gcc/config/i386/pentium.md

   1 ;; Pentium Scheduling
   2 ;; Copyright (C) 2002-2018 Free Software Foundation, Inc.
   3 ;;
   4 ;; This file is part of GCC.
   5 ;;
   6 ;; GCC is free software; you can redistribute it and/or modify
   7 ;; it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8 ;; the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
   9 ;; any later version.
  10 ;;
  11 ;; GCC is distributed in the hope that it will be useful,
  12 ;; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13 ;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14 ;; GNU General Public License for more details.
  15 ;;
  16 ;; You should have received a copy of the GNU General Public License
  17 ;; along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
  18 ;; <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
  19 ;;
  20 ;; The Pentium is an in-order core with two integer pipelines.
  21
  22 ;; True for insns that behave like prefixed insns on the Pentium.
  23 (define_attr "pent_prefix" "false,true"
  24   (if_then_else (ior (eq_attr "prefix_0f" "1")
  25                      (ior (eq_attr "prefix_data16" "1")
  26                           (eq_attr "prefix_rep" "1")))
  27     (const_string "true")
  28     (const_string "false")))
  29
  30 ;; Categorize how an instruction slots.
  31
  32 ;; The non-MMX Pentium slots an instruction with prefixes on U pipe only,
  33 ;; while MMX Pentium can slot it on either U or V.  Model non-MMX Pentium
  34 ;; rules, because it results in noticeably better code on non-MMX Pentium
  35 ;; and doesn't hurt much on MMX.  (Prefixed instructions are not very
  36 ;; common, so the scheduler usually has a non-prefixed insn to pair).
  37
  38 (define_attr "pent_pair" "uv,pu,pv,np"
  39   (cond [(eq_attr "imm_disp" "true")
  40            (const_string "np")
  41          (ior (eq_attr "type" "alu1,alu,imov,icmp,test,lea,incdec")
  42               (and (eq_attr "type" "pop,push")
  43                    (eq_attr "memory" "!both")))
  44            (if_then_else (eq_attr "pent_prefix" "true")
  45              (const_string "pu")
  46              (const_string "uv"))
  47          (eq_attr "type" "ibr")
  48            (const_string "pv")
  49          (and (eq_attr "type" "ishift")
  50               (match_operand 2 "const_int_operand"))
  51            (const_string "pu")
  52          (and (eq_attr "type" "rotate")
  53               (match_operand 2 "const1_operand"))
  54            (const_string "pu")
  55          (and (eq_attr "type" "ishift1")
  56               (match_operand 1 "const_int_operand"))
  57            (const_string "pu")
  58          (and (eq_attr "type" "rotate1")
  59               (match_operand 1 "const1_operand"))
  60            (const_string "pu")
  61          (and (eq_attr "type" "call")
  62               (match_operand 0 "constant_call_address_operand"))
  63            (const_string "pv")
  64          (and (eq_attr "type" "callv")
  65               (match_operand 1 "constant_call_address_operand"))
  66            (const_string "pv")
  67         ]
  68         (const_string "np")))
  69
  70 (define_automaton "pentium,pentium_fpu")
  71
  72 ;; Pentium do have U and V pipes.  Instruction to both pipes
  73 ;; are always issued together, much like on VLIW.
  74 ;;
  75 ;;                    predecode
  76 ;;                   /         \
  77 ;;               decodeu     decodev
  78 ;;             /    |           |
  79 ;;           fpu executeu    executev
  80 ;;            |     |           |
  81 ;;           fpu  retire     retire
  82 ;;            |
  83 ;;           fpu
  84 ;; We add dummy "port" pipes allocated only first cycle of
  85 ;; instruction to specify this behavior.
  86
  87 (define_cpu_unit "pentium-portu,pentium-portv" "pentium")
  88 (define_cpu_unit "pentium-u,pentium-v" "pentium")
  89 (absence_set "pentium-portu" "pentium-u,pentium-v")
  90 (presence_set "pentium-portv" "pentium-portu")
  91
  92 ;; Floating point instructions can overlap with new issue of integer
  93 ;; instructions.  We model only first cycle of FP pipeline, as it is
  94 ;; fully pipelined.
  95 (define_cpu_unit "pentium-fp" "pentium_fpu")
  96
  97 ;; There is non-pipelined multiplier unit used for complex operations.
  98 (define_cpu_unit "pentium-fmul" "pentium_fpu")
  99
 100 ;; Pentium preserves memory ordering, so when load-execute-store
 101 ;; instruction is executed together with other instruction loading
 102 ;; data, the execution of the other instruction is delayed to very
 103 ;; last cycle of first instruction, when data are bypassed.
 104 ;; We model this by allocating "memory" unit when store is pending
 105 ;; and using conflicting load units together.
 106
 107 (define_cpu_unit "pentium-memory" "pentium")
 108 (define_cpu_unit "pentium-load0" "pentium")
 109 (define_cpu_unit "pentium-load1" "pentium")
 110 (absence_set "pentium-load0,pentium-load1" "pentium-memory")
 111
 112 (define_reservation "pentium-load" "(pentium-load0 | pentium-load1)")
 113 (define_reservation "pentium-np" "(pentium-u + pentium-v)")
 114 (define_reservation "pentium-uv" "(pentium-u | pentium-v)")
 115 (define_reservation "pentium-portuv" "(pentium-portu | pentium-portv)")
 116 (define_reservation "pentium-firstu" "(pentium-u + pentium-portu)")
 117 (define_reservation "pentium-firstv" "(pentium-v + pentium-portuv)")
 118 (define_reservation "pentium-firstuv" "(pentium-uv + pentium-portuv)")
 119 (define_reservation "pentium-firstuload" "(pentium-load + pentium-firstu)")
 120 (define_reservation "pentium-firstvload" "(pentium-load + pentium-firstv)")
 121 (define_reservation "pentium-firstuvload" "(pentium-load + pentium-firstuv)
 122                                            | (pentium-firstv,pentium-v,
 123                                               (pentium-load+pentium-firstv))")
 124 (define_reservation "pentium-firstuboth" "(pentium-load + pentium-firstu
 125                                            + pentium-memory)")
 126 (define_reservation "pentium-firstvboth" "(pentium-load + pentium-firstv
 127                                            + pentium-memory)")
 128 (define_reservation "pentium-firstuvboth" "(pentium-load + pentium-firstuv
 129                                             + pentium-memory)
 130                                            | (pentium-firstv,pentium-v,
 131                                               (pentium-load+pentium-firstv))")
 132
 133 ;; Few common long latency instructions
 134 (define_insn_reservation "pent_mul" 11
 135   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 136        (eq_attr "type" "imul"))
 137   "pentium-np*11")
 138
 139 (define_insn_reservation "pent_str" 12
 140   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 141        (eq_attr "type" "str"))
 142   "pentium-np*12")
 143
 144 ;; Integer division and some other long latency instruction block all
 145 ;; units, including the FP pipe.  There is no value in modeling the
 146 ;; latency of these instructions and not modeling the latency
 147 ;; decreases the size of the DFA.
 148 (define_insn_reservation "pent_block" 1
 149   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 150        (eq_attr "type" "idiv"))
 151   "pentium-np+pentium-fp")
 152
 153 ;;  Moves usually have one cycle penalty, but there are exceptions.
 154 (define_insn_reservation "pent_fmov" 1
 155   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 156        (and (eq_attr "type" "fmov")
 157             (eq_attr "memory" "none,load")))
 158   "(pentium-fp+pentium-np)")
 159
 160 (define_insn_reservation "pent_fpmovxf" 3
 161   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 162        (and (eq_attr "type" "fmov")
 163             (and (eq_attr "memory" "load,store")
 164                  (eq_attr "mode" "XF"))))
 165   "(pentium-fp+pentium-np)*3")
 166
 167 (define_insn_reservation "pent_fpstore" 2
 168   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 169        (and (eq_attr "type" "fmov")
 170             (ior (match_operand 1 "immediate_operand")
 171                  (eq_attr "memory" "store"))))
 172   "(pentium-fp+pentium-np)*2")
 173
 174 (define_insn_reservation "pent_imov" 1
 175   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 176        (eq_attr "type" "imov"))
 177   "pentium-firstuv")
 178
 179 ;; Push and pop instructions have 1 cycle latency and special
 180 ;; hardware bypass allows them to be paired with other push,pop
 181 ;; and call instructions.
 182 (define_bypass 0 "pent_push,pent_pop" "pent_push,pent_pop,pent_call")
 183 (define_insn_reservation "pent_push" 1
 184   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 185        (and (eq_attr "type" "push")
 186             (eq_attr "memory" "store")))
 187   "pentium-firstuv")
 188
 189 (define_insn_reservation "pent_pop" 1
 190   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 191        (eq_attr "type" "pop,leave"))
 192   "pentium-firstuv")
 193
 194 ;; Call and branch instruction can execute in either pipe, but
 195 ;; they are only pairable when in the v pipe.
 196 (define_insn_reservation "pent_call" 10
 197   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 198        (eq_attr "type" "call,callv"))
 199   "pentium-firstv,pentium-v*9")
 200
 201 (define_insn_reservation "pent_branch" 1
 202   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 203        (eq_attr "type" "ibr"))
 204   "pentium-firstv")
 205
 206 ;; Floating point instruction dispatch in U pipe, but continue
 207 ;; in FP pipeline allowing other instructions to be executed.
 208 (define_insn_reservation "pent_fp" 3
 209   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 210        (eq_attr "type" "fop,fistp"))
 211   "(pentium-firstu+pentium-fp),nothing,nothing")
 212
 213 ;; First two cycles of fmul are not pipelined.
 214 (define_insn_reservation "pent_fmul" 3
 215   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 216        (eq_attr "type" "fmul"))
 217   "(pentium-firstuv+pentium-fp+pentium-fmul),pentium-fmul,nothing")
 218
 219 ;; Long latency FP instructions overlap with integer instructions,
 220 ;; but only last 2 cycles with FP ones.
 221 (define_insn_reservation "pent_fdiv" 39
 222   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 223        (eq_attr "type" "fdiv"))
 224   "(pentium-np+pentium-fp+pentium-fmul),
 225    (pentium-fp+pentium-fmul)*36,pentium-fmul*2")
 226
 227 (define_insn_reservation "pent_fpspc" 70
 228   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 229        (eq_attr "type" "fpspc"))
 230   "(pentium-np+pentium-fp+pentium-fmul),
 231    (pentium-fp+pentium-fmul)*67,pentium-fmul*2")
 232
 233 ;; Integer instructions.  Load/execute/store takes 3 cycles,
 234 ;; load/execute 2 cycles and execute only one cycle.
 235 (define_insn_reservation "pent_uv_both" 3
 236   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 237        (and (eq_attr "pent_pair" "uv")
 238             (eq_attr "memory" "both")))
 239   "pentium-firstuvboth,pentium-uv+pentium-memory,pentium-uv")
 240
 241 (define_insn_reservation "pent_u_both" 3
 242   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 243        (and (eq_attr "pent_pair" "pu")
 244             (eq_attr "memory" "both")))
 245   "pentium-firstuboth,pentium-u+pentium-memory,pentium-u")
 246
 247 (define_insn_reservation "pent_v_both" 3
 248   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 249        (and (eq_attr "pent_pair" "pv")
 250             (eq_attr "memory" "both")))
 251   "pentium-firstvboth,pentium-v+pentium-memory,pentium-v")
 252
 253 (define_insn_reservation "pent_np_both" 3
 254   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 255        (and (eq_attr "pent_pair" "np")
 256             (eq_attr "memory" "both")))
 257   "pentium-np,pentium-np,pentium-np")
 258
 259 (define_insn_reservation "pent_uv_load" 2
 260   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 261        (and (eq_attr "pent_pair" "uv")
 262             (eq_attr "memory" "load")))
 263   "pentium-firstuvload,pentium-uv")
 264
 265 (define_insn_reservation "pent_u_load" 2
 266   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 267        (and (eq_attr "pent_pair" "pu")
 268             (eq_attr "memory" "load")))
 269   "pentium-firstuload,pentium-u")
 270
 271 (define_insn_reservation "pent_v_load" 2
 272   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 273        (and (eq_attr "pent_pair" "pv")
 274             (eq_attr "memory" "load")))
 275   "pentium-firstvload,pentium-v")
 276
 277 (define_insn_reservation "pent_np_load" 2
 278   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 279        (and (eq_attr "pent_pair" "np")
 280             (eq_attr "memory" "load")))
 281   "pentium-np,pentium-np")
 282
 283 (define_insn_reservation "pent_uv" 1
 284   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 285        (and (eq_attr "pent_pair" "uv")
 286             (eq_attr "memory" "none")))
 287   "pentium-firstuv")
 288
 289 (define_insn_reservation "pent_u" 1
 290   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 291        (and (eq_attr "pent_pair" "pu")
 292             (eq_attr "memory" "none")))
 293   "pentium-firstu")
 294
 295 (define_insn_reservation "pent_v" 1
 296   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 297        (and (eq_attr "pent_pair" "pv")
 298             (eq_attr "memory" "none")))
 299   "pentium-firstv")
 300
 301 (define_insn_reservation "pent_np" 1
 302   (and (eq_attr "cpu" "pentium")
 303        (and (eq_attr "pent_pair" "np")
 304             (eq_attr "memory" "none")))
 305   "pentium-np")
 306