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     const char *getPassName() const override {
  56       return "ARM A15 S->D optimizer";
  57     }
  58
  59   private:
  60     const ARMBaseInstrInfo *TII;
  61     const TargetRegisterInfo *TRI;
  62     MachineRegisterInfo *MRI;
  63
  64     bool runOnInstruction(MachineInstr *MI);
  65
  66     //
  67     // Instruction builder helpers
  68     //
  69     unsigned createDupLane(MachineBasicBlock &MBB,
  70                            MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  71                            const DebugLoc &DL, unsigned Reg, unsigned Lane,
  72                            bool QPR = false);
  73
  74     unsigned createExtractSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
  75                                  MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  76                                  const DebugLoc &DL, unsigned DReg,
  77                                  unsigned Lane, const TargetRegisterClass *TRC);
  78
  79     unsigned createVExt(MachineBasicBlock &MBB,
  80                         MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  81                         const DebugLoc &DL, unsigned Ssub0, unsigned Ssub1);
  82
  83     unsigned createRegSequence(MachineBasicBlock &MBB,
  84                                MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  85                                const DebugLoc &DL, unsigned Reg1,
  86                                unsigned Reg2);
  87
  88     unsigned createInsertSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
  89                                 MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  90                                 const DebugLoc &DL, unsigned DReg,
  91                                 unsigned Lane, unsigned ToInsert);
  92
  93     unsigned createImplicitDef(MachineBasicBlock &MBB,
  94                                MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  95                                const DebugLoc &DL);
  96
  97     //
  98     // Various property checkers
  99     //
 100     bool usesRegClass(MachineOperand &MO, const TargetRegisterClass *TRC);
 101     bool hasPartialWrite(MachineInstr *MI);
 102     SmallVector<unsigned, 8> getReadDPRs(MachineInstr *MI);
 103     unsigned getDPRLaneFromSPR(unsigned SReg);
 104
 105     //
 106     // Methods used for getting the definitions of partial registers
 107     //
 108
 109     MachineInstr *elideCopies(MachineInstr *MI);
 110     void elideCopiesAndPHIs(MachineInstr *MI,
 111                             SmallVectorImpl<MachineInstr*> &Outs);
 112
 113     //
 114     // Pattern optimization methods
 115     //
 116     unsigned optimizeAllLanesPattern(MachineInstr *MI, unsigned Reg);
 117     unsigned optimizeSDPattern(MachineInstr *MI);
 118     unsigned getPrefSPRLane(unsigned SReg);
 119
 120     //
 121     // Sanitizing method - used to make sure if don't leave dead code around.
 122     //
 123     void eraseInstrWithNoUses(MachineInstr *MI);
 124
 125     //
 126     // A map used to track the changes done by this pass.
 127     //
 128     std::map<MachineInstr*, unsigned> Replacements;
 129     std::set<MachineInstr *> DeadInstr;
 130   };
 131   char A15SDOptimizer::ID = 0;
 132 } // end anonymous namespace
 133
 134 // Returns true if this is a use of a SPR register.
 135 bool A15SDOptimizer::usesRegClass(MachineOperand &MO,
 136                                   const TargetRegisterClass *TRC) {
 137   if (!MO.isReg())
 138     return false;
 139   unsigned Reg = MO.getReg();
 140
 141   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
 142     return MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(TRC);
 143   else
 144     return TRC->contains(Reg);
 145 }
 146
 147 unsigned A15SDOptimizer::getDPRLaneFromSPR(unsigned SReg) {
 148   unsigned DReg = TRI->getMatchingSuperReg(SReg, ARM::ssub_1,
 149                                            &ARM::DPRRegClass);
 150   if (DReg != ARM::NoRegister) return ARM::ssub_1;
 151   return ARM::ssub_0;
 152 }
 153
 154 // Get the subreg type that is most likely to be coalesced
 155 // for an SPR register that will be used in VDUP32d pseudo.
 156 unsigned A15SDOptimizer::getPrefSPRLane(unsigned SReg) {
 157   if (!TRI->isVirtualRegister(SReg))
 158     return getDPRLaneFromSPR(SReg);
 159
 160   MachineInstr *MI = MRI->getVRegDef(SReg);
 161   if (!MI) return ARM::ssub_0;
 162   MachineOperand *MO = MI->findRegisterDefOperand(SReg);
 163
 164   assert(MO->isReg() && "Non-register operand found!");
 165   if (!MO) return ARM::ssub_0;
 166
 167   if (MI->isCopy() && usesRegClass(MI->getOperand(1),
 168                                     &ARM::SPRRegClass)) {
 169     SReg = MI->getOperand(1).getReg();
 170   }
 171
 172   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SReg)) {
 173     if (MO->getSubReg() == ARM::ssub_1) return ARM::ssub_1;
 174     return ARM::ssub_0;
 175   }
 176   return getDPRLaneFromSPR(SReg);
 177 }
 178
 179 // MI is known to be dead. Figure out what instructions
 180 // are also made dead by this and mark them for removal.
 181 void A15SDOptimizer::eraseInstrWithNoUses(MachineInstr *MI) {
 182   SmallVector<MachineInstr *, 8> Front;
 183   DeadInstr.insert(MI);
 184
 185   DEBUG(dbgs() << "Deleting base instruction " << *MI << "\n");
 186   Front.push_back(MI);
 187
 188   while (Front.size() != 0) {
 189     MI = Front.back();
 190     Front.pop_back();
 191
 192     // MI is already known to be dead. We need to see
 193     // if other instructions can also be removed.
 194     for (unsigned int i = 0; i < MI->getNumOperands(); ++i) {
 195       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 196       if ((!MO.isReg()) || (!MO.isUse()))
 197         continue;
 198       unsigned Reg = MO.getReg();
 199       if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
 200         continue;
 201       MachineOperand *Op = MI->findRegisterDefOperand(Reg);
 202
 203       if (!Op)
 204         continue;
 205
 206       MachineInstr *Def = Op->getParent();
 207
 208       // We don't need to do anything if we have already marked
 209       // this instruction as being dead.
 210       if (DeadInstr.find(Def) != DeadInstr.end())
 211         continue;
 212
 213       // Check if all the uses of this instruction are marked as
 214       // dead. If so, we can also mark this instruction as being
 215       // dead.
 216       bool IsDead = true;
 217       for (unsigned int j = 0; j < Def->getNumOperands(); ++j) {
 218         MachineOperand &MODef = Def->getOperand(j);
 219         if ((!MODef.isReg()) || (!MODef.isDef()))
 220           continue;
 221         unsigned DefReg = MODef.getReg();
 222         if (!TRI->isVirtualRegister(DefReg)) {
 223           IsDead = false;
 224           break;
 225         }
 226         for (MachineRegisterInfo::use_instr_iterator
 227              II = MRI->use_instr_begin(Reg), EE = MRI->use_instr_end();
 228              II != EE; ++II) {
 229           // We don't care about self references.
 230           if (&*II == Def)
 231             continue;
 232           if (DeadInstr.find(&*II) == DeadInstr.end()) {
 233             IsDead = false;
 234             break;
 235           }
 236         }
 237       }
 238
 239       if (!IsDead) continue;
 240
 241       DEBUG(dbgs() << "Deleting instruction " << *Def << "\n");
 242       DeadInstr.insert(Def);
 243     }
 244   }
 245 }
 246
 247 // Creates the more optimized patterns and generally does all the code
 248 // transformations in this pass.
 249 unsigned A15SDOptimizer::optimizeSDPattern(MachineInstr *MI) {
 250   if (MI->isCopy()) {
 251     return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(1).getReg());
 252   }
 253
 254   if (MI->isInsertSubreg()) {
 255     unsigned DPRReg = MI->getOperand(1).getReg();
 256     unsigned SPRReg = MI->getOperand(2).getReg();
 257
 258     if (TRI->isVirtualRegister(DPRReg) && TRI->isVirtualRegister(SPRReg)) {
 259       MachineInstr *DPRMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 260       MachineInstr *SPRMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(2).getReg());
 261
 262       if (DPRMI && SPRMI) {
 263         // See if the first operand of this insert_subreg is IMPLICIT_DEF
 264         MachineInstr *ECDef = elideCopies(DPRMI);
 265         if (ECDef && ECDef->isImplicitDef()) {
 266           // Another corner case - if we're inserting something that is purely
 267           // a subreg copy of a DPR, just use that DPR.
 268
 269           MachineInstr *EC = elideCopies(SPRMI);
 270           // Is it a subreg copy of ssub_0?
 271           if (EC && EC->isCopy() &&
 272               EC->getOperand(1).getSubReg() == ARM::ssub_0) {
 273             DEBUG(dbgs() << "Found a subreg copy: " << *SPRMI);
 274
 275             // Find the thing we're subreg copying out of - is it of the same
 276             // regclass as DPRMI? (i.e. a DPR or QPR).
 277             unsigned FullReg = SPRMI->getOperand(1).getReg();
 278             const TargetRegisterClass *TRC =
 279               MRI->getRegClass(MI->getOperand(1).getReg());
 280             if (TRC->hasSuperClassEq(MRI->getRegClass(FullReg))) {
 281               DEBUG(dbgs() << "Subreg copy is compatible - returning ");
 282               DEBUG(dbgs() << PrintReg(FullReg) << "\n");
 283               eraseInstrWithNoUses(MI);
 284               return FullReg;
 285             }
 286           }
 287
 288           return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(2).getReg());
 289         }
 290       }
 291     }
 292     return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(0).getReg());
 293   }
 294
 295   if (MI->isRegSequence() && usesRegClass(MI->getOperand(1),
 296                                           &ARM::SPRRegClass)) {
 297     // See if all bar one of the operands are IMPLICIT_DEF and insert the
 298     // optimizer pattern accordingly.
 299     unsigned NumImplicit = 0, NumTotal = 0;
 300     unsigned NonImplicitReg = ~0U;
 301
 302     for (unsigned I = 1; I < MI->getNumExplicitOperands(); ++I) {
 303       if (!MI->getOperand(I).isReg())
 304         continue;
 305       ++NumTotal;
 306       unsigned OpReg = MI->getOperand(I).getReg();
 307
 308       if (!TRI->isVirtualRegister(OpReg))
 309         break;
 310
 311       MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(OpReg);
 312       if (!Def)
 313         break;
 314       if (Def->isImplicitDef())
 315         ++NumImplicit;
 316       else
 317         NonImplicitReg = MI->getOperand(I).getReg();
 318     }
 319
 320     if (NumImplicit == NumTotal - 1)
 321       return optimizeAllLanesPattern(MI, NonImplicitReg);
 322     else
 323       return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(0).getReg());
 324   }
 325
 326   llvm_unreachable("Unhandled update pattern!");
 327 }
 328
 329 // Return true if this MachineInstr inserts a scalar (SPR) value into
 330 // a D or Q register.
 331 bool A15SDOptimizer::hasPartialWrite(MachineInstr *MI) {
 332   // The only way we can do a partial register update is through a COPY,
 333   // INSERT_SUBREG or REG_SEQUENCE.
 334   if (MI->isCopy() && usesRegClass(MI->getOperand(1), &ARM::SPRRegClass))
 335     return true;
 336
 337   if (MI->isInsertSubreg() && usesRegClass(MI->getOperand(2),
 338                                            &ARM::SPRRegClass))
 339     return true;
 340
 341   if (MI->isRegSequence() && usesRegClass(MI->getOperand(1), &ARM::SPRRegClass))
 342     return true;
 343
 344   return false;
 345 }
 346
 347 // Looks through full copies to get the instruction that defines the input
 348 // operand for MI.
 349 MachineInstr *A15SDOptimizer::elideCopies(MachineInstr *MI) {
 350   if (!MI->isFullCopy())
 351     return MI;
 352   if (!TRI->isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg()))
 353     return nullptr;
 354   MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 355   if (!Def)
 356     return nullptr;
 357   return elideCopies(Def);
 358 }
 359
 360 // Look through full copies and PHIs to get the set of non-copy MachineInstrs
 361 // that can produce MI.
 362 void A15SDOptimizer::elideCopiesAndPHIs(MachineInstr *MI,
 363                                         SmallVectorImpl<MachineInstr*> &Outs) {
 364    // Looking through PHIs may create loops so we need to track what
 365    // instructions we have visited before.
 366    std::set<MachineInstr *> Reached;
 367    SmallVector<MachineInstr *, 8> Front;
 368    Front.push_back(MI);
 369    while (Front.size() != 0) {
 370      MI = Front.back();
 371      Front.pop_back();
 372
 373      // If we have already explored this MachineInstr, ignore it.
 374      if (Reached.find(MI) != Reached.end())
 375        continue;
 376      Reached.insert(MI);
 377      if (MI->isPHI()) {
 378        for (unsigned I = 1, E = MI->getNumOperands(); I != E; I += 2) {
 379          unsigned Reg = MI->getOperand(I).getReg();
 380          if (!TRI->isVirtualRegister(Reg)) {
 381            continue;
 382          }
 383          MachineInstr *NewMI = MRI->getVRegDef(Reg);
 384          if (!NewMI)
 385            continue;
 386          Front.push_back(NewMI);
 387        }
 388      } else if (MI->isFullCopy()) {
 389        if (!TRI->isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg()))
 390          continue;
 391        MachineInstr *NewMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 392        if (!NewMI)
 393          continue;
 394        Front.push_back(NewMI);
 395      } else {
 396        DEBUG(dbgs() << "Found partial copy" << *MI <<"\n");
 397        Outs.push_back(MI);
 398      }
 399    }
 400 }
 401
 402 // Return the DPR virtual registers that are read by this machine instruction
 403 // (if any).
 404 SmallVector<unsigned, 8> A15SDOptimizer::getReadDPRs(MachineInstr *MI) {
 405   if (MI->isCopyLike() || MI->isInsertSubreg() || MI->isRegSequence() ||
 406       MI->isKill())
 407     return SmallVector<unsigned, 8>();
 408
 409   SmallVector<unsigned, 8> Defs;
 410   for (unsigned i = 0; i < MI->getNumOperands(); ++i) {
 411     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 412
 413     if (!MO.isReg() || !MO.isUse())
 414       continue;
 415     if (!usesRegClass(MO, &ARM::DPRRegClass) &&
 416         !usesRegClass(MO, &ARM::QPRRegClass) &&
 417         !usesRegClass(MO, &ARM::DPairRegClass)) // Treat DPair as QPR
 418       continue;
 419
 420     Defs.push_back(MO.getReg());
 421   }
 422   return Defs;
 423 }
 424
 425 // Creates a DPR register from an SPR one by using a VDUP.
 426 unsigned A15SDOptimizer::createDupLane(MachineBasicBlock &MBB,
 427                                        MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 428                                        const DebugLoc &DL, unsigned Reg,
 429                                        unsigned Lane, bool QPR) {
 430   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(QPR ? &ARM::QPRRegClass :
 431                                                   &ARM::DPRRegClass);
 432   AddDefaultPred(BuildMI(MBB,
 433                          InsertBefore,
 434                          DL,
 435                          TII->get(QPR ? ARM::VDUPLN32q : ARM::VDUPLN32d),
 436                          Out)
 437                    .addReg(Reg)
 438                    .addImm(Lane));
 439
 440   return Out;
 441 }
 442
 443 // Creates a SPR register from a DPR by copying the value in lane 0.
 444 unsigned A15SDOptimizer::createExtractSubreg(
 445     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 446     const DebugLoc &DL, unsigned DReg, unsigned Lane,
 447     const TargetRegisterClass *TRC) {
 448   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(TRC);
 449   BuildMI(MBB,
 450           InsertBefore,
 451           DL,
 452           TII->get(TargetOpcode::COPY), Out)
 453     .addReg(DReg, 0, Lane);
 454
 455   return Out;
 456 }
 457
 458 // Takes two SPR registers and creates a DPR by using a REG_SEQUENCE.
 459 unsigned A15SDOptimizer::createRegSequence(
 460     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 461     const DebugLoc &DL, unsigned Reg1, unsigned Reg2) {
 462   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::QPRRegClass);
 463   BuildMI(MBB,
 464           InsertBefore,
 465           DL,
 466           TII->get(TargetOpcode::REG_SEQUENCE), Out)
 467     .addReg(Reg1)
 468     .addImm(ARM::dsub_0)
 469     .addReg(Reg2)
 470     .addImm(ARM::dsub_1);
 471   return Out;
 472 }
 473
 474 // Takes two DPR registers that have previously been VDUPed (Ssub0 and Ssub1)
 475 // and merges them into one DPR register.
 476 unsigned A15SDOptimizer::createVExt(MachineBasicBlock &MBB,
 477                                     MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 478                                     const DebugLoc &DL, unsigned Ssub0,
 479                                     unsigned Ssub1) {
 480   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPRRegClass);
 481   AddDefaultPred(BuildMI(MBB,
 482                          InsertBefore,
 483                          DL,
 484                          TII->get(ARM::VEXTd32), Out)
 485                    .addReg(Ssub0)
 486                    .addReg(Ssub1)
 487                    .addImm(1));
 488   return Out;
 489 }
 490
 491 unsigned A15SDOptimizer::createInsertSubreg(
 492     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 493     const DebugLoc &DL, unsigned DReg, unsigned Lane, unsigned ToInsert) {
 494   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPR_VFP2RegClass);
 495   BuildMI(MBB,
 496           InsertBefore,
 497           DL,
 498           TII->get(TargetOpcode::INSERT_SUBREG), Out)
 499     .addReg(DReg)
 500     .addReg(ToInsert)
 501     .addImm(Lane);
 502
 503   return Out;
 504 }
 505
 506 unsigned
 507 A15SDOptimizer::createImplicitDef(MachineBasicBlock &MBB,
 508                                   MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 509                                   const DebugLoc &DL) {
 510   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPRRegClass);
 511   BuildMI(MBB,
 512           InsertBefore,
 513           DL,
 514           TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF), Out);
 515   return Out;
 516 }
 517
 518 // This function inserts instructions in order to optimize interactions between
 519 // SPR registers and DPR/QPR registers. It does so by performing VDUPs on all
 520 // lanes, and the using VEXT instructions to recompose the result.
 521 unsigned
 522 A15SDOptimizer::optimizeAllLanesPattern(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
 523   MachineBasicBlock::iterator InsertPt(MI);
 524   DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
 525   MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
 526   InsertPt++;
 527   unsigned Out;
 528
 529   // DPair has the same length as QPR and also has two DPRs as subreg.
 530   // Treat DPair as QPR.
 531   if (MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::QPRRegClass) ||
 532       MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::DPairRegClass)) {
 533     unsigned DSub0 = createExtractSubreg(MBB, InsertPt, DL, Reg,
 534                                          ARM::dsub_0, &ARM::DPRRegClass);
 535     unsigned DSub1 = createExtractSubreg(MBB, InsertPt, DL, Reg,
 536                                          ARM::dsub_1, &ARM::DPRRegClass);
 537
 538     unsigned Out1 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub0, 0);
 539     unsigned Out2 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub0, 1);
 540     Out = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out1, Out2);
 541
 542     unsigned Out3 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub1, 0);
 543     unsigned Out4 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub1, 1);
 544     Out2 = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out3, Out4);
 545
 546     Out = createRegSequence(MBB, InsertPt, DL, Out, Out2);
 547
 548   } else if (MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::DPRRegClass)) {
 549     unsigned Out1 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Reg, 0);
 550     unsigned Out2 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Reg, 1);
 551     Out = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out1, Out2);
 552
 553   } else {
 554     assert(MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::SPRRegClass) &&
 555            "Found unexpected regclass!");
 556
 557     unsigned PrefLane = getPrefSPRLane(Reg);
 558     unsigned Lane;
 559     switch (PrefLane) {
 560       case ARM::ssub_0: Lane = 0; break;
 561       case ARM::ssub_1: Lane = 1; break;
 562       default: llvm_unreachable("Unknown preferred lane!");
 563     }
 564
 565     // Treat DPair as QPR
 566     bool UsesQPR = usesRegClass(MI->getOperand(0), &ARM::QPRRegClass) ||
 567                    usesRegClass(MI->getOperand(0), &ARM::DPairRegClass);
 568
 569     Out = createImplicitDef(MBB, InsertPt, DL);
 570     Out = createInsertSubreg(MBB, InsertPt, DL, Out, PrefLane, Reg);
 571     Out = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Out, Lane, UsesQPR);
 572     eraseInstrWithNoUses(MI);
 573   }
 574   return Out;
 575 }
 576
 577 bool A15SDOptimizer::runOnInstruction(MachineInstr *MI) {
 578   // We look for instructions that write S registers that are then read as
 579   // D/Q registers. These can only be caused by COPY, INSERT_SUBREG and
 580   // REG_SEQUENCE pseudos that insert an SPR value into a DPR register or
 581   // merge two SPR values to form a DPR register.  In order avoid false
 582   // positives we make sure that there is an SPR producer so we look past
 583   // COPY and PHI nodes to find it.
 584   //
 585   // The best code pattern for when an SPR producer is going to be used by a
 586   // DPR or QPR consumer depends on whether the other lanes of the
 587   // corresponding DPR/QPR are currently defined.
 588   //
 589   // We can handle these efficiently, depending on the type of
 590   // pseudo-instruction that is producing the pattern
 591   //
 592   //   * COPY:          * VDUP all lanes and merge the results together
 593   //                      using VEXTs.
 594   //
 595   //   * INSERT_SUBREG: * If the SPR value was originally in another DPR/QPR
 596   //                      lane, and the other lane(s) of the DPR/QPR register
 597   //                      that we are inserting in are undefined, use the
 598   //                      original DPR/QPR value.
 599   //                    * Otherwise, fall back on the same stategy as COPY.
 600   //
 601   //   * REG_SEQUENCE:  * If all except one of the input operands are
 602   //                      IMPLICIT_DEFs, insert the VDUP pattern for just the
 603   //                      defined input operand
 604   //                    * Otherwise, fall back on the same stategy as COPY.
 605   //
 606
 607   // First, get all the reads of D-registers done by this instruction.
 608   SmallVector<unsigned, 8> Defs = getReadDPRs(MI);
 609   bool Modified = false;
 610
 611   for (SmallVectorImpl<unsigned>::iterator I = Defs.begin(), E = Defs.end();
 612      I != E; ++I) {
 613     // Follow the def-use chain for this DPR through COPYs, and also through
 614     // PHIs (which are essentially multi-way COPYs). It is because of PHIs that
 615     // we can end up with multiple defs of this DPR.
 616
 617     SmallVector<MachineInstr *, 8> DefSrcs;
 618     if (!TRI->isVirtualRegister(*I))
 619       continue;
 620     MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(*I);
 621     if (!Def)
 622       continue;
 623
 624     elideCopiesAndPHIs(Def, DefSrcs);
 625
 626     for (SmallVectorImpl<MachineInstr *>::iterator II = DefSrcs.begin(),
 627       EE = DefSrcs.end(); II != EE; ++II) {
 628       MachineInstr *MI = *II;
 629
 630       // If we've already analyzed and replaced this operand, don't do
 631       // anything.
 632       if (Replacements.find(MI) != Replacements.end())
 633         continue;
 634
 635       // Now, work out if the instruction causes a SPR->DPR dependency.
 636       if (!hasPartialWrite(MI))
 637         continue;
 638
 639       // Collect all the uses of this MI's DPR def for updating later.
 640       SmallVector<MachineOperand*, 8> Uses;
 641       unsigned DPRDefReg = MI->getOperand(0).getReg();
 642       for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = MRI->use_begin(DPRDefReg),
 643              E = MRI->use_end(); I != E; ++I)
 644         Uses.push_back(&*I);
 645
 646       // We can optimize this.
 647       unsigned NewReg = optimizeSDPattern(MI);
 648
 649       if (NewReg != 0) {
 650         Modified = true;
 651         for (SmallVectorImpl<MachineOperand *>::const_iterator I = Uses.begin(),
 652                E = Uses.end(); I != E; ++I) {
 653           // Make sure to constrain the register class of the new register to
 654           // match what we're replacing. Otherwise we can optimize a DPR_VFP2
 655           // reference into a plain DPR, and that will end poorly. NewReg is
 656           // always virtual here, so there will always be a matching subclass
 657           // to find.
 658           MRI->constrainRegClass(NewReg, MRI->getRegClass((*I)->getReg()));
 659
 660           DEBUG(dbgs() << "Replacing operand "
 661                        << **I << " with "
 662                        << PrintReg(NewReg) << "\n");
 663           (*I)->substVirtReg(NewReg, 0, *TRI);
 664         }
 665       }
 666       Replacements[MI] = NewReg;
 667     }
 668   }
 669   return Modified;
 670 }
 671
 672 bool A15SDOptimizer::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
 673   if (skipFunction(*Fn.getFunction()))
 674     return false;
 675
 676   const ARMSubtarget &STI = Fn.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 677   // Since the A15SDOptimizer pass can insert VDUP instructions, it can only be
 678   // enabled when NEON is available.
 679   if (!(STI.isCortexA15() && STI.hasNEON()))
 680     return false;
 681   TII = STI.getInstrInfo();
 682   TRI = STI.getRegisterInfo();
 683   MRI = &Fn.getRegInfo();
 684   bool Modified = false;
 685
 686   DEBUG(dbgs() << "Running on function " << Fn.getName()<< "\n");
 687
 688   DeadInstr.clear();
 689   Replacements.clear();
 690
 691   for (MachineFunction::iterator MFI = Fn.begin(), E = Fn.end(); MFI != E;
 692        ++MFI) {
 693
 694     for (MachineBasicBlock::iterator MI = MFI->begin(), ME = MFI->end();
 695       MI != ME;) {
 696       Modified |= runOnInstruction(&*MI++);
 697     }
 698
 699   }
 700
 701   for (std::set<MachineInstr *>::iterator I = DeadInstr.begin(),
 702                                             E = DeadInstr.end();
 703                                             I != E; ++I) {
 704     (*I)->eraseFromParent();
 705   }
 706
 707   return Modified;
 708 }
 709
 710 FunctionPass *llvm::createA15SDOptimizerPass() {
 711   return new A15SDOptimizer();
 712 }