llvm/test/CodeGen/SystemZ/frame-16.ll

   1 ; Test the handling of base + index + displacement addresses for large frames,
   2 ; in cases where both 12-bit and 20-bit displacements are allowed.
   3 ; The tests here assume z10 register pressure, without the high words
   4 ; being available.
   5 ;
   6 ; RUN: llc < %s -mtriple=s390x-linux-gnu -mcpu=z10 | \
   7 ; RUN:   FileCheck -check-prefix=CHECK-NOFP %s
   8 ; RUN: llc < %s -mtriple=s390x-linux-gnu -mcpu=z10 -frame-pointer=all | \
   9 ; RUN:   FileCheck -check-prefix=CHECK-FP %s
  10
  11 ; This file tests what happens when a displacement is converted from
  12 ; being relative to the start of a frame object to being relative to
  13 ; the frame itself.  In some cases the test is only possible if two
  14 ; objects are allocated.
  15 ;
  16 ; Rather than rely on a particular order for those objects, the tests
  17 ; instead allocate two objects of the same size and apply the test to
  18 ; both of them.  For consistency, all tests follow this model, even if
  19 ; one object would actually be enough.
  20
  21 ; First check the highest offset that is in range of the 12-bit form.
  22 ;
  23 ; The last in-range doubleword offset is 4088.  Since the frame has two
  24 ; emergency spill slots at 160(%r15), the amount that we need to allocate
  25 ; in order to put another object at offset 4088 is 4088 - 176 = 3912 bytes.
  26 define void @f1(i8 %byte) {
  27 ; CHECK-NOFP-LABEL: f1:
  28 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 4095(%r15)
  29 ; CHECK-NOFP: br %r14
  30 ;
  31 ; CHECK-FP-LABEL: f1:
  32 ; CHECK-FP: stc %r2, 4095(%r11)
  33 ; CHECK-FP: br %r14
  34   %region1 = alloca [3912 x i8], align 8
  35   %region2 = alloca [3912 x i8], align 8
  36   %ptr1 = getelementptr inbounds [3912 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 7
  37   %ptr2 = getelementptr inbounds [3912 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 7
  38   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
  39   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
  40   ret void
  41 }
  42
  43 ; Test the first offset that is out-of-range of the 12-bit form.
  44 define void @f2(i8 %byte) {
  45 ; CHECK-NOFP-LABEL: f2:
  46 ; CHECK-NOFP: stcy %r2, 4096(%r15)
  47 ; CHECK-NOFP: br %r14
  48 ;
  49 ; CHECK-FP-LABEL: f2:
  50 ; CHECK-FP: stcy %r2, 4096(%r11)
  51 ; CHECK-FP: br %r14
  52   %region1 = alloca [3912 x i8], align 8
  53   %region2 = alloca [3912 x i8], align 8
  54   %ptr1 = getelementptr inbounds [3912 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 8
  55   %ptr2 = getelementptr inbounds [3912 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 8
  56   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
  57   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
  58   ret void
  59 }
  60
  61 ; Test the last offset that is in range of the 20-bit form.
  62 ;
  63 ; The last in-range doubleword offset is 524280, so by the same reasoning
  64 ; as above, we need to allocate objects of 524280 - 176 = 524104 bytes.
  65 define void @f3(i8 %byte) {
  66 ; CHECK-NOFP-LABEL: f3:
  67 ; CHECK-NOFP: stcy %r2, 524287(%r15)
  68 ; CHECK-NOFP: br %r14
  69 ;
  70 ; CHECK-FP-LABEL: f3:
  71 ; CHECK-FP: stcy %r2, 524287(%r11)
  72 ; CHECK-FP: br %r14
  73   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
  74   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
  75   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 7
  76   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 7
  77   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
  78   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
  79   ret void
  80 }
  81
  82 ; Test the first out-of-range offset.  We can't use an index register here,
  83 ; and the offset is also out of LAY's range, so expect a constant load
  84 ; followed by an addition.
  85 define void @f4(i8 %byte) {
  86 ; CHECK-NOFP-LABEL: f4:
  87 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 8
  88 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 0(%r1,%r15)
  89 ; CHECK-NOFP: br %r14
  90 ;
  91 ; CHECK-FP-LABEL: f4:
  92 ; CHECK-FP: llilh %r1, 8
  93 ; CHECK-FP: stc %r2, 0(%r1,%r11)
  94 ; CHECK-FP: br %r14
  95   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
  96   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
  97   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 8
  98   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 8
  99   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
 100   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
 101   ret void
 102 }
 103
 104 ; Add 4095 to the previous offset, to test the other end of the STC range.
 105 ; The instruction will actually be STCY before frame lowering.
 106 define void @f5(i8 %byte) {
 107 ; CHECK-NOFP-LABEL: f5:
 108 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 8
 109 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 4095(%r1,%r15)
 110 ; CHECK-NOFP: br %r14
 111 ;
 112 ; CHECK-FP-LABEL: f5:
 113 ; CHECK-FP: llilh %r1, 8
 114 ; CHECK-FP: stc %r2, 4095(%r1,%r11)
 115 ; CHECK-FP: br %r14
 116   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
 117   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
 118   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 4103
 119   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 4103
 120   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
 121   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
 122   ret void
 123 }
 124
 125 ; Test the next offset after that, which uses STCY instead of STC.
 126 define void @f6(i8 %byte) {
 127 ; CHECK-NOFP-LABEL: f6:
 128 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 8
 129 ; CHECK-NOFP: stcy %r2, 4096(%r1,%r15)
 130 ; CHECK-NOFP: br %r14
 131 ;
 132 ; CHECK-FP-LABEL: f6:
 133 ; CHECK-FP: llilh %r1, 8
 134 ; CHECK-FP: stcy %r2, 4096(%r1,%r11)
 135 ; CHECK-FP: br %r14
 136   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
 137   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
 138   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 4104
 139   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 4104
 140   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
 141   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
 142   ret void
 143 }
 144
 145 ; Now try an offset of 524287 from the start of the object, with the
 146 ; object being at offset 1048576 (1 << 20).  The backend prefers to create
 147 ; anchors 0x10000 bytes apart, so that the high part can be loaded using
 148 ; LLILH while still using STC in more cases than 0x40000 anchors would.
 149 define void @f7(i8 %byte) {
 150 ; CHECK-NOFP-LABEL: f7:
 151 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 23
 152 ; CHECK-NOFP: stcy %r2, 65535(%r1,%r15)
 153 ; CHECK-NOFP: br %r14
 154 ;
 155 ; CHECK-FP-LABEL: f7:
 156 ; CHECK-FP: llilh %r1, 23
 157 ; CHECK-FP: stcy %r2, 65535(%r1,%r11)
 158 ; CHECK-FP: br %r14
 159   %region1 = alloca [1048400 x i8], align 8
 160   %region2 = alloca [1048400 x i8], align 8
 161   %ptr1 = getelementptr inbounds [1048400 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 524287
 162   %ptr2 = getelementptr inbounds [1048400 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 524287
 163   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
 164   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
 165   ret void
 166 }
 167
 168 ; Keep the object-relative offset the same but bump the size of the
 169 ; objects by one doubleword.
 170 define void @f8(i8 %byte) {
 171 ; CHECK-NOFP-LABEL: f8:
 172 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 24
 173 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 7(%r1,%r15)
 174 ; CHECK-NOFP: br %r14
 175 ;
 176 ; CHECK-FP-LABEL: f8:
 177 ; CHECK-FP: llilh %r1, 24
 178 ; CHECK-FP: stc %r2, 7(%r1,%r11)
 179 ; CHECK-FP: br %r14
 180   %region1 = alloca [1048408 x i8], align 8
 181   %region2 = alloca [1048408 x i8], align 8
 182   %ptr1 = getelementptr inbounds [1048408 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 524287
 183   %ptr2 = getelementptr inbounds [1048408 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 524287
 184   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
 185   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
 186   ret void
 187 }
 188
 189 ; Check a case where the original displacement is out of range.  The backend
 190 ; should force separate address logic from the outset.  We don't yet do any
 191 ; kind of anchor optimization, so there should be no offset on the STC itself.
 192 ;
 193 ; Before frame lowering this is an LA followed by the AGFI seen below.
 194 ; The LA then gets lowered into the LLILH/LA form.  The exact sequence
 195 ; isn't that important though.
 196 define void @f9(i8 %byte) {
 197 ; CHECK-NOFP-LABEL: f9:
 198 ; CHECK-NOFP: llilh [[R1:%r[1-5]]], 16
 199 ; CHECK-NOFP: la [[R2:%r[1-5]]], 8([[R1]],%r15)
 200 ; CHECK-NOFP: agfi [[R2]], 524288
 201 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 0([[R2]])
 202 ; CHECK-NOFP: br %r14
 203 ;
 204 ; CHECK-FP-LABEL: f9:
 205 ; CHECK-FP: llilh [[R1:%r[1-5]]], 16
 206 ; CHECK-FP: la [[R2:%r[1-5]]], 8([[R1]],%r11)
 207 ; CHECK-FP: agfi [[R2]], 524288
 208 ; CHECK-FP: stc %r2, 0([[R2]])
 209 ; CHECK-FP: br %r14
 210   %region1 = alloca [1048408 x i8], align 8
 211   %region2 = alloca [1048408 x i8], align 8
 212   %ptr1 = getelementptr inbounds [1048408 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 524288
 213   %ptr2 = getelementptr inbounds [1048408 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 524288
 214   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
 215   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
 216   ret void
 217 }
 218
 219 ; Repeat f4 in a case that needs the emergency spill slots (because all
 220 ; call-clobbered registers are live and no call-saved ones have been
 221 ; allocated).
 222 define void @f10(ptr %vptr, i8 %byte) {
 223 ; CHECK-NOFP-LABEL: f10:
 224 ; CHECK-NOFP: stg [[REGISTER:%r[1-9][0-4]?]], [[OFFSET:160|168]](%r15)
 225 ; CHECK-NOFP: llilh [[REGISTER]], 8
 226 ; CHECK-NOFP: stc %r3, 0([[REGISTER]],%r15)
 227 ; CHECK-NOFP: lg [[REGISTER]], [[OFFSET]](%r15)
 228 ; CHECK-NOFP: br %r14
 229 ;
 230 ; CHECK-FP-LABEL: f10:
 231 ; CHECK-FP: stg [[REGISTER:%r[1-9][0-4]?]], [[OFFSET:160|168]](%r11)
 232 ; CHECK-FP: llilh [[REGISTER]], 8
 233 ; CHECK-FP: stc %r3, 0([[REGISTER]],%r11)
 234 ; CHECK-FP: lg [[REGISTER]], [[OFFSET]](%r11)
 235 ; CHECK-FP: br %r14
 236   %i0 = load volatile i32, ptr %vptr
 237   %i1 = load volatile i32, ptr %vptr
 238   %i4 = load volatile i32, ptr %vptr
 239   %i5 = load volatile i32, ptr %vptr
 240   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
 241   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
 242   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 8
 243   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 8
 244   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
 245   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
 246   store volatile i32 %i0, ptr %vptr
 247   store volatile i32 %i1, ptr %vptr
 248   store volatile i32 %i4, ptr %vptr
 249   store volatile i32 %i5, ptr %vptr
 250   ret void
 251 }
 252
 253 ; And again with maximum register pressure.  The only spill slots that the
 254 ; NOFP case needs are the emergency ones, so the offsets are the same as for f4.
 255 ; However, the FP case uses %r11 as the frame pointer and must therefore
 256 ; spill a second register.  This leads to an extra displacement of 8.
 257 define void @f11(ptr %vptr, i8 %byte) {
 258 ; CHECK-NOFP-LABEL: f11:
 259 ; CHECK-NOFP: stmg %r6, %r15,
 260 ; CHECK-NOFP: stg [[REGISTER:%r[1-9][0-4]?]], [[OFFSET:160|168]](%r15)
 261 ; CHECK-NOFP: llilh [[REGISTER]], 8
 262 ; CHECK-NOFP: stc %r3, 0([[REGISTER]],%r15)
 263 ; CHECK-NOFP: lg [[REGISTER]], [[OFFSET]](%r15)
 264 ; CHECK-NOFP: lmg %r6, %r15,
 265 ; CHECK-NOFP: br %r14
 266 ;
 267 ; CHECK-FP-LABEL: f11:
 268 ; CHECK-FP: stmg %r6, %r15,
 269 ; CHECK-FP: stg [[REGISTER:%r[1-9][0-4]?]], [[OFFSET:160|168]](%r11)
 270 ; CHECK-FP: llilh [[REGISTER]], 8
 271 ; CHECK-FP: stc %r3, 8([[REGISTER]],%r11)
 272 ; CHECK-FP: lg [[REGISTER]], [[OFFSET]](%r11)
 273 ; CHECK-FP: lmg %r6, %r15,
 274 ; CHECK-FP: br %r14
 275   %i0 = load volatile i32, ptr %vptr
 276   %i1 = load volatile i32, ptr %vptr
 277   %i4 = load volatile i32, ptr %vptr
 278   %i5 = load volatile i32, ptr %vptr
 279   %i6 = load volatile i32, ptr %vptr
 280   %i7 = load volatile i32, ptr %vptr
 281   %i8 = load volatile i32, ptr %vptr
 282   %i9 = load volatile i32, ptr %vptr
 283   %i10 = load volatile i32, ptr %vptr
 284   %i11 = load volatile i32, ptr %vptr
 285   %i12 = load volatile i32, ptr %vptr
 286   %i13 = load volatile i32, ptr %vptr
 287   %i14 = load volatile i32, ptr %vptr
 288   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
 289   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
 290   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 8
 291   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 8
 292   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
 293   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
 294   store volatile i32 %i0, ptr %vptr
 295   store volatile i32 %i1, ptr %vptr
 296   store volatile i32 %i4, ptr %vptr
 297   store volatile i32 %i5, ptr %vptr
 298   store volatile i32 %i6, ptr %vptr
 299   store volatile i32 %i7, ptr %vptr
 300   store volatile i32 %i8, ptr %vptr
 301   store volatile i32 %i9, ptr %vptr
 302   store volatile i32 %i10, ptr %vptr
 303   store volatile i32 %i11, ptr %vptr
 304   store volatile i32 %i12, ptr %vptr
 305   store volatile i32 %i13, ptr %vptr
 306   store volatile i32 %i14, ptr %vptr
 307   ret void
 308 }
 309
 310 ; Repeat f4 in a case where the index register is already occupied.
 311 define void @f12(i8 %byte, i64 %index) {
 312 ; CHECK-NOFP-LABEL: f12:
 313 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 8
 314 ; CHECK-NOFP: la %r1, 0(%r1,%r15)
 315 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 0(%r3,%r1)
 316 ; CHECK-NOFP: br %r14
 317 ;
 318 ; CHECK-FP-LABEL: f12:
 319 ; CHECK-FP: llilh %r1, 8
 320 ; CHECK-FP: la %r1, 0(%r1,%r11)
 321 ; CHECK-FP: stc %r2, 0(%r3,%r1)
 322 ; CHECK-FP: br %r14
 323   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
 324   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
 325   %index1 = add i64 %index, 8
 326   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region1, i64 0, i64 %index1
 327   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8], ptr %region2, i64 0, i64 %index1
 328   store volatile i8 %byte, ptr %ptr1
 329   store volatile i8 %byte, ptr %ptr2
 330   ret void
 331 }