src/compiler/x86/arith.lisp

   1 ;;;; the VM definition arithmetic VOPs for the x86
   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 (fast-safe-arith-op)
  17   (:policy :fast-safe)
  18   (:effects)
  19   (:affected))
  20
  21 (define-vop (fixnum-unop fast-safe-arith-op)
  22   (:args (x :scs (any-reg) :target res))
  23   (:results (res :scs (any-reg)))
  24   (:note "inline fixnum arithmetic")
  25   (:arg-types tagged-num)
  26   (:result-types tagged-num))
  27
  28 (define-vop (signed-unop fast-safe-arith-op)
  29   (:args (x :scs (signed-reg) :target res))
  30   (:results (res :scs (signed-reg)))
  31   (:note "inline (signed-byte 32) arithmetic")
  32   (:arg-types signed-num)
  33   (:result-types signed-num))
  34
  35 (define-vop (fast-negate/fixnum fixnum-unop)
  36   (:translate %negate)
  37   (:generator 1
  38     (move res x)
  39     (inst neg res)))
  40
  41 (define-vop (fast-negate/signed signed-unop)
  42   (:translate %negate)
  43   (:generator 2
  44     (move res x)
  45     (inst neg res)))
  46
  47 (define-vop (fast-lognot/fixnum fixnum-unop)
  48   (:translate lognot)
  49   (:generator 2
  50     (move res x)
  51     (inst xor res (fixnumize -1))))
  52
  53 (define-vop (fast-lognot/signed signed-unop)
  54   (:translate lognot)
  55   (:generator 1
  56     (move res x)
  57     (inst not res)))
  58 \f
  59 ;;;; binary fixnum operations
  60
  61 ;;; Assume that any constant operand is the second arg...
  62
  63 (define-vop (fast-fixnum-binop fast-safe-arith-op)
  64   (:args (x :target r :scs (any-reg)
  65             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
  66                                (sc-is y any-reg)
  67                                (sc-is r control-stack)
  68                                (location= x r))))
  69          (y :scs (any-reg control-stack)))
  70   (:arg-types tagged-num tagged-num)
  71   (:results (r :scs (any-reg) :from (:argument 0)
  72                :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
  73                                   (sc-is y any-reg)
  74                                   (sc-is r control-stack)
  75                                   (location= x r)))))
  76   (:result-types tagged-num)
  77   (:note "inline fixnum arithmetic"))
  78
  79 (define-vop (fast-unsigned-binop fast-safe-arith-op)
  80   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg)
  81             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
  82                                (sc-is y unsigned-reg)
  83                                (sc-is r unsigned-stack)
  84                                (location= x r))))
  85          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
  86   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
  87   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
  88             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
  89                                (sc-is y unsigned-reg)
  90                                (sc-is r unsigned-stack)
  91                                (location= x r)))))
  92   (:result-types unsigned-num)
  93   (:note "inline (unsigned-byte 32) arithmetic"))
  94
  95 (define-vop (fast-signed-binop fast-safe-arith-op)
  96   (:args (x :target r :scs (signed-reg)
  97             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
  98                                (sc-is y signed-reg)
  99                                (sc-is r signed-stack)
 100                                (location= x r))))
 101          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 102   (:arg-types signed-num signed-num)
 103   (:results (r :scs (signed-reg) :from (:argument 0)
 104             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 105                                (sc-is y signed-reg)
 106                                (sc-is r signed-stack)
 107                                (location= x r)))))
 108   (:result-types signed-num)
 109   (:note "inline (signed-byte 32) arithmetic"))
 110
 111 (define-vop (fast-fixnum-binop-c fast-safe-arith-op)
 112   (:args (x :target r :scs (any-reg control-stack)))
 113   (:info y)
 114   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 30)))
 115   (:results (r :scs (any-reg)
 116                :load-if (not (location= x r))))
 117   (:result-types tagged-num)
 118   (:note "inline fixnum arithmetic"))
 119
 120 (define-vop (fast-unsigned-binop-c fast-safe-arith-op)
 121   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 122   (:info y)
 123   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 32)))
 124   (:results (r :scs (unsigned-reg)
 125                :load-if (not (location= x r))))
 126   (:result-types unsigned-num)
 127   (:note "inline (unsigned-byte 32) arithmetic"))
 128
 129 (define-vop (fast-signed-binop-c fast-safe-arith-op)
 130   (:args (x :target r :scs (signed-reg signed-stack)))
 131   (:info y)
 132   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 32)))
 133   (:results (r :scs (signed-reg)
 134                :load-if (not (location= x r))))
 135   (:result-types signed-num)
 136   (:note "inline (signed-byte 32) arithmetic"))
 137
 138 (macrolet ((define-binop (translate untagged-penalty op)
 139              `(progn
 140                 (define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "/FIXNUM=>FIXNUM")
 141                              fast-fixnum-binop)
 142                   (:translate ,translate)
 143                   (:generator 2
 144                               (move r x)
 145                               (inst ,op r y)))
 146                 (define-vop (,(symbolicate 'fast- translate '-c/fixnum=>fixnum)
 147                              fast-fixnum-binop-c)
 148                   (:translate ,translate)
 149                   (:generator 1
 150                   (move r x)
 151                   (inst ,op r (fixnumize y))))
 152                 (define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "/SIGNED=>SIGNED")
 153                              fast-signed-binop)
 154                   (:translate ,translate)
 155                   (:generator ,(1+ untagged-penalty)
 156                   (move r x)
 157                   (inst ,op r y)))
 158                 (define-vop (,(symbolicate 'fast- translate '-c/signed=>signed)
 159                              fast-signed-binop-c)
 160                   (:translate ,translate)
 161                   (:generator ,untagged-penalty
 162                   (move r x)
 163                   (inst ,op r y)))
 164                 (define-vop (,(symbolicate "FAST-"
 165                                            translate
 166                                            "/UNSIGNED=>UNSIGNED")
 167                 fast-unsigned-binop)
 168                   (:translate ,translate)
 169                   (:generator ,(1+ untagged-penalty)
 170                   (move r x)
 171                   (inst ,op r y)))
 172                 (define-vop (,(symbolicate 'fast-
 173                                            translate
 174                                            '-c/unsigned=>unsigned)
 175                              fast-unsigned-binop-c)
 176                   (:translate ,translate)
 177                   (:generator ,untagged-penalty
 178                   (move r x)
 179                   (inst ,op r y))))))
 180
 181   ;;(define-binop + 4 add)
 182   (define-binop - 4 sub)
 183   (define-binop logand 2 and)
 184   (define-binop logior 2 or)
 185   (define-binop logxor 2 xor))
 186
 187
 188 ;;; Special handling of add on the x86; can use lea to avoid a
 189 ;;; register load, otherwise it uses add.
 190 (define-vop (fast-+/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 191   (:translate +)
 192   (:args (x :scs (any-reg) :target r
 193             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 194                                (sc-is y any-reg)
 195                                (sc-is r control-stack)
 196                                (location= x r))))
 197          (y :scs (any-reg control-stack)))
 198   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 199   (:results (r :scs (any-reg) :from (:argument 0)
 200                :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 201                                   (sc-is y any-reg)
 202                                   (sc-is r control-stack)
 203                                   (location= x r)))))
 204   (:result-types tagged-num)
 205   (:note "inline fixnum arithmetic")
 206   (:generator 2
 207     (cond ((and (sc-is x any-reg) (sc-is y any-reg) (sc-is r any-reg)
 208                 (not (location= x r)))
 209            (inst lea r (make-ea :dword :base x :index y :scale 1)))
 210           (t
 211            (move r x)
 212            (inst add r y)))))
 213
 214 (define-vop (fast-+-c/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 215   (:translate +)
 216   (:args (x :target r :scs (any-reg control-stack)))
 217   (:info y)
 218   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 30)))
 219   (:results (r :scs (any-reg)
 220                :load-if (not (location= x r))))
 221   (:result-types tagged-num)
 222   (:note "inline fixnum arithmetic")
 223   (:generator 1
 224     (cond ((and (sc-is x any-reg) (sc-is r any-reg) (not (location= x r)))
 225            (inst lea r (make-ea :dword :base x :disp (fixnumize y))))
 226           (t
 227            (move r x)
 228            (inst add r (fixnumize y))))))
 229
 230 (define-vop (fast-+/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 231   (:translate +)
 232   (:args (x :scs (signed-reg) :target r
 233             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 234                                (sc-is y signed-reg)
 235                                (sc-is r signed-stack)
 236                                (location= x r))))
 237          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 238   (:arg-types signed-num signed-num)
 239   (:results (r :scs (signed-reg) :from (:argument 0)
 240                :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 241                                   (sc-is y signed-reg)
 242                                   (location= x r)))))
 243   (:result-types signed-num)
 244   (:note "inline (signed-byte 32) arithmetic")
 245   (:generator 5
 246     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (sc-is y signed-reg) (sc-is r signed-reg)
 247                 (not (location= x r)))
 248            (inst lea r (make-ea :dword :base x :index y :scale 1)))
 249           (t
 250            (move r x)
 251            (inst add r y)))))
 252
 253
 254 ;;;; Special logand cases: (logand signed unsigned) => unsigned
 255
 256 (define-vop (fast-logand/signed-unsigned=>unsigned
 257              fast-logand/unsigned=>unsigned)
 258   (:args (x :target r :scs (signed-reg)
 259             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 260                                (sc-is y unsigned-reg)
 261                                (sc-is r unsigned-stack)
 262                                (location= x r))))
 263          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 264   (:arg-types signed-num unsigned-num))
 265
 266 (define-vop (fast-logand-c/signed-unsigned=>unsigned
 267              fast-logand-c/unsigned=>unsigned)
 268   (:args (x :target r :scs (signed-reg signed-stack)))
 269   (:arg-types signed-num (:constant (unsigned-byte 32))))
 270
 271 (define-vop (fast-logand/unsigned-signed=>unsigned
 272              fast-logand/unsigned=>unsigned)
 273   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg)
 274             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 275                                (sc-is y signed-reg)
 276                                (sc-is r unsigned-stack)
 277                                (location= x r))))
 278          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 279   (:arg-types unsigned-num signed-num))
 280 \f
 281
 282 (define-vop (fast-+-c/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 283   (:translate +)
 284   (:args (x :target r :scs (signed-reg signed-stack)))
 285   (:info y)
 286   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 32)))
 287   (:results (r :scs (signed-reg)
 288                :load-if (not (location= x r))))
 289   (:result-types signed-num)
 290   (:note "inline (signed-byte 32) arithmetic")
 291   (:generator 4
 292     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (sc-is r signed-reg)
 293                 (not (location= x r)))
 294            (inst lea r (make-ea :dword :base x :disp y)))
 295           (t
 296            (move r x)
 297            (if (= y 1)
 298                (inst inc r)
 299              (inst add r y))))))
 300
 301 (define-vop (fast-+/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 302   (:translate +)
 303   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target r
 304             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 305                                (sc-is y unsigned-reg)
 306                                (sc-is r unsigned-stack)
 307                                (location= x r))))
 308          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 309   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 310   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
 311                :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 312                                   (sc-is y unsigned-reg)
 313                                   (sc-is r unsigned-stack)
 314                                   (location= x r)))))
 315   (:result-types unsigned-num)
 316   (:note "inline (unsigned-byte 32) arithmetic")
 317   (:generator 5
 318     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (sc-is y unsigned-reg)
 319                 (sc-is r unsigned-reg) (not (location= x r)))
 320            (inst lea r (make-ea :dword :base x :index y :scale 1)))
 321           (t
 322            (move r x)
 323            (inst add r y)))))
 324
 325 (define-vop (fast-+-c/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 326   (:translate +)
 327   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 328   (:info y)
 329   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 32)))
 330   (:results (r :scs (unsigned-reg)
 331                :load-if (not (location= x r))))
 332   (:result-types unsigned-num)
 333   (:note "inline (unsigned-byte 32) arithmetic")
 334   (:generator 4
 335     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (sc-is r unsigned-reg)
 336                 (not (location= x r)))
 337            (inst lea r (make-ea :dword :base x :disp y)))
 338           (t
 339            (move r x)
 340            (if (= y 1)
 341                (inst inc r)
 342              (inst add r y))))))
 343 \f
 344 ;;;; multiplication and division
 345
 346 (define-vop (fast-*/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 347   (:translate *)
 348   ;; We need different loading characteristics.
 349   (:args (x :scs (any-reg) :target r)
 350          (y :scs (any-reg control-stack)))
 351   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 352   (:results (r :scs (any-reg) :from (:argument 0)))
 353   (:result-types tagged-num)
 354   (:note "inline fixnum arithmetic")
 355   (:generator 4
 356     (move r x)
 357     (inst sar r 2)
 358     (inst imul r y)))
 359
 360 (define-vop (fast-*-c/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 361   (:translate *)
 362   ;; We need different loading characteristics.
 363   (:args (x :scs (any-reg control-stack)))
 364   (:info y)
 365   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 30)))
 366   (:results (r :scs (any-reg)))
 367   (:result-types tagged-num)
 368   (:note "inline fixnum arithmetic")
 369   (:generator 3
 370     (inst imul r x y)))
 371
 372 (define-vop (fast-*/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 373   (:translate *)
 374   ;; We need different loading characteristics.
 375   (:args (x :scs (signed-reg) :target r)
 376          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 377   (:arg-types signed-num signed-num)
 378   (:results (r :scs (signed-reg) :from (:argument 0)))
 379   (:result-types signed-num)
 380   (:note "inline (signed-byte 32) arithmetic")
 381   (:generator 5
 382     (move r x)
 383     (inst imul r y)))
 384
 385 (define-vop (fast-*-c/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 386   (:translate *)
 387   ;; We need different loading characteristics.
 388   (:args (x :scs (signed-reg signed-stack)))
 389   (:info y)
 390   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 32)))
 391   (:results (r :scs (signed-reg)))
 392   (:result-types signed-num)
 393   (:note "inline (signed-byte 32) arithmetic")
 394   (:generator 4
 395     (inst imul r x y)))
 396
 397 (define-vop (fast-*/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 398   (:translate *)
 399   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
 400          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 401   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 402   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target result
 403                    :from (:argument 0) :to :result) eax)
 404   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset
 405                    :from :eval :to :result) edx)
 406   (:ignore edx)
 407   (:results (result :scs (unsigned-reg)))
 408   (:result-types unsigned-num)
 409   (:note "inline (unsigned-byte 32) arithmetic")
 410   (:vop-var vop)
 411   (:save-p :compute-only)
 412   (:generator 6
 413     (move eax x)
 414     (inst mul eax y)
 415     (move result eax)))
 416
 417
 418 (define-vop (fast-truncate/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 419   (:translate truncate)
 420   (:args (x :scs (any-reg) :target eax)
 421          (y :scs (any-reg control-stack)))
 422   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 423   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 424                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 425   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 426                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 427   (:results (quo :scs (any-reg))
 428             (rem :scs (any-reg)))
 429   (:result-types tagged-num tagged-num)
 430   (:note "inline fixnum arithmetic")
 431   (:vop-var vop)
 432   (:save-p :compute-only)
 433   (:generator 31
 434     (let ((zero (generate-error-code vop division-by-zero-error x y)))
 435       (if (sc-is y any-reg)
 436           (inst test y y)  ; smaller instruction
 437           (inst cmp y 0))
 438       (inst jmp :eq zero))
 439     (move eax x)
 440     (inst cdq)
 441     (inst idiv eax y)
 442     (if (location= quo eax)
 443         (inst shl eax 2)
 444         (inst lea quo (make-ea :dword :index eax :scale 4)))
 445     (move rem edx)))
 446
 447 (define-vop (fast-truncate-c/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 448   (:translate truncate)
 449   (:args (x :scs (any-reg) :target eax))
 450   (:info y)
 451   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 30)))
 452   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 453                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 454   (:temporary (:sc any-reg :offset edx-offset :target rem
 455                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 456   (:temporary (:sc any-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 457   (:results (quo :scs (any-reg))
 458             (rem :scs (any-reg)))
 459   (:result-types tagged-num tagged-num)
 460   (:note "inline fixnum arithmetic")
 461   (:vop-var vop)
 462   (:save-p :compute-only)
 463   (:generator 30
 464     (move eax x)
 465     (inst cdq)
 466     (inst mov y-arg (fixnumize y))
 467     (inst idiv eax y-arg)
 468     (if (location= quo eax)
 469         (inst shl eax 2)
 470         (inst lea quo (make-ea :dword :index eax :scale 4)))
 471     (move rem edx)))
 472
 473 (define-vop (fast-truncate/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 474   (:translate truncate)
 475   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
 476          (y :scs (unsigned-reg signed-stack)))
 477   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 478   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target quo
 479                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 480   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 481                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 482   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
 483             (rem :scs (unsigned-reg)))
 484   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 485   (:note "inline (unsigned-byte 32) arithmetic")
 486   (:vop-var vop)
 487   (:save-p :compute-only)
 488   (:generator 33
 489     (let ((zero (generate-error-code vop division-by-zero-error x y)))
 490       (if (sc-is y unsigned-reg)
 491           (inst test y y)  ; smaller instruction
 492           (inst cmp y 0))
 493       (inst jmp :eq zero))
 494     (move eax x)
 495     (inst xor edx edx)
 496     (inst div eax y)
 497     (move quo eax)
 498     (move rem edx)))
 499
 500 (define-vop (fast-truncate-c/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 501   (:translate truncate)
 502   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax))
 503   (:info y)
 504   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 32)))
 505   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target quo
 506                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 507   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 508                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 509   (:temporary (:sc unsigned-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 510   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
 511             (rem :scs (unsigned-reg)))
 512   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 513   (:note "inline (unsigned-byte 32) arithmetic")
 514   (:vop-var vop)
 515   (:save-p :compute-only)
 516   (:generator 32
 517     (move eax x)
 518     (inst xor edx edx)
 519     (inst mov y-arg y)
 520     (inst div eax y-arg)
 521     (move quo eax)
 522     (move rem edx)))
 523
 524 (define-vop (fast-truncate/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 525   (:translate truncate)
 526   (:args (x :scs (signed-reg) :target eax)
 527          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 528   (:arg-types signed-num signed-num)
 529   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 530                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 531   (:temporary (:sc signed-reg :offset edx-offset :target rem
 532                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 533   (:results (quo :scs (signed-reg))
 534             (rem :scs (signed-reg)))
 535   (:result-types signed-num signed-num)
 536   (:note "inline (signed-byte 32) arithmetic")
 537   (:vop-var vop)
 538   (:save-p :compute-only)
 539   (:generator 33
 540     (let ((zero (generate-error-code vop division-by-zero-error x y)))
 541       (if (sc-is y signed-reg)
 542           (inst test y y)  ; smaller instruction
 543           (inst cmp y 0))
 544       (inst jmp :eq zero))
 545     (move eax x)
 546     (inst cdq)
 547     (inst idiv eax y)
 548     (move quo eax)
 549     (move rem edx)))
 550
 551 (define-vop (fast-truncate-c/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 552   (:translate truncate)
 553   (:args (x :scs (signed-reg) :target eax))
 554   (:info y)
 555   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 32)))
 556   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 557                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 558   (:temporary (:sc signed-reg :offset edx-offset :target rem
 559                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 560   (:temporary (:sc signed-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 561   (:results (quo :scs (signed-reg))
 562             (rem :scs (signed-reg)))
 563   (:result-types signed-num signed-num)
 564   (:note "inline (signed-byte 32) arithmetic")
 565   (:vop-var vop)
 566   (:save-p :compute-only)
 567   (:generator 32
 568     (move eax x)
 569     (inst cdq)
 570     (inst mov y-arg y)
 571     (inst idiv eax y-arg)
 572     (move quo eax)
 573     (move rem edx)))
 574
 575
 576 \f
 577 ;;;; Shifting
 578 (define-vop (fast-ash-c/fixnum=>fixnum)
 579   (:translate ash)
 580   (:policy :fast-safe)
 581   (:args (number :scs (any-reg) :target result
 582                  :load-if (not (and (sc-is number any-reg control-stack)
 583                                     (sc-is result any-reg control-stack)
 584                                     (location= number result)))))
 585   (:info amount)
 586   (:arg-types tagged-num (:constant integer))
 587   (:results (result :scs (any-reg)
 588                     :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 589                                        (sc-is result control-stack)
 590                                        (location= number result)))))
 591   (:result-types tagged-num)
 592   (:note "inline ASH")
 593   (:generator 2
 594     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 595            (inst lea result (make-ea :dword :index number :scale 2)))
 596           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 597            (inst lea result (make-ea :dword :index number :scale 4)))
 598           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 599            (inst lea result (make-ea :dword :index number :scale 8)))
 600           (t
 601            (move result number)
 602            (cond ((plusp amount)
 603                   ;; We don't have to worry about overflow because of the
 604                   ;; result type restriction.
 605                   (inst shl result amount))
 606                  (t
 607                   ;; If the amount is greater than 31, only shift by 31. We
 608                   ;; have to do this because the shift instructions only look
 609                   ;; at the low five bits of the result.
 610                   (inst sar result (min 31 (- amount)))
 611                   ;; Fixnum correction.
 612                   (inst and result #xfffffffc)))))))
 613
 614 (define-vop (fast-ash-left/fixnum=>fixnum)
 615   (:translate ash)
 616   (:args (number :scs (any-reg) :target result
 617                  :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 618                                     (sc-is result control-stack)
 619                                     (location= number result))))
 620          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 621   (:arg-types tagged-num positive-fixnum)
 622   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 623   (:results (result :scs (any-reg) :from (:argument 0)
 624                     :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 625                                        (sc-is result control-stack)
 626                                        (location= number result)))))
 627   (:result-types tagged-num)
 628   (:policy :fast-safe)
 629   (:note "inline ASH")
 630   (:generator 3
 631     (move result number)
 632     (move ecx amount)
 633     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 634     (inst shl result :cl)))
 635
 636 (define-vop (fast-ash-c)
 637   (:translate ash)
 638   (:policy :fast-safe)
 639   (:args (number :scs (signed-reg unsigned-reg) :target result
 640                  :load-if (not (and (sc-is number signed-stack unsigned-stack)
 641                                     (sc-is result signed-stack unsigned-stack)
 642                                     (location= number result)))))
 643   (:info amount)
 644   (:arg-types (:or signed-num unsigned-num) (:constant integer))
 645   (:results (result :scs (signed-reg unsigned-reg)
 646                     :load-if (not
 647                               (and (sc-is number signed-stack unsigned-stack)
 648                                    (sc-is result signed-stack unsigned-stack)
 649                                    (location= number result)))))
 650   (:result-types (:or signed-num unsigned-num))
 651   (:note "inline ASH")
 652   (:generator 3
 653     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 654            (inst lea result (make-ea :dword :index number :scale 2)))
 655           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 656            (inst lea result (make-ea :dword :index number :scale 4)))
 657           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 658            (inst lea result (make-ea :dword :index number :scale 8)))
 659           (t
 660            (move result number)
 661            (cond ((plusp amount)
 662                   ;; We don't have to worry about overflow because of the
 663                   ;; result type restriction.
 664                   (inst shl result amount))
 665                  ((sc-is number signed-reg signed-stack)
 666                   ;; If the amount is greater than 31, only shift by 31. We
 667                   ;; have to do this because the shift instructions only look
 668                   ;; at the low five bits of the result.
 669                   (inst sar result (min 31 (- amount))))
 670                  (t
 671                   (inst shr result (min 31 (- amount)))))))))
 672
 673 (define-vop (fast-ash-left)
 674   (:translate ash)
 675   (:args (number :scs (signed-reg unsigned-reg) :target result
 676                  :load-if (not (and (sc-is number signed-stack unsigned-stack)
 677                                     (sc-is result signed-stack unsigned-stack)
 678                                     (location= number result))))
 679          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 680   (:arg-types (:or signed-num unsigned-num) positive-fixnum)
 681   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 682   (:results (result :scs (signed-reg unsigned-reg) :from (:argument 0)
 683                     :load-if (not
 684                               (and (sc-is number signed-stack unsigned-stack)
 685                                    (sc-is result signed-stack unsigned-stack)
 686                                    (location= number result)))))
 687   (:result-types (:or signed-num unsigned-num))
 688   (:policy :fast-safe)
 689   (:note "inline ASH")
 690   (:generator 4
 691     (move result number)
 692     (move ecx amount)
 693     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 694     (inst shl result :cl)))
 695
 696 (define-vop (fast-ash)
 697   (:translate ash)
 698   (:policy :fast-safe)
 699   (:args (number :scs (signed-reg unsigned-reg) :target result)
 700          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
 701   (:arg-types (:or signed-num unsigned-num) signed-num)
 702   (:results (result :scs (signed-reg unsigned-reg) :from (:argument 0)))
 703   (:result-types (:or signed-num unsigned-num))
 704   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 705   (:note "inline ASH")
 706   (:generator 5
 707     (move result number)
 708      (move ecx amount)
 709     (inst or ecx ecx)
 710     (inst jmp :ns positive)
 711     (inst neg ecx)
 712     (inst cmp ecx 31)
 713     (inst jmp :be okay)
 714     (inst mov ecx 31)
 715     OKAY
 716     (sc-case number
 717       (signed-reg (inst sar result :cl))
 718       (unsigned-reg (inst shr result :cl)))
 719     (inst jmp done)
 720
 721     POSITIVE
 722     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 723     (inst shl result :cl)
 724
 725     DONE))
 726 \f
 727 ;;; Note: documentation for this function is wrong - rtfm
 728 (define-vop (signed-byte-32-len)
 729   (:translate integer-length)
 730   (:note "inline (signed-byte 32) integer-length")
 731   (:policy :fast-safe)
 732   (:args (arg :scs (signed-reg) :target res))
 733   (:arg-types signed-num)
 734   (:results (res :scs (any-reg)))
 735   (:result-types positive-fixnum)
 736   (:generator 30
 737     (move res arg)
 738     (inst cmp res 0)
 739     (inst jmp :ge POS)
 740     (inst not res)
 741     POS
 742     (inst bsr res res)
 743     (inst jmp :z zero)
 744     (inst inc res)
 745     (inst shl res 2)
 746     (inst jmp done)
 747     ZERO
 748     (inst xor res res)
 749     DONE))
 750
 751 (define-vop (unsigned-byte-32-count)
 752   (:translate logcount)
 753   (:note "inline (unsigned-byte 32) logcount")
 754   (:policy :fast-safe)
 755   (:args (arg :scs (unsigned-reg)))
 756   (:arg-types unsigned-num)
 757   (:results (result :scs (unsigned-reg)))
 758   (:result-types positive-fixnum)
 759   (:temporary (:sc unsigned-reg :from (:argument 0)) temp)
 760   (:generator 30
 761     (move result arg)
 762
 763     (inst mov temp result)
 764     (inst shr temp 1)
 765     (inst and result #x55555555)
 766     (inst and temp #x55555555)
 767     (inst add result temp)
 768
 769     (inst mov temp result)
 770     (inst shr temp 2)
 771     (inst and result #x33333333)
 772     (inst and temp #x33333333)
 773     (inst add result temp)
 774
 775     (inst mov temp result)
 776     (inst shr temp 4)
 777     (inst and result #x0f0f0f0f)
 778     (inst and temp #x0f0f0f0f)
 779     (inst add result temp)
 780
 781     (inst mov temp result)
 782     (inst shr temp 8)
 783     (inst and result #x00ff00ff)
 784     (inst and temp #x00ff00ff)
 785     (inst add result temp)
 786
 787     (inst mov temp result)
 788     (inst shr temp 16)
 789     (inst and result #x0000ffff)
 790     (inst and temp #x0000ffff)
 791     (inst add result temp)))
 792 \f
 793 ;;;; binary conditional VOPs
 794
 795 (define-vop (fast-conditional)
 796   (:conditional)
 797   (:info target not-p)
 798   (:effects)
 799   (:affected)
 800   (:policy :fast-safe))
 801
 802 (define-vop (fast-conditional/fixnum fast-conditional)
 803   (:args (x :scs (any-reg)
 804             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 805                                (sc-is y any-reg))))
 806          (y :scs (any-reg control-stack)))
 807   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 808   (:note "inline fixnum comparison"))
 809
 810 (define-vop (fast-conditional-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
 811   (:args (x :scs (any-reg control-stack)))
 812   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 30)))
 813   (:info target not-p y))
 814
 815 (define-vop (fast-conditional/signed fast-conditional)
 816   (:args (x :scs (signed-reg)
 817             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 818                                (sc-is y signed-reg))))
 819          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 820   (:arg-types signed-num signed-num)
 821   (:note "inline (signed-byte 32) comparison"))
 822
 823 (define-vop (fast-conditional-c/signed fast-conditional/signed)
 824   (:args (x :scs (signed-reg signed-stack)))
 825   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 32)))
 826   (:info target not-p y))
 827
 828 (define-vop (fast-conditional/unsigned fast-conditional)
 829   (:args (x :scs (unsigned-reg)
 830             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 831                                (sc-is y unsigned-reg))))
 832          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 833   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 834   (:note "inline (unsigned-byte 32) comparison"))
 835
 836 (define-vop (fast-conditional-c/unsigned fast-conditional/unsigned)
 837   (:args (x :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 838   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 32)))
 839   (:info target not-p y))
 840
 841
 842 (macrolet ((define-conditional-vop (tran cond unsigned not-cond not-unsigned)
 843              `(progn
 844                 ,@(mapcar
 845                    #'(lambda (suffix cost signed)
 846                        `(define-vop (;; FIXME: These could be done more
 847                                      ;; cleanly with SYMBOLICATE.
 848                                      ,(intern (format nil "~:@(FAST-IF-~A~A~)"
 849                                                       tran suffix))
 850                                      ,(intern
 851                                        (format nil "~:@(FAST-CONDITIONAL~A~)"
 852                                                suffix)))
 853                           (:translate ,tran)
 854                           (:generator ,cost
 855                                       (inst cmp x
 856                                             ,(if (eq suffix '-c/fixnum)
 857                                                  '(fixnumize y)
 858                                                  'y))
 859                                       (inst jmp (if not-p
 860                                                     ,(if signed
 861                                                          not-cond
 862                                                          not-unsigned)
 863                                                     ,(if signed
 864                                                          cond
 865                                                          unsigned))
 866                                             target))))
 867                    '(/fixnum -c/fixnum /signed -c/signed /unsigned -c/unsigned)
 868                    '(4 3 6 5 6 5)
 869                    '(t t t t nil nil)))))
 870
 871   (define-conditional-vop < :l :b :ge :ae)
 872   (define-conditional-vop > :g :a :le :be))
 873
 874 (define-vop (fast-if-eql/signed fast-conditional/signed)
 875   (:translate eql)
 876   (:generator 6
 877     (inst cmp x y)
 878     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 879
 880 (define-vop (fast-if-eql-c/signed fast-conditional-c/signed)
 881   (:translate eql)
 882   (:generator 5
 883     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (zerop y))
 884            (inst test x x))  ; smaller instruction
 885           (t
 886            (inst cmp x y)))
 887     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 888
 889 (define-vop (fast-if-eql/unsigned fast-conditional/unsigned)
 890   (:translate eql)
 891   (:generator 6
 892     (inst cmp x y)
 893     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 894
 895 (define-vop (fast-if-eql-c/unsigned fast-conditional-c/unsigned)
 896   (:translate eql)
 897   (:generator 5
 898     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (zerop y))
 899            (inst test x x))  ; smaller instruction
 900           (t
 901            (inst cmp x y)))
 902     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 903
 904 ;;; EQL/FIXNUM is funny because the first arg can be of any type, not just a
 905 ;;; known fixnum.
 906
 907 ;;; These versions specify a fixnum restriction on their first arg. We have
 908 ;;; also generic-eql/fixnum VOPs which are the same, but have no restriction on
 909 ;;; the first arg and a higher cost. The reason for doing this is to prevent
 910 ;;; fixnum specific operations from being used on word integers, spuriously
 911 ;;; consing the argument.
 912
 913 (define-vop (fast-eql/fixnum fast-conditional)
 914   (:args (x :scs (any-reg)
 915             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 916                                (sc-is y any-reg))))
 917          (y :scs (any-reg control-stack)))
 918   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 919   (:note "inline fixnum comparison")
 920   (:translate eql)
 921   (:generator 4
 922     (inst cmp x y)
 923     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 924 (define-vop (generic-eql/fixnum fast-eql/fixnum)
 925   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg)
 926             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 927                                (sc-is y any-reg))))
 928          (y :scs (any-reg control-stack)))
 929   (:arg-types * tagged-num)
 930   (:variant-cost 7))
 931
 932 (define-vop (fast-eql-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
 933   (:args (x :scs (any-reg control-stack)))
 934   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 30)))
 935   (:info target not-p y)
 936   (:translate eql)
 937   (:generator 2
 938     (cond ((and (sc-is x any-reg) (zerop y))
 939            (inst test x x))  ; smaller instruction
 940           (t
 941            (inst cmp x (fixnumize y))))
 942     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 943 (define-vop (generic-eql-c/fixnum fast-eql-c/fixnum)
 944   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg control-stack)))
 945   (:arg-types * (:constant (signed-byte 30)))
 946   (:variant-cost 6))
 947 \f
 948 ;;;; 32-bit logical operations
 949
 950 (define-vop (merge-bits)
 951   (:translate merge-bits)
 952   (:args (shift :scs (signed-reg unsigned-reg) :target ecx)
 953          (prev :scs (unsigned-reg) :target result)
 954          (next :scs (unsigned-reg)))
 955   (:arg-types tagged-num unsigned-num unsigned-num)
 956   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 0)) ecx)
 957   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 1)))
 958   (:result-types unsigned-num)
 959   (:policy :fast-safe)
 960   (:generator 4
 961     (move ecx shift)
 962     (move result prev)
 963     (inst shrd result next :cl)))
 964
 965 (define-vop (32bit-logical)
 966   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target r
 967             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 968                                (sc-is r unsigned-stack)
 969                                (location= x r))))
 970          (y :scs (unsigned-reg)
 971             :load-if (or (not (sc-is y unsigned-stack))
 972                          (and (sc-is x unsigned-stack)
 973                               (sc-is y unsigned-stack)
 974                               (location= x r)))))
 975   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 976   (:results (r :scs (unsigned-reg)
 977                :from (:argument 0)
 978                :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 979                                   (sc-is r unsigned-stack)
 980                                   (location= x r)))))
 981   (:result-types unsigned-num)
 982   (:policy :fast-safe))
 983
 984 (define-vop (32bit-logical-not)
 985   (:translate 32bit-logical-not)
 986   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target r
 987             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 988                                (sc-is r unsigned-stack)
 989                                (location= x r)))))
 990   (:arg-types unsigned-num)
 991   (:results (r :scs (unsigned-reg)
 992                :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 993                                   (sc-is r unsigned-stack)
 994                                   (location= x r)))))
 995   (:result-types unsigned-num)
 996   (:policy :fast-safe)
 997   (:generator 1
 998     (move r x)
 999     (inst not r)))
1000
1001 (define-vop (32bit-logical-and 32bit-logical)
1002   (:translate 32bit-logical-and)
1003   (:generator 1
1004     (move r x)
1005     (inst and r y)))
1006
1007 (define-source-transform 32bit-logical-nand (x y)
1008   `(32bit-logical-not (32bit-logical-and ,x ,y)))
1009
1010 (define-vop (32bit-logical-or 32bit-logical)
1011   (:translate 32bit-logical-or)
1012   (:generator 1
1013     (move r x)
1014     (inst or r y)))
1015
1016 (define-source-transform 32bit-logical-nor (x y)
1017   `(32bit-logical-not (32bit-logical-or ,x ,y)))
1018
1019 (define-vop (32bit-logical-xor 32bit-logical)
1020   (:translate 32bit-logical-xor)
1021   (:generator 1
1022     (move r x)
1023     (inst xor r y)))
1024
1025 (define-source-transform 32bit-logical-eqv (x y)
1026   `(32bit-logical-not (32bit-logical-xor ,x ,y)))
1027
1028 (define-source-transform 32bit-logical-orc1 (x y)
1029   `(32bit-logical-or (32bit-logical-not ,x) ,y))
1030
1031 (define-source-transform 32bit-logical-orc2 (x y)
1032   `(32bit-logical-or ,x (32bit-logical-not ,y)))
1033
1034 (define-source-transform 32bit-logical-andc1 (x y)
1035   `(32bit-logical-and (32bit-logical-not ,x) ,y))
1036
1037 (define-source-transform 32bit-logical-andc2 (x y)
1038   `(32bit-logical-and ,x (32bit-logical-not ,y)))
1039
1040 ;;; Only the lower 5 bits of the shift amount are significant.
1041 (define-vop (shift-towards-someplace)
1042   (:policy :fast-safe)
1043   (:args (num :scs (unsigned-reg) :target r)
1044          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
1045   (:arg-types unsigned-num tagged-num)
1046   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
1047   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
1048   (:result-types unsigned-num))
1049
1050 (define-vop (shift-towards-start shift-towards-someplace)
1051   (:translate shift-towards-start)
1052   (:note "SHIFT-TOWARDS-START")
1053   (:generator 1
1054     (move r num)
1055     (move ecx amount)
1056     (inst shr r :cl)))
1057
1058 (define-vop (shift-towards-end shift-towards-someplace)
1059   (:translate shift-towards-end)
1060   (:note "SHIFT-TOWARDS-END")
1061   (:generator 1
1062     (move r num)
1063     (move ecx amount)
1064     (inst shl r :cl)))
1065 \f
1066 ;;;; bignum stuff
1067
1068 (define-vop (bignum-length get-header-data)
1069   (:translate sb!bignum::%bignum-length)
1070   (:policy :fast-safe))
1071
1072 (define-vop (bignum-set-length set-header-data)
1073   (:translate sb!bignum::%bignum-set-length)
1074   (:policy :fast-safe))
1075
1076 (define-full-reffer bignum-ref * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
1077   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum::%bignum-ref)
1078
1079 (define-full-setter bignum-set * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
1080   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum::%bignum-set)
1081
1082 (define-vop (digit-0-or-plus)
1083   (:translate sb!bignum::%digit-0-or-plusp)
1084   (:policy :fast-safe)
1085   (:args (digit :scs (unsigned-reg)))
1086   (:arg-types unsigned-num)
1087   (:conditional)
1088   (:info target not-p)
1089   (:generator 3
1090     (inst or digit digit)
1091     (inst jmp (if not-p :s :ns) target)))
1092
1093
1094 ;;; For add and sub with carry the sc of carry argument is any-reg so
1095 ;;; the it may be passed as a fixnum or word and thus may be 0, 1, or
1096 ;;; 4. This is easy to deal with and may save a fixnum-word
1097 ;;; conversion.
1098 (define-vop (add-w/carry)
1099   (:translate sb!bignum::%add-with-carry)
1100   (:policy :fast-safe)
1101   (:args (a :scs (unsigned-reg) :target result)
1102          (b :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :to :eval)
1103          (c :scs (any-reg) :target temp))
1104   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
1105   (:temporary (:sc any-reg :from (:argument 2) :to :eval) temp)
1106   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0))
1107             (carry :scs (unsigned-reg)))
1108   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
1109   (:generator 4
1110     (move result a)
1111     (move temp c)
1112     (inst neg temp) ; Set the carry flag to 0 if c=0 else to 1
1113     (inst adc result b)
1114     (inst mov carry 0)
1115     (inst adc carry carry)))
1116
1117 ;;; Note: the borrow is the oppostite of the x86 convention - 1 for no
1118 ;;; borrow and 0 for a borrow.
1119 (define-vop (sub-w/borrow)
1120   (:translate sb!bignum::%subtract-with-borrow)
1121   (:policy :fast-safe)
1122   (:args (a :scs (unsigned-reg) :to :eval :target result)
1123          (b :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :to :result)
1124          (c :scs (any-reg control-stack)))
1125   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
1126   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from :eval)
1127             (borrow :scs (unsigned-reg)))
1128   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
1129   (:generator 5
1130     (inst cmp c 1) ; Set the carry flag to 1 if c=0 else to 0
1131     (move result a)
1132     (inst sbb result b)
1133     (inst mov borrow 0)
1134     (inst adc borrow borrow)
1135     (inst xor borrow 1)))
1136
1137
1138 (define-vop (bignum-mult-and-add-3-arg)
1139   (:translate sb!bignum::%multiply-and-add)
1140   (:policy :fast-safe)
1141   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1142          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1143          (carry-in :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1144   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1145   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1146                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1147   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1148                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1149   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1150             (lo :scs (unsigned-reg)))
1151   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1152   (:generator 20
1153     (move eax x)
1154     (inst mul eax y)
1155     (inst add eax carry-in)
1156     (inst adc edx 0)
1157     (move hi edx)
1158     (move lo eax)))
1159
1160 (define-vop (bignum-mult-and-add-4-arg)
1161   (:translate sb!bignum::%multiply-and-add)
1162   (:policy :fast-safe)
1163   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1164          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1165          (prev :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1166          (carry-in :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1167   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1168   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1169                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1170   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1171                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1172   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1173             (lo :scs (unsigned-reg)))
1174   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1175   (:generator 20
1176     (move eax x)
1177     (inst mul eax y)
1178     (inst add eax prev)
1179     (inst adc edx 0)
1180     (inst add eax carry-in)
1181     (inst adc edx 0)
1182     (move hi edx)
1183     (move lo eax)))
1184
1185
1186 (define-vop (bignum-mult)
1187   (:translate sb!bignum::%multiply)
1188   (:policy :fast-safe)
1189   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1190          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1191   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
1192   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1193                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1194   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1195                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1196   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1197             (lo :scs (unsigned-reg)))
1198   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1199   (:generator 20
1200     (move eax x)
1201     (inst mul eax y)
1202     (move hi edx)
1203     (move lo eax)))
1204
1205 (define-vop (bignum-lognot)
1206   (:translate sb!bignum::%lognot)
1207   (:policy :fast-safe)
1208   (:args (x :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target r))
1209   (:arg-types unsigned-num)
1210   (:results (r :scs (unsigned-reg)
1211                :load-if (not (location= x r))))
1212   (:result-types unsigned-num)
1213   (:generator 1
1214     (move r x)
1215     (inst not r)))
1216
1217 (define-vop (fixnum-to-digit)
1218   (:translate sb!bignum::%fixnum-to-digit)
1219   (:policy :fast-safe)
1220   (:args (fixnum :scs (any-reg control-stack) :target digit))
1221   (:arg-types tagged-num)
1222   (:results (digit :scs (unsigned-reg)
1223                    :load-if (not (and (sc-is fixnum control-stack)
1224                                       (sc-is digit unsigned-stack)
1225                                       (location= fixnum digit)))))
1226   (:result-types unsigned-num)
1227   (:generator 1
1228     (move digit fixnum)
1229     (inst sar digit 2)))
1230
1231 (define-vop (bignum-floor)
1232   (:translate sb!bignum::%floor)
1233   (:policy :fast-safe)
1234   (:args (div-high :scs (unsigned-reg) :target edx)
1235          (div-low :scs (unsigned-reg) :target eax)
1236          (divisor :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1237   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1238   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 1)
1239                    :to (:result 0) :target quo) eax)
1240   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 0)
1241                    :to (:result 1) :target rem) edx)
1242   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
1243             (rem :scs (unsigned-reg)))
1244   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1245   (:generator 300
1246     (move edx div-high)
1247     (move eax div-low)
1248     (inst div eax divisor)
1249     (move quo eax)
1250     (move rem edx)))
1251
1252 (define-vop (signify-digit)
1253   (:translate sb!bignum::%fixnum-digit-with-correct-sign)
1254   (:policy :fast-safe)
1255   (:args (digit :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target res))
1256   (:arg-types unsigned-num)
1257   (:results (res :scs (any-reg signed-reg)
1258                  :load-if (not (and (sc-is digit unsigned-stack)
1259                                     (sc-is res control-stack signed-stack)
1260                                     (location= digit res)))))
1261   (:result-types signed-num)
1262   (:generator 1
1263     (move res digit)
1264     (when (sc-is res any-reg control-stack)
1265       (inst shl res 2))))
1266
1267 (define-vop (digit-ashr)
1268   (:translate sb!bignum::%ashr)
1269   (:policy :fast-safe)
1270   (:args (digit :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target result)
1271          (count :scs (unsigned-reg) :target ecx))
1272   (:arg-types unsigned-num positive-fixnum)
1273   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
1274   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
1275                     :load-if (not (and (sc-is result unsigned-stack)
1276                                        (location= digit result)))))
1277   (:result-types unsigned-num)
1278   (:generator 1
1279     (move result digit)
1280     (move ecx count)
1281     (inst sar result :cl)))
1282
1283 (define-vop (digit-lshr digit-ashr)
1284   (:translate sb!bignum::%digit-logical-shift-right)
1285   (:generator 1
1286     (move result digit)
1287     (move ecx count)
1288     (inst shr result :cl)))
1289
1290 (define-vop (digit-ashl digit-ashr)
1291   (:translate sb!bignum::%ashl)
1292   (:generator 1
1293     (move result digit)
1294     (move ecx count)
1295     (inst shl result :cl)))
1296 \f
1297 ;;;; static functions
1298
1299 (define-static-fun two-arg-/ (x y) :translate /)
1300
1301 (define-static-fun two-arg-gcd (x y) :translate gcd)
1302 (define-static-fun two-arg-lcm (x y) :translate lcm)
1303
1304 (define-static-fun two-arg-and (x y) :translate logand)
1305 (define-static-fun two-arg-ior (x y) :translate logior)
1306 (define-static-fun two-arg-xor (x y) :translate logxor)
1307
1308 \f
1309 ;;; Support for the Mersenne Twister, MT19937, random number generator
1310 ;;; due to Matsumoto and Nishimura.
1311 ;;;
1312 ;;; Makoto Matsumoto and T. Nishimura, "Mersenne twister: A
1313 ;;; 623-dimensionally equidistributed uniform pseudorandom number
1314 ;;; generator.", ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation,
1315 ;;; 1997, to appear.
1316 ;;;
1317 ;;; State:
1318 ;;;  0-1:   Constant matrix A. [0, #x9908b0df] (not used here)
1319 ;;;  2:     Index; init. to 1.
1320 ;;;  3-626: State.
1321 (defknown random-mt19937 ((simple-array (unsigned-byte 32) (*)))
1322   (unsigned-byte 32) ())
1323 (define-vop (random-mt19937)
1324   (:policy :fast-safe)
1325   (:translate random-mt19937)
1326   (:args (state :scs (descriptor-reg) :to :result))
1327   (:arg-types simple-array-unsigned-byte-32)
1328   (:temporary (:sc unsigned-reg :from (:eval 0) :to :result) k)
1329   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset
1330                    :from (:eval 0) :to :result) tmp)
1331   (:results (y :scs (unsigned-reg) :from (:eval 0)))
1332   (:result-types unsigned-num)
1333   (:generator 50
1334     (inst mov k (make-ea :dword :base state
1335                          :disp (- (* (+ 2 vector-data-offset)
1336                                      n-word-bytes)
1337                                   other-pointer-lowtag)))
1338     (inst cmp k 624)
1339     (inst jmp :ne no-update)
1340     (inst mov tmp state)        ; The state is passed in EAX.
1341     (inst call (make-fixup 'random-mt19937-update :assembly-routine))
1342     ;; Restore k, and set to 0.
1343     (inst xor k k)
1344     NO-UPDATE
1345     ;; y = ptgfsr[k++];
1346     (inst mov y (make-ea :dword :base state :index k :scale 4
1347                          :disp (- (* (+ 3 vector-data-offset)
1348                                      n-word-bytes)
1349                                   other-pointer-lowtag)))
1350     ;; y ^= (y >> 11);
1351     (inst shr y 11)
1352     (inst xor y (make-ea :dword :base state :index k :scale 4
1353                          :disp (- (* (+ 3 vector-data-offset)
1354                                      n-word-bytes)
1355                                   other-pointer-lowtag)))
1356     ;; y ^= (y << 7) & #x9d2c5680
1357     (inst mov tmp y)
1358     (inst inc k)
1359     (inst shl tmp 7)
1360     (inst mov (make-ea :dword :base state
1361                        :disp (- (* (+ 2 vector-data-offset)
1362                                    n-word-bytes)
1363                                 other-pointer-lowtag))
1364           k)
1365     (inst and tmp #x9d2c5680)
1366     (inst xor y tmp)
1367     ;; y ^= (y << 15) & #xefc60000
1368     (inst mov tmp y)
1369     (inst shl tmp 15)
1370     (inst and tmp #xefc60000)
1371     (inst xor y tmp)
1372     ;; y ^= (y >> 18);
1373     (inst mov tmp y)
1374     (inst shr tmp 18)
1375     (inst xor y tmp)))