reg);
894         int reg_index_2                = arch_register_get_index(op2_reg);
895         vfp_liveness           live    = vfp_live_args_after(sim, n, REGMASK(out));
896         int                    op1_live_after;
897         int                    op2_live_after;
898
899         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s, %s -> %s\n", n,
900                 arch_register_get_name(op1_reg), arch_register_get_name(op2_reg),
901                 arch_register_get_name(out)));
902         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
903         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
904         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
905
906         op1_idx = x87_on_stack(state, reg_index_1);
907         assert(op1_idx >= 0);
908         op1_live_after = is_vfp_live(reg_index_1, live);
909
910         attr     = get_ia32_x87_attr(n);
911         permuted = attr->attr.data.ins_permuted;
912
913         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
914                 assert(!permuted);
915
916                 /* second operand is a vfp register */
917                 op2_idx = x87_on_stack(state, reg_index_2);
918                 assert(op2_idx >= 0);
919                 op2_live_after = is_vfp_live(reg_index_2, live);
920
921                 if (op2_live_after) {
922                         /* Second operand is live. */
923
924                         if (op1_live_after) {
925                                 /* Both operands are live: push the first one.
926                                    This works even for op1 == op2. */
927                                 x87_create_fpush(state, n, op1_idx, n_ia32_binary_right);
928                                 /* now do fxxx (tos=tos X op) */
929                                 op1_idx = 0;
930                                 op2_idx += 1;
931                                 out_idx = 0;
932                                 dst = tmpl->normal_op;
933                         } else {
934                                 /* Second live, first operand is dead here, bring it to tos. */
935                                 if (op1_idx != 0) {
936                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
937                                         if (op2_idx == 0)
938                                                 op2_idx = op1_idx;
939                                         op1_idx = 0;
940                                 }
941                                 /* now do fxxx (tos=tos X op) */
942                                 out_idx = 0;
943                                 dst = tmpl->normal_op;
944                         }
945                 } else {
946                         /* Second operand is dead. */
947                         if (op1_live_after) {
948                                 /* First operand is live: bring second to tos. */
949                                 if (op2_idx != 0) {
950                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
951                                         if (op1_idx == 0)
952                                                 op1_idx = op2_idx;
953                                         op2_idx = 0;
954                                 }
955                                 /* now do fxxxr (tos = op X tos) */
956                                 out_idx = 0;
957                                 dst = tmpl->reverse_op;
958                         } else {
959                                 /* Both operands are dead here, pop them from the stack. */
960                                 if (op2_idx == 0) {
961                                         if (op1_idx == 0) {
962                                                 /* Both are identically and on tos, no pop needed. */
963                                                 /* here fxxx (tos = tos X tos) */
964                                                 dst = tmpl->normal_op;
965                                                 out_idx = 0;
966                                         } else {
967                                                 /* now do fxxxp (op = op X tos, pop) */
968                                                 dst = tmpl->normal_pop_op;
969                                                 do_pop = 1;
970                                                 out_idx = op1_idx;
971                                         }
972                                 } else if (op1_idx == 0) {
973                                         assert(op1_idx != op2_idx);
974                                         /* now do fxxxrp (op = tos X op, pop) */
975                                         dst = tmpl->reverse_pop_op;
976                                         do_pop = 1;
977                                         out_idx = op2_idx;
978                                 } else {
979                                         /* Bring the second on top. */
980                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
981                                         if (op1_idx == op2_idx) {
982                                                 /* Both are identically and on tos now, no pop needed. */
983                                                 op1_idx = 0;
984                                                 op2_idx = 0;
985                                                 /* use fxxx (tos = tos X tos) */
986                                                 dst = tmpl->normal_op;
987                                                 out_idx = 0;
988                                         } else {
989                                                 /* op2 is on tos now */
990                                                 op2_idx = 0;
991                                                 /* use fxxxp (op = op X tos, pop) */
992                                                 dst = tmpl->normal_pop_op;
993                                                 out_idx = op1_idx;
994                                                 do_pop = 1;
995                                         }
996                                 }
997                         }
998                 }
999         } else {
1000                 /* second operand is an address mode */
1001                 if (op1_live_after) {
1002                         /* first operand is live: push it here */
1003                         x87_create_fpush(state, n, op1_idx, n_ia32_binary_left);
1004                         op1_idx = 0;
1005                 } else {
1006                         /* first operand is dead: bring it to tos */
1007                         if (op1_idx != 0) {
1008                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1009                                 op1_idx = 0;
1010                         }
1011                 }
1012
1013                 /* use fxxx (tos = tos X mem) */
1014                 dst = permuted ? tmpl->reverse_op : tmpl->normal_op;
1015                 out_idx = 0;
1016         }
1017
1018         patched_insn = x87_patch_insn(n, dst);
1019         x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), patched_insn, out_idx);
1020         if (do_pop) {
1021                 x87_pop(state);
1022         }
1023
1024         /* patch the operation */
1025         attr->x87[0] = op1_reg = get_st_reg(op1_idx);
1026         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
1027                 attr->x87[1] = op2_reg = get_st_reg(op2_idx);
1028         }
1029         attr->x87[2] = out = get_st_reg(out_idx);
1030
1031         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
1032                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s -> %s\n", get_irn_opname(n),
1033                         arch_register_get_name(op1_reg), arch_register_get_name(op2_reg),
1034                         arch_register_get_name(out)));
1035         } else {
1036                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, [AM] -> %s\n", get_irn_opname(n),
1037                         arch_register_get_name(op1_reg),
1038                         arch_register_get_name(out)));
1039         }
1040
1041         return NO_NODE_ADDED;
1042 }
1043
1044 /**
1045  * Simulate a virtual Unop.
1046  *
1047  * @param state  the x87 state
1048  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1049  * @param op     the x87 opcode that will replace n's opcode
1050  *
1051  * @return NO_NODE_ADDED
1052  */
1053 static int sim_unop(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op)
1054 {
1055         int op1_idx;
1056         x87_simulator         *sim = state->sim;
1057         const arch_register_t *op1 = x87_get_irn_register(get_irn_n(n, 0));
1058         const arch_register_t *out = x87_get_irn_register(n);
1059         ia32_x87_attr_t *attr;
1060         unsigned live = vfp_live_args_after(sim, n, REGMASK(out));
1061
1062         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F -> %s\n", n, out->name));
1063         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1064
1065         op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1066
1067         if (is_vfp_live(arch_register_get_index(op1), live)) {
1068                 /* push the operand here */
1069                 x87_create_fpush(state, n, op1_idx, 0);
1070                 op1_idx = 0;
1071         }
1072         else {
1073                 /* operand is dead, bring it to tos */
1074                 if (op1_idx != 0) {
1075                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1076                         op1_idx = 0;
1077                 }
1078         }
1079
1080         x87_set_tos(state, arch_register_get_index(out), x87_patch_insn(n, op));
1081         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1082         attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(0);
1083         attr->x87[2] = out = get_st_reg(0);
1084         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), out->name));
1085
1086         return NO_NODE_ADDED;
1087 }
1088
1089 /**
1090  * Simulate a virtual Load instruction.
1091  *
1092  * @param state  the x87 state
1093  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1094  * @param op     the x87 opcode that will replace n's opcode
1095  *
1096  * @return NO_NODE_ADDED
1097  */
1098 static int sim_load(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op, int res_pos)
1099 {
1100         const arch_register_t *out = x87_irn_get_register(n, res_pos);
1101         ia32_x87_attr_t *attr;
1102
1103         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F -> %s\n", n, arch_register_get_name(out)));
1104         x87_push(state, arch_register_get_index(out), x87_patch_insn(n, op));
1105         assert(out == x87_irn_get_register(n, res_pos));
1106         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1107         attr->x87[2] = out = get_st_reg(0);
1108         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(out)));
1109
1110         return NO_NODE_ADDED;
1111 }
1112
1113 /**
1114  * Rewire all users of @p old_val to @new_val iff they are scheduled after @p store.
1115  *
1116  * @param store   The store
1117  * @param old_val The former value
1118  * @param new_val The new value
1119  */
1120 static void collect_and_rewire_users(ir_node *store, ir_node *old_val, ir_node *new_val)
1121 {
1122         foreach_out_edge_safe(old_val, edge) {
1123                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
1124
1125                 if (! user || user == store)
1126                         continue;
1127
1128                 /* if the user is scheduled after the store: rewire */
1129                 if (sched_is_scheduled(user) && sched_comes_after(store, user)) {
1130                         int i;
1131                         /* find the input of the user pointing to the old value */
1132                         for (i = get_irn_arity(user) - 1; i >= 0; i--) {
1133                                 if (get_irn_n(user, i) == old_val)
1134                                         set_irn_n(user, i, new_val);
1135                         }
1136                 }
1137         }
1138 }
1139
1140 /**
1141  * Simulate a virtual Store.
1142  *
1143  * @param state  the x87 state
1144  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1145  * @param op     the x87 store opcode
1146  * @param op_p   the x87 store and pop opcode
1147  */
1148 static int sim_store(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op, ir_op *op_p)
1149 {
1150         ir_node               *val = get_irn_n(n, n_ia32_vfst_val);
1151         const arch_register_t *op2 = x87_get_irn_register(val);
1152         unsigned              live = vfp_live_args_after(state->sim, n, 0);
1153         int                   insn = NO_NODE_ADDED;
1154         ia32_x87_attr_t *attr;
1155         int op2_reg_idx, op2_idx, depth;
1156         int live_after_node;
1157         ir_mode *mode;
1158
1159         op2_reg_idx = arch_register_get_index(op2);
1160         op2_idx = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1161         live_after_node = is_vfp_live(arch_register_get_index(op2), live);
1162         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s ->\n", n, arch_register_get_name(op2)));
1163         assert(op2_idx >= 0);
1164
1165         mode  = get_ia32_ls_mode(n);
1166         depth = x87_get_depth(state);
1167
1168         if (live_after_node) {
1169                 /*
1170                         Problem: fst doesn't support 96bit modes (spills), only fstp does
1171                                  fist doesn't support 64bit mode, only fistp
1172                         Solution:
1173                                 - stack not full: push value and fstp
1174                                 - stack full: fstp value and load again
1175                         Note that we cannot test on mode_E, because floats might be 96bit ...
1176                 */
1177                 if (get_mode_size_bits(mode) > 64 || (mode_is_int(mode) && get_mode_size_bits(mode) > 32)) {
1178                         if (depth < N_ia32_st_REGS) {
1179                                 /* ok, we have a free register: push + fstp */
1180                                 x87_create_fpush(state, n, op2_idx, n_ia32_vfst_val);
1181                                 x87_pop(state);
1182                                 x87_patch_insn(n, op_p);
1183                         } else {
1184                                 ir_node  *vfld, *mem, *block, *rproj, *mproj;
1185                                 ir_graph *irg   = get_irn_irg(n);
1186                                 ir_node  *nomem = get_irg_no_mem(irg);
1187
1188                                 /* stack full here: need fstp + load */
1189                                 x87_pop(state);
1190                                 x87_patch_insn(n, op_p);
1191
1192                                 block = get_nodes_block(n);
1193                                 vfld  = new_bd_ia32_vfld(NULL, block, get_irn_n(n, 0), get_irn_n(n, 1), nomem, get_ia32_ls_mode(n));
1194
1195                                 /* copy all attributes */
1196                                 set_ia32_frame_ent(vfld, get_ia32_frame_ent(n));
1197                                 if (is_ia32_use_frame(n))
1198                                         set_ia32_use_frame(vfld);
1199                                 set_ia32_op_type(vfld, ia32_AddrModeS);
1200                                 add_ia32_am_offs_int(vfld, get_ia32_am_offs_int(n));
1201                                 set_ia32_am_sc(vfld, get_ia32_am_sc(n));
1202                                 set_ia32_ls_mode(vfld, get_ia32_ls_mode(n));
1203
1204                                 rproj = new_r_Proj(vfld, get_ia32_ls_mode(vfld), pn_ia32_vfld_res);
1205                                 mproj = new_r_Proj(vfld, mode_M, pn_ia32_vfld_M);
1206                                 mem   = get_irn_Proj_for_mode(n, mode_M);
1207
1208                                 assert(mem && "Store memory not found");
1209
1210                                 arch_set_irn_register(rproj, op2);
1211
1212                                 /* reroute all former users of the store memory to the load memory */
1213                                 edges_reroute(mem, mproj);
1214                                 /* set the memory input of the load to the store memory */
1215                                 set_irn_n(vfld, n_ia32_vfld_mem, mem);
1216
1217                                 sched_add_after(n, vfld);
1218                                 sched_add_after(vfld, rproj);
1219
1220                                 /* rewire all users, scheduled after the store, to the loaded value */
1221                                 collect_and_rewire_users(n, val, rproj);
1222
1223                                 insn = NODE_ADDED;
1224                         }
1225                 } else {
1226                         /* we can only store the tos to memory */
1227                         if (op2_idx != 0)
1228                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1229
1230                         /* mode size 64 or smaller -> use normal fst */
1231                         x87_patch_insn(n, op);
1232                 }
1233         } else {
1234                 /* we can only store the tos to memory */
1235                 if (op2_idx != 0)
1236                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1237
1238                 x87_pop(state);
1239                 x87_patch_insn(n, op_p);
1240         }
1241
1242         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1243         attr->x87[1] = op2 = get_st_reg(0);
1244         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(op2)));
1245
1246         return insn;
1247 }
1248
1249 #define _GEN_BINOP(op, rev) \
1250 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1251         exchange_tmpl tmpl = { op_ia32_##op, op_ia32_##rev, op_ia32_##op##p, op_ia32_##rev##p }; \
1252         return sim_binop(state, n, &tmpl); \
1253 }
1254
1255 #define GEN_BINOP(op)   _GEN_BINOP(op, op)
1256 #define GEN_BINOPR(op)  _GEN_BINOP(op, op##r)
1257
1258 #define GEN_LOAD(op)                                              \
1259 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) {               \
1260         return sim_load(state, n, op_ia32_##op, pn_ia32_v##op##_res); \
1261 }
1262
1263 #define GEN_UNOP(op) \
1264 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1265         return sim_unop(state, n, op_ia32_##op); \
1266 }
1267
1268 #define GEN_STORE(op) \
1269 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1270         return sim_store(state, n, op_ia32_##op, op_ia32_##op##p); \
1271 }
1272
1273 /* all stubs */
1274 GEN_BINOP(fadd)
1275 GEN_BINOPR(fsub)
1276 GEN_BINOP(fmul)
1277 GEN_BINOPR(fdiv)
1278 GEN_BINOP(fprem)
1279
1280 GEN_UNOP(fabs)
1281 GEN_UNOP(fchs)
1282
1283 GEN_LOAD(fld)
1284 GEN_LOAD(fild)
1285 GEN_LOAD(fldz)
1286 GEN_LOAD(fld1)
1287
1288 GEN_STORE(fst)
1289 GEN_STORE(fist)
1290
1291 /**
1292  * Simulate a virtual fisttp.
1293  *
1294  * @param state  the x87 state
1295  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1296  *
1297  * @return NO_NODE_ADDED
1298  */
1299 static int sim_fisttp(x87_state *state, ir_node *n)
1300 {
1301         ir_node               *val = get_irn_n(n, n_ia32_vfst_val);
1302         const arch_register_t *op2 = x87_get_irn_register(val);
1303         ia32_x87_attr_t *attr;
1304         int op2_reg_idx, op2_idx;
1305
1306         op2_reg_idx = arch_register_get_index(op2);
1307         op2_idx     = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1308         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s ->\n", n, arch_register_get_name(op2)));
1309         assert(op2_idx >= 0);
1310
1311         /* Note: although the value is still live here, it is destroyed because
1312            of the pop. The register allocator is aware of that and introduced a copy
1313            if the value must be alive. */
1314
1315         /* we can only store the tos to memory */
1316         if (op2_idx != 0)
1317                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1318
1319         x87_pop(state);
1320         x87_patch_insn(n, op_ia32_fisttp);
1321
1322         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1323         attr->x87[1] = op2 = get_st_reg(0);
1324         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(op2)));
1325
1326         return NO_NODE_ADDED;
1327 }
1328
1329 /**
1330  * Simulate a virtual FtstFnstsw.
1331  *
1332  * @param state  the x87 state
1333  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1334  *
1335  * @return NO_NODE_ADDED
1336  */
1337 static int sim_FtstFnstsw(x87_state *state, ir_node *n)
1338 {
1339         x87_simulator         *sim         = state->sim;
1340         ia32_x87_attr_t       *attr        = get_ia32_x87_attr(n);
1341         ir_node               *op1_node    = get_irn_n(n, n_ia32_vFtstFnstsw_left);
1342         const arch_register_t *reg1        = x87_get_irn_register(op1_node);
1343         int                    reg_index_1 = arch_register_get_index(reg1);
1344         int                    op1_idx     = x87_on_stack(state, reg_index_1);
1345         unsigned               live        = vfp_live_args_after(sim, n, 0);
1346
1347         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s\n", n, arch_register_get_name(reg1)));
1348         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1349         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
1350         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1351         assert(op1_idx >= 0);
1352
1353         if (op1_idx != 0) {
1354                 /* bring the value to tos */
1355                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1356                 op1_idx = 0;
1357         }
1358
1359         /* patch the operation */
1360         x87_patch_insn(n, op_ia32_FtstFnstsw);
1361         reg1 = get_st_reg(op1_idx);
1362         attr->x87[0] = reg1;
1363         attr->x87[1] = NULL;
1364         attr->x87[2] = NULL;
1365
1366         if (!is_vfp_live(reg_index_1, live))
1367                 x87_create_fpop(state, sched_next(n), 1);
1368
1369         return NO_NODE_ADDED;
1370 }
1371
1372 /**
1373  * Simulate a Fucom
1374  *
1375  * @param state  the x87 state
1376  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1377  *
1378  * @return NO_NODE_ADDED
1379  */
1380 static int sim_Fucom(x87_state *state, ir_node *n)
1381 {
1382         int op1_idx;
1383         int op2_idx = -1;
1384         ia32_x87_attr_t *attr = get_ia32_x87_attr(n);
1385         ir_op *dst;
1386         x87_simulator         *sim        = state->sim;
1387         ir_node               *op1_node   = get_irn_n(n, n_ia32_vFucomFnstsw_left);
1388         ir_node               *op2_node   = get_irn_n(n, n_ia32_vFucomFnstsw_right);
1389         const arch_register_t *op1        = x87_get_irn_register(op1_node);
1390         const arch_register_t *op2        = x87_get_irn_register(op2_node);
1391         int reg_index_1 = arch_register_get_index(op1);
1392         int                    reg_index_2 = arch_register_get_index(op2);
1393         unsigned               live       = vfp_live_args_after(sim, n, 0);
1394         bool                   permuted   = attr->attr.data.ins_permuted;
1395         bool                   xchg       = false;
1396         int                    pops       = 0;
1397
1398         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s, %s\n", n,
1399                 arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(op2)));
1400         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1401         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
1402         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1403
1404         op1_idx = x87_on_stack(state, reg_index_1);
1405         assert(op1_idx >= 0);
1406
1407         /* BEWARE: check for comp a,a cases, they might happen */
1408         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
1409                 /* second operand is a vfp register */
1410                 op2_idx = x87_on_stack(state, reg_index_2);
1411                 assert(op2_idx >= 0);
1412
1413                 if (is_vfp_live(reg_index_2, live)) {
1414                         /* second operand is live */
1415
1416                         if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1417                                 /* both operands are live */
1418
1419                                 if (op1_idx == 0) {
1420                                         /* res = tos X op */
1421                                 } else if (op2_idx == 0) {
1422                                         /* res = op X tos */
1423                                         permuted = !permuted;
1424                                         xchg     = true;
1425                                 } else {
1426                                         /* bring the first one to tos */
1427                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1428                                         if (op1_idx == op2_idx) {
1429                                                 op2_idx = 0;
1430                                         } else if (op2_idx == 0) {
1431                                                 op2_idx = op1_idx;
1432                                         }
1433                                         op1_idx = 0;
1434                                         /* res = tos X op */
1435                                 }
1436                         } else {
1437                                 /* second live, first operand is dead here, bring it to tos.
1438                                    This means further, op1_idx != op2_idx. */
1439                                 assert(op1_idx != op2_idx);
1440                                 if (op1_idx != 0) {
1441                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1442                                         if (op2_idx == 0)
1443                                                 op2_idx = op1_idx;
1444                                         op1_idx = 0;
1445                                 }
1446                                 /* res = tos X op, pop */
1447                                 pops = 1;
1448                         }
1449                 } else {
1450                         /* second operand is dead */
1451                         if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1452                                 /* first operand is live: bring second to tos.
1453                                    This means further, op1_idx != op2_idx. */
1454                                 assert(op1_idx != op2_idx);
1455                                 if (op2_idx != 0) {
1456                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1457                                         if (op1_idx == 0)
1458                                                 op1_idx = op2_idx;
1459                                         op2_idx = 0;
1460                                 }
1461                                 /* res = op X tos, pop */
1462                                 pops     = 1;
1463                                 permuted = !permuted;
1464                                 xchg     = true;
1465                         } else {
1466                                 /* both operands are dead here, check first for identity. */
1467                                 if (op1_idx == op2_idx) {
1468                                         /* identically, one pop needed */
1469                                         if (op1_idx != 0) {
1470                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1471                                                 op1_idx = 0;
1472                                                 op2_idx = 0;
1473                                         }
1474                                         /* res = tos X op, pop */
1475                                         pops    = 1;
1476                                 }
1477                                 /* different, move them to st and st(1) and pop both.
1478                                    The tricky part is to get one into st(1).*/
1479                                 else if (op2_idx == 1) {
1480                                         /* good, second operand is already in the right place, move the first */
1481                                         if (op1_idx != 0) {
1482                                                 /* bring the first on top */
1483                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1484                                                 assert(op2_idx != 0);
1485                                                 op1_idx = 0;
1486                                         }
1487                                         /* res = tos X op, pop, pop */
1488                                         pops = 2;
1489                                 } else if (op1_idx == 1) {
1490                                         /* good, first operand is already in the right place, move the second */
1491                                         if (op2_idx != 0) {
1492                                                 /* bring the first on top */
1493                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1494                                                 assert(op1_idx != 0);
1495                                                 op2_idx = 0;
1496                                         }
1497                                         /* res = op X tos, pop, pop */
1498                                         permuted = !permuted;
1499                                         xchg     = true;
1500                                         pops     = 2;
1501                                 } else {
1502                                         /* if one is already the TOS, we need two fxch */
1503                                         if (op1_idx == 0) {
1504                                                 /* first one is TOS, move to st(1) */
1505                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1506                                                 assert(op2_idx != 1);
1507                                                 op1_idx = 1;
1508                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1509                                                 op2_idx = 0;
1510                                                 /* res = op X tos, pop, pop */
1511                                                 pops     = 2;
1512                                                 permuted = !permuted;
1513                                                 xchg     = true;
1514                                         } else if (op2_idx == 0) {
1515                                                 /* second one is TOS, move to st(1) */
1516                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1517                                                 assert(op1_idx != 1);
1518                                                 op2_idx = 1;
1519                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1520                                                 op1_idx = 0;
1521                                                 /* res = tos X op, pop, pop */
1522                                                 pops    = 2;
1523                                         } else {
1524                                                 /* none of them is either TOS or st(1), 3 fxch needed */
1525                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1526                                                 assert(op1_idx != 0);
1527                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1528                                                 op2_idx = 1;
1529                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1530                                                 op1_idx = 0;
1531                                                 /* res = tos X op, pop, pop */
1532                                                 pops    = 2;
1533                                         }
1534                                 }
1535                         }
1536                 }
1537         } else {
1538                 /* second operand is an address mode */
1539                 if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1540                         /* first operand is live: bring it to TOS */
1541                         if (op1_idx != 0) {
1542                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1543                                 op1_idx = 0;
1544                         }
1545                 } else {
1546                         /* first operand is dead: bring it to tos */
1547                         if (op1_idx != 0) {
1548                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1549                                 op1_idx = 0;
1550                         }
1551                         pops = 1;
1552                 }
1553         }
1554
1555         /* patch the operation */
1556         if (is_ia32_vFucomFnstsw(n)) {
1557                 int i;
1558
1559                 switch (pops) {
1560                 case 0: dst = op_ia32_FucomFnstsw;   break;
1561                 case 1: dst = op_ia32_FucompFnstsw;  break;
1562                 case 2: dst = op_ia32_FucomppFnstsw; break;
1563                 default: panic("invalid popcount in sim_Fucom");
1564                 }
1565
1566                 for (i = 0; i < pops; ++i) {
1567                         x87_pop(state);
1568                 }
1569         } else if (is_ia32_vFucomi(n)) {
1570                 switch (pops) {
1571                 case 0: dst = op_ia32_Fucomi;                  break;
1572                 case 1: dst = op_ia32_Fucompi; x87_pop(state); break;
1573                 case 2:
1574                         dst = op_ia32_Fucompi;
1575                         x87_pop(state);
1576                         x87_create_fpop(state, sched_next(n), 1);
1577                         break;
1578                 default: panic("invalid popcount in sim_Fucom");
1579                 }
1580         } else {
1581                 panic("invalid operation %+F in sim_FucomFnstsw", n);
1582         }
1583
1584         x87_patch_insn(n, dst);
1585         if (xchg) {
1586                 int tmp = op1_idx;
1587                 op1_idx = op2_idx;
1588                 op2_idx = tmp;
1589         }
1590
1591         op1 = get_st_reg(op1_idx);
1592         attr->x87[0] = op1;
1593         if (op2_idx >= 0) {
1594                 op2 = get_st_reg(op2_idx);
1595                 attr->x87[1] = op2;
1596         }
1597         attr->x87[2] = NULL;
1598         attr->attr.data.ins_permuted = permuted;
1599
1600         if (op2_idx >= 0) {
1601                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(n),
1602                         arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(op2)));
1603         } else {
1604                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, [AM]\n", get_irn_opname(n),
1605                         arch_register_get_name(op1)));
1606         }
1607
1608         return NO_NODE_ADDED;
1609 }
1610
1611 /**
1612  * Simulate a Keep.
1613  *
1614  * @param state  the x87 state
1615  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1616  *
1617  * @return NO_NODE_ADDED
1618  */
1619 static int sim_Keep(x87_state *state, ir_node *node)
1620 {
1621         const ir_node         *op;
1622         const arch_register_t *op_reg;
1623         int                    reg_id;
1624         int                    op_stack_idx;
1625         unsigned               live;
1626         int                    i, arity;
1627
1628         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", node));
1629
1630         arity = get_irn_arity(node);
1631         for (i = 0; i < arity; ++i) {
1632                 op      = get_irn_n(node, i);
1633                 op_reg  = arch_get_irn_register(op);
1634                 if (arch_register_get_class(op_reg) != &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1635                         continue;
1636
1637                 reg_id = arch_register_get_index(op_reg);
1638                 live   = vfp_live_args_after(state->sim, node, 0);
1639
1640                 op_stack_idx = x87_on_stack(state, reg_id);
1641                 if (op_stack_idx >= 0 && !is_vfp_live(reg_id, live))
1642                         x87_create_fpop(state, sched_next(node), 1);
1643         }
1644
1645         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack after: "));
1646         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1647
1648         return NO_NODE_ADDED;
1649 }
1650
1651 /**
1652  * Keep the given node alive by adding a be_Keep.
1653  *
1654  * @param node  the node to kept alive
1655  */
1656 static void keep_float_node_alive(ir_node *node)
1657 {
1658         ir_node *block = get_nodes_block(node);
1659         ir_node *keep  = be_new_Keep(block, 1, &node);
1660
1661         assert(sched_is_scheduled(node));
1662         sched_add_after(node, keep);
1663 }
1664
1665 /**
1666  * Create a copy of a node. Recreate the node if it's a constant.
1667  *
1668  * @param state  the x87 state
1669  * @param n      the node to be copied
1670  *
1671  * @return the copy of n
1672  */
1673 static ir_node *create_Copy(x87_state *state, ir_node *n)
1674 {
1675         dbg_info *n_dbg = get_irn_dbg_info(n);
1676         ir_mode *mode = get_irn_mode(n);
1677         ir_node *block = get_nodes_block(n);
1678         ir_node *pred = get_irn_n(n, 0);
1679         ir_node *(*cnstr)(dbg_info *, ir_node *, ir_mode *) = NULL;
1680         ir_node *res;
1681         const arch_register_t *out;
1682         const arch_register_t *op1;
1683         ia32_x87_attr_t *attr;
1684
1685         /* Do not copy constants, recreate them. */
1686         switch (get_ia32_irn_opcode(pred)) {
1687         case iro_ia32_fldz:
1688                 cnstr = new_bd_ia32_fldz;
1689                 break;
1690         case iro_ia32_fld1:
1691                 cnstr = new_bd_ia32_fld1;
1692                 break;
1693         case iro_ia32_fldpi:
1694                 cnstr = new_bd_ia32_fldpi;
1695                 break;
1696         case iro_ia32_fldl2e:
1697                 cnstr = new_bd_ia32_fldl2e;
1698                 break;
1699         case iro_ia32_fldl2t:
1700                 cnstr = new_bd_ia32_fldl2t;
1701                 break;
1702         case iro_ia32_fldlg2:
1703                 cnstr = new_bd_ia32_fldlg2;
1704                 break;
1705         case iro_ia32_fldln2:
1706                 cnstr = new_bd_ia32_fldln2;
1707                 break;
1708         default:
1709                 break;
1710         }
1711
1712         out = x87_get_irn_register(n);
1713         op1 = x87_get_irn_register(pred);
1714
1715         if (cnstr != NULL) {
1716                 /* copy a constant */
1717                 res = (*cnstr)(n_dbg, block, mode);
1718
1719                 x87_push(state, arch_register_get_index(out), res);
1720
1721                 attr = get_ia32_x87_attr(res);
1722                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
1723         } else {
1724                 int op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1725
1726                 res = new_bd_ia32_fpushCopy(n_dbg, block, pred, mode);
1727
1728                 x87_push(state, arch_register_get_index(out), res);
1729
1730                 attr = get_ia32_x87_attr(res);
1731                 attr->x87[0] = get_st_reg(op1_idx);
1732                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
1733         }
1734         arch_set_irn_register(res, out);
1735
1736         return res;
1737 }
1738
1739 /**
1740  * Simulate a be_Copy.
1741  *
1742  * @param state  the x87 state
1743  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1744  *
1745  * @return NO_NODE_ADDED
1746  */
1747 static int sim_Copy(x87_state *state, ir_node *n)
1748 {
1749         ir_node                     *pred;
1750         const arch_register_t       *out;
1751         const arch_register_t       *op1;
1752         const arch_register_class_t *cls;
1753         ir_node                     *node, *next;
1754         int                         op1_idx, out_idx;
1755         unsigned                    live;
1756
1757         cls = arch_get_irn_reg_class(n);
1758         if (cls != &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1759                 return 0;
1760
1761         pred = get_irn_n(n, 0);
1762         out  = x87_get_irn_register(n);
1763         op1  = x87_get_irn_register(pred);
1764         live = vfp_live_args_after(state->sim, n, REGMASK(out));
1765
1766         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s -> %s\n", n,
1767                 arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(out)));
1768         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1769
1770         op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1771
1772         if (is_vfp_live(arch_register_get_index(op1), live)) {
1773                 /* Operand is still live, a real copy. We need here an fpush that can
1774                    hold a a register, so use the fpushCopy or recreate constants */
1775                 node = create_Copy(state, n);
1776
1777                 /* We have to make sure the old value doesn't go dead (which can happen
1778                  * when we recreate constants). As the simulator expected that value in
1779                  * the pred blocks. This is unfortunate as removing it would save us 1
1780                  * instruction, but we would have to rerun all the simulation to get
1781                  * this correct...
1782                  */
1783                 next = sched_next(n);
1784                 sched_remove(n);
1785                 exchange(n, node);
1786                 sched_add_before(next, node);
1787
1788                 if (get_irn_n_edges(pred) == 0) {
1789                         keep_float_node_alive(pred);
1790                 }
1791
1792                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s -> ?\n", node, op1->name));
1793         } else {
1794                 out_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(out));
1795
1796                 if (out_idx >= 0 && out_idx != op1_idx) {
1797                         /* Matze: out already on stack? how can this happen? */
1798                         panic("invalid stack state in x87 simulator");
1799
1800 #if 0
1801                         /* op1 must be killed and placed where out is */
1802                         if (out_idx == 0) {
1803                                 ia32_x87_attr_t *attr;
1804                                 /* best case, simple remove and rename */
1805                                 x87_patch_insn(n, op_ia32_Pop);
1806                                 attr = get_ia32_x87_attr(n);
1807                                 attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(0);
1808
1809                                 x87_pop(state);
1810                                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), n, op1_idx - 1);
1811                         } else {
1812                                 ia32_x87_attr_t *attr;
1813                                 /* move op1 to tos, store and pop it */
1814                                 if (op1_idx != 0) {
1815                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1816                                         op1_idx = 0;
1817                                 }
1818                                 x87_patch_insn(n, op_ia32_Pop);
1819                                 attr = get_ia32_x87_attr(n);
1820                                 attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(out_idx);
1821
1822                                 x87_pop(state);
1823                                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), n, out_idx - 1);
1824                         }
1825                         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s\n", n, op1->name));
1826 #endif
1827                 } else {
1828                         /* just a virtual copy */
1829                         x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), get_unop_op(n), op1_idx);
1830                         /* don't remove the node to keep the verifier quiet :),
1831                            the emitter won't emit any code for the node */
1832 #if 0
1833                         sched_remove(n);
1834                         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< KILLED %s\n", get_irn_opname(n)));
1835                         exchange(n, get_unop_op(n));
1836 #endif
1837                 }
1838         }
1839         return NO_NODE_ADDED;
1840 }
1841
1842 /**
1843  * Returns the vf0 result Proj of a Call.
1844  *
1845  * @para call  the Call node
1846  */
1847 static ir_node *get_call_result_proj(ir_node *call)
1848 {
1849         /* search the result proj */
1850         foreach_out_edge(call, edge) {
1851                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1852                 long pn = get_Proj_proj(proj);
1853
1854                 if (pn == pn_ia32_Call_vf0)
1855                         return proj;
1856         }
1857
1858         return NULL;
1859 }
1860
1861 /**
1862  * Simulate a ia32_Call.
1863  *
1864  * @param state      the x87 state
1865  * @param n          the node that should be simulated (and patched)
1866  *
1867  * @return NO_NODE_ADDED
1868  */
1869 static int sim_Call(x87_state *state, ir_node *n)
1870 {
1871         ir_type *call_tp = get_ia32_call_attr_const(n)->call_tp;
1872         ir_type *res_type;
1873         ir_mode *mode;
1874         ir_node *resproj;
1875         const arch_register_t *reg;
1876
1877         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", n));
1878
1879         /* at the begin of a call the x87 state should be empty */
1880         assert(state->depth == 0 && "stack not empty before call");
1881
1882         if (get_method_n_ress(call_tp) <= 0)
1883                 goto end_call;
1884
1885         /*
1886          * If the called function returns a float, it is returned in st(0).
1887          * This even happens if the return value is NOT used.
1888          * Moreover, only one return result is supported.
1889          */
1890         res_type = get_method_res_type(call_tp, 0);
1891         mode     = get_type_mode(res_type);
1892
1893         if (mode == NULL || !mode_is_float(mode))
1894                 goto end_call;
1895
1896         resproj = get_call_result_proj(n);
1897         assert(resproj != NULL);
1898
1899         reg = x87_get_irn_register(resproj);
1900         x87_push(state, arch_register_get_index(reg), resproj);
1901
1902 end_call:
1903         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack after: "));
1904         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1905
1906         return NO_NODE_ADDED;
1907 }
1908
1909 /**
1910  * Simulate a be_Return.
1911  *
1912  * @param state  the x87 state
1913  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1914  *
1915  * @return NO_NODE_ADDED
1916  */
1917 static int sim_Return(x87_state *state, ir_node *n)
1918 {
1919         int n_res = be_Return_get_n_rets(n);
1920         int i, n_float_res = 0;
1921
1922         /* only floating point return values must reside on stack */
1923         for (i = 0; i < n_res; ++i) {
1924                 ir_node *res = get_irn_n(n, n_be_Return_val + i);
1925
1926                 if (mode_is_float(get_irn_mode(res)))
1927                         ++n_float_res;
1928         }
1929         assert(x87_get_depth(state) == n_float_res);
1930
1931         /* pop them virtually */
1932         for (i = n_float_res - 1; i >= 0; --i)
1933                 x87_pop(state);
1934
1935         return NO_NODE_ADDED;
1936 }
1937
1938 typedef struct perm_data_t {
1939         const arch_register_t *in;
1940         const arch_register_t *out;
1941 } perm_data_t;
1942
1943 /**
1944  * Simulate a be_Perm.
1945  *
1946  * @param state  the x87 state
1947  * @param irn    the node that should be simulated (and patched)
1948  *
1949  * @return NO_NODE_ADDED
1950  */
1951 static int sim_Perm(x87_state *state, ir_node *irn)
1952 {
1953         int      i, n;
1954         ir_node *pred = get_irn_n(irn, 0);
1955         int     *stack_pos;
1956
1957         /* handle only floating point Perms */
1958         if (! mode_is_float(get_irn_mode(pred)))
1959                 return NO_NODE_ADDED;
1960
1961         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", irn));
1962
1963         /* Perm is a pure virtual instruction on x87.
1964            All inputs must be on the FPU stack and are pairwise
1965            different from each other.
1966            So, all we need to do is to permutate the stack state. */
1967         n = get_irn_arity(irn);
1968         NEW_ARR_A(int, stack_pos, n);
1969
1970         /* collect old stack positions */
1971         for (i = 0; i < n; ++i) {
1972                 const arch_register_t *inreg = x87_get_irn_register(get_irn_n(irn, i));
1973                 int idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(inreg));
1974
1975                 assert(idx >= 0 && "Perm argument not on x87 stack");
1976
1977                 stack_pos[i] = idx;
1978         }
1979         /* now do the permutation */
1980         foreach_out_edge(irn, edge) {
1981                 ir_node               *proj = get_edge_src_irn(edge);
1982                 const arch_register_t *out  = x87_get_irn_register(proj);
1983                 long                  num   = get_Proj_proj(proj);
1984
1985                 assert(0 <= num && num < n && "More Proj's than Perm inputs");
1986                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), proj, stack_pos[(unsigned)num]);
1987         }
1988         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F\n", irn));
1989
1990         return NO_NODE_ADDED;
1991 }
1992
1993 /**
1994  * Kill any dead registers at block start by popping them from the stack.
1995  *
1996  * @param sim          the simulator handle
1997  * @param block        the current block
1998  * @param start_state  the x87 state at the begin of the block
1999  *
2000  * @return the x87 state after dead register killed
2001  */
2002 static x87_state *x87_kill_deads(x87_simulator *sim, ir_node *block, x87_state *start_state)
2003 {
2004         x87_state *state = start_state;
2005         ir_node *first_insn = sched_first(block);
2006         ir_node *keep = NULL;
2007         unsigned live = vfp_live_args_after(sim, block, 0);
2008         unsigned kill_mask;
2009         int i, depth, num_pop;
2010
2011         kill_mask = 0;
2012         depth = x87_get_depth(state);
2013         for (i = depth - 1; i >= 0; --i) {
2014                 int reg = x87_get_st_reg(state, i);
2015
2016                 if (! is_vfp_live(reg, live))
2017                         kill_mask |= (1 << i);
2018         }
2019
2020         if (kill_mask) {
2021                 /* create a new state, will be changed */
2022                 state = x87_clone_state(sim, state);
2023
2024                 DB((dbg, LEVEL_1, "Killing deads:\n"));
2025                 DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
2026                 DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2027
2028                 if (kill_mask != 0 && live == 0) {
2029                         /* special case: kill all registers */
2030                         if (ia32_cg_config.use_femms || ia32_cg_config.use_emms) {
2031                                 if (ia32_cg_config.use_femms) {
2032                                         /* use FEMMS on AMD processors to clear all */
2033                                         keep = new_bd_ia32_femms(NULL, block);
2034                                 } else {
2035                                         /* use EMMS to clear all */
2036                                         keep = new_bd_ia32_emms(NULL, block);
2037                                 }
2038                                 sched_add_before(first_insn, keep);
2039                                 keep_alive(keep);
2040                                 x87_emms(state);
2041                                 return state;
2042                         }
2043                 }
2044                 /* now kill registers */
2045                 while (kill_mask) {
2046                         /* we can only kill from TOS, so bring them up */
2047                         if (! (kill_mask & 1)) {
2048                                 /* search from behind, because we can to a double-pop */
2049                                 for (i = depth - 1; i >= 0; --i) {
2050                                         if (kill_mask & (1 << i)) {
2051                                                 kill_mask &= ~(1 << i);
2052                                                 kill_mask |= 1;
2053                                                 break;
2054                                         }
2055                                 }
2056
2057                                 if (keep)
2058                                         x87_set_st(state, -1, keep, i);
2059                                 x87_create_fxch(state, first_insn, i);
2060                         }
2061
2062                         if ((kill_mask & 3) == 3) {
2063                                 /* we can do a double-pop */
2064                                 num_pop = 2;
2065                         }
2066                         else {
2067                                 /* only a single pop */
2068                                 num_pop = 1;
2069                         }
2070
2071                         depth -= num_pop;
2072                         kill_mask >>= num_pop;
2073                         keep = x87_create_fpop(state, first_insn, num_pop);
2074                 }
2075                 keep_alive(keep);
2076         }
2077         return state;
2078 }
2079
2080 /**
2081  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a block.
2082  *
2083  * @param sim          the simulator handle
2084  * @param block        the current block
2085  */
2086 static void x87_simulate_block(x87_simulator *sim, ir_node *block)
2087 {
2088         ir_node *n, *next;
2089         blk_state *bl_state = x87_get_bl_state(sim, block);
2090         x87_state *state = bl_state->begin;
2091         ir_node *start_block;
2092
2093         assert(state != NULL);
2094         /* already processed? */
2095         if (bl_state->end != NULL)
2096                 return;
2097
2098         DB((dbg, LEVEL_1, "Simulate %+F\n", block));
2099         DB((dbg, LEVEL_2, "State at Block begin:\n "));
2100         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2101
2102         /* at block begin, kill all dead registers */
2103         state = x87_kill_deads(sim, block, state);
2104         /* create a new state, will be changed */
2105         state = x87_clone_state(sim, state);
2106
2107         /* beware, n might change */
2108         for (n = sched_first(block); !sched_is_end(n); n = next) {
2109                 int node_inserted;
2110                 sim_func func;
2111                 ir_op *op = get_irn_op(n);
2112
2113                 /*
2114                  * get the next node to be simulated here.
2115                  * n might be completely removed from the schedule-
2116                  */
2117                 next = sched_next(n);
2118                 if (op->ops.generic != NULL) {
2119                         func = (sim_func)op->ops.generic;
2120
2121                         /* simulate it */
2122                         node_inserted = (*func)(state, n);
2123
2124                         /*
2125                          * sim_func might have added an additional node after n,
2126                          * so update next node
2127                          * beware: n must not be changed by sim_func
2128                          * (i.e. removed from schedule) in this case
2129                          */
2130                         if (node_inserted != NO_NODE_ADDED)
2131                                 next = sched_next(n);
2132                 }
2133         }
2134
2135         start_block = get_irg_start_block(get_irn_irg(block));
2136
2137         DB((dbg, LEVEL_2, "State at Block end:\n ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2138
2139         /* check if the state must be shuffled */
2140         foreach_block_succ(block, edge) {
2141                 ir_node *succ = get_edge_src_irn(edge);
2142                 blk_state *succ_state;
2143
2144                 if (succ == start_block)
2145                         continue;
2146
2147                 succ_state = x87_get_bl_state(sim, succ);
2148
2149                 if (succ_state->begin == NULL) {
2150                         DB((dbg, LEVEL_2, "Set begin state for succ %+F:\n", succ));
2151                         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2152                         succ_state->begin = state;
2153
2154                         waitq_put(sim->worklist, succ);
2155                 } else {
2156                         DB((dbg, LEVEL_2, "succ %+F already has a state, shuffling\n", succ));
2157                         /* There is already a begin state for the successor, bad.
2158                            Do the necessary permutations.
2159                            Note that critical edges are removed, so this is always possible:
2160                            If the successor has more than one possible input, then it must
2161                            be the only one.
2162                          */
2163                         x87_shuffle(sim, block, state, succ, succ_state->begin);
2164                 }
2165         }
2166         bl_state->end = state;
2167 }
2168
2169 /**
2170  * Register a simulator function.
2171  *
2172  * @param op    the opcode to simulate
2173  * @param func  the simulator function for the opcode
2174  */
2175 static void register_sim(ir_op *op, sim_func func)
2176 {
2177         assert(op->ops.generic == NULL);
2178         op->ops.generic = (op_func) func;
2179 }
2180
2181 /**
2182  * Create a new x87 simulator.
2183  *
2184  * @param sim       a simulator handle, will be initialized
2185  * @param irg       the current graph
2186  */
2187 static void x87_init_simulator(x87_simulator *sim, ir_graph *irg)
2188 {
2189         obstack_init(&sim->obst);
2190         sim->blk_states = pmap_create();
2191         sim->n_idx      = get_irg_last_idx(irg);
2192         sim->live       = OALLOCN(&sim->obst, vfp_liveness, sim->n_idx);
2193
2194         DB((dbg, LEVEL_1, "--------------------------------\n"
2195                 "x87 Simulator started for %+F\n", irg));
2196
2197         /* set the generic function pointer of instruction we must simulate */
2198         ir_clear_opcodes_generic_func();
2199
2200         register_sim(op_ia32_Call,         sim_Call);
2201         register_sim(op_ia32_vfld,         sim_fld);
2202         register_sim(op_ia32_vfild,        sim_fild);
2203         register_sim(op_ia32_vfld1,        sim_fld1);
2204         register_sim(op_ia32_vfldz,        sim_fldz);
2205         register_sim(op_ia32_vfadd,        sim_fadd);
2206         register_sim(op_ia32_vfsub,        sim_fsub);
2207         register_sim(op_ia32_vfmul,        sim_fmul);
2208         register_sim(op_ia32_vfdiv,        sim_fdiv);
2209         register_sim(op_ia32_vfprem,       sim_fprem);
2210         register_sim(op_ia32_vfabs,        sim_fabs);
2211         register_sim(op_ia32_vfchs,        sim_fchs);
2212         register_sim(op_ia32_vfist,        sim_fist);
2213         register_sim(op_ia32_vfisttp,      sim_fisttp);
2214         register_sim(op_ia32_vfst,         sim_fst);
2215         register_sim(op_ia32_vFtstFnstsw,  sim_FtstFnstsw);
2216         register_sim(op_ia32_vFucomFnstsw, sim_Fucom);
2217         register_sim(op_ia32_vFucomi,      sim_Fucom);
2218         register_sim(op_be_Copy,           sim_Copy);
2219         register_sim(op_be_Return,         sim_Return);
2220         register_sim(op_be_Perm,           sim_Perm);
2221         register_sim(op_be_Keep,           sim_Keep);
2222 }
2223
2224 /**
2225  * Destroy a x87 simulator.
2226  *
2227  * @param sim  the simulator handle
2228  */
2229 static void x87_destroy_simulator(x87_simulator *sim)
2230 {
2231         pmap_destroy(sim->blk_states);
2232         obstack_free(&sim->obst, NULL);
2233         DB((dbg, LEVEL_1, "x87 Simulator stopped\n\n"));
2234 }
2235
2236 /**
2237  * Pre-block walker: calculate the liveness information for the block
2238  * and store it into the sim->live cache.
2239  */
2240 static void update_liveness_walker(ir_node *block, void *data)
2241 {
2242         x87_simulator *sim = (x87_simulator*)data;
2243         update_liveness(sim, block);
2244 }
2245
2246 /*
2247  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a graph.
2248  * Replaces all virtual floating point instructions and registers
2249  * by real ones.
2250  */
2251 void ia32_x87_simulate_graph(ir_graph *irg)
2252 {
2253         /* TODO improve code quality (less executed fxch) by using execfreqs */
2254
2255         ir_node       *block, *start_block;
2256         blk_state     *bl_state;
2257         x87_simulator sim;
2258
2259         /* create the simulator */
2260         x87_init_simulator(&sim, irg);
2261
2262         start_block = get_irg_start_block(irg);
2263         bl_state    = x87_get_bl_state(&sim, start_block);
2264
2265         /* start with the empty state */
2266         bl_state->begin = empty;
2267         empty->sim      = &sim;
2268
2269         sim.worklist = new_waitq();
2270         waitq_put(sim.worklist, start_block);
2271
2272         be_assure_live_sets(irg);
2273         sim.lv = be_get_irg_liveness(irg);
2274
2275         /* Calculate the liveness for all nodes. We must precalculate this info,
2276          * because the simulator adds new nodes (possible before Phi nodes) which
2277          * would let a lazy calculation fail.
2278          * On the other hand we reduce the computation amount due to
2279          * precaching from O(n^2) to O(n) at the expense of O(n) cache memory.
2280          */
2281         irg_block_walk_graph(irg, update_liveness_walker, NULL, &sim);
2282
2283         /* iterate */
2284         do {
2285                 block = (ir_node*)waitq_get(sim.worklist);
2286                 x87_simulate_block(&sim, block);
2287         } while (! waitq_empty(sim.worklist));
2288
2289         /* kill it */
2290         del_waitq(sim.worklist);
2291         x87_destroy_simulator(&sim);
2292 }
2293
2294 /* Initializes the x87 simulator. */
2295 void ia32_init_x87(void)
2296 {
2297         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.ia32.x87");
2298 }