source: icGREP/icgrep-devel/icgrep/IR_Gen/idisa_builder.cpp @ 5488

Last change on this file since 5488 was 5488, checked in by cameron, 22 months ago

IDISA bitreverse

File size: 17.2 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#include <toolchain/toolchain.h>
16
17using namespace llvm;
18
19namespace IDISA {
20
21VectorType * IDISA_Builder::fwVectorType(const unsigned fw) {
22    return VectorType::get(getIntNTy(fw), mBitBlockWidth / fw);
23}
24
25Value * IDISA_Builder::fwCast(const unsigned fw, Value * const a) {
26    VectorType * const ty = fwVectorType(fw);
27    assert (a->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == ty->getPrimitiveSizeInBits());
28    return CreateBitCast(a, ty);
29}
30
31void IDISA_Builder::CallPrintRegister(const std::string & name, Value * const value) {
32    Module * const m = getModule();
33    Constant * printRegister = m->getFunction("PrintRegister");
34    if (LLVM_UNLIKELY(printRegister == nullptr)) {
35        FunctionType *FT = FunctionType::get(getVoidTy(), { PointerType::get(getInt8Ty(), 0), getBitBlockType() }, false);
36        Function * function = Function::Create(FT, Function::InternalLinkage, "PrintRegister", m);
37        auto arg = function->arg_begin();
38        std::string tmp;
39        raw_string_ostream out(tmp);
40        out << "%-40s =";
41        for(unsigned i = 0; i < (mBitBlockWidth / 8); ++i) {
42            out << " %02x";
43        }
44        out << '\n';
45        BasicBlock * entry = BasicBlock::Create(m->getContext(), "entry", function);
46        IRBuilder<> builder(entry);
47        std::vector<Value *> args;
48        args.push_back(GetString(out.str().c_str()));
49        Value * const name = &*(arg++);
50        name->setName("name");
51        args.push_back(name);
52        Value * value = &*arg;
53        value->setName("value");
54        Type * const byteVectorType = VectorType::get(getInt8Ty(), (mBitBlockWidth / 8));
55        value = builder.CreateBitCast(value, byteVectorType);
56        for(unsigned i = (mBitBlockWidth / 8); i != 0; --i) {
57            args.push_back(builder.CreateExtractElement(value, builder.getInt32(i - 1)));
58        }
59        builder.CreateCall(GetPrintf(), args);
60        builder.CreateRetVoid();
61
62        printRegister = function;
63    }
64    CreateCall(printRegister, {GetString(name.c_str()), CreateBitCast(value, mBitBlockType)});
65}
66
67Constant * IDISA_Builder::simd_himask(unsigned fw) {
68    return Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth), APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getHighBitsSet(fw, fw/2)));
69}
70
71Constant * IDISA_Builder::simd_lomask(unsigned fw) {
72    return Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth), APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getLowBitsSet(fw, fw/2)));
73}
74
75Value * IDISA_Builder::simd_fill(unsigned fw, Value * a) {
76    unsigned field_count = mBitBlockWidth/fw;
77    Type * singleFieldVecTy = VectorType::get(getIntNTy(fw), 1);
78    Value * aVec = CreateBitCast(a, singleFieldVecTy);
79    return CreateShuffleVector(aVec, UndefValue::get(singleFieldVecTy), Constant::getNullValue(VectorType::get(getInt32Ty(), field_count)));
80}
81
82Value * IDISA_Builder::simd_add(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
83    return CreateAdd(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b));
84}
85
86Value * IDISA_Builder::simd_sub(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
87    return CreateSub(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b));
88}
89
90Value * IDISA_Builder::simd_mult(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
91    return CreateMul(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b));
92}
93
94Value * IDISA_Builder::simd_eq(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
95    return CreateSExt(CreateICmpEQ(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
96}
97
98Value * IDISA_Builder::simd_gt(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
99    return CreateSExt(CreateICmpSGT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
100}
101
102Value * IDISA_Builder::simd_ugt(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
103    return CreateSExt(CreateICmpUGT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
104}
105
106Value * IDISA_Builder::simd_lt(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
107    return CreateSExt(CreateICmpSLT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
108}
109
110Value * IDISA_Builder::simd_ult(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
111    return CreateSExt(CreateICmpULT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
112}
113
114Value * IDISA_Builder::simd_max(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
115    Value * aVec = fwCast(fw, a);
116    Value * bVec = fwCast(fw, b);
117    return CreateSelect(CreateICmpSGT(aVec, bVec), aVec, bVec);
118}
119
120Value * IDISA_Builder::simd_umax(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
121    Value * aVec = fwCast(fw, a);
122    Value * bVec = fwCast(fw, b);
123    return CreateSelect(CreateICmpUGT(aVec, bVec), aVec, bVec);
124}
125
126Value * IDISA_Builder::simd_min(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
127    Value * aVec = fwCast(fw, a);
128    Value * bVec = fwCast(fw, b);
129    return CreateSelect(CreateICmpSLT(aVec, bVec), aVec, bVec);
130}
131
132Value * IDISA_Builder::simd_umin(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
133    Value * aVec = fwCast(fw, a);
134    Value * bVec = fwCast(fw, b);
135    return CreateSelect(CreateICmpULT(aVec, bVec), aVec, bVec);
136}
137
138Value * IDISA_Builder::simd_slli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
139    return CreateShl(fwCast(fw, a), shift);
140}
141
142Value * IDISA_Builder::simd_srli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
143    return CreateLShr(fwCast(fw, a), shift);
144}
145
146Value * IDISA_Builder::simd_srai(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
147    return CreateAShr(fwCast(fw, a), shift);
148}
149
150Value * IDISA_Builder::simd_cttz(unsigned fw, Value * a) {
151    Value * cttzFunc = Intrinsic::getDeclaration(getModule(), Intrinsic::cttz, fwVectorType(fw));
152    return CreateCall(cttzFunc, {fwCast(fw, a), ConstantInt::get(getInt1Ty(), 0)});
153}
154
155Value * IDISA_Builder::simd_popcount(unsigned fw, Value * a) {
156    Value * ctpopFunc = Intrinsic::getDeclaration(getModule(), Intrinsic::ctpop, fwVectorType(fw));
157    return CreateCall(ctpopFunc, fwCast(fw, a));
158}
159
160Value * IDISA_Builder::simd_bitreverse(unsigned fw, Value * a) {
161    /*  Pure sequential solution too slow!
162     Value * func = Intrinsic::getDeclaration(getModule(), Intrinsic::bitreverse, fwVectorType(fw));
163     return CreateCall(func, fwCast(fw, a));
164     */
165    if (fw > 8) {
166        // Reverse the bits of each byte and then use a byte shuffle to complete the job.
167        Value * bitrev8 = fwCast(8, simd_bitreverse(8, a));
168        const auto bytes_per_field = fw/8;
169        const auto byte_count = mBitBlockWidth / 8;
170        Constant * Idxs[byte_count];
171        for (unsigned i = 0; i < byte_count; i += bytes_per_field) {
172            for (unsigned j = 0; j < bytes_per_field; j++) {
173                Idxs[i + j] = getInt32(i + bytes_per_field - j - 1);
174            }
175        }
176        Constant * revVec = ConstantVector::get({Idxs, byte_count});
177        return CreateShuffleVector(bitrev8, UndefValue::get(fwVectorType(8)), ConstantVector::get({Idxs, byte_count}));
178    }
179    else {
180        if (fw > 2) {
181            a = simd_bitreverse(fw/2, a);
182        }
183        return simd_or(simd_srli(16, simd_and(a, simd_himask(fw)), fw/2), simd_slli(16, simd_and(a, simd_lomask(fw)), fw/2));
184    }
185}
186
187Value * IDISA_Builder::simd_if(unsigned fw, Value * cond, Value * a, Value * b) {
188    if (fw == 1) {
189        Value * a1 = bitCast(a);
190        Value * b1 = bitCast(b);
191        Value * c = bitCast(cond);
192        return CreateOr(CreateAnd(a1, c), CreateAnd(CreateXor(c, b1), b1));
193    } else {
194        Value * aVec = fwCast(fw, a);
195        Value * bVec = fwCast(fw, b);
196        return CreateSelect(CreateICmpSLT(cond, mZeroInitializer), aVec, bVec);
197    }
198}
199   
200Value * IDISA_Builder::esimd_mergeh(unsigned fw, Value * a, Value * b) {   
201    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
202    Constant * Idxs[field_count];
203    for (unsigned i = 0; i < field_count / 2; i++) {
204        Idxs[2 * i] = getInt32(i + field_count / 2); // selects elements from first reg.
205        Idxs[2 * i + 1] = getInt32(i + field_count / 2 + field_count); // selects elements from second reg.
206    }
207    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
208}
209
210Value * IDISA_Builder::esimd_mergel(unsigned fw, Value * a, Value * b) {   
211    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
212    Constant * Idxs[field_count];
213    for (unsigned i = 0; i < field_count / 2; i++) {
214        Idxs[2 * i] = getInt32(i); // selects elements from first reg.
215        Idxs[2 * i + 1] = getInt32(i + field_count); // selects elements from second reg.
216    }
217    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
218}
219
220Value * IDISA_Builder::esimd_bitspread(unsigned fw, Value * bitmask) {
221    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
222    Type * field_type = getIntNTy(fw);
223    Value * spread_field = CreateBitCast(CreateZExtOrTrunc(bitmask, field_type), VectorType::get(getIntNTy(fw), 1));
224    Value * undefVec = UndefValue::get(VectorType::get(getIntNTy(fw), 1));
225    Value * broadcast = CreateShuffleVector(spread_field, undefVec, Constant::getNullValue(VectorType::get(getInt32Ty(), field_count)));
226    Constant * bitSel[field_count];
227    Constant * bitShift[field_count];
228    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
229        bitSel[i] = ConstantInt::get(field_type, 1 << i);
230        bitShift[i] = ConstantInt::get(field_type, i);
231    }
232    Value * bitSelVec = ConstantVector::get({bitSel, field_count});
233    Value * bitShiftVec = ConstantVector::get({bitShift, field_count});
234    return CreateLShr(CreateAnd(bitSelVec, broadcast), bitShiftVec);
235}
236
237Value * IDISA_Builder::hsimd_packh(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
238    Value * aVec = fwCast(fw/2, a);
239    Value * bVec = fwCast(fw/2, b);
240    const auto field_count = 2 * mBitBlockWidth / fw;
241    Constant * Idxs[field_count];
242    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
243        Idxs[i] = getInt32(2 * i + 1);
244    }
245    return CreateShuffleVector(aVec, bVec, ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
246}
247
248Value * IDISA_Builder::hsimd_packl(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
249    Value * aVec = fwCast(fw/2, a);
250    Value * bVec = fwCast(fw/2, b);
251    const auto field_count = 2 * mBitBlockWidth / fw;
252    Constant * Idxs[field_count];
253    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
254        Idxs[i] = getInt32(2 * i);
255    }
256    return CreateShuffleVector(aVec, bVec, ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
257}
258
259Value * IDISA_Builder::hsimd_packh_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) + 1);
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) + 1);
272        }
273    }
274    return CreateShuffleVector(fwCast(fw_out, a), fwCast(fw_out, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
275}
276
277Value * IDISA_Builder::hsimd_packl_in_lanes(unsigned lanes, unsigned fw, Value * a, Value * b) {
278    const unsigned fw_out = fw / 2;
279    const unsigned fields_per_lane = mBitBlockWidth / (fw_out * lanes);
280    const unsigned field_offset_for_b = mBitBlockWidth / fw_out;
281    const unsigned field_count = mBitBlockWidth / fw_out;
282    Constant * Idxs[field_count];
283    for (unsigned lane = 0, j = 0; lane < lanes; lane++) {
284        const unsigned first_field_in_lane = lane * fields_per_lane; // every second field
285        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
286            Idxs[j++] = getInt32(first_field_in_lane + (2 * i));
287        }
288        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
289            Idxs[j++] = getInt32(field_offset_for_b + first_field_in_lane + (2 * i));
290        }
291    }
292    return CreateShuffleVector(fwCast(fw_out, a), fwCast(fw_out, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
293}
294
295Value * IDISA_Builder::hsimd_signmask(unsigned fw, Value * a) {
296    Value * mask = CreateICmpSLT(fwCast(fw, a), ConstantAggregateZero::get(fwVectorType(fw)));
297    return CreateZExt(CreateBitCast(mask, getIntNTy(mBitBlockWidth/fw)), getInt32Ty());
298}
299
300Value * IDISA_Builder::mvmd_extract(unsigned fw, Value * a, unsigned fieldIndex) {
301    return CreateExtractElement(fwCast(fw, a), getInt32(fieldIndex));
302}
303
304Value * IDISA_Builder::mvmd_insert(unsigned fw, Value * blk, Value * elt, unsigned fieldIndex) {
305    return CreateInsertElement(fwCast(fw, blk), elt, getInt32(fieldIndex));
306}
307
308Value * IDISA_Builder::mvmd_slli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
309    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
310    return mvmd_dslli(fw, a, Constant::getNullValue(fwVectorType(fw)), field_count - shift);
311}
312
313Value * IDISA_Builder::mvmd_srli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
314    return mvmd_dslli(fw, Constant::getNullValue(fwVectorType(fw)), a, shift);
315}
316
317Value * IDISA_Builder::mvmd_dslli(unsigned fw, Value * a, Value * b, unsigned shift) {
318    const auto field_count = mBitBlockWidth/fw;
319    Constant * Idxs[field_count];
320    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
321        Idxs[i] = getInt32(i + shift);
322    }
323    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, b), fwCast(fw, a), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
324}
325
326Value * IDISA_Builder::bitblock_any(Value * a) {
327    Type * iBitBlock = getIntNTy(mBitBlockWidth);
328    return CreateICmpNE(CreateBitCast(a, iBitBlock),  ConstantInt::getNullValue(iBitBlock));
329}
330
331// full add producing {carryout, sum}
332std::pair<Value *, Value *> IDISA_Builder::bitblock_add_with_carry(Value * a, Value * b, Value * carryin) {
333    Value * carrygen = simd_and(a, b);
334    Value * carryprop = simd_or(a, b);
335    Value * sum = simd_add(mBitBlockWidth, simd_add(mBitBlockWidth, a, b), carryin);
336    Value * carryout = CreateBitCast(simd_or(carrygen, simd_and(carryprop, CreateNot(sum))), getIntNTy(mBitBlockWidth));
337    return std::pair<Value *, Value *>(bitCast(simd_srli(mBitBlockWidth, carryout, mBitBlockWidth - 1)), bitCast(sum));
338}
339
340// full shift producing {shiftout, shifted}
341std::pair<Value *, Value *> IDISA_Builder::bitblock_advance(Value * a, Value * shiftin, unsigned shift) {
342    Value * shiftin_bitblock = CreateBitCast(shiftin, getIntNTy(mBitBlockWidth));
343    Value * a_bitblock = CreateBitCast(a, getIntNTy(mBitBlockWidth));
344    Value * shifted = bitCast(CreateOr(CreateShl(a_bitblock, shift), shiftin_bitblock));
345    Value * shiftout = bitCast(CreateLShr(a_bitblock, mBitBlockWidth - shift));
346    return std::pair<Value *, Value *>(shiftout, shifted);
347}
348
349Value * IDISA_Builder::bitblock_mask_from(Value * pos) {
350    Type * bitBlockInt = getIntNTy(getBitBlockWidth());
351    return bitCast(CreateShl(ConstantInt::getAllOnesValue(bitBlockInt), CreateZExt(pos, bitBlockInt)));
352   
353}
354Value * IDISA_Builder::bitblock_set_bit(Value * pos) {
355    Type * bitBlockInt = getIntNTy(getBitBlockWidth());
356    return bitCast(CreateShl(ConstantInt::get(bitBlockInt, 1), CreateZExt(pos, bitBlockInt)));
357}
358
359Value * IDISA_Builder::simd_and(Value * a, Value * b) {
360    return a->getType() == b->getType() ? CreateAnd(a, b) : CreateAnd(bitCast(a), bitCast(b));
361}
362
363Value * IDISA_Builder::simd_or(Value * a, Value * b) {
364    return a->getType() == b->getType() ? CreateOr(a, b) : CreateOr(bitCast(a), bitCast(b));
365}
366   
367Value * IDISA_Builder::simd_xor(Value * a, Value * b) {
368    return a->getType() == b->getType() ? CreateXor(a, b) : CreateXor(bitCast(a), bitCast(b));
369}
370
371Value * IDISA_Builder::simd_not(Value * a) {
372    return simd_xor(a, Constant::getAllOnesValue(a->getType()));
373}
374
375LoadInst * IDISA_Builder::CreateBlockAlignedLoad(Value * const ptr) {
376    const auto alignment = mBitBlockWidth / 8;
377    if (codegen::EnableAsserts) {
378        DataLayout DL(getModule());
379        IntegerType * const intPtrTy = getIntPtrTy(DL);
380        Value * alignmentOffset = CreateURem(CreatePtrToInt(ptr, intPtrTy), ConstantInt::get(intPtrTy, alignment));
381        Value * alignmentCheck = CreateICmpEQ(alignmentOffset, ConstantInt::getNullValue(intPtrTy));
382        CreateAssert(alignmentCheck, "CreateBlockAlignedLoad: pointer is unaligned");
383    }
384    return CreateAlignedLoad(ptr, alignment);
385}
386
387void IDISA_Builder::CreateBlockAlignedStore(Value * const value, Value * const ptr) {
388    const auto alignment = mBitBlockWidth / 8;
389    if (codegen::EnableAsserts) {
390        DataLayout DL(getModule());
391        IntegerType * const intPtrTy = getIntPtrTy(DL);
392        Value * alignmentOffset = CreateURem(CreatePtrToInt(ptr, intPtrTy), ConstantInt::get(intPtrTy, alignment));
393        Value * alignmentCheck = CreateICmpEQ(alignmentOffset, ConstantInt::getNullValue(intPtrTy));
394        CreateAssert(alignmentCheck, "CreateBlockAlignedStore: pointer is not aligned");
395    }
396    CreateAlignedStore(value, ptr, alignment);
397}
398
399IDISA_Builder::IDISA_Builder(llvm::LLVMContext & C, unsigned archBitWidth, unsigned bitBlockWidth, unsigned stride)
400: CBuilder(C, archBitWidth)
401, mBitBlockWidth(bitBlockWidth)
402, mStride(stride)
403, mBitBlockType(VectorType::get(IntegerType::get(C, 64), bitBlockWidth / 64))
404, mZeroInitializer(Constant::getNullValue(mBitBlockType))
405, mOneInitializer(Constant::getAllOnesValue(mBitBlockType))
406, mPrintRegisterFunction(nullptr) {
407
408}
409
410IDISA_Builder::~IDISA_Builder() {
411
412}
413
414}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.