git.maemo.org Git - qemu/blob - tcg/tcg.h

   1 /*
   2  * Tiny Code Generator for QEMU
   3  *
   4  * Copyright (c) 2008 Fabrice Bellard
   5  *
   6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
   7  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
   8  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
   9  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
  10  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
  11  * furnished to do so, subject to the following conditions:
  12  *
  13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  14  * all copies or substantial portions of the Software.
  15  *
  16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
  19  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  20  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  21  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  22  * THE SOFTWARE.
  23  */
  24 #include "tcg-target.h"
  25
  26 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32
  27 typedef int32_t tcg_target_long;
  28 typedef uint32_t tcg_target_ulong;
  29 #define TCG_PRIlx PRIx32
  30 #define TCG_PRIld PRId32
  31 #elif TCG_TARGET_REG_BITS == 64
  32 typedef int64_t tcg_target_long;
  33 typedef uint64_t tcg_target_ulong;
  34 #define TCG_PRIlx PRIx64
  35 #define TCG_PRIld PRId64
  36 #else
  37 #error unsupported
  38 #endif
  39
  40 #if TCG_TARGET_NB_REGS <= 32
  41 typedef uint32_t TCGRegSet;
  42 #elif TCG_TARGET_NB_REGS <= 64
  43 typedef uint64_t TCGRegSet;
  44 #else
  45 #error unsupported
  46 #endif
  47
  48 enum {
  49 #define DEF(s, n, copy_size) INDEX_op_ ## s,
  50 #include "tcg-opc.h"
  51 #undef DEF
  52     NB_OPS,
  53 };
  54
  55 #define tcg_regset_clear(d) (d) = 0
  56 #define tcg_regset_set(d, s) (d) = (s)
  57 #define tcg_regset_set32(d, reg, val32) (d) |= (val32) << (reg)
  58 #define tcg_regset_set_reg(d, r) (d) |= 1 << (r)
  59 #define tcg_regset_reset_reg(d, r) (d) &= ~(1 << (r))
  60 #define tcg_regset_test_reg(d, r) (((d) >> (r)) & 1)
  61 #define tcg_regset_or(d, a, b) (d) = (a) | (b)
  62 #define tcg_regset_and(d, a, b) (d) = (a) & (b)
  63 #define tcg_regset_andnot(d, a, b) (d) = (a) & ~(b)
  64 #define tcg_regset_not(d, a) (d) = ~(a)
  65
  66 typedef struct TCGRelocation {
  67     struct TCGRelocation *next;
  68     int type;
  69     uint8_t *ptr;
  70     tcg_target_long addend;
  71 } TCGRelocation;
  72
  73 typedef struct TCGLabel {
  74     int has_value;
  75     union {
  76         tcg_target_ulong value;
  77         TCGRelocation *first_reloc;
  78     } u;
  79 } TCGLabel;
  80
  81 typedef struct TCGPool {
  82     struct TCGPool *next;
  83     int size;
  84     uint8_t data[0] __attribute__ ((aligned));
  85 } TCGPool;
  86
  87 #define TCG_POOL_CHUNK_SIZE 32768
  88
  89 #define TCG_MAX_LABELS 512
  90
  91 #define TCG_MAX_TEMPS 512
  92
  93 /* when the size of the arguments of a called function is smaller than
  94    this value, they are statically allocated in the TB stack frame */
  95 #define TCG_STATIC_CALL_ARGS_SIZE 128
  96
  97 typedef int TCGType;
  98
  99 #define TCG_TYPE_I32 0
 100 #define TCG_TYPE_I64 1
 101 #define TCG_TYPE_COUNT 2 /* number of different types */
 102
 103 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32
 104 #define TCG_TYPE_PTR TCG_TYPE_I32
 105 #else
 106 #define TCG_TYPE_PTR TCG_TYPE_I64
 107 #endif
 108
 109 typedef tcg_target_ulong TCGArg;
 110
 111 /* Define a type and accessor macros for varables.  Using a struct is
 112    nice because it gives some level of type safely.  Ideally the compiler
 113    be able to see through all this.  However in practice this is not true,
 114    expecially on targets with braindamaged ABIs (e.g. i386).
 115    We use plain int by default to avoid this runtime overhead.
 116    Users of tcg_gen_* don't need to know about any of this, and should
 117    treat TCGv as an opaque type.
 118    In additon we do typechecking for different types of variables.  TCGv_i32
 119    and TCGv_i64 are 32/64-bit variables respectively.  TCGv and TCGv_ptr
 120    are aliases for target_ulong and host pointer sized values respectively.
 121  */
 122
 123 //#define DEBUG_TCGV 1
 124
 125 #ifdef DEBUG_TCGV
 126
 127 typedef struct
 128 {
 129     int i32;
 130 } TCGv_i32;
 131
 132 typedef struct
 133 {
 134     int i64;
 135 } TCGv_i64;
 136
 137 #define MAKE_TCGV_I32(i) __extension__                  \
 138     ({ TCGv_i32 make_tcgv_tmp = {i}; make_tcgv_tmp;})
 139 #define MAKE_TCGV_I64(i) __extension__                  \
 140     ({ TCGv_i64 make_tcgv_tmp = {i}; make_tcgv_tmp;})
 141 #define GET_TCGV_I32(t) ((t).i32)
 142 #define GET_TCGV_I64(t) ((t).i64)
 143 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32
 144 #define TCGV_LOW(t) MAKE_TCGV_I32(GET_TCGV_I64(t))
 145 #define TCGV_HIGH(t) MAKE_TCGV_I32(GET_TCGV_I64(t) + 1)
 146 #endif
 147
 148 #else /* !DEBUG_TCGV */
 149
 150 typedef int TCGv_i32;
 151 typedef int TCGv_i64;
 152 #define MAKE_TCGV_I32(x) (x)
 153 #define MAKE_TCGV_I64(x) (x)
 154 #define GET_TCGV_I32(t) (t)
 155 #define GET_TCGV_I64(t) (t)
 156 #define TCGV_EQUAL_I32(a, b) (GET_TCGV_I32(a) == GET_TCGV_I32(b))
 157 #define TCGV_EQUAL_I64(a, b) (GET_TCGV_I64(a) == GET_TCGV_I64(b))
 158
 159 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32
 160 #define TCGV_LOW(t) (t)
 161 #define TCGV_HIGH(t) ((t) + 1)
 162 #endif
 163
 164 #endif /* DEBUG_TCGV */
 165
 166 /* Dummy definition to avoid compiler warnings.  */
 167 #define TCGV_UNUSED_I32(x) x = MAKE_TCGV_I32(-1)
 168 #define TCGV_UNUSED_I64(x) x = MAKE_TCGV_I64(-1)
 169
 170 /* call flags */
 171 #define TCG_CALL_TYPE_MASK      0x000f
 172 #define TCG_CALL_TYPE_STD       0x0000 /* standard C call */
 173 #define TCG_CALL_TYPE_REGPARM_1 0x0001 /* i386 style regparm call (1 reg) */
 174 #define TCG_CALL_TYPE_REGPARM_2 0x0002 /* i386 style regparm call (2 regs) */
 175 #define TCG_CALL_TYPE_REGPARM   0x0003 /* i386 style regparm call (3 regs) */
 176 /* A pure function only reads its arguments and globals variables and
 177    cannot raise exceptions. Hence a call to a pure function can be
 178    safely suppressed if the return value is not used. */
 179 #define TCG_CALL_PURE           0x0010
 180
 181 /* used to align parameters */
 182 #define TCG_CALL_DUMMY_TCGV     MAKE_TCGV_I32(-1)
 183 #define TCG_CALL_DUMMY_ARG      ((TCGArg)(-1))
 184
 185 typedef enum {
 186     TCG_COND_EQ,
 187     TCG_COND_NE,
 188     TCG_COND_LT,
 189     TCG_COND_GE,
 190     TCG_COND_LE,
 191     TCG_COND_GT,
 192     /* unsigned */
 193     TCG_COND_LTU,
 194     TCG_COND_GEU,
 195     TCG_COND_LEU,
 196     TCG_COND_GTU,
 197 } TCGCond;
 198
 199 #define TEMP_VAL_DEAD  0
 200 #define TEMP_VAL_REG   1
 201 #define TEMP_VAL_MEM   2
 202 #define TEMP_VAL_CONST 3
 203
 204 /* XXX: optimize memory layout */
 205 typedef struct TCGTemp {
 206     TCGType base_type;
 207     TCGType type;
 208     int val_type;
 209     int reg;
 210     tcg_target_long val;
 211     int mem_reg;
 212     tcg_target_long mem_offset;
 213     unsigned int fixed_reg:1;
 214     unsigned int mem_coherent:1;
 215     unsigned int mem_allocated:1;
 216     unsigned int temp_local:1; /* If true, the temp is saved accross
 217                                   basic blocks. Otherwise, it is not
 218                                   preserved accross basic blocks. */
 219     unsigned int temp_allocated:1; /* never used for code gen */
 220     /* index of next free temp of same base type, -1 if end */
 221     int next_free_temp;
 222     const char *name;
 223 } TCGTemp;
 224
 225 typedef struct TCGHelperInfo {
 226     tcg_target_ulong func;
 227     const char *name;
 228 } TCGHelperInfo;
 229
 230 typedef struct TCGContext TCGContext;
 231
 232 struct TCGContext {
 233     uint8_t *pool_cur, *pool_end;
 234     TCGPool *pool_first, *pool_current;
 235     TCGLabel *labels;
 236     int nb_labels;
 237     TCGTemp *temps; /* globals first, temps after */
 238     int nb_globals;
 239     int nb_temps;
 240     /* index of free temps, -1 if none */
 241     int first_free_temp[TCG_TYPE_COUNT * 2];
 242
 243     /* goto_tb support */
 244     uint8_t *code_buf;
 245     unsigned long *tb_next;
 246     uint16_t *tb_next_offset;
 247     uint16_t *tb_jmp_offset; /* != NULL if USE_DIRECT_JUMP */
 248
 249     /* liveness analysis */
 250     uint16_t *op_dead_iargs; /* for each operation, each bit tells if the
 251                                 corresponding input argument is dead */
 252
 253     /* tells in which temporary a given register is. It does not take
 254        into account fixed registers */
 255     int reg_to_temp[TCG_TARGET_NB_REGS];
 256     TCGRegSet reserved_regs;
 257     tcg_target_long current_frame_offset;
 258     tcg_target_long frame_start;
 259     tcg_target_long frame_end;
 260     int frame_reg;
 261
 262     uint8_t *code_ptr;
 263     TCGTemp static_temps[TCG_MAX_TEMPS];
 264
 265     TCGHelperInfo *helpers;
 266     int nb_helpers;
 267     int allocated_helpers;
 268     int helpers_sorted;
 269
 270 #ifdef CONFIG_PROFILER
 271     /* profiling info */
 272     int64_t tb_count1;
 273     int64_t tb_count;
 274     int64_t op_count; /* total insn count */
 275     int op_count_max; /* max insn per TB */
 276     int64_t temp_count;
 277     int temp_count_max;
 278     int64_t del_op_count;
 279     int64_t code_in_len;
 280     int64_t code_out_len;
 281     int64_t interm_time;
 282     int64_t code_time;
 283     int64_t la_time;
 284     int64_t restore_count;
 285     int64_t restore_time;
 286 #endif
 287 };
 288
 289 extern TCGContext tcg_ctx;
 290 extern uint16_t *gen_opc_ptr;
 291 extern TCGArg *gen_opparam_ptr;
 292 extern uint16_t gen_opc_buf[];
 293 extern TCGArg gen_opparam_buf[];
 294
 295 /* pool based memory allocation */
 296
 297 void *tcg_malloc_internal(TCGContext *s, int size);
 298 void tcg_pool_reset(TCGContext *s);
 299 void tcg_pool_delete(TCGContext *s);
 300
 301 static inline void *tcg_malloc(int size)
 302 {
 303     TCGContext *s = &tcg_ctx;
 304     uint8_t *ptr, *ptr_end;
 305     size = (size + sizeof(long) - 1) & ~(sizeof(long) - 1);
 306     ptr = s->pool_cur;
 307     ptr_end = ptr + size;
 308     if (unlikely(ptr_end > s->pool_end)) {
 309         return tcg_malloc_internal(&tcg_ctx, size);
 310     } else {
 311         s->pool_cur = ptr_end;
 312         return ptr;
 313     }
 314 }
 315
 316 void tcg_context_init(TCGContext *s);
 317 void tcg_func_start(TCGContext *s);
 318
 319 int tcg_gen_code(TCGContext *s, uint8_t *gen_code_buf);
 320 int tcg_gen_code_search_pc(TCGContext *s, uint8_t *gen_code_buf, long offset);
 321
 322 void tcg_set_frame(TCGContext *s, int reg,
 323                    tcg_target_long start, tcg_target_long size);
 324
 325 TCGv_i32 tcg_global_reg_new_i32(int reg, const char *name);
 326 TCGv_i32 tcg_global_mem_new_i32(int reg, tcg_target_long offset,
 327                                 const char *name);
 328 TCGv_i32 tcg_temp_new_internal_i32(int temp_local);
 329 static inline TCGv_i32 tcg_temp_new_i32(void)
 330 {
 331     return tcg_temp_new_internal_i32(0);
 332 }
 333 static inline TCGv_i32 tcg_temp_local_new_i32(void)
 334 {
 335     return tcg_temp_new_internal_i32(1);
 336 }
 337 void tcg_temp_free_i32(TCGv_i32 arg);
 338 char *tcg_get_arg_str_i32(TCGContext *s, char *buf, int buf_size, TCGv_i32 arg);
 339
 340 TCGv_i64 tcg_global_reg_new_i64(int reg, const char *name);
 341 TCGv_i64 tcg_global_mem_new_i64(int reg, tcg_target_long offset,
 342                                 const char *name);
 343 TCGv_i64 tcg_temp_new_internal_i64(int temp_local);
 344 static inline TCGv_i64 tcg_temp_new_i64(void)
 345 {
 346     return tcg_temp_new_internal_i64(0);
 347 }
 348 static inline TCGv_i64 tcg_temp_local_new_i64(void)
 349 {
 350     return tcg_temp_new_internal_i64(1);
 351 }
 352 void tcg_temp_free_i64(TCGv_i64 arg);
 353 char *tcg_get_arg_str_i64(TCGContext *s, char *buf, int buf_size, TCGv_i64 arg);
 354
 355 void tcg_dump_info(FILE *f,
 356                    int (*cpu_fprintf)(FILE *f, const char *fmt, ...));
 357
 358 #define TCG_CT_ALIAS  0x80
 359 #define TCG_CT_IALIAS 0x40
 360 #define TCG_CT_REG    0x01
 361 #define TCG_CT_CONST  0x02 /* any constant of register size */
 362
 363 typedef struct TCGArgConstraint {
 364     uint16_t ct;
 365     uint8_t alias_index;
 366     union {
 367         TCGRegSet regs;
 368     } u;
 369 } TCGArgConstraint;
 370
 371 #define TCG_MAX_OP_ARGS 16
 372
 373 #define TCG_OPF_BB_END     0x01 /* instruction defines the end of a basic
 374                                    block */
 375 #define TCG_OPF_CALL_CLOBBER 0x02 /* instruction clobbers call registers
 376                                    and potentially update globals. */
 377 #define TCG_OPF_SIDE_EFFECTS 0x04 /* instruction has side effects : it
 378                                      cannot be removed if its output
 379                                      are not used */
 380
 381 typedef struct TCGOpDef {
 382     const char *name;
 383     uint8_t nb_oargs, nb_iargs, nb_cargs, nb_args;
 384     uint8_t flags;
 385     uint16_t copy_size;
 386     TCGArgConstraint *args_ct;
 387     int *sorted_args;
 388 } TCGOpDef;
 389
 390 typedef struct TCGTargetOpDef {
 391     int op;
 392     const char *args_ct_str[TCG_MAX_OP_ARGS];
 393 } TCGTargetOpDef;
 394
 395 void tcg_target_init(TCGContext *s);
 396 void tcg_target_qemu_prologue(TCGContext *s);
 397
 398 #define tcg_abort() \
 399 do {\
 400     fprintf(stderr, "%s:%d: tcg fatal error\n", __FILE__, __LINE__);\
 401     abort();\
 402 } while (0)
 403
 404 void tcg_add_target_add_op_defs(const TCGTargetOpDef *tdefs);
 405
 406 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32
 407 #define tcg_const_ptr tcg_const_i32
 408 #define tcg_add_ptr tcg_add_i32
 409 #define tcg_sub_ptr tcg_sub_i32
 410 #define TCGv_ptr TCGv_i32
 411 #define GET_TCGV_PTR GET_TCGV_I32
 412 #define tcg_global_reg_new_ptr tcg_global_reg_new_i32
 413 #define tcg_global_mem_new_ptr tcg_global_mem_new_i32
 414 #define tcg_temp_new_ptr tcg_temp_new_i32
 415 #define tcg_temp_free_ptr tcg_temp_free_i32
 416 #else
 417 #define tcg_const_ptr tcg_const_i64
 418 #define tcg_add_ptr tcg_add_i64
 419 #define tcg_sub_ptr tcg_sub_i64
 420 #define TCGv_ptr TCGv_i64
 421 #define GET_TCGV_PTR GET_TCGV_I64
 422 #define tcg_global_reg_new_ptr tcg_global_reg_new_i64
 423 #define tcg_global_mem_new_ptr tcg_global_mem_new_i64
 424 #define tcg_temp_new_ptr tcg_temp_new_i64
 425 #define tcg_temp_free_ptr tcg_temp_free_i64
 426 #endif
 427
 428 void tcg_gen_callN(TCGContext *s, TCGv_ptr func, unsigned int flags,
 429                    int sizemask, TCGArg ret, int nargs, TCGArg *args);
 430
 431 void tcg_gen_shifti_i64(TCGv_i64 ret, TCGv_i64 arg1,
 432                         int c, int right, int arith);
 433
 434 /* only used for debugging purposes */
 435 void tcg_register_helper(void *func, const char *name);
 436 const char *tcg_helper_get_name(TCGContext *s, void *func);
 437 void tcg_dump_ops(TCGContext *s, FILE *outfile);
 438
 439 void dump_ops(const uint16_t *opc_buf, const TCGArg *opparam_buf);
 440 TCGv_i32 tcg_const_i32(int32_t val);
 441 TCGv_i64 tcg_const_i64(int64_t val);
 442 TCGv_i32 tcg_const_local_i32(int32_t val);
 443 TCGv_i64 tcg_const_local_i64(int64_t val);
 444
 445 void tcg_out_reloc(TCGContext *s, uint8_t *code_ptr, int type,
 446                    int label_index, long addend);
 447 const TCGArg *tcg_gen_code_op(TCGContext *s, int opc, const TCGArg *args1,
 448                               unsigned int dead_iargs);
 449
 450 /* tcg-runtime.c */
 451 int64_t tcg_helper_shl_i64(int64_t arg1, int64_t arg2);
 452 int64_t tcg_helper_shr_i64(int64_t arg1, int64_t arg2);
 453 int64_t tcg_helper_sar_i64(int64_t arg1, int64_t arg2);
 454 int64_t tcg_helper_div_i64(int64_t arg1, int64_t arg2);
 455 int64_t tcg_helper_rem_i64(int64_t arg1, int64_t arg2);
 456 uint64_t tcg_helper_divu_i64(uint64_t arg1, uint64_t arg2);
 457 uint64_t tcg_helper_remu_i64(uint64_t arg1, uint64_t arg2);
 458
 459 extern uint8_t code_gen_prologue[];
 460 #if defined(_ARCH_PPC) && !defined(_ARCH_PPC64)
 461 #define tcg_qemu_tb_exec(tb_ptr) \
 462     ((long REGPARM __attribute__ ((longcall)) (*)(void *))code_gen_prologue)(tb_ptr)
 463 #else
 464 #define tcg_qemu_tb_exec(tb_ptr) ((long REGPARM (*)(void *))code_gen_prologue)(tb_ptr)
 465 #endif