rs6000: Make all add instructions one type
[official-gcc.git] / gcc / config / rs6000 / power6.md
blob9dfd39d92d7afc4741c2a9d50dc8369421c14984
1 ;; Scheduling description for IBM POWER6 processor.
2 ;;   Copyright (C) 2006-2014 Free Software Foundation, Inc.
3 ;;   Contributed by Peter Steinmetz (steinmtz@us.ibm.com)
4 ;;
5 ;; This file is part of GCC.
6 ;;
7 ;; GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
8 ;; under the terms of the GNU General Public License as published
9 ;; by the Free Software Foundation; either version 3, or (at your
10 ;; option) any later version.
12 ;; GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
13 ;; ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
14 ;; or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public
15 ;; License for more details.
17 ;; You should have received a copy of the GNU General Public License
18 ;; along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 ;; <http://www.gnu.org/licenses/>.
21 ;; Sources:
23 ;; The POWER6 has 2 iu, 2 fpu, 2 lsu, and 1 bu/cru unit per engine 
24 ;; (2 engines per chip).  The chip can issue up to 5 internal ops 
25 ;; per cycle.
27 (define_automaton "power6iu,power6lsu,power6fpu,power6bu")
29 (define_cpu_unit "iu1_power6,iu2_power6" "power6iu")
30 (define_cpu_unit "lsu1_power6,lsu2_power6" "power6lsu")
31 (define_cpu_unit "bpu_power6" "power6bu")
32 (define_cpu_unit "fpu1_power6,fpu2_power6" "power6fpu")
34 (define_reservation "LS2_power6"
35                     "lsu1_power6+lsu2_power6")
37 (define_reservation "FPU_power6"
38                     "fpu1_power6|fpu2_power6")
40 (define_reservation "BRU_power6"
41                     "bpu_power6")
43 (define_reservation "LSU_power6"
44                     "lsu1_power6|lsu2_power6")
46 (define_reservation "LSF_power6"
47                     "(lsu1_power6+fpu1_power6)\
48                     |(lsu1_power6+fpu2_power6)\
49                     |(lsu2_power6+fpu1_power6)\
50                     |(lsu2_power6+fpu2_power6)")
52 (define_reservation "LX2_power6"
53                     "(iu1_power6+iu2_power6+lsu1_power6)\
54                     |(iu1_power6+iu2_power6+lsu2_power6)")
56 (define_reservation "FX2_power6"
57                     "iu1_power6+iu2_power6")
59 (define_reservation "X2F_power6"
60                     "(iu1_power6+iu2_power6+fpu1_power6)\
61                     |(iu1_power6+iu2_power6+fpu2_power6)")
63 (define_reservation "BX2_power6"
64                     "iu1_power6+iu2_power6+bpu_power6")
66 (define_reservation "LSX_power6"
67                     "(iu1_power6+lsu1_power6)\
68                     |(iu1_power6+lsu2_power6)\
69                     |(iu2_power6+lsu1_power6)\
70                     |(iu2_power6+lsu2_power6)")
72 (define_reservation "FXU_power6"
73                     "iu1_power6|iu2_power6")
75 (define_reservation "XLF_power6"
76                     "(iu1_power6+lsu1_power6+fpu1_power6)\
77                     |(iu1_power6+lsu1_power6+fpu2_power6)\
78                     |(iu1_power6+lsu2_power6+fpu1_power6)\
79                     |(iu1_power6+lsu2_power6+fpu2_power6)\
80                     |(iu2_power6+lsu1_power6+fpu1_power6)\
81                     |(iu2_power6+lsu1_power6+fpu2_power6)\
82                     |(iu2_power6+lsu2_power6+fpu1_power6)\
83                     |(iu2_power6+lsu2_power6+fpu2_power6)")
85 (define_reservation "BRX_power6"
86                     "(bpu_power6+iu1_power6)\
87                     |(bpu_power6+iu2_power6)")
89 ; Load/store
91 ; The default for a value written by a fixed point load
92 ; that is read/written by a subsequent fixed point op.
93 (define_insn_reservation "power6-load" 2 ; fx
94   (and (eq_attr "type" "load")
95        (eq_attr "sign_extend" "no")
96        (eq_attr "update" "no")
97        (eq_attr "cpu" "power6"))
98   "LSU_power6")
100 ; define the bypass for the case where the value written
101 ; by a fixed point load is used as the source value on
102 ; a store.
103 (define_bypass 1 "power6-load,\
104                   power6-load-update,\
105                   power6-load-update-indexed"
106                  "power6-store,\
107                   power6-store-update,\
108                   power6-store-update-indexed,\
109                   power6-fpstore,\
110                   power6-fpstore-update"
111   "store_data_bypass_p")
113 (define_insn_reservation "power6-load-ext" 4 ; fx
114   (and (eq_attr "type" "load")
115        (eq_attr "sign_extend" "yes")
116        (eq_attr "update" "no")
117        (eq_attr "cpu" "power6"))
118   "LSU_power6")
120 ; define the bypass for the case where the value written
121 ; by a fixed point load ext is used as the source value on
122 ; a store.
123 (define_bypass 1 "power6-load-ext,\
124                   power6-load-ext-update,\
125                   power6-load-ext-update-indexed"
126                  "power6-store,\
127                   power6-store-update,\
128                   power6-store-update-indexed,\
129                   power6-fpstore,\
130                   power6-fpstore-update"
131   "store_data_bypass_p")
133 (define_insn_reservation "power6-load-update" 2 ; fx
134   (and (eq_attr "type" "load")
135        (eq_attr "sign_extend" "no")
136        (eq_attr "update" "yes")
137        (eq_attr "indexed" "no")
138        (eq_attr "cpu" "power6"))
139   "LSX_power6")
141 (define_insn_reservation "power6-load-update-indexed" 2 ; fx
142   (and (eq_attr "type" "load")
143        (eq_attr "sign_extend" "no")
144        (eq_attr "update" "yes")
145        (eq_attr "indexed" "yes")
146        (eq_attr "cpu" "power6"))
147   "LSX_power6")
149 (define_insn_reservation "power6-load-ext-update" 4 ; fx
150   (and (eq_attr "type" "load")
151        (eq_attr "sign_extend" "yes")
152        (eq_attr "update" "yes")
153        (eq_attr "indexed" "no")
154        (eq_attr "cpu" "power6"))
155   "LSX_power6")
157 (define_insn_reservation "power6-load-ext-update-indexed" 4 ; fx
158   (and (eq_attr "type" "load")
159        (eq_attr "sign_extend" "yes")
160        (eq_attr "update" "yes")
161        (eq_attr "indexed" "yes")
162        (eq_attr "cpu" "power6"))
163   "LSX_power6")
165 (define_insn_reservation "power6-fpload" 1
166   (and (eq_attr "type" "fpload")
167        (eq_attr "update" "no")
168        (eq_attr "cpu" "power6"))
169   "LSU_power6")
171 (define_insn_reservation "power6-fpload-update" 1
172   (and (eq_attr "type" "fpload")
173        (eq_attr "update" "yes")
174        (eq_attr "cpu" "power6"))
175   "LSX_power6")
177 (define_insn_reservation "power6-store" 14
178   (and (eq_attr "type" "store")
179        (eq_attr "update" "no")
180        (eq_attr "cpu" "power6"))
181   "LSU_power6")
183 (define_insn_reservation "power6-store-update" 14
184   (and (eq_attr "type" "store")
185        (eq_attr "update" "yes")
186        (eq_attr "indexed" "no")
187        (eq_attr "cpu" "power6"))
188   "LSX_power6")
190 (define_insn_reservation "power6-store-update-indexed" 14
191   (and (eq_attr "type" "store")
192        (eq_attr "update" "yes")
193        (eq_attr "indexed" "yes")
194        (eq_attr "cpu" "power6"))
195   "LX2_power6")
197 (define_insn_reservation "power6-fpstore" 14
198   (and (eq_attr "type" "fpstore")
199        (eq_attr "update" "no")
200        (eq_attr "cpu" "power6"))
201   "LSF_power6")
203 (define_insn_reservation "power6-fpstore-update" 14
204   (and (eq_attr "type" "fpstore")
205        (eq_attr "update" "yes")
206        (eq_attr "cpu" "power6"))
207   "XLF_power6")
209 (define_insn_reservation "power6-larx" 3
210   (and (eq_attr "type" "load_l")
211        (eq_attr "cpu" "power6"))
212   "LS2_power6")
214 (define_insn_reservation "power6-stcx" 10 ; best case
215   (and (eq_attr "type" "store_c")
216        (eq_attr "cpu" "power6"))
217   "LSX_power6")
219 (define_insn_reservation "power6-sync" 11 ; N/A
220   (and (eq_attr "type" "sync")
221        (eq_attr "cpu" "power6"))
222   "LSU_power6")
224 (define_insn_reservation "power6-integer" 1
225   (and (ior (eq_attr "type" "integer")
226             (and (eq_attr "type" "add")
227                  (eq_attr "dot" "no")))
228        (eq_attr "cpu" "power6"))
229   "FXU_power6")
231 (define_insn_reservation "power6-isel" 1
232   (and (eq_attr "type" "isel")
233        (eq_attr "cpu" "power6"))
234   "FXU_power6")
236 (define_insn_reservation "power6-exts" 1
237   (and (eq_attr "type" "exts")
238        (eq_attr "cpu" "power6"))
239   "FXU_power6")
241 (define_insn_reservation "power6-shift" 1
242   (and (eq_attr "type" "shift")
243        (eq_attr "var_shift" "no")
244        (eq_attr "dot" "no")
245        (eq_attr "cpu" "power6"))
246   "FXU_power6")
248 (define_insn_reservation "power6-popcnt" 1
249   (and (eq_attr "type" "popcnt")
250        (eq_attr "cpu" "power6"))
251   "FXU_power6")
253 (define_insn_reservation "power6-insert" 1
254   (and (eq_attr "type" "insert")
255        (eq_attr "size" "32")
256        (eq_attr "cpu" "power6"))
257   "FX2_power6")
259 (define_insn_reservation "power6-insert-dword" 1
260   (and (eq_attr "type" "insert")
261        (eq_attr "size" "64")
262        (eq_attr "cpu" "power6"))
263   "FX2_power6")
265 ; define the bypass for the case where the value written
266 ; by a fixed point op is used as the source value on a
267 ; store.
268 (define_bypass 1 "power6-integer,\
269                   power6-exts,\
270                   power6-shift,\
271                   power6-insert,\
272                   power6-insert-dword"
273                  "power6-store,\
274                   power6-store-update,\
275                   power6-store-update-indexed,\
276                   power6-fpstore,\
277                   power6-fpstore-update"
278   "store_data_bypass_p")
280 (define_insn_reservation "power6-cntlz" 2
281   (and (eq_attr "type" "cntlz")
282        (eq_attr "cpu" "power6"))
283   "FXU_power6")
285 (define_bypass 1 "power6-cntlz"
286                  "power6-store,\
287                   power6-store-update,\
288                   power6-store-update-indexed,\
289                   power6-fpstore,\
290                   power6-fpstore-update"
291   "store_data_bypass_p")
293 (define_insn_reservation "power6-var-rotate" 4
294   (and (eq_attr "type" "shift")
295        (eq_attr "var_shift" "yes")
296        (eq_attr "dot" "no")
297        (eq_attr "cpu" "power6"))
298   "FXU_power6")
300 (define_insn_reservation "power6-trap" 1 ; N/A
301   (and (eq_attr "type" "trap")
302        (eq_attr "cpu" "power6"))
303   "BRX_power6")
305 (define_insn_reservation "power6-two" 1
306   (and (eq_attr "type" "two")
307        (eq_attr "cpu" "power6"))
308   "(iu1_power6,iu1_power6)\
309   |(iu1_power6+iu2_power6,nothing)\
310   |(iu1_power6,iu2_power6)\
311   |(iu2_power6,iu1_power6)\
312   |(iu2_power6,iu2_power6)")
314 (define_insn_reservation "power6-three" 1
315   (and (eq_attr "type" "three")
316        (eq_attr "cpu" "power6"))
317   "(iu1_power6,iu1_power6,iu1_power6)\
318   |(iu1_power6,iu1_power6,iu2_power6)\
319   |(iu1_power6,iu2_power6,iu1_power6)\
320   |(iu1_power6,iu2_power6,iu2_power6)\
321   |(iu2_power6,iu1_power6,iu1_power6)\
322   |(iu2_power6,iu1_power6,iu2_power6)\
323   |(iu2_power6,iu2_power6,iu1_power6)\
324   |(iu2_power6,iu2_power6,iu2_power6)\
325   |(iu1_power6+iu2_power6,iu1_power6)\
326   |(iu1_power6+iu2_power6,iu2_power6)\
327   |(iu1_power6,iu1_power6+iu2_power6)\
328   |(iu2_power6,iu1_power6+iu2_power6)")
330 (define_insn_reservation "power6-cmp" 1
331   (and (eq_attr "type" "cmp")
332        (eq_attr "cpu" "power6"))
333   "FXU_power6")
335 (define_insn_reservation "power6-compare" 1
336   (and (eq_attr "type" "compare")
337        (eq_attr "cpu" "power6"))
338   "FXU_power6")
340 (define_insn_reservation "power6-fast-compare" 1
341   (and (ior (eq_attr "type" "fast_compare")
342             (and (eq_attr "type" "add")
343                  (eq_attr "dot" "yes")))
344        (eq_attr "cpu" "power6"))
345   "FXU_power6")
347 ; define the bypass for the case where the value written
348 ; by a fixed point rec form op is used as the source value
349 ; on a store.
350 (define_bypass 1 "power6-compare,\
351                   power6-fast-compare"
352                  "power6-store,\
353                   power6-store-update,\
354                   power6-store-update-indexed,\
355                   power6-fpstore,\
356                   power6-fpstore-update"
357   "store_data_bypass_p")
359 (define_insn_reservation "power6-delayed-compare" 2 ; N/A
360   (and (eq_attr "type" "shift")
361        (eq_attr "var_shift" "no")
362        (eq_attr "dot" "yes")
363        (eq_attr "cpu" "power6"))
364   "FXU_power6")
366 (define_insn_reservation "power6-var-delayed-compare" 4
367   (and (eq_attr "type" "shift")
368        (eq_attr "var_shift" "yes")
369        (eq_attr "dot" "yes")
370        (eq_attr "cpu" "power6"))
371   "FXU_power6")
373 (define_insn_reservation "power6-lmul-cmp" 16
374   (and (eq_attr "type" "mul")
375        (eq_attr "dot" "yes")
376        (eq_attr "size" "64")
377        (eq_attr "cpu" "power6"))
378   "(iu1_power6*16+iu2_power6*16+fpu1_power6*16)\
379   |(iu1_power6*16+iu2_power6*16+fpu2_power6*16)");
381 (define_insn_reservation "power6-imul-cmp" 16
382   (and (eq_attr "type" "mul")
383        (eq_attr "dot" "yes")
384        (eq_attr "size" "32")
385        (eq_attr "cpu" "power6"))
386   "(iu1_power6*16+iu2_power6*16+fpu1_power6*16)\
387   |(iu1_power6*16+iu2_power6*16+fpu2_power6*16)");
389 (define_insn_reservation "power6-lmul" 16
390   (and (eq_attr "type" "mul")
391        (eq_attr "dot" "no")
392        (eq_attr "size" "64")
393        (eq_attr "cpu" "power6"))
394   "(iu1_power6*16+iu2_power6*16+fpu1_power6*16)\
395   |(iu1_power6*16+iu2_power6*16+fpu2_power6*16)");
397 (define_insn_reservation "power6-imul" 16
398   (and (eq_attr "type" "mul")
399        (eq_attr "dot" "no")
400        (eq_attr "size" "32")
401        (eq_attr "cpu" "power6"))
402   "(iu1_power6*16+iu2_power6*16+fpu1_power6*16)\
403   |(iu1_power6*16+iu2_power6*16+fpu2_power6*16)");
405 (define_insn_reservation "power6-imul3" 16
406   (and (eq_attr "type" "mul")
407        (eq_attr "size" "8,16")
408        (eq_attr "cpu" "power6"))
409   "(iu1_power6*16+iu2_power6*16+fpu1_power6*16)\
410   |(iu1_power6*16+iu2_power6*16+fpu2_power6*16)");
412 (define_bypass 9 "power6-imul,\
413                   power6-lmul,\
414                   power6-imul-cmp,\
415                   power6-lmul-cmp,\
416                   power6-imul3"
417                  "power6-store,\
418                   power6-store-update,\
419                   power6-store-update-indexed,\
420                   power6-fpstore,\
421                   power6-fpstore-update"
422   "store_data_bypass_p")
424 (define_insn_reservation "power6-idiv" 44
425   (and (eq_attr "type" "div")
426        (eq_attr "size" "32")
427        (eq_attr "cpu" "power6"))
428   "(iu1_power6*44+iu2_power6*44+fpu1_power6*44)\
429   |(iu1_power6*44+iu2_power6*44+fpu2_power6*44)");
431 ; The latency for this bypass is yet to be defined
432 ;(define_bypass ? "power6-idiv"
433 ;                 "power6-store,\
434 ;                  power6-store-update,\
435 ;                  power6-store-update-indexed,\
436 ;                  power6-fpstore,\
437 ;                  power6-fpstore-update"
438 ;  "store_data_bypass_p")
440 (define_insn_reservation "power6-ldiv" 56
441   (and (eq_attr "type" "div")
442        (eq_attr "size" "64")
443        (eq_attr "cpu" "power6"))
444   "(iu1_power6*56+iu2_power6*56+fpu1_power6*56)\
445   |(iu1_power6*56+iu2_power6*56+fpu2_power6*56)");
447 ; The latency for this bypass is yet to be defined
448 ;(define_bypass ? "power6-ldiv"
449 ;                 "power6-store,\
450 ;                  power6-store-update,\
451 ;                  power6-store-update-indexed,\
452 ;                  power6-fpstore,\
453 ;                  power6-fpstore-update"
454 ;  "store_data_bypass_p")
456 (define_insn_reservation "power6-mtjmpr" 2
457   (and (eq_attr "type" "mtjmpr,mfjmpr")
458        (eq_attr "cpu" "power6"))
459   "BX2_power6")
461 (define_bypass 5 "power6-mtjmpr" "power6-branch")
463 (define_insn_reservation "power6-branch" 2
464   (and (eq_attr "type" "jmpreg,branch")
465        (eq_attr "cpu" "power6"))
466   "BRU_power6")
468 (define_bypass 5 "power6-branch" "power6-mtjmpr")
470 (define_insn_reservation "power6-crlogical" 3
471   (and (eq_attr "type" "cr_logical")
472        (eq_attr "cpu" "power6"))
473   "BRU_power6")
475 (define_bypass 3 "power6-crlogical" "power6-branch")
477 (define_insn_reservation "power6-delayedcr" 3
478   (and (eq_attr "type" "delayed_cr")
479        (eq_attr "cpu" "power6"))
480   "BRU_power6")
482 (define_insn_reservation "power6-mfcr" 6 ; N/A
483   (and (eq_attr "type" "mfcr")
484        (eq_attr "cpu" "power6"))
485   "BX2_power6")
487 ; mfcrf (1 field)
488 (define_insn_reservation "power6-mfcrf" 3 ; N/A
489   (and (eq_attr "type" "mfcrf")
490        (eq_attr "cpu" "power6"))
491   "BX2_power6") ;
493 ; mtcrf (1 field)
494 (define_insn_reservation "power6-mtcr" 4 ; N/A
495   (and (eq_attr "type" "mtcr")
496        (eq_attr "cpu" "power6"))
497   "BX2_power6")
499 (define_bypass 9 "power6-mtcr" "power6-branch")
501 (define_insn_reservation "power6-fp" 6
502   (and (eq_attr "type" "fp,dmul")
503        (eq_attr "cpu" "power6"))
504   "FPU_power6")
506 ; Any fp instruction that updates a CR has a latency
507 ; of 6 to a dependent branch
508 (define_bypass 6 "power6-fp" "power6-branch")
510 (define_bypass 1 "power6-fp"
511                  "power6-fpstore,power6-fpstore-update"
512   "store_data_bypass_p")
514 (define_insn_reservation "power6-fpcompare" 8
515   (and (eq_attr "type" "fpcompare")
516        (eq_attr "cpu" "power6"))
517   "FPU_power6")
519 (define_bypass 12 "power6-fpcompare"
520                   "power6-branch,power6-crlogical")
522 (define_insn_reservation "power6-sdiv" 26
523   (and (eq_attr "type" "sdiv")
524        (eq_attr "cpu" "power6"))
525   "FPU_power6")
527 (define_insn_reservation "power6-ddiv" 32
528   (and (eq_attr "type" "ddiv")
529        (eq_attr "cpu" "power6"))
530   "FPU_power6")
532 (define_insn_reservation "power6-sqrt" 30
533   (and (eq_attr "type" "ssqrt")
534        (eq_attr "cpu" "power6"))
535   "FPU_power6")
537 (define_insn_reservation "power6-dsqrt" 42
538   (and (eq_attr "type" "dsqrt")
539        (eq_attr "cpu" "power6"))
540   "FPU_power6")
542 (define_insn_reservation "power6-isync" 2 ; N/A 
543   (and (eq_attr "type" "isync")
544        (eq_attr "cpu" "power6"))
545   "FXU_power6")
547 (define_insn_reservation "power6-vecload" 1
548   (and (eq_attr "type" "vecload")
549        (eq_attr "cpu" "power6"))
550   "LSU_power6")
552 (define_insn_reservation "power6-vecstore" 1
553   (and (eq_attr "type" "vecstore")
554        (eq_attr "cpu" "power6"))
555   "LSF_power6")
557 (define_insn_reservation "power6-vecsimple" 3
558   (and (eq_attr "type" "vecsimple")
559        (eq_attr "cpu" "power6"))
560   "FPU_power6")
562 (define_bypass 6 "power6-vecsimple" "power6-veccomplex,\
563                                      power6-vecperm")
565 (define_bypass 5 "power6-vecsimple" "power6-vecfloat")
567 (define_bypass 4 "power6-vecsimple" "power6-vecstore" )
569 (define_insn_reservation "power6-veccmp" 1
570   (and (eq_attr "type" "veccmp")
571        (eq_attr "cpu" "power6"))
572   "FPU_power6")
574 (define_bypass 10 "power6-veccmp" "power6-branch")
576 (define_insn_reservation "power6-vecfloat" 7
577   (and (eq_attr "type" "vecfloat")
578        (eq_attr "cpu" "power6"))
579   "FPU_power6")
581 (define_bypass 10 "power6-vecfloat" "power6-vecsimple")
583 (define_bypass 11 "power6-vecfloat" "power6-veccomplex,\
584                                      power6-vecperm")
586 (define_bypass 9 "power6-vecfloat" "power6-vecstore" )
588 (define_insn_reservation "power6-veccomplex" 7
589   (and (eq_attr "type" "vecsimple")
590        (eq_attr "cpu" "power6"))
591   "FPU_power6")
593 (define_bypass 10 "power6-veccomplex" "power6-vecsimple,\
594                                        power6-vecfloat" )
596 (define_bypass 9 "power6-veccomplex" "power6-vecperm" )
598 (define_bypass 8 "power6-veccomplex" "power6-vecstore" )
600 (define_insn_reservation "power6-vecperm" 4
601   (and (eq_attr "type" "vecperm")
602        (eq_attr "cpu" "power6"))
603   "FPU_power6")
605 (define_bypass 7 "power6-vecperm" "power6-vecsimple,\
606                                    power6-vecfloat" )
608 (define_bypass 6 "power6-vecperm" "power6-veccomplex" )
610 (define_bypass 5 "power6-vecperm" "power6-vecstore" )
612 (define_insn_reservation "power6-mftgpr" 8
613   (and (eq_attr "type" "mftgpr")
614        (eq_attr "cpu" "power6"))
615   "X2F_power6")
617 (define_insn_reservation "power6-mffgpr" 14
618   (and (eq_attr "type" "mffgpr")
619        (eq_attr "cpu" "power6"))
620   "LX2_power6")
622 (define_bypass 4 "power6-mftgpr" "power6-imul,\
623                                   power6-lmul,\
624                                   power6-imul-cmp,\
625                                   power6-lmul-cmp,\
626                                   power6-imul3,\
627                                   power6-idiv,\
628                                   power6-ldiv" )