test/CodeGen/SystemZ/frame-16.ll

   1 ; Test the handling of base + index + displacement addresses for large frames,
   2 ; in cases where both 12-bit and 20-bit displacements are allowed.
   3 ;
   4 ; RUN: llc < %s -mtriple=s390x-linux-gnu | FileCheck -check-prefix=CHECK-NOFP %s
   5 ; RUN: llc < %s -mtriple=s390x-linux-gnu -disable-fp-elim | FileCheck -check-prefix=CHECK-FP %s
   6
   7 ; This file tests what happens when a displacement is converted from
   8 ; being relative to the start of a frame object to being relative to
   9 ; the frame itself.  In some cases the test is only possible if two
  10 ; objects are allocated.
  11 ;
  12 ; Rather than rely on a particular order for those objects, the tests
  13 ; instead allocate two objects of the same size and apply the test to
  14 ; both of them.  For consistency, all tests follow this model, even if
  15 ; one object would actually be enough.
  16
  17 ; First check the highest offset that is in range of the 12-bit form.
  18 ;
  19 ; The last in-range doubleword offset is 4088.  Since the frame has two
  20 ; emergency spill slots at 160(%r15), the amount that we need to allocate
  21 ; in order to put another object at offset 4088 is 4088 - 176 = 3912 bytes.
  22 define void @f1(i8 %byte) {
  23 ; CHECK-NOFP-LABEL: f1:
  24 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 4095(%r15)
  25 ; CHECK-NOFP: br %r14
  26 ;
  27 ; CHECK-FP-LABEL: f1:
  28 ; CHECK-FP: stc %r2, 4095(%r11)
  29 ; CHECK-FP: br %r14
  30   %region1 = alloca [3912 x i8], align 8
  31   %region2 = alloca [3912 x i8], align 8
  32   %ptr1 = getelementptr inbounds [3912 x i8]* %region1, i64 0, i64 7
  33   %ptr2 = getelementptr inbounds [3912 x i8]* %region2, i64 0, i64 7
  34   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
  35   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
  36   ret void
  37 }
  38
  39 ; Test the first offset that is out-of-range of the 12-bit form.
  40 define void @f2(i8 %byte) {
  41 ; CHECK-NOFP-LABEL: f2:
  42 ; CHECK-NOFP: stcy %r2, 4096(%r15)
  43 ; CHECK-NOFP: br %r14
  44 ;
  45 ; CHECK-FP-LABEL: f2:
  46 ; CHECK-FP: stcy %r2, 4096(%r11)
  47 ; CHECK-FP: br %r14
  48   %region1 = alloca [3912 x i8], align 8
  49   %region2 = alloca [3912 x i8], align 8
  50   %ptr1 = getelementptr inbounds [3912 x i8]* %region1, i64 0, i64 8
  51   %ptr2 = getelementptr inbounds [3912 x i8]* %region2, i64 0, i64 8
  52   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
  53   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
  54   ret void
  55 }
  56
  57 ; Test the last offset that is in range of the 20-bit form.
  58 ;
  59 ; The last in-range doubleword offset is 524280, so by the same reasoning
  60 ; as above, we need to allocate objects of 524280 - 176 = 524104 bytes.
  61 define void @f3(i8 %byte) {
  62 ; CHECK-NOFP-LABEL: f3:
  63 ; CHECK-NOFP: stcy %r2, 524287(%r15)
  64 ; CHECK-NOFP: br %r14
  65 ;
  66 ; CHECK-FP-LABEL: f3:
  67 ; CHECK-FP: stcy %r2, 524287(%r11)
  68 ; CHECK-FP: br %r14
  69   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
  70   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
  71   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region1, i64 0, i64 7
  72   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region2, i64 0, i64 7
  73   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
  74   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
  75   ret void
  76 }
  77
  78 ; Test the first out-of-range offset.  We can't use an index register here,
  79 ; and the offset is also out of LAY's range, so expect a constant load
  80 ; followed by an addition.
  81 define void @f4(i8 %byte) {
  82 ; CHECK-NOFP-LABEL: f4:
  83 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 8
  84 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 0(%r1,%r15)
  85 ; CHECK-NOFP: br %r14
  86 ;
  87 ; CHECK-FP-LABEL: f4:
  88 ; CHECK-FP: llilh %r1, 8
  89 ; CHECK-FP: stc %r2, 0(%r1,%r11)
  90 ; CHECK-FP: br %r14
  91   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
  92   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
  93   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region1, i64 0, i64 8
  94   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region2, i64 0, i64 8
  95   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
  96   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
  97   ret void
  98 }
  99
 100 ; Add 4095 to the previous offset, to test the other end of the STC range.
 101 ; The instruction will actually be STCY before frame lowering.
 102 define void @f5(i8 %byte) {
 103 ; CHECK-NOFP-LABEL: f5:
 104 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 8
 105 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 4095(%r1,%r15)
 106 ; CHECK-NOFP: br %r14
 107 ;
 108 ; CHECK-FP-LABEL: f5:
 109 ; CHECK-FP: llilh %r1, 8
 110 ; CHECK-FP: stc %r2, 4095(%r1,%r11)
 111 ; CHECK-FP: br %r14
 112   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
 113   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
 114   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region1, i64 0, i64 4103
 115   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region2, i64 0, i64 4103
 116   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
 117   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
 118   ret void
 119 }
 120
 121 ; Test the next offset after that, which uses STCY instead of STC.
 122 define void @f6(i8 %byte) {
 123 ; CHECK-NOFP-LABEL: f6:
 124 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 8
 125 ; CHECK-NOFP: stcy %r2, 4096(%r1,%r15)
 126 ; CHECK-NOFP: br %r14
 127 ;
 128 ; CHECK-FP-LABEL: f6:
 129 ; CHECK-FP: llilh %r1, 8
 130 ; CHECK-FP: stcy %r2, 4096(%r1,%r11)
 131 ; CHECK-FP: br %r14
 132   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
 133   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
 134   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region1, i64 0, i64 4104
 135   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region2, i64 0, i64 4104
 136   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
 137   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
 138   ret void
 139 }
 140
 141 ; Now try an offset of 524287 from the start of the object, with the
 142 ; object being at offset 1048576 (1 << 20).  The backend prefers to create
 143 ; anchors 0x10000 bytes apart, so that the high part can be loaded using
 144 ; LLILH while still using STC in more cases than 0x40000 anchors would.
 145 define void @f7(i8 %byte) {
 146 ; CHECK-NOFP-LABEL: f7:
 147 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 23
 148 ; CHECK-NOFP: stcy %r2, 65535(%r1,%r15)
 149 ; CHECK-NOFP: br %r14
 150 ;
 151 ; CHECK-FP-LABEL: f7:
 152 ; CHECK-FP: llilh %r1, 23
 153 ; CHECK-FP: stcy %r2, 65535(%r1,%r11)
 154 ; CHECK-FP: br %r14
 155   %region1 = alloca [1048400 x i8], align 8
 156   %region2 = alloca [1048400 x i8], align 8
 157   %ptr1 = getelementptr inbounds [1048400 x i8]* %region1, i64 0, i64 524287
 158   %ptr2 = getelementptr inbounds [1048400 x i8]* %region2, i64 0, i64 524287
 159   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
 160   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
 161   ret void
 162 }
 163
 164 ; Keep the object-relative offset the same but bump the size of the
 165 ; objects by one doubleword.
 166 define void @f8(i8 %byte) {
 167 ; CHECK-NOFP-LABEL: f8:
 168 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 24
 169 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 7(%r1,%r15)
 170 ; CHECK-NOFP: br %r14
 171 ;
 172 ; CHECK-FP-LABEL: f8:
 173 ; CHECK-FP: llilh %r1, 24
 174 ; CHECK-FP: stc %r2, 7(%r1,%r11)
 175 ; CHECK-FP: br %r14
 176   %region1 = alloca [1048408 x i8], align 8
 177   %region2 = alloca [1048408 x i8], align 8
 178   %ptr1 = getelementptr inbounds [1048408 x i8]* %region1, i64 0, i64 524287
 179   %ptr2 = getelementptr inbounds [1048408 x i8]* %region2, i64 0, i64 524287
 180   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
 181   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
 182   ret void
 183 }
 184
 185 ; Check a case where the original displacement is out of range.  The backend
 186 ; should force separate address logic from the outset.  We don't yet do any
 187 ; kind of anchor optimization, so there should be no offset on the STC itself.
 188 ;
 189 ; Before frame lowering this is an LA followed by the AGFI seen below.
 190 ; The LA then gets lowered into the LLILH/LA form.  The exact sequence
 191 ; isn't that important though.
 192 define void @f9(i8 %byte) {
 193 ; CHECK-NOFP-LABEL: f9:
 194 ; CHECK-NOFP: llilh [[R1:%r[1-5]]], 16
 195 ; CHECK-NOFP: la [[R2:%r[1-5]]], 8([[R1]],%r15)
 196 ; CHECK-NOFP: agfi [[R2]], 524288
 197 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 0([[R2]])
 198 ; CHECK-NOFP: br %r14
 199 ;
 200 ; CHECK-FP-LABEL: f9:
 201 ; CHECK-FP: llilh [[R1:%r[1-5]]], 16
 202 ; CHECK-FP: la [[R2:%r[1-5]]], 8([[R1]],%r11)
 203 ; CHECK-FP: agfi [[R2]], 524288
 204 ; CHECK-FP: stc %r2, 0([[R2]])
 205 ; CHECK-FP: br %r14
 206   %region1 = alloca [1048408 x i8], align 8
 207   %region2 = alloca [1048408 x i8], align 8
 208   %ptr1 = getelementptr inbounds [1048408 x i8]* %region1, i64 0, i64 524288
 209   %ptr2 = getelementptr inbounds [1048408 x i8]* %region2, i64 0, i64 524288
 210   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
 211   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
 212   ret void
 213 }
 214
 215 ; Repeat f4 in a case that needs the emergency spill slots (because all
 216 ; call-clobbered registers are live and no call-saved ones have been
 217 ; allocated).
 218 define void @f10(i32 *%vptr, i8 %byte) {
 219 ; CHECK-NOFP-LABEL: f10:
 220 ; CHECK-NOFP: stg [[REGISTER:%r[1-9][0-4]?]], [[OFFSET:160|168]](%r15)
 221 ; CHECK-NOFP: llilh [[REGISTER]], 8
 222 ; CHECK-NOFP: stc %r3, 0([[REGISTER]],%r15)
 223 ; CHECK-NOFP: lg [[REGISTER]], [[OFFSET]](%r15)
 224 ; CHECK-NOFP: br %r14
 225 ;
 226 ; CHECK-FP-LABEL: f10:
 227 ; CHECK-FP: stg [[REGISTER:%r[1-9][0-4]?]], [[OFFSET:160|168]](%r11)
 228 ; CHECK-FP: llilh [[REGISTER]], 8
 229 ; CHECK-FP: stc %r3, 0([[REGISTER]],%r11)
 230 ; CHECK-FP: lg [[REGISTER]], [[OFFSET]](%r11)
 231 ; CHECK-FP: br %r14
 232   %i0 = load volatile i32 *%vptr
 233   %i1 = load volatile i32 *%vptr
 234   %i4 = load volatile i32 *%vptr
 235   %i5 = load volatile i32 *%vptr
 236   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
 237   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
 238   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region1, i64 0, i64 8
 239   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region2, i64 0, i64 8
 240   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
 241   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
 242   store volatile i32 %i0, i32 *%vptr
 243   store volatile i32 %i1, i32 *%vptr
 244   store volatile i32 %i4, i32 *%vptr
 245   store volatile i32 %i5, i32 *%vptr
 246   ret void
 247 }
 248
 249 ; And again with maximum register pressure.  The only spill slots that the
 250 ; NOFP case needs are the emergency ones, so the offsets are the same as for f4.
 251 ; However, the FP case uses %r11 as the frame pointer and must therefore
 252 ; spill a second register.  This leads to an extra displacement of 8.
 253 define void @f11(i32 *%vptr, i8 %byte) {
 254 ; CHECK-NOFP-LABEL: f11:
 255 ; CHECK-NOFP: stmg %r6, %r15,
 256 ; CHECK-NOFP: stg [[REGISTER:%r[1-9][0-4]?]], [[OFFSET:160|168]](%r15)
 257 ; CHECK-NOFP: llilh [[REGISTER]], 8
 258 ; CHECK-NOFP: stc %r3, 0([[REGISTER]],%r15)
 259 ; CHECK-NOFP: lg [[REGISTER]], [[OFFSET]](%r15)
 260 ; CHECK-NOFP: lmg %r6, %r15,
 261 ; CHECK-NOFP: br %r14
 262 ;
 263 ; CHECK-FP-LABEL: f11:
 264 ; CHECK-FP: stmg %r6, %r15,
 265 ; CHECK-FP: stg [[REGISTER:%r[1-9][0-4]?]], [[OFFSET:160|168]](%r11)
 266 ; CHECK-FP: llilh [[REGISTER]], 8
 267 ; CHECK-FP: stc %r3, 8([[REGISTER]],%r11)
 268 ; CHECK-FP: lg [[REGISTER]], [[OFFSET]](%r11)
 269 ; CHECK-FP: lmg %r6, %r15,
 270 ; CHECK-FP: br %r14
 271   %i0 = load volatile i32 *%vptr
 272   %i1 = load volatile i32 *%vptr
 273   %i4 = load volatile i32 *%vptr
 274   %i5 = load volatile i32 *%vptr
 275   %i6 = load volatile i32 *%vptr
 276   %i7 = load volatile i32 *%vptr
 277   %i8 = load volatile i32 *%vptr
 278   %i9 = load volatile i32 *%vptr
 279   %i10 = load volatile i32 *%vptr
 280   %i11 = load volatile i32 *%vptr
 281   %i12 = load volatile i32 *%vptr
 282   %i13 = load volatile i32 *%vptr
 283   %i14 = load volatile i32 *%vptr
 284   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
 285   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
 286   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region1, i64 0, i64 8
 287   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region2, i64 0, i64 8
 288   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
 289   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
 290   store volatile i32 %i0, i32 *%vptr
 291   store volatile i32 %i1, i32 *%vptr
 292   store volatile i32 %i4, i32 *%vptr
 293   store volatile i32 %i5, i32 *%vptr
 294   store volatile i32 %i6, i32 *%vptr
 295   store volatile i32 %i7, i32 *%vptr
 296   store volatile i32 %i8, i32 *%vptr
 297   store volatile i32 %i9, i32 *%vptr
 298   store volatile i32 %i10, i32 *%vptr
 299   store volatile i32 %i11, i32 *%vptr
 300   store volatile i32 %i12, i32 *%vptr
 301   store volatile i32 %i13, i32 *%vptr
 302   store volatile i32 %i14, i32 *%vptr
 303   ret void
 304 }
 305
 306 ; Repeat f4 in a case where the index register is already occupied.
 307 define void @f12(i8 %byte, i64 %index) {
 308 ; CHECK-NOFP-LABEL: f12:
 309 ; CHECK-NOFP: llilh %r1, 8
 310 ; CHECK-NOFP: agr %r1, %r15
 311 ; CHECK-NOFP: stc %r2, 0(%r3,%r1)
 312 ; CHECK-NOFP: br %r14
 313 ;
 314 ; CHECK-FP-LABEL: f12:
 315 ; CHECK-FP: llilh %r1, 8
 316 ; CHECK-FP: agr %r1, %r11
 317 ; CHECK-FP: stc %r2, 0(%r3,%r1)
 318 ; CHECK-FP: br %r14
 319   %region1 = alloca [524104 x i8], align 8
 320   %region2 = alloca [524104 x i8], align 8
 321   %index1 = add i64 %index, 8
 322   %ptr1 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region1, i64 0, i64 %index1
 323   %ptr2 = getelementptr inbounds [524104 x i8]* %region2, i64 0, i64 %index1
 324   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr1
 325   store volatile i8 %byte, i8 *%ptr2
 326   ret void
 327 }