Another small fix to implementation of -fdump-ada-spec
[official-gcc.git] / gcc / config / arm / arm1026ejs.md
blobcb95d544d7444f2e5e882bba5b0c299d7757c03a
1 ;; ARM 1026EJ-S Pipeline Description
2 ;; Copyright (C) 2003-2024 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.
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.
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 ;; These descriptions are based on the information contained in the
22 ;; ARM1026EJ-S Technical Reference Manual, Copyright (c) 2003 ARM
23 ;; Limited.
26 ;; This automaton provides a pipeline description for the ARM
27 ;; 1026EJ-S core.
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.
33 (define_automaton "arm1026ejs")
35 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
36 ;; Pipelines
37 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
39 ;; There are two pipelines:
40 ;; 
41 ;; - An Arithmetic Logic Unit (ALU) pipeline.
43 ;;   The ALU pipeline has fetch, issue, decode, execute, memory, and
44 ;;   write stages. We only need to model the execute, memory and write
45 ;;   stages.
47 ;; - A Load-Store Unit (LSU) pipeline.
49 ;;   The LSU pipeline has decode, execute, memory, and write stages.
50 ;;   We only model the execute, memory and write stages.
52 (define_cpu_unit "a_e,a_m,a_w" "arm1026ejs")
53 (define_cpu_unit "l_e,l_m,l_w" "arm1026ejs")
55 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
56 ;; ALU Instructions
57 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
59 ;; ALU instructions require three cycles to execute, and use the ALU
60 ;; pipeline in each of the three stages.  The results are available
61 ;; after the execute stage has finished.
63 ;; If the destination register is the PC, the pipelines are stalled
64 ;; for several cycles.  That case is not modeled here.
66 ;; ALU operations with no shifted operand
67 (define_insn_reservation "alu_op" 1 
68  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
69       (eq_attr "type" "alu_imm,alus_imm,logic_imm,logics_imm,\
70                        alu_sreg,alus_sreg,logic_reg,logics_reg,\
71                        adc_imm,adcs_imm,adc_reg,adcs_reg,\
72                        adr,bfm,rev,\
73                        shift_imm,shift_reg,\
74                        mov_imm,mov_reg,mvn_imm,mvn_reg,\
75                        multiple"))
76  "a_e,a_m,a_w")
78 ;; ALU operations with a shift-by-constant operand
79 (define_insn_reservation "alu_shift_op" 1 
80  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
81       (eq_attr "type" "alu_shift_imm_lsl_1to4,alu_shift_imm_other,alus_shift_imm,\
82                        logic_shift_imm,logics_shift_imm,\
83                        extend,mov_shift,mvn_shift"))
84  "a_e,a_m,a_w")
86 ;; ALU operations with a shift-by-register operand
87 ;; These really stall in the decoder, in order to read
88 ;; the shift value in a second cycle. Pretend we take two cycles in
89 ;; the execute stage.
90 (define_insn_reservation "alu_shift_reg_op" 2 
91  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
92       (eq_attr "type" "alu_shift_reg,alus_shift_reg,\
93                        logic_shift_reg,logics_shift_reg,\
94                        mov_shift_reg,mvn_shift_reg"))
95  "a_e*2,a_m,a_w")
97 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
98 ;; Multiplication Instructions
99 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
101 ;; Multiplication instructions loop in the execute stage until the
102 ;; instruction has been passed through the multiplier array enough
103 ;; times.
105 ;; The result of the "smul" and "smulw" instructions is not available
106 ;; until after the memory stage.
107 (define_insn_reservation "mult1" 2
108  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
109       (eq_attr "type" "smulxy,smulwy"))
110  "a_e,a_m,a_w")
112 ;; The "smlaxy" and "smlawx" instructions require two iterations through
113 ;; the execute stage; the result is available immediately following
114 ;; the execute stage.
115 (define_insn_reservation "mult2" 2
116  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
117       (eq_attr "type" "smlaxy,smlalxy,smlawx"))
118  "a_e*2,a_m,a_w")
120 ;; The "smlalxy", "mul", and "mla" instructions require two iterations
121 ;; through the execute stage; the result is not available until after
122 ;; the memory stage.
123 (define_insn_reservation "mult3" 3
124  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
125       (eq_attr "type" "smlalxy,mul,mla"))
126  "a_e*2,a_m,a_w")
128 ;; The "muls" and "mlas" instructions loop in the execute stage for
129 ;; four iterations in order to set the flags.  The value result is
130 ;; available after three iterations.
131 (define_insn_reservation "mult4" 3
132  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
133       (eq_attr "type" "muls,mlas"))
134  "a_e*4,a_m,a_w")
136 ;; Long multiply instructions that produce two registers of
137 ;; output (such as umull) make their results available in two cycles;
138 ;; the least significant word is available before the most significant
139 ;; word.  That fact is not modeled; instead, the instructions are
140 ;; described as if the entire result was available at the end of the
141 ;; cycle in which both words are available.
143 ;; The "umull", "umlal", "smull", and "smlal" instructions all take
144 ;; three iterations through the execute cycle, and make their results
145 ;; available after the memory cycle.
146 (define_insn_reservation "mult5" 4
147  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
148       (eq_attr "type" "umull,umlal,smull,smlal"))
149  "a_e*3,a_m,a_w")
151 ;; The "umulls", "umlals", "smulls", and "smlals" instructions loop in
152 ;; the execute stage for five iterations in order to set the flags.
153 ;; The value result is available after four iterations.
154 (define_insn_reservation "mult6" 4
155  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
156       (eq_attr "type" "umulls,umlals,smulls,smlals"))
157  "a_e*5,a_m,a_w")
159 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
160 ;; Load/Store Instructions
161 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
163 ;; The models for load/store instructions do not accurately describe
164 ;; the difference between operations with a base register writeback
165 ;; (such as "ldm!").  These models assume that all memory references
166 ;; hit in dcache.
168 ;; LSU instructions require six cycles to execute.  They use the ALU
169 ;; pipeline in all but the 5th cycle, and the LSU pipeline in cycles
170 ;; three through six.
171 ;; Loads and stores which use a scaled register offset or scaled
172 ;; register pre-indexed addressing mode take three cycles EXCEPT for
173 ;; those that are base + offset with LSL of 0 or 2, or base - offset
174 ;; with LSL of zero.  The remainder take 1 cycle to execute.
175 ;; For 4byte loads there is a bypass from the load stage
177 (define_insn_reservation "load1_op" 2
178  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
179       (eq_attr "type" "load_byte,load_4"))
180  "a_e+l_e,l_m,a_w+l_w")
182 (define_insn_reservation "store1_op" 0
183  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
184       (eq_attr "type" "store_4"))
185  "a_e+l_e,l_m,a_w+l_w")
187 ;; A load's result can be stored by an immediately following store
188 (define_bypass 1 "load1_op" "store1_op" "arm_no_early_store_addr_dep")
190 ;; On a LDM/STM operation, the LSU pipeline iterates until all of the
191 ;; registers have been processed.
193 ;; The time it takes to load the data depends on whether or not the
194 ;; base address is 64-bit aligned; if it is not, an additional cycle
195 ;; is required.  This model assumes that the address is always 64-bit
196 ;; aligned.  Because the processor can load two registers per cycle,
197 ;; that assumption means that we use the same instruction reservations
198 ;; for loading 2k and 2k - 1 registers.
200 ;; The ALU pipeline is stalled until the completion of the last memory
201 ;; stage in the LSU pipeline.  That is modeled by keeping the ALU
202 ;; execute stage busy until that point.
204 ;; As with ALU operations, if one of the destination registers is the
205 ;; PC, there are additional stalls; that is not modeled.
207 (define_insn_reservation "load2_op" 2
208  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
209       (eq_attr "type" "load_8"))
210  "a_e+l_e,l_m,a_w+l_w")
212 (define_insn_reservation "store2_op" 0
213  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
214       (eq_attr "type" "store_8"))
215  "a_e+l_e,l_m,a_w+l_w")
217 (define_insn_reservation "load34_op" 3
218  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
219       (eq_attr "type" "load_12,load_16"))
220  "a_e+l_e,a_e+l_e+l_m,a_e+l_m,a_w+l_w")
222 (define_insn_reservation "store34_op" 0
223  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
224       (eq_attr "type" "store_12,store_16"))
225  "a_e+l_e,a_e+l_e+l_m,a_e+l_m,a_w+l_w")
227 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
228 ;; Branch and Call Instructions
229 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
231 ;; Branch instructions are difficult to model accurately.  The ARM
232 ;; core can predict most branches.  If the branch is predicted
233 ;; correctly, and predicted early enough, the branch can be completely
234 ;; eliminated from the instruction stream.  Some branches can
235 ;; therefore appear to require zero cycles to execute.  We assume that
236 ;; all branches are predicted correctly, and that the latency is
237 ;; therefore the minimum value.
239 (define_insn_reservation "branch_op" 0
240  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
241       (eq_attr "type" "branch"))
242  "nothing")
244 ;; The latency for a call is not predictable.  Therefore, we use 32 as
245 ;; roughly equivalent to positive infinity.
247 (define_insn_reservation "call_op" 32
248  (and (eq_attr "tune" "arm1026ejs")
249       (eq_attr "type" "call"))
250  "nothing")