]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/include/llvm/Target/TargetSchedule.td
Copy libevent sources to contrib
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / include / llvm / Target / TargetSchedule.td
1 //===- TargetSchedule.td - Target Independent Scheduling ---*- tablegen -*-===//
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 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file defines the target-independent scheduling interfaces which should
11 // be implemented by each target which is using TableGen based scheduling.
12 //
13 // The SchedMachineModel is defined by subtargets for three categories of data:
14 // 1. Basic properties for coarse grained instruction cost model.
15 // 2. Scheduler Read/Write resources for simple per-opcode cost model.
16 // 3. Instruction itineraries for detailed reservation tables.
17 //
18 // (1) Basic properties are defined by the SchedMachineModel
19 // class. Target hooks allow subtargets to associate opcodes with
20 // those properties.
21 //
22 // (2) A per-operand machine model can be implemented in any
23 // combination of the following ways:
24 //
25 // A. Associate per-operand SchedReadWrite types with Instructions by
26 // modifying the Instruction definition to inherit from Sched. For
27 // each subtarget, define WriteRes and ReadAdvance to associate
28 // processor resources and latency with each SchedReadWrite type.
29 //
30 // B. In each instruction definition, name an ItineraryClass. For each
31 // subtarget, define ItinRW entries to map ItineraryClass to
32 // per-operand SchedReadWrite types. Unlike method A, these types may
33 // be subtarget specific and can be directly associated with resources
34 // by defining SchedWriteRes and SchedReadAdvance.
35 //
36 // C. In the subtarget, map SchedReadWrite types to specific
37 // opcodes. This overrides any SchedReadWrite types or
38 // ItineraryClasses defined by the Instruction. As in method B, the
39 // subtarget can directly associate resources with SchedReadWrite
40 // types by defining SchedWriteRes and SchedReadAdvance.
41 //
42 // D. In either the target or subtarget, define SchedWriteVariant or
43 // SchedReadVariant to map one SchedReadWrite type onto another
44 // sequence of SchedReadWrite types. This allows dynamic selection of
45 // an instruction's machine model via custom C++ code. It also allows
46 // a machine-independent SchedReadWrite type to map to a sequence of
47 // machine-dependent types.
48 //
49 // (3) A per-pipeline-stage machine model can be implemented by providing
50 // Itineraries in addition to mapping instructions to ItineraryClasses.
51 //===----------------------------------------------------------------------===//
52
53 // Include legacy support for instruction itineraries.
54 include "llvm/Target/TargetItinerary.td"
55
56 class Instruction; // Forward def
57
58 class Predicate; // Forward def
59
60 // DAG operator that interprets the DAG args as Instruction defs.
61 def instrs;
62
63 // DAG operator that interprets each DAG arg as a regex pattern for
64 // matching Instruction opcode names.
65 // The regex must match the beginning of the opcode (as in Python re.match).
66 // To avoid matching prefixes, append '$' to the pattern.
67 def instregex;
68
69 // Define the SchedMachineModel and provide basic properties for
70 // coarse grained instruction cost model. Default values for the
71 // properties are defined in MCSchedModel. A value of "-1" in the
72 // target description's SchedMachineModel indicates that the property
73 // is not overriden by the target.
74 //
75 // Target hooks allow subtargets to associate LoadLatency and
76 // HighLatency with groups of opcodes.
77 //
78 // See MCSchedule.h for detailed comments.
79 class SchedMachineModel {
80   int IssueWidth = -1; // Max micro-ops that may be scheduled per cycle.
81   int MicroOpBufferSize = -1; // Max micro-ops that can be buffered.
82   int LoopMicroOpBufferSize = -1; // Max micro-ops that can be buffered for
83                                   // optimized loop dispatch/execution.
84   int LoadLatency = -1; // Cycles for loads to access the cache.
85   int HighLatency = -1; // Approximation of cycles for "high latency" ops.
86   int MispredictPenalty = -1; // Extra cycles for a mispredicted branch.
87
88   // Per-cycle resources tables.
89   ProcessorItineraries Itineraries = NoItineraries;
90
91   bit PostRAScheduler = 0; // Enable Post RegAlloc Scheduler pass.
92
93   // Subtargets that define a model for only a subset of instructions
94   // that have a scheduling class (itinerary class or SchedRW list)
95   // and may actually be generated for that subtarget must clear this
96   // bit. Otherwise, the scheduler considers an unmodelled opcode to
97   // be an error. This should only be set during initial bringup,
98   // or there will be no way to catch simple errors in the model
99   // resulting from changes to the instruction definitions.
100   bit CompleteModel = 1;
101
102   // A processor may only implement part of published ISA, due to either new ISA
103   // extensions, (e.g. Pentium 4 doesn't have AVX) or implementation
104   // (ARM/MIPS/PowerPC/SPARC soft float cores).
105   //
106   // For a processor which doesn't support some feature(s), the schedule model
107   // can use:
108   //
109   // let<Predicate> UnsupportedFeatures = [HaveA,..,HaveY];
110   //
111   // to skip the checks for scheduling information when building LLVM for
112   // instructions which have any of the listed predicates in their Predicates
113   // field.
114   list<Predicate> UnsupportedFeatures = [];
115
116   bit NoModel = 0; // Special tag to indicate missing machine model.
117 }
118
119 def NoSchedModel : SchedMachineModel {
120   let NoModel = 1;
121   let CompleteModel = 0;
122 }
123
124 // Define a kind of processor resource that may be common across
125 // similar subtargets.
126 class ProcResourceKind;
127
128 // Define a number of interchangeable processor resources. NumUnits
129 // determines the throughput of instructions that require the resource.
130 //
131 // An optional Super resource may be given to model these resources as
132 // a subset of the more general super resources. Using one of these
133 // resources implies using one of the super resoruces.
134 //
135 // ProcResourceUnits normally model a few buffered resources within an
136 // out-of-order engine. Buffered resources may be held for multiple
137 // clock cycles, but the scheduler does not pin them to a particular
138 // clock cycle relative to instruction dispatch. Setting BufferSize=0
139 // changes this to an in-order issue/dispatch resource. In this case,
140 // the scheduler counts down from the cycle that the instruction
141 // issues in-order, forcing a stall whenever a subsequent instruction
142 // requires the same resource until the number of ResourceCycles
143 // specified in WriteRes expire. Setting BufferSize=1 changes this to
144 // an in-order latency resource. In this case, the scheduler models
145 // producer/consumer stalls between instructions that use the
146 // resource.
147 //
148 // Examples (all assume an out-of-order engine):
149 //
150 // Use BufferSize = -1 for "issue ports" fed by a unified reservation
151 // station. Here the size of the reservation station is modeled by
152 // MicroOpBufferSize, which should be the minimum size of either the
153 // register rename pool, unified reservation station, or reorder
154 // buffer.
155 //
156 // Use BufferSize = 0 for resources that force "dispatch/issue
157 // groups". (Different processors define dispath/issue
158 // differently. Here we refer to stage between decoding into micro-ops
159 // and moving them into a reservation station.) Normally NumMicroOps
160 // is sufficient to limit dispatch/issue groups. However, some
161 // processors can form groups of with only certain combinitions of
162 // instruction types. e.g. POWER7.
163 //
164 // Use BufferSize = 1 for in-order execution units. This is used for
165 // an in-order pipeline within an out-of-order core where scheduling
166 // dependent operations back-to-back is guaranteed to cause a
167 // bubble. e.g. Cortex-a9 floating-point.
168 //
169 // Use BufferSize > 1 for out-of-order executions units with a
170 // separate reservation station. This simply models the size of the
171 // reservation station.
172 //
173 // To model both dispatch/issue groups and in-order execution units,
174 // create two types of units, one with BufferSize=0 and one with
175 // BufferSize=1.
176 //
177 // SchedModel ties these units to a processor for any stand-alone defs
178 // of this class. Instances of subclass ProcResource will be automatically
179 // attached to a processor, so SchedModel is not needed.
180 class ProcResourceUnits<ProcResourceKind kind, int num> {
181   ProcResourceKind Kind = kind;
182   int NumUnits = num;
183   ProcResourceKind Super = ?;
184   int BufferSize = -1;
185   SchedMachineModel SchedModel = ?;
186 }
187
188 // EponymousProcResourceKind helps implement ProcResourceUnits by
189 // allowing a ProcResourceUnits definition to reference itself. It
190 // should not be referenced anywhere else.
191 def EponymousProcResourceKind : ProcResourceKind;
192
193 // Subtargets typically define processor resource kind and number of
194 // units in one place.
195 class ProcResource<int num> : ProcResourceKind,
196   ProcResourceUnits<EponymousProcResourceKind, num>;
197
198 class ProcResGroup<list<ProcResource> resources> : ProcResourceKind {
199   list<ProcResource> Resources = resources;
200   SchedMachineModel SchedModel = ?;
201   int BufferSize = -1;
202 }
203
204 // A target architecture may define SchedReadWrite types and associate
205 // them with instruction operands.
206 class SchedReadWrite;
207
208 // List the per-operand types that map to the machine model of an
209 // instruction. One SchedWrite type must be listed for each explicit
210 // def operand in order. Additional SchedWrite types may optionally be
211 // listed for implicit def operands.  SchedRead types may optionally
212 // be listed for use operands in order. The order of defs relative to
213 // uses is insignificant. This way, the same SchedReadWrite list may
214 // be used for multiple forms of an operation. For example, a
215 // two-address instruction could have two tied operands or single
216 // operand that both reads and writes a reg. In both cases we have a
217 // single SchedWrite and single SchedRead in any order.
218 class Sched<list<SchedReadWrite> schedrw> {
219   list<SchedReadWrite> SchedRW = schedrw;
220 }
221
222 // Define a scheduler resource associated with a def operand.
223 class SchedWrite : SchedReadWrite;
224 def NoWrite : SchedWrite;
225
226 // Define a scheduler resource associated with a use operand.
227 class SchedRead  : SchedReadWrite;
228
229 // Define a SchedWrite that is modeled as a sequence of other
230 // SchedWrites with additive latency. This allows a single operand to
231 // be mapped the resources composed from a set of previously defined
232 // SchedWrites.
233 //
234 // If the final write in this sequence is a SchedWriteVariant marked
235 // Variadic, then the list of prior writes are distributed across all
236 // operands after resolving the predicate for the final write.
237 //
238 // SchedModel silences warnings but is ignored.
239 class WriteSequence<list<SchedWrite> writes, int rep = 1> : SchedWrite {
240   list<SchedWrite> Writes = writes;
241   int Repeat = rep;
242   SchedMachineModel SchedModel = ?;
243 }
244
245 // Define values common to WriteRes and SchedWriteRes.
246 //
247 // SchedModel ties these resources to a processor.
248 class ProcWriteResources<list<ProcResourceKind> resources> {
249   list<ProcResourceKind> ProcResources = resources;
250   list<int> ResourceCycles = [];
251   int Latency = 1;
252   int NumMicroOps = 1;
253   bit BeginGroup = 0;
254   bit EndGroup = 0;
255   // Allow a processor to mark some scheduling classes as unsupported
256   // for stronger verification.
257   bit Unsupported = 0;
258   // Allow a processor to mark some scheduling classes as single-issue.
259   // SingleIssue is an alias for Begin/End Group.
260   bit SingleIssue = 0;
261   SchedMachineModel SchedModel = ?;
262 }
263
264 // Define the resources and latency of a SchedWrite. This will be used
265 // directly by targets that have no itinerary classes. In this case,
266 // SchedWrite is defined by the target, while WriteResources is
267 // defined by the subtarget, and maps the SchedWrite to processor
268 // resources.
269 //
270 // If a target already has itinerary classes, SchedWriteResources can
271 // be used instead to define subtarget specific SchedWrites and map
272 // them to processor resources in one place. Then ItinRW can map
273 // itinerary classes to the subtarget's SchedWrites.
274 //
275 // ProcResources indicates the set of resources consumed by the write.
276 // Optionally, ResourceCycles indicates the number of cycles the
277 // resource is consumed. Each ResourceCycles item is paired with the
278 // ProcResource item at the same position in its list. Since
279 // ResourceCycles are rarely specialized, the list may be
280 // incomplete. By default, resources are consumed for a single cycle,
281 // regardless of latency, which models a fully pipelined processing
282 // unit. A value of 0 for ResourceCycles means that the resource must
283 // be available but is not consumed, which is only relevant for
284 // unbuffered resources.
285 //
286 // By default, each SchedWrite takes one micro-op, which is counted
287 // against the processor's IssueWidth limit. If an instruction can
288 // write multiple registers with a single micro-op, the subtarget
289 // should define one of the writes to be zero micro-ops. If a
290 // subtarget requires multiple micro-ops to write a single result, it
291 // should either override the write's NumMicroOps to be greater than 1
292 // or require additional writes. Extra writes can be required either
293 // by defining a WriteSequence, or simply listing extra writes in the
294 // instruction's list of writers beyond the number of "def"
295 // operands. The scheduler assumes that all micro-ops must be
296 // dispatched in the same cycle. These micro-ops may be required to
297 // begin or end the current dispatch group.
298 class WriteRes<SchedWrite write, list<ProcResourceKind> resources>
299   : ProcWriteResources<resources> {
300   SchedWrite WriteType = write;
301 }
302
303 // Directly name a set of WriteResources defining a new SchedWrite
304 // type at the same time. This class is unaware of its SchedModel so
305 // must be referenced by InstRW or ItinRW.
306 class SchedWriteRes<list<ProcResourceKind> resources> : SchedWrite,
307   ProcWriteResources<resources>;
308
309 // Define values common to ReadAdvance and SchedReadAdvance.
310 //
311 // SchedModel ties these resources to a processor.
312 class ProcReadAdvance<int cycles, list<SchedWrite> writes = []> {
313   int Cycles = cycles;
314   list<SchedWrite> ValidWrites = writes;
315   // Allow a processor to mark some scheduling classes as unsupported
316   // for stronger verification.
317   bit Unsupported = 0;
318   SchedMachineModel SchedModel = ?;
319 }
320
321 // A processor may define a ReadAdvance associated with a SchedRead
322 // to reduce latency of a prior write by N cycles. A negative advance
323 // effectively increases latency, which may be used for cross-domain
324 // stalls.
325 //
326 // A ReadAdvance may be associated with a list of SchedWrites
327 // to implement pipeline bypass. The Writes list may be empty to
328 // indicate operands that are always read this number of Cycles later
329 // than a normal register read, allowing the read's parent instruction
330 // to issue earlier relative to the writer.
331 class ReadAdvance<SchedRead read, int cycles, list<SchedWrite> writes = []>
332   : ProcReadAdvance<cycles, writes> {
333   SchedRead ReadType = read;
334 }
335
336 // Directly associate a new SchedRead type with a delay and optional
337 // pipeline bypass. For use with InstRW or ItinRW.
338 class SchedReadAdvance<int cycles, list<SchedWrite> writes = []> : SchedRead,
339   ProcReadAdvance<cycles, writes>;
340
341 // Define SchedRead defaults. Reads seldom need special treatment.
342 def ReadDefault : SchedRead;
343 def NoReadAdvance : SchedReadAdvance<0>;
344
345 // Define shared code that will be in the same scope as all
346 // SchedPredicates. Available variables are:
347 // (const MachineInstr *MI, const TargetSchedModel *SchedModel)
348 class PredicateProlog<code c> {
349   code Code = c;
350 }
351
352 // Define a predicate to determine which SchedVariant applies to a
353 // particular MachineInstr. The code snippet is used as an
354 // if-statement's expression. Available variables are MI, SchedModel,
355 // and anything defined in a PredicateProlog.
356 //
357 // SchedModel silences warnings but is ignored.
358 class SchedPredicate<code pred> {
359   SchedMachineModel SchedModel = ?;
360   code Predicate = pred;
361 }
362 def NoSchedPred : SchedPredicate<[{true}]>;
363
364 // Associate a predicate with a list of SchedReadWrites. By default,
365 // the selected SchedReadWrites are still associated with a single
366 // operand and assumed to execute sequentially with additive
367 // latency. However, if the parent SchedWriteVariant or
368 // SchedReadVariant is marked "Variadic", then each Selected
369 // SchedReadWrite is mapped in place to the instruction's variadic
370 // operands. In this case, latency is not additive. If the current Variant
371 // is already part of a Sequence, then that entire chain leading up to
372 // the Variant is distributed over the variadic operands.
373 class SchedVar<SchedPredicate pred, list<SchedReadWrite> selected> {
374   SchedPredicate Predicate = pred;
375   list<SchedReadWrite> Selected = selected;
376 }
377
378 // SchedModel silences warnings but is ignored.
379 class SchedVariant<list<SchedVar> variants> {
380   list<SchedVar> Variants = variants;
381   bit Variadic = 0;
382   SchedMachineModel SchedModel = ?;
383 }
384
385 // A SchedWriteVariant is a single SchedWrite type that maps to a list
386 // of SchedWrite types under the conditions defined by its predicates.
387 //
388 // A Variadic write is expanded to cover multiple "def" operands. The
389 // SchedVariant's Expansion list is then interpreted as one write
390 // per-operand instead of the usual sequential writes feeding a single
391 // operand.
392 class SchedWriteVariant<list<SchedVar> variants> : SchedWrite,
393   SchedVariant<variants> {
394 }
395
396 // A SchedReadVariant is a single SchedRead type that maps to a list
397 // of SchedRead types under the conditions defined by its predicates.
398 //
399 // A Variadic write is expanded to cover multiple "readsReg" operands as
400 // explained above.
401 class SchedReadVariant<list<SchedVar> variants> : SchedRead,
402   SchedVariant<variants> {
403 }
404
405 // Map a set of opcodes to a list of SchedReadWrite types. This allows
406 // the subtarget to easily override specific operations.
407 //
408 // SchedModel ties this opcode mapping to a processor.
409 class InstRW<list<SchedReadWrite> rw, dag instrlist> {
410   list<SchedReadWrite> OperandReadWrites = rw;
411   dag Instrs = instrlist;
412   SchedMachineModel SchedModel = ?;
413   // Allow a subtarget to mark some instructions as unsupported.
414   bit Unsupported = 0;
415 }
416
417 // Map a set of itinerary classes to SchedReadWrite resources. This is
418 // used to bootstrap a target (e.g. ARM) when itineraries already
419 // exist and changing InstrInfo is undesirable.
420 //
421 // SchedModel ties this ItineraryClass mapping to a processor.
422 class ItinRW<list<SchedReadWrite> rw, list<InstrItinClass> iic> {
423   list<InstrItinClass> MatchedItinClasses = iic;
424   list<SchedReadWrite> OperandReadWrites = rw;
425   SchedMachineModel SchedModel = ?;
426 }
427
428 // Alias a target-defined SchedReadWrite to a processor specific
429 // SchedReadWrite. This allows a subtarget to easily map a
430 // SchedReadWrite type onto a WriteSequence, SchedWriteVariant, or
431 // SchedReadVariant.
432 //
433 // SchedModel will usually be provided by surrounding let statement
434 // and ties this SchedAlias mapping to a processor.
435 class SchedAlias<SchedReadWrite match, SchedReadWrite alias> {
436   SchedReadWrite MatchRW = match;
437   SchedReadWrite AliasRW = alias;
438   SchedMachineModel SchedModel = ?;
439 }