gcc/config/mips/24k.md

   1 ;; DFA-based pipeline descriptions for MIPS Technologies 24K core.
   2 ;; Contributed by Chao-ying Fu (fu@mips.com), Nigel Stephens (nigel@mips.com)
   3 ;;   and David Ung (davidu@mips.com)
   4 ;;
   5 ;; The 24K is a single-issue processor with a half-clocked fpu.
   6 ;; The 24Kx is 24k with 1:1 clocked fpu.
   7 ;;
   8 ;; References:
   9 ;;   "MIPS32 24K Processor Core Family Software User's Manual, Rev 3.04."
  10 ;;
  11 ;; Copyright (C) 2005 Free Software Foundation, Inc.
  12 ;;
  13 ;; This file is part of GCC.
  14 ;;
  15 ;; GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
  16 ;; under the terms of the GNU General Public License as published
  17 ;; by the Free Software Foundation; either version 2, or (at your
  18 ;; option) any later version.
  19
  20 ;; GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  21 ;; ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
  22 ;; or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public
  23 ;; License for more details.
  24
  25 ;; You should have received a copy of the GNU General Public License
  26 ;; along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the
  27 ;; Free Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston,
  28 ;; MA 02110-1301, USA.
  29
  30 (define_automaton "r24k_cpu, r24k_mdu, r24k_fpu")
  31
  32 ;; Integer execution unit.
  33 (define_cpu_unit "r24k_iss"             "r24k_cpu")
  34 (define_cpu_unit "r24k_ixu_arith"       "r24k_cpu")
  35 (define_cpu_unit "r24k_mul3a"           "r24k_mdu")
  36 (define_cpu_unit "r24k_mul3b"           "r24k_mdu")
  37 (define_cpu_unit "r24k_mul3c"           "r24k_mdu")
  38
  39 ;; --------------------------------------------------------------
  40 ;; Producers
  41 ;; --------------------------------------------------------------
  42
  43 ;; 1. Loads: lb, lbu, lh, lhu, ll, lw, lwl, lwr, lwpc, lwxs
  44 (define_insn_reservation "r24k_int_load" 2
  45   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
  46        (eq_attr "type" "load"))
  47   "r24k_iss+r24k_ixu_arith")
  48
  49
  50 ;; 2. Arithmetic: add, addi, addiu, addiupc, addu, and, andi, clo, clz,
  51 ;;    ext, ins, lui, movn, movz, nor, or, ori, rotr, rotrv, seb, seh, sll,
  52 ;;    sllv, slt, slti, sltiu, sltu, sra, srav, srl, srlv, sub, subu, wsbh,
  53 ;;    xor, xori
  54 ;; (movn/movz is not matched, we'll need to split condmov to
  55 ;;  differentiate between integer/float moves)
  56 (define_insn_reservation "r24k_int_arith" 1
  57   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
  58        (eq_attr "type" "arith,const,nop,shift,slt"))
  59   "r24k_iss+r24k_ixu_arith")
  60
  61
  62 ;; 3. Links: bgezal, bgezall, bltzal, bltzall, jal, jalr, jalx
  63 ;; 3a. jr/jalr consumer
  64 (define_insn_reservation "r24k_int_jump" 1
  65   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
  66        (eq_attr "type" "call,jump"))
  67   "r24k_iss+r24k_ixu_arith")
  68
  69 ;; 3b. branch consumer
  70 (define_insn_reservation "r24k_int_branch" 1
  71   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
  72        (eq_attr "type" "branch"))
  73   "r24k_iss+r24k_ixu_arith")
  74
  75
  76 ;; 4. MDU: fully pipelined multiplier
  77 ;; mult - delivers result to hi/lo in 1 cycle (pipelined)
  78 (define_insn_reservation "r24k_int_mult" 1
  79   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
  80        (eq_attr "type" "imul"))
  81   "r24k_iss+(r24k_mul3a|r24k_mul3b|r24k_mul3c)")
  82
  83 ;; madd, msub - delivers result to hi/lo in 1 cycle (pipelined)
  84 (define_insn_reservation "r24k_int_madd" 1
  85   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
  86        (eq_attr "type" "imadd"))
  87   "r24k_iss+(r24k_mul3a|r24k_mul3b|r24k_mul3c)")
  88
  89 ;; mul - delivers result to gpr in 5 cycles
  90 (define_insn_reservation "r24k_int_mul3" 5
  91   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
  92        (eq_attr "type" "imul3"))
  93   "r24k_iss+(r24k_mul3a|r24k_mul3b|r24k_mul3c)*5")
  94
  95 ;; mfhi, mflo, mflhxu - deliver result to gpr in 5 cycles
  96 (define_insn_reservation "r24k_int_mfhilo" 5
  97   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
  98        (eq_attr "type" "mfhilo"))
  99   "r24k_iss+(r24k_mul3a|r24k_mul3b|r24k_mul3c)")
 100
 101 ;; mthi, mtlo, mtlhx - deliver result to hi/lo, thence madd, handled as bypass
 102 (define_insn_reservation "r24k_int_mthilo" 1
 103   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
 104        (eq_attr "type" "mthilo"))
 105   "r24k_iss+(r24k_mul3a|r24k_mul3b|r24k_mul3c)")
 106
 107 ;; div - default to 36 cycles for 32bit operands.  Faster for 24bit, 16bit and
 108 ;; 8bit, but is tricky to identify.
 109 (define_insn_reservation "r24k_int_div" 36
 110   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
 111        (eq_attr "type" "idiv"))
 112   "r24k_iss+(r24k_mul3a+r24k_mul3b+r24k_mul3c)*36")
 113
 114
 115 ;; 5. Cop: cfc1, di, ei, mfc0, mtc0
 116 ;; (Disabled until we add proper cop0 support)
 117 ;;(define_insn_reservation "r24k_int_cop" 3
 118 ;;  (and (eq_attr "cpu" "24k,24kx")
 119 ;;       (eq_attr "type" "cop0"))
 120 ;;  "r24k_iss+r24k_ixu_arith")
 121
 122
 123 ;; 6. Store
 124 (define_insn_reservation "r24k_int_store" 1
 125   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
 126        (and (eq_attr "type" "store")
 127             (eq_attr "mode" "!unknown")))
 128   "r24k_iss+r24k_ixu_arith")
 129
 130 ;; 6.1 Special case - matches the cprestore pattern which don't set the mode
 131 ;;     attrib. This avoids being set as r24k_int_store and have it checked
 132 ;;     against store_data_bypass_p, which would then fail because cprestore
 133 ;;     does not have a normal SET pattern.
 134 (define_insn_reservation "r24k_unknown_store" 1
 135   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
 136        (and (eq_attr "type" "store")
 137             (eq_attr "mode" "unknown")))
 138   "r24k_iss+r24k_ixu_arith")
 139
 140
 141 ;; 7. Multiple instructions
 142 (define_insn_reservation "r24k_int_multi" 1
 143   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
 144        (eq_attr "type" "multi"))
 145   "r24k_iss+r24k_ixu_arith+r24k_fpu_arith+(r24k_mul3a+r24k_mul3b+r24k_mul3c)")
 146
 147
 148 ;; 8. Unknowns - Currently these include blockage, consttable and alignment
 149 ;;    rtls. They do not really affect scheduling latency, (blockage affects
 150 ;;    scheduling via log links, but not used here).
 151 (define_insn_reservation "r24k_int_unknown" 0
 152   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
 153        (eq_attr "type" "unknown"))
 154   "r24k_iss")
 155
 156
 157 ;; 9. Prefetch
 158 (define_insn_reservation "r24k_int_prefetch" 1
 159   (and (eq_attr "cpu" "24kc,24kf,24kx")
 160        (eq_attr "type" "prefetch,prefetchx"))
 161   "r24k_iss+r24k_ixu_arith")
 162
 163
 164 ;; --------------------------------------------------------------
 165 ;; Bypass to Consumer
 166 ;; --------------------------------------------------------------
 167
 168 ;; load->next use :  2 cycles (Default)
 169 ;; load->load base:  3 cycles
 170 ;; load->store base: 3 cycles
 171 ;; load->prefetch:   3 cycles
 172 (define_bypass 3 "r24k_int_load" "r24k_int_load")
 173 (define_bypass 3 "r24k_int_load" "r24k_int_store" "!store_data_bypass_p")
 174 (define_bypass 3 "r24k_int_load" "r24k_int_prefetch")
 175
 176 ;; arith->next use :  1 cycles (Default)
 177 ;; arith->load base:  2 cycles
 178 ;; arith->store base: 2 cycles
 179 ;; arith->prefetch:   2 cycles
 180 (define_bypass 2 "r24k_int_arith" "r24k_int_load")
 181 (define_bypass 2 "r24k_int_arith" "r24k_int_store" "!store_data_bypass_p")
 182 (define_bypass 2 "r24k_int_arith" "r24k_int_prefetch")
 183
 184 ;; mul3->next use : 5 cycles (default)
 185 ;; mul3->l/s base : 6 cycles
 186 ;; mul3->prefetch : 6 cycles
 187 (define_bypass 6 "r24k_int_mul3" "r24k_int_load")
 188 (define_bypass 6 "r24k_int_mul3" "r24k_int_store" "!store_data_bypass_p")
 189 (define_bypass 6 "r24k_int_mul3" "r24k_int_prefetch")
 190
 191 ;; mfhilo->next use  : 5 cycles (default)
 192 ;; mfhilo->l/s base  : 6 cycles
 193 ;; mfhilo->prefetch  : 6 cycles
 194 ;; mthilo->madd/msub : 2 cycle (only for mthi/lo not mfhi/lo)
 195 (define_bypass 6 "r24k_int_mfhilo" "r24k_int_load")
 196 (define_bypass 6 "r24k_int_mfhilo" "r24k_int_store" "!store_data_bypass_p")
 197 (define_bypass 6 "r24k_int_mfhilo" "r24k_int_prefetch")
 198 (define_bypass 2 "r24k_int_mthilo" "r24k_int_madd")
 199
 200 ;; cop->next use : 3 cycles (Default)
 201 ;; cop->l/s base : 4 cycles
 202 ;; (define_bypass 4 "r24k_int_cop" "r24k_int_load")
 203 ;; (define_bypass 4 "r24k_int_cop" "r24k_int_store" "!store_data_bypass_p")
 204
 205 ;; multi->next use : 1 cycles (Default)
 206 ;; multi->l/s base : 2 cycles
 207 ;; multi->prefetch : 2 cycles
 208 (define_bypass 2 "r24k_int_multi" "r24k_int_load")
 209 (define_bypass 2 "r24k_int_multi" "r24k_int_store" "!store_data_bypass_p")
 210 (define_bypass 2 "r24k_int_multi" "r24k_int_prefetch")
 211
 212
 213 ;; --------------------------------------------------------------
 214 ;; Floating Point Instructions
 215 ;; --------------------------------------------------------------
 216
 217 (define_cpu_unit "r24k_fpu_arith" "r24k_fpu")
 218
 219 ;; The 24k is a single issue cpu, and the fpu runs at half clock speed,
 220 ;; so each fpu instruction ties up the shared instruction scheduler for
 221 ;; 1 cycle, and the fpu scheduler for 2 cycles.
 222 ;;
 223 ;; These timings are therefore twice the values in the 24K manual,
 224 ;; which are quoted in fpu clocks.
 225 ;;
 226 ;; The 24kx is a 24k configured with 1:1 cpu and fpu, so use
 227 ;; the unscaled timings
 228
 229 (define_reservation "r24k_fpu_iss"      "r24k_iss+(r24k_fpu_arith*2)")
 230
 231 ;; fadd, fabs, fneg
 232 (define_insn_reservation "r24k_fadd" 8
 233   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 234        (eq_attr "type" "fadd,fabs,fneg"))
 235   "r24k_fpu_iss")
 236
 237 ;; fmove, fcmove
 238 (define_insn_reservation "r24k_fmove" 8
 239   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 240        (eq_attr "type" "fmove,condmove"))
 241   "r24k_fpu_iss")
 242
 243 ;; fload
 244 (define_insn_reservation "r24k_fload" 6
 245   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 246        (eq_attr "type" "fpload,fpidxload"))
 247   "r24k_fpu_iss")
 248
 249 ;; fstore
 250 (define_insn_reservation "r24k_fstore" 2
 251   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 252        (eq_attr "type" "fpstore"))
 253   "r24k_fpu_iss")
 254
 255 ;; fmul, fmadd
 256 (define_insn_reservation "r24k_fmul_sf" 8
 257   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 258        (and (eq_attr "type" "fmul,fmadd")
 259             (eq_attr "mode" "SF")))
 260   "r24k_fpu_iss")
 261
 262 (define_insn_reservation "r24k_fmul_df" 10
 263   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 264        (and (eq_attr "type" "fmul,fmadd")
 265             (eq_attr "mode" "DF")))
 266   "r24k_fpu_iss,(r24k_fpu_arith*2)")
 267
 268
 269 ;; fdiv, fsqrt, frsqrt
 270 (define_insn_reservation "r24k_fdiv_sf" 34
 271   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 272        (and (eq_attr "type" "fdiv,fsqrt,frsqrt")
 273             (eq_attr "mode" "SF")))
 274   "r24k_fpu_iss,(r24k_fpu_arith*26)")
 275
 276 (define_insn_reservation "r24k_fdiv_df" 64
 277   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 278        (and (eq_attr "type" "fdiv,fsqrt")
 279             (eq_attr "mode" "DF")))
 280   "r24k_fpu_iss,(r24k_fpu_arith*56)")
 281
 282 ;; frsqrt
 283 (define_insn_reservation "r24k_frsqrt_df" 70
 284   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 285        (and (eq_attr "type" "frsqrt")
 286             (eq_attr "mode" "DF")))
 287   "r24k_fpu_iss,(r24k_fpu_arith*60)")
 288
 289 ;; fcmp
 290 (define_insn_reservation "r24k_fcmp" 4
 291   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 292        (eq_attr "type" "fcmp"))
 293   "r24k_fpu_iss")
 294
 295 ;; fcmp -> movf.fmt & movt.fmt bypass (dependency must be on the condition)
 296 (define_bypass 2 "r24k_fcmp" "r24k_fmove")
 297
 298 ;; fcvt (cvt.d.s, cvt.[sd].[wl])
 299 (define_insn_reservation "r24k_fcvt_i2f_s2d" 8
 300   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 301        (and (eq_attr "type" "fcvt")
 302             (eq_attr "cnv_mode" "I2S,I2D,S2D")))
 303   "r24k_fpu_iss")
 304
 305 ;; fcvt (cvt.s.d)
 306 (define_insn_reservation "r24k_fcvt_s2d" 12
 307   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 308        (and (eq_attr "type" "fcvt")
 309             (eq_attr "cnv_mode" "D2S")))
 310   "r24k_fpu_iss")
 311
 312 ;; fcvt (cvt.[wl].[sd], etc)
 313 (define_insn_reservation "r24k_fcvt_f2i" 10
 314   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 315        (and (eq_attr "type" "fcvt")
 316             (eq_attr "cnv_mode" "S2I,D2I")))
 317   "r24k_fpu_iss")
 318
 319 ;; fxfer (mfc1, mfhc1, mtc1, mthc1)
 320 (define_insn_reservation "r24k_fxfer" 4
 321   (and (eq_attr "cpu" "24kf")
 322        (eq_attr "type" "xfer"))
 323   "r24k_fpu_iss")
 324
 325 ;; --------------------------------------------------------------
 326 ;; Bypass to Consumer
 327 ;; --------------------------------------------------------------
 328 ;; r24k_fcvt_f2i->l/s base : 11 cycles
 329 ;; r24k_fcvt_f2i->prefetch : 11 cycles
 330 (define_bypass 11 "r24k_fcvt_f2i" "r24k_int_load")
 331 (define_bypass 11 "r24k_fcvt_f2i" "r24k_int_store" "!store_data_bypass_p")
 332 (define_bypass 11 "r24k_fcvt_f2i" "r24k_int_prefetch")
 333
 334 ;; r24k_fxfer->l/s base : 5 cycles
 335 ;; r24k_fxfer->prefetch : 5 cycles
 336 (define_bypass 5 "r24k_fxfer" "r24k_int_load")
 337 (define_bypass 5 "r24k_fxfer" "r24k_int_store" "!store_data_bypass_p")
 338 (define_bypass 5 "r24k_fxfer" "r24k_int_prefetch")
 339
 340 ;; --------------------------------------------------------------
 341 ;; The 24kx is a 24k configured with 1:1 cpu and fpu, so use
 342 ;; the unscaled timings
 343 ;; --------------------------------------------------------------
 344
 345 (define_reservation "r24kx_fpu_iss"     "r24k_iss+r24k_fpu_arith")
 346
 347 ;; fadd, fabs, fneg
 348 (define_insn_reservation "r24kx_fadd" 4
 349   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 350        (eq_attr "type" "fadd,fabs,fneg"))
 351   "r24kx_fpu_iss")
 352
 353 ;; fmove, fcmove
 354 (define_insn_reservation "r24kx_fmove" 4
 355   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 356        (eq_attr "type" "fmove,condmove"))
 357   "r24kx_fpu_iss")
 358
 359 ;; fload
 360 (define_insn_reservation "r24kx_fload" 3
 361   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 362        (eq_attr "type" "fpload,fpidxload"))
 363   "r24kx_fpu_iss")
 364
 365 ;; fstore
 366 (define_insn_reservation "r24kx_fstore" 1
 367   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 368        (eq_attr "type" "fpstore"))
 369   "r24kx_fpu_iss")
 370
 371 ;; fmul, fmadd
 372 (define_insn_reservation "r24kx_fmul_sf" 4
 373   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 374        (and (eq_attr "type" "fmul,fmadd")
 375             (eq_attr "mode" "SF")))
 376   "r24kx_fpu_iss")
 377
 378 (define_insn_reservation "r24kx_fmul_df" 5
 379   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 380        (and (eq_attr "type" "fmul,fmadd")
 381             (eq_attr "mode" "DF")))
 382   "r24kx_fpu_iss,r24k_fpu_arith")
 383
 384
 385 ;; fdiv, fsqrt, frsqrt
 386 (define_insn_reservation "r24kx_fdiv_sf" 17
 387   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 388        (and (eq_attr "type" "fdiv,fsqrt,frsqrt")
 389             (eq_attr "mode" "SF")))
 390   "r24kx_fpu_iss,(r24k_fpu_arith*13)")
 391
 392 (define_insn_reservation "r24kx_fdiv_df" 32
 393   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 394        (and (eq_attr "type" "fdiv,fsqrt")
 395             (eq_attr "mode" "DF")))
 396   "r24kx_fpu_iss,(r24k_fpu_arith*28)")
 397
 398 ;; frsqrt
 399 (define_insn_reservation "r24kx_frsqrt_df" 35
 400   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 401        (and (eq_attr "type" "frsqrt")
 402             (eq_attr "mode" "DF")))
 403   "r24kx_fpu_iss,(r24k_fpu_arith*30)")
 404
 405 ;; fcmp
 406 (define_insn_reservation "r24kx_fcmp" 2
 407   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 408        (eq_attr "type" "fcmp"))
 409   "r24kx_fpu_iss")
 410
 411 ;; fcmp -> movf.fmt & movt.fmt bypass (dependency must be on the condition)
 412 (define_bypass 1 "r24kx_fcmp" "r24kx_fmove")
 413
 414 ;; fcvt (cvt.d.s, cvt.[sd].[wl])
 415 (define_insn_reservation "r24kx_fcvt_i2f_s2d" 4
 416   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 417        (and (eq_attr "type" "fcvt")
 418             (eq_attr "cnv_mode" "I2S,I2D,S2D")))
 419   "r24kx_fpu_iss")
 420
 421 ;; fcvt (cvt.s.d)
 422 (define_insn_reservation "r24kx_fcvt_s2d" 6
 423   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 424        (and (eq_attr "type" "fcvt")
 425             (eq_attr "cnv_mode" "D2S")))
 426   "r24kx_fpu_iss")
 427
 428 ;; fcvt (cvt.[wl].[sd], etc)
 429 (define_insn_reservation "r24kx_fcvt_f2i" 5
 430   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 431        (and (eq_attr "type" "fcvt")
 432             (eq_attr "cnv_mode" "S2I,D2I")))
 433   "r24kx_fpu_iss")
 434
 435 ;; fxfer (mfc1, mfhc1, mtc1, mthc1)
 436 (define_insn_reservation "r24kx_fxfer" 2
 437   (and (eq_attr "cpu" "24kx")
 438        (eq_attr "type" "xfer"))
 439   "r24kx_fpu_iss")
 440
 441 ;; --------------------------------------------------------------
 442 ;; Bypass to Consumer
 443 ;; --------------------------------------------------------------
 444 ;; r24kx_fcvt_f2i->l/s base : 6 cycles
 445 ;; r24kx_fcvt_f2i->prefetch : 6 cycles
 446 (define_bypass 6 "r24kx_fcvt_f2i" "r24k_int_load")
 447 (define_bypass 6 "r24kx_fcvt_f2i" "r24k_int_store" "!store_data_bypass_p")
 448 (define_bypass 6 "r24kx_fcvt_f2i" "r24k_int_prefetch")
 449
 450 ;; r24kx_fxfer->l/s base : 3 cycles
 451 ;; r24kx_fxfer->prefetch : 3 cycles
 452 (define_bypass 3 "r24kx_fxfer" "r24k_int_load")
 453 (define_bypass 3 "r24kx_fxfer" "r24k_int_store" "!store_data_bypass_p")
 454 (define_bypass 3 "r24kx_fxfer" "r24k_int_prefetch")
 455