gcc/config/avr/avr-fixed.md

   1 ;;   This file contains instructions that support fixed-point operations
   2 ;;   for Atmel AVR micro controllers.
   3 ;;   Copyright (C) 2012-2013 Free Software Foundation, Inc.
   4 ;;
   5 ;;   Contributed by Sean D'Epagnier  (sean@depagnier.com)
   6 ;;                  Georg-Johann Lay (avr@gjlay.de)
   7
   8 ;; This file is part of GCC.
   9 ;;
  10 ;; GCC is free software; you can redistribute it and/or modify
  11 ;; it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12 ;; the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
  13 ;; any later version.
  14 ;;
  15 ;; GCC is distributed in the hope that it will be useful,
  16 ;; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17 ;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  18 ;; GNU General Public License for more details.
  19 ;;
  20 ;; You should have received a copy of the GNU General Public License
  21 ;; along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
  22 ;; <http://www.gnu.org/licenses/>.
  23
  24 (define_mode_iterator ALL1Q  [QQ UQQ])
  25 (define_mode_iterator ALL2Q  [HQ UHQ])
  26 (define_mode_iterator ALL2A  [HA UHA])
  27 (define_mode_iterator ALL4A  [SA USA])
  28 (define_mode_iterator ALL2QA [HQ UHQ HA UHA])
  29 (define_mode_iterator ALL4QA [SQ USQ SA USA])
  30 (define_mode_iterator ALL124QA [ QQ   HQ  HA  SA  SQ
  31                                 UQQ  UHQ UHA USA USQ])
  32
  33 (define_mode_iterator ALL2S [HQ HA])
  34 (define_mode_iterator ALL4S [SA SQ])
  35 (define_mode_iterator ALL24S  [     HQ  HA  SA  SQ])
  36 (define_mode_iterator ALL124S [ QQ  HQ  HA  SA  SQ])
  37 (define_mode_iterator ALL124U [UQQ UHQ UHA USA USQ])
  38
  39 ;;; Conversions
  40
  41 (define_mode_iterator FIXED_A
  42   [QQ UQQ
  43    HQ UHQ HA UHA
  44    SQ USQ SA USA
  45    DQ UDQ DA UDA
  46    TA UTA
  47    QI HI SI DI])
  48
  49 ;; Same so that be can build cross products
  50
  51 (define_mode_iterator FIXED_B
  52   [QQ UQQ
  53    HQ UHQ HA UHA
  54    SQ USQ SA USA
  55    DQ UDQ DA UDA
  56    TA UTA
  57    QI HI SI DI])
  58
  59 (define_insn "fract<FIXED_B:mode><FIXED_A:mode>2"
  60   [(set (match_operand:FIXED_A 0 "register_operand" "=r")
  61         (fract_convert:FIXED_A
  62          (match_operand:FIXED_B 1 "register_operand" "r")))]
  63   "<FIXED_B:MODE>mode != <FIXED_A:MODE>mode"
  64   {
  65     return avr_out_fract (insn, operands, true, NULL);
  66   }
  67   [(set_attr "cc" "clobber")
  68    (set_attr "adjust_len" "sfract")])
  69
  70 (define_insn "fractuns<FIXED_B:mode><FIXED_A:mode>2"
  71   [(set (match_operand:FIXED_A 0 "register_operand" "=r")
  72         (unsigned_fract_convert:FIXED_A
  73          (match_operand:FIXED_B 1 "register_operand" "r")))]
  74   "<FIXED_B:MODE>mode != <FIXED_A:MODE>mode"
  75   {
  76     return avr_out_fract (insn, operands, false, NULL);
  77   }
  78   [(set_attr "cc" "clobber")
  79    (set_attr "adjust_len" "ufract")])
  80
  81 ;******************************************************************************
  82 ;** Saturated Addition and Subtraction
  83 ;******************************************************************************
  84
  85 ;; Fixme:  It would be nice if we could expand the 32-bit versions to a
  86 ;;    transparent libgcc call if $2 is a REG.  Problem is that it is
  87 ;;    not possible to describe that addition is commutative.
  88 ;;    And defining register classes/constraintrs for the involved hard
  89 ;;    registers and let IRA do the work, yields inacceptable bloated code.
  90 ;;    Thus, we have to live with the up to 11 instructions that are output
  91 ;;    for these 32-bit saturated operations.
  92
  93 ;; "ssaddqq3"  "ssaddhq3"  "ssaddha3"  "ssaddsq3"  "ssaddsa3"
  94 ;; "sssubqq3"  "sssubhq3"  "sssubha3"  "sssubsq3"  "sssubsa3"
  95 (define_insn "<code_stdname><mode>3"
  96   [(set (match_operand:ALL124S 0 "register_operand"                          "=??d,d")
  97         (ss_addsub:ALL124S (match_operand:ALL124S 1 "register_operand" "<abelian>0,0")
  98                            (match_operand:ALL124S 2 "nonmemory_operand"         "r,Ynn")))]
  99   ""
 100   {
 101     return avr_out_plus (insn, operands);
 102   }
 103   [(set_attr "cc" "clobber")
 104    (set_attr "adjust_len" "plus")])
 105
 106 ;; "usadduqq3"  "usadduhq3"  "usadduha3" "usaddusq3"  "usaddusa3"
 107 ;; "ussubuqq3"  "ussubuhq3"  "ussubuha3" "ussubusq3"  "ussubusa3"
 108 (define_insn "<code_stdname><mode>3"
 109   [(set (match_operand:ALL124U 0 "register_operand"                          "=??r,d")
 110         (us_addsub:ALL124U (match_operand:ALL124U 1 "register_operand" "<abelian>0,0")
 111                            (match_operand:ALL124U 2 "nonmemory_operand"         "r,Ynn")))]
 112   ""
 113   {
 114     return avr_out_plus (insn, operands);
 115   }
 116   [(set_attr "cc" "clobber")
 117    (set_attr "adjust_len" "plus")])
 118
 119 ;******************************************************************************
 120 ;** Saturated Negation and Absolute Value
 121 ;******************************************************************************
 122
 123 ;; Fixme: This will always result in 0.  Dunno why simplify-rtx.c says
 124 ;;   "unknown" on how to optimize this.  libgcc call would be in order,
 125 ;;   but the performance is *PLAIN* *HORROR* because the optimizers don't
 126 ;;   manage to optimize out MEMCPY that's sprincled all over fixed-bit.c  */
 127
 128 (define_expand "usneg<mode>2"
 129   [(parallel [(match_operand:ALL124U 0 "register_operand" "")
 130               (match_operand:ALL124U 1 "nonmemory_operand" "")])]
 131   ""
 132   {
 133     emit_move_insn (operands[0], CONST0_RTX (<MODE>mode));
 134     DONE;
 135   })
 136
 137 (define_insn "ssnegqq2"
 138   [(set (match_operand:QQ 0 "register_operand"            "=r")
 139         (ss_neg:QQ (match_operand:QQ 1 "register_operand"  "0")))]
 140   ""
 141   "neg %0\;brvc 0f\;dec %0\;0:"
 142   [(set_attr "cc" "clobber")
 143    (set_attr "length" "3")])
 144
 145 (define_insn "ssabsqq2"
 146   [(set (match_operand:QQ 0 "register_operand"            "=r")
 147         (ss_abs:QQ (match_operand:QQ 1 "register_operand"  "0")))]
 148   ""
 149   "sbrc %0,7\;neg %0\;sbrc %0,7\;dec %0"
 150   [(set_attr "cc" "clobber")
 151    (set_attr "length" "4")])
 152
 153 ;; "ssneghq2"  "ssnegha2"  "ssnegsq2"  "ssnegsa2"
 154 ;; "ssabshq2"  "ssabsha2"  "ssabssq2"  "ssabssa2"
 155 (define_expand "<code_stdname><mode>2"
 156   [(set (match_dup 2)
 157         (match_operand:ALL24S 1 "register_operand" ""))
 158    (set (match_dup 2)
 159         (ss_abs_neg:ALL24S (match_dup 2)))
 160    (set (match_operand:ALL24S 0 "register_operand" "")
 161         (match_dup 2))]
 162   ""
 163   {
 164     operands[2] = gen_rtx_REG (<MODE>mode, 26 - GET_MODE_SIZE (<MODE>mode));
 165   })
 166
 167 ;; "*ssneghq2"  "*ssnegha2"
 168 ;; "*ssabshq2"  "*ssabsha2"
 169 (define_insn "*<code_stdname><mode>2"
 170   [(set (reg:ALL2S 24)
 171         (ss_abs_neg:ALL2S (reg:ALL2S 24)))]
 172   ""
 173   "%~call __<code_stdname>_2"
 174   [(set_attr "type" "xcall")
 175    (set_attr "cc" "clobber")])
 176
 177 ;; "*ssnegsq2"  "*ssnegsa2"
 178 ;; "*ssabssq2"  "*ssabssa2"
 179 (define_insn "*<code_stdname><mode>2"
 180   [(set (reg:ALL4S 22)
 181         (ss_abs_neg:ALL4S (reg:ALL4S 22)))]
 182   ""
 183   "%~call __<code_stdname>_4"
 184   [(set_attr "type" "xcall")
 185    (set_attr "cc" "clobber")])
 186
 187 ;******************************************************************************
 188 ; mul
 189
 190 ;; "mulqq3" "muluqq3"
 191 (define_expand "mul<mode>3"
 192   [(parallel [(match_operand:ALL1Q 0 "register_operand" "")
 193               (match_operand:ALL1Q 1 "register_operand" "")
 194               (match_operand:ALL1Q 2 "register_operand" "")])]
 195   ""
 196   {
 197     emit_insn (AVR_HAVE_MUL
 198       ? gen_mul<mode>3_enh (operands[0], operands[1], operands[2])
 199       : gen_mul<mode>3_nomul (operands[0], operands[1], operands[2]));
 200     DONE;
 201   })
 202
 203 (define_insn "mulqq3_enh"
 204   [(set (match_operand:QQ 0 "register_operand"         "=r")
 205         (mult:QQ (match_operand:QQ 1 "register_operand" "a")
 206                  (match_operand:QQ 2 "register_operand" "a")))]
 207   "AVR_HAVE_MUL"
 208   "fmuls %1,%2\;dec r1\;brvs 0f\;inc r1\;0:\;mov %0,r1\;clr __zero_reg__"
 209   [(set_attr "length" "6")
 210    (set_attr "cc" "clobber")])
 211
 212 (define_insn "muluqq3_enh"
 213   [(set (match_operand:UQQ 0 "register_operand"          "=r")
 214         (mult:UQQ (match_operand:UQQ 1 "register_operand" "r")
 215                   (match_operand:UQQ 2 "register_operand" "r")))]
 216   "AVR_HAVE_MUL"
 217   "mul %1,%2\;mov %0,r1\;clr __zero_reg__"
 218   [(set_attr "length" "3")
 219    (set_attr "cc" "clobber")])
 220
 221 (define_expand "mulqq3_nomul"
 222   [(set (reg:QQ 24)
 223         (match_operand:QQ 1 "register_operand" ""))
 224    (set (reg:QQ 25)
 225         (match_operand:QQ 2 "register_operand" ""))
 226    ;; "*mulqq3.call"
 227    (parallel [(set (reg:QQ 23)
 228                    (mult:QQ (reg:QQ 24)
 229                             (reg:QQ 25)))
 230               (clobber (reg:QI 22))
 231               (clobber (reg:HI 24))])
 232    (set (match_operand:QQ 0 "register_operand" "")
 233         (reg:QQ 23))]
 234   "!AVR_HAVE_MUL")
 235
 236 (define_expand "muluqq3_nomul"
 237   [(set (reg:UQQ 22)
 238         (match_operand:UQQ 1 "register_operand" ""))
 239    (set (reg:UQQ 24)
 240         (match_operand:UQQ 2 "register_operand" ""))
 241    ;; "*umulqihi3.call"
 242    (parallel [(set (reg:HI 24)
 243                    (mult:HI (zero_extend:HI (reg:QI 22))
 244                             (zero_extend:HI (reg:QI 24))))
 245               (clobber (reg:QI 21))
 246               (clobber (reg:HI 22))])
 247    (set (match_operand:UQQ 0 "register_operand" "")
 248         (reg:UQQ 25))]
 249   "!AVR_HAVE_MUL")
 250
 251 (define_insn "*mulqq3.call"
 252   [(set (reg:QQ 23)
 253         (mult:QQ (reg:QQ 24)
 254                  (reg:QQ 25)))
 255    (clobber (reg:QI 22))
 256    (clobber (reg:HI 24))]
 257   "!AVR_HAVE_MUL"
 258   "%~call __mulqq3"
 259   [(set_attr "type" "xcall")
 260    (set_attr "cc" "clobber")])
 261
 262
 263 ;; "mulhq3" "muluhq3"
 264 ;; "mulha3" "muluha3"
 265 (define_expand "mul<mode>3"
 266   [(set (reg:ALL2QA 18)
 267         (match_operand:ALL2QA 1 "register_operand" ""))
 268    (set (reg:ALL2QA 26)
 269         (match_operand:ALL2QA 2 "register_operand" ""))
 270    ;; "*mulhq3.call.enh"
 271    (parallel [(set (reg:ALL2QA 24)
 272                    (mult:ALL2QA (reg:ALL2QA 18)
 273                                 (reg:ALL2QA 26)))
 274               (clobber (reg:HI 22))])
 275    (set (match_operand:ALL2QA 0 "register_operand" "")
 276         (reg:ALL2QA 24))]
 277   "AVR_HAVE_MUL")
 278
 279 ;; "*mulhq3.call"  "*muluhq3.call"
 280 ;; "*mulha3.call"  "*muluha3.call"
 281 (define_insn "*mul<mode>3.call"
 282   [(set (reg:ALL2QA 24)
 283         (mult:ALL2QA (reg:ALL2QA 18)
 284                      (reg:ALL2QA 26)))
 285    (clobber (reg:HI 22))]
 286   "AVR_HAVE_MUL"
 287   "%~call __mul<mode>3"
 288   [(set_attr "type" "xcall")
 289    (set_attr "cc" "clobber")])
 290
 291
 292 ;; On the enhanced core, don't clobber either input and use a separate output
 293
 294 ;; "mulsa3" "mulusa3"
 295 (define_expand "mul<mode>3"
 296   [(set (reg:ALL4A 16)
 297         (match_operand:ALL4A 1 "register_operand" ""))
 298    (set (reg:ALL4A 20)
 299         (match_operand:ALL4A 2 "register_operand" ""))
 300    (set (reg:ALL4A 24)
 301         (mult:ALL4A (reg:ALL4A 16)
 302                     (reg:ALL4A 20)))
 303    (set (match_operand:ALL4A 0 "register_operand" "")
 304         (reg:ALL4A 24))]
 305   "AVR_HAVE_MUL")
 306
 307 ;; "*mulsa3.call" "*mulusa3.call"
 308 (define_insn "*mul<mode>3.call"
 309   [(set (reg:ALL4A 24)
 310         (mult:ALL4A (reg:ALL4A 16)
 311                     (reg:ALL4A 20)))]
 312   "AVR_HAVE_MUL"
 313   "%~call __mul<mode>3"
 314   [(set_attr "type" "xcall")
 315    (set_attr "cc" "clobber")])
 316
 317 ; / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /
 318 ; div
 319
 320 (define_code_iterator usdiv [udiv div])
 321
 322 ;; "divqq3" "udivuqq3"
 323 (define_expand "<code><mode>3"
 324   [(set (reg:ALL1Q 25)
 325         (match_operand:ALL1Q 1 "register_operand" ""))
 326    (set (reg:ALL1Q 22)
 327         (match_operand:ALL1Q 2 "register_operand" ""))
 328    (parallel [(set (reg:ALL1Q 24)
 329                    (usdiv:ALL1Q (reg:ALL1Q 25)
 330                                 (reg:ALL1Q 22)))
 331               (clobber (reg:QI 25))])
 332    (set (match_operand:ALL1Q 0 "register_operand" "")
 333         (reg:ALL1Q 24))])
 334
 335 ;; "*divqq3.call" "*udivuqq3.call"
 336 (define_insn "*<code><mode>3.call"
 337   [(set (reg:ALL1Q 24)
 338         (usdiv:ALL1Q (reg:ALL1Q 25)
 339                      (reg:ALL1Q 22)))
 340    (clobber (reg:QI 25))]
 341   ""
 342   "%~call __<code><mode>3"
 343   [(set_attr "type" "xcall")
 344    (set_attr "cc" "clobber")])
 345
 346 ;; "divhq3" "udivuhq3"
 347 ;; "divha3" "udivuha3"
 348 (define_expand "<code><mode>3"
 349   [(set (reg:ALL2QA 26)
 350         (match_operand:ALL2QA 1 "register_operand" ""))
 351    (set (reg:ALL2QA 22)
 352         (match_operand:ALL2QA 2 "register_operand" ""))
 353    (parallel [(set (reg:ALL2QA 24)
 354                    (usdiv:ALL2QA (reg:ALL2QA 26)
 355                                  (reg:ALL2QA 22)))
 356               (clobber (reg:HI 26))
 357               (clobber (reg:QI 21))])
 358    (set (match_operand:ALL2QA 0 "register_operand" "")
 359         (reg:ALL2QA 24))])
 360
 361 ;; "*divhq3.call" "*udivuhq3.call"
 362 ;; "*divha3.call" "*udivuha3.call"
 363 (define_insn "*<code><mode>3.call"
 364   [(set (reg:ALL2QA 24)
 365         (usdiv:ALL2QA (reg:ALL2QA 26)
 366                       (reg:ALL2QA 22)))
 367    (clobber (reg:HI 26))
 368    (clobber (reg:QI 21))]
 369   ""
 370   "%~call __<code><mode>3"
 371   [(set_attr "type" "xcall")
 372    (set_attr "cc" "clobber")])
 373
 374 ;; Note the first parameter gets passed in already offset by 2 bytes
 375
 376 ;; "divsa3" "udivusa3"
 377 (define_expand "<code><mode>3"
 378   [(set (reg:ALL4A 24)
 379         (match_operand:ALL4A 1 "register_operand" ""))
 380    (set (reg:ALL4A 18)
 381         (match_operand:ALL4A 2 "register_operand" ""))
 382    (parallel [(set (reg:ALL4A 22)
 383                    (usdiv:ALL4A (reg:ALL4A 24)
 384                                 (reg:ALL4A 18)))
 385               (clobber (reg:HI 26))
 386               (clobber (reg:HI 30))])
 387    (set (match_operand:ALL4A 0 "register_operand" "")
 388         (reg:ALL4A 22))])
 389
 390 ;; "*divsa3.call" "*udivusa3.call"
 391 (define_insn "*<code><mode>3.call"
 392   [(set (reg:ALL4A 22)
 393         (usdiv:ALL4A (reg:ALL4A 24)
 394                      (reg:ALL4A 18)))
 395    (clobber (reg:HI 26))
 396    (clobber (reg:HI 30))]
 397   ""
 398   "%~call __<code><mode>3"
 399   [(set_attr "type" "xcall")
 400    (set_attr "cc" "clobber")])
 401
 402
 403 ;******************************************************************************
 404 ;** Rounding
 405 ;******************************************************************************
 406
 407 ;; "roundqq3"  "rounduqq3"
 408 ;; "roundhq3"  "rounduhq3"  "roundha3"  "rounduha3"
 409 ;; "roundsq3"  "roundusq3"  "roundsa3"  "roundusa3"
 410 (define_expand "round<mode>3"
 411   [(set (match_dup 4)
 412         (match_operand:ALL124QA 1 "register_operand" ""))
 413    (set (reg:QI 24)
 414         (match_dup 5))
 415    (parallel [(set (match_dup 3)
 416                    (unspec:ALL124QA [(match_dup 4)
 417                                      (reg:QI 24)] UNSPEC_ROUND))
 418               (clobber (match_dup 4))])
 419    (set (match_operand:ALL124QA 0 "register_operand" "")
 420         (match_dup 3))
 421    (use (match_operand:HI 2 "nonmemory_operand" ""))]
 422   ""
 423   {
 424     if (CONST_INT_P (operands[2])
 425         && !(optimize_size
 426              && 4 == GET_MODE_SIZE (<MODE>mode)))
 427       {
 428         emit_insn (gen_round<mode>3_const (operands[0], operands[1], operands[2]));
 429         DONE;
 430       }
 431
 432     // Input and output of the libgcc function
 433     const unsigned int regno_in[]  = { -1, 22, 22, -1, 18 };
 434     const unsigned int regno_out[] = { -1, 24, 24, -1, 22 };
 435
 436     operands[3] = gen_rtx_REG (<MODE>mode, regno_out[(size_t) GET_MODE_SIZE (<MODE>mode)]);
 437     operands[4] = gen_rtx_REG (<MODE>mode,  regno_in[(size_t) GET_MODE_SIZE (<MODE>mode)]);
 438     operands[5] = simplify_gen_subreg (QImode, force_reg (HImode, operands[2]), HImode, 0);
 439     // $2 is no more needed, but is referenced for expand.
 440     operands[2] = const0_rtx;
 441   })
 442
 443 ;; Expand rounding with known rounding points inline so that the addend / mask
 444 ;; will be consumed by operation with immediate operands and there is no
 445 ;; need for a shift with variable offset.
 446
 447 ;; "roundqq3_const"  "rounduqq3_const"
 448 ;; "roundhq3_const"  "rounduhq3_const"  "roundha3_const"  "rounduha3_const"
 449 ;; "roundsq3_const"  "roundusq3_const"  "roundsa3_const"  "roundusa3_const"
 450 (define_insn "round<mode>3_const"
 451   [(set (match_operand:ALL124QA 0 "register_operand"                  "=d")
 452         (unspec:ALL124QA [(match_operand:ALL124QA 1 "register_operand" "0")
 453                           (match_operand:HI 2 "const_int_operand"      "n")
 454                           (const_int 0)]
 455                          UNSPEC_ROUND))]
 456   ""
 457   {
 458     return avr_out_round (insn, operands);
 459   }
 460   [(set_attr "cc" "clobber")
 461    (set_attr "adjust_len" "round")])
 462
 463
 464 ;; "*roundqq3.libgcc"  "*rounduqq3.libgcc"
 465 (define_insn "*round<mode>3.libgcc"
 466   [(set (reg:ALL1Q 24)
 467         (unspec:ALL1Q [(reg:ALL1Q 22)
 468                        (reg:QI 24)] UNSPEC_ROUND))
 469    (clobber (reg:ALL1Q 22))]
 470   ""
 471   "%~call __round<mode>3"
 472   [(set_attr "type" "xcall")
 473    (set_attr "cc" "clobber")])
 474
 475 ;; "*roundhq3.libgcc"  "*rounduhq3.libgcc"
 476 ;; "*roundha3.libgcc"  "*rounduha3.libgcc"
 477 (define_insn "*round<mode>3.libgcc"
 478   [(set (reg:ALL2QA 24)
 479         (unspec:ALL2QA [(reg:ALL2QA 22)
 480                         (reg:QI 24)] UNSPEC_ROUND))
 481    (clobber (reg:ALL2QA 22))]
 482   ""
 483   "%~call __round<mode>3"
 484   [(set_attr "type" "xcall")
 485    (set_attr "cc" "clobber")])
 486
 487 ;; "*roundsq3.libgcc"  "*roundusq3.libgcc"
 488 ;; "*roundsa3.libgcc"  "*roundusa3.libgcc"
 489 (define_insn "*round<mode>3.libgcc"
 490   [(set (reg:ALL4QA 22)
 491         (unspec:ALL4QA [(reg:ALL4QA 18)
 492                         (reg:QI 24)] UNSPEC_ROUND))
 493    (clobber (reg:ALL4QA 18))]
 494   ""
 495   "%~call __round<mode>3"
 496   [(set_attr "type" "xcall")
 497    (set_attr "cc" "clobber")])