source: icGREP/icgrep-devel/icgrep/IR_Gen/idisa_builder.cpp @ 5489

Last change on this file since 5489 was 5489, checked in by nmedfort, 2 years ago

Bug fix for memory check and issues found parsing internal 'files'. Added backtrace option from execinfo.h

File size: 17.1 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        return CreateShuffleVector(bitrev8, UndefValue::get(fwVectorType(8)), ConstantVector::get({Idxs, byte_count}));
177    }
178    else {
179        if (fw > 2) {
180            a = simd_bitreverse(fw/2, a);
181        }
182        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));
183    }
184}
185
186Value * IDISA_Builder::simd_if(unsigned fw, Value * cond, Value * a, Value * b) {
187    if (fw == 1) {
188        Value * a1 = bitCast(a);
189        Value * b1 = bitCast(b);
190        Value * c = bitCast(cond);
191        return CreateOr(CreateAnd(a1, c), CreateAnd(CreateXor(c, b1), b1));
192    } else {
193        Value * aVec = fwCast(fw, a);
194        Value * bVec = fwCast(fw, b);
195        return CreateSelect(CreateICmpSLT(cond, mZeroInitializer), aVec, bVec);
196    }
197}
198   
199Value * IDISA_Builder::esimd_mergeh(unsigned fw, Value * a, Value * b) {   
200    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
201    Constant * Idxs[field_count];
202    for (unsigned i = 0; i < field_count / 2; i++) {
203        Idxs[2 * i] = getInt32(i + field_count / 2); // selects elements from first reg.
204        Idxs[2 * i + 1] = getInt32(i + field_count / 2 + field_count); // selects elements from second reg.
205    }
206    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
207}
208
209Value * IDISA_Builder::esimd_mergel(unsigned fw, Value * a, Value * b) {   
210    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
211    Constant * Idxs[field_count];
212    for (unsigned i = 0; i < field_count / 2; i++) {
213        Idxs[2 * i] = getInt32(i); // selects elements from first reg.
214        Idxs[2 * i + 1] = getInt32(i + field_count); // selects elements from second reg.
215    }
216    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
217}
218
219Value * IDISA_Builder::esimd_bitspread(unsigned fw, Value * bitmask) {
220    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
221    Type * field_type = getIntNTy(fw);
222    Value * spread_field = CreateBitCast(CreateZExtOrTrunc(bitmask, field_type), VectorType::get(getIntNTy(fw), 1));
223    Value * undefVec = UndefValue::get(VectorType::get(getIntNTy(fw), 1));
224    Value * broadcast = CreateShuffleVector(spread_field, undefVec, Constant::getNullValue(VectorType::get(getInt32Ty(), field_count)));
225    Constant * bitSel[field_count];
226    Constant * bitShift[field_count];
227    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
228        bitSel[i] = ConstantInt::get(field_type, 1 << i);
229        bitShift[i] = ConstantInt::get(field_type, i);
230    }
231    Value * bitSelVec = ConstantVector::get({bitSel, field_count});
232    Value * bitShiftVec = ConstantVector::get({bitShift, field_count});
233    return CreateLShr(CreateAnd(bitSelVec, broadcast), bitShiftVec);
234}
235
236Value * IDISA_Builder::hsimd_packh(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
237    Value * aVec = fwCast(fw/2, a);
238    Value * bVec = fwCast(fw/2, b);
239    const auto field_count = 2 * mBitBlockWidth / fw;
240    Constant * Idxs[field_count];
241    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
242        Idxs[i] = getInt32(2 * i + 1);
243    }
244    return CreateShuffleVector(aVec, bVec, ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
245}
246
247Value * IDISA_Builder::hsimd_packl(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
248    Value * aVec = fwCast(fw/2, a);
249    Value * bVec = fwCast(fw/2, b);
250    const auto field_count = 2 * mBitBlockWidth / fw;
251    Constant * Idxs[field_count];
252    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
253        Idxs[i] = getInt32(2 * i);
254    }
255    return CreateShuffleVector(aVec, bVec, ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
256}
257
258Value * IDISA_Builder::hsimd_packh_in_lanes(unsigned lanes, unsigned fw, Value * a, Value * b) {
259    const unsigned fw_out = fw / 2;
260    const unsigned fields_per_lane = mBitBlockWidth / (fw_out * lanes);
261    const unsigned field_offset_for_b = mBitBlockWidth / fw_out;
262    const unsigned field_count = mBitBlockWidth / fw_out;
263    Constant * Idxs[field_count];
264    for (unsigned lane = 0, j = 0; lane < lanes; lane++) {
265        const unsigned first_field_in_lane = lane * fields_per_lane; // every second field
266        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
267            Idxs[j++] = getInt32(first_field_in_lane + (2 * i) + 1);
268        }
269        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
270            Idxs[j++] = getInt32(field_offset_for_b + first_field_in_lane + (2 * i) + 1);
271        }
272    }
273    return CreateShuffleVector(fwCast(fw_out, a), fwCast(fw_out, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
274}
275
276Value * IDISA_Builder::hsimd_packl_in_lanes(unsigned lanes, unsigned fw, Value * a, Value * b) {
277    const unsigned fw_out = fw / 2;
278    const unsigned fields_per_lane = mBitBlockWidth / (fw_out * lanes);
279    const unsigned field_offset_for_b = mBitBlockWidth / fw_out;
280    const unsigned field_count = mBitBlockWidth / fw_out;
281    Constant * Idxs[field_count];
282    for (unsigned lane = 0, j = 0; lane < lanes; lane++) {
283        const unsigned first_field_in_lane = lane * fields_per_lane; // every second field
284        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
285            Idxs[j++] = getInt32(first_field_in_lane + (2 * i));
286        }
287        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
288            Idxs[j++] = getInt32(field_offset_for_b + first_field_in_lane + (2 * i));
289        }
290    }
291    return CreateShuffleVector(fwCast(fw_out, a), fwCast(fw_out, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
292}
293
294Value * IDISA_Builder::hsimd_signmask(unsigned fw, Value * a) {
295    Value * mask = CreateICmpSLT(fwCast(fw, a), ConstantAggregateZero::get(fwVectorType(fw)));
296    return CreateZExt(CreateBitCast(mask, getIntNTy(mBitBlockWidth/fw)), getInt32Ty());
297}
298
299Value * IDISA_Builder::mvmd_extract(unsigned fw, Value * a, unsigned fieldIndex) {
300    return CreateExtractElement(fwCast(fw, a), getInt32(fieldIndex));
301}
302
303Value * IDISA_Builder::mvmd_insert(unsigned fw, Value * blk, Value * elt, unsigned fieldIndex) {
304    return CreateInsertElement(fwCast(fw, blk), elt, getInt32(fieldIndex));
305}
306
307Value * IDISA_Builder::mvmd_slli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
308    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
309    return mvmd_dslli(fw, a, Constant::getNullValue(fwVectorType(fw)), field_count - shift);
310}
311
312Value * IDISA_Builder::mvmd_srli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
313    return mvmd_dslli(fw, Constant::getNullValue(fwVectorType(fw)), a, shift);
314}
315
316Value * IDISA_Builder::mvmd_dslli(unsigned fw, Value * a, Value * b, unsigned shift) {
317    const auto field_count = mBitBlockWidth/fw;
318    Constant * Idxs[field_count];
319    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
320        Idxs[i] = getInt32(i + shift);
321    }
322    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, b), fwCast(fw, a), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
323}
324
325Value * IDISA_Builder::bitblock_any(Value * a) {
326    Type * iBitBlock = getIntNTy(mBitBlockWidth);
327    return CreateICmpNE(CreateBitCast(a, iBitBlock),  ConstantInt::getNullValue(iBitBlock));
328}
329
330// full add producing {carryout, sum}
331std::pair<Value *, Value *> IDISA_Builder::bitblock_add_with_carry(Value * a, Value * b, Value * carryin) {
332    Value * carrygen = simd_and(a, b);
333    Value * carryprop = simd_or(a, b);
334    Value * sum = simd_add(mBitBlockWidth, simd_add(mBitBlockWidth, a, b), carryin);
335    Value * carryout = CreateBitCast(simd_or(carrygen, simd_and(carryprop, CreateNot(sum))), getIntNTy(mBitBlockWidth));
336    return std::pair<Value *, Value *>(bitCast(simd_srli(mBitBlockWidth, carryout, mBitBlockWidth - 1)), bitCast(sum));
337}
338
339// full shift producing {shiftout, shifted}
340std::pair<Value *, Value *> IDISA_Builder::bitblock_advance(Value * a, Value * shiftin, unsigned shift) {
341    Value * shiftin_bitblock = CreateBitCast(shiftin, getIntNTy(mBitBlockWidth));
342    Value * a_bitblock = CreateBitCast(a, getIntNTy(mBitBlockWidth));
343    Value * shifted = bitCast(CreateOr(CreateShl(a_bitblock, shift), shiftin_bitblock));
344    Value * shiftout = bitCast(CreateLShr(a_bitblock, mBitBlockWidth - shift));
345    return std::pair<Value *, Value *>(shiftout, shifted);
346}
347
348Value * IDISA_Builder::bitblock_mask_from(Value * pos) {
349    Type * bitBlockInt = getIntNTy(getBitBlockWidth());
350    return bitCast(CreateShl(ConstantInt::getAllOnesValue(bitBlockInt), CreateZExt(pos, bitBlockInt)));
351   
352}
353Value * IDISA_Builder::bitblock_set_bit(Value * pos) {
354    Type * bitBlockInt = getIntNTy(getBitBlockWidth());
355    return bitCast(CreateShl(ConstantInt::get(bitBlockInt, 1), CreateZExt(pos, bitBlockInt)));
356}
357
358Value * IDISA_Builder::simd_and(Value * a, Value * b) {
359    return a->getType() == b->getType() ? CreateAnd(a, b) : CreateAnd(bitCast(a), bitCast(b));
360}
361
362Value * IDISA_Builder::simd_or(Value * a, Value * b) {
363    return a->getType() == b->getType() ? CreateOr(a, b) : CreateOr(bitCast(a), bitCast(b));
364}
365   
366Value * IDISA_Builder::simd_xor(Value * a, Value * b) {
367    return a->getType() == b->getType() ? CreateXor(a, b) : CreateXor(bitCast(a), bitCast(b));
368}
369
370Value * IDISA_Builder::simd_not(Value * a) {
371    return simd_xor(a, Constant::getAllOnesValue(a->getType()));
372}
373
374LoadInst * IDISA_Builder::CreateBlockAlignedLoad(Value * const ptr) {
375    const auto alignment = mBitBlockWidth / 8;
376    if (codegen::EnableAsserts) {
377        DataLayout DL(getModule());
378        IntegerType * const intPtrTy = getIntPtrTy(DL);
379        Value * alignmentOffset = CreateURem(CreatePtrToInt(ptr, intPtrTy), ConstantInt::get(intPtrTy, alignment));
380        Value * alignmentCheck = CreateICmpEQ(alignmentOffset, ConstantInt::getNullValue(intPtrTy));
381        CreateAssert(alignmentCheck, "CreateBlockAlignedLoad: pointer is unaligned");
382    }
383    return CreateAlignedLoad(ptr, alignment);
384}
385
386void IDISA_Builder::CreateBlockAlignedStore(Value * const value, Value * const ptr) {
387    const auto alignment = mBitBlockWidth / 8;
388    if (codegen::EnableAsserts) {
389        DataLayout DL(getModule());
390        IntegerType * const intPtrTy = getIntPtrTy(DL);
391        Value * alignmentOffset = CreateURem(CreatePtrToInt(ptr, intPtrTy), ConstantInt::get(intPtrTy, alignment));
392        Value * alignmentCheck = CreateICmpEQ(alignmentOffset, ConstantInt::getNullValue(intPtrTy));
393        CreateAssert(alignmentCheck, "CreateBlockAlignedStore: pointer is not aligned");
394    }
395    CreateAlignedStore(value, ptr, alignment);
396}
397
398IDISA_Builder::IDISA_Builder(llvm::LLVMContext & C, unsigned vectorWidth, unsigned stride)
399: CBuilder(C)
400, mBitBlockWidth(vectorWidth)
401, mStride(stride)
402, mBitBlockType(VectorType::get(IntegerType::get(C, 64), vectorWidth / 64))
403, mZeroInitializer(Constant::getNullValue(mBitBlockType))
404, mOneInitializer(Constant::getAllOnesValue(mBitBlockType))
405, mPrintRegisterFunction(nullptr) {
406
407}
408
409IDISA_Builder::~IDISA_Builder() {
410
411}
412
413}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.