src/assembly/x86-64/arith.lisp

   1 ;;;; simple cases for generic arithmetic
   2
   3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   4 ;;;; more information.
   5 ;;;;
   6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
   9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  10 ;;;; files for more information.
  11
  12 (in-package "SB!VM")
  13 \f
  14 ;;;; addition, subtraction, and multiplication
  15
  16 (macrolet ((define-generic-arith-routine ((fun cost) &body body)
  17              `(define-assembly-routine (,(symbolicate "GENERIC-" fun)
  18                                         (:cost ,cost)
  19                                         (:return-style :full-call)
  20                                         (:translate ,fun)
  21                                         (:policy :safe)
  22                                         (:save-p t))
  23                 ((:arg x (descriptor-reg any-reg) rdx-offset)
  24                  (:arg y (descriptor-reg any-reg)
  25                        ;; this seems wrong esi-offset -- FIXME: What's it mean?
  26                        rdi-offset)
  27
  28                  (:res res (descriptor-reg any-reg) rdx-offset)
  29
  30                  (:temp rax unsigned-reg rax-offset)
  31                  (:temp rcx unsigned-reg rcx-offset))
  32
  33                 (inst mov rcx x)
  34                 (inst or rcx y)
  35                 (inst test rcx fixnum-tag-mask) ; both fixnums?
  36                 (inst jmp :nz DO-STATIC-FUN)    ; no - do generic
  37
  38                 ,@body
  39                 (inst clc) ; single-value return
  40                 (inst ret)
  41
  42                 DO-STATIC-FUN
  43                 (inst push rbp-tn)
  44                 (inst lea rbp-tn (make-ea :qword
  45                                           :base rsp-tn
  46                                           :disp (* 2 n-word-bytes)))
  47                 (inst sub rsp-tn (fixnumize 1))
  48                 (inst push (make-ea :qword :base rbp-tn :disp (- n-word-bytes)))
  49                 (inst mov rcx (fixnumize 2)) ; arg count
  50                 (inst jmp
  51                       (make-ea :qword
  52                                :disp (+ nil-value
  53                                         (static-fun-offset
  54                                          ',(symbolicate "TWO-ARG-" fun))))))))
  55
  56   (define-generic-arith-routine (+ 10)
  57     (move res x)
  58     (inst add res y)
  59     (inst jmp :no OKAY)
  60     (inst rcr res 1)                  ; carry has correct sign
  61     (inst sar res 2)                  ; remove type bits
  62
  63     (move rcx res)
  64
  65     (with-fixed-allocation (res bignum-widetag (1+ bignum-digits-offset))
  66       (storew rcx res bignum-digits-offset other-pointer-lowtag))
  67
  68     OKAY)
  69
  70   (define-generic-arith-routine (- 10)
  71     (move res x)
  72     (inst sub res y)
  73     (inst jmp :no OKAY)
  74     (inst cmc)                        ; carry has correct sign now
  75     (inst rcr res 1)
  76     (inst sar res 2)                  ; remove type bits
  77
  78     (move rcx res)
  79
  80     (with-fixed-allocation (res bignum-widetag (1+ bignum-digits-offset))
  81       (storew rcx res bignum-digits-offset other-pointer-lowtag))
  82     OKAY)
  83
  84   (define-generic-arith-routine (* 30)
  85     (move rax x)                     ; must use eax for 64-bit result
  86     (inst sar rax n-fixnum-tag-bits) ; remove *8 fixnum bias
  87     (inst imul y)                    ; result in edx:eax
  88     (inst jmp :no OKAY)              ; still fixnum
  89
  90     (inst shrd rax x n-fixnum-tag-bits) ; high bits from edx
  91     (inst sar x n-fixnum-tag-bits)      ; now shift edx too
  92
  93     (move rcx x)                   ; save high bits from cqo
  94     (inst cqo)                     ; edx:eax <- sign-extend of eax
  95     (inst cmp x rcx)
  96     (inst jmp :e SINGLE-WORD-BIGNUM)
  97
  98     (with-fixed-allocation (res bignum-widetag (+ bignum-digits-offset 2))
  99       (storew rax res bignum-digits-offset other-pointer-lowtag)
 100       (storew rcx res (1+ bignum-digits-offset) other-pointer-lowtag))
 101     (inst jmp DONE)
 102
 103     SINGLE-WORD-BIGNUM
 104
 105     (with-fixed-allocation (res bignum-widetag (1+ bignum-digits-offset))
 106       (storew rax res bignum-digits-offset other-pointer-lowtag))
 107     (inst jmp DONE)
 108
 109     OKAY
 110     (move res rax)
 111     DONE))
 112 \f
 113 ;;;; negation
 114
 115 (define-assembly-routine (generic-negate
 116                           (:cost 10)
 117                           (:return-style :full-call)
 118                           (:policy :safe)
 119                           (:translate %negate)
 120                           (:save-p t))
 121                          ((:arg x (descriptor-reg any-reg) rdx-offset)
 122                           (:res res (descriptor-reg any-reg) rdx-offset)
 123
 124                           (:temp rax unsigned-reg rax-offset)
 125                           (:temp rcx unsigned-reg rcx-offset))
 126   (inst test x fixnum-tag-mask)
 127   (inst jmp :z FIXNUM)
 128
 129   (inst push rbp-tn)
 130   (inst lea rbp-tn (make-ea :qword :base rsp-tn :disp (* 2 n-word-bytes)))
 131   (inst sub rsp-tn (fixnumize 1))
 132   (inst push (make-ea :qword :base rbp-tn :disp (- n-word-bytes)))
 133   (inst mov rcx (fixnumize 1))    ; arg count
 134   (inst jmp (make-ea :qword
 135                      :disp (+ nil-value (static-fun-offset '%negate))))
 136
 137   FIXNUM
 138   (move res x)
 139   (inst neg res)                        ; (- most-negative-fixnum) is BIGNUM
 140   (inst jmp :no OKAY)
 141   (inst shr res n-fixnum-tag-bits)      ; sign bit is data - remove type bits
 142   (move rcx res)
 143
 144   (with-fixed-allocation (res bignum-widetag (1+ bignum-digits-offset))
 145     (storew rcx res bignum-digits-offset other-pointer-lowtag))
 146
 147   OKAY)
 148 \f
 149 ;;;; comparison
 150
 151 (macrolet ((define-cond-assem-rtn (name translate static-fn test)
 152                (declare (ignorable translate static-fn))
 153              #+sb-assembling
 154              `(define-assembly-routine (,name
 155                                         (:return-style :none))
 156                   ((:arg x (descriptor-reg any-reg) rdx-offset)
 157                    (:arg y (descriptor-reg any-reg) rdi-offset)
 158
 159                    (:temp rcx unsigned-reg rcx-offset))
 160
 161                 (inst mov rcx x)
 162                 (inst or rcx y)
 163                 (inst test rcx fixnum-tag-mask)
 164                 (inst jmp :nz DO-STATIC-FUN)  ; are both fixnums?
 165
 166                 (inst cmp x y)
 167                 (inst ret)
 168
 169                 DO-STATIC-FUN
 170                 (move rcx rsp-tn)
 171                 (inst sub rsp-tn (fixnumize 3))
 172                 (inst mov (make-ea :qword
 173                                    :base rcx
 174                                    :disp (frame-byte-offset ocfp-save-offset))
 175                       rbp-tn)
 176                 (move rbp-tn rcx)
 177                 (inst mov rcx (fixnumize 2))
 178                 (inst call (make-ea :qword
 179                                     :disp (+ nil-value
 180                                              (static-fun-offset ',static-fn))))
 181                 ;; HACK: We depend on NIL having the lowest address of all
 182                 ;; static symbols (including T)
 183                 ,@(ecase test
 184                     (:l `((inst mov y (1+ nil-value))
 185                           (inst cmp y x)))
 186                     (:g `((inst cmp x (1+ nil-value)))))
 187                 (inst ret))
 188              #-sb-assembling
 189              `(define-vop (,name)
 190                 (:translate ,translate)
 191                 (:policy :safe)
 192                 (:save-p t)
 193                 (:args (x :scs (descriptor-reg any-reg) :target rdx)
 194                        (y :scs (descriptor-reg any-reg) :target rdi))
 195
 196                 (:temporary (:sc unsigned-reg :offset rdx-offset
 197                                  :from (:argument 0))
 198                             rdx)
 199                 (:temporary (:sc unsigned-reg :offset rdi-offset
 200                                  :from (:argument 1))
 201                             rdi)
 202
 203                 (:temporary (:sc unsigned-reg :offset rcx-offset
 204                                  :from :eval)
 205                             rcx)
 206                 (:conditional ,test)
 207                 (:generator 10
 208                    (move rdx x)
 209                    (move rdi y)
 210                    (inst lea rcx (make-ea :qword
 211                                           :disp (make-fixup ',name :assembly-routine)))
 212                    (inst call rcx)))))
 213
 214   (define-cond-assem-rtn generic-< < two-arg-< :l)
 215   (define-cond-assem-rtn generic-> > two-arg-> :g))
 216
 217 #+sb-assembling
 218 (define-assembly-routine (generic-eql
 219                           (:return-style :none))
 220                          ((:arg x (descriptor-reg any-reg) rdx-offset)
 221                           (:arg y (descriptor-reg any-reg) rdi-offset)
 222
 223                           (:temp rcx unsigned-reg rcx-offset))
 224
 225   (inst mov rcx x)
 226   (inst and rcx y)
 227   (inst test rcx fixnum-tag-mask)
 228   (inst jmp :nz DO-STATIC-FUN)
 229
 230   ;; At least one fixnum
 231   (inst cmp x y)
 232   (inst ret)
 233
 234   DO-STATIC-FUN
 235   (move rcx rsp-tn)
 236   (inst sub rsp-tn (fixnumize 3))
 237   (inst mov (make-ea :qword
 238                      :base rcx
 239                      :disp (frame-byte-offset ocfp-save-offset))
 240         rbp-tn)
 241   (move rbp-tn rcx)
 242   (inst mov rcx (fixnumize 2))
 243   (inst call (make-ea :qword
 244                       :disp (+ nil-value (static-fun-offset 'eql))))
 245   (load-symbol y t)
 246   (inst cmp x y)
 247   (inst ret))
 248
 249 #-sb-assembling
 250 (define-vop (generic-eql)
 251   (:translate eql)
 252   (:policy :safe)
 253   (:save-p t)
 254   (:args (x :scs (descriptor-reg any-reg) :target rdx)
 255          (y :scs (descriptor-reg any-reg) :target rdi))
 256
 257   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset rdx-offset
 258                :from (:argument 0))
 259               rdx)
 260   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset rdi-offset
 261                :from (:argument 1))
 262               rdi)
 263
 264   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset rcx-offset
 265                :from :eval)
 266               rcx)
 267   (:conditional :e)
 268   (:generator 10
 269     (move rdx x)
 270     (move rdi y)
 271     (inst lea rcx (make-ea :qword
 272                            :disp (make-fixup 'generic-eql :assembly-routine)))
 273     (inst call rcx)))
 274
 275 #+sb-assembling
 276 (define-assembly-routine (generic-=
 277                           (:return-style :none))
 278                          ((:arg x (descriptor-reg any-reg) rdx-offset)
 279                           (:arg y (descriptor-reg any-reg) rdi-offset)
 280
 281                           (:temp rcx unsigned-reg rcx-offset))
 282   (inst mov rcx x)
 283   (inst or rcx y)
 284   (inst test rcx fixnum-tag-mask)
 285   (inst jmp :nz DO-STATIC-FUN)
 286
 287   ;; Both fixnums
 288   (inst cmp x y)
 289   (inst ret)
 290
 291   DO-STATIC-FUN
 292   (move rcx rsp-tn)
 293   (inst sub rsp-tn (fixnumize 3))
 294   (inst mov (make-ea :qword
 295                      :base rcx
 296                      :disp (frame-byte-offset ocfp-save-offset))
 297         rbp-tn)
 298   (move rbp-tn rcx)
 299   (inst mov rcx (fixnumize 2))
 300   (inst call (make-ea :qword
 301                       :disp (+ nil-value (static-fun-offset 'two-arg-=))))
 302   (load-symbol y t)
 303   (inst cmp x y)
 304   (inst ret))
 305
 306 #-sb-assembling
 307 (define-vop (generic-=)
 308   (:translate =)
 309   (:policy :safe)
 310   (:save-p t)
 311   (:args (x :scs (descriptor-reg any-reg) :target rdx)
 312          (y :scs (descriptor-reg any-reg) :target rdi))
 313
 314   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset rdx-offset
 315                :from (:argument 0))
 316               rdx)
 317   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset rdi-offset
 318                :from (:argument 1))
 319               rdi)
 320
 321   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset rcx-offset
 322                :from :eval)
 323               rcx)
 324   (:conditional :e)
 325   (:generator 10
 326     (move rdx x)
 327     (move rdi y)
 328     (inst lea rcx (make-ea :qword
 329                            :disp (make-fixup 'generic-= :assembly-routine)))
 330     (inst call rcx)))