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 #define DEBUG_TYPE "a15-sd-optimizer"
  28 #include "ARM.h"
  29 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  30 #include "ARMSubtarget.h"
  31 #include "ARMISelLowering.h"
  32 #include "ARMTargetMachine.h"
  33
  34 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  35 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  36 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  37 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  38 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  39 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  40 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  41 #include "llvm/Support/Debug.h"
  42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  43 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  44
  45 #include <set>
  46
  47 using namespace llvm;
  48
  49 namespace {
  50   struct A15SDOptimizer : public MachineFunctionPass {
  51     static char ID;
  52     A15SDOptimizer() : MachineFunctionPass(ID) {}
  53
  54     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
  55
  56     virtual const char *getPassName() const {
  57       return "ARM A15 S->D optimizer";
  58     }
  59
  60   private:
  61     const ARMBaseInstrInfo *TII;
  62     const TargetRegisterInfo *TRI;
  63     MachineRegisterInfo *MRI;
  64
  65     bool runOnInstruction(MachineInstr *MI);
  66
  67     //
  68     // Instruction builder helpers
  69     //
  70     unsigned createDupLane(MachineBasicBlock &MBB,
  71                            MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  72                            DebugLoc DL,
  73                            unsigned Reg, unsigned Lane,
  74                            bool QPR=false);
  75
  76     unsigned createExtractSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
  77                                  MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  78                                  DebugLoc DL,
  79                                  unsigned DReg, unsigned Lane,
  80                                  const TargetRegisterClass *TRC);
  81
  82     unsigned createVExt(MachineBasicBlock &MBB,
  83                         MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  84                         DebugLoc DL,
  85                         unsigned Ssub0, unsigned Ssub1);
  86
  87     unsigned createRegSequence(MachineBasicBlock &MBB,
  88                                MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  89                                DebugLoc DL,
  90                                unsigned Reg1, unsigned Reg2);
  91
  92     unsigned createInsertSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
  93                                 MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  94                                 DebugLoc DL, unsigned DReg, unsigned Lane,
  95                                 unsigned ToInsert);
  96
  97     unsigned createImplicitDef(MachineBasicBlock &MBB,
  98                                MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  99                                DebugLoc DL);
 100
 101     //
 102     // Various property checkers
 103     //
 104     bool usesRegClass(MachineOperand &MO, const TargetRegisterClass *TRC);
 105     bool hasPartialWrite(MachineInstr *MI);
 106     SmallVector<unsigned, 8> getReadDPRs(MachineInstr *MI);
 107     unsigned getDPRLaneFromSPR(unsigned SReg);
 108
 109     //
 110     // Methods used for getting the definitions of partial registers
 111     //
 112
 113     MachineInstr *elideCopies(MachineInstr *MI);
 114     void elideCopiesAndPHIs(MachineInstr *MI,
 115                             SmallVectorImpl<MachineInstr*> &Outs);
 116
 117     //
 118     // Pattern optimization methods
 119     //
 120     unsigned optimizeAllLanesPattern(MachineInstr *MI, unsigned Reg);
 121     unsigned optimizeSDPattern(MachineInstr *MI);
 122     unsigned getPrefSPRLane(unsigned SReg);
 123
 124     //
 125     // Sanitizing method - used to make sure if don't leave dead code around.
 126     //
 127     void eraseInstrWithNoUses(MachineInstr *MI);
 128
 129     //
 130     // A map used to track the changes done by this pass.
 131     //
 132     std::map<MachineInstr*, unsigned> Replacements;
 133     std::set<MachineInstr *> DeadInstr;
 134   };
 135   char A15SDOptimizer::ID = 0;
 136 } // end anonymous namespace
 137
 138 // Returns true if this is a use of a SPR register.
 139 bool A15SDOptimizer::usesRegClass(MachineOperand &MO,
 140                                   const TargetRegisterClass *TRC) {
 141   if (!MO.isReg())
 142     return false;
 143   unsigned Reg = MO.getReg();
 144
 145   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
 146     return MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(TRC);
 147   else
 148     return TRC->contains(Reg);
 149 }
 150
 151 unsigned A15SDOptimizer::getDPRLaneFromSPR(unsigned SReg) {
 152   unsigned DReg = TRI->getMatchingSuperReg(SReg, ARM::ssub_1,
 153                                            &ARM::DPRRegClass);
 154   if (DReg != ARM::NoRegister) return ARM::ssub_1;
 155   return ARM::ssub_0;
 156 }
 157
 158 // Get the subreg type that is most likely to be coalesced
 159 // for an SPR register that will be used in VDUP32d pseudo.
 160 unsigned A15SDOptimizer::getPrefSPRLane(unsigned SReg) {
 161   if (!TRI->isVirtualRegister(SReg))
 162     return getDPRLaneFromSPR(SReg);
 163
 164   MachineInstr *MI = MRI->getVRegDef(SReg);
 165   if (!MI) return ARM::ssub_0;
 166   MachineOperand *MO = MI->findRegisterDefOperand(SReg);
 167
 168   assert(MO->isReg() && "Non register operand found!");
 169   if (!MO) return ARM::ssub_0;
 170
 171   if (MI->isCopy() && usesRegClass(MI->getOperand(1),
 172                                     &ARM::SPRRegClass)) {
 173     SReg = MI->getOperand(1).getReg();
 174   }
 175
 176   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SReg)) {
 177     if (MO->getSubReg() == ARM::ssub_1) return ARM::ssub_1;
 178     return ARM::ssub_0;
 179   }
 180   return getDPRLaneFromSPR(SReg);
 181 }
 182
 183 // MI is known to be dead. Figure out what instructions
 184 // are also made dead by this and mark them for removal.
 185 void A15SDOptimizer::eraseInstrWithNoUses(MachineInstr *MI) {
 186   SmallVector<MachineInstr *, 8> Front;
 187   DeadInstr.insert(MI);
 188
 189   DEBUG(dbgs() << "Deleting base instruction " << *MI << "\n");
 190   Front.push_back(MI);
 191
 192   while (Front.size() != 0) {
 193     MI = Front.back();
 194     Front.pop_back();
 195
 196     // MI is already known to be dead. We need to see
 197     // if other instructions can also be removed.
 198     for (unsigned int i = 0; i < MI->getNumOperands(); ++i) {
 199       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 200       if ((!MO.isReg()) || (!MO.isUse()))
 201         continue;
 202       unsigned Reg = MO.getReg();
 203       if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
 204         continue;
 205       MachineOperand *Op = MI->findRegisterDefOperand(Reg);
 206
 207       if (!Op)
 208         continue;
 209
 210       MachineInstr *Def = Op->getParent();
 211
 212       // We don't need to do anything if we have already marked
 213       // this instruction as being dead.
 214       if (DeadInstr.find(Def) != DeadInstr.end())
 215         continue;
 216
 217       // Check if all the uses of this instruction are marked as
 218       // dead. If so, we can also mark this instruction as being
 219       // dead.
 220       bool IsDead = true;
 221       for (unsigned int j = 0; j < Def->getNumOperands(); ++j) {
 222         MachineOperand &MODef = Def->getOperand(j);
 223         if ((!MODef.isReg()) || (!MODef.isDef()))
 224           continue;
 225         unsigned DefReg = MODef.getReg();
 226         if (!TRI->isVirtualRegister(DefReg)) {
 227           IsDead = false;
 228           break;
 229         }
 230         for (MachineRegisterInfo::use_iterator II = MRI->use_begin(Reg),
 231                             EE = MRI->use_end();
 232                             II != EE; ++II) {
 233           // We don't care about self references.
 234           if (&*II == Def)
 235             continue;
 236           if (DeadInstr.find(&*II) == DeadInstr.end()) {
 237             IsDead = false;
 238             break;
 239           }
 240         }
 241       }
 242
 243       if (!IsDead) continue;
 244
 245       DEBUG(dbgs() << "Deleting instruction " << *Def << "\n");
 246       DeadInstr.insert(Def);
 247     }
 248   }
 249 }
 250
 251 // Creates the more optimized patterns and generally does all the code
 252 // transformations in this pass.
 253 unsigned A15SDOptimizer::optimizeSDPattern(MachineInstr *MI) {
 254   if (MI->isCopy()) {
 255     return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(1).getReg());
 256   }
 257
 258   if (MI->isInsertSubreg()) {
 259     unsigned DPRReg = MI->getOperand(1).getReg();
 260     unsigned SPRReg = MI->getOperand(2).getReg();
 261
 262     if (TRI->isVirtualRegister(DPRReg) && TRI->isVirtualRegister(SPRReg)) {
 263       MachineInstr *DPRMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 264       MachineInstr *SPRMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(2).getReg());
 265
 266       if (DPRMI && SPRMI) {
 267         // See if the first operand of this insert_subreg is IMPLICIT_DEF
 268         MachineInstr *ECDef = elideCopies(DPRMI);
 269         if (ECDef != 0 && ECDef->isImplicitDef()) {
 270           // Another corner case - if we're inserting something that is purely
 271           // a subreg copy of a DPR, just use that DPR.
 272
 273           MachineInstr *EC = elideCopies(SPRMI);
 274           // Is it a subreg copy of ssub_0?
 275           if (EC && EC->isCopy() &&
 276               EC->getOperand(1).getSubReg() == ARM::ssub_0) {
 277             DEBUG(dbgs() << "Found a subreg copy: " << *SPRMI);
 278
 279             // Find the thing we're subreg copying out of - is it of the same
 280             // regclass as DPRMI? (i.e. a DPR or QPR).
 281             unsigned FullReg = SPRMI->getOperand(1).getReg();
 282             const TargetRegisterClass *TRC =
 283               MRI->getRegClass(MI->getOperand(1).getReg());
 284             if (TRC->hasSuperClassEq(MRI->getRegClass(FullReg))) {
 285               DEBUG(dbgs() << "Subreg copy is compatible - returning ");
 286               DEBUG(dbgs() << PrintReg(FullReg) << "\n");
 287               eraseInstrWithNoUses(MI);
 288               return FullReg;
 289             }
 290           }
 291
 292           return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(2).getReg());
 293         }
 294       }
 295     }
 296     return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(0).getReg());
 297   }
 298
 299   if (MI->isRegSequence() && usesRegClass(MI->getOperand(1),
 300                                           &ARM::SPRRegClass)) {
 301     // See if all bar one of the operands are IMPLICIT_DEF and insert the
 302     // optimizer pattern accordingly.
 303     unsigned NumImplicit = 0, NumTotal = 0;
 304     unsigned NonImplicitReg = ~0U;
 305
 306     for (unsigned I = 1; I < MI->getNumExplicitOperands(); ++I) {
 307       if (!MI->getOperand(I).isReg())
 308         continue;
 309       ++NumTotal;
 310       unsigned OpReg = MI->getOperand(I).getReg();
 311
 312       if (!TRI->isVirtualRegister(OpReg))
 313         break;
 314
 315       MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(OpReg);
 316       if (!Def)
 317         break;
 318       if (Def->isImplicitDef())
 319         ++NumImplicit;
 320       else
 321         NonImplicitReg = MI->getOperand(I).getReg();
 322     }
 323
 324     if (NumImplicit == NumTotal - 1)
 325       return optimizeAllLanesPattern(MI, NonImplicitReg);
 326     else
 327       return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(0).getReg());
 328   }
 329
 330   assert(0 && "Unhandled update pattern!");
 331   return 0;
 332 }
 333
 334 // Return true if this MachineInstr inserts a scalar (SPR) value into
 335 // a D or Q register.
 336 bool A15SDOptimizer::hasPartialWrite(MachineInstr *MI) {
 337   // The only way we can do a partial register update is through a COPY,
 338   // INSERT_SUBREG or REG_SEQUENCE.
 339   if (MI->isCopy() && usesRegClass(MI->getOperand(1), &ARM::SPRRegClass))
 340     return true;
 341
 342   if (MI->isInsertSubreg() && usesRegClass(MI->getOperand(2),
 343                                            &ARM::SPRRegClass))
 344     return true;
 345
 346   if (MI->isRegSequence() && usesRegClass(MI->getOperand(1), &ARM::SPRRegClass))
 347     return true;
 348
 349   return false;
 350 }
 351
 352 // Looks through full copies to get the instruction that defines the input
 353 // operand for MI.
 354 MachineInstr *A15SDOptimizer::elideCopies(MachineInstr *MI) {
 355   if (!MI->isFullCopy())
 356     return MI;
 357   if (!TRI->isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg()))
 358     return NULL;
 359   MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 360   if (!Def)
 361     return NULL;
 362   return elideCopies(Def);
 363 }
 364
 365 // Look through full copies and PHIs to get the set of non-copy MachineInstrs
 366 // that can produce MI.
 367 void A15SDOptimizer::elideCopiesAndPHIs(MachineInstr *MI,
 368                                         SmallVectorImpl<MachineInstr*> &Outs) {
 369    // Looking through PHIs may create loops so we need to track what
 370    // instructions we have visited before.
 371    std::set<MachineInstr *> Reached;
 372    SmallVector<MachineInstr *, 8> Front;
 373    Front.push_back(MI);
 374    while (Front.size() != 0) {
 375      MI = Front.back();
 376      Front.pop_back();
 377
 378      // If we have already explored this MachineInstr, ignore it.
 379      if (Reached.find(MI) != Reached.end())
 380        continue;
 381      Reached.insert(MI);
 382      if (MI->isPHI()) {
 383        for (unsigned I = 1, E = MI->getNumOperands(); I != E; I += 2) {
 384          unsigned Reg = MI->getOperand(I).getReg();
 385          if (!TRI->isVirtualRegister(Reg)) {
 386            continue;
 387          }
 388          MachineInstr *NewMI = MRI->getVRegDef(Reg);
 389          if (!NewMI)
 390            continue;
 391          Front.push_back(NewMI);
 392        }
 393      } else if (MI->isFullCopy()) {
 394        if (!TRI->isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg()))
 395          continue;
 396        MachineInstr *NewMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 397        if (!NewMI)
 398          continue;
 399        Front.push_back(NewMI);
 400      } else {
 401        DEBUG(dbgs() << "Found partial copy" << *MI <<"\n");
 402        Outs.push_back(MI);
 403      }
 404    }
 405 }
 406
 407 // Return the DPR virtual registers that are read by this machine instruction
 408 // (if any).
 409 SmallVector<unsigned, 8> A15SDOptimizer::getReadDPRs(MachineInstr *MI) {
 410   if (MI->isCopyLike() || MI->isInsertSubreg() || MI->isRegSequence() ||
 411       MI->isKill())
 412     return SmallVector<unsigned, 8>();
 413
 414   SmallVector<unsigned, 8> Defs;
 415   for (unsigned i = 0; i < MI->getNumOperands(); ++i) {
 416     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 417
 418     if (!MO.isReg() || !MO.isUse())
 419       continue;
 420     if (!usesRegClass(MO, &ARM::DPRRegClass) &&
 421         !usesRegClass(MO, &ARM::QPRRegClass) &&
 422         !usesRegClass(MO, &ARM::DPairRegClass)) // Treat DPair as QPR
 423       continue;
 424
 425     Defs.push_back(MO.getReg());
 426   }
 427   return Defs;
 428 }
 429
 430 // Creates a DPR register from an SPR one by using a VDUP.
 431 unsigned
 432 A15SDOptimizer::createDupLane(MachineBasicBlock &MBB,
 433                               MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 434                               DebugLoc DL,
 435                               unsigned Reg, unsigned Lane, bool QPR) {
 436   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(QPR ? &ARM::QPRRegClass :
 437                                                   &ARM::DPRRegClass);
 438   AddDefaultPred(BuildMI(MBB,
 439                          InsertBefore,
 440                          DL,
 441                          TII->get(QPR ? ARM::VDUPLN32q : ARM::VDUPLN32d),
 442                          Out)
 443                    .addReg(Reg)
 444                    .addImm(Lane));
 445
 446   return Out;
 447 }
 448
 449 // Creates a SPR register from a DPR by copying the value in lane 0.
 450 unsigned
 451 A15SDOptimizer::createExtractSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
 452                                     MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 453                                     DebugLoc DL,
 454                                     unsigned DReg, unsigned Lane,
 455                                     const TargetRegisterClass *TRC) {
 456   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(TRC);
 457   BuildMI(MBB,
 458           InsertBefore,
 459           DL,
 460           TII->get(TargetOpcode::COPY), Out)
 461     .addReg(DReg, 0, Lane);
 462
 463   return Out;
 464 }
 465
 466 // Takes two SPR registers and creates a DPR by using a REG_SEQUENCE.
 467 unsigned
 468 A15SDOptimizer::createRegSequence(MachineBasicBlock &MBB,
 469                                   MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 470                                   DebugLoc DL,
 471                                   unsigned Reg1, unsigned Reg2) {
 472   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::QPRRegClass);
 473   BuildMI(MBB,
 474           InsertBefore,
 475           DL,
 476           TII->get(TargetOpcode::REG_SEQUENCE), Out)
 477     .addReg(Reg1)
 478     .addImm(ARM::dsub_0)
 479     .addReg(Reg2)
 480     .addImm(ARM::dsub_1);
 481   return Out;
 482 }
 483
 484 // Takes two DPR registers that have previously been VDUPed (Ssub0 and Ssub1)
 485 // and merges them into one DPR register.
 486 unsigned
 487 A15SDOptimizer::createVExt(MachineBasicBlock &MBB,
 488                            MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 489                            DebugLoc DL,
 490                            unsigned Ssub0, unsigned Ssub1) {
 491   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPRRegClass);
 492   AddDefaultPred(BuildMI(MBB,
 493                          InsertBefore,
 494                          DL,
 495                          TII->get(ARM::VEXTd32), Out)
 496                    .addReg(Ssub0)
 497                    .addReg(Ssub1)
 498                    .addImm(1));
 499   return Out;
 500 }
 501
 502 unsigned
 503 A15SDOptimizer::createInsertSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
 504                                    MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 505                                    DebugLoc DL, unsigned DReg, unsigned Lane,
 506                                    unsigned ToInsert) {
 507   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPR_VFP2RegClass);
 508   BuildMI(MBB,
 509           InsertBefore,
 510           DL,
 511           TII->get(TargetOpcode::INSERT_SUBREG), Out)
 512     .addReg(DReg)
 513     .addReg(ToInsert)
 514     .addImm(Lane);
 515
 516   return Out;
 517 }
 518
 519 unsigned
 520 A15SDOptimizer::createImplicitDef(MachineBasicBlock &MBB,
 521                                   MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 522                                   DebugLoc DL) {
 523   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPRRegClass);
 524   BuildMI(MBB,
 525           InsertBefore,
 526           DL,
 527           TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF), Out);
 528   return Out;
 529 }
 530
 531 // This function inserts instructions in order to optimize interactions between
 532 // SPR registers and DPR/QPR registers. It does so by performing VDUPs on all
 533 // lanes, and the using VEXT instructions to recompose the result.
 534 unsigned
 535 A15SDOptimizer::optimizeAllLanesPattern(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
 536   MachineBasicBlock::iterator InsertPt(MI);
 537   DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
 538   MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
 539   InsertPt++;
 540   unsigned Out;
 541
 542   // DPair has the same length as QPR and also has two DPRs as subreg.
 543   // Treat DPair as QPR.
 544   if (MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::QPRRegClass) ||
 545       MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::DPairRegClass)) {
 546     unsigned DSub0 = createExtractSubreg(MBB, InsertPt, DL, Reg,
 547                                          ARM::dsub_0, &ARM::DPRRegClass);
 548     unsigned DSub1 = createExtractSubreg(MBB, InsertPt, DL, Reg,
 549                                          ARM::dsub_1, &ARM::DPRRegClass);
 550
 551     unsigned Out1 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub0, 0);
 552     unsigned Out2 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub0, 1);
 553     Out = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out1, Out2);
 554
 555     unsigned Out3 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub1, 0);
 556     unsigned Out4 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub1, 1);
 557     Out2 = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out3, Out4);
 558
 559     Out = createRegSequence(MBB, InsertPt, DL, Out, Out2);
 560
 561   } else if (MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::DPRRegClass)) {
 562     unsigned Out1 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Reg, 0);
 563     unsigned Out2 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Reg, 1);
 564     Out = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out1, Out2);
 565
 566   } else {
 567     assert(MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::SPRRegClass) &&
 568            "Found unexpected regclass!");
 569
 570     unsigned PrefLane = getPrefSPRLane(Reg);
 571     unsigned Lane;
 572     switch (PrefLane) {
 573       case ARM::ssub_0: Lane = 0; break;
 574       case ARM::ssub_1: Lane = 1; break;
 575       default: llvm_unreachable("Unknown preferred lane!");
 576     }
 577
 578     // Treat DPair as QPR
 579     bool UsesQPR = usesRegClass(MI->getOperand(0), &ARM::QPRRegClass) ||
 580                    usesRegClass(MI->getOperand(0), &ARM::DPairRegClass);
 581
 582     Out = createImplicitDef(MBB, InsertPt, DL);
 583     Out = createInsertSubreg(MBB, InsertPt, DL, Out, PrefLane, Reg);
 584     Out = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Out, Lane, UsesQPR);
 585     eraseInstrWithNoUses(MI);
 586   }
 587   return Out;
 588 }
 589
 590 bool A15SDOptimizer::runOnInstruction(MachineInstr *MI) {
 591   // We look for instructions that write S registers that are then read as
 592   // D/Q registers. These can only be caused by COPY, INSERT_SUBREG and
 593   // REG_SEQUENCE pseudos that insert an SPR value into a DPR register or
 594   // merge two SPR values to form a DPR register.  In order avoid false
 595   // positives we make sure that there is an SPR producer so we look past
 596   // COPY and PHI nodes to find it.
 597   //
 598   // The best code pattern for when an SPR producer is going to be used by a
 599   // DPR or QPR consumer depends on whether the other lanes of the
 600   // corresponding DPR/QPR are currently defined.
 601   //
 602   // We can handle these efficiently, depending on the type of
 603   // pseudo-instruction that is producing the pattern
 604   //
 605   //   * COPY:          * VDUP all lanes and merge the results together
 606   //                      using VEXTs.
 607   //
 608   //   * INSERT_SUBREG: * If the SPR value was originally in another DPR/QPR
 609   //                      lane, and the other lane(s) of the DPR/QPR register
 610   //                      that we are inserting in are undefined, use the
 611   //                      original DPR/QPR value.
 612   //                    * Otherwise, fall back on the same stategy as COPY.
 613   //
 614   //   * REG_SEQUENCE:  * If all except one of the input operands are
 615   //                      IMPLICIT_DEFs, insert the VDUP pattern for just the
 616   //                      defined input operand
 617   //                    * Otherwise, fall back on the same stategy as COPY.
 618   //
 619
 620   // First, get all the reads of D-registers done by this instruction.
 621   SmallVector<unsigned, 8> Defs = getReadDPRs(MI);
 622   bool Modified = false;
 623
 624   for (SmallVectorImpl<unsigned>::iterator I = Defs.begin(), E = Defs.end();
 625      I != E; ++I) {
 626     // Follow the def-use chain for this DPR through COPYs, and also through
 627     // PHIs (which are essentially multi-way COPYs). It is because of PHIs that
 628     // we can end up with multiple defs of this DPR.
 629
 630     SmallVector<MachineInstr *, 8> DefSrcs;
 631     if (!TRI->isVirtualRegister(*I))
 632       continue;
 633     MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(*I);
 634     if (!Def)
 635       continue;
 636
 637     elideCopiesAndPHIs(Def, DefSrcs);
 638
 639     for (SmallVectorImpl<MachineInstr *>::iterator II = DefSrcs.begin(),
 640       EE = DefSrcs.end(); II != EE; ++II) {
 641       MachineInstr *MI = *II;
 642
 643       // If we've already analyzed and replaced this operand, don't do
 644       // anything.
 645       if (Replacements.find(MI) != Replacements.end())
 646         continue;
 647
 648       // Now, work out if the instruction causes a SPR->DPR dependency.
 649       if (!hasPartialWrite(MI))
 650         continue;
 651
 652       // Collect all the uses of this MI's DPR def for updating later.
 653       SmallVector<MachineOperand*, 8> Uses;
 654       unsigned DPRDefReg = MI->getOperand(0).getReg();
 655       for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = MRI->use_begin(DPRDefReg),
 656              E = MRI->use_end(); I != E; ++I)
 657         Uses.push_back(&I.getOperand());
 658
 659       // We can optimize this.
 660       unsigned NewReg = optimizeSDPattern(MI);
 661
 662       if (NewReg != 0) {
 663         Modified = true;
 664         for (SmallVectorImpl<MachineOperand *>::const_iterator I = Uses.begin(),
 665                E = Uses.end(); I != E; ++I) {
 666           // Make sure to constrain the register class of the new register to
 667           // match what we're replacing. Otherwise we can optimize a DPR_VFP2
 668           // reference into a plain DPR, and that will end poorly. NewReg is
 669           // always virtual here, so there will always be a matching subclass
 670           // to find.
 671           MRI->constrainRegClass(NewReg, MRI->getRegClass((*I)->getReg()));
 672
 673           DEBUG(dbgs() << "Replacing operand "
 674                        << **I << " with "
 675                        << PrintReg(NewReg) << "\n");
 676           (*I)->substVirtReg(NewReg, 0, *TRI);
 677         }
 678       }
 679       Replacements[MI] = NewReg;
 680     }
 681   }
 682   return Modified;
 683 }
 684
 685 bool A15SDOptimizer::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
 686   TII = static_cast<const ARMBaseInstrInfo*>(Fn.getTarget().getInstrInfo());
 687   TRI = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
 688   MRI = &Fn.getRegInfo();
 689   bool Modified = false;
 690
 691   DEBUG(dbgs() << "Running on function " << Fn.getName()<< "\n");
 692
 693   DeadInstr.clear();
 694   Replacements.clear();
 695
 696   for (MachineFunction::iterator MFI = Fn.begin(), E = Fn.end(); MFI != E;
 697        ++MFI) {
 698
 699     for (MachineBasicBlock::iterator MI = MFI->begin(), ME = MFI->end();
 700       MI != ME;) {
 701       Modified |= runOnInstruction(MI++);
 702     }
 703
 704   }
 705
 706   for (std::set<MachineInstr *>::iterator I = DeadInstr.begin(),
 707                                             E = DeadInstr.end();
 708                                             I != E; ++I) {
 709     (*I)->eraseFromParent();
 710   }
 711
 712   return Modified;
 713 }
 714
 715 FunctionPass *llvm::createA15SDOptimizerPass() {
 716   return new A15SDOptimizer();
 717 }