32x: drc: dynamicregister allocator
[picodrive.git] / cpu / sh2 / compiler.c
index 4dd74e8..5d68892 100644 (file)
 #define DRC_DEBUG 0
 #endif
 
+#if DRC_DEBUG
 #define dbg(l,...) { \
   if ((l) & DRC_DEBUG) \
     elprintf(EL_STATUS, ##__VA_ARGS__); \
 }
 
-#if DRC_DEBUG
 #include "mame/sh2dasm.h"
 #include <platform/linux/host_dasm.h>
 static int insns_compiled, hash_collisions, host_insn_count;
+#define COUNT_OP \
+       host_insn_count++
+#else // !DRC_DEBUG
+#define COUNT_OP
+#define dbg(...)
 #endif
+
 #if (DRC_DEBUG & 2)
 static u8 *tcache_dsm_ptrs[3];
 static char sh2dasm_buff[64];
@@ -52,28 +58,60 @@ static u8 *tcache_ptrs[3];
 // ptr for code emiters
 static u8 *tcache_ptr;
 
+// host register tracking
+enum {
+  HR_FREE,
+  HR_CACHED, // 'val' has sh2_reg_e
+  HR_CACHED_DIRTY,
+  HR_CONST,  // 'val' has constant
+  HR_TEMP,   // reg used for temp storage
+};
+
+typedef struct {
+  u8 reg;
+  u8 type;
+  u16 stamp; // kind of a timestamp
+  u32 val;
+} temp_reg_t;
+
 #ifdef ARM
 #include "../drc/emit_arm.c"
 
 static const int reg_map_g2h[] = {
-       -1, -1, -1, -1,
-       -1, -1, -1, -1,
-       -1, -1, -1, -1,
-       -1, -1, -1, -1,
-       -1, -1, -1, -1,
-       -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+};
+
+static temp_reg_t reg_temp[] = {
+  {  0, },
+  {  1, },
+  { 12, },
+  { 14, },
+  {  2, },
+  {  3, },
 };
 
 #else
 #include "../drc/emit_x86.c"
 
 static const int reg_map_g2h[] = {
-       -1, -1, -1, -1,
-       -1, -1, -1, -1,
-       -1, -1, -1, -1,
-       -1, -1, -1, -1,
-       -1, -1, -1, -1,
-       -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+  -1, -1, -1, -1,
+};
+
+// ax, cx, dx are usually temporaries
+static temp_reg_t reg_temp[] = {
+  { xAX, },
+  { xCX, },
+  { xDX, },
 };
 
 #endif
@@ -111,12 +149,12 @@ extern void sh2_drc_entry(SH2 *sh2, void *block);
 extern void sh2_drc_exit(void);
 
 // tmp
-extern void __attribute__((regparm(2))) sh2_do_op(SH2 *sh2, int opcode);
-static void __attribute__((regparm(1))) sh2_test_irq(SH2 *sh2);
+extern void REGPARM(2) sh2_do_op(SH2 *sh2, int opcode);
+static void REGPARM(1) sh2_test_irq(SH2 *sh2);
 
 static void flush_tcache(int tcid)
 {
-  printf("tcache #%d flush! (%d/%d, bds %d/%d)\n", tcid,
+  dbg(1, "tcache #%d flush! (%d/%d, bds %d/%d)", tcid,
     tcache_ptrs[tcid] - tcache_bases[tcid], tcache_sizes[tcid],
     block_counts[tcid], block_max_counts[tcid]);
 
@@ -168,49 +206,143 @@ static block_desc *dr_add_block(u32 addr, int tcache_id, int *blk_id)
 
 // ---------------------------------------------------------------
 
-static void emit_move_r_imm32(sh2_reg_e dst, u32 imm)
+// register chache
+static u16 rcache_counter;
+
+static temp_reg_t *rcache_evict(void)
 {
-  int host_dst = reg_map_g2h[dst];
-  int tmp = 0;
-
-  if (host_dst != -1)
-    tmp = host_dst;
-  emith_move_r_imm(tmp, imm);
-  if (host_dst == -1)
-    emith_ctx_write(tmp, dst * 4);
+  // evict reg with oldest stamp
+  int i, oldest = -1;
+  u16 min_stamp = (u16)-1;
+
+  for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(reg_temp); i++) {
+    if (reg_temp[i].type == HR_CACHED || reg_temp[i].type == HR_CACHED_DIRTY)
+      if (reg_temp[i].stamp <= min_stamp) {
+        min_stamp = reg_temp[i].stamp;
+        oldest = i;
+      }
+  }
+
+  if (oldest == -1) {
+    printf("no registers to ec=vict, aborting\n");
+    exit(1);
+  }
+
+  i = oldest;
+  if (reg_temp[i].type == HR_CACHED_DIRTY) {
+    // writeback
+    emith_ctx_write(reg_temp[i].reg, reg_temp[i].val * 4);
+  }
+
+  return &reg_temp[i];
 }
 
-static void emit_move_r_r(sh2_reg_e dst, sh2_reg_e src)
+typedef enum {
+  RC_GR_READ,
+  RC_GR_WRITE,
+  RC_GR_RMW,
+} rc_gr_mode;
+
+static int rcache_get_reg(sh2_reg_e r, rc_gr_mode mode)
 {
-  int host_dst = reg_map_g2h[dst], host_src = reg_map_g2h[src];
-  int tmp = 0;
+  temp_reg_t *tr;
+  int i;
+
+  // maybe already statically mapped?
+  i = reg_map_g2h[r];
+  if (i != -1)
+    return i;
+
+  rcache_counter++;
 
-  if (host_dst != -1 && host_src != -1) {
-    emith_move_r_r(host_dst, host_src);
-    return;
+  // maybe already cached?
+  for (i = ARRAY_SIZE(reg_temp) - 1; i >= 0; i--) {
+    if ((reg_temp[i].type == HR_CACHED || reg_temp[i].type == HR_CACHED_DIRTY) &&
+         reg_temp[i].val == r)
+    {
+      reg_temp[i].stamp = rcache_counter;
+      if (mode != RC_GR_READ)
+        reg_temp[i].type = HR_CACHED_DIRTY;
+      return reg_temp[i].reg;
+    }
+  }
+
+  // use any free reg
+  for (i = ARRAY_SIZE(reg_temp) - 1; i >= 0; i--) {
+    if (reg_temp[i].type == HR_FREE || reg_temp[i].type == HR_CONST) {
+      tr = &reg_temp[i];
+      goto do_alloc;
+    }
   }
 
-  if (host_src != -1)
-    tmp = host_src;
-  if (host_dst != -1)
-    tmp = host_dst;
+  tr = rcache_evict();
 
-  if (host_src == -1)
-    emith_ctx_read(tmp, src * 4);
-  if (host_dst == -1)
-    emith_ctx_write(tmp, dst * 4);
+do_alloc:
+  if (mode != RC_GR_WRITE)
+    emith_ctx_read(tr->reg, r * 4);
+
+  tr->type = mode != RC_GR_READ ? HR_CACHED_DIRTY : HR_CACHED;
+  tr->val = r;
+  tr->stamp = rcache_counter;
+  return tr->reg;
 }
 
-static void emit_braf(sh2_reg_e reg, u32 pc)
+static int rcache_get_tmp(void)
 {
-  int host_reg = reg_map_g2h[reg];
-  if (host_reg == -1) {
-    emith_ctx_read(0, reg * 4);
-  } else
-    emith_move_r_r(0, host_reg);
-  emith_add_r_imm(0, pc);
-
-  emith_ctx_write(0, SHR_PPC * 4);
+  temp_reg_t *tr;
+  int i;
+
+  for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(reg_temp); i++)
+    if (reg_temp[i].type == HR_FREE || reg_temp[i].type == HR_CONST) {
+      tr = &reg_temp[i];
+      goto do_alloc;
+    }
+
+  tr = rcache_evict();
+
+do_alloc:
+  tr->type = HR_TEMP;
+  return tr->reg;
+}
+
+static void rcache_free_tmp(int hr)
+{
+  int i;
+  for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(reg_temp); i++)
+    if (reg_temp[i].reg == hr)
+      break;
+
+  if (i == ARRAY_SIZE(reg_temp) || reg_temp[i].type != HR_TEMP)
+    printf("rcache_free_tmp fail: #%i hr %d, type %d\n", i, hr, reg_temp[i].type);
+}
+
+static void rcache_flush(void)
+{
+  int i;
+  for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(reg_temp); i++) {
+    if (reg_temp[i].type == HR_CACHED_DIRTY) {
+      // writeback
+      emith_ctx_write(reg_temp[i].reg, reg_temp[i].val * 4);
+    }
+    reg_temp[i].type = HR_FREE;
+  }
+  rcache_counter = 0;
+}
+
+// ---------------------------------------------------------------
+
+static void emit_move_r_imm32(sh2_reg_e dst, u32 imm)
+{
+  int hr = rcache_get_reg(dst, RC_GR_WRITE);
+  emith_move_r_imm(hr, imm);
+}
+
+static void emit_move_r_r(sh2_reg_e dst, sh2_reg_e src)
+{
+  int hr_d = rcache_get_reg(dst, RC_GR_WRITE);
+  int hr_s = rcache_get_reg(src, RC_GR_READ);
+
+  emith_move_r_r(hr_d, hr_s);
 }
 
 /*
@@ -314,7 +446,10 @@ static void *sh2_translate(SH2 *sh2, block_desc *other_block)
         DELAYED_OP;
         if (!(op & 0x20))
           emit_move_r_imm32(SHR_PR, pc + 2);
-        emit_braf((op >> 8) & 0x0f, pc + 2);
+        tmp = rcache_get_reg(SHR_PPC, RC_GR_WRITE);
+        tmp2 = rcache_get_reg((op >> 8) & 0x0f, RC_GR_READ);
+        emith_move_r_r(tmp, tmp2);
+        emith_add_r_imm(tmp, pc + 2);
         cycles++;
         goto end_op;
       case 0x09:
@@ -332,6 +467,7 @@ static void *sh2_translate(SH2 *sh2, block_desc *other_block)
           // RTE        0000000000101011
           //emit_move_r_r(SHR_PC, SHR_PR);
           emit_move_r_imm32(SHR_PC, pc - 2);
+          rcache_flush();
           emith_pass_arg_r(0, CONTEXT_REG);
           emith_pass_arg_imm(1, op);
           emith_call(sh2_do_op);
@@ -345,6 +481,11 @@ static void *sh2_translate(SH2 *sh2, block_desc *other_block)
 
     case 0x04:
       switch (op & 0x0f) {
+      case 0x00:
+        if ((op & 0xf0) != 1)
+          goto default_;
+        // DT Rn      0100nnnn00010000
+        goto default_;
       case 0x07:
         if ((op & 0xf0) != 0)
           goto default_;
@@ -414,6 +555,7 @@ static void *sh2_translate(SH2 *sh2, block_desc *other_block)
     default:
     default_:
       emit_move_r_imm32(SHR_PC, pc - 2);
+      rcache_flush();
       emith_pass_arg_r(0, CONTEXT_REG);
       emith_pass_arg_imm(1, op);
       emith_call(sh2_do_op);
@@ -425,6 +567,7 @@ end_op:
       emit_move_r_r(SHR_PC, SHR_PPC);
 
     if (test_irq && delayed_op != 2) {
+      rcache_flush();
       emith_pass_arg_r(0, CONTEXT_REG);
       emith_call(sh2_test_irq);
       break;
@@ -462,13 +605,16 @@ end_block:
     }
   }
 
-  if (reg_map_g2h[SHR_SR] == -1) {
-    emith_ctx_sub(cycles << 12, SHR_SR * 4);
-  } else
-    emith_sub_r_imm(reg_map_g2h[SHR_SR], cycles << 12);
+  tmp = rcache_get_reg(SHR_SR, RC_GR_RMW);
+  emith_sub_r_imm(tmp, cycles << 12);
+  rcache_flush();
   emith_jump(sh2_drc_exit);
   tcache_ptrs[tcache_id] = tcache_ptr;
 
+#ifdef ARM
+  cache_flush_d_inval_i(block_entry, tcache_ptr);
+#endif
+
   do_host_disasm(tcache_id);
   dbg(1, " block #%d,%d tcache %d/%d, insns %d -> %d %.3f",
     tcache_id, block_counts[tcache_id],
@@ -476,6 +622,10 @@ end_block:
     insns_compiled, host_insn_count, (double)host_insn_count / insns_compiled);
   if ((sh2->pc & 0xc6000000) == 0x02000000) // ROM
     dbg(1, "  hash collisions %d/%d", hash_collisions, block_counts[tcache_id]);
+#if (DRC_DEBUG & 2)
+  fflush(stdout);
+#endif
+
   return block_entry;
 /*
 unimplemented:
@@ -592,7 +742,7 @@ void sh2_execute(SH2 *sh2, int cycles)
   sh2->cycles_done += cycles - ((signed int)sh2->sr >> 12);
 }
 
-static void __attribute__((regparm(1))) sh2_test_irq(SH2 *sh2)
+static void REGPARM(1) sh2_test_irq(SH2 *sh2)
 {
   if (sh2->pending_level > ((sh2->sr >> 4) & 0x0f))
   {
@@ -634,13 +784,30 @@ static void block_stats(void)
       (double)maxb->refcount / total * 100.0);
     maxb->refcount = 0;
   }
+
+  for (b = 0; b < ARRAY_SIZE(block_tables); b++)
+    for (i = 0; i < block_counts[b]; i++)
+      block_tables[b][i].refcount = 0;
 }
+#else
+#define block_stats()
 #endif
 
+void sh2_drc_flush_all(void)
+{
+  block_stats();
+  flush_tcache(0);
+  flush_tcache(1);
+  flush_tcache(2);
+}
+
 int sh2_drc_init(SH2 *sh2)
 {
   if (block_tables[0] == NULL) {
     int i, cnt;
+
+    drc_cmn_init();
+
     cnt = block_max_counts[0] + block_max_counts[1] + block_max_counts[2];
     block_tables[0] = calloc(cnt, sizeof(*block_tables[0]));
     if (block_tables[0] == NULL)
@@ -654,6 +821,9 @@ int sh2_drc_init(SH2 *sh2)
       tcache_bases[i] = tcache_ptrs[i] = tcache_bases[i - 1] + tcache_sizes[i - 1];
     }
 
+    // tmp
+    PicoOpt |= POPT_DIS_VDP_FIFO;
+
 #if (DRC_DEBUG & 2)
     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(block_tables); i++)
       tcache_dsm_ptrs[i] = tcache_bases[i];
@@ -675,11 +845,11 @@ int sh2_drc_init(SH2 *sh2)
 void sh2_drc_finish(SH2 *sh2)
 {
   if (block_tables[0] != NULL) {
-#if (DRC_DEBUG & 1)
     block_stats();
-#endif
     free(block_tables[0]);
     memset(block_tables, 0, sizeof(block_tables));
+
+    drc_cmn_cleanup();
   }
 
   if (hash_table != NULL) {