lib/Target/Hexagon/HexagonFixupHwLoops.cpp

   1 //===---- HexagonFixupHwLoops.cpp - Fixup HW loops too far from LOOPn. ----===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 // The loop start address in the LOOPn instruction is encoded as a distance
   9 // from the LOOPn instruction itself. If the start address is too far from
  10 // the LOOPn instruction, the instruction needs to use a constant extender.
  11 // This pass will identify and convert such LOOPn instructions to a proper
  12 // form.
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15
  16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  17 #include "Hexagon.h"
  18 #include "HexagonTargetMachine.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  23 #include "llvm/PassSupport.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  25
  26 using namespace llvm;
  27
  28 static cl::opt<unsigned> MaxLoopRange(
  29     "hexagon-loop-range", cl::Hidden, cl::init(200),
  30     cl::desc("Restrict range of loopN instructions (testing only)"));
  31
  32 namespace llvm {
  33   FunctionPass *createHexagonFixupHwLoops();
  34   void initializeHexagonFixupHwLoopsPass(PassRegistry&);
  35 }
  36
  37 namespace {
  38   struct HexagonFixupHwLoops : public MachineFunctionPass {
  39   public:
  40     static char ID;
  41
  42     HexagonFixupHwLoops() : MachineFunctionPass(ID) {
  43       initializeHexagonFixupHwLoopsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  44     }
  45
  46     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
  47
  48     MachineFunctionProperties getRequiredProperties() const override {
  49       return MachineFunctionProperties().set(
  50           MachineFunctionProperties::Property::NoVRegs);
  51     }
  52
  53     StringRef getPassName() const override {
  54       return "Hexagon Hardware Loop Fixup";
  55     }
  56
  57     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
  58       AU.setPreservesCFG();
  59       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  60     }
  61
  62   private:
  63     /// \brief Check the offset between each loop instruction and
  64     /// the loop basic block to determine if we can use the LOOP instruction
  65     /// or if we need to set the LC/SA registers explicitly.
  66     bool fixupLoopInstrs(MachineFunction &MF);
  67
  68     /// \brief Replace loop instruction with the constant extended
  69     /// version if the loop label is too far from the loop instruction.
  70     void useExtLoopInstr(MachineFunction &MF,
  71                          MachineBasicBlock::iterator &MII);
  72   };
  73
  74   char HexagonFixupHwLoops::ID = 0;
  75 }
  76
  77 INITIALIZE_PASS(HexagonFixupHwLoops, "hwloopsfixup",
  78                 "Hexagon Hardware Loops Fixup", false, false)
  79
  80 FunctionPass *llvm::createHexagonFixupHwLoops() {
  81   return new HexagonFixupHwLoops();
  82 }
  83
  84 /// \brief Returns true if the instruction is a hardware loop instruction.
  85 static bool isHardwareLoop(const MachineInstr &MI) {
  86   return MI.getOpcode() == Hexagon::J2_loop0r ||
  87          MI.getOpcode() == Hexagon::J2_loop0i ||
  88          MI.getOpcode() == Hexagon::J2_loop1r ||
  89          MI.getOpcode() == Hexagon::J2_loop1i;
  90 }
  91
  92 bool HexagonFixupHwLoops::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
  93   if (skipFunction(*MF.getFunction()))
  94     return false;
  95   return fixupLoopInstrs(MF);
  96 }
  97
  98 /// \brief For Hexagon, if the loop label is to far from the
  99 /// loop instruction then we need to set the LC0 and SA0 registers
 100 /// explicitly instead of using LOOP(start,count).  This function
 101 /// checks the distance, and generates register assignments if needed.
 102 ///
 103 /// This function makes two passes over the basic blocks.  The first
 104 /// pass computes the offset of the basic block from the start.
 105 /// The second pass checks all the loop instructions.
 106 bool HexagonFixupHwLoops::fixupLoopInstrs(MachineFunction &MF) {
 107
 108   // Offset of the current instruction from the start.
 109   unsigned InstOffset = 0;
 110   // Map for each basic block to it's first instruction.
 111   DenseMap<const MachineBasicBlock *, unsigned> BlockToInstOffset;
 112
 113   const HexagonInstrInfo *HII =
 114       static_cast<const HexagonInstrInfo *>(MF.getSubtarget().getInstrInfo());
 115
 116   // First pass - compute the offset of each basic block.
 117   for (const MachineBasicBlock &MBB : MF) {
 118     if (MBB.getAlignment()) {
 119       // Although we don't know the exact layout of the final code, we need
 120       // to account for alignment padding somehow. This heuristic pads each
 121       // aligned basic block according to the alignment value.
 122       int ByteAlign = (1u << MBB.getAlignment()) - 1;
 123       InstOffset = (InstOffset + ByteAlign) & ~(ByteAlign);
 124     }
 125
 126     BlockToInstOffset[&MBB] = InstOffset;
 127     for (const MachineInstr &MI : MBB)
 128       InstOffset += HII->getSize(MI);
 129   }
 130
 131   // Second pass - check each loop instruction to see if it needs to be
 132   // converted.
 133   bool Changed = false;
 134   for (MachineBasicBlock &MBB : MF) {
 135     InstOffset = BlockToInstOffset[&MBB];
 136
 137     // Loop over all the instructions.
 138     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB.begin();
 139     MachineBasicBlock::iterator MIE = MBB.end();
 140     while (MII != MIE) {
 141       InstOffset += HII->getSize(*MII);
 142       if (MII->isDebugValue()) {
 143         ++MII;
 144         continue;
 145       }
 146       if (isHardwareLoop(*MII)) {
 147         assert(MII->getOperand(0).isMBB() &&
 148                "Expect a basic block as loop operand");
 149         int diff = InstOffset - BlockToInstOffset[MII->getOperand(0).getMBB()];
 150         if ((unsigned)abs(diff) > MaxLoopRange) {
 151           useExtLoopInstr(MF, MII);
 152           MII = MBB.erase(MII);
 153           Changed = true;
 154         } else {
 155           ++MII;
 156         }
 157       } else {
 158         ++MII;
 159       }
 160     }
 161   }
 162
 163   return Changed;
 164 }
 165
 166 /// \brief Replace loop instructions with the constant extended version.
 167 void HexagonFixupHwLoops::useExtLoopInstr(MachineFunction &MF,
 168                                           MachineBasicBlock::iterator &MII) {
 169   const TargetInstrInfo *TII = MF.getSubtarget().getInstrInfo();
 170   MachineBasicBlock *MBB = MII->getParent();
 171   DebugLoc DL = MII->getDebugLoc();
 172   MachineInstrBuilder MIB;
 173   unsigned newOp;
 174   switch (MII->getOpcode()) {
 175   case Hexagon::J2_loop0r:
 176     newOp = Hexagon::J2_loop0rext;
 177     break;
 178   case Hexagon::J2_loop0i:
 179     newOp = Hexagon::J2_loop0iext;
 180     break;
 181   case Hexagon::J2_loop1r:
 182     newOp = Hexagon::J2_loop1rext;
 183     break;
 184   case Hexagon::J2_loop1i:
 185     newOp = Hexagon::J2_loop1iext;
 186     break;
 187   default:
 188     llvm_unreachable("Invalid Hardware Loop Instruction.");
 189   }
 190   MIB = BuildMI(*MBB, MII, DL, TII->get(newOp));
 191
 192   for (unsigned i = 0; i < MII->getNumOperands(); ++i)
 193     MIB.add(MII->getOperand(i));
 194 }