source: icGREP/icgrep-devel/icgrep/IR_Gen/idisa_builder.cpp @ 5379

Last change on this file since 5379 was 5379, checked in by nmedfort, 2 years ago

Bug fixes for last check in

File size: 15.3 KB
Line 
1/*
2 *  Copyright (c) 2016 International Characters.
3 *  This software is licensed to the public under the Open Software License 3.0.
4 *  icgrep is a trademark of International Characters.
5 */
6
7#include "idisa_builder.h"
8#include <llvm/IR/IRBuilder.h>
9#include <llvm/IR/Constants.h>
10#include <llvm/IR/Intrinsics.h>
11#include <llvm/IR/Function.h>
12#include <llvm/IR/Module.h>
13#include <llvm/Support/raw_ostream.h>
14#include <llvm/IR/TypeBuilder.h>
15
16using namespace llvm;
17
18namespace IDISA {
19
20VectorType * IDISA_Builder::fwVectorType(const unsigned fw) {
21    return VectorType::get(getIntNTy(fw), mBitBlockWidth / fw);
22}
23
24Value * IDISA_Builder::fwCast(const unsigned fw, Value * const a) {
25    VectorType * const ty = fwVectorType(fw);
26    assert (a->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == ty->getPrimitiveSizeInBits());
27    return CreateBitCast(a, ty);
28}
29
30std::string IDISA_Builder::getBitBlockTypeName() const {
31    const auto type = getBitBlockType();
32    if (type->isIntegerTy()) {
33        return "i" + std::to_string(getBitBlockWidth());
34    }
35    assert("BitBlockType is neither integer nor vector" && type->isVectorTy());
36    const auto fw = type->getScalarSizeInBits();
37    return "v" + std::to_string(getBitBlockWidth() / fw) + "i" + std::to_string(fw);
38}
39
40
41void IDISA_Builder::CallPrintRegister(const std::string & name, Value * const value) {
42    Constant * printRegister = mMod->getFunction("PrintRegister");
43    if (LLVM_UNLIKELY(printRegister == nullptr)) {
44        FunctionType *FT = FunctionType::get(getVoidTy(), { PointerType::get(getInt8Ty(), 0), getBitBlockType() }, false);
45        Function * function = Function::Create(FT, Function::InternalLinkage, "PrintRegister", mMod);
46        auto arg = function->arg_begin();
47        std::string tmp;
48        raw_string_ostream out(tmp);
49        out << "%-40s =";
50        for(unsigned i = 0; i < (mBitBlockWidth / 8); ++i) {
51            out << " %02x";
52        }
53        out << '\n';
54        BasicBlock * entry = BasicBlock::Create(mMod->getContext(), "entry", function);
55        IRBuilder<> builder(entry);
56        std::vector<Value *> args;
57        args.push_back(CreateGlobalStringPtr(out.str().c_str()));
58        Value * const name = &*(arg++);
59        name->setName("name");
60        args.push_back(name);
61        Value * value = &*arg;
62        value->setName("value");
63        Type * const byteVectorType = VectorType::get(getInt8Ty(), (mBitBlockWidth / 8));
64        value = builder.CreateBitCast(value, byteVectorType);
65        for(unsigned i = (mBitBlockWidth / 8); i != 0; --i) {
66            args.push_back(builder.CreateExtractElement(value, builder.getInt32(i - 1)));
67        }
68        builder.CreateCall(GetPrintf(), args);
69        builder.CreateRetVoid();
70
71        printRegister = function;
72    }
73    CreateCall(printRegister, {CreateGlobalStringPtr(name.c_str()), CreateBitCast(value, mBitBlockType)});
74}
75
76Constant * IDISA_Builder::simd_himask(unsigned fw) {
77    return Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth), APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getHighBitsSet(fw, fw/2)));
78}
79
80Constant * IDISA_Builder::simd_lomask(unsigned fw) {
81    return Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth), APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getLowBitsSet(fw, fw/2)));
82}
83
84Value * IDISA_Builder::simd_fill(unsigned fw, Value * a) {
85    unsigned field_count = mBitBlockWidth/fw;
86    Type * singleFieldVecTy = VectorType::get(getIntNTy(fw), 1);
87    Value * aVec = CreateBitCast(a, singleFieldVecTy);
88    return CreateShuffleVector(aVec, UndefValue::get(singleFieldVecTy), Constant::getNullValue(VectorType::get(getInt32Ty(), field_count)));
89}
90
91Value * IDISA_Builder::simd_add(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
92    return CreateAdd(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b));
93}
94
95Value * IDISA_Builder::simd_sub(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
96    return CreateSub(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b));
97}
98
99Value * IDISA_Builder::simd_mult(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
100    return CreateMul(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b));
101}
102
103Value * IDISA_Builder::simd_eq(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
104    return CreateSExt(CreateICmpEQ(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
105}
106
107Value * IDISA_Builder::simd_gt(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
108    return CreateSExt(CreateICmpSGT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
109}
110
111Value * IDISA_Builder::simd_ugt(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
112    return CreateSExt(CreateICmpUGT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
113}
114
115Value * IDISA_Builder::simd_lt(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
116    return CreateSExt(CreateICmpSLT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
117}
118
119Value * IDISA_Builder::simd_ult(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
120    return CreateSExt(CreateICmpULT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
121}
122
123Value * IDISA_Builder::simd_max(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
124    Value * aVec = fwCast(fw, a);
125    Value * bVec = fwCast(fw, b);
126    return CreateSelect(CreateICmpSGT(aVec, bVec), aVec, bVec);
127}
128
129Value * IDISA_Builder::simd_umax(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
130    Value * aVec = fwCast(fw, a);
131    Value * bVec = fwCast(fw, b);
132    return CreateSelect(CreateICmpUGT(aVec, bVec), aVec, bVec);
133}
134
135Value * IDISA_Builder::simd_min(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
136    Value * aVec = fwCast(fw, a);
137    Value * bVec = fwCast(fw, b);
138    return CreateSelect(CreateICmpSLT(aVec, bVec), aVec, bVec);
139}
140
141Value * IDISA_Builder::simd_umin(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
142    Value * aVec = fwCast(fw, a);
143    Value * bVec = fwCast(fw, b);
144    return CreateSelect(CreateICmpULT(aVec, bVec), aVec, bVec);
145}
146
147Value * IDISA_Builder::simd_slli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
148    return CreateShl(fwCast(fw, a), shift);
149}
150
151Value * IDISA_Builder::simd_srli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
152    return CreateLShr(fwCast(fw, a), shift);
153}
154
155Value * IDISA_Builder::simd_srai(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
156    return CreateAShr(fwCast(fw, a), shift);
157}
158
159Value * IDISA_Builder::simd_cttz(unsigned fw, Value * a) {
160    Value * cttzFunc = Intrinsic::getDeclaration(mMod, Intrinsic::cttz, fwVectorType(fw));
161    return CreateCall(cttzFunc, {fwCast(fw, a), ConstantInt::get(getInt1Ty(), 0)});
162}
163
164Value * IDISA_Builder::simd_popcount(unsigned fw, Value * a) {
165    Value * ctpopFunc = Intrinsic::getDeclaration(mMod, Intrinsic::ctpop, fwVectorType(fw));
166    return CreateCall(ctpopFunc, fwCast(fw, a));
167}
168
169Value * IDISA_Builder::simd_if(unsigned fw, Value * cond, Value * a, Value * b) {
170    if (fw == 1) {
171        Value * a1 = bitCast(a);
172        Value * b1 = bitCast(b);
173        Value * c = bitCast(cond);
174        return CreateOr(CreateAnd(a1, c), CreateAnd(CreateXor(c, b1), b1));
175    } else {
176        Value * aVec = fwCast(fw, a);
177        Value * bVec = fwCast(fw, b);
178        return CreateSelect(CreateICmpSLT(cond, mZeroInitializer), aVec, bVec);
179    }
180}
181   
182Value * IDISA_Builder::esimd_mergeh(unsigned fw, Value * a, Value * b) {   
183    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
184    Constant * Idxs[field_count];
185    for (unsigned i = 0; i < field_count / 2; i++) {
186        Idxs[2 * i] = getInt32(i + field_count / 2); // selects elements from first reg.
187        Idxs[2 * i + 1] = getInt32(i + field_count / 2 + field_count); // selects elements from second reg.
188    }
189    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
190}
191
192Value * IDISA_Builder::esimd_mergel(unsigned fw, Value * a, Value * b) {   
193    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
194    Constant * Idxs[field_count];
195    for (unsigned i = 0; i < field_count / 2; i++) {
196        Idxs[2 * i] = getInt32(i); // selects elements from first reg.
197        Idxs[2 * i + 1] = getInt32(i + field_count); // selects elements from second reg.
198    }
199    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
200}
201
202Value * IDISA_Builder::esimd_bitspread(unsigned fw, Value * bitmask) {
203    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
204    Type * field_type = getIntNTy(fw);
205    Value * spread_field = CreateBitCast(CreateZExtOrTrunc(bitmask, field_type), VectorType::get(getIntNTy(fw), 1));
206    Value * undefVec = UndefValue::get(VectorType::get(getIntNTy(fw), 1));
207    Value * broadcast = CreateShuffleVector(spread_field, undefVec, Constant::getNullValue(VectorType::get(getInt32Ty(), field_count)));
208    Constant * bitSel[field_count];
209    Constant * bitShift[field_count];
210    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
211        bitSel[i] = ConstantInt::get(field_type, 1 << i);
212        bitShift[i] = ConstantInt::get(field_type, i);
213    }
214    Value * bitSelVec = ConstantVector::get({bitSel, field_count});
215    Value * bitShiftVec = ConstantVector::get({bitShift, field_count});
216    return CreateLShr(CreateAnd(bitSelVec, broadcast), bitShiftVec);
217}
218
219Value * IDISA_Builder::hsimd_packh(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
220    Value * aVec = fwCast(fw/2, a);
221    Value * bVec = fwCast(fw/2, b);
222    const auto field_count = 2 * mBitBlockWidth / fw;
223    Constant * Idxs[field_count];
224    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
225        Idxs[i] = getInt32(2 * i + 1);
226    }
227    return CreateShuffleVector(aVec, bVec, ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
228}
229
230Value * IDISA_Builder::hsimd_packl(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
231    Value * aVec = fwCast(fw/2, a);
232    Value * bVec = fwCast(fw/2, b);
233    const auto field_count = 2 * mBitBlockWidth / fw;
234    Constant * Idxs[field_count];
235    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
236        Idxs[i] = getInt32(2 * i);
237    }
238    return CreateShuffleVector(aVec, bVec, ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
239}
240
241Value * IDISA_Builder::hsimd_packh_in_lanes(unsigned lanes, unsigned fw, Value * a, Value * b) {
242    const unsigned fw_out = fw / 2;
243    const unsigned fields_per_lane = mBitBlockWidth / (fw_out * lanes);
244    const unsigned field_offset_for_b = mBitBlockWidth / fw_out;
245    const unsigned field_count = mBitBlockWidth / fw_out;
246    Constant * Idxs[field_count];
247    for (unsigned lane = 0, j = 0; lane < lanes; lane++) {
248        const unsigned first_field_in_lane = lane * fields_per_lane; // every second field
249        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
250            Idxs[j++] = getInt32(first_field_in_lane + (2 * i) + 1);
251        }
252        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
253            Idxs[j++] = getInt32(field_offset_for_b + first_field_in_lane + (2 * i) + 1);
254        }
255    }
256    return CreateShuffleVector(fwCast(fw_out, a), fwCast(fw_out, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
257}
258
259Value * IDISA_Builder::hsimd_packl_in_lanes(unsigned lanes, unsigned fw, Value * a, Value * b) {
260    const unsigned fw_out = fw / 2;
261    const unsigned fields_per_lane = mBitBlockWidth / (fw_out * lanes);
262    const unsigned field_offset_for_b = mBitBlockWidth / fw_out;
263    const unsigned field_count = mBitBlockWidth / fw_out;
264    Constant * Idxs[field_count];
265    for (unsigned lane = 0, j = 0; lane < lanes; lane++) {
266        const unsigned first_field_in_lane = lane * fields_per_lane; // every second field
267        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
268            Idxs[j++] = getInt32(first_field_in_lane + (2 * i));
269        }
270        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
271            Idxs[j++] = getInt32(field_offset_for_b + first_field_in_lane + (2 * i));
272        }
273    }
274    return CreateShuffleVector(fwCast(fw_out, a), fwCast(fw_out, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
275}
276
277Value * IDISA_Builder::hsimd_signmask(unsigned fw, Value * a) {
278    Value * mask = CreateICmpSLT(fwCast(fw, a), ConstantAggregateZero::get(fwVectorType(fw)));
279    return CreateZExt(CreateBitCast(mask, getIntNTy(mBitBlockWidth/fw)), getInt32Ty());
280}
281
282Value * IDISA_Builder::mvmd_extract(unsigned fw, Value * a, unsigned fieldIndex) {
283    return CreateExtractElement(fwCast(fw, a), getInt32(fieldIndex));
284}
285
286Value * IDISA_Builder::mvmd_insert(unsigned fw, Value * blk, Value * elt, unsigned fieldIndex) {
287    return CreateInsertElement(fwCast(fw, blk), elt, getInt32(fieldIndex));
288}
289
290Value * IDISA_Builder::mvmd_slli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
291    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
292    return mvmd_dslli(fw, a, Constant::getNullValue(fwVectorType(fw)), field_count - shift);
293}
294
295Value * IDISA_Builder::mvmd_srli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
296    return mvmd_dslli(fw, Constant::getNullValue(fwVectorType(fw)), a, shift);
297}
298
299Value * IDISA_Builder::mvmd_dslli(unsigned fw, Value * a, Value * b, unsigned shift) {
300    const auto field_count = mBitBlockWidth/fw;
301    Constant * Idxs[field_count];
302    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
303        Idxs[i] = getInt32(i + shift);
304    }
305    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, b), fwCast(fw, a), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
306}
307
308Value * IDISA_Builder::bitblock_any(Value * a) {
309    Type * iBitBlock = getIntNTy(mBitBlockWidth);
310    return CreateICmpNE(CreateBitCast(a, iBitBlock),  ConstantInt::getNullValue(iBitBlock));
311}
312
313// full add producing {carryout, sum}
314std::pair<Value *, Value *> IDISA_Builder::bitblock_add_with_carry(Value * a, Value * b, Value * carryin) {
315    Value * carrygen = simd_and(a, b);
316    Value * carryprop = simd_or(a, b);
317    Value * sum = simd_add(mBitBlockWidth, simd_add(mBitBlockWidth, a, b), carryin);
318    Value * carryout = CreateBitCast(simd_or(carrygen, simd_and(carryprop, CreateNot(sum))), getIntNTy(mBitBlockWidth));
319    return std::pair<Value *, Value *>(bitCast(simd_srli(mBitBlockWidth, carryout, mBitBlockWidth - 1)), bitCast(sum));
320}
321
322// full shift producing {shiftout, shifted}
323std::pair<Value *, Value *> IDISA_Builder::bitblock_advance(Value * a, Value * shiftin, unsigned shift) {
324    Value * shiftin_bitblock = CreateBitCast(shiftin, getIntNTy(mBitBlockWidth));
325    Value * a_bitblock = CreateBitCast(a, getIntNTy(mBitBlockWidth));
326    Value * shifted = bitCast(CreateOr(CreateShl(a_bitblock, shift), shiftin_bitblock));
327    Value * shiftout = bitCast(CreateLShr(a_bitblock, mBitBlockWidth - shift));
328    return std::pair<Value *, Value *>(shiftout, shifted);
329}
330
331Value * IDISA_Builder::bitblock_mask_from(Value * pos) {
332    Type * bitBlockInt = getIntNTy(getBitBlockWidth());
333    return bitCast(CreateShl(ConstantInt::getAllOnesValue(bitBlockInt), CreateZExt(pos, bitBlockInt)));
334   
335}
336Value * IDISA_Builder::bitblock_set_bit(Value * pos) {
337    Type * bitBlockInt = getIntNTy(getBitBlockWidth());
338    return bitCast(CreateShl(ConstantInt::get(bitBlockInt, 1), CreateZExt(pos, bitBlockInt)));
339}
340
341Value * IDISA_Builder::simd_and(Value * a, Value * b) {
342    return a->getType() == b->getType() ? CreateAnd(a, b) : CreateAnd(bitCast(a), bitCast(b));
343}
344
345Value * IDISA_Builder::simd_or(Value * a, Value * b) {
346    return a->getType() == b->getType() ? CreateOr(a, b) : CreateOr(bitCast(a), bitCast(b));
347}
348   
349Value * IDISA_Builder::simd_xor(Value * a, Value * b) {
350    return a->getType() == b->getType() ? CreateXor(a, b) : CreateXor(bitCast(a), bitCast(b));
351}
352
353Value * IDISA_Builder::simd_not(Value * a) {
354    return simd_xor(a, Constant::getAllOnesValue(a->getType()));
355}
356
357IDISA_Builder::IDISA_Builder(Module * m, unsigned archBitWidth, unsigned bitBlockWidth, unsigned stride, const bool SupportsIndirectBr, unsigned CacheAlignment)
358: CBuilder(m, archBitWidth, SupportsIndirectBr, CacheAlignment)
359, mBitBlockWidth(bitBlockWidth)
360, mStride(stride)
361, mBitBlockType(VectorType::get(IntegerType::get(getContext(), 64), bitBlockWidth / 64))
362, mZeroInitializer(Constant::getNullValue(mBitBlockType))
363, mOneInitializer(Constant::getAllOnesValue(mBitBlockType))
364, mPrintRegisterFunction(nullptr) {
365
366}
367
368IDISA_Builder::~IDISA_Builder() {
369
370}
371
372}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.