]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - contrib/llvm/utils/TableGen/ARMDecoderEmitter.cpp
Copy head to stable/9 as part of 9.0-RELEASE release cycle.
[FreeBSD/stable/9.git] / contrib / llvm / utils / TableGen / ARMDecoderEmitter.cpp
1 //===------------ ARMDecoderEmitter.cpp - Decoder Generator ---------------===//
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 is part of the ARM Disassembler.
11 // It contains the tablegen backend that emits the decoder functions for ARM and
12 // Thumb.  The disassembler core includes the auto-generated file, invokes the
13 // decoder functions, and builds up the MCInst based on the decoded Opcode.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #define DEBUG_TYPE "arm-decoder-emitter"
18
19 #include "ARMDecoderEmitter.h"
20 #include "CodeGenTarget.h"
21 #include "Record.h"
22 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
23 #include "llvm/Support/Debug.h"
24 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
25
26 #include <vector>
27 #include <map>
28 #include <string>
29
30 using namespace llvm;
31
32 /////////////////////////////////////////////////////
33 //                                                 //
34 //  Enums and Utilities for ARM Instruction Format //
35 //                                                 //
36 /////////////////////////////////////////////////////
37
38 #define ARM_FORMATS                   \
39   ENTRY(ARM_FORMAT_PSEUDO,         0) \
40   ENTRY(ARM_FORMAT_MULFRM,         1) \
41   ENTRY(ARM_FORMAT_BRFRM,          2) \
42   ENTRY(ARM_FORMAT_BRMISCFRM,      3) \
43   ENTRY(ARM_FORMAT_DPFRM,          4) \
44   ENTRY(ARM_FORMAT_DPSOREGFRM,     5) \
45   ENTRY(ARM_FORMAT_LDFRM,          6) \
46   ENTRY(ARM_FORMAT_STFRM,          7) \
47   ENTRY(ARM_FORMAT_LDMISCFRM,      8) \
48   ENTRY(ARM_FORMAT_STMISCFRM,      9) \
49   ENTRY(ARM_FORMAT_LDSTMULFRM,    10) \
50   ENTRY(ARM_FORMAT_LDSTEXFRM,     11) \
51   ENTRY(ARM_FORMAT_ARITHMISCFRM,  12) \
52   ENTRY(ARM_FORMAT_SATFRM,        13) \
53   ENTRY(ARM_FORMAT_EXTFRM,        14) \
54   ENTRY(ARM_FORMAT_VFPUNARYFRM,   15) \
55   ENTRY(ARM_FORMAT_VFPBINARYFRM,  16) \
56   ENTRY(ARM_FORMAT_VFPCONV1FRM,   17) \
57   ENTRY(ARM_FORMAT_VFPCONV2FRM,   18) \
58   ENTRY(ARM_FORMAT_VFPCONV3FRM,   19) \
59   ENTRY(ARM_FORMAT_VFPCONV4FRM,   20) \
60   ENTRY(ARM_FORMAT_VFPCONV5FRM,   21) \
61   ENTRY(ARM_FORMAT_VFPLDSTFRM,    22) \
62   ENTRY(ARM_FORMAT_VFPLDSTMULFRM, 23) \
63   ENTRY(ARM_FORMAT_VFPMISCFRM,    24) \
64   ENTRY(ARM_FORMAT_THUMBFRM,      25) \
65   ENTRY(ARM_FORMAT_MISCFRM,       26) \
66   ENTRY(ARM_FORMAT_NEONGETLNFRM,  27) \
67   ENTRY(ARM_FORMAT_NEONSETLNFRM,  28) \
68   ENTRY(ARM_FORMAT_NEONDUPFRM,    29) \
69   ENTRY(ARM_FORMAT_NLdSt,         30) \
70   ENTRY(ARM_FORMAT_N1RegModImm,   31) \
71   ENTRY(ARM_FORMAT_N2Reg,         32) \
72   ENTRY(ARM_FORMAT_NVCVT,         33) \
73   ENTRY(ARM_FORMAT_NVecDupLn,     34) \
74   ENTRY(ARM_FORMAT_N2RegVecShL,   35) \
75   ENTRY(ARM_FORMAT_N2RegVecShR,   36) \
76   ENTRY(ARM_FORMAT_N3Reg,         37) \
77   ENTRY(ARM_FORMAT_N3RegVecSh,    38) \
78   ENTRY(ARM_FORMAT_NVecExtract,   39) \
79   ENTRY(ARM_FORMAT_NVecMulScalar, 40) \
80   ENTRY(ARM_FORMAT_NVTBL,         41)
81
82 // ARM instruction format specifies the encoding used by the instruction.
83 #define ENTRY(n, v) n = v,
84 typedef enum {
85   ARM_FORMATS
86   ARM_FORMAT_NA
87 } ARMFormat;
88 #undef ENTRY
89
90 // Converts enum to const char*.
91 static const char *stringForARMFormat(ARMFormat form) {
92 #define ENTRY(n, v) case n: return #n;
93   switch(form) {
94     ARM_FORMATS
95   case ARM_FORMAT_NA:
96   default:
97     return "";
98   }
99 #undef ENTRY
100 }
101
102 enum {
103   IndexModeNone = 0,
104   IndexModePre  = 1,
105   IndexModePost = 2,
106   IndexModeUpd  = 3
107 };
108
109 /////////////////////////
110 //                     //
111 //  Utility functions  //
112 //                     //
113 /////////////////////////
114
115 /// byteFromBitsInit - Return the byte value from a BitsInit.
116 /// Called from getByteField().
117 static uint8_t byteFromBitsInit(BitsInit &init) {
118   int width = init.getNumBits();
119
120   assert(width <= 8 && "Field is too large for uint8_t!");
121
122   int index;
123   uint8_t mask = 0x01;
124
125   uint8_t ret = 0;
126
127   for (index = 0; index < width; index++) {
128     if (static_cast<BitInit*>(init.getBit(index))->getValue())
129       ret |= mask;
130
131     mask <<= 1;
132   }
133
134   return ret;
135 }
136
137 static uint8_t getByteField(const Record &def, const char *str) {
138   BitsInit *bits = def.getValueAsBitsInit(str);
139   return byteFromBitsInit(*bits);
140 }
141
142 static BitsInit &getBitsField(const Record &def, const char *str) {
143   BitsInit *bits = def.getValueAsBitsInit(str);
144   return *bits;
145 }
146
147 /// sameStringExceptSuffix - Return true if the two strings differ only in RHS's
148 /// suffix.  ("VST4d8", "VST4d8_UPD", "_UPD") as input returns true.
149 static
150 bool sameStringExceptSuffix(const StringRef LHS, const StringRef RHS,
151                             const StringRef Suffix) {
152
153   if (RHS.startswith(LHS) && RHS.endswith(Suffix))
154     return RHS.size() == LHS.size() + Suffix.size();
155
156   return false;
157 }
158
159 /// thumbInstruction - Determine whether we have a Thumb instruction.
160 /// See also ARMInstrFormats.td.
161 static bool thumbInstruction(uint8_t Form) {
162   return Form == ARM_FORMAT_THUMBFRM;
163 }
164
165 // The set (BIT_TRUE, BIT_FALSE, BIT_UNSET) represents a ternary logic system
166 // for a bit value.
167 //
168 // BIT_UNFILTERED is used as the init value for a filter position.  It is used
169 // only for filter processings.
170 typedef enum {
171   BIT_TRUE,      // '1'
172   BIT_FALSE,     // '0'
173   BIT_UNSET,     // '?'
174   BIT_UNFILTERED // unfiltered
175 } bit_value_t;
176
177 static bool ValueSet(bit_value_t V) {
178   return (V == BIT_TRUE || V == BIT_FALSE);
179 }
180 static bool ValueNotSet(bit_value_t V) {
181   return (V == BIT_UNSET);
182 }
183 static int Value(bit_value_t V) {
184   return ValueNotSet(V) ? -1 : (V == BIT_FALSE ? 0 : 1);
185 }
186 static bit_value_t bitFromBits(BitsInit &bits, unsigned index) {
187   if (BitInit *bit = dynamic_cast<BitInit*>(bits.getBit(index)))
188     return bit->getValue() ? BIT_TRUE : BIT_FALSE;
189
190   // The bit is uninitialized.
191   return BIT_UNSET;
192 }
193 // Prints the bit value for each position.
194 static void dumpBits(raw_ostream &o, BitsInit &bits) {
195   unsigned index;
196
197   for (index = bits.getNumBits(); index > 0; index--) {
198     switch (bitFromBits(bits, index - 1)) {
199     case BIT_TRUE:
200       o << "1";
201       break;
202     case BIT_FALSE:
203       o << "0";
204       break;
205     case BIT_UNSET:
206       o << "_";
207       break;
208     default:
209       assert(0 && "unexpected return value from bitFromBits");
210     }
211   }
212 }
213
214 // Enums for the available target names.
215 typedef enum {
216   TARGET_ARM = 0,
217   TARGET_THUMB
218 } TARGET_NAME_t;
219
220 // FIXME: Possibly auto-detected?
221 #define BIT_WIDTH 32
222
223 // Forward declaration.
224 class ARMFilterChooser;
225
226 // Representation of the instruction to work on.
227 typedef bit_value_t insn_t[BIT_WIDTH];
228
229 /// Filter - Filter works with FilterChooser to produce the decoding tree for
230 /// the ISA.
231 ///
232 /// It is useful to think of a Filter as governing the switch stmts of the
233 /// decoding tree in a certain level.  Each case stmt delegates to an inferior
234 /// FilterChooser to decide what further decoding logic to employ, or in another
235 /// words, what other remaining bits to look at.  The FilterChooser eventually
236 /// chooses a best Filter to do its job.
237 ///
238 /// This recursive scheme ends when the number of Opcodes assigned to the
239 /// FilterChooser becomes 1 or if there is a conflict.  A conflict happens when
240 /// the Filter/FilterChooser combo does not know how to distinguish among the
241 /// Opcodes assigned.
242 ///
243 /// An example of a conflict is 
244 ///
245 /// Conflict:
246 ///                     111101000.00........00010000....
247 ///                     111101000.00........0001........
248 ///                     1111010...00........0001........
249 ///                     1111010...00....................
250 ///                     1111010.........................
251 ///                     1111............................
252 ///                     ................................
253 ///     VST4q8a         111101000_00________00010000____
254 ///     VST4q8b         111101000_00________00010000____
255 ///
256 /// The Debug output shows the path that the decoding tree follows to reach the
257 /// the conclusion that there is a conflict.  VST4q8a is a vst4 to double-spaced
258 /// even registers, while VST4q8b is a vst4 to double-spaced odd regsisters.
259 ///
260 /// The encoding info in the .td files does not specify this meta information,
261 /// which could have been used by the decoder to resolve the conflict.  The
262 /// decoder could try to decode the even/odd register numbering and assign to
263 /// VST4q8a or VST4q8b, but for the time being, the decoder chooses the "a"
264 /// version and return the Opcode since the two have the same Asm format string.
265 class ARMFilter {
266 protected:
267   ARMFilterChooser *Owner; // points to the FilterChooser who owns this filter
268   unsigned StartBit; // the starting bit position
269   unsigned NumBits; // number of bits to filter
270   bool Mixed; // a mixed region contains both set and unset bits
271
272   // Map of well-known segment value to the set of uid's with that value. 
273   std::map<uint64_t, std::vector<unsigned> > FilteredInstructions;
274
275   // Set of uid's with non-constant segment values.
276   std::vector<unsigned> VariableInstructions;
277
278   // Map of well-known segment value to its delegate.
279   std::map<unsigned, ARMFilterChooser*> FilterChooserMap;
280
281   // Number of instructions which fall under FilteredInstructions category.
282   unsigned NumFiltered;
283
284   // Keeps track of the last opcode in the filtered bucket.
285   unsigned LastOpcFiltered;
286
287   // Number of instructions which fall under VariableInstructions category.
288   unsigned NumVariable;
289
290 public:
291   unsigned getNumFiltered() { return NumFiltered; }
292   unsigned getNumVariable() { return NumVariable; }
293   unsigned getSingletonOpc() {
294     assert(NumFiltered == 1);
295     return LastOpcFiltered;
296   }
297   // Return the filter chooser for the group of instructions without constant
298   // segment values.
299   ARMFilterChooser &getVariableFC() {
300     assert(NumFiltered == 1);
301     assert(FilterChooserMap.size() == 1);
302     return *(FilterChooserMap.find((unsigned)-1)->second);
303   }
304
305   ARMFilter(const ARMFilter &f);
306   ARMFilter(ARMFilterChooser &owner, unsigned startBit, unsigned numBits,
307             bool mixed);
308
309   ~ARMFilter();
310
311   // Divides the decoding task into sub tasks and delegates them to the
312   // inferior FilterChooser's.
313   //
314   // A special case arises when there's only one entry in the filtered
315   // instructions.  In order to unambiguously decode the singleton, we need to
316   // match the remaining undecoded encoding bits against the singleton.
317   void recurse();
318
319   // Emit code to decode instructions given a segment or segments of bits.
320   void emit(raw_ostream &o, unsigned &Indentation);
321
322   // Returns the number of fanout produced by the filter.  More fanout implies
323   // the filter distinguishes more categories of instructions.
324   unsigned usefulness() const;
325 }; // End of class Filter
326
327 // These are states of our finite state machines used in FilterChooser's
328 // filterProcessor() which produces the filter candidates to use.
329 typedef enum {
330   ATTR_NONE,
331   ATTR_FILTERED,
332   ATTR_ALL_SET,
333   ATTR_ALL_UNSET,
334   ATTR_MIXED
335 } bitAttr_t;
336
337 /// ARMFilterChooser - FilterChooser chooses the best filter among a set of Filters
338 /// in order to perform the decoding of instructions at the current level.
339 ///
340 /// Decoding proceeds from the top down.  Based on the well-known encoding bits
341 /// of instructions available, FilterChooser builds up the possible Filters that
342 /// can further the task of decoding by distinguishing among the remaining
343 /// candidate instructions.
344 ///
345 /// Once a filter has been chosen, it is called upon to divide the decoding task
346 /// into sub-tasks and delegates them to its inferior FilterChoosers for further
347 /// processings.
348 ///
349 /// It is useful to think of a Filter as governing the switch stmts of the
350 /// decoding tree.  And each case is delegated to an inferior FilterChooser to
351 /// decide what further remaining bits to look at.
352 class ARMFilterChooser {
353   static TARGET_NAME_t TargetName;
354
355 protected:
356   friend class ARMFilter;
357
358   // Vector of codegen instructions to choose our filter.
359   const std::vector<const CodeGenInstruction*> &AllInstructions;
360
361   // Vector of uid's for this filter chooser to work on.
362   const std::vector<unsigned> Opcodes;
363
364   // Vector of candidate filters.
365   std::vector<ARMFilter> Filters;
366
367   // Array of bit values passed down from our parent.
368   // Set to all BIT_UNFILTERED's for Parent == NULL.
369   bit_value_t FilterBitValues[BIT_WIDTH];
370
371   // Links to the FilterChooser above us in the decoding tree.
372   ARMFilterChooser *Parent;
373   
374   // Index of the best filter from Filters.
375   int BestIndex;
376
377 public:
378   static void setTargetName(TARGET_NAME_t tn) { TargetName = tn; }
379
380   ARMFilterChooser(const ARMFilterChooser &FC) :
381       AllInstructions(FC.AllInstructions), Opcodes(FC.Opcodes),
382       Filters(FC.Filters), Parent(FC.Parent), BestIndex(FC.BestIndex) {
383     memcpy(FilterBitValues, FC.FilterBitValues, sizeof(FilterBitValues));
384   }
385
386   ARMFilterChooser(const std::vector<const CodeGenInstruction*> &Insts,
387                 const std::vector<unsigned> &IDs) :
388       AllInstructions(Insts), Opcodes(IDs), Filters(), Parent(NULL),
389       BestIndex(-1) {
390     for (unsigned i = 0; i < BIT_WIDTH; ++i)
391       FilterBitValues[i] = BIT_UNFILTERED;
392
393     doFilter();
394   }
395
396   ARMFilterChooser(const std::vector<const CodeGenInstruction*> &Insts,
397                    const std::vector<unsigned> &IDs,
398                    bit_value_t (&ParentFilterBitValues)[BIT_WIDTH],
399                    ARMFilterChooser &parent) :
400       AllInstructions(Insts), Opcodes(IDs), Filters(), Parent(&parent),
401       BestIndex(-1) {
402     for (unsigned i = 0; i < BIT_WIDTH; ++i)
403       FilterBitValues[i] = ParentFilterBitValues[i];
404
405     doFilter();
406   }
407
408   // The top level filter chooser has NULL as its parent.
409   bool isTopLevel() { return Parent == NULL; }
410
411   // This provides an opportunity for target specific code emission.
412   void emitTopHook(raw_ostream &o);
413
414   // Emit the top level typedef and decodeInstruction() function.
415   void emitTop(raw_ostream &o, unsigned &Indentation);
416
417   // This provides an opportunity for target specific code emission after
418   // emitTop().
419   void emitBot(raw_ostream &o, unsigned &Indentation);
420
421 protected:
422   // Populates the insn given the uid.
423   void insnWithID(insn_t &Insn, unsigned Opcode) const {
424     if (AllInstructions[Opcode]->isPseudo)
425       return;
426
427     BitsInit &Bits = getBitsField(*AllInstructions[Opcode]->TheDef, "Inst");
428
429     for (unsigned i = 0; i < BIT_WIDTH; ++i)
430       Insn[i] = bitFromBits(Bits, i);
431
432     // Set Inst{21} to 1 (wback) when IndexModeBits == IndexModeUpd.
433     Record *R = AllInstructions[Opcode]->TheDef;
434     if (R->getValue("IndexModeBits") &&
435         getByteField(*R, "IndexModeBits") == IndexModeUpd)
436       Insn[21] = BIT_TRUE;
437   }
438
439   // Returns the record name.
440   const std::string &nameWithID(unsigned Opcode) const {
441     return AllInstructions[Opcode]->TheDef->getName();
442   }
443
444   // Populates the field of the insn given the start position and the number of
445   // consecutive bits to scan for.
446   //
447   // Returns false if there exists any uninitialized bit value in the range.
448   // Returns true, otherwise.
449   bool fieldFromInsn(uint64_t &Field, insn_t &Insn, unsigned StartBit,
450       unsigned NumBits) const;
451
452   /// dumpFilterArray - dumpFilterArray prints out debugging info for the given
453   /// filter array as a series of chars.
454   void dumpFilterArray(raw_ostream &o, bit_value_t (&filter)[BIT_WIDTH]);
455
456   /// dumpStack - dumpStack traverses the filter chooser chain and calls
457   /// dumpFilterArray on each filter chooser up to the top level one.
458   void dumpStack(raw_ostream &o, const char *prefix);
459
460   ARMFilter &bestFilter() {
461     assert(BestIndex != -1 && "BestIndex not set");
462     return Filters[BestIndex];
463   }
464
465   // Called from Filter::recurse() when singleton exists.  For debug purpose.
466   void SingletonExists(unsigned Opc);
467
468   bool PositionFiltered(unsigned i) {
469     return ValueSet(FilterBitValues[i]);
470   }
471
472   // Calculates the island(s) needed to decode the instruction.
473   // This returns a lit of undecoded bits of an instructions, for example,
474   // Inst{20} = 1 && Inst{3-0} == 0b1111 represents two islands of yet-to-be
475   // decoded bits in order to verify that the instruction matches the Opcode.
476   unsigned getIslands(std::vector<unsigned> &StartBits,
477       std::vector<unsigned> &EndBits, std::vector<uint64_t> &FieldVals,
478       insn_t &Insn);
479
480   // The purpose of this function is for the API client to detect possible
481   // Load/Store Coprocessor instructions.  If the coprocessor number is of
482   // the instruction is either 10 or 11, the decoder should not report the
483   // instruction as LDC/LDC2/STC/STC2, but should match against Advanced SIMD or
484   // VFP instructions.
485   bool LdStCopEncoding1(unsigned Opc) {
486     const std::string &Name = nameWithID(Opc);
487     if (Name == "LDC_OFFSET" || Name == "LDC_OPTION" ||
488         Name == "LDC_POST" || Name == "LDC_PRE" ||
489         Name == "LDCL_OFFSET" || Name == "LDCL_OPTION" ||
490         Name == "LDCL_POST" || Name == "LDCL_PRE" ||
491         Name == "STC_OFFSET" || Name == "STC_OPTION" ||
492         Name == "STC_POST" || Name == "STC_PRE" ||
493         Name == "STCL_OFFSET" || Name == "STCL_OPTION" ||
494         Name == "STCL_POST" || Name == "STCL_PRE")
495       return true;
496     else
497       return false;
498   }
499
500   // Emits code to decode the singleton.  Return true if we have matched all the
501   // well-known bits.
502   bool emitSingletonDecoder(raw_ostream &o, unsigned &Indentation,unsigned Opc);
503
504   // Emits code to decode the singleton, and then to decode the rest.
505   void emitSingletonDecoder(raw_ostream &o, unsigned &Indentation,
506                             ARMFilter &Best);
507
508   // Assign a single filter and run with it.
509   void runSingleFilter(ARMFilterChooser &owner, unsigned startBit,
510                        unsigned numBit, bool mixed);
511
512   // reportRegion is a helper function for filterProcessor to mark a region as
513   // eligible for use as a filter region.
514   void reportRegion(bitAttr_t RA, unsigned StartBit, unsigned BitIndex,
515       bool AllowMixed);
516
517   // FilterProcessor scans the well-known encoding bits of the instructions and
518   // builds up a list of candidate filters.  It chooses the best filter and
519   // recursively descends down the decoding tree.
520   bool filterProcessor(bool AllowMixed, bool Greedy = true);
521
522   // Decides on the best configuration of filter(s) to use in order to decode
523   // the instructions.  A conflict of instructions may occur, in which case we
524   // dump the conflict set to the standard error.
525   void doFilter();
526
527   // Emits code to decode our share of instructions.  Returns true if the
528   // emitted code causes a return, which occurs if we know how to decode
529   // the instruction at this level or the instruction is not decodeable.
530   bool emit(raw_ostream &o, unsigned &Indentation);
531 };
532
533 ///////////////////////////
534 //                       //
535 // Filter Implmenetation //
536 //                       //
537 ///////////////////////////
538
539 ARMFilter::ARMFilter(const ARMFilter &f) :
540   Owner(f.Owner), StartBit(f.StartBit), NumBits(f.NumBits), Mixed(f.Mixed),
541   FilteredInstructions(f.FilteredInstructions),
542   VariableInstructions(f.VariableInstructions),
543   FilterChooserMap(f.FilterChooserMap), NumFiltered(f.NumFiltered),
544   LastOpcFiltered(f.LastOpcFiltered), NumVariable(f.NumVariable) {
545 }
546
547 ARMFilter::ARMFilter(ARMFilterChooser &owner, unsigned startBit, unsigned numBits,
548     bool mixed) : Owner(&owner), StartBit(startBit), NumBits(numBits),
549                   Mixed(mixed) {
550   assert(StartBit + NumBits - 1 < BIT_WIDTH);
551
552   NumFiltered = 0;
553   LastOpcFiltered = 0;
554   NumVariable = 0;
555
556   for (unsigned i = 0, e = Owner->Opcodes.size(); i != e; ++i) {
557     insn_t Insn;
558
559     // Populates the insn given the uid.
560     Owner->insnWithID(Insn, Owner->Opcodes[i]);
561
562     uint64_t Field;
563     // Scans the segment for possibly well-specified encoding bits.
564     bool ok = Owner->fieldFromInsn(Field, Insn, StartBit, NumBits);
565
566     if (ok) {
567       // The encoding bits are well-known.  Lets add the uid of the
568       // instruction into the bucket keyed off the constant field value.
569       LastOpcFiltered = Owner->Opcodes[i];
570       FilteredInstructions[Field].push_back(LastOpcFiltered);
571       ++NumFiltered;
572     } else {
573       // Some of the encoding bit(s) are unspecfied.  This contributes to
574       // one additional member of "Variable" instructions.
575       VariableInstructions.push_back(Owner->Opcodes[i]);
576       ++NumVariable;
577     }
578   }
579
580   assert((FilteredInstructions.size() + VariableInstructions.size() > 0)
581          && "Filter returns no instruction categories");
582 }
583
584 ARMFilter::~ARMFilter() {
585   std::map<unsigned, ARMFilterChooser*>::iterator filterIterator;
586   for (filterIterator = FilterChooserMap.begin();
587        filterIterator != FilterChooserMap.end();
588        filterIterator++) {
589     delete filterIterator->second;
590   }
591 }
592
593 // Divides the decoding task into sub tasks and delegates them to the
594 // inferior FilterChooser's.
595 //
596 // A special case arises when there's only one entry in the filtered
597 // instructions.  In order to unambiguously decode the singleton, we need to
598 // match the remaining undecoded encoding bits against the singleton.
599 void ARMFilter::recurse() {
600   std::map<uint64_t, std::vector<unsigned> >::const_iterator mapIterator;
601
602   bit_value_t BitValueArray[BIT_WIDTH];
603   // Starts by inheriting our parent filter chooser's filter bit values.
604   memcpy(BitValueArray, Owner->FilterBitValues, sizeof(BitValueArray));
605
606   unsigned bitIndex;
607
608   if (VariableInstructions.size()) {
609     // Conservatively marks each segment position as BIT_UNSET.
610     for (bitIndex = 0; bitIndex < NumBits; bitIndex++)
611       BitValueArray[StartBit + bitIndex] = BIT_UNSET;
612
613     // Delegates to an inferior filter chooser for further processing on this
614     // group of instructions whose segment values are variable.
615     FilterChooserMap.insert(std::pair<unsigned, ARMFilterChooser*>(
616                               (unsigned)-1,
617                               new ARMFilterChooser(Owner->AllInstructions,
618                                                    VariableInstructions,
619                                                    BitValueArray,
620                                                    *Owner)
621                               ));
622   }
623
624   // No need to recurse for a singleton filtered instruction.
625   // See also Filter::emit().
626   if (getNumFiltered() == 1) {
627     //Owner->SingletonExists(LastOpcFiltered);
628     assert(FilterChooserMap.size() == 1);
629     return;
630   }
631
632   // Otherwise, create sub choosers.
633   for (mapIterator = FilteredInstructions.begin();
634        mapIterator != FilteredInstructions.end();
635        mapIterator++) {
636
637     // Marks all the segment positions with either BIT_TRUE or BIT_FALSE.
638     for (bitIndex = 0; bitIndex < NumBits; bitIndex++) {
639       if (mapIterator->first & (1ULL << bitIndex))
640         BitValueArray[StartBit + bitIndex] = BIT_TRUE;
641       else
642         BitValueArray[StartBit + bitIndex] = BIT_FALSE;
643     }
644
645     // Delegates to an inferior filter chooser for further processing on this
646     // category of instructions.
647     FilterChooserMap.insert(std::pair<unsigned, ARMFilterChooser*>(
648                               mapIterator->first,
649                               new ARMFilterChooser(Owner->AllInstructions,
650                                                    mapIterator->second,
651                                                    BitValueArray,
652                                                    *Owner)
653                               ));
654   }
655 }
656
657 // Emit code to decode instructions given a segment or segments of bits.
658 void ARMFilter::emit(raw_ostream &o, unsigned &Indentation) {
659   o.indent(Indentation) << "// Check Inst{";
660
661   if (NumBits > 1)
662     o << (StartBit + NumBits - 1) << '-';
663
664   o << StartBit << "} ...\n";
665
666   o.indent(Indentation) << "switch (fieldFromInstruction(insn, "
667                         << StartBit << ", " << NumBits << ")) {\n";
668
669   std::map<unsigned, ARMFilterChooser*>::iterator filterIterator;
670
671   bool DefaultCase = false;
672   for (filterIterator = FilterChooserMap.begin();
673        filterIterator != FilterChooserMap.end();
674        filterIterator++) {
675
676     // Field value -1 implies a non-empty set of variable instructions.
677     // See also recurse().
678     if (filterIterator->first == (unsigned)-1) {
679       DefaultCase = true;
680
681       o.indent(Indentation) << "default:\n";
682       o.indent(Indentation) << "  break; // fallthrough\n";
683
684       // Closing curly brace for the switch statement.
685       // This is unconventional because we want the default processing to be
686       // performed for the fallthrough cases as well, i.e., when the "cases"
687       // did not prove a decoded instruction.
688       o.indent(Indentation) << "}\n";
689
690     } else
691       o.indent(Indentation) << "case " << filterIterator->first << ":\n";
692
693     // We arrive at a category of instructions with the same segment value.
694     // Now delegate to the sub filter chooser for further decodings.
695     // The case may fallthrough, which happens if the remaining well-known
696     // encoding bits do not match exactly.
697     if (!DefaultCase) { ++Indentation; ++Indentation; }
698
699     bool finished = filterIterator->second->emit(o, Indentation);
700     // For top level default case, there's no need for a break statement.
701     if (Owner->isTopLevel() && DefaultCase)
702       break;
703     if (!finished)
704       o.indent(Indentation) << "break;\n";
705
706     if (!DefaultCase) { --Indentation; --Indentation; }
707   }
708
709   // If there is no default case, we still need to supply a closing brace.
710   if (!DefaultCase) {
711     // Closing curly brace for the switch statement.
712     o.indent(Indentation) << "}\n";
713   }
714 }
715
716 // Returns the number of fanout produced by the filter.  More fanout implies
717 // the filter distinguishes more categories of instructions.
718 unsigned ARMFilter::usefulness() const {
719   if (VariableInstructions.size())
720     return FilteredInstructions.size();
721   else
722     return FilteredInstructions.size() + 1;
723 }
724
725 //////////////////////////////////
726 //                              //
727 // Filterchooser Implementation //
728 //                              //
729 //////////////////////////////////
730
731 // Define the symbol here.
732 TARGET_NAME_t ARMFilterChooser::TargetName;
733
734 // This provides an opportunity for target specific code emission.
735 void ARMFilterChooser::emitTopHook(raw_ostream &o) {
736   if (TargetName == TARGET_ARM) {
737     // Emit code that references the ARMFormat data type.
738     o << "static const ARMFormat ARMFormats[] = {\n";
739     for (unsigned i = 0, e = AllInstructions.size(); i != e; ++i) {
740       const Record &Def = *(AllInstructions[i]->TheDef);
741       const std::string &Name = Def.getName();
742       if (Def.isSubClassOf("InstARM") || Def.isSubClassOf("InstThumb"))
743         o.indent(2) << 
744           stringForARMFormat((ARMFormat)getByteField(Def, "Form"));
745       else
746         o << "  ARM_FORMAT_NA";
747
748       o << ",\t// Inst #" << i << " = " << Name << '\n';
749     }
750     o << "  ARM_FORMAT_NA\t// Unreachable.\n";
751     o << "};\n\n";
752   }
753 }
754
755 // Emit the top level typedef and decodeInstruction() function.
756 void ARMFilterChooser::emitTop(raw_ostream &o, unsigned &Indentation) {
757   // Run the target specific emit hook.
758   emitTopHook(o);
759
760   switch (BIT_WIDTH) {
761   case 8:
762     o.indent(Indentation) << "typedef uint8_t field_t;\n";
763     break;
764   case 16:
765     o.indent(Indentation) << "typedef uint16_t field_t;\n";
766     break;
767   case 32:
768     o.indent(Indentation) << "typedef uint32_t field_t;\n";
769     break;
770   case 64:
771     o.indent(Indentation) << "typedef uint64_t field_t;\n";
772     break;
773   default:
774     assert(0 && "Unexpected instruction size!");
775   }
776
777   o << '\n';
778
779   o.indent(Indentation) << "static field_t " <<
780     "fieldFromInstruction(field_t insn, unsigned startBit, unsigned numBits)\n";
781
782   o.indent(Indentation) << "{\n";
783
784   ++Indentation; ++Indentation;
785   o.indent(Indentation) << "assert(startBit + numBits <= " << BIT_WIDTH
786                         << " && \"Instruction field out of bounds!\");\n";
787   o << '\n';
788   o.indent(Indentation) << "field_t fieldMask;\n";
789   o << '\n';
790   o.indent(Indentation) << "if (numBits == " << BIT_WIDTH << ")\n";
791
792   ++Indentation; ++Indentation;
793   o.indent(Indentation) << "fieldMask = (field_t)-1;\n";
794   --Indentation; --Indentation;
795
796   o.indent(Indentation) << "else\n";
797
798   ++Indentation; ++Indentation;
799   o.indent(Indentation) << "fieldMask = ((1 << numBits) - 1) << startBit;\n";
800   --Indentation; --Indentation;
801
802   o << '\n';
803   o.indent(Indentation) << "return (insn & fieldMask) >> startBit;\n";
804   --Indentation; --Indentation;
805
806   o.indent(Indentation) << "}\n";
807
808   o << '\n';
809
810   o.indent(Indentation) <<"static uint16_t decodeInstruction(field_t insn) {\n";
811
812   ++Indentation; ++Indentation;
813   // Emits code to decode the instructions.
814   emit(o, Indentation);
815
816   o << '\n';
817   o.indent(Indentation) << "return 0;\n";
818   --Indentation; --Indentation;
819
820   o.indent(Indentation) << "}\n";
821
822   o << '\n';
823 }
824
825 // This provides an opportunity for target specific code emission after
826 // emitTop().
827 void ARMFilterChooser::emitBot(raw_ostream &o, unsigned &Indentation) {
828   if (TargetName != TARGET_THUMB) return;
829
830   // Emit code that decodes the Thumb ISA.
831   o.indent(Indentation)
832     << "static uint16_t decodeThumbInstruction(field_t insn) {\n";
833
834   ++Indentation; ++Indentation;
835
836   // Emits code to decode the instructions.
837   emit(o, Indentation);
838
839   o << '\n';
840   o.indent(Indentation) << "return 0;\n";
841
842   --Indentation; --Indentation;
843
844   o.indent(Indentation) << "}\n";
845 }
846
847 // Populates the field of the insn given the start position and the number of
848 // consecutive bits to scan for.
849 //
850 // Returns false if and on the first uninitialized bit value encountered.
851 // Returns true, otherwise.
852 bool ARMFilterChooser::fieldFromInsn(uint64_t &Field, insn_t &Insn,
853     unsigned StartBit, unsigned NumBits) const {
854   Field = 0;
855
856   for (unsigned i = 0; i < NumBits; ++i) {
857     if (Insn[StartBit + i] == BIT_UNSET)
858       return false;
859
860     if (Insn[StartBit + i] == BIT_TRUE)
861       Field = Field | (1ULL << i);
862   }
863
864   return true;
865 }
866
867 /// dumpFilterArray - dumpFilterArray prints out debugging info for the given
868 /// filter array as a series of chars.
869 void ARMFilterChooser::dumpFilterArray(raw_ostream &o,
870     bit_value_t (&filter)[BIT_WIDTH]) {
871   unsigned bitIndex;
872
873   for (bitIndex = BIT_WIDTH; bitIndex > 0; bitIndex--) {
874     switch (filter[bitIndex - 1]) {
875     case BIT_UNFILTERED:
876       o << ".";
877       break;
878     case BIT_UNSET:
879       o << "_";
880       break;
881     case BIT_TRUE:
882       o << "1";
883       break;
884     case BIT_FALSE:
885       o << "0";
886       break;
887     }
888   }
889 }
890
891 /// dumpStack - dumpStack traverses the filter chooser chain and calls
892 /// dumpFilterArray on each filter chooser up to the top level one.
893 void ARMFilterChooser::dumpStack(raw_ostream &o, const char *prefix) {
894   ARMFilterChooser *current = this;
895
896   while (current) {
897     o << prefix;
898     dumpFilterArray(o, current->FilterBitValues);
899     o << '\n';
900     current = current->Parent;
901   }
902 }
903
904 // Called from Filter::recurse() when singleton exists.  For debug purpose.
905 void ARMFilterChooser::SingletonExists(unsigned Opc) {
906   insn_t Insn0;
907   insnWithID(Insn0, Opc);
908
909   errs() << "Singleton exists: " << nameWithID(Opc)
910          << " with its decoding dominating ";
911   for (unsigned i = 0; i < Opcodes.size(); ++i) {
912     if (Opcodes[i] == Opc) continue;
913     errs() << nameWithID(Opcodes[i]) << ' ';
914   }
915   errs() << '\n';
916
917   dumpStack(errs(), "\t\t");
918   for (unsigned i = 0; i < Opcodes.size(); i++) {
919     const std::string &Name = nameWithID(Opcodes[i]);
920
921     errs() << '\t' << Name << " ";
922     dumpBits(errs(),
923              getBitsField(*AllInstructions[Opcodes[i]]->TheDef, "Inst"));
924     errs() << '\n';
925   }
926 }
927
928 // Calculates the island(s) needed to decode the instruction.
929 // This returns a list of undecoded bits of an instructions, for example,
930 // Inst{20} = 1 && Inst{3-0} == 0b1111 represents two islands of yet-to-be
931 // decoded bits in order to verify that the instruction matches the Opcode.
932 unsigned ARMFilterChooser::getIslands(std::vector<unsigned> &StartBits,
933     std::vector<unsigned> &EndBits, std::vector<uint64_t> &FieldVals,
934     insn_t &Insn) {
935   unsigned Num, BitNo;
936   Num = BitNo = 0;
937
938   uint64_t FieldVal = 0;
939
940   // 0: Init
941   // 1: Water (the bit value does not affect decoding)
942   // 2: Island (well-known bit value needed for decoding)
943   int State = 0;
944   int Val = -1;
945
946   for (unsigned i = 0; i < BIT_WIDTH; ++i) {
947     Val = Value(Insn[i]);
948     bool Filtered = PositionFiltered(i);
949     switch (State) {
950     default:
951       assert(0 && "Unreachable code!");
952       break;
953     case 0:
954     case 1:
955       if (Filtered || Val == -1)
956         State = 1; // Still in Water
957       else {
958         State = 2; // Into the Island
959         BitNo = 0;
960         StartBits.push_back(i);
961         FieldVal = Val;
962       }
963       break;
964     case 2:
965       if (Filtered || Val == -1) {
966         State = 1; // Into the Water
967         EndBits.push_back(i - 1);
968         FieldVals.push_back(FieldVal);
969         ++Num;
970       } else {
971         State = 2; // Still in Island
972         ++BitNo;
973         FieldVal = FieldVal | Val << BitNo;
974       }
975       break;
976     }
977   }
978   // If we are still in Island after the loop, do some housekeeping.
979   if (State == 2) {
980     EndBits.push_back(BIT_WIDTH - 1);
981     FieldVals.push_back(FieldVal);
982     ++Num;
983   }
984
985   assert(StartBits.size() == Num && EndBits.size() == Num &&
986          FieldVals.size() == Num);
987   return Num;
988 }
989
990 // Emits code to decode the singleton.  Return true if we have matched all the
991 // well-known bits.
992 bool ARMFilterChooser::emitSingletonDecoder(raw_ostream &o, unsigned &Indentation,
993                                          unsigned Opc) {
994   std::vector<unsigned> StartBits;
995   std::vector<unsigned> EndBits;
996   std::vector<uint64_t> FieldVals;
997   insn_t Insn;
998   insnWithID(Insn, Opc);
999
1000   // This provides a good opportunity to check for possible Ld/St Coprocessor
1001   // Opcode and escapes if the coproc # is either 10 or 11.  It is a NEON/VFP
1002   // instruction is disguise.
1003   if (TargetName == TARGET_ARM && LdStCopEncoding1(Opc)) {
1004     o.indent(Indentation);
1005     // A8.6.51 & A8.6.188
1006     // If coproc = 0b101?, i.e, slice(insn, 11, 8) = 10 or 11, escape.
1007     o << "if (fieldFromInstruction(insn, 9, 3) == 5) break; // fallthrough\n";
1008   }
1009
1010   // Look for islands of undecoded bits of the singleton.
1011   getIslands(StartBits, EndBits, FieldVals, Insn);
1012
1013   unsigned Size = StartBits.size();
1014   unsigned I, NumBits;
1015
1016   // If we have matched all the well-known bits, just issue a return.
1017   if (Size == 0) {
1018     o.indent(Indentation) << "return " << Opc << "; // " << nameWithID(Opc)
1019                           << '\n';
1020     return true;
1021   }
1022
1023   // Otherwise, there are more decodings to be done!
1024
1025   // Emit code to match the island(s) for the singleton.
1026   o.indent(Indentation) << "// Check ";
1027
1028   for (I = Size; I != 0; --I) {
1029     o << "Inst{" << EndBits[I-1] << '-' << StartBits[I-1] << "} ";
1030     if (I > 1)
1031       o << "&& ";
1032     else
1033       o << "for singleton decoding...\n";
1034   }
1035
1036   o.indent(Indentation) << "if (";
1037
1038   for (I = Size; I != 0; --I) {
1039     NumBits = EndBits[I-1] - StartBits[I-1] + 1;
1040     o << "fieldFromInstruction(insn, " << StartBits[I-1] << ", " << NumBits
1041       << ") == " << FieldVals[I-1];
1042     if (I > 1)
1043       o << " && ";
1044     else
1045       o << ")\n";
1046   }
1047
1048   o.indent(Indentation) << "  return " << Opc << "; // " << nameWithID(Opc)
1049                         << '\n';
1050
1051   return false;
1052 }
1053
1054 // Emits code to decode the singleton, and then to decode the rest.
1055 void ARMFilterChooser::emitSingletonDecoder(raw_ostream &o,
1056                                             unsigned &Indentation,
1057                                             ARMFilter &Best) {
1058
1059   unsigned Opc = Best.getSingletonOpc();
1060
1061   emitSingletonDecoder(o, Indentation, Opc);
1062
1063   // Emit code for the rest.
1064   o.indent(Indentation) << "else\n";
1065
1066   Indentation += 2;
1067   Best.getVariableFC().emit(o, Indentation);
1068   Indentation -= 2;
1069 }
1070
1071 // Assign a single filter and run with it.  Top level API client can initialize
1072 // with a single filter to start the filtering process.
1073 void ARMFilterChooser::runSingleFilter(ARMFilterChooser &owner,
1074                                        unsigned startBit,
1075                                        unsigned numBit, bool mixed) {
1076   Filters.clear();
1077   ARMFilter F(*this, startBit, numBit, true);
1078   Filters.push_back(F);
1079   BestIndex = 0; // Sole Filter instance to choose from.
1080   bestFilter().recurse();
1081 }
1082
1083 // reportRegion is a helper function for filterProcessor to mark a region as
1084 // eligible for use as a filter region.
1085 void ARMFilterChooser::reportRegion(bitAttr_t RA, unsigned StartBit,
1086                                     unsigned BitIndex, bool AllowMixed) {
1087   if (RA == ATTR_MIXED && AllowMixed)
1088     Filters.push_back(ARMFilter(*this, StartBit, BitIndex - StartBit, true));   
1089   else if (RA == ATTR_ALL_SET && !AllowMixed)
1090     Filters.push_back(ARMFilter(*this, StartBit, BitIndex - StartBit, false));
1091 }
1092
1093 // FilterProcessor scans the well-known encoding bits of the instructions and
1094 // builds up a list of candidate filters.  It chooses the best filter and
1095 // recursively descends down the decoding tree.
1096 bool ARMFilterChooser::filterProcessor(bool AllowMixed, bool Greedy) {
1097   Filters.clear();
1098   BestIndex = -1;
1099   unsigned numInstructions = Opcodes.size();
1100
1101   assert(numInstructions && "Filter created with no instructions");
1102
1103   // No further filtering is necessary.
1104   if (numInstructions == 1)
1105     return true;
1106
1107   // Heuristics.  See also doFilter()'s "Heuristics" comment when num of
1108   // instructions is 3.
1109   if (AllowMixed && !Greedy) {
1110     assert(numInstructions == 3);
1111
1112     for (unsigned i = 0; i < Opcodes.size(); ++i) {
1113       std::vector<unsigned> StartBits;
1114       std::vector<unsigned> EndBits;
1115       std::vector<uint64_t> FieldVals;
1116       insn_t Insn;
1117
1118       insnWithID(Insn, Opcodes[i]);
1119
1120       // Look for islands of undecoded bits of any instruction.
1121       if (getIslands(StartBits, EndBits, FieldVals, Insn) > 0) {
1122         // Found an instruction with island(s).  Now just assign a filter.
1123         runSingleFilter(*this, StartBits[0], EndBits[0] - StartBits[0] + 1,
1124                         true);
1125         return true;
1126       }
1127     }
1128   }
1129
1130   unsigned BitIndex, InsnIndex;
1131
1132   // We maintain BIT_WIDTH copies of the bitAttrs automaton.
1133   // The automaton consumes the corresponding bit from each
1134   // instruction.
1135   //
1136   //   Input symbols: 0, 1, and _ (unset).
1137   //   States:        NONE, FILTERED, ALL_SET, ALL_UNSET, and MIXED.
1138   //   Initial state: NONE.
1139   //
1140   // (NONE) ------- [01] -> (ALL_SET)
1141   // (NONE) ------- _ ----> (ALL_UNSET)
1142   // (ALL_SET) ---- [01] -> (ALL_SET)
1143   // (ALL_SET) ---- _ ----> (MIXED)
1144   // (ALL_UNSET) -- [01] -> (MIXED)
1145   // (ALL_UNSET) -- _ ----> (ALL_UNSET)
1146   // (MIXED) ------ . ----> (MIXED)
1147   // (FILTERED)---- . ----> (FILTERED)
1148
1149   bitAttr_t bitAttrs[BIT_WIDTH];
1150
1151   // FILTERED bit positions provide no entropy and are not worthy of pursuing.
1152   // Filter::recurse() set either BIT_TRUE or BIT_FALSE for each position.
1153   for (BitIndex = 0; BitIndex < BIT_WIDTH; ++BitIndex)
1154     if (FilterBitValues[BitIndex] == BIT_TRUE ||
1155         FilterBitValues[BitIndex] == BIT_FALSE)
1156       bitAttrs[BitIndex] = ATTR_FILTERED;
1157     else
1158       bitAttrs[BitIndex] = ATTR_NONE;
1159
1160   for (InsnIndex = 0; InsnIndex < numInstructions; ++InsnIndex) {
1161     insn_t insn;
1162
1163     insnWithID(insn, Opcodes[InsnIndex]);
1164
1165     for (BitIndex = 0; BitIndex < BIT_WIDTH; ++BitIndex) {
1166       switch (bitAttrs[BitIndex]) {
1167       case ATTR_NONE:
1168         if (insn[BitIndex] == BIT_UNSET)
1169           bitAttrs[BitIndex] = ATTR_ALL_UNSET;
1170         else
1171           bitAttrs[BitIndex] = ATTR_ALL_SET;
1172         break;
1173       case ATTR_ALL_SET:
1174         if (insn[BitIndex] == BIT_UNSET)
1175           bitAttrs[BitIndex] = ATTR_MIXED;
1176         break;
1177       case ATTR_ALL_UNSET:
1178         if (insn[BitIndex] != BIT_UNSET)
1179           bitAttrs[BitIndex] = ATTR_MIXED;
1180         break;
1181       case ATTR_MIXED:
1182       case ATTR_FILTERED:
1183         break;
1184       }
1185     }
1186   }
1187
1188   // The regionAttr automaton consumes the bitAttrs automatons' state,
1189   // lowest-to-highest.
1190   //
1191   //   Input symbols: F(iltered), (all_)S(et), (all_)U(nset), M(ixed)
1192   //   States:        NONE, ALL_SET, MIXED
1193   //   Initial state: NONE
1194   //
1195   // (NONE) ----- F --> (NONE)
1196   // (NONE) ----- S --> (ALL_SET)     ; and set region start
1197   // (NONE) ----- U --> (NONE)
1198   // (NONE) ----- M --> (MIXED)       ; and set region start
1199   // (ALL_SET) -- F --> (NONE)        ; and report an ALL_SET region
1200   // (ALL_SET) -- S --> (ALL_SET)
1201   // (ALL_SET) -- U --> (NONE)        ; and report an ALL_SET region
1202   // (ALL_SET) -- M --> (MIXED)       ; and report an ALL_SET region
1203   // (MIXED) ---- F --> (NONE)        ; and report a MIXED region
1204   // (MIXED) ---- S --> (ALL_SET)     ; and report a MIXED region
1205   // (MIXED) ---- U --> (NONE)        ; and report a MIXED region
1206   // (MIXED) ---- M --> (MIXED)
1207
1208   bitAttr_t RA = ATTR_NONE;
1209   unsigned StartBit = 0;
1210
1211   for (BitIndex = 0; BitIndex < BIT_WIDTH; BitIndex++) {
1212     bitAttr_t bitAttr = bitAttrs[BitIndex];
1213
1214     assert(bitAttr != ATTR_NONE && "Bit without attributes");
1215
1216     switch (RA) {
1217     case ATTR_NONE:
1218       switch (bitAttr) {
1219       case ATTR_FILTERED:
1220         break;
1221       case ATTR_ALL_SET:
1222         StartBit = BitIndex;
1223         RA = ATTR_ALL_SET;
1224         break;
1225       case ATTR_ALL_UNSET:
1226         break;
1227       case ATTR_MIXED:
1228         StartBit = BitIndex;
1229         RA = ATTR_MIXED;
1230         break;
1231       default:
1232         assert(0 && "Unexpected bitAttr!");
1233       }
1234       break;
1235     case ATTR_ALL_SET:
1236       switch (bitAttr) {
1237       case ATTR_FILTERED:
1238         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1239         RA = ATTR_NONE;
1240         break;
1241       case ATTR_ALL_SET:
1242         break;
1243       case ATTR_ALL_UNSET:
1244         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1245         RA = ATTR_NONE;
1246         break;
1247       case ATTR_MIXED:
1248         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1249         StartBit = BitIndex;
1250         RA = ATTR_MIXED;
1251         break;
1252       default:
1253         assert(0 && "Unexpected bitAttr!");
1254       }
1255       break;
1256     case ATTR_MIXED:
1257       switch (bitAttr) {
1258       case ATTR_FILTERED:
1259         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1260         StartBit = BitIndex;
1261         RA = ATTR_NONE;
1262         break;
1263       case ATTR_ALL_SET:
1264         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1265         StartBit = BitIndex;
1266         RA = ATTR_ALL_SET;
1267         break;
1268       case ATTR_ALL_UNSET:
1269         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1270         RA = ATTR_NONE;
1271         break;
1272       case ATTR_MIXED:
1273         break;
1274       default:
1275         assert(0 && "Unexpected bitAttr!");
1276       }
1277       break;
1278     case ATTR_ALL_UNSET:
1279       assert(0 && "regionAttr state machine has no ATTR_UNSET state");
1280     case ATTR_FILTERED:
1281       assert(0 && "regionAttr state machine has no ATTR_FILTERED state");
1282     }
1283   }
1284
1285   // At the end, if we're still in ALL_SET or MIXED states, report a region
1286   switch (RA) {
1287   case ATTR_NONE:
1288     break;
1289   case ATTR_FILTERED:
1290     break;
1291   case ATTR_ALL_SET:
1292     reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1293     break;
1294   case ATTR_ALL_UNSET:
1295     break;
1296   case ATTR_MIXED:
1297     reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1298     break;
1299   }
1300
1301   // We have finished with the filter processings.  Now it's time to choose
1302   // the best performing filter.
1303   BestIndex = 0;
1304   bool AllUseless = true;
1305   unsigned BestScore = 0;
1306
1307   for (unsigned i = 0, e = Filters.size(); i != e; ++i) {
1308     unsigned Usefulness = Filters[i].usefulness();
1309
1310     if (Usefulness)
1311       AllUseless = false;
1312
1313     if (Usefulness > BestScore) {
1314       BestIndex = i;
1315       BestScore = Usefulness;
1316     }
1317   }
1318
1319   if (!AllUseless)
1320     bestFilter().recurse();
1321
1322   return !AllUseless;
1323 } // end of FilterChooser::filterProcessor(bool)
1324
1325 // Decides on the best configuration of filter(s) to use in order to decode
1326 // the instructions.  A conflict of instructions may occur, in which case we
1327 // dump the conflict set to the standard error.
1328 void ARMFilterChooser::doFilter() {
1329   unsigned Num = Opcodes.size();
1330   assert(Num && "FilterChooser created with no instructions");
1331
1332   // Heuristics: Use Inst{31-28} as the top level filter for ARM ISA.
1333   if (TargetName == TARGET_ARM && Parent == NULL) {
1334     runSingleFilter(*this, 28, 4, false);
1335     return;
1336   }
1337
1338   // Try regions of consecutive known bit values first. 
1339   if (filterProcessor(false))
1340     return;
1341
1342   // Then regions of mixed bits (both known and unitialized bit values allowed).
1343   if (filterProcessor(true))
1344     return;
1345
1346   // Heuristics to cope with conflict set {t2CMPrs, t2SUBSrr, t2SUBSrs} where
1347   // no single instruction for the maximum ATTR_MIXED region Inst{14-4} has a
1348   // well-known encoding pattern.  In such case, we backtrack and scan for the
1349   // the very first consecutive ATTR_ALL_SET region and assign a filter to it.
1350   if (Num == 3 && filterProcessor(true, false))
1351     return;
1352
1353   // If we come to here, the instruction decoding has failed.
1354   // Set the BestIndex to -1 to indicate so.
1355   BestIndex = -1;
1356 }
1357
1358 // Emits code to decode our share of instructions.  Returns true if the
1359 // emitted code causes a return, which occurs if we know how to decode
1360 // the instruction at this level or the instruction is not decodeable.
1361 bool ARMFilterChooser::emit(raw_ostream &o, unsigned &Indentation) {
1362   if (Opcodes.size() == 1)
1363     // There is only one instruction in the set, which is great!
1364     // Call emitSingletonDecoder() to see whether there are any remaining
1365     // encodings bits.
1366     return emitSingletonDecoder(o, Indentation, Opcodes[0]);
1367
1368   // Choose the best filter to do the decodings!
1369   if (BestIndex != -1) {
1370     ARMFilter &Best = bestFilter();
1371     if (Best.getNumFiltered() == 1)
1372       emitSingletonDecoder(o, Indentation, Best);
1373     else
1374       bestFilter().emit(o, Indentation);
1375     return false;
1376   }
1377
1378   // If we reach here, there is a conflict in decoding.  Let's resolve the known
1379   // conflicts!
1380   if ((TargetName == TARGET_ARM || TargetName == TARGET_THUMB) &&
1381       Opcodes.size() == 2) {
1382     // Resolve the known conflict sets:
1383     //
1384     // 1. source registers are identical => VMOVDneon; otherwise => VORRd
1385     // 2. source registers are identical => VMOVQ; otherwise => VORRq
1386     // 3. LDR, LDRcp => return LDR for now.
1387     // FIXME: How can we distinguish between LDR and LDRcp?  Do we need to?
1388     // 4. tLDMIA, tLDMIA_UPD => Rn = Inst{10-8}, reglist = Inst{7-0},
1389     //    wback = registers<Rn> = 0
1390     // NOTE: (tLDM, tLDM_UPD) resolution must come before Advanced SIMD
1391     //       addressing mode resolution!!!
1392     // 5. VLD[234]LN*/VST[234]LN* vs. VLD[234]LN*_UPD/VST[234]LN*_UPD conflicts
1393     //    are resolved returning the non-UPD versions of the instructions if the
1394     //    Rm field, i.e., Inst{3-0} is 0b1111.  This is specified in A7.7.1
1395     //    Advanced SIMD addressing mode.
1396     const std::string &name1 = nameWithID(Opcodes[0]);
1397     const std::string &name2 = nameWithID(Opcodes[1]);
1398     if ((name1 == "VMOVDneon" && name2 == "VORRd") ||
1399         (name1 == "VMOVQ" && name2 == "VORRq")) {
1400       // Inserting the opening curly brace for this case block.
1401       --Indentation; --Indentation;
1402       o.indent(Indentation) << "{\n";
1403       ++Indentation; ++Indentation;
1404
1405       o.indent(Indentation)
1406         << "field_t N = fieldFromInstruction(insn, 7, 1), "
1407         << "M = fieldFromInstruction(insn, 5, 1);\n";
1408       o.indent(Indentation)
1409         << "field_t Vn = fieldFromInstruction(insn, 16, 4), "
1410         << "Vm = fieldFromInstruction(insn, 0, 4);\n";
1411       o.indent(Indentation)
1412         << "return (N == M && Vn == Vm) ? "
1413         << Opcodes[0] << " /* " << name1 << " */ : "
1414         << Opcodes[1] << " /* " << name2 << " */ ;\n";
1415
1416       // Inserting the closing curly brace for this case block.
1417       --Indentation; --Indentation;
1418       o.indent(Indentation) << "}\n";
1419       ++Indentation; ++Indentation;
1420
1421       return true;
1422     }
1423     if (name1 == "LDR" && name2 == "LDRcp") {
1424       o.indent(Indentation)
1425         << "return " << Opcodes[0]
1426         << "; // Returning LDR for {LDR, LDRcp}\n";
1427       return true;
1428     }
1429     if (name1 == "tLDMIA" && name2 == "tLDMIA_UPD") {
1430       // Inserting the opening curly brace for this case block.
1431       --Indentation; --Indentation;
1432       o.indent(Indentation) << "{\n";
1433       ++Indentation; ++Indentation;
1434       
1435       o.indent(Indentation)
1436         << "unsigned Rn = fieldFromInstruction(insn, 8, 3), "
1437         << "list = fieldFromInstruction(insn, 0, 8);\n";
1438       o.indent(Indentation)
1439         << "return ((list >> Rn) & 1) == 0 ? "
1440         << Opcodes[1] << " /* " << name2 << " */ : "
1441         << Opcodes[0] << " /* " << name1 << " */ ;\n";
1442
1443       // Inserting the closing curly brace for this case block.
1444       --Indentation; --Indentation;
1445       o.indent(Indentation) << "}\n";
1446       ++Indentation; ++Indentation;
1447
1448       return true;
1449     }
1450     if (sameStringExceptSuffix(name1, name2, "_UPD")) {
1451       o.indent(Indentation)
1452         << "return fieldFromInstruction(insn, 0, 4) == 15 ? " << Opcodes[0]
1453         << " /* " << name1 << " */ : " << Opcodes[1] << "/* " << name2
1454         << " */ ; // Advanced SIMD addressing mode\n";
1455       return true;
1456     }
1457
1458     // Otherwise, it does not belong to the known conflict sets.
1459   }
1460
1461   // We don't know how to decode these instructions!  Return 0 and dump the
1462   // conflict set!
1463   o.indent(Indentation) << "return 0;" << " // Conflict set: ";
1464   for (int i = 0, N = Opcodes.size(); i < N; ++i) {
1465     o << nameWithID(Opcodes[i]);
1466     if (i < (N - 1))
1467       o << ", ";
1468     else
1469       o << '\n';
1470   }
1471
1472   // Print out useful conflict information for postmortem analysis.
1473   errs() << "Decoding Conflict:\n";
1474
1475   dumpStack(errs(), "\t\t");
1476
1477   for (unsigned i = 0; i < Opcodes.size(); i++) {
1478     const std::string &Name = nameWithID(Opcodes[i]);
1479
1480     errs() << '\t' << Name << " ";
1481     dumpBits(errs(),
1482              getBitsField(*AllInstructions[Opcodes[i]]->TheDef, "Inst"));
1483     errs() << '\n';
1484   }
1485
1486   return true;
1487 }
1488
1489
1490 ////////////////////////////////////////////
1491 //                                        //
1492 //  ARMDEBackend                          //
1493 //  (Helper class for ARMDecoderEmitter)  //
1494 //                                        //
1495 ////////////////////////////////////////////
1496
1497 class ARMDecoderEmitter::ARMDEBackend {
1498 public:
1499   ARMDEBackend(ARMDecoderEmitter &frontend, RecordKeeper &Records) :
1500     NumberedInstructions(),
1501     Opcodes(),
1502     Frontend(frontend),
1503     Target(Records),
1504     FC(NULL)
1505   {
1506     if (Target.getName() == "ARM")
1507       TargetName = TARGET_ARM;
1508     else {
1509       errs() << "Target name " << Target.getName() << " not recognized\n";
1510       assert(0 && "Unknown target");
1511     }
1512
1513     // Populate the instructions for our TargetName.
1514     populateInstructions();
1515   }
1516
1517   ~ARMDEBackend() {
1518     if (FC) {
1519       delete FC;
1520       FC = NULL;
1521     }
1522   }
1523
1524   void getInstructionsByEnumValue(std::vector<const CodeGenInstruction*>
1525                                                 &NumberedInstructions) {
1526     // We must emit the PHI opcode first...
1527     std::string Namespace = Target.getInstNamespace();
1528     assert(!Namespace.empty() && "No instructions defined.");
1529
1530     NumberedInstructions = Target.getInstructionsByEnumValue();
1531   }
1532
1533   bool populateInstruction(const CodeGenInstruction &CGI, TARGET_NAME_t TN);
1534
1535   void populateInstructions();
1536
1537   // Emits disassembler code for instruction decoding.  This delegates to the
1538   // FilterChooser instance to do the heavy lifting.
1539   void emit(raw_ostream &o);
1540
1541 protected:
1542   std::vector<const CodeGenInstruction*> NumberedInstructions;
1543   std::vector<unsigned> Opcodes;
1544   // Special case for the ARM chip, which supports ARM and Thumb ISAs.
1545   // Opcodes2 will be populated with the Thumb opcodes.
1546   std::vector<unsigned> Opcodes2;
1547   ARMDecoderEmitter &Frontend;
1548   CodeGenTarget Target;
1549   ARMFilterChooser *FC;
1550
1551   TARGET_NAME_t TargetName;
1552 };
1553
1554 bool ARMDecoderEmitter::
1555 ARMDEBackend::populateInstruction(const CodeGenInstruction &CGI,
1556                                   TARGET_NAME_t TN) {
1557   const Record &Def = *CGI.TheDef;
1558   const StringRef Name = Def.getName();
1559   uint8_t Form = getByteField(Def, "Form");
1560
1561   BitsInit &Bits = getBitsField(Def, "Inst");
1562
1563   // If all the bit positions are not specified; do not decode this instruction.
1564   // We are bound to fail!  For proper disassembly, the well-known encoding bits
1565   // of the instruction must be fully specified.
1566   //
1567   // This also removes pseudo instructions from considerations of disassembly,
1568   // which is a better design and less fragile than the name matchings.
1569   if (Bits.allInComplete()) return false;
1570
1571   // Ignore "asm parser only" instructions.
1572   if (Def.getValueAsBit("isAsmParserOnly"))
1573     return false;
1574
1575   if (TN == TARGET_ARM) {
1576     if (Form == ARM_FORMAT_PSEUDO)
1577       return false;
1578     if (thumbInstruction(Form))
1579       return false;
1580
1581     // Tail calls are other patterns that generate existing instructions.
1582     if (Name == "TCRETURNdi" || Name == "TCRETURNdiND" ||
1583         Name == "TCRETURNri" || Name == "TCRETURNriND" ||
1584         Name == "TAILJMPd"  || Name == "TAILJMPdt" ||
1585         Name == "TAILJMPdND" || Name == "TAILJMPdNDt" ||
1586         Name == "TAILJMPr"  || Name == "TAILJMPrND" ||
1587         Name == "MOVr_TC")
1588       return false;
1589
1590     // Delegate ADR disassembly to the more generic ADDri/SUBri instructions.
1591     if (Name == "ADR")
1592       return false;
1593
1594     //
1595     // The following special cases are for conflict resolutions.
1596     //
1597
1598     // A8-598: VEXT
1599     // Vector Extract extracts elements from the bottom end of the second
1600     // operand vector and the top end of the first, concatenates them and
1601     // places the result in the destination vector.  The elements of the
1602     // vectors are treated as being 8-bit bitfields.  There is no distinction
1603     // between data types.  The size of the operation can be specified in
1604     // assembler as vext.size.  If the value is 16, 32, or 64, the syntax is
1605     // a pseudo-instruction for a VEXT instruction specifying the equivalent
1606     // number of bytes.
1607     //
1608     // Variants VEXTd16, VEXTd32, VEXTd8, and VEXTdf are reduced to VEXTd8;
1609     // variants VEXTq16, VEXTq32, VEXTq8, and VEXTqf are reduced to VEXTq8.
1610     if (Name == "VEXTd16" || Name == "VEXTd32" || Name == "VEXTdf" ||
1611         Name == "VEXTq16" || Name == "VEXTq32" || Name == "VEXTqf")
1612       return false;
1613   } else if (TN == TARGET_THUMB) {
1614     if (!thumbInstruction(Form))
1615       return false;
1616
1617     // A8.6.189 STM / STMIA / STMEA -- Encoding T1
1618     // There's only STMIA_UPD for Thumb1.
1619     if (Name == "tSTMIA")
1620       return false;
1621
1622     // On Darwin R9 is call-clobbered.  Ignore the non-Darwin counterparts.
1623     if (Name == "tBL" || Name == "tBLXi" || Name == "tBLXr")
1624       return false;
1625
1626     // A8.6.25 BX.  Use the generic tBX_Rm, ignore tBX_RET and tBX_RET_vararg.
1627     if (Name == "tBX_RET" || Name == "tBX_RET_vararg")
1628       return false;
1629
1630     // Ignore tADR, prefer tADDrPCi.
1631     if (Name == "tADR")
1632       return false;
1633
1634     // Delegate t2ADR disassembly to the more generic t2ADDri12/t2SUBri12
1635     // instructions.
1636     if (Name == "t2ADR")
1637       return false;
1638
1639     // Ignore tADDrSP, tADDspr, and tPICADD, prefer the generic tADDhirr.
1640     // Ignore t2SUBrSPs, prefer the t2SUB[S]r[r|s].
1641     // Ignore t2ADDrSPs, prefer the t2ADD[S]r[r|s].
1642     if (Name == "tADDrSP" || Name == "tADDspr" || Name == "tPICADD" ||
1643         Name == "t2SUBrSPs" || Name == "t2ADDrSPs")
1644       return false;
1645
1646     // FIXME: Use ldr.n to work around a Darwin assembler bug.
1647     // Introduce a workaround with tLDRpciDIS opcode.
1648     if (Name == "tLDRpci")
1649       return false;
1650
1651     // Ignore t2LDRDpci, prefer the generic t2LDRDi8, t2LDRD_PRE, t2LDRD_POST.
1652     if (Name == "t2LDRDpci")
1653       return false;
1654
1655     // Resolve conflicts:
1656     //
1657     //   tBfar conflicts with tBLr9
1658     //   t2LDMIA_RET conflict with t2LDM (ditto)
1659     //   tMOVCCi conflicts with tMOVi8
1660     //   tMOVCCr conflicts with tMOVgpr2gpr
1661     //   tLDRcp conflicts with tLDRspi
1662     //   t2MOVCCi16 conflicts with tMOVi16
1663     if (Name == "tBfar" ||
1664         Name == "t2LDMIA_RET" ||
1665         Name == "tMOVCCi" || Name == "tMOVCCr" ||
1666         Name == "tLDRcp" || 
1667         Name == "t2MOVCCi16")
1668       return false;
1669   }
1670
1671   DEBUG({
1672       // Dumps the instruction encoding format.
1673       switch (TargetName) {
1674       case TARGET_ARM:
1675       case TARGET_THUMB:
1676         errs() << Name << " " << stringForARMFormat((ARMFormat)Form);
1677         break;
1678       }
1679
1680       errs() << " ";
1681
1682       // Dumps the instruction encoding bits.
1683       dumpBits(errs(), Bits);
1684
1685       errs() << '\n';
1686
1687       // Dumps the list of operand info.
1688       for (unsigned i = 0, e = CGI.Operands.size(); i != e; ++i) {
1689         const CGIOperandList::OperandInfo &Info = CGI.Operands[i];
1690         const std::string &OperandName = Info.Name;
1691         const Record &OperandDef = *Info.Rec;
1692
1693         errs() << "\t" << OperandName << " (" << OperandDef.getName() << ")\n";
1694       }
1695     });
1696
1697   return true;
1698 }
1699
1700 void ARMDecoderEmitter::ARMDEBackend::populateInstructions() {
1701   getInstructionsByEnumValue(NumberedInstructions);
1702
1703   unsigned numUIDs = NumberedInstructions.size();
1704   if (TargetName == TARGET_ARM) {
1705     for (unsigned uid = 0; uid < numUIDs; uid++) {
1706       // filter out intrinsics
1707       if (!NumberedInstructions[uid]->TheDef->isSubClassOf("InstARM"))
1708         continue;
1709
1710       if (populateInstruction(*NumberedInstructions[uid], TargetName))
1711         Opcodes.push_back(uid);
1712     }
1713
1714     // Special handling for the ARM chip, which supports two modes of execution.
1715     // This branch handles the Thumb opcodes.
1716     for (unsigned uid = 0; uid < numUIDs; uid++) {
1717       // filter out intrinsics
1718       if (!NumberedInstructions[uid]->TheDef->isSubClassOf("InstARM")
1719           && !NumberedInstructions[uid]->TheDef->isSubClassOf("InstThumb"))
1720         continue;
1721
1722       if (populateInstruction(*NumberedInstructions[uid], TARGET_THUMB))
1723         Opcodes2.push_back(uid);
1724     }
1725
1726     return;
1727   }
1728
1729   // For other targets.
1730   for (unsigned uid = 0; uid < numUIDs; uid++) {
1731     Record *R = NumberedInstructions[uid]->TheDef;
1732     if (R->getValueAsString("Namespace") == "TargetOpcode")
1733       continue;
1734
1735     if (populateInstruction(*NumberedInstructions[uid], TargetName))
1736       Opcodes.push_back(uid);
1737   }
1738 }
1739
1740 // Emits disassembler code for instruction decoding.  This delegates to the
1741 // FilterChooser instance to do the heavy lifting.
1742 void ARMDecoderEmitter::ARMDEBackend::emit(raw_ostream &o) {
1743   switch (TargetName) {
1744   case TARGET_ARM:
1745     Frontend.EmitSourceFileHeader("ARM/Thumb Decoders", o);
1746     break;
1747   default:
1748     assert(0 && "Unreachable code!");
1749   }
1750
1751   o << "#include \"llvm/Support/DataTypes.h\"\n";
1752   o << "#include <assert.h>\n";
1753   o << '\n';
1754   o << "namespace llvm {\n\n";
1755
1756   ARMFilterChooser::setTargetName(TargetName);
1757
1758   switch (TargetName) {
1759   case TARGET_ARM: {
1760     // Emit common utility and ARM ISA decoder.
1761     FC = new ARMFilterChooser(NumberedInstructions, Opcodes);
1762     // Reset indentation level.
1763     unsigned Indentation = 0;
1764     FC->emitTop(o, Indentation);
1765     delete FC;
1766
1767     // Emit Thumb ISA decoder as well.
1768     ARMFilterChooser::setTargetName(TARGET_THUMB);
1769     FC = new ARMFilterChooser(NumberedInstructions, Opcodes2);
1770     // Reset indentation level.
1771     Indentation = 0;
1772     FC->emitBot(o, Indentation);
1773     break;
1774   }
1775   default:
1776     assert(0 && "Unreachable code!");
1777   }
1778
1779   o << "\n} // End llvm namespace \n";
1780 }
1781
1782 /////////////////////////
1783 //  Backend interface  //
1784 /////////////////////////
1785
1786 void ARMDecoderEmitter::initBackend()
1787 {
1788   Backend = new ARMDEBackend(*this, Records);
1789 }
1790
1791 void ARMDecoderEmitter::run(raw_ostream &o)
1792 {
1793   Backend->emit(o);
1794 }
1795
1796 void ARMDecoderEmitter::shutdownBackend()
1797 {
1798   delete Backend;
1799   Backend = NULL;
1800 }