hc
2023-11-06 15ade055295d13f95d49e3d99b09f3bbfb4a43e7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html>
<!-- Copyright (C) 1988-2016 Free Software Foundation, Inc.
 
Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.3 or
any later version published by the Free Software Foundation; with the
Invariant Sections being "Funding Free Software", the Front-Cover
Texts being (a) (see below), and with the Back-Cover Texts being (b)
(see below).  A copy of the license is included in the section entitled
"GNU Free Documentation License".
 
(a) The FSF's Front-Cover Text is:
 
A GNU Manual
 
(b) The FSF's Back-Cover Text is:
 
You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
     software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
     funds for GNU development. -->
<!-- Created by GNU Texinfo 5.2, http://www.gnu.org/software/texinfo/ -->
<head>
<title>GNU Compiler Collection (GCC) Internals: Looping Patterns</title>
 
<meta name="description" content="GNU Compiler Collection (GCC) Internals: Looping Patterns">
<meta name="keywords" content="GNU Compiler Collection (GCC) Internals: Looping Patterns">
<meta name="resource-type" content="document">
<meta name="distribution" content="global">
<meta name="Generator" content="makeinfo">
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
<link href="index.html#Top" rel="start" title="Top">
<link href="Option-Index.html#Option-Index" rel="index" title="Option Index">
<link href="index.html#SEC_Contents" rel="contents" title="Table of Contents">
<link href="Machine-Desc.html#Machine-Desc" rel="up" title="Machine Desc">
<link href="Insn-Canonicalizations.html#Insn-Canonicalizations" rel="next" title="Insn Canonicalizations">
<link href="Jump-Patterns.html#Jump-Patterns" rel="prev" title="Jump Patterns">
<style type="text/css">
<!--
a.summary-letter {text-decoration: none}
blockquote.smallquotation {font-size: smaller}
div.display {margin-left: 3.2em}
div.example {margin-left: 3.2em}
div.indentedblock {margin-left: 3.2em}
div.lisp {margin-left: 3.2em}
div.smalldisplay {margin-left: 3.2em}
div.smallexample {margin-left: 3.2em}
div.smallindentedblock {margin-left: 3.2em; font-size: smaller}
div.smalllisp {margin-left: 3.2em}
kbd {font-style:oblique}
pre.display {font-family: inherit}
pre.format {font-family: inherit}
pre.menu-comment {font-family: serif}
pre.menu-preformatted {font-family: serif}
pre.smalldisplay {font-family: inherit; font-size: smaller}
pre.smallexample {font-size: smaller}
pre.smallformat {font-family: inherit; font-size: smaller}
pre.smalllisp {font-size: smaller}
span.nocodebreak {white-space:nowrap}
span.nolinebreak {white-space:nowrap}
span.roman {font-family:serif; font-weight:normal}
span.sansserif {font-family:sans-serif; font-weight:normal}
ul.no-bullet {list-style: none}
-->
</style>
 
 
</head>
 
<body lang="en" bgcolor="#FFFFFF" text="#000000" link="#0000FF" vlink="#800080" alink="#FF0000">
<a name="Looping-Patterns"></a>
<div class="header">
<p>
Next: <a href="Insn-Canonicalizations.html#Insn-Canonicalizations" accesskey="n" rel="next">Insn Canonicalizations</a>, Previous: <a href="Jump-Patterns.html#Jump-Patterns" accesskey="p" rel="prev">Jump Patterns</a>, Up: <a href="Machine-Desc.html#Machine-Desc" accesskey="u" rel="up">Machine Desc</a> &nbsp; [<a href="index.html#SEC_Contents" title="Table of contents" rel="contents">Contents</a>][<a href="Option-Index.html#Option-Index" title="Index" rel="index">Index</a>]</p>
</div>
<hr>
<a name="Defining-Looping-Instruction-Patterns"></a>
<h3 class="section">16.13 Defining Looping Instruction Patterns</h3>
<a name="index-looping-instruction-patterns"></a>
<a name="index-defining-looping-instruction-patterns"></a>
 
<p>Some machines have special jump instructions that can be utilized to
make loops more efficient.  A common example is the 68000 &lsquo;<samp>dbra</samp>&rsquo;
instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
mark the top and end of a loop and to count the number of loop
iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
&lsquo;<samp>dbra</samp>&rsquo;-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
the jump.
</p>
<p>GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
They are &lsquo;<samp>decrement_and_branch_until_zero</samp>&rsquo;, &lsquo;<samp>doloop_begin</samp>&rsquo;,
and &lsquo;<samp>doloop_end</samp>&rsquo;.  The first pattern,
&lsquo;<samp>decrement_and_branch_until_zero</samp>&rsquo;, is not emitted during RTL
generation but may be emitted during the instruction combination phase.
This requires the assistance of the loop optimizer, using information
collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
<code>REG_NONNEG</code> note to indicate that the iteration count is always
positive.  This is needed if the target performs a signed loop
termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
following for its <code>dbra</code> instruction:
</p>
<div class="smallexample">
<pre class="smallexample">(define_insn &quot;decrement_and_branch_until_zero&quot;
  [(set (pc)
        (if_then_else
          (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 &quot;general_operand&quot; &quot;+d*am&quot;)
                       (const_int -1))
              (const_int 0))
          (label_ref (match_operand 1 &quot;&quot; &quot;&quot;))
          (pc)))
   (set (match_dup 0)
        (plus:SI (match_dup 0)
                 (const_int -1)))]
  &quot;find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)&quot;
  &quot;&hellip;&quot;)
</pre></div>
 
<p>Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
deal with its own reloads, hence the &lsquo;m&rsquo; constraints.  Also note that
since this insn is generated by the instruction combination phase
combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
decrement operation, in this case -1.  Note that the following similar
pattern will not be matched by the combiner.
</p>
<div class="smallexample">
<pre class="smallexample">(define_insn &quot;decrement_and_branch_until_zero&quot;
  [(set (pc)
        (if_then_else
          (ge (match_operand:SI 0 &quot;general_operand&quot; &quot;+d*am&quot;)
              (const_int 1))
          (label_ref (match_operand 1 &quot;&quot; &quot;&quot;))
          (pc)))
   (set (match_dup 0)
        (plus:SI (match_dup 0)
                 (const_int -1)))]
  &quot;find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)&quot;
  &quot;&hellip;&quot;)
</pre></div>
 
<p>The other two special looping patterns, &lsquo;<samp>doloop_begin</samp>&rsquo; and
&lsquo;<samp>doloop_end</samp>&rsquo;, are emitted by the loop optimizer for certain
well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
information collected during strength reduction.
</p>
<p>The &lsquo;<samp>doloop_end</samp>&rsquo; pattern describes the actual looping instruction
(or the implicit looping operation) and the &lsquo;<samp>doloop_begin</samp>&rsquo; pattern
is an optional companion pattern that can be used for initialization
needed for some low-overhead looping instructions.
</p>
<p>Note that some machines require the actual looping instruction to be
emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
problems with flow analysis.  So instead, a dummy <code>doloop</code> insn is
emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
for the presence of this <code>doloop</code> insn and then searches back to
the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
desired special iteration counter register was not allocated, this
machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
instruction pair.
</p>
<p>The essential difference between the
&lsquo;<samp>decrement_and_branch_until_zero</samp>&rsquo; and the &lsquo;<samp>doloop_end</samp>&rsquo;
patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
may become redundant and removed by the flow pass.
</p>
 
<hr>
<div class="header">
<p>
Next: <a href="Insn-Canonicalizations.html#Insn-Canonicalizations" accesskey="n" rel="next">Insn Canonicalizations</a>, Previous: <a href="Jump-Patterns.html#Jump-Patterns" accesskey="p" rel="prev">Jump Patterns</a>, Up: <a href="Machine-Desc.html#Machine-Desc" accesskey="u" rel="up">Machine Desc</a> &nbsp; [<a href="index.html#SEC_Contents" title="Table of contents" rel="contents">Contents</a>][<a href="Option-Index.html#Option-Index" title="Index" rel="index">Index</a>]</p>
</div>
 
 
 
</body>
</html>