arm64: atomics: lse: define RETURN ops in terms of FETCH ops
authorMark Rutland <mark.rutland@arm.com>
Fri, 10 Dec 2021 15:14:10 +0000 (15:14 +0000)
committerCatalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
Tue, 14 Dec 2021 13:00:33 +0000 (13:00 +0000)
commit053f58bab331e6c31c486661fdb5f6bad5f413de
treeaa1d4ee968fde4cdf40ce2de7cf174c3cd25bd4d
parent8a578a759ad61b13240190a12cdfa8845c5fa949
arm64: atomics: lse: define RETURN ops in terms of FETCH ops

The FEAT_LSE atomic instructions include LD* instructions which return
the original value of a memory location can be used to directly
implement FETCH opertations. Each RETURN op is implemented as a copy of
the corresponding FETCH op with a trailing instruction to generate the
new value of the memory location. We only directly implement
*_fetch_add*(), for which we have a trailing `add` instruction.

As the compiler has no visibility of the `add`, this leads to less than
optimal code generation when consuming the result.

For example, the compiler cannot constant-fold the addition into later
operations, and currently GCC 11.1.0 will compile:

       return __lse_atomic_sub_return(1, v) == 0;

As:

mov     w1, #0xffffffff
ldaddal w1, w2, [x0]
add     w1, w1, w2
cmp     w1, #0x0
cset    w0, eq  // eq = none
ret

This patch improves this by replacing the `add` with C addition after
the inline assembly block, e.g.

ret += i;

This allows the compiler to manipulate `i`. This permits the compiler to
merge the `add` and `cmp` for the above, e.g.

mov     w1, #0xffffffff
ldaddal w1, w1, [x0]
cmp     w1, #0x1
cset    w0, eq  // eq = none
ret

With this change the assembly for each RETURN op is identical to the
corresponding FETCH op (including barriers and clobbers) so I've removed
the inline assembly and rewritten each RETURN op in terms of the
corresponding FETCH op, e.g.

| static inline void __lse_atomic_add_return(int i, atomic_t *v)
| {
|       return __lse_atomic_fetch_add(i, v) + i
| }

The new construction does not adversely affect the common case, and
before and after this patch GCC 11.1.0 can compile:

__lse_atomic_add_return(i, v)

As:

ldaddal w0, w2, [x1]
add     w0, w0, w2

... while having the freedom to do better elsewhere.

This is intended as an optimization and cleanup.
There should be no functional change as a result of this patch.

Signed-off-by: Mark Rutland <mark.rutland@arm.com>
Cc: Boqun Feng <boqun.feng@gmail.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Will Deacon <will@kernel.org>
Acked-by: Will Deacon <will@kernel.org>
Acked-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20211210151410.2782645-6-mark.rutland@arm.com
Signed-off-by: Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
arch/arm64/include/asm/atomic_lse.h