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.

[Advertiser]

[mastermind]

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

Про rtlib в курсе, кстати? http://llvm.org/docs/doxygen/html/na..._1_1RTLIB.html

[EARL]

mastermind, нет, не в курсе. Если разбирался с этим, то думаю стоить обменяться контактами. Поможешь понять что это и с чем едят

[mastermind]

Всерьез не разбирался, но знаю что это либа (часть llvm) для эмуляции неподдерживаемых напрямую (на каком-либо процессоре) операций. Насколько я понимаю, она просто генерит ir-код используя доступные на процессоре операции. (т.е. полезно для быстрой реализации всяких умножений/делений, операций с разрядностью больше 8 и т.д.).
Чтоб найти примеры использования просто поищи RTLIB в коде существующих таргетов.
(ну контакты тоже сейчас скину в личку на всякий случай, хотя думаю что лучше на форуме все обсуждать, может это будет способствовать всеобщему brainstorming-у )

[Error404]

Насколько я понимаю, она просто генерит ir-код используя доступные на процессоре операции. (т.е. полезно для быстрой реализации всяких умножений/делений, операций с разрядностью больше 8 и т.д.).

Вот это было бы очень здорово. Компилер нужен именно с поддержкой 32-битных типов (хотя бы целочисленных), ибо 8/16 битных С-компилеров для Z80/8080 и так пруд пруди.

[SfS]

Вот это было бы очень здорово. Компилер нужен именно с поддержкой 32-битных типов (хотя бы целочисленных), ибо 8/16 битных С-компилеров для Z80/8080 и так пруд пруди.

Ну уж нет! стандартный float тоже надо. а libm - портируется...

[EARL]

Ну уж нет! стандартный float тоже надо. а libm - портируется...

Стандартный float сделать можно, но для этих целей нужно будет делать библиотеку уже. Честно говоря я не силен в работе с типом float и хороших быстрых функций наваять сам не смогу, поэтому если у кого-то есть готовые библиотеки для работы с float, то буду очень этому рад. Хм.. что за libm?

[SfS]

Стандартный float сделать можно, но для этих целей нужно будет делать библиотеку уже. Честно говоря я не силен в работе с типом float и хороших быстрых функций наваять сам не смогу, поэтому если у кого-то есть готовые библиотеки для работы с float, то буду очень этому рад. Хм.. что за libm?

Сам C поддерживает только + - * / для флоата. Остальное - внешнаяя библиотека libm.

Сделаешь эти 4 функции (пусть не оптимально пока что) - и хватит. Главное, чтобы флоат - был Сшним флоатом по стандарту, а не каким-то извратом.

Та сейчас на оптимизации не морочься - главное функционал. Пока функционала нет - и оптимизировать нечего.

[EARL]

Имеется код сравнения двух чисел:

    LD A,arg1
    CP arg2
    JP (CC),label

CC - флаг условия.
arg1, arg2 - числа для сравнения вида arg1 [условие] arg2, где условие может быть одним из всевозможных вариантов (>, <, ==, !=, >=, <=).
Также сравниваемые значения могут быть двух типов: знаковые и беззнаковые.

Для обоих типов:
== - Z
!= - NZ
Для беззнаковых:
< - C
>= - NC
Для знаковых:
< - M (для знаковых)
> - P (для знаковых)

Требуется помощь в составлении полной таблицы условия - флаги.

Знаю, что для всех условий в Z80 не найдутся флаги, поэтому найти нужно хотя бы половину, а остальные можно будет инвертировать.

    LD A,arg1
    CP arg2
    JP (CC),cont
    JP label
cont:

[Protom]

http://www.andreadrian.de/oldcpu/Z80..._cruncher.html