LLVM Backend для Z80

[EARL]

В последнее время занимался продумыванием и переписыванием .td файлов, в которых описываются все инструкции и регистры процессора Z80. Это позволяет многие упрощения (lowering) реализовать автоматически, т.е. преобразовывать команды llvm в команды процессора Z80 лишь путем описания в .td файлах, что очень удобно и упрощает разработку. Однако не для всех инструкций Z80 есть аналоги в llvm и наоборот не все llvm команды могут быть нативно выполнены на Z80. Для вторых создаются функции, которые заменяют llvm инструкцию на цепочку команд Z80. С первыми бывает немного сложнее, особенно если хочется их использовать для генерации более компактного кода. Поэтому оптимизацией никакой на данном этапе я не занимаюсь. Сейчас просто покажу пару примеров того, что уже может быть скомпилировано.

Пример №1:

unsigned char test(bool useFirst, unsigned char first, unsigned char second)
{
	return (useFirst) ? first : second;
}

После генерации llvm кода clang'ом:

; ModuleID = 'test.cpp'
target datalayout = "e-p:16:8:8-i8:8:8-i16:8:8-i32:8:8-n8:16"
target triple = "z80"

define i8 @_Z4testbhh(i1 %useFirst, i8 %first, i8 %second) nounwind readnone {
entry:
  %cond = select i1 %useFirst, i8 %first, i8 %second
  ret i8 %cond
}

После генерации кода Z80 утилитой llc (аргументы передаются в регистрах A, B, C по порядку):

	.file	"test.ll"
	.text
	.globl	_Z4testbhh
	.type	_Z4testbhh,@function
_Z4testbhh:                             ; @_Z4testbhh
; BB#0:                                 ; %entry
	and	1
	cp	0
	jp	nz, .BB0_2
; BB#1:                                 ; %entry
	ld	b, c
.BB0_2:                                 ; %entry
	ld	a, b
	ret
.tmp0:
	.size	_Z4testbhh, .tmp0-_Z4testbhh

Пример №2:

unsigned char test(unsigned char a, unsigned char b)
{
	return (b^0xFF) + (a&0x0F);
}

После генерации llvm кода clang'ом:

; ModuleID = 'test.cpp'
target datalayout = "e-p:16:8:8-i8:8:8-i16:8:8-i32:8:8-n8:16"
target triple = "z80"

define i8 @_Z4testhh(i8 %a, i8 %b) nounwind readnone {
entry:
  %xor = xor i8 %b, -1
  %and = and i8 %a, 15
  %add = add i8 %and, %xor
  ret i8 %add
}

После генерации кода Z80 утилитой llc (аргументы передаются в регистрах A, B по порядку):

	.file	"test.ll"
	.text
	.globl	_Z4testhh
	.type	_Z4testhh,@function
_Z4testhh:                              ; @_Z4testhh
; BB#0:                                 ; %entry
	and	15
	ld	c, a
	ld	a, b
	cpl
	ld	b, a
	ld	a, c
	add	a, b
	ret
.tmp0:
	.size	_Z4testhh, .tmp0-_Z4testhh

В данный момент осталось дописать команды условных и прямых переходов. Замечу, что на данный момент везде используются переходы JP, что также связано отказом от оптимизации на данный момент. В дальнейшем добавлю проход для генерации JR переходов.
Ну и самый пока неоднозначный для меня момент это работа с памятью через регистры. Очень не хочется все упрощения делать вручную, да и не обязательно это, но как это лучше реализовать в .td файлах пока думаю.

На этом пока все. Если у кого-то есть какие-то вопросы или пожелания, говорите.