Use be_get_Copy_op().
[libfirm] / ir / be / ia32 / ia32_x87.c
1 /*
2  * Copyright (C) 1995-2010 University of Karlsruhe.  All right reserved.
3  *
4  * This file is part of libFirm.
5  *
6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
9  * packaging of this file.
10  *
11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
13  * Agreement provided with the Software.
14  *
15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
17  * PURPOSE.
18  */
19
20 /**
21  * @file
22  * @brief       This file implements the x87 support and virtual to stack
23  *              register translation for the ia32 backend.
24  * @author      Michael Beck
25  */
26 #include "config.h"
27
28 #include <assert.h>
29
30 #include "irnode_t.h"
31 #include "irop_t.h"
32 #include "irprog.h"
33 #include "iredges_t.h"
34 #include "irgmod.h"
35 #include "ircons.h"
36 #include "irgwalk.h"
37 #include "obst.h"
38 #include "pmap.h"
39 #include "array_t.h"
40 #include "pdeq.h"
41 #include "irprintf.h"
42 #include "debug.h"
43 #include "error.h"
44
45 #include "belive_t.h"
46 #include "besched.h"
47 #include "benode.h"
48 #include "bearch_ia32_t.h"
49 #include "ia32_new_nodes.h"
50 #include "gen_ia32_new_nodes.h"
51 #include "gen_ia32_regalloc_if.h"
52 #include "ia32_x87.h"
53 #include "ia32_architecture.h"
54
55 #define MASK_TOS(x)    ((x) & (N_ia32_st_REGS - 1))
56
57 /** the debug handle */
58 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
59
60 /* Forward declaration. */
61 typedef struct x87_simulator x87_simulator;
62
63 /**
64  * An exchange template.
65  * Note that our virtual functions have the same inputs
66  * and attributes as the real ones, so we can simple exchange
67  * their opcodes!
68  * Further, x87 supports inverse instructions, so we can handle them.
69  */
70 typedef struct exchange_tmpl {
71         ir_op *normal_op;       /**< the normal one */
72         ir_op *reverse_op;      /**< the reverse one if exists */
73         ir_op *normal_pop_op;   /**< the normal one with tos pop */
74         ir_op *reverse_pop_op;  /**< the reverse one with tos pop */
75 } exchange_tmpl;
76
77 /**
78  * An entry on the simulated x87 stack.
79  */
80 typedef struct st_entry {
81         int     reg_idx;        /**< the virtual register index of this stack value */
82         ir_node *node;          /**< the node that produced this value */
83 } st_entry;
84
85 /**
86  * The x87 state.
87  */
88 typedef struct x87_state {
89         st_entry st[N_ia32_st_REGS]; /**< the register stack */
90         int depth;                   /**< the current stack depth */
91         int tos;                     /**< position of the tos */
92         x87_simulator *sim;          /**< The simulator. */
93 } x87_state;
94
95 /** An empty state, used for blocks without fp instructions. */
96 static x87_state _empty = { { {0, NULL}, }, 0, 0, NULL };
97 static x87_state *empty = (x87_state *)&_empty;
98
99 /**
100  * Return values of the instruction simulator functions.
101  */
102 enum {
103         NO_NODE_ADDED = 0,  /**< No node that needs simulation was added. */
104         NODE_ADDED    = 1   /**< A node that must be simulated was added by the simulator
105                                  in the schedule AFTER the current node. */
106 };
107
108 /**
109  * The type of an instruction simulator function.
110  *
111  * @param state  the x87 state
112  * @param n      the node to be simulated
113  *
114  * @return NODE_ADDED    if a node was added AFTER n in schedule that MUST be
115  *                       simulated further
116  *         NO_NODE_ADDED otherwise
117  */
118 typedef int (*sim_func)(x87_state *state, ir_node *n);
119
120 /**
121  * A block state: Every block has a x87 state at the beginning and at the end.
122  */
123 typedef struct blk_state {
124         x87_state *begin;   /**< state at the begin or NULL if not assigned */
125         x87_state *end;     /**< state at the end or NULL if not assigned */
126 } blk_state;
127
128 /** liveness bitset for vfp registers. */
129 typedef unsigned char vfp_liveness;
130
131 /**
132  * The x87 simulator.
133  */
134 struct x87_simulator {
135         struct obstack obst;        /**< An obstack for fast allocating. */
136         pmap *blk_states;           /**< Map blocks to states. */
137         be_lv_t *lv;                /**< intrablock liveness. */
138         vfp_liveness *live;         /**< Liveness information. */
139         unsigned n_idx;             /**< The cached get_irg_last_idx() result. */
140         waitq *worklist;            /**< Worklist of blocks that must be processed. */
141         ia32_isa_t *isa;            /**< the ISA object */
142 };
143
144 /**
145  * Returns the current stack depth.
146  *
147  * @param state  the x87 state
148  *
149  * @return the x87 stack depth
150  */
151 static int x87_get_depth(const x87_state *state)
152 {
153         return state->depth;
154 }
155
156 /**
157  * Return the virtual register index at st(pos).
158  *
159  * @param state  the x87 state
160  * @param pos    a stack position
161  *
162  * @return the vfp register index that produced the value at st(pos)
163  */
164 static int x87_get_st_reg(const x87_state *state, int pos)
165 {
166         assert(pos < state->depth);
167         return state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].reg_idx;
168 }
169
170 #ifdef DEBUG_libfirm
171 /**
172  * Return the node at st(pos).
173  *
174  * @param state  the x87 state
175  * @param pos    a stack position
176  *
177  * @return the IR node that produced the value at st(pos)
178  */
179 static ir_node *x87_get_st_node(const x87_state *state, int pos)
180 {
181         assert(pos < state->depth);
182         return state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].node;
183 }
184
185 /**
186  * Dump the stack for debugging.
187  *
188  * @param state  the x87 state
189  */
190 static void x87_dump_stack(const x87_state *state)
191 {
192         int i;
193
194         for (i = state->depth - 1; i >= 0; --i) {
195                 DB((dbg, LEVEL_2, "vf%d(%+F) ", x87_get_st_reg(state, i),
196                     x87_get_st_node(state, i)));
197         }
198         DB((dbg, LEVEL_2, "<-- TOS\n"));
199 }
200 #endif /* DEBUG_libfirm */
201
202 /**
203  * Set a virtual register to st(pos).
204  *
205  * @param state    the x87 state
206  * @param reg_idx  the vfp register index that should be set
207  * @param node     the IR node that produces the value of the vfp register
208  * @param pos      the stack position where the new value should be entered
209  */
210 static void x87_set_st(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node, int pos)
211 {
212         assert(0 < state->depth);
213         state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].reg_idx = reg_idx;
214         state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)].node    = node;
215
216         DB((dbg, LEVEL_2, "After SET_REG: "));
217         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
218 }
219
220 /**
221  * Set the tos virtual register.
222  *
223  * @param state    the x87 state
224  * @param reg_idx  the vfp register index that should be set
225  * @param node     the IR node that produces the value of the vfp register
226  */
227 static void x87_set_tos(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
228 {
229         x87_set_st(state, reg_idx, node, 0);
230 }
231
232 /**
233  * Swap st(0) with st(pos).
234  *
235  * @param state    the x87 state
236  * @param pos      the stack position to change the tos with
237  */
238 static void x87_fxch(x87_state *state, int pos)
239 {
240         st_entry entry;
241         assert(pos < state->depth);
242
243         entry = state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)];
244         state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)] = state->st[MASK_TOS(state->tos)];
245         state->st[MASK_TOS(state->tos)] = entry;
246
247         DB((dbg, LEVEL_2, "After FXCH: "));
248         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
249 }
250
251 /**
252  * Convert a virtual register to the stack index.
253  *
254  * @param state    the x87 state
255  * @param reg_idx  the register vfp index
256  *
257  * @return the stack position where the register is stacked
258  *         or -1 if the virtual register was not found
259  */
260 static int x87_on_stack(const x87_state *state, int reg_idx)
261 {
262         int i, tos = state->tos;
263
264         for (i = 0; i < state->depth; ++i)
265                 if (state->st[MASK_TOS(tos + i)].reg_idx == reg_idx)
266                         return i;
267         return -1;
268 }
269
270 /**
271  * Push a virtual Register onto the stack, double pushed allowed.
272  *
273  * @param state     the x87 state
274  * @param reg_idx   the register vfp index
275  * @param node      the node that produces the value of the vfp register
276  */
277 static void x87_push_dbl(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
278 {
279         assert(state->depth < N_ia32_st_REGS && "stack overrun");
280
281         ++state->depth;
282         state->tos = MASK_TOS(state->tos - 1);
283         state->st[state->tos].reg_idx = reg_idx;
284         state->st[state->tos].node    = node;
285
286         DB((dbg, LEVEL_2, "After PUSH: ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
287 }
288
289 /**
290  * Push a virtual Register onto the stack, double pushes are NOT allowed.
291  *
292  * @param state     the x87 state
293  * @param reg_idx   the register vfp index
294  * @param node      the node that produces the value of the vfp register
295  * @param dbl_push  if != 0 double pushes are allowed
296  */
297 static void x87_push(x87_state *state, int reg_idx, ir_node *node)
298 {
299         assert(x87_on_stack(state, reg_idx) == -1 && "double push");
300
301         x87_push_dbl(state, reg_idx, node);
302 }
303
304 /**
305  * Pop a virtual Register from the stack.
306  *
307  * @param state     the x87 state
308  */
309 static void x87_pop(x87_state *state)
310 {
311         assert(state->depth > 0 && "stack underrun");
312
313         --state->depth;
314         state->tos = MASK_TOS(state->tos + 1);
315
316         DB((dbg, LEVEL_2, "After POP: ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
317 }
318
319 /**
320  * Empty the fpu stack
321  *
322  * @param state     the x87 state
323  */
324 static void x87_emms(x87_state *state)
325 {
326         state->depth = 0;
327         state->tos   = 0;
328 }
329
330 /**
331  * Returns the block state of a block.
332  *
333  * @param sim    the x87 simulator handle
334  * @param block  the current block
335  *
336  * @return the block state
337  */
338 static blk_state *x87_get_bl_state(x87_simulator *sim, ir_node *block)
339 {
340         blk_state *res = pmap_get(blk_state, sim->blk_states, block);
341
342         if (res == NULL) {
343                 res = OALLOC(&sim->obst, blk_state);
344                 res->begin = NULL;
345                 res->end   = NULL;
346
347                 pmap_insert(sim->blk_states, block, res);
348         }
349
350         return res;
351 }
352
353 /**
354  * Creates a new x87 state.
355  *
356  * @param sim    the x87 simulator handle
357  *
358  * @return a new x87 state
359  */
360 static x87_state *x87_alloc_state(x87_simulator *sim)
361 {
362         x87_state *res = OALLOC(&sim->obst, x87_state);
363
364         res->sim = sim;
365         return res;
366 }
367
368 /**
369  * Clone a x87 state.
370  *
371  * @param sim    the x87 simulator handle
372  * @param src    the x87 state that will be cloned
373  *
374  * @return a cloned copy of the src state
375  */
376 static x87_state *x87_clone_state(x87_simulator *sim, const x87_state *src)
377 {
378         x87_state *res = x87_alloc_state(sim);
379
380         *res = *src;
381         return res;
382 }
383
384 /**
385  * Patch a virtual instruction into a x87 one and return
386  * the node representing the result value.
387  *
388  * @param n   the IR node to patch
389  * @param op  the x87 opcode to patch in
390  */
391 static ir_node *x87_patch_insn(ir_node *n, ir_op *op)
392 {
393         ir_mode *mode = get_irn_mode(n);
394         ir_node *res = n;
395
396         set_irn_op(n, op);
397
398         if (mode == mode_T) {
399                 /* patch all Proj's */
400                 foreach_out_edge(n, edge) {
401                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
402                         if (is_Proj(proj)) {
403                                 mode = get_irn_mode(proj);
404                                 if (mode_is_float(mode)) {
405                                         res = proj;
406                                         set_irn_mode(proj, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
407                                 }
408                         }
409                 }
410         } else if (mode_is_float(mode))
411                 set_irn_mode(n, ia32_reg_classes[CLASS_ia32_st].mode);
412         return res;
413 }
414
415 /**
416  * Returns the first Proj of a mode_T node having a given mode.
417  *
418  * @param n  the mode_T node
419  * @param m  the desired mode of the Proj
420  * @return The first Proj of mode @p m found or NULL.
421  */
422 static ir_node *get_irn_Proj_for_mode(ir_node *n, ir_mode *m)
423 {
424         assert(get_irn_mode(n) == mode_T && "Need mode_T node");
425
426         foreach_out_edge(n, edge) {
427                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
428                 if (get_irn_mode(proj) == m)
429                         return proj;
430         }
431
432         return NULL;
433 }
434
435 /**
436  * Wrap the arch_* function here so we can check for errors.
437  */
438 static inline const arch_register_t *x87_get_irn_register(const ir_node *irn)
439 {
440         const arch_register_t *res = arch_get_irn_register(irn);
441
442         assert(res->reg_class == &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp]);
443         return res;
444 }
445
446 static inline const arch_register_t *x87_irn_get_register(const ir_node *irn,
447                                                           int pos)
448 {
449         const arch_register_t *res = arch_get_irn_register_out(irn, pos);
450
451         assert(res->reg_class == &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp]);
452         return res;
453 }
454
455 static inline const arch_register_t *get_st_reg(int index)
456 {
457         return &ia32_registers[REG_ST0 + index];
458 }
459
460 /* -------------- x87 perm --------------- */
461
462 /**
463  * Creates a fxch for shuffle.
464  *
465  * @param state     the x87 state
466  * @param pos       parameter for fxch
467  * @param block     the block were fxch is inserted
468  *
469  * Creates a new fxch node and reroute the user of the old node
470  * to the fxch.
471  *
472  * @return the fxch node
473  */
474 static ir_node *x87_fxch_shuffle(x87_state *state, int pos, ir_node *block)
475 {
476         ir_node         *fxch;
477         ia32_x87_attr_t *attr;
478
479         fxch = new_bd_ia32_fxch(NULL, block);
480         attr = get_ia32_x87_attr(fxch);
481         attr->x87[0] = get_st_reg(pos);
482         attr->x87[2] = get_st_reg(0);
483
484         keep_alive(fxch);
485
486         x87_fxch(state, pos);
487         return fxch;
488 }
489
490 /**
491  * Calculate the necessary permutations to reach dst_state.
492  *
493  * These permutations are done with fxch instructions and placed
494  * at the end of the block.
495  *
496  * Note that critical edges are removed here, so we need only
497  * a shuffle if the current block has only one successor.
498  *
499  * @param sim        the simulator handle
500  * @param block      the current block
501  * @param state      the current x87 stack state, might be modified
502  * @param dst_block  the destination block
503  * @param dst_state  destination state
504  *
505  * @return state
506  */
507 static x87_state *x87_shuffle(x87_simulator *sim, ir_node *block,
508                               x87_state *state, ir_node *dst_block,
509                               const x87_state *dst_state)
510 {
511         int      i, n_cycles, k, ri;
512         unsigned cycles[4], all_mask;
513         char     cycle_idx[4][8];
514         ir_node  *fxch, *before, *after;
515         (void) sim;
516         (void) dst_block;
517
518         assert(state->depth == dst_state->depth);
519
520         /* Some mathematics here:
521            If we have a cycle of length n that includes the tos,
522            we need n-1 exchange operations.
523            We can always add the tos and restore it, so we need
524            n+1 exchange operations for a cycle not containing the tos.
525            So, the maximum of needed operations is for a cycle of 7
526            not including the tos == 8.
527            This is the same number of ops we would need for using stores,
528            so exchange is cheaper (we save the loads).
529            On the other hand, we might need an additional exchange
530            in the next block to bring one operand on top, so the
531            number of ops in the first case is identical.
532            Further, no more than 4 cycles can exists (4 x 2).
533         */
534         all_mask = (1 << (state->depth)) - 1;
535
536         for (n_cycles = 0; all_mask; ++n_cycles) {
537                 int src_idx, dst_idx;
538
539                 /* find the first free slot */
540                 for (i = 0; i < state->depth; ++i) {
541                         if (all_mask & (1 << i)) {
542                                 all_mask &= ~(1 << i);
543
544                                 /* check if there are differences here */
545                                 if (x87_get_st_reg(state, i) != x87_get_st_reg(dst_state, i))
546                                         break;
547                         }
548                 }
549
550                 if (! all_mask) {
551                         /* no more cycles found */
552                         break;
553                 }
554
555                 k = 0;
556                 cycles[n_cycles] = (1 << i);
557                 cycle_idx[n_cycles][k++] = i;
558                 for (src_idx = i; ; src_idx = dst_idx) {
559                         dst_idx = x87_on_stack(dst_state, x87_get_st_reg(state, src_idx));
560
561                         if ((all_mask & (1 << dst_idx)) == 0)
562                                 break;
563
564                         cycle_idx[n_cycles][k++] = dst_idx;
565                         cycles[n_cycles] |=  (1 << dst_idx);
566                         all_mask       &= ~(1 << dst_idx);
567                 }
568                 cycle_idx[n_cycles][k] = -1;
569         }
570
571         if (n_cycles <= 0) {
572                 /* no permutation needed */
573                 return state;
574         }
575
576         /* Hmm: permutation needed */
577         DB((dbg, LEVEL_2, "\n%+F needs permutation: from\n", block));
578         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
579         DB((dbg, LEVEL_2, "                  to\n"));
580         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(dst_state);)
581
582
583 #ifdef DEBUG_libfirm
584         DB((dbg, LEVEL_2, "Need %d cycles\n", n_cycles));
585         for (ri = 0; ri < n_cycles; ++ri) {
586                 DB((dbg, LEVEL_2, " Ring %d:\n ", ri));
587                 for (k = 0; cycle_idx[ri][k] != -1; ++k)
588                         DB((dbg, LEVEL_2, " st%d ->", cycle_idx[ri][k]));
589                 DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
590         }
591 #endif
592
593         after = NULL;
594
595         /*
596          * Find the place node must be insert.
597          * We have only one successor block, so the last instruction should
598          * be a jump.
599          */
600         before = sched_last(block);
601         assert(is_cfop(before));
602
603         /* now do the permutations */
604         for (ri = 0; ri < n_cycles; ++ri) {
605                 if ((cycles[ri] & 1) == 0) {
606                         /* this cycle does not include the tos */
607                         fxch = x87_fxch_shuffle(state, cycle_idx[ri][0], block);
608                         if (after)
609                                 sched_add_after(after, fxch);
610                         else
611                                 sched_add_before(before, fxch);
612                         after = fxch;
613                 }
614                 for (k = 1; cycle_idx[ri][k] != -1; ++k) {
615                         fxch = x87_fxch_shuffle(state, cycle_idx[ri][k], block);
616                         if (after)
617                                 sched_add_after(after, fxch);
618                         else
619                                 sched_add_before(before, fxch);
620                         after = fxch;
621                 }
622                 if ((cycles[ri] & 1) == 0) {
623                         /* this cycle does not include the tos */
624                         fxch = x87_fxch_shuffle(state, cycle_idx[ri][0], block);
625                         sched_add_after(after, fxch);
626                 }
627         }
628         return state;
629 }
630
631 /**
632  * Create a fxch node before another node.
633  *
634  * @param state   the x87 state
635  * @param n       the node after the fxch
636  * @param pos     exchange st(pos) with st(0)
637  *
638  * @return the fxch
639  */
640 static ir_node *x87_create_fxch(x87_state *state, ir_node *n, int pos)
641 {
642         ir_node         *fxch;
643         ia32_x87_attr_t *attr;
644         ir_node         *block = get_nodes_block(n);
645
646         x87_fxch(state, pos);
647
648         fxch = new_bd_ia32_fxch(NULL, block);
649         attr = get_ia32_x87_attr(fxch);
650         attr->x87[0] = get_st_reg(pos);
651         attr->x87[2] = get_st_reg(0);
652
653         keep_alive(fxch);
654
655         sched_add_before(n, fxch);
656         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(fxch), attr->x87[0]->name, attr->x87[2]->name));
657         return fxch;
658 }
659
660 /**
661  * Create a fpush before node n.
662  *
663  * @param state     the x87 state
664  * @param n         the node after the fpush
665  * @param pos       push st(pos) on stack
666  * @param op_idx    replace input op_idx of n with the fpush result
667  */
668 static void x87_create_fpush(x87_state *state, ir_node *n, int pos, int op_idx)
669 {
670         ir_node               *fpush, *pred = get_irn_n(n, op_idx);
671         ia32_x87_attr_t       *attr;
672         const arch_register_t *out = x87_get_irn_register(pred);
673
674         x87_push_dbl(state, arch_register_get_index(out), pred);
675
676         fpush = new_bd_ia32_fpush(NULL, get_nodes_block(n));
677         attr  = get_ia32_x87_attr(fpush);
678         attr->x87[0] = get_st_reg(pos);
679         attr->x87[2] = get_st_reg(0);
680
681         keep_alive(fpush);
682         sched_add_before(n, fpush);
683
684         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(fpush), attr->x87[0]->name, attr->x87[2]->name));
685 }
686
687 /**
688  * Create a fpop before node n.
689  *
690  * @param state   the x87 state
691  * @param n       the node after the fpop
692  * @param num     pop 1 or 2 values
693  *
694  * @return the fpop node
695  */
696 static ir_node *x87_create_fpop(x87_state *state, ir_node *n, int num)
697 {
698         ir_node         *fpop = NULL;
699         ia32_x87_attr_t *attr;
700
701         assert(num > 0);
702         do {
703                 x87_pop(state);
704                 if (ia32_cg_config.use_ffreep)
705                         fpop = new_bd_ia32_ffreep(NULL, get_nodes_block(n));
706                 else
707                         fpop = new_bd_ia32_fpop(NULL, get_nodes_block(n));
708                 attr = get_ia32_x87_attr(fpop);
709                 attr->x87[0] = get_st_reg(0);
710                 attr->x87[1] = get_st_reg(0);
711                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
712
713                 keep_alive(fpop);
714                 sched_add_before(n, fpop);
715                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s\n", get_irn_opname(fpop), attr->x87[0]->name));
716         } while (--num > 0);
717         return fpop;
718 }
719
720 /* --------------------------------- liveness ------------------------------------------ */
721
722 /**
723  * The liveness transfer function.
724  * Updates a live set over a single step from a given node to its predecessor.
725  * Everything defined at the node is removed from the set, the uses of the node get inserted.
726  *
727  * @param irn      The node at which liveness should be computed.
728  * @param live     The bitset of registers live before @p irn. This set gets modified by updating it to
729  *                 the registers live after irn.
730  *
731  * @return The live bitset.
732  */
733 static vfp_liveness vfp_liveness_transfer(ir_node *irn, vfp_liveness live)
734 {
735         int i, n;
736         const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
737
738         if (get_irn_mode(irn) == mode_T) {
739                 foreach_out_edge(irn, edge) {
740                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
741
742                         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, proj)) {
743                                 const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(proj);
744                                 live &= ~(1 << arch_register_get_index(reg));
745                         }
746                 }
747         } else if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, irn)) {
748                 const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(irn);
749                 live &= ~(1 << arch_register_get_index(reg));
750         }
751
752         for (i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
753                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
754
755                 if (mode_is_float(get_irn_mode(op)) &&
756                                 arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op)) {
757                         const arch_register_t *reg = x87_get_irn_register(op);
758                         live |= 1 << arch_register_get_index(reg);
759                 }
760         }
761         return live;
762 }
763
764 /**
765  * Put all live virtual registers at the end of a block into a bitset.
766  *
767  * @param sim      the simulator handle
768  * @param lv       the liveness information
769  * @param bl       the block
770  *
771  * @return The live bitset at the end of this block
772  */
773 static vfp_liveness vfp_liveness_end_of_block(x87_simulator *sim, const ir_node *block)
774 {
775         vfp_liveness live = 0;
776         const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
777         const be_lv_t *lv = sim->lv;
778
779         be_lv_foreach(lv, block, be_lv_state_end, node) {
780                 const arch_register_t *reg;
781                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
782                         continue;
783
784                 reg = x87_get_irn_register(node);
785                 live |= 1 << arch_register_get_index(reg);
786         }
787
788         return live;
789 }
790
791 /** get the register mask from an arch_register */
792 #define REGMASK(reg)    (1 << (arch_register_get_index(reg)))
793
794 /**
795  * Return a bitset of argument registers which are live at the end of a node.
796  *
797  * @param sim    the simulator handle
798  * @param pos    the node
799  * @param kill   kill mask for the output registers
800  *
801  * @return The live bitset.
802  */
803 static unsigned vfp_live_args_after(x87_simulator *sim, const ir_node *pos, unsigned kill)
804 {
805         unsigned idx = get_irn_idx(pos);
806
807         assert(idx < sim->n_idx);
808         return sim->live[idx] & ~kill;
809 }
810
811 /**
812  * Calculate the liveness for a whole block and cache it.
813  *
814  * @param sim   the simulator handle
815  * @param lv    the liveness handle
816  * @param block the block
817  */
818 static void update_liveness(x87_simulator *sim, ir_node *block)
819 {
820         vfp_liveness live = vfp_liveness_end_of_block(sim, block);
821         unsigned idx;
822
823         /* now iterate through the block backward and cache the results */
824         sched_foreach_reverse(block, irn) {
825                 /* stop at the first Phi: this produces the live-in */
826                 if (is_Phi(irn))
827                         break;
828
829                 idx = get_irn_idx(irn);
830                 sim->live[idx] = live;
831
832                 live = vfp_liveness_transfer(irn, live);
833         }
834         idx = get_irn_idx(block);
835         sim->live[idx] = live;
836 }
837
838 /**
839  * Returns true if a register is live in a set.
840  *
841  * @param reg_idx  the vfp register index
842  * @param live     a live bitset
843  */
844 #define is_vfp_live(reg_idx, live) ((live) & (1 << (reg_idx)))
845
846 #ifdef DEBUG_libfirm
847 /**
848  * Dump liveness info.
849  *
850  * @param live  the live bitset
851  */
852 static void vfp_dump_live(vfp_liveness live)
853 {
854         int i;
855
856         DB((dbg, LEVEL_2, "Live after: "));
857         for (i = 0; i < 8; ++i) {
858                 if (live & (1 << i)) {
859                         DB((dbg, LEVEL_2, "vf%d ", i));
860                 }
861         }
862         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
863 }
864 #endif /* DEBUG_libfirm */
865
866 /* --------------------------------- simulators ---------------------------------------- */
867
868 /**
869  * Simulate a virtual binop.
870  *
871  * @param state  the x87 state
872  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
873  * @param tmpl   the template containing the 4 possible x87 opcodes
874  *
875  * @return NO_NODE_ADDED
876  */
877 static int sim_binop(x87_state *state, ir_node *n, const exchange_tmpl *tmpl)
878 {
879         int op2_idx = 0, op1_idx;
880         int out_idx, do_pop = 0;
881         ia32_x87_attr_t *attr;
882         int permuted;
883         ir_node *patched_insn;
884         ir_op *dst;
885         x87_simulator         *sim     = state->sim;
886         ir_node               *op1     = get_irn_n(n, n_ia32_binary_left);
887         ir_node               *op2     = get_irn_n(n, n_ia32_binary_right);
888         const arch_register_t *op1_reg = x87_get_irn_register(op1);
889         const arch_register_t *op2_reg = x87_get_irn_register(op2);
890         const arch_register_t *out     = x87_irn_get_register(n, pn_ia32_res);
891         int reg_index_1                = arch_register_get_index(op1_reg);
892         int reg_index_2                = arch_register_get_index(op2_reg);
893         vfp_liveness           live    = vfp_live_args_after(sim, n, REGMASK(out));
894         int                    op1_live_after;
895         int                    op2_live_after;
896
897         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s, %s -> %s\n", n,
898                 arch_register_get_name(op1_reg), arch_register_get_name(op2_reg),
899                 arch_register_get_name(out)));
900         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
901         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
902         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
903
904         op1_idx = x87_on_stack(state, reg_index_1);
905         assert(op1_idx >= 0);
906         op1_live_after = is_vfp_live(reg_index_1, live);
907
908         attr     = get_ia32_x87_attr(n);
909         permuted = attr->attr.data.ins_permuted;
910
911         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
912                 assert(!permuted);
913
914                 /* second operand is a vfp register */
915                 op2_idx = x87_on_stack(state, reg_index_2);
916                 assert(op2_idx >= 0);
917                 op2_live_after = is_vfp_live(reg_index_2, live);
918
919                 if (op2_live_after) {
920                         /* Second operand is live. */
921
922                         if (op1_live_after) {
923                                 /* Both operands are live: push the first one.
924                                    This works even for op1 == op2. */
925                                 x87_create_fpush(state, n, op1_idx, n_ia32_binary_right);
926                                 /* now do fxxx (tos=tos X op) */
927                                 op1_idx = 0;
928                                 op2_idx += 1;
929                                 out_idx = 0;
930                                 dst = tmpl->normal_op;
931                         } else {
932                                 /* Second live, first operand is dead here, bring it to tos. */
933                                 if (op1_idx != 0) {
934                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
935                                         if (op2_idx == 0)
936                                                 op2_idx = op1_idx;
937                                         op1_idx = 0;
938                                 }
939                                 /* now do fxxx (tos=tos X op) */
940                                 out_idx = 0;
941                                 dst = tmpl->normal_op;
942                         }
943                 } else {
944                         /* Second operand is dead. */
945                         if (op1_live_after) {
946                                 /* First operand is live: bring second to tos. */
947                                 if (op2_idx != 0) {
948                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
949                                         if (op1_idx == 0)
950                                                 op1_idx = op2_idx;
951                                         op2_idx = 0;
952                                 }
953                                 /* now do fxxxr (tos = op X tos) */
954                                 out_idx = 0;
955                                 dst = tmpl->reverse_op;
956                         } else {
957                                 /* Both operands are dead here, pop them from the stack. */
958                                 if (op2_idx == 0) {
959                                         if (op1_idx == 0) {
960                                                 /* Both are identically and on tos, no pop needed. */
961                                                 /* here fxxx (tos = tos X tos) */
962                                                 dst = tmpl->normal_op;
963                                                 out_idx = 0;
964                                         } else {
965                                                 /* now do fxxxp (op = op X tos, pop) */
966                                                 dst = tmpl->normal_pop_op;
967                                                 do_pop = 1;
968                                                 out_idx = op1_idx;
969                                         }
970                                 } else if (op1_idx == 0) {
971                                         assert(op1_idx != op2_idx);
972                                         /* now do fxxxrp (op = tos X op, pop) */
973                                         dst = tmpl->reverse_pop_op;
974                                         do_pop = 1;
975                                         out_idx = op2_idx;
976                                 } else {
977                                         /* Bring the second on top. */
978                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
979                                         if (op1_idx == op2_idx) {
980                                                 /* Both are identically and on tos now, no pop needed. */
981                                                 op1_idx = 0;
982                                                 op2_idx = 0;
983                                                 /* use fxxx (tos = tos X tos) */
984                                                 dst = tmpl->normal_op;
985                                                 out_idx = 0;
986                                         } else {
987                                                 /* op2 is on tos now */
988                                                 op2_idx = 0;
989                                                 /* use fxxxp (op = op X tos, pop) */
990                                                 dst = tmpl->normal_pop_op;
991                                                 out_idx = op1_idx;
992                                                 do_pop = 1;
993                                         }
994                                 }
995                         }
996                 }
997         } else {
998                 /* second operand is an address mode */
999                 if (op1_live_after) {
1000                         /* first operand is live: push it here */
1001                         x87_create_fpush(state, n, op1_idx, n_ia32_binary_left);
1002                         op1_idx = 0;
1003                 } else {
1004                         /* first operand is dead: bring it to tos */
1005                         if (op1_idx != 0) {
1006                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1007                                 op1_idx = 0;
1008                         }
1009                 }
1010
1011                 /* use fxxx (tos = tos X mem) */
1012                 dst = permuted ? tmpl->reverse_op : tmpl->normal_op;
1013                 out_idx = 0;
1014         }
1015
1016         patched_insn = x87_patch_insn(n, dst);
1017         x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), patched_insn, out_idx);
1018         if (do_pop) {
1019                 x87_pop(state);
1020         }
1021
1022         /* patch the operation */
1023         attr->x87[0] = op1_reg = get_st_reg(op1_idx);
1024         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
1025                 attr->x87[1] = op2_reg = get_st_reg(op2_idx);
1026         }
1027         attr->x87[2] = out = get_st_reg(out_idx);
1028
1029         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
1030                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s -> %s\n", get_irn_opname(n),
1031                         arch_register_get_name(op1_reg), arch_register_get_name(op2_reg),
1032                         arch_register_get_name(out)));
1033         } else {
1034                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, [AM] -> %s\n", get_irn_opname(n),
1035                         arch_register_get_name(op1_reg),
1036                         arch_register_get_name(out)));
1037         }
1038
1039         return NO_NODE_ADDED;
1040 }
1041
1042 /**
1043  * Simulate a virtual Unop.
1044  *
1045  * @param state  the x87 state
1046  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1047  * @param op     the x87 opcode that will replace n's opcode
1048  *
1049  * @return NO_NODE_ADDED
1050  */
1051 static int sim_unop(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op)
1052 {
1053         x87_simulator         *sim = state->sim;
1054         const arch_register_t *op1 = x87_get_irn_register(get_irn_n(n, 0));
1055         const arch_register_t *out = x87_get_irn_register(n);
1056         ia32_x87_attr_t *attr;
1057         unsigned live = vfp_live_args_after(sim, n, REGMASK(out));
1058
1059         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F -> %s\n", n, out->name));
1060         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1061
1062         int op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1063
1064         if (is_vfp_live(arch_register_get_index(op1), live)) {
1065                 /* push the operand here */
1066                 x87_create_fpush(state, n, op1_idx, 0);
1067                 op1_idx = 0;
1068         } else {
1069                 /* operand is dead, bring it to tos */
1070                 if (op1_idx != 0) {
1071                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1072                 }
1073         }
1074
1075         x87_set_tos(state, arch_register_get_index(out), x87_patch_insn(n, op));
1076         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1077         attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(0);
1078         attr->x87[2] = out = get_st_reg(0);
1079         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), out->name));
1080
1081         return NO_NODE_ADDED;
1082 }
1083
1084 /**
1085  * Simulate a virtual Load instruction.
1086  *
1087  * @param state  the x87 state
1088  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1089  * @param op     the x87 opcode that will replace n's opcode
1090  *
1091  * @return NO_NODE_ADDED
1092  */
1093 static int sim_load(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op, int res_pos)
1094 {
1095         const arch_register_t *out = x87_irn_get_register(n, res_pos);
1096         ia32_x87_attr_t *attr;
1097
1098         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F -> %s\n", n, arch_register_get_name(out)));
1099         x87_push(state, arch_register_get_index(out), x87_patch_insn(n, op));
1100         assert(out == x87_irn_get_register(n, res_pos));
1101         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1102         attr->x87[2] = out = get_st_reg(0);
1103         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(out)));
1104
1105         return NO_NODE_ADDED;
1106 }
1107
1108 /**
1109  * Rewire all users of @p old_val to @new_val iff they are scheduled after @p store.
1110  *
1111  * @param store   The store
1112  * @param old_val The former value
1113  * @param new_val The new value
1114  */
1115 static void collect_and_rewire_users(ir_node *store, ir_node *old_val, ir_node *new_val)
1116 {
1117         foreach_out_edge_safe(old_val, edge) {
1118                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
1119
1120                 if (! user || user == store)
1121                         continue;
1122
1123                 /* if the user is scheduled after the store: rewire */
1124                 if (sched_is_scheduled(user) && sched_comes_after(store, user)) {
1125                         int i;
1126                         /* find the input of the user pointing to the old value */
1127                         for (i = get_irn_arity(user) - 1; i >= 0; i--) {
1128                                 if (get_irn_n(user, i) == old_val)
1129                                         set_irn_n(user, i, new_val);
1130                         }
1131                 }
1132         }
1133 }
1134
1135 /**
1136  * Simulate a virtual Store.
1137  *
1138  * @param state  the x87 state
1139  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1140  * @param op     the x87 store opcode
1141  * @param op_p   the x87 store and pop opcode
1142  */
1143 static int sim_store(x87_state *state, ir_node *n, ir_op *op, ir_op *op_p)
1144 {
1145         ir_node               *val = get_irn_n(n, n_ia32_vfst_val);
1146         const arch_register_t *op2 = x87_get_irn_register(val);
1147         unsigned              live = vfp_live_args_after(state->sim, n, 0);
1148         int                   insn = NO_NODE_ADDED;
1149         ia32_x87_attr_t *attr;
1150         int op2_reg_idx, op2_idx, depth;
1151         int live_after_node;
1152         ir_mode *mode;
1153
1154         op2_reg_idx = arch_register_get_index(op2);
1155         op2_idx = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1156         live_after_node = is_vfp_live(arch_register_get_index(op2), live);
1157         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s ->\n", n, arch_register_get_name(op2)));
1158         assert(op2_idx >= 0);
1159
1160         mode  = get_ia32_ls_mode(n);
1161         depth = x87_get_depth(state);
1162
1163         if (live_after_node) {
1164                 /*
1165                         Problem: fst doesn't support 96bit modes (spills), only fstp does
1166                                  fist doesn't support 64bit mode, only fistp
1167                         Solution:
1168                                 - stack not full: push value and fstp
1169                                 - stack full: fstp value and load again
1170                         Note that we cannot test on mode_E, because floats might be 96bit ...
1171                 */
1172                 if (get_mode_size_bits(mode) > 64 || (mode_is_int(mode) && get_mode_size_bits(mode) > 32)) {
1173                         if (depth < N_ia32_st_REGS) {
1174                                 /* ok, we have a free register: push + fstp */
1175                                 x87_create_fpush(state, n, op2_idx, n_ia32_vfst_val);
1176                                 x87_pop(state);
1177                                 x87_patch_insn(n, op_p);
1178                         } else {
1179                                 ir_node  *vfld, *mem, *block, *rproj, *mproj;
1180                                 ir_graph *irg   = get_irn_irg(n);
1181                                 ir_node  *nomem = get_irg_no_mem(irg);
1182
1183                                 /* stack full here: need fstp + load */
1184                                 x87_pop(state);
1185                                 x87_patch_insn(n, op_p);
1186
1187                                 block = get_nodes_block(n);
1188                                 vfld  = new_bd_ia32_vfld(NULL, block, get_irn_n(n, 0), get_irn_n(n, 1), nomem, get_ia32_ls_mode(n));
1189
1190                                 /* copy all attributes */
1191                                 set_ia32_frame_ent(vfld, get_ia32_frame_ent(n));
1192                                 if (is_ia32_use_frame(n))
1193                                         set_ia32_use_frame(vfld);
1194                                 set_ia32_op_type(vfld, ia32_AddrModeS);
1195                                 add_ia32_am_offs_int(vfld, get_ia32_am_offs_int(n));
1196                                 set_ia32_am_sc(vfld, get_ia32_am_sc(n));
1197                                 set_ia32_ls_mode(vfld, get_ia32_ls_mode(n));
1198
1199                                 rproj = new_r_Proj(vfld, get_ia32_ls_mode(vfld), pn_ia32_vfld_res);
1200                                 mproj = new_r_Proj(vfld, mode_M, pn_ia32_vfld_M);
1201                                 mem   = get_irn_Proj_for_mode(n, mode_M);
1202
1203                                 assert(mem && "Store memory not found");
1204
1205                                 arch_set_irn_register(rproj, op2);
1206
1207                                 /* reroute all former users of the store memory to the load memory */
1208                                 edges_reroute(mem, mproj);
1209                                 /* set the memory input of the load to the store memory */
1210                                 set_irn_n(vfld, n_ia32_vfld_mem, mem);
1211
1212                                 sched_add_after(n, vfld);
1213                                 sched_add_after(vfld, rproj);
1214
1215                                 /* rewire all users, scheduled after the store, to the loaded value */
1216                                 collect_and_rewire_users(n, val, rproj);
1217
1218                                 insn = NODE_ADDED;
1219                         }
1220                 } else {
1221                         /* we can only store the tos to memory */
1222                         if (op2_idx != 0)
1223                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1224
1225                         /* mode size 64 or smaller -> use normal fst */
1226                         x87_patch_insn(n, op);
1227                 }
1228         } else {
1229                 /* we can only store the tos to memory */
1230                 if (op2_idx != 0)
1231                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1232
1233                 x87_pop(state);
1234                 x87_patch_insn(n, op_p);
1235         }
1236
1237         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1238         attr->x87[1] = op2 = get_st_reg(0);
1239         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(op2)));
1240
1241         return insn;
1242 }
1243
1244 #define _GEN_BINOP(op, rev) \
1245 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1246         exchange_tmpl tmpl = { op_ia32_##op, op_ia32_##rev, op_ia32_##op##p, op_ia32_##rev##p }; \
1247         return sim_binop(state, n, &tmpl); \
1248 }
1249
1250 #define GEN_BINOP(op)   _GEN_BINOP(op, op)
1251 #define GEN_BINOPR(op)  _GEN_BINOP(op, op##r)
1252
1253 #define GEN_LOAD(op)                                              \
1254 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) {               \
1255         return sim_load(state, n, op_ia32_##op, pn_ia32_v##op##_res); \
1256 }
1257
1258 #define GEN_UNOP(op) \
1259 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1260         return sim_unop(state, n, op_ia32_##op); \
1261 }
1262
1263 #define GEN_STORE(op) \
1264 static int sim_##op(x87_state *state, ir_node *n) { \
1265         return sim_store(state, n, op_ia32_##op, op_ia32_##op##p); \
1266 }
1267
1268 /* all stubs */
1269 GEN_BINOP(fadd)
1270 GEN_BINOPR(fsub)
1271 GEN_BINOP(fmul)
1272 GEN_BINOPR(fdiv)
1273 GEN_BINOP(fprem)
1274
1275 GEN_UNOP(fabs)
1276 GEN_UNOP(fchs)
1277
1278 GEN_LOAD(fld)
1279 GEN_LOAD(fild)
1280 GEN_LOAD(fldz)
1281 GEN_LOAD(fld1)
1282
1283 GEN_STORE(fst)
1284 GEN_STORE(fist)
1285
1286 /**
1287  * Simulate a virtual fisttp.
1288  *
1289  * @param state  the x87 state
1290  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1291  *
1292  * @return NO_NODE_ADDED
1293  */
1294 static int sim_fisttp(x87_state *state, ir_node *n)
1295 {
1296         ir_node               *val = get_irn_n(n, n_ia32_vfst_val);
1297         const arch_register_t *op2 = x87_get_irn_register(val);
1298         ia32_x87_attr_t *attr;
1299         int op2_reg_idx, op2_idx;
1300
1301         op2_reg_idx = arch_register_get_index(op2);
1302         op2_idx     = x87_on_stack(state, op2_reg_idx);
1303         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s ->\n", n, arch_register_get_name(op2)));
1304         assert(op2_idx >= 0);
1305
1306         /* Note: although the value is still live here, it is destroyed because
1307            of the pop. The register allocator is aware of that and introduced a copy
1308            if the value must be alive. */
1309
1310         /* we can only store the tos to memory */
1311         if (op2_idx != 0)
1312                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1313
1314         x87_pop(state);
1315         x87_patch_insn(n, op_ia32_fisttp);
1316
1317         attr = get_ia32_x87_attr(n);
1318         attr->x87[1] = op2 = get_st_reg(0);
1319         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), arch_register_get_name(op2)));
1320
1321         return NO_NODE_ADDED;
1322 }
1323
1324 /**
1325  * Simulate a virtual FtstFnstsw.
1326  *
1327  * @param state  the x87 state
1328  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1329  *
1330  * @return NO_NODE_ADDED
1331  */
1332 static int sim_FtstFnstsw(x87_state *state, ir_node *n)
1333 {
1334         x87_simulator         *sim         = state->sim;
1335         ia32_x87_attr_t       *attr        = get_ia32_x87_attr(n);
1336         ir_node               *op1_node    = get_irn_n(n, n_ia32_vFtstFnstsw_left);
1337         const arch_register_t *reg1        = x87_get_irn_register(op1_node);
1338         int                    reg_index_1 = arch_register_get_index(reg1);
1339         int                    op1_idx     = x87_on_stack(state, reg_index_1);
1340         unsigned               live        = vfp_live_args_after(sim, n, 0);
1341
1342         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s\n", n, arch_register_get_name(reg1)));
1343         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1344         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
1345         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1346         assert(op1_idx >= 0);
1347
1348         if (op1_idx != 0) {
1349                 /* bring the value to tos */
1350                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1351                 op1_idx = 0;
1352         }
1353
1354         /* patch the operation */
1355         x87_patch_insn(n, op_ia32_FtstFnstsw);
1356         reg1 = get_st_reg(op1_idx);
1357         attr->x87[0] = reg1;
1358         attr->x87[1] = NULL;
1359         attr->x87[2] = NULL;
1360
1361         if (!is_vfp_live(reg_index_1, live))
1362                 x87_create_fpop(state, sched_next(n), 1);
1363
1364         return NO_NODE_ADDED;
1365 }
1366
1367 /**
1368  * Simulate a Fucom
1369  *
1370  * @param state  the x87 state
1371  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1372  *
1373  * @return NO_NODE_ADDED
1374  */
1375 static int sim_Fucom(x87_state *state, ir_node *n)
1376 {
1377         int op1_idx;
1378         int op2_idx = -1;
1379         ia32_x87_attr_t *attr = get_ia32_x87_attr(n);
1380         ir_op *dst;
1381         x87_simulator         *sim        = state->sim;
1382         ir_node               *op1_node   = get_irn_n(n, n_ia32_vFucomFnstsw_left);
1383         ir_node               *op2_node   = get_irn_n(n, n_ia32_vFucomFnstsw_right);
1384         const arch_register_t *op1        = x87_get_irn_register(op1_node);
1385         const arch_register_t *op2        = x87_get_irn_register(op2_node);
1386         int reg_index_1 = arch_register_get_index(op1);
1387         int                    reg_index_2 = arch_register_get_index(op2);
1388         unsigned               live       = vfp_live_args_after(sim, n, 0);
1389         bool                   permuted   = attr->attr.data.ins_permuted;
1390         bool                   xchg       = false;
1391         int                    pops       = 0;
1392
1393         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s, %s\n", n,
1394                 arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(op2)));
1395         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1396         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack before: "));
1397         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1398
1399         op1_idx = x87_on_stack(state, reg_index_1);
1400         assert(op1_idx >= 0);
1401
1402         /* BEWARE: check for comp a,a cases, they might happen */
1403         if (reg_index_2 != REG_VFP_VFP_NOREG) {
1404                 /* second operand is a vfp register */
1405                 op2_idx = x87_on_stack(state, reg_index_2);
1406                 assert(op2_idx >= 0);
1407
1408                 if (is_vfp_live(reg_index_2, live)) {
1409                         /* second operand is live */
1410
1411                         if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1412                                 /* both operands are live */
1413
1414                                 if (op1_idx == 0) {
1415                                         /* res = tos X op */
1416                                 } else if (op2_idx == 0) {
1417                                         /* res = op X tos */
1418                                         permuted = !permuted;
1419                                         xchg     = true;
1420                                 } else {
1421                                         /* bring the first one to tos */
1422                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1423                                         if (op1_idx == op2_idx) {
1424                                                 op2_idx = 0;
1425                                         } else if (op2_idx == 0) {
1426                                                 op2_idx = op1_idx;
1427                                         }
1428                                         op1_idx = 0;
1429                                         /* res = tos X op */
1430                                 }
1431                         } else {
1432                                 /* second live, first operand is dead here, bring it to tos.
1433                                    This means further, op1_idx != op2_idx. */
1434                                 assert(op1_idx != op2_idx);
1435                                 if (op1_idx != 0) {
1436                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1437                                         if (op2_idx == 0)
1438                                                 op2_idx = op1_idx;
1439                                         op1_idx = 0;
1440                                 }
1441                                 /* res = tos X op, pop */
1442                                 pops = 1;
1443                         }
1444                 } else {
1445                         /* second operand is dead */
1446                         if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1447                                 /* first operand is live: bring second to tos.
1448                                    This means further, op1_idx != op2_idx. */
1449                                 assert(op1_idx != op2_idx);
1450                                 if (op2_idx != 0) {
1451                                         x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1452                                         if (op1_idx == 0)
1453                                                 op1_idx = op2_idx;
1454                                         op2_idx = 0;
1455                                 }
1456                                 /* res = op X tos, pop */
1457                                 pops     = 1;
1458                                 permuted = !permuted;
1459                                 xchg     = true;
1460                         } else {
1461                                 /* both operands are dead here, check first for identity. */
1462                                 if (op1_idx == op2_idx) {
1463                                         /* identically, one pop needed */
1464                                         if (op1_idx != 0) {
1465                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1466                                                 op1_idx = 0;
1467                                                 op2_idx = 0;
1468                                         }
1469                                         /* res = tos X op, pop */
1470                                         pops    = 1;
1471                                 }
1472                                 /* different, move them to st and st(1) and pop both.
1473                                    The tricky part is to get one into st(1).*/
1474                                 else if (op2_idx == 1) {
1475                                         /* good, second operand is already in the right place, move the first */
1476                                         if (op1_idx != 0) {
1477                                                 /* bring the first on top */
1478                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1479                                                 assert(op2_idx != 0);
1480                                                 op1_idx = 0;
1481                                         }
1482                                         /* res = tos X op, pop, pop */
1483                                         pops = 2;
1484                                 } else if (op1_idx == 1) {
1485                                         /* good, first operand is already in the right place, move the second */
1486                                         if (op2_idx != 0) {
1487                                                 /* bring the first on top */
1488                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1489                                                 assert(op1_idx != 0);
1490                                                 op2_idx = 0;
1491                                         }
1492                                         /* res = op X tos, pop, pop */
1493                                         permuted = !permuted;
1494                                         xchg     = true;
1495                                         pops     = 2;
1496                                 } else {
1497                                         /* if one is already the TOS, we need two fxch */
1498                                         if (op1_idx == 0) {
1499                                                 /* first one is TOS, move to st(1) */
1500                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1501                                                 assert(op2_idx != 1);
1502                                                 op1_idx = 1;
1503                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1504                                                 op2_idx = 0;
1505                                                 /* res = op X tos, pop, pop */
1506                                                 pops     = 2;
1507                                                 permuted = !permuted;
1508                                                 xchg     = true;
1509                                         } else if (op2_idx == 0) {
1510                                                 /* second one is TOS, move to st(1) */
1511                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1512                                                 assert(op1_idx != 1);
1513                                                 op2_idx = 1;
1514                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1515                                                 op1_idx = 0;
1516                                                 /* res = tos X op, pop, pop */
1517                                                 pops    = 2;
1518                                         } else {
1519                                                 /* none of them is either TOS or st(1), 3 fxch needed */
1520                                                 x87_create_fxch(state, n, op2_idx);
1521                                                 assert(op1_idx != 0);
1522                                                 x87_create_fxch(state, n, 1);
1523                                                 op2_idx = 1;
1524                                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1525                                                 op1_idx = 0;
1526                                                 /* res = tos X op, pop, pop */
1527                                                 pops    = 2;
1528                                         }
1529                                 }
1530                         }
1531                 }
1532         } else {
1533                 /* second operand is an address mode */
1534                 if (is_vfp_live(reg_index_1, live)) {
1535                         /* first operand is live: bring it to TOS */
1536                         if (op1_idx != 0) {
1537                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1538                                 op1_idx = 0;
1539                         }
1540                 } else {
1541                         /* first operand is dead: bring it to tos */
1542                         if (op1_idx != 0) {
1543                                 x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1544                                 op1_idx = 0;
1545                         }
1546                         pops = 1;
1547                 }
1548         }
1549
1550         /* patch the operation */
1551         if (is_ia32_vFucomFnstsw(n)) {
1552                 int i;
1553
1554                 switch (pops) {
1555                 case 0: dst = op_ia32_FucomFnstsw;   break;
1556                 case 1: dst = op_ia32_FucompFnstsw;  break;
1557                 case 2: dst = op_ia32_FucomppFnstsw; break;
1558                 default: panic("invalid popcount");
1559                 }
1560
1561                 for (i = 0; i < pops; ++i) {
1562                         x87_pop(state);
1563                 }
1564         } else if (is_ia32_vFucomi(n)) {
1565                 switch (pops) {
1566                 case 0: dst = op_ia32_Fucomi;                  break;
1567                 case 1: dst = op_ia32_Fucompi; x87_pop(state); break;
1568                 case 2:
1569                         dst = op_ia32_Fucompi;
1570                         x87_pop(state);
1571                         x87_create_fpop(state, sched_next(n), 1);
1572                         break;
1573                 default: panic("invalid popcount");
1574                 }
1575         } else {
1576                 panic("invalid operation %+F", n);
1577         }
1578
1579         x87_patch_insn(n, dst);
1580         if (xchg) {
1581                 int tmp = op1_idx;
1582                 op1_idx = op2_idx;
1583                 op2_idx = tmp;
1584         }
1585
1586         op1 = get_st_reg(op1_idx);
1587         attr->x87[0] = op1;
1588         if (op2_idx >= 0) {
1589                 op2 = get_st_reg(op2_idx);
1590                 attr->x87[1] = op2;
1591         }
1592         attr->x87[2] = NULL;
1593         attr->attr.data.ins_permuted = permuted;
1594
1595         if (op2_idx >= 0) {
1596                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(n),
1597                         arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(op2)));
1598         } else {
1599                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %s %s, [AM]\n", get_irn_opname(n),
1600                         arch_register_get_name(op1)));
1601         }
1602
1603         return NO_NODE_ADDED;
1604 }
1605
1606 /**
1607  * Simulate a Keep.
1608  *
1609  * @param state  the x87 state
1610  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1611  *
1612  * @return NO_NODE_ADDED
1613  */
1614 static int sim_Keep(x87_state *state, ir_node *node)
1615 {
1616         const ir_node         *op;
1617         const arch_register_t *op_reg;
1618         int                    reg_id;
1619         int                    op_stack_idx;
1620         unsigned               live;
1621         int                    i, arity;
1622
1623         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", node));
1624
1625         arity = get_irn_arity(node);
1626         for (i = 0; i < arity; ++i) {
1627                 op      = get_irn_n(node, i);
1628                 op_reg  = arch_get_irn_register(op);
1629                 if (arch_register_get_class(op_reg) != &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1630                         continue;
1631
1632                 reg_id = arch_register_get_index(op_reg);
1633                 live   = vfp_live_args_after(state->sim, node, 0);
1634
1635                 op_stack_idx = x87_on_stack(state, reg_id);
1636                 if (op_stack_idx >= 0 && !is_vfp_live(reg_id, live))
1637                         x87_create_fpop(state, sched_next(node), 1);
1638         }
1639
1640         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack after: "));
1641         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1642
1643         return NO_NODE_ADDED;
1644 }
1645
1646 /**
1647  * Keep the given node alive by adding a be_Keep.
1648  *
1649  * @param node  the node to kept alive
1650  */
1651 static void keep_float_node_alive(ir_node *node)
1652 {
1653         ir_node *block = get_nodes_block(node);
1654         ir_node *keep  = be_new_Keep(block, 1, &node);
1655
1656         assert(sched_is_scheduled(node));
1657         sched_add_after(node, keep);
1658 }
1659
1660 /**
1661  * Create a copy of a node. Recreate the node if it's a constant.
1662  *
1663  * @param state  the x87 state
1664  * @param n      the node to be copied
1665  *
1666  * @return the copy of n
1667  */
1668 static ir_node *create_Copy(x87_state *state, ir_node *n)
1669 {
1670         dbg_info *n_dbg = get_irn_dbg_info(n);
1671         ir_mode *mode = get_irn_mode(n);
1672         ir_node *block = get_nodes_block(n);
1673         ir_node *pred = get_irn_n(n, 0);
1674         ir_node *(*cnstr)(dbg_info *, ir_node *, ir_mode *) = NULL;
1675         ir_node *res;
1676         const arch_register_t *out;
1677         const arch_register_t *op1;
1678         ia32_x87_attr_t *attr;
1679
1680         /* Do not copy constants, recreate them. */
1681         switch (get_ia32_irn_opcode(pred)) {
1682         case iro_ia32_fldz:
1683                 cnstr = new_bd_ia32_fldz;
1684                 break;
1685         case iro_ia32_fld1:
1686                 cnstr = new_bd_ia32_fld1;
1687                 break;
1688         case iro_ia32_fldpi:
1689                 cnstr = new_bd_ia32_fldpi;
1690                 break;
1691         case iro_ia32_fldl2e:
1692                 cnstr = new_bd_ia32_fldl2e;
1693                 break;
1694         case iro_ia32_fldl2t:
1695                 cnstr = new_bd_ia32_fldl2t;
1696                 break;
1697         case iro_ia32_fldlg2:
1698                 cnstr = new_bd_ia32_fldlg2;
1699                 break;
1700         case iro_ia32_fldln2:
1701                 cnstr = new_bd_ia32_fldln2;
1702                 break;
1703         default:
1704                 break;
1705         }
1706
1707         out = x87_get_irn_register(n);
1708         op1 = x87_get_irn_register(pred);
1709
1710         if (cnstr != NULL) {
1711                 /* copy a constant */
1712                 res = (*cnstr)(n_dbg, block, mode);
1713
1714                 x87_push(state, arch_register_get_index(out), res);
1715
1716                 attr = get_ia32_x87_attr(res);
1717                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
1718         } else {
1719                 int op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1720
1721                 res = new_bd_ia32_fpushCopy(n_dbg, block, pred, mode);
1722
1723                 x87_push(state, arch_register_get_index(out), res);
1724
1725                 attr = get_ia32_x87_attr(res);
1726                 attr->x87[0] = get_st_reg(op1_idx);
1727                 attr->x87[2] = get_st_reg(0);
1728         }
1729         arch_set_irn_register(res, out);
1730
1731         return res;
1732 }
1733
1734 /**
1735  * Simulate a be_Copy.
1736  *
1737  * @param state  the x87 state
1738  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1739  *
1740  * @return NO_NODE_ADDED
1741  */
1742 static int sim_Copy(x87_state *state, ir_node *n)
1743 {
1744         ir_node                     *pred;
1745         const arch_register_t       *out;
1746         const arch_register_t       *op1;
1747         const arch_register_class_t *cls;
1748         ir_node                     *node, *next;
1749         int                         op1_idx, out_idx;
1750         unsigned                    live;
1751
1752         cls = arch_get_irn_reg_class(n);
1753         if (cls != &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp])
1754                 return 0;
1755
1756         pred = be_get_Copy_op(n);
1757         out  = x87_get_irn_register(n);
1758         op1  = x87_get_irn_register(pred);
1759         live = vfp_live_args_after(state->sim, n, REGMASK(out));
1760
1761         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F %s -> %s\n", n,
1762                 arch_register_get_name(op1), arch_register_get_name(out)));
1763         DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
1764
1765         op1_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(op1));
1766
1767         if (is_vfp_live(arch_register_get_index(op1), live)) {
1768                 /* Operand is still live, a real copy. We need here an fpush that can
1769                    hold a a register, so use the fpushCopy or recreate constants */
1770                 node = create_Copy(state, n);
1771
1772                 /* We have to make sure the old value doesn't go dead (which can happen
1773                  * when we recreate constants). As the simulator expected that value in
1774                  * the pred blocks. This is unfortunate as removing it would save us 1
1775                  * instruction, but we would have to rerun all the simulation to get
1776                  * this correct...
1777                  */
1778                 next = sched_next(n);
1779                 sched_remove(n);
1780                 exchange(n, node);
1781                 sched_add_before(next, node);
1782
1783                 if (get_irn_n_edges(pred) == 0) {
1784                         keep_float_node_alive(pred);
1785                 }
1786
1787                 DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s -> ?\n", node, op1->name));
1788         } else {
1789                 out_idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(out));
1790
1791                 if (out_idx >= 0 && out_idx != op1_idx) {
1792                         /* Matze: out already on stack? how can this happen? */
1793                         panic("invalid stack state");
1794
1795 #if 0
1796                         /* op1 must be killed and placed where out is */
1797                         if (out_idx == 0) {
1798                                 ia32_x87_attr_t *attr;
1799                                 /* best case, simple remove and rename */
1800                                 x87_patch_insn(n, op_ia32_Pop);
1801                                 attr = get_ia32_x87_attr(n);
1802                                 attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(0);
1803
1804                                 x87_pop(state);
1805                                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), n, op1_idx - 1);
1806                         } else {
1807                                 ia32_x87_attr_t *attr;
1808                                 /* move op1 to tos, store and pop it */
1809                                 if (op1_idx != 0) {
1810                                         x87_create_fxch(state, n, op1_idx);
1811                                         op1_idx = 0;
1812                                 }
1813                                 x87_patch_insn(n, op_ia32_Pop);
1814                                 attr = get_ia32_x87_attr(n);
1815                                 attr->x87[0] = op1 = get_st_reg(out_idx);
1816
1817                                 x87_pop(state);
1818                                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), n, out_idx - 1);
1819                         }
1820                         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F %s\n", n, op1->name));
1821 #endif
1822                 } else {
1823                         /* just a virtual copy */
1824                         x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), pred, op1_idx);
1825                         /* don't remove the node to keep the verifier quiet :),
1826                            the emitter won't emit any code for the node */
1827 #if 0
1828                         sched_remove(n);
1829                         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< KILLED %s\n", get_irn_opname(n)));
1830                         exchange(n, pred);
1831 #endif
1832                 }
1833         }
1834         return NO_NODE_ADDED;
1835 }
1836
1837 /**
1838  * Returns the vf0 result Proj of a Call.
1839  *
1840  * @para call  the Call node
1841  */
1842 static ir_node *get_call_result_proj(ir_node *call)
1843 {
1844         /* search the result proj */
1845         foreach_out_edge(call, edge) {
1846                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1847                 long pn = get_Proj_proj(proj);
1848
1849                 if (pn == pn_ia32_Call_vf0)
1850                         return proj;
1851         }
1852
1853         return NULL;
1854 }
1855
1856 /**
1857  * Simulate a ia32_Call.
1858  *
1859  * @param state      the x87 state
1860  * @param n          the node that should be simulated (and patched)
1861  *
1862  * @return NO_NODE_ADDED
1863  */
1864 static int sim_Call(x87_state *state, ir_node *n)
1865 {
1866         ir_type *call_tp = get_ia32_call_attr_const(n)->call_tp;
1867         ir_type *res_type;
1868         ir_mode *mode;
1869         ir_node *resproj;
1870         const arch_register_t *reg;
1871
1872         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", n));
1873
1874         /* at the begin of a call the x87 state should be empty */
1875         assert(state->depth == 0 && "stack not empty before call");
1876
1877         if (get_method_n_ress(call_tp) <= 0)
1878                 goto end_call;
1879
1880         /*
1881          * If the called function returns a float, it is returned in st(0).
1882          * This even happens if the return value is NOT used.
1883          * Moreover, only one return result is supported.
1884          */
1885         res_type = get_method_res_type(call_tp, 0);
1886         mode     = get_type_mode(res_type);
1887
1888         if (mode == NULL || !mode_is_float(mode))
1889                 goto end_call;
1890
1891         resproj = get_call_result_proj(n);
1892         assert(resproj != NULL);
1893
1894         reg = x87_get_irn_register(resproj);
1895         x87_push(state, arch_register_get_index(reg), resproj);
1896
1897 end_call:
1898         DB((dbg, LEVEL_1, "Stack after: "));
1899         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
1900
1901         return NO_NODE_ADDED;
1902 }
1903
1904 /**
1905  * Simulate a be_Return.
1906  *
1907  * @param state  the x87 state
1908  * @param n      the node that should be simulated (and patched)
1909  *
1910  * @return NO_NODE_ADDED
1911  */
1912 static int sim_Return(x87_state *state, ir_node *n)
1913 {
1914         int n_res = be_Return_get_n_rets(n);
1915         int i, n_float_res = 0;
1916
1917         /* only floating point return values must reside on stack */
1918         for (i = 0; i < n_res; ++i) {
1919                 ir_node *res = get_irn_n(n, n_be_Return_val + i);
1920
1921                 if (mode_is_float(get_irn_mode(res)))
1922                         ++n_float_res;
1923         }
1924         assert(x87_get_depth(state) == n_float_res);
1925
1926         /* pop them virtually */
1927         for (i = n_float_res - 1; i >= 0; --i)
1928                 x87_pop(state);
1929
1930         return NO_NODE_ADDED;
1931 }
1932
1933 typedef struct perm_data_t {
1934         const arch_register_t *in;
1935         const arch_register_t *out;
1936 } perm_data_t;
1937
1938 /**
1939  * Simulate a be_Perm.
1940  *
1941  * @param state  the x87 state
1942  * @param irn    the node that should be simulated (and patched)
1943  *
1944  * @return NO_NODE_ADDED
1945  */
1946 static int sim_Perm(x87_state *state, ir_node *irn)
1947 {
1948         int      i, n;
1949         ir_node *pred = get_irn_n(irn, 0);
1950         int     *stack_pos;
1951
1952         /* handle only floating point Perms */
1953         if (! mode_is_float(get_irn_mode(pred)))
1954                 return NO_NODE_ADDED;
1955
1956         DB((dbg, LEVEL_1, ">>> %+F\n", irn));
1957
1958         /* Perm is a pure virtual instruction on x87.
1959            All inputs must be on the FPU stack and are pairwise
1960            different from each other.
1961            So, all we need to do is to permutate the stack state. */
1962         n = get_irn_arity(irn);
1963         NEW_ARR_A(int, stack_pos, n);
1964
1965         /* collect old stack positions */
1966         for (i = 0; i < n; ++i) {
1967                 const arch_register_t *inreg = x87_get_irn_register(get_irn_n(irn, i));
1968                 int idx = x87_on_stack(state, arch_register_get_index(inreg));
1969
1970                 assert(idx >= 0 && "Perm argument not on x87 stack");
1971
1972                 stack_pos[i] = idx;
1973         }
1974         /* now do the permutation */
1975         foreach_out_edge(irn, edge) {
1976                 ir_node               *proj = get_edge_src_irn(edge);
1977                 const arch_register_t *out  = x87_get_irn_register(proj);
1978                 long                  num   = get_Proj_proj(proj);
1979
1980                 assert(0 <= num && num < n && "More Proj's than Perm inputs");
1981                 x87_set_st(state, arch_register_get_index(out), proj, stack_pos[(unsigned)num]);
1982         }
1983         DB((dbg, LEVEL_1, "<<< %+F\n", irn));
1984
1985         return NO_NODE_ADDED;
1986 }
1987
1988 /**
1989  * Kill any dead registers at block start by popping them from the stack.
1990  *
1991  * @param sim          the simulator handle
1992  * @param block        the current block
1993  * @param start_state  the x87 state at the begin of the block
1994  *
1995  * @return the x87 state after dead register killed
1996  */
1997 static x87_state *x87_kill_deads(x87_simulator *sim, ir_node *block, x87_state *start_state)
1998 {
1999         x87_state *state = start_state;
2000         ir_node *first_insn = sched_first(block);
2001         ir_node *keep = NULL;
2002         unsigned live = vfp_live_args_after(sim, block, 0);
2003         unsigned kill_mask;
2004         int i, depth, num_pop;
2005
2006         kill_mask = 0;
2007         depth = x87_get_depth(state);
2008         for (i = depth - 1; i >= 0; --i) {
2009                 int reg = x87_get_st_reg(state, i);
2010
2011                 if (! is_vfp_live(reg, live))
2012                         kill_mask |= (1 << i);
2013         }
2014
2015         if (kill_mask) {
2016                 /* create a new state, will be changed */
2017                 state = x87_clone_state(sim, state);
2018
2019                 DB((dbg, LEVEL_1, "Killing deads:\n"));
2020                 DEBUG_ONLY(vfp_dump_live(live);)
2021                 DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2022
2023                 if (kill_mask != 0 && live == 0) {
2024                         /* special case: kill all registers */
2025                         if (ia32_cg_config.use_femms || ia32_cg_config.use_emms) {
2026                                 if (ia32_cg_config.use_femms) {
2027                                         /* use FEMMS on AMD processors to clear all */
2028                                         keep = new_bd_ia32_femms(NULL, block);
2029                                 } else {
2030                                         /* use EMMS to clear all */
2031                                         keep = new_bd_ia32_emms(NULL, block);
2032                                 }
2033                                 sched_add_before(first_insn, keep);
2034                                 keep_alive(keep);
2035                                 x87_emms(state);
2036                                 return state;
2037                         }
2038                 }
2039                 /* now kill registers */
2040                 while (kill_mask) {
2041                         /* we can only kill from TOS, so bring them up */
2042                         if (! (kill_mask & 1)) {
2043                                 /* search from behind, because we can to a double-pop */
2044                                 for (i = depth - 1; i >= 0; --i) {
2045                                         if (kill_mask & (1 << i)) {
2046                                                 kill_mask &= ~(1 << i);
2047                                                 kill_mask |= 1;
2048                                                 break;
2049                                         }
2050                                 }
2051
2052                                 if (keep)
2053                                         x87_set_st(state, -1, keep, i);
2054                                 x87_create_fxch(state, first_insn, i);
2055                         }
2056
2057                         if ((kill_mask & 3) == 3) {
2058                                 /* we can do a double-pop */
2059                                 num_pop = 2;
2060                         }
2061                         else {
2062                                 /* only a single pop */
2063                                 num_pop = 1;
2064                         }
2065
2066                         depth -= num_pop;
2067                         kill_mask >>= num_pop;
2068                         keep = x87_create_fpop(state, first_insn, num_pop);
2069                 }
2070                 keep_alive(keep);
2071         }
2072         return state;
2073 }
2074
2075 /**
2076  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a block.
2077  *
2078  * @param sim          the simulator handle
2079  * @param block        the current block
2080  */
2081 static void x87_simulate_block(x87_simulator *sim, ir_node *block)
2082 {
2083         ir_node *n, *next;
2084         blk_state *bl_state = x87_get_bl_state(sim, block);
2085         x87_state *state = bl_state->begin;
2086         ir_node *start_block;
2087
2088         assert(state != NULL);
2089         /* already processed? */
2090         if (bl_state->end != NULL)
2091                 return;
2092
2093         DB((dbg, LEVEL_1, "Simulate %+F\n", block));
2094         DB((dbg, LEVEL_2, "State at Block begin:\n "));
2095         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2096
2097         /* at block begin, kill all dead registers */
2098         state = x87_kill_deads(sim, block, state);
2099         /* create a new state, will be changed */
2100         state = x87_clone_state(sim, state);
2101
2102         /* beware, n might change */
2103         for (n = sched_first(block); !sched_is_end(n); n = next) {
2104                 int node_inserted;
2105                 sim_func func;
2106                 ir_op *op = get_irn_op(n);
2107
2108                 /*
2109                  * get the next node to be simulated here.
2110                  * n might be completely removed from the schedule-
2111                  */
2112                 next = sched_next(n);
2113                 if (op->ops.generic != NULL) {
2114                         func = (sim_func)op->ops.generic;
2115
2116                         /* simulate it */
2117                         node_inserted = (*func)(state, n);
2118
2119                         /*
2120                          * sim_func might have added an additional node after n,
2121                          * so update next node
2122                          * beware: n must not be changed by sim_func
2123                          * (i.e. removed from schedule) in this case
2124                          */
2125                         if (node_inserted != NO_NODE_ADDED)
2126                                 next = sched_next(n);
2127                 }
2128         }
2129
2130         start_block = get_irg_start_block(get_irn_irg(block));
2131
2132         DB((dbg, LEVEL_2, "State at Block end:\n ")); DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2133
2134         /* check if the state must be shuffled */
2135         foreach_block_succ(block, edge) {
2136                 ir_node *succ = get_edge_src_irn(edge);
2137                 blk_state *succ_state;
2138
2139                 if (succ == start_block)
2140                         continue;
2141
2142                 succ_state = x87_get_bl_state(sim, succ);
2143
2144                 if (succ_state->begin == NULL) {
2145                         DB((dbg, LEVEL_2, "Set begin state for succ %+F:\n", succ));
2146                         DEBUG_ONLY(x87_dump_stack(state);)
2147                         succ_state->begin = state;
2148
2149                         waitq_put(sim->worklist, succ);
2150                 } else {
2151                         DB((dbg, LEVEL_2, "succ %+F already has a state, shuffling\n", succ));
2152                         /* There is already a begin state for the successor, bad.
2153                            Do the necessary permutations.
2154                            Note that critical edges are removed, so this is always possible:
2155                            If the successor has more than one possible input, then it must
2156                            be the only one.
2157                          */
2158                         x87_shuffle(sim, block, state, succ, succ_state->begin);
2159                 }
2160         }
2161         bl_state->end = state;
2162 }
2163
2164 /**
2165  * Register a simulator function.
2166  *
2167  * @param op    the opcode to simulate
2168  * @param func  the simulator function for the opcode
2169  */
2170 static void register_sim(ir_op *op, sim_func func)
2171 {
2172         assert(op->ops.generic == NULL);
2173         op->ops.generic = (op_func) func;
2174 }
2175
2176 /**
2177  * Create a new x87 simulator.
2178  *
2179  * @param sim       a simulator handle, will be initialized
2180  * @param irg       the current graph
2181  */
2182 static void x87_init_simulator(x87_simulator *sim, ir_graph *irg)
2183 {
2184         obstack_init(&sim->obst);
2185         sim->blk_states = pmap_create();
2186         sim->n_idx      = get_irg_last_idx(irg);
2187         sim->live       = OALLOCN(&sim->obst, vfp_liveness, sim->n_idx);
2188
2189         DB((dbg, LEVEL_1, "--------------------------------\n"
2190                 "x87 Simulator started for %+F\n", irg));
2191
2192         /* set the generic function pointer of instruction we must simulate */
2193         ir_clear_opcodes_generic_func();
2194
2195         register_sim(op_ia32_Call,         sim_Call);
2196         register_sim(op_ia32_vfld,         sim_fld);
2197         register_sim(op_ia32_vfild,        sim_fild);
2198         register_sim(op_ia32_vfld1,        sim_fld1);
2199         register_sim(op_ia32_vfldz,        sim_fldz);
2200         register_sim(op_ia32_vfadd,        sim_fadd);
2201         register_sim(op_ia32_vfsub,        sim_fsub);
2202         register_sim(op_ia32_vfmul,        sim_fmul);
2203         register_sim(op_ia32_vfdiv,        sim_fdiv);
2204         register_sim(op_ia32_vfprem,       sim_fprem);
2205         register_sim(op_ia32_vfabs,        sim_fabs);
2206         register_sim(op_ia32_vfchs,        sim_fchs);
2207         register_sim(op_ia32_vfist,        sim_fist);
2208         register_sim(op_ia32_vfisttp,      sim_fisttp);
2209         register_sim(op_ia32_vfst,         sim_fst);
2210         register_sim(op_ia32_vFtstFnstsw,  sim_FtstFnstsw);
2211         register_sim(op_ia32_vFucomFnstsw, sim_Fucom);
2212         register_sim(op_ia32_vFucomi,      sim_Fucom);
2213         register_sim(op_be_Copy,           sim_Copy);
2214         register_sim(op_be_Return,         sim_Return);
2215         register_sim(op_be_Perm,           sim_Perm);
2216         register_sim(op_be_Keep,           sim_Keep);
2217 }
2218
2219 /**
2220  * Destroy a x87 simulator.
2221  *
2222  * @param sim  the simulator handle
2223  */
2224 static void x87_destroy_simulator(x87_simulator *sim)
2225 {
2226         pmap_destroy(sim->blk_states);
2227         obstack_free(&sim->obst, NULL);
2228         DB((dbg, LEVEL_1, "x87 Simulator stopped\n\n"));
2229 }
2230
2231 /**
2232  * Pre-block walker: calculate the liveness information for the block
2233  * and store it into the sim->live cache.
2234  */
2235 static void update_liveness_walker(ir_node *block, void *data)
2236 {
2237         x87_simulator *sim = (x87_simulator*)data;
2238         update_liveness(sim, block);
2239 }
2240
2241 /*
2242  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a graph.
2243  * Replaces all virtual floating point instructions and registers
2244  * by real ones.
2245  */
2246 void ia32_x87_simulate_graph(ir_graph *irg)
2247 {
2248         /* TODO improve code quality (less executed fxch) by using execfreqs */
2249
2250         ir_node       *block, *start_block;
2251         blk_state     *bl_state;
2252         x87_simulator sim;
2253
2254         /* create the simulator */
2255         x87_init_simulator(&sim, irg);
2256
2257         start_block = get_irg_start_block(irg);
2258         bl_state    = x87_get_bl_state(&sim, start_block);
2259
2260         /* start with the empty state */
2261         bl_state->begin = empty;
2262         empty->sim      = &sim;
2263
2264         sim.worklist = new_waitq();
2265         waitq_put(sim.worklist, start_block);
2266
2267         be_assure_live_sets(irg);
2268         sim.lv = be_get_irg_liveness(irg);
2269
2270         /* Calculate the liveness for all nodes. We must precalculate this info,
2271          * because the simulator adds new nodes (possible before Phi nodes) which
2272          * would let a lazy calculation fail.
2273          * On the other hand we reduce the computation amount due to
2274          * precaching from O(n^2) to O(n) at the expense of O(n) cache memory.
2275          */
2276         irg_block_walk_graph(irg, update_liveness_walker, NULL, &sim);
2277
2278         /* iterate */
2279         do {
2280                 block = (ir_node*)waitq_get(sim.worklist);
2281                 x87_simulate_block(&sim, block);
2282         } while (! waitq_empty(sim.worklist));
2283
2284         /* kill it */
2285         del_waitq(sim.worklist);
2286         x87_destroy_simulator(&sim);
2287 }
2288
2289 /* Initializes the x87 simulator. */
2290 void ia32_init_x87(void)
2291 {
2292         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.ia32.x87");
2293 }