gcc/config/arm/arm926ejs.md

   1 ;; ARM 926EJ-S Pipeline Description
   2 ;; Copyright (C) 2003-2013 Free Software Foundation, Inc.
   3 ;; Written by CodeSourcery, LLC.
   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 by
   9 ;; the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
  10 ;; any later version.
  11 ;;
  12 ;; GCC is distributed in the hope that it will be useful, but
  13 ;; WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14 ;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15 ;; General Public License for more details.
  16 ;;
  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/>.  */
  20
  21 ;; These descriptions are based on the information contained in the
  22 ;; ARM926EJ-S Technical Reference Manual, Copyright (c) 2002 ARM
  23 ;; Limited.
  24 ;;
  25
  26 ;; This automaton provides a pipeline description for the ARM
  27 ;; 926EJ-S core.
  28 ;;
  29 ;; The model given here assumes that the condition for all conditional
  30 ;; instructions is "true", i.e., that all of the instructions are
  31 ;; actually executed.
  32
  33 (define_automaton "arm926ejs")
  34
  35 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  36 ;; Pipelines
  37 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  38
  39 ;; There is a single pipeline
  40 ;;
  41 ;;   The ALU pipeline has fetch, decode, execute, memory, and
  42 ;;   write stages. We only need to model the execute, memory and write
  43 ;;   stages.
  44
  45 (define_cpu_unit "e,m,w" "arm926ejs")
  46
  47 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  48 ;; ALU Instructions
  49 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  50
  51 ;; ALU instructions require three cycles to execute, and use the ALU
  52 ;; pipeline in each of the three stages.  The results are available
  53 ;; after the execute stage stage has finished.
  54 ;;
  55 ;; If the destination register is the PC, the pipelines are stalled
  56 ;; for several cycles.  That case is not modeled here.
  57
  58 ;; ALU operations with no shifted operand
  59 (define_insn_reservation "9_alu_op" 1
  60  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
  61       (eq_attr "type" "alu_reg,simple_alu_imm,simple_alu_shift,alu_shift"))
  62  "e,m,w")
  63
  64 ;; ALU operations with a shift-by-register operand
  65 ;; These really stall in the decoder, in order to read
  66 ;; the shift value in a second cycle. Pretend we take two cycles in
  67 ;; the execute stage.
  68 (define_insn_reservation "9_alu_shift_reg_op" 2
  69  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
  70       (eq_attr "type" "alu_shift_reg"))
  71  "e*2,m,w")
  72
  73 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  74 ;; Multiplication Instructions
  75 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
  76
  77 ;; Multiplication instructions loop in the execute stage until the
  78 ;; instruction has been passed through the multiplier array enough
  79 ;; times. Multiply operations occur in both the execute and memory
  80 ;; stages of the pipeline
  81
  82 (define_insn_reservation "9_mult1" 3
  83  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
  84       (eq_attr "type" "smlalxy,mul,mla"))
  85  "e*2,m,w")
  86
  87 (define_insn_reservation "9_mult2" 4
  88  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
  89       (eq_attr "type" "muls,mlas"))
  90  "e*3,m,w")
  91
  92 (define_insn_reservation "9_mult3" 4
  93  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
  94       (eq_attr "type" "umull,umlal,smull,smlal"))
  95  "e*3,m,w")
  96
  97 (define_insn_reservation "9_mult4" 5
  98  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
  99       (eq_attr "type" "umulls,umlals,smulls,smlals"))
 100  "e*4,m,w")
 101
 102 (define_insn_reservation "9_mult5" 2
 103  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 104       (eq_attr "type" "smulxy,smlaxy,smlawx"))
 105  "e,m,w")
 106
 107 (define_insn_reservation "9_mult6" 3
 108  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 109       (eq_attr "type" "smlalxy"))
 110  "e*2,m,w")
 111
 112 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
 113 ;; Load/Store Instructions
 114 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
 115
 116 ;; The models for load/store instructions do not accurately describe
 117 ;; the difference between operations with a base register writeback
 118 ;; (such as "ldm!").  These models assume that all memory references
 119 ;; hit in dcache.
 120
 121 ;; Loads with a shifted offset take 3 cycles, and are (a) probably the
 122 ;; most common and (b) the pessimistic assumption will lead to fewer stalls.
 123 (define_insn_reservation "9_load1_op" 3
 124  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 125       (eq_attr "type" "load1,load_byte"))
 126  "e*2,m,w")
 127
 128 (define_insn_reservation "9_store1_op" 0
 129  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 130       (eq_attr "type" "store1"))
 131  "e,m,w")
 132
 133 ;; multiple word loads and stores
 134 (define_insn_reservation "9_load2_op" 3
 135  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 136       (eq_attr "type" "load2"))
 137  "e,m*2,w")
 138
 139 (define_insn_reservation "9_load3_op" 4
 140  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 141       (eq_attr "type" "load3"))
 142  "e,m*3,w")
 143
 144 (define_insn_reservation "9_load4_op" 5
 145  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 146       (eq_attr "type" "load4"))
 147  "e,m*4,w")
 148
 149 (define_insn_reservation "9_store2_op" 0
 150  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 151       (eq_attr "type" "store2"))
 152  "e,m*2,w")
 153
 154 (define_insn_reservation "9_store3_op" 0
 155  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 156       (eq_attr "type" "store3"))
 157  "e,m*3,w")
 158
 159 (define_insn_reservation "9_store4_op" 0
 160  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 161       (eq_attr "type" "store4"))
 162  "e,m*4,w")
 163
 164 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
 165 ;; Branch and Call Instructions
 166 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
 167
 168 ;; Branch instructions are difficult to model accurately.  The ARM
 169 ;; core can predict most branches.  If the branch is predicted
 170 ;; correctly, and predicted early enough, the branch can be completely
 171 ;; eliminated from the instruction stream.  Some branches can
 172 ;; therefore appear to require zero cycles to execute.  We assume that
 173 ;; all branches are predicted correctly, and that the latency is
 174 ;; therefore the minimum value.
 175
 176 (define_insn_reservation "9_branch_op" 0
 177  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 178       (eq_attr "type" "branch"))
 179  "nothing")
 180
 181 ;; The latency for a call is not predictable.  Therefore, we use 32 as
 182 ;; roughly equivalent to positive infinity.
 183
 184 (define_insn_reservation "9_call_op" 32
 185  (and (eq_attr "tune" "arm926ejs")
 186       (eq_attr "type" "call"))
 187  "nothing")