contrib/llvm/lib/Target/ARM/A15SDOptimizer.cpp

   1 //=== A15SDOptimizerPass.cpp - Optimize DPR and SPR register accesses on A15==//
   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 // The Cortex-A15 processor employs a tracking scheme in its register renaming
  11 // in order to process each instruction's micro-ops speculatively and
  12 // out-of-order with appropriate forwarding. The ARM architecture allows VFP
  13 // instructions to read and write 32-bit S-registers.  Each S-register
  14 // corresponds to one half (upper or lower) of an overlaid 64-bit D-register.
  15 //
  16 // There are several instruction patterns which can be used to provide this
  17 // capability which can provide higher performance than other, potentially more
  18 // direct patterns, specifically around when one micro-op reads a D-register
  19 // operand that has recently been written as one or more S-register results.
  20 //
  21 // This file defines a pre-regalloc pass which looks for SPR producers which
  22 // are going to be used by a DPR (or QPR) consumers and creates the more
  23 // optimized access pattern.
  24 //
  25 //===----------------------------------------------------------------------===//
  26
  27 #include "ARM.h"
  28 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  29 #include "ARMBaseRegisterInfo.h"
  30 #include "ARMSubtarget.h"
  31 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  33 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  34 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  35 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  36 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  37 #include "llvm/Support/Debug.h"
  38 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  39 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  40 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
  41 #include <map>
  42 #include <set>
  43
  44 using namespace llvm;
  45
  46 #define DEBUG_TYPE "a15-sd-optimizer"
  47
  48 namespace {
  49   struct A15SDOptimizer : public MachineFunctionPass {
  50     static char ID;
  51     A15SDOptimizer() : MachineFunctionPass(ID) {}
  52
  53     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) override;
  54
  55     StringRef getPassName() const override { return "ARM A15 S->D optimizer"; }
  56
  57   private:
  58     const ARMBaseInstrInfo *TII;
  59     const TargetRegisterInfo *TRI;
  60     MachineRegisterInfo *MRI;
  61
  62     bool runOnInstruction(MachineInstr *MI);
  63
  64     //
  65     // Instruction builder helpers
  66     //
  67     unsigned createDupLane(MachineBasicBlock &MBB,
  68                            MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  69                            const DebugLoc &DL, unsigned Reg, unsigned Lane,
  70                            bool QPR = false);
  71
  72     unsigned createExtractSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
  73                                  MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  74                                  const DebugLoc &DL, unsigned DReg,
  75                                  unsigned Lane, const TargetRegisterClass *TRC);
  76
  77     unsigned createVExt(MachineBasicBlock &MBB,
  78                         MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  79                         const DebugLoc &DL, unsigned Ssub0, unsigned Ssub1);
  80
  81     unsigned createRegSequence(MachineBasicBlock &MBB,
  82                                MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  83                                const DebugLoc &DL, unsigned Reg1,
  84                                unsigned Reg2);
  85
  86     unsigned createInsertSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
  87                                 MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  88                                 const DebugLoc &DL, unsigned DReg,
  89                                 unsigned Lane, unsigned ToInsert);
  90
  91     unsigned createImplicitDef(MachineBasicBlock &MBB,
  92                                MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  93                                const DebugLoc &DL);
  94
  95     //
  96     // Various property checkers
  97     //
  98     bool usesRegClass(MachineOperand &MO, const TargetRegisterClass *TRC);
  99     bool hasPartialWrite(MachineInstr *MI);
 100     SmallVector<unsigned, 8> getReadDPRs(MachineInstr *MI);
 101     unsigned getDPRLaneFromSPR(unsigned SReg);
 102
 103     //
 104     // Methods used for getting the definitions of partial registers
 105     //
 106
 107     MachineInstr *elideCopies(MachineInstr *MI);
 108     void elideCopiesAndPHIs(MachineInstr *MI,
 109                             SmallVectorImpl<MachineInstr*> &Outs);
 110
 111     //
 112     // Pattern optimization methods
 113     //
 114     unsigned optimizeAllLanesPattern(MachineInstr *MI, unsigned Reg);
 115     unsigned optimizeSDPattern(MachineInstr *MI);
 116     unsigned getPrefSPRLane(unsigned SReg);
 117
 118     //
 119     // Sanitizing method - used to make sure if don't leave dead code around.
 120     //
 121     void eraseInstrWithNoUses(MachineInstr *MI);
 122
 123     //
 124     // A map used to track the changes done by this pass.
 125     //
 126     std::map<MachineInstr*, unsigned> Replacements;
 127     std::set<MachineInstr *> DeadInstr;
 128   };
 129   char A15SDOptimizer::ID = 0;
 130 } // end anonymous namespace
 131
 132 // Returns true if this is a use of a SPR register.
 133 bool A15SDOptimizer::usesRegClass(MachineOperand &MO,
 134                                   const TargetRegisterClass *TRC) {
 135   if (!MO.isReg())
 136     return false;
 137   unsigned Reg = MO.getReg();
 138
 139   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
 140     return MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(TRC);
 141   else
 142     return TRC->contains(Reg);
 143 }
 144
 145 unsigned A15SDOptimizer::getDPRLaneFromSPR(unsigned SReg) {
 146   unsigned DReg = TRI->getMatchingSuperReg(SReg, ARM::ssub_1,
 147                                            &ARM::DPRRegClass);
 148   if (DReg != ARM::NoRegister) return ARM::ssub_1;
 149   return ARM::ssub_0;
 150 }
 151
 152 // Get the subreg type that is most likely to be coalesced
 153 // for an SPR register that will be used in VDUP32d pseudo.
 154 unsigned A15SDOptimizer::getPrefSPRLane(unsigned SReg) {
 155   if (!TRI->isVirtualRegister(SReg))
 156     return getDPRLaneFromSPR(SReg);
 157
 158   MachineInstr *MI = MRI->getVRegDef(SReg);
 159   if (!MI) return ARM::ssub_0;
 160   MachineOperand *MO = MI->findRegisterDefOperand(SReg);
 161
 162   assert(MO->isReg() && "Non-register operand found!");
 163   if (!MO) return ARM::ssub_0;
 164
 165   if (MI->isCopy() && usesRegClass(MI->getOperand(1),
 166                                     &ARM::SPRRegClass)) {
 167     SReg = MI->getOperand(1).getReg();
 168   }
 169
 170   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SReg)) {
 171     if (MO->getSubReg() == ARM::ssub_1) return ARM::ssub_1;
 172     return ARM::ssub_0;
 173   }
 174   return getDPRLaneFromSPR(SReg);
 175 }
 176
 177 // MI is known to be dead. Figure out what instructions
 178 // are also made dead by this and mark them for removal.
 179 void A15SDOptimizer::eraseInstrWithNoUses(MachineInstr *MI) {
 180   SmallVector<MachineInstr *, 8> Front;
 181   DeadInstr.insert(MI);
 182
 183   DEBUG(dbgs() << "Deleting base instruction " << *MI << "\n");
 184   Front.push_back(MI);
 185
 186   while (Front.size() != 0) {
 187     MI = Front.back();
 188     Front.pop_back();
 189
 190     // MI is already known to be dead. We need to see
 191     // if other instructions can also be removed.
 192     for (unsigned int i = 0; i < MI->getNumOperands(); ++i) {
 193       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 194       if ((!MO.isReg()) || (!MO.isUse()))
 195         continue;
 196       unsigned Reg = MO.getReg();
 197       if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
 198         continue;
 199       MachineOperand *Op = MI->findRegisterDefOperand(Reg);
 200
 201       if (!Op)
 202         continue;
 203
 204       MachineInstr *Def = Op->getParent();
 205
 206       // We don't need to do anything if we have already marked
 207       // this instruction as being dead.
 208       if (DeadInstr.find(Def) != DeadInstr.end())
 209         continue;
 210
 211       // Check if all the uses of this instruction are marked as
 212       // dead. If so, we can also mark this instruction as being
 213       // dead.
 214       bool IsDead = true;
 215       for (unsigned int j = 0; j < Def->getNumOperands(); ++j) {
 216         MachineOperand &MODef = Def->getOperand(j);
 217         if ((!MODef.isReg()) || (!MODef.isDef()))
 218           continue;
 219         unsigned DefReg = MODef.getReg();
 220         if (!TRI->isVirtualRegister(DefReg)) {
 221           IsDead = false;
 222           break;
 223         }
 224         for (MachineRegisterInfo::use_instr_iterator
 225              II = MRI->use_instr_begin(Reg), EE = MRI->use_instr_end();
 226              II != EE; ++II) {
 227           // We don't care about self references.
 228           if (&*II == Def)
 229             continue;
 230           if (DeadInstr.find(&*II) == DeadInstr.end()) {
 231             IsDead = false;
 232             break;
 233           }
 234         }
 235       }
 236
 237       if (!IsDead) continue;
 238
 239       DEBUG(dbgs() << "Deleting instruction " << *Def << "\n");
 240       DeadInstr.insert(Def);
 241     }
 242   }
 243 }
 244
 245 // Creates the more optimized patterns and generally does all the code
 246 // transformations in this pass.
 247 unsigned A15SDOptimizer::optimizeSDPattern(MachineInstr *MI) {
 248   if (MI->isCopy()) {
 249     return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(1).getReg());
 250   }
 251
 252   if (MI->isInsertSubreg()) {
 253     unsigned DPRReg = MI->getOperand(1).getReg();
 254     unsigned SPRReg = MI->getOperand(2).getReg();
 255
 256     if (TRI->isVirtualRegister(DPRReg) && TRI->isVirtualRegister(SPRReg)) {
 257       MachineInstr *DPRMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 258       MachineInstr *SPRMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(2).getReg());
 259
 260       if (DPRMI && SPRMI) {
 261         // See if the first operand of this insert_subreg is IMPLICIT_DEF
 262         MachineInstr *ECDef = elideCopies(DPRMI);
 263         if (ECDef && ECDef->isImplicitDef()) {
 264           // Another corner case - if we're inserting something that is purely
 265           // a subreg copy of a DPR, just use that DPR.
 266
 267           MachineInstr *EC = elideCopies(SPRMI);
 268           // Is it a subreg copy of ssub_0?
 269           if (EC && EC->isCopy() &&
 270               EC->getOperand(1).getSubReg() == ARM::ssub_0) {
 271             DEBUG(dbgs() << "Found a subreg copy: " << *SPRMI);
 272
 273             // Find the thing we're subreg copying out of - is it of the same
 274             // regclass as DPRMI? (i.e. a DPR or QPR).
 275             unsigned FullReg = SPRMI->getOperand(1).getReg();
 276             const TargetRegisterClass *TRC =
 277               MRI->getRegClass(MI->getOperand(1).getReg());
 278             if (TRC->hasSuperClassEq(MRI->getRegClass(FullReg))) {
 279               DEBUG(dbgs() << "Subreg copy is compatible - returning ");
 280               DEBUG(dbgs() << PrintReg(FullReg) << "\n");
 281               eraseInstrWithNoUses(MI);
 282               return FullReg;
 283             }
 284           }
 285
 286           return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(2).getReg());
 287         }
 288       }
 289     }
 290     return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(0).getReg());
 291   }
 292
 293   if (MI->isRegSequence() && usesRegClass(MI->getOperand(1),
 294                                           &ARM::SPRRegClass)) {
 295     // See if all bar one of the operands are IMPLICIT_DEF and insert the
 296     // optimizer pattern accordingly.
 297     unsigned NumImplicit = 0, NumTotal = 0;
 298     unsigned NonImplicitReg = ~0U;
 299
 300     for (unsigned I = 1; I < MI->getNumExplicitOperands(); ++I) {
 301       if (!MI->getOperand(I).isReg())
 302         continue;
 303       ++NumTotal;
 304       unsigned OpReg = MI->getOperand(I).getReg();
 305
 306       if (!TRI->isVirtualRegister(OpReg))
 307         break;
 308
 309       MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(OpReg);
 310       if (!Def)
 311         break;
 312       if (Def->isImplicitDef())
 313         ++NumImplicit;
 314       else
 315         NonImplicitReg = MI->getOperand(I).getReg();
 316     }
 317
 318     if (NumImplicit == NumTotal - 1)
 319       return optimizeAllLanesPattern(MI, NonImplicitReg);
 320     else
 321       return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(0).getReg());
 322   }
 323
 324   llvm_unreachable("Unhandled update pattern!");
 325 }
 326
 327 // Return true if this MachineInstr inserts a scalar (SPR) value into
 328 // a D or Q register.
 329 bool A15SDOptimizer::hasPartialWrite(MachineInstr *MI) {
 330   // The only way we can do a partial register update is through a COPY,
 331   // INSERT_SUBREG or REG_SEQUENCE.
 332   if (MI->isCopy() && usesRegClass(MI->getOperand(1), &ARM::SPRRegClass))
 333     return true;
 334
 335   if (MI->isInsertSubreg() && usesRegClass(MI->getOperand(2),
 336                                            &ARM::SPRRegClass))
 337     return true;
 338
 339   if (MI->isRegSequence() && usesRegClass(MI->getOperand(1), &ARM::SPRRegClass))
 340     return true;
 341
 342   return false;
 343 }
 344
 345 // Looks through full copies to get the instruction that defines the input
 346 // operand for MI.
 347 MachineInstr *A15SDOptimizer::elideCopies(MachineInstr *MI) {
 348   if (!MI->isFullCopy())
 349     return MI;
 350   if (!TRI->isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg()))
 351     return nullptr;
 352   MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 353   if (!Def)
 354     return nullptr;
 355   return elideCopies(Def);
 356 }
 357
 358 // Look through full copies and PHIs to get the set of non-copy MachineInstrs
 359 // that can produce MI.
 360 void A15SDOptimizer::elideCopiesAndPHIs(MachineInstr *MI,
 361                                         SmallVectorImpl<MachineInstr*> &Outs) {
 362    // Looking through PHIs may create loops so we need to track what
 363    // instructions we have visited before.
 364    std::set<MachineInstr *> Reached;
 365    SmallVector<MachineInstr *, 8> Front;
 366    Front.push_back(MI);
 367    while (Front.size() != 0) {
 368      MI = Front.back();
 369      Front.pop_back();
 370
 371      // If we have already explored this MachineInstr, ignore it.
 372      if (Reached.find(MI) != Reached.end())
 373        continue;
 374      Reached.insert(MI);
 375      if (MI->isPHI()) {
 376        for (unsigned I = 1, E = MI->getNumOperands(); I != E; I += 2) {
 377          unsigned Reg = MI->getOperand(I).getReg();
 378          if (!TRI->isVirtualRegister(Reg)) {
 379            continue;
 380          }
 381          MachineInstr *NewMI = MRI->getVRegDef(Reg);
 382          if (!NewMI)
 383            continue;
 384          Front.push_back(NewMI);
 385        }
 386      } else if (MI->isFullCopy()) {
 387        if (!TRI->isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg()))
 388          continue;
 389        MachineInstr *NewMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 390        if (!NewMI)
 391          continue;
 392        Front.push_back(NewMI);
 393      } else {
 394        DEBUG(dbgs() << "Found partial copy" << *MI <<"\n");
 395        Outs.push_back(MI);
 396      }
 397    }
 398 }
 399
 400 // Return the DPR virtual registers that are read by this machine instruction
 401 // (if any).
 402 SmallVector<unsigned, 8> A15SDOptimizer::getReadDPRs(MachineInstr *MI) {
 403   if (MI->isCopyLike() || MI->isInsertSubreg() || MI->isRegSequence() ||
 404       MI->isKill())
 405     return SmallVector<unsigned, 8>();
 406
 407   SmallVector<unsigned, 8> Defs;
 408   for (unsigned i = 0; i < MI->getNumOperands(); ++i) {
 409     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 410
 411     if (!MO.isReg() || !MO.isUse())
 412       continue;
 413     if (!usesRegClass(MO, &ARM::DPRRegClass) &&
 414         !usesRegClass(MO, &ARM::QPRRegClass) &&
 415         !usesRegClass(MO, &ARM::DPairRegClass)) // Treat DPair as QPR
 416       continue;
 417
 418     Defs.push_back(MO.getReg());
 419   }
 420   return Defs;
 421 }
 422
 423 // Creates a DPR register from an SPR one by using a VDUP.
 424 unsigned A15SDOptimizer::createDupLane(MachineBasicBlock &MBB,
 425                                        MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 426                                        const DebugLoc &DL, unsigned Reg,
 427                                        unsigned Lane, bool QPR) {
 428   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(QPR ? &ARM::QPRRegClass :
 429                                                   &ARM::DPRRegClass);
 430   AddDefaultPred(BuildMI(MBB,
 431                          InsertBefore,
 432                          DL,
 433                          TII->get(QPR ? ARM::VDUPLN32q : ARM::VDUPLN32d),
 434                          Out)
 435                    .addReg(Reg)
 436                    .addImm(Lane));
 437
 438   return Out;
 439 }
 440
 441 // Creates a SPR register from a DPR by copying the value in lane 0.
 442 unsigned A15SDOptimizer::createExtractSubreg(
 443     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 444     const DebugLoc &DL, unsigned DReg, unsigned Lane,
 445     const TargetRegisterClass *TRC) {
 446   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(TRC);
 447   BuildMI(MBB,
 448           InsertBefore,
 449           DL,
 450           TII->get(TargetOpcode::COPY), Out)
 451     .addReg(DReg, 0, Lane);
 452
 453   return Out;
 454 }
 455
 456 // Takes two SPR registers and creates a DPR by using a REG_SEQUENCE.
 457 unsigned A15SDOptimizer::createRegSequence(
 458     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 459     const DebugLoc &DL, unsigned Reg1, unsigned Reg2) {
 460   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::QPRRegClass);
 461   BuildMI(MBB,
 462           InsertBefore,
 463           DL,
 464           TII->get(TargetOpcode::REG_SEQUENCE), Out)
 465     .addReg(Reg1)
 466     .addImm(ARM::dsub_0)
 467     .addReg(Reg2)
 468     .addImm(ARM::dsub_1);
 469   return Out;
 470 }
 471
 472 // Takes two DPR registers that have previously been VDUPed (Ssub0 and Ssub1)
 473 // and merges them into one DPR register.
 474 unsigned A15SDOptimizer::createVExt(MachineBasicBlock &MBB,
 475                                     MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 476                                     const DebugLoc &DL, unsigned Ssub0,
 477                                     unsigned Ssub1) {
 478   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPRRegClass);
 479   AddDefaultPred(BuildMI(MBB,
 480                          InsertBefore,
 481                          DL,
 482                          TII->get(ARM::VEXTd32), Out)
 483                    .addReg(Ssub0)
 484                    .addReg(Ssub1)
 485                    .addImm(1));
 486   return Out;
 487 }
 488
 489 unsigned A15SDOptimizer::createInsertSubreg(
 490     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 491     const DebugLoc &DL, unsigned DReg, unsigned Lane, unsigned ToInsert) {
 492   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPR_VFP2RegClass);
 493   BuildMI(MBB,
 494           InsertBefore,
 495           DL,
 496           TII->get(TargetOpcode::INSERT_SUBREG), Out)
 497     .addReg(DReg)
 498     .addReg(ToInsert)
 499     .addImm(Lane);
 500
 501   return Out;
 502 }
 503
 504 unsigned
 505 A15SDOptimizer::createImplicitDef(MachineBasicBlock &MBB,
 506                                   MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 507                                   const DebugLoc &DL) {
 508   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPRRegClass);
 509   BuildMI(MBB,
 510           InsertBefore,
 511           DL,
 512           TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF), Out);
 513   return Out;
 514 }
 515
 516 // This function inserts instructions in order to optimize interactions between
 517 // SPR registers and DPR/QPR registers. It does so by performing VDUPs on all
 518 // lanes, and the using VEXT instructions to recompose the result.
 519 unsigned
 520 A15SDOptimizer::optimizeAllLanesPattern(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
 521   MachineBasicBlock::iterator InsertPt(MI);
 522   DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
 523   MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
 524   InsertPt++;
 525   unsigned Out;
 526
 527   // DPair has the same length as QPR and also has two DPRs as subreg.
 528   // Treat DPair as QPR.
 529   if (MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::QPRRegClass) ||
 530       MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::DPairRegClass)) {
 531     unsigned DSub0 = createExtractSubreg(MBB, InsertPt, DL, Reg,
 532                                          ARM::dsub_0, &ARM::DPRRegClass);
 533     unsigned DSub1 = createExtractSubreg(MBB, InsertPt, DL, Reg,
 534                                          ARM::dsub_1, &ARM::DPRRegClass);
 535
 536     unsigned Out1 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub0, 0);
 537     unsigned Out2 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub0, 1);
 538     Out = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out1, Out2);
 539
 540     unsigned Out3 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub1, 0);
 541     unsigned Out4 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub1, 1);
 542     Out2 = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out3, Out4);
 543
 544     Out = createRegSequence(MBB, InsertPt, DL, Out, Out2);
 545
 546   } else if (MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::DPRRegClass)) {
 547     unsigned Out1 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Reg, 0);
 548     unsigned Out2 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Reg, 1);
 549     Out = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out1, Out2);
 550
 551   } else {
 552     assert(MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::SPRRegClass) &&
 553            "Found unexpected regclass!");
 554
 555     unsigned PrefLane = getPrefSPRLane(Reg);
 556     unsigned Lane;
 557     switch (PrefLane) {
 558       case ARM::ssub_0: Lane = 0; break;
 559       case ARM::ssub_1: Lane = 1; break;
 560       default: llvm_unreachable("Unknown preferred lane!");
 561     }
 562
 563     // Treat DPair as QPR
 564     bool UsesQPR = usesRegClass(MI->getOperand(0), &ARM::QPRRegClass) ||
 565                    usesRegClass(MI->getOperand(0), &ARM::DPairRegClass);
 566
 567     Out = createImplicitDef(MBB, InsertPt, DL);
 568     Out = createInsertSubreg(MBB, InsertPt, DL, Out, PrefLane, Reg);
 569     Out = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Out, Lane, UsesQPR);
 570     eraseInstrWithNoUses(MI);
 571   }
 572   return Out;
 573 }
 574
 575 bool A15SDOptimizer::runOnInstruction(MachineInstr *MI) {
 576   // We look for instructions that write S registers that are then read as
 577   // D/Q registers. These can only be caused by COPY, INSERT_SUBREG and
 578   // REG_SEQUENCE pseudos that insert an SPR value into a DPR register or
 579   // merge two SPR values to form a DPR register.  In order avoid false
 580   // positives we make sure that there is an SPR producer so we look past
 581   // COPY and PHI nodes to find it.
 582   //
 583   // The best code pattern for when an SPR producer is going to be used by a
 584   // DPR or QPR consumer depends on whether the other lanes of the
 585   // corresponding DPR/QPR are currently defined.
 586   //
 587   // We can handle these efficiently, depending on the type of
 588   // pseudo-instruction that is producing the pattern
 589   //
 590   //   * COPY:          * VDUP all lanes and merge the results together
 591   //                      using VEXTs.
 592   //
 593   //   * INSERT_SUBREG: * If the SPR value was originally in another DPR/QPR
 594   //                      lane, and the other lane(s) of the DPR/QPR register
 595   //                      that we are inserting in are undefined, use the
 596   //                      original DPR/QPR value.
 597   //                    * Otherwise, fall back on the same stategy as COPY.
 598   //
 599   //   * REG_SEQUENCE:  * If all except one of the input operands are
 600   //                      IMPLICIT_DEFs, insert the VDUP pattern for just the
 601   //                      defined input operand
 602   //                    * Otherwise, fall back on the same stategy as COPY.
 603   //
 604
 605   // First, get all the reads of D-registers done by this instruction.
 606   SmallVector<unsigned, 8> Defs = getReadDPRs(MI);
 607   bool Modified = false;
 608
 609   for (SmallVectorImpl<unsigned>::iterator I = Defs.begin(), E = Defs.end();
 610      I != E; ++I) {
 611     // Follow the def-use chain for this DPR through COPYs, and also through
 612     // PHIs (which are essentially multi-way COPYs). It is because of PHIs that
 613     // we can end up with multiple defs of this DPR.
 614
 615     SmallVector<MachineInstr *, 8> DefSrcs;
 616     if (!TRI->isVirtualRegister(*I))
 617       continue;
 618     MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(*I);
 619     if (!Def)
 620       continue;
 621
 622     elideCopiesAndPHIs(Def, DefSrcs);
 623
 624     for (SmallVectorImpl<MachineInstr *>::iterator II = DefSrcs.begin(),
 625       EE = DefSrcs.end(); II != EE; ++II) {
 626       MachineInstr *MI = *II;
 627
 628       // If we've already analyzed and replaced this operand, don't do
 629       // anything.
 630       if (Replacements.find(MI) != Replacements.end())
 631         continue;
 632
 633       // Now, work out if the instruction causes a SPR->DPR dependency.
 634       if (!hasPartialWrite(MI))
 635         continue;
 636
 637       // Collect all the uses of this MI's DPR def for updating later.
 638       SmallVector<MachineOperand*, 8> Uses;
 639       unsigned DPRDefReg = MI->getOperand(0).getReg();
 640       for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = MRI->use_begin(DPRDefReg),
 641              E = MRI->use_end(); I != E; ++I)
 642         Uses.push_back(&*I);
 643
 644       // We can optimize this.
 645       unsigned NewReg = optimizeSDPattern(MI);
 646
 647       if (NewReg != 0) {
 648         Modified = true;
 649         for (SmallVectorImpl<MachineOperand *>::const_iterator I = Uses.begin(),
 650                E = Uses.end(); I != E; ++I) {
 651           // Make sure to constrain the register class of the new register to
 652           // match what we're replacing. Otherwise we can optimize a DPR_VFP2
 653           // reference into a plain DPR, and that will end poorly. NewReg is
 654           // always virtual here, so there will always be a matching subclass
 655           // to find.
 656           MRI->constrainRegClass(NewReg, MRI->getRegClass((*I)->getReg()));
 657
 658           DEBUG(dbgs() << "Replacing operand "
 659                        << **I << " with "
 660                        << PrintReg(NewReg) << "\n");
 661           (*I)->substVirtReg(NewReg, 0, *TRI);
 662         }
 663       }
 664       Replacements[MI] = NewReg;
 665     }
 666   }
 667   return Modified;
 668 }
 669
 670 bool A15SDOptimizer::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
 671   if (skipFunction(*Fn.getFunction()))
 672     return false;
 673
 674   const ARMSubtarget &STI = Fn.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 675   // Since the A15SDOptimizer pass can insert VDUP instructions, it can only be
 676   // enabled when NEON is available.
 677   if (!(STI.isCortexA15() && STI.hasNEON()))
 678     return false;
 679   TII = STI.getInstrInfo();
 680   TRI = STI.getRegisterInfo();
 681   MRI = &Fn.getRegInfo();
 682   bool Modified = false;
 683
 684   DEBUG(dbgs() << "Running on function " << Fn.getName()<< "\n");
 685
 686   DeadInstr.clear();
 687   Replacements.clear();
 688
 689   for (MachineFunction::iterator MFI = Fn.begin(), E = Fn.end(); MFI != E;
 690        ++MFI) {
 691
 692     for (MachineBasicBlock::iterator MI = MFI->begin(), ME = MFI->end();
 693       MI != ME;) {
 694       Modified |= runOnInstruction(&*MI++);
 695     }
 696
 697   }
 698
 699   for (std::set<MachineInstr *>::iterator I = DeadInstr.begin(),
 700                                             E = DeadInstr.end();
 701                                             I != E; ++I) {
 702     (*I)->eraseFromParent();
 703   }
 704
 705   return Modified;
 706 }
 707
 708 FunctionPass *llvm::createA15SDOptimizerPass() {
 709   return new A15SDOptimizer();
 710 }