src/compiler/alpha/arith.lisp

   1 ;;;; the VM definition arithmetic VOPs for the Alpha
   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 ;;;; unary operations
  15
  16 (define-vop (fixnum-unop)
  17   (:args (x :scs (any-reg)))
  18   (:results (res :scs (any-reg)))
  19   (:note "inline fixnum arithmetic")
  20   (:arg-types tagged-num)
  21   (:result-types tagged-num)
  22   (:policy :fast-safe))
  23
  24 (define-vop (signed-unop)
  25   (:args (x :scs (signed-reg)))
  26   (:results (res :scs (signed-reg)))
  27   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
  28   (:arg-types signed-num)
  29   (:result-types signed-num)
  30   (:policy :fast-safe))
  31
  32 (define-vop (fast-negate/fixnum fixnum-unop)
  33   (:translate %negate)
  34   (:generator 1
  35     (inst subq zero-tn x res)))
  36
  37 (define-vop (fast-negate/signed signed-unop)
  38   (:translate %negate)
  39   (:generator 2
  40     (inst subq zero-tn x res)))
  41
  42 (define-vop (fast-lognot/fixnum fixnum-unop)
  43   (:translate lognot)
  44   (:generator 2
  45     (inst eqv x zero-tn res)))
  46
  47 (define-vop (fast-lognot/signed signed-unop)
  48   (:translate lognot)
  49   (:generator 1
  50     (inst not x res)))
  51 \f
  52 ;;;; binary fixnum operations
  53
  54 ;;; Assume that any constant operand is the second arg...
  55
  56 (define-vop (fast-fixnum-binop)
  57   (:args (x :target r :scs (any-reg))
  58          (y :target r :scs (any-reg)))
  59   (:arg-types tagged-num tagged-num)
  60   (:results (r :scs (any-reg)))
  61   (:result-types tagged-num)
  62   (:note "inline fixnum arithmetic")
  63   (:effects)
  64   (:affected)
  65   (:policy :fast-safe))
  66
  67 (define-vop (fast-unsigned-binop)
  68   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg))
  69          (y :target r :scs (unsigned-reg)))
  70   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
  71   (:results (r :scs (unsigned-reg)))
  72   (:result-types unsigned-num)
  73   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
  74   (:effects)
  75   (:affected)
  76   (:policy :fast-safe))
  77
  78 (define-vop (fast-signed-binop)
  79   (:args (x :target r :scs (signed-reg))
  80          (y :target r :scs (signed-reg)))
  81   (:arg-types signed-num signed-num)
  82   (:results (r :scs (signed-reg)))
  83   (:result-types signed-num)
  84   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
  85   (:effects)
  86   (:affected)
  87   (:policy :fast-safe))
  88
  89 (define-vop (fast-fixnum-c-binop fast-fixnum-binop)
  90   (:args (x :target r :scs (any-reg)))
  91   (:info y)
  92   (:arg-types tagged-num (:constant integer)))
  93
  94 (define-vop (fast-signed-c-binop fast-signed-binop)
  95   (:args (x :target r :scs (signed-reg)))
  96   (:info y)
  97   (:arg-types signed-num (:constant integer)))
  98
  99 (define-vop (fast-unsigned-c-binop fast-unsigned-binop)
 100   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg)))
 101   (:info y)
 102   (:arg-types unsigned-num (:constant integer)))
 103
 104 (defmacro define-binop (translate cost untagged-cost op
 105                         tagged-type untagged-type
 106                         &optional arg-swap restore-fixnum-mask)
 107   `(progn
 108      (define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "/FIXNUM=>FIXNUM")
 109                   fast-fixnum-binop)
 110        ,@(when restore-fixnum-mask
 111            `((:temporary (:sc non-descriptor-reg) temp)))
 112        (:args (x ,@(unless restore-fixnum-mask `(:target r)) :scs (any-reg))
 113               (y ,@(unless restore-fixnum-mask `(:target r)) :scs (any-reg)))
 114        (:translate ,translate)
 115        (:generator ,(1+ cost)
 116          ,(if arg-swap
 117               `(inst ,op y x ,(if restore-fixnum-mask 'temp 'r))
 118               `(inst ,op x y ,(if restore-fixnum-mask 'temp 'r)))
 119          ,@(when restore-fixnum-mask
 120              `((inst bic temp #.(ash lowtag-mask -1) r)))))
 121      (define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "/SIGNED=>SIGNED")
 122                   fast-signed-binop)
 123        (:args (x :target r :scs (signed-reg))
 124               (y :target r :scs (signed-reg)))
 125        (:translate ,translate)
 126        (:generator ,(1+ untagged-cost)
 127          ,(if arg-swap
 128               `(inst ,op y x r)
 129               `(inst ,op x y r))))
 130      (define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "/UNSIGNED=>UNSIGNED")
 131                   fast-unsigned-binop)
 132        (:args (x :target r :scs (unsigned-reg))
 133               (y :target r :scs (unsigned-reg)))
 134        (:translate ,translate)
 135        (:generator ,(1+ untagged-cost)
 136          ,(if arg-swap
 137               `(inst ,op y x r)
 138               `(inst ,op x y r))))
 139      ,@(when (and tagged-type (not arg-swap))
 140          `((define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "-C/FIXNUM=>FIXNUM")
 141                         fast-fixnum-c-binop)
 142              (:args (x ,@(unless restore-fixnum-mask `(:target r))
 143                        :scs (any-reg)))
 144              (:arg-types tagged-num (:constant ,tagged-type))
 145              ,@(when restore-fixnum-mask
 146                  `((:temporary (:sc non-descriptor-reg) temp)))
 147              (:translate ,translate)
 148              (:generator ,cost
 149                 (inst ,op x (fixnumize y) ,(if restore-fixnum-mask 'temp 'r))
 150                 ,@(when restore-fixnum-mask
 151                     `((inst bic temp #.(ash lowtag-mask -1) r)))))))
 152      ,@(when (and untagged-type (not arg-swap))
 153          `((define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "-C/SIGNED=>SIGNED")
 154                         fast-signed-c-binop)
 155              (:arg-types signed-num (:constant ,untagged-type))
 156              (:translate ,translate)
 157              (:generator ,untagged-cost
 158                 (inst ,op x y r)))
 159            (define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate
 160                                       "-C/UNSIGNED=>UNSIGNED")
 161                         fast-unsigned-c-binop)
 162              (:arg-types unsigned-num (:constant ,untagged-type))
 163              (:translate ,translate)
 164              (:generator ,untagged-cost
 165                 (inst ,op x y r)))))))
 166
 167 (define-binop + 1 5 addq (unsigned-byte 6) (unsigned-byte 8))
 168 (define-binop - 1 5 subq (unsigned-byte 6) (unsigned-byte 8))
 169 (define-binop logand 1 3 and (unsigned-byte 6) (unsigned-byte 8))
 170 (define-binop logandc1 1 3 bic (unsigned-byte 6) (unsigned-byte 8) t)
 171 (define-binop logandc2 1 3 bic (unsigned-byte 6) (unsigned-byte 8))
 172 (define-binop logior 1 3 bis (unsigned-byte 6) (unsigned-byte 8))
 173 (define-binop logorc1 1 3 ornot (unsigned-byte 6) (unsigned-byte 8) t t)
 174 (define-binop logorc2 1 3 ornot (unsigned-byte 6) (unsigned-byte 8) nil t)
 175 (define-binop logxor 1 3 xor (unsigned-byte 6) (unsigned-byte 8))
 176 (define-binop logeqv 1 3 eqv (unsigned-byte 6) (unsigned-byte 8) nil t)
 177
 178 ;;; special cases for LOGAND where we can use a mask operation
 179 (define-vop (fast-logand-c-mask/unsigned=>unsigned fast-unsigned-c-binop)
 180   (:translate logand)
 181   (:arg-types unsigned-num
 182               (:constant (or (integer #xffffffff #xffffffff)
 183                              (integer #xffffffff00000000 #xffffffff00000000))))
 184   (:generator 1
 185     (ecase y
 186       (#xffffffff (inst mskll x 4 r))
 187       (#xffffffff00000000 (inst mskll x 0 r)))))
 188 \f
 189 ;;;; shifting
 190
 191 (define-vop (fast-ash/unsigned=>unsigned)
 192   (:note "inline ASH")
 193   (:args (number :scs (unsigned-reg) :to :save)
 194          (amount :scs (signed-reg)))
 195   (:arg-types unsigned-num signed-num)
 196   (:results (result :scs (unsigned-reg)))
 197   (:result-types unsigned-num)
 198   (:translate ash)
 199   (:policy :fast-safe)
 200   (:temporary (:sc non-descriptor-reg) ndesc)
 201   (:temporary (:sc non-descriptor-reg) temp)
 202   (:generator 3
 203     (inst bge amount positive)
 204     (inst subq zero-tn amount ndesc)
 205     (inst cmplt ndesc 64 temp)
 206     (inst srl number ndesc result)
 207     ;; FIXME: this looks like a candidate for a conditional move --
 208     ;; CSR, 2003-09-10
 209     (inst bne temp done)
 210     (move zero-tn result)
 211     (inst br zero-tn done)
 212
 213     POSITIVE
 214     (inst sll number amount result)
 215
 216     DONE))
 217
 218 (define-vop (fast-ash/signed=>signed)
 219   (:note "inline ASH")
 220   (:args (number :scs (signed-reg) :to :save)
 221          (amount :scs (signed-reg)))
 222   (:arg-types signed-num signed-num)
 223   (:results (result :scs (signed-reg)))
 224   (:result-types signed-num)
 225   (:translate ash)
 226   (:policy :fast-safe)
 227   (:temporary (:sc non-descriptor-reg) ndesc)
 228   (:temporary (:sc non-descriptor-reg) temp)
 229   (:generator 3
 230     (inst bge amount positive)
 231     (inst subq zero-tn amount ndesc)
 232     (inst cmplt ndesc 63 temp)
 233     (inst sra number ndesc result)
 234     (inst bne temp done)
 235     (inst sra number 63 result)
 236     (inst br zero-tn done)
 237
 238     POSITIVE
 239     (inst sll number amount result)
 240
 241     DONE))
 242
 243 (define-vop (fast-ash-c/signed=>signed)
 244   (:policy :fast-safe)
 245   (:translate ash)
 246   (:note nil)
 247   (:args (number :scs (signed-reg)))
 248   (:info count)
 249   (:arg-types signed-num (:constant integer))
 250   (:results (result :scs (signed-reg)))
 251   (:result-types signed-num)
 252   (:generator 1
 253     (cond
 254       ((< count 0) (inst sra number (min 63 (- count)) result))
 255       ((> count 0) (inst sll number (min 63 count) result))
 256       (t (bug "identity ASH not transformed away")))))
 257
 258 (define-vop (fast-ash-c/unsigned=>unsigned)
 259   (:policy :fast-safe)
 260   (:translate ash)
 261   (:note nil)
 262   (:args (number :scs (unsigned-reg)))
 263   (:info count)
 264   (:arg-types unsigned-num (:constant integer))
 265   (:results (result :scs (unsigned-reg)))
 266   (:result-types unsigned-num)
 267   (:generator 1
 268     (cond
 269       ((< count -63) (move zero-tn result))
 270       ((< count 0) (inst sra number (- count) result))
 271       ((> count 0) (inst sll number (min 63 count) result))
 272       (t (bug "identity ASH not transformed away")))))
 273
 274 (define-vop (signed-byte-64-len)
 275   (:translate integer-length)
 276   (:note "inline (signed-byte 64) integer-length")
 277   (:policy :fast-safe)
 278   (:args (arg :scs (signed-reg) :to (:argument 1)))
 279   (:arg-types signed-num)
 280   (:results (res :scs (any-reg)))
 281   (:result-types positive-fixnum)
 282   (:temporary (:scs (non-descriptor-reg) :from (:argument 0)) shift)
 283   (:generator 30
 284     (inst not arg shift)
 285     (inst cmovge arg arg shift)
 286     (inst subq zero-tn (fixnumize 1) res)
 287     (inst sll shift 1 shift)
 288     LOOP
 289     (inst addq res (fixnumize 1) res)
 290     (inst srl shift 1 shift)
 291     (inst bne shift loop)))
 292
 293 (define-vop (unsigned-byte-64-count)
 294   (:translate logcount)
 295   (:note "inline (unsigned-byte 64) logcount")
 296   (:policy :fast-safe)
 297   (:args (arg :scs (unsigned-reg)))
 298   (:arg-types unsigned-num)
 299   (:results (res :scs (unsigned-reg)))
 300   (:result-types positive-fixnum)
 301   (:guard (member :cix *backend-subfeatures*))
 302   (:generator 1
 303     (inst ctpop zero-tn arg res)))
 304
 305 (define-vop (unsigned-byte-64-count)
 306   (:translate logcount)
 307   (:note "inline (unsigned-byte 64) logcount")
 308   (:policy :fast-safe)
 309   (:args (arg :scs (unsigned-reg) :target num))
 310   (:arg-types unsigned-num)
 311   (:results (res :scs (unsigned-reg)))
 312   (:result-types positive-fixnum)
 313   (:temporary (:scs (non-descriptor-reg) :from (:argument 0) :to (:result 0)
 314                     :target res) num)
 315   (:temporary (:scs (non-descriptor-reg)) mask temp)
 316   (:generator 60
 317     ;; FIXME: now this looks expensive, what with these 64bit loads.
 318     ;; Maybe a loop and count would be faster?  -- CSR, 2003-09-10
 319     (inst li #x5555555555555555 mask)
 320     (inst srl arg 1 temp)
 321     (inst and arg mask num)
 322     (inst and temp mask temp)
 323     (inst addq num temp num)
 324     (inst li #x3333333333333333 mask)
 325     (inst srl num 2 temp)
 326     (inst and num mask num)
 327     (inst and temp mask temp)
 328     (inst addq num temp num)
 329     (inst li #x0f0f0f0f0f0f0f0f mask)
 330     (inst srl num 4 temp)
 331     (inst and num mask num)
 332     (inst and temp mask temp)
 333     (inst addq num temp num)
 334     (inst li #x00ff00ff00ff00ff mask)
 335     (inst srl num 8 temp)
 336     (inst and num mask num)
 337     (inst and temp mask temp)
 338     (inst addq num temp num)
 339     (inst li #x0000ffff0000ffff mask)
 340     (inst srl num 16 temp)
 341     (inst and num mask num)
 342     (inst and temp mask temp)
 343     (inst addq num temp num)
 344     (inst li #x00000000ffffffff mask)
 345     (inst srl num 32 temp)
 346     (inst and num mask num)
 347     (inst and temp mask temp)
 348     (inst addq num temp res)))
 349 \f
 350 ;;;; multiplying
 351
 352 (define-vop (fast-*/fixnum=>fixnum fast-fixnum-binop)
 353   (:temporary (:scs (non-descriptor-reg)) temp)
 354   (:translate *)
 355   (:generator 4
 356     (inst sra y n-fixnum-tag-bits temp)
 357     (inst mulq x temp r)))
 358
 359 (define-vop (fast-*/signed=>signed fast-signed-binop)
 360   (:translate *)
 361   (:generator 3
 362     (inst mulq x y r)))
 363
 364 (define-vop (fast-*/unsigned=>unsigned fast-unsigned-binop)
 365   (:translate *)
 366   (:generator 3
 367     (inst mulq x y r)))
 368 \f
 369 ;;;; Modular functions:
 370 (define-modular-fun lognot-mod64 (x) lognot 64)
 371 (define-vop (lognot-mod64/unsigned=>unsigned)
 372   (:translate lognot-mod64)
 373   (:args (x :scs (unsigned-reg)))
 374   (:arg-types unsigned-num)
 375   (:results (res :scs (unsigned-reg)))
 376   (:result-types unsigned-num)
 377   (:policy :fast-safe)
 378   (:generator 1
 379     (inst not x res)))
 380
 381 (define-vop (fast-ash-left-mod64-c/unsigned=>unsigned
 382              fast-ash-c/unsigned=>unsigned)
 383   (:translate ash-left-mod64))
 384
 385 (macrolet
 386     ((define-modular-backend (fun &optional constantp)
 387        (let ((mfun-name (symbolicate fun '-mod64))
 388              (modvop (symbolicate 'fast- fun '-mod64/unsigned=>unsigned))
 389              (modcvop (symbolicate 'fast- fun '-mod64-c/unsigned=>unsigned))
 390              (vop (symbolicate 'fast- fun '/unsigned=>unsigned))
 391              (cvop (symbolicate 'fast- fun '-c/unsigned=>unsigned)))
 392          `(progn
 393             (define-modular-fun ,mfun-name (x y) ,fun 64)
 394             (define-vop (,modvop ,vop)
 395               (:translate ,mfun-name))
 396             ,@(when constantp
 397                 `((define-vop (,modcvop ,cvop)
 398                     (:translate ,mfun-name))))))))
 399   (define-modular-backend + t)
 400   (define-modular-backend - t)
 401   (define-modular-backend logxor t)
 402   (define-modular-backend logeqv t)
 403   (define-modular-backend logandc1)
 404   (define-modular-backend logandc2 t)
 405   (define-modular-backend logorc1)
 406   (define-modular-backend logorc2 t))
 407
 408 (define-source-transform lognand (x y)
 409   `(lognot (logand ,x ,y)))
 410 (define-source-transform lognor (x y)
 411   `(lognot (logior ,x ,y)))
 412 \f
 413 ;;;; binary conditional VOPs
 414
 415 (define-vop (fast-conditional)
 416   (:conditional)
 417   (:info target not-p)
 418   (:effects)
 419   (:affected)
 420   (:temporary (:scs (non-descriptor-reg)) temp)
 421   (:policy :fast-safe))
 422
 423 (define-vop (fast-conditional/fixnum fast-conditional)
 424   (:args (x :scs (any-reg))
 425          (y :scs (any-reg)))
 426   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 427   (:note "inline fixnum comparison"))
 428
 429 (define-vop (fast-conditional-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
 430   (:args (x :scs (any-reg)))
 431   (:arg-types tagged-num (:constant (unsigned-byte-with-a-bite-out 6 4)))
 432   (:info target not-p y))
 433
 434 (define-vop (fast-conditional/signed fast-conditional)
 435   (:args (x :scs (signed-reg))
 436          (y :scs (signed-reg)))
 437   (:arg-types signed-num signed-num)
 438   (:note "inline (signed-byte 64) comparison"))
 439
 440 (define-vop (fast-conditional-c/signed fast-conditional/signed)
 441   (:args (x :scs (signed-reg)))
 442   (:arg-types signed-num (:constant (unsigned-byte-with-a-bite-out 8 1)))
 443   (:info target not-p y))
 444
 445 (define-vop (fast-conditional/unsigned fast-conditional)
 446   (:args (x :scs (unsigned-reg))
 447          (y :scs (unsigned-reg)))
 448   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 449   (:note "inline (unsigned-byte 64) comparison"))
 450
 451 (define-vop (fast-conditional-c/unsigned fast-conditional/unsigned)
 452   (:args (x :scs (unsigned-reg)))
 453   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte-with-a-bite-out 8 1)))
 454   (:info target not-p y))
 455
 456
 457 (defmacro define-conditional-vop (translate &rest generator)
 458   `(progn
 459      ,@(mapcar (lambda (suffix cost signed)
 460                  (unless (and (member suffix '(/fixnum -c/fixnum))
 461                               (eq translate 'eql))
 462                    `(define-vop (,(intern (format nil "~:@(FAST-IF-~A~A~)"
 463                                                   translate suffix))
 464                                  ,(intern
 465                                    (format nil "~:@(FAST-CONDITIONAL~A~)"
 466                                            suffix)))
 467                       (:translate ,translate)
 468                       (:generator ,cost
 469                                   (let* ((signed ,signed)
 470                                          (-c/fixnum ,(eq suffix '-c/fixnum))
 471                                          (y (if -c/fixnum (fixnumize y) y)))
 472                                     ,@generator)))))
 473                '(/fixnum -c/fixnum /signed -c/signed /unsigned -c/unsigned)
 474                '(3 2 5 4 5 4)
 475                '(t t t t nil nil))))
 476
 477 (define-conditional-vop <
 478   (cond ((and signed (eql y 0))
 479          (if not-p
 480              (inst bge x target)
 481              (inst blt x target)))
 482         (t
 483          (if signed
 484              (inst cmplt x y temp)
 485              (inst cmpult x y temp))
 486          (if not-p
 487              (inst beq temp target)
 488              (inst bne temp target)))))
 489
 490 (define-conditional-vop >
 491   (cond ((and signed (eql y 0))
 492          (if not-p
 493              (inst ble x target)
 494              (inst bgt x target)))
 495         ((integerp y)
 496          (let ((y (+ y (if -c/fixnum (fixnumize 1) 1))))
 497            (if signed
 498                (inst cmplt x y temp)
 499                (inst cmpult x y temp))
 500            (if not-p
 501                (inst bne temp target)
 502                (inst beq temp target))))
 503         (t
 504          (if signed
 505              (inst cmplt y x temp)
 506              (inst cmpult y x temp))
 507          (if not-p
 508              (inst beq temp target)
 509              (inst bne temp target)))))
 510
 511 ;;; EQL/FIXNUM is funny because the first arg can be of any type, not
 512 ;;; just a known fixnum.
 513
 514 (define-conditional-vop eql
 515   (declare (ignore signed))
 516   (when (integerp y)
 517     (inst li y temp)
 518     (setf y temp))
 519   (inst cmpeq x y temp)
 520   (if not-p
 521       (inst beq temp target)
 522       (inst bne temp target)))
 523
 524 ;;; These versions specify a fixnum restriction on their first arg. We
 525 ;;; have also generic-eql/fixnum VOPs which are the same, but have no
 526 ;;; restriction on the first arg and a higher cost. The reason for
 527 ;;; doing this is to prevent fixnum specific operations from being
 528 ;;; used on word integers, spuriously consing the argument.
 529 (define-vop (fast-eql/fixnum fast-conditional)
 530   (:args (x :scs (any-reg))
 531          (y :scs (any-reg)))
 532   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 533   (:note "inline fixnum comparison")
 534   (:translate eql)
 535   (:generator 3
 536     (cond ((equal y zero-tn)
 537            (if not-p
 538                (inst bne x target)
 539                (inst beq x target)))
 540           (t
 541            (inst cmpeq x y temp)
 542            (if not-p
 543                (inst beq temp target)
 544                (inst bne temp target))))))
 545
 546 ;;;
 547 (define-vop (generic-eql/fixnum fast-eql/fixnum)
 548   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg))
 549          (y :scs (any-reg)))
 550   (:arg-types * tagged-num)
 551   (:variant-cost 7))
 552
 553 (define-vop (fast-eql-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
 554   (:args (x :scs (any-reg)))
 555   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 6)))
 556   (:temporary (:scs (non-descriptor-reg)) temp)
 557   (:info target not-p y)
 558   (:translate eql)
 559   (:generator 2
 560     (let ((y (cond ((eql y 0) zero-tn)
 561                    (t
 562                     (inst li (fixnumize y) temp)
 563                     temp))))
 564       (inst cmpeq x y temp)
 565       (if not-p
 566           (inst beq temp target)
 567           (inst bne temp target)))))
 568 ;;;
 569 (define-vop (generic-eql-c/fixnum fast-eql-c/fixnum)
 570   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg)))
 571   (:arg-types * (:constant (signed-byte 6)))
 572   (:variant-cost 6))
 573
 574 \f
 575 ;;;; 32-bit logical operations
 576
 577 (define-vop (merge-bits)
 578   (:translate merge-bits)
 579   (:args (shift :scs (signed-reg unsigned-reg))
 580          (prev :scs (unsigned-reg))
 581          (next :scs (unsigned-reg)))
 582   (:arg-types tagged-num unsigned-num unsigned-num)
 583   (:temporary (:scs (unsigned-reg) :to (:result 0)) temp)
 584   (:temporary (:scs (unsigned-reg) :to (:result 0) :target result) res)
 585   (:results (result :scs (unsigned-reg)))
 586   (:result-types unsigned-num)
 587   (:policy :fast-safe)
 588   (:generator 4
 589     (let ((done (gen-label)))
 590       (inst srl next shift res)
 591       (inst beq shift done)
 592       (inst subq zero-tn shift temp)
 593       (inst sll prev temp temp)
 594       (inst bis res temp res)
 595       (emit-label done)
 596       (move res result))))
 597
 598 (define-source-transform word-logical-not (x)
 599   `(logand (lognot (the (unsigned-byte 32) ,x)) #.(1- (ash 1 32))))
 600
 601 (deftransform word-logical-and ((x y))
 602   '(logand x y))
 603
 604 (define-source-transform word-logical-nand (x y)
 605   `(word-logical-not (word-logical-and ,x ,y)))
 606
 607 (deftransform word-logical-or ((x y))
 608   '(logior x y))
 609
 610 (define-source-transform word-logical-nor (x y)
 611   `(logand (lognor (the (unsigned-byte 32) ,x) (the (unsigned-byte 32) ,y))
 612            #.(1- (ash 1 32))))
 613
 614 (deftransform word-logical-xor ((x y))
 615   '(logxor x y))
 616
 617 (define-source-transform word-logical-eqv (x y)
 618   `(logand (logeqv (the (unsigned-byte 32) ,x) (the (unsigned-byte 32) ,y))
 619            #.(1- (ash 1 32))))
 620
 621 (define-source-transform word-logical-orc1 (x y)
 622   `(logand (logorc1 (the (unsigned-byte 32) ,x) (the (unsigned-byte 32) ,y))
 623            #.(1- (ash 1 32))))
 624
 625 (define-source-transform word-logical-orc2 (x y)
 626   `(logand (logorc2 (the (unsigned-byte 32) ,x) (the (unsigned-byte 32) ,y))
 627            #.(1- (ash 1 32))))
 628
 629 (define-source-transform word-logical-andc1 (x y)
 630   `(logandc1 (the (unsigned-byte 32) ,x) (the (unsigned-byte 32) ,y)))
 631
 632 (define-source-transform word-logical-andc2 (x y)
 633   `(logandc2 (the (unsigned-byte 32) ,x) (the (unsigned-byte 32) ,y)))
 634
 635 (define-vop (shift-towards-someplace)
 636   (:policy :fast-safe)
 637   (:args (num :scs (unsigned-reg))
 638          (amount :scs (signed-reg)))
 639   (:arg-types unsigned-num tagged-num)
 640   (:results (r :scs (unsigned-reg)))
 641   (:result-types unsigned-num))
 642
 643 (define-vop (shift-towards-start shift-towards-someplace)
 644   (:translate shift-towards-start)
 645   (:note "SHIFT-TOWARDS-START")
 646   (:temporary (:sc non-descriptor-reg) temp)
 647   (:generator 1
 648     (inst and amount #x1f temp)
 649     (inst srl num temp r)))
 650
 651 (define-vop (shift-towards-end shift-towards-someplace)
 652   (:translate shift-towards-end)
 653   (:note "SHIFT-TOWARDS-END")
 654   (:temporary (:sc non-descriptor-reg) temp)
 655   (:generator 1
 656     (inst and amount #x1f temp)
 657     (inst sll num temp r)))
 658 \f
 659 ;;;; bignum stuff
 660
 661 (define-vop (bignum-length get-header-data)
 662   (:translate sb!bignum:%bignum-length)
 663   (:policy :fast-safe))
 664
 665 (define-vop (bignum-set-length set-header-data)
 666   (:translate sb!bignum:%bignum-set-length)
 667   (:policy :fast-safe))
 668
 669 (define-full-reffer bignum-ref * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
 670   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum:%bignum-ref)
 671
 672 (define-full-setter bignum-set * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
 673   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum:%bignum-set #!+gengc nil)
 674
 675 (define-vop (digit-0-or-plus)
 676   (:translate sb!bignum:%digit-0-or-plusp)
 677   (:policy :fast-safe)
 678   (:args (digit :scs (unsigned-reg)))
 679   (:arg-types unsigned-num)
 680   (:temporary (:sc non-descriptor-reg) temp)
 681   (:conditional)
 682   (:info target not-p)
 683   (:generator 2
 684     (inst sll digit 32 temp)
 685     (if not-p
 686         (inst blt temp target)
 687         (inst bge temp target))))
 688
 689 (define-vop (add-w/carry)
 690   (:translate sb!bignum:%add-with-carry)
 691   (:policy :fast-safe)
 692   (:args (a :scs (unsigned-reg))
 693          (b :scs (unsigned-reg))
 694          (c :scs (unsigned-reg)))
 695   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
 696   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from :load)
 697             (carry :scs (unsigned-reg) :from :eval))
 698   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
 699   (:generator 5
 700     (inst addq a b result)
 701     (inst addq result c result)
 702     (inst sra result 32 carry)
 703     (inst mskll result 4 result)))
 704
 705 (define-vop (sub-w/borrow)
 706   (:translate sb!bignum:%subtract-with-borrow)
 707   (:policy :fast-safe)
 708   (:args (a :scs (unsigned-reg))
 709          (b :scs (unsigned-reg))
 710          (c :scs (unsigned-reg)))
 711   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
 712   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from :load)
 713             (borrow :scs (unsigned-reg) :from :eval))
 714   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
 715   (:generator 4
 716     (inst xor c 1 result)
 717     (inst subq a result result)
 718     (inst subq result b result)
 719     (inst srl result 63 borrow)
 720     (inst xor borrow 1 borrow)
 721     (inst mskll result 4 result)))
 722
 723 (define-vop (bignum-mult-and-add-3-arg)
 724   (:translate sb!bignum:%multiply-and-add)
 725   (:policy :fast-safe)
 726   (:args (x :scs (unsigned-reg))
 727          (y :scs (unsigned-reg))
 728          (carry-in :scs (unsigned-reg) :to :save))
 729   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
 730   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
 731             (lo :scs (unsigned-reg)))
 732   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 733   (:generator 6
 734     (inst mulq x y lo)
 735     (inst addq lo carry-in lo)
 736     (inst srl lo 32 hi)
 737     (inst mskll lo 4 lo)))
 738
 739
 740 (define-vop (bignum-mult-and-add-4-arg)
 741   (:translate sb!bignum:%multiply-and-add)
 742   (:policy :fast-safe)
 743   (:args (x :scs (unsigned-reg))
 744          (y :scs (unsigned-reg))
 745          (prev :scs (unsigned-reg))
 746          (carry-in :scs (unsigned-reg) :to :save))
 747   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
 748   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
 749             (lo :scs (unsigned-reg)))
 750   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 751   (:generator 9
 752     (inst mulq x y lo)
 753     (inst addq lo prev lo)
 754     (inst addq lo carry-in lo)
 755     (inst srl lo 32 hi)
 756     (inst mskll lo 4 lo)))
 757
 758 (define-vop (bignum-mult)
 759   (:translate sb!bignum:%multiply)
 760   (:policy :fast-safe)
 761   (:args (x :scs (unsigned-reg))
 762          (y :scs (unsigned-reg)))
 763   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 764   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
 765             (lo :scs (unsigned-reg)))
 766   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 767   (:generator 3
 768     (inst mulq x y lo)
 769     (inst srl lo 32 hi)
 770     (inst mskll lo 4 lo)))
 771
 772 (define-vop (bignum-lognot)
 773   (:translate sb!bignum:%lognot)
 774   (:policy :fast-safe)
 775   (:args (x :scs (unsigned-reg)))
 776   (:arg-types unsigned-num)
 777   (:results (r :scs (unsigned-reg)))
 778   (:result-types unsigned-num)
 779   (:generator 1
 780     (inst not x r)
 781     (inst mskll r 4 r)))
 782
 783 (define-vop (fixnum-to-digit)
 784   (:translate sb!bignum:%fixnum-to-digit)
 785   (:policy :fast-safe)
 786   (:args (fixnum :scs (any-reg)))
 787   (:arg-types tagged-num)
 788   (:results (digit :scs (unsigned-reg)))
 789   (:result-types unsigned-num)
 790   (:generator 1
 791     (inst sra fixnum n-fixnum-tag-bits digit)))
 792
 793 (define-vop (bignum-floor)
 794   (:translate sb!bignum:%floor)
 795   (:policy :fast-safe)
 796   (:args (num-high :scs (unsigned-reg))
 797          (num-low :scs (unsigned-reg))
 798          (denom-arg :scs (unsigned-reg) :target denom))
 799   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
 800   (:temporary (:scs (unsigned-reg) :from (:argument 2)) denom)
 801   (:temporary (:scs (unsigned-reg) :from (:eval 0)) temp)
 802   (:results (quo :scs (unsigned-reg) :from (:eval 0))
 803             (rem :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
 804   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 805   (:generator 325 ; number of inst assuming targeting works.
 806     (inst sll num-high 32 rem)
 807     (inst bis rem num-low rem)
 808     (inst sll denom-arg 32 denom)
 809     (inst cmpule denom rem quo)
 810     (inst beq quo shift1)
 811     (inst subq rem denom rem)
 812     SHIFT1
 813     (dotimes (i 32)
 814       (let ((shift2 (gen-label)))
 815         (inst srl denom 1 denom)
 816         (inst cmpule denom rem temp)
 817         (inst sll quo 1 quo)
 818         (inst beq temp shift2)
 819         (inst subq rem denom rem)
 820         (inst bis quo 1 quo)
 821         (emit-label shift2)))))
 822
 823 (define-vop (signify-digit)
 824   (:translate sb!bignum:%fixnum-digit-with-correct-sign)
 825   (:policy :fast-safe)
 826   (:args (digit :scs (unsigned-reg) :target res))
 827   (:arg-types unsigned-num)
 828   (:results (res :scs (any-reg signed-reg)))
 829   (:result-types signed-num)
 830   (:generator 2
 831     (sc-case res
 832       (any-reg
 833        (inst sll digit 34 res)
 834        (inst sra res 32 res))
 835       (signed-reg
 836        (inst sll digit 32 res)
 837        (inst sra res 32 res)))))
 838
 839
 840 (define-vop (digit-ashr)
 841   (:translate sb!bignum:%ashr)
 842   (:policy :fast-safe)
 843   (:args (digit :scs (unsigned-reg))
 844          (count :scs (unsigned-reg)))
 845   (:arg-types unsigned-num positive-fixnum)
 846   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
 847   (:result-types unsigned-num)
 848   (:generator 1
 849     (inst sll digit 32 result)
 850     (inst sra result count result)
 851     (inst srl result 32 result)))
 852
 853 (define-vop (digit-lshr digit-ashr)
 854   (:translate sb!bignum:%digit-logical-shift-right)
 855   (:generator 1
 856     (inst srl digit count result)))
 857
 858 (define-vop (digit-ashl digit-ashr)
 859   (:translate sb!bignum:%ashl)
 860   (:generator 1
 861     (inst sll digit count result)))
 862 \f
 863 ;;;; static functions
 864
 865 (define-static-fun two-arg-gcd (x y) :translate gcd)
 866 (define-static-fun two-arg-lcm (x y) :translate lcm)
 867
 868 (define-static-fun two-arg-+ (x y) :translate +)
 869 (define-static-fun two-arg-- (x y) :translate -)
 870 (define-static-fun two-arg-* (x y) :translate *)
 871 (define-static-fun two-arg-/ (x y) :translate /)
 872
 873 (define-static-fun two-arg-< (x y) :translate <)
 874 (define-static-fun two-arg-<= (x y) :translate <=)
 875 (define-static-fun two-arg-> (x y) :translate >)
 876 (define-static-fun two-arg->= (x y) :translate >=)
 877 (define-static-fun two-arg-= (x y) :translate =)
 878 (define-static-fun two-arg-/= (x y) :translate /=)
 879
 880 (define-static-fun %negate (x) :translate %negate)
 881
 882 (define-static-fun two-arg-and (x y) :translate logand)
 883 (define-static-fun two-arg-ior (x y) :translate logior)
 884 (define-static-fun two-arg-xor (x y) :translate logxor)
 885 (define-static-fun two-arg-eqv (x y) :translate logeqv)