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 (unsigned-reg)))
 735   (:result-types unsigned-num)
 736   (:generator 28
 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 jmp done)
 746     ZERO
 747     (inst xor res res)
 748     DONE))
 749
 750 (define-vop (unsigned-byte-32-len)
 751   (:translate integer-length)
 752   (:note "inline (unsigned-byte 32) integer-length")
 753   (:policy :fast-safe)
 754   (:args (arg :scs (unsigned-reg)))
 755   (:arg-types unsigned-num)
 756   (:results (res :scs (unsigned-reg)))
 757   (:result-types unsigned-num)
 758   (:generator 26
 759     (inst bsr res arg)
 760     (inst jmp :z zero)
 761     (inst inc res)
 762     (inst jmp done)
 763     ZERO
 764     (inst xor res res)
 765     DONE))
 766
 767 (define-vop (unsigned-byte-32-count)
 768   (:translate logcount)
 769   (:note "inline (unsigned-byte 32) logcount")
 770   (:policy :fast-safe)
 771   (:args (arg :scs (unsigned-reg)))
 772   (:arg-types unsigned-num)
 773   (:results (result :scs (unsigned-reg)))
 774   (:result-types positive-fixnum)
 775   (:temporary (:sc unsigned-reg :from (:argument 0)) temp)
 776   (:generator 30
 777     (move result arg)
 778
 779     (inst mov temp result)
 780     (inst shr temp 1)
 781     (inst and result #x55555555)
 782     (inst and temp #x55555555)
 783     (inst add result temp)
 784
 785     (inst mov temp result)
 786     (inst shr temp 2)
 787     (inst and result #x33333333)
 788     (inst and temp #x33333333)
 789     (inst add result temp)
 790
 791     (inst mov temp result)
 792     (inst shr temp 4)
 793     (inst and result #x0f0f0f0f)
 794     (inst and temp #x0f0f0f0f)
 795     (inst add result temp)
 796
 797     (inst mov temp result)
 798     (inst shr temp 8)
 799     (inst and result #x00ff00ff)
 800     (inst and temp #x00ff00ff)
 801     (inst add result temp)
 802
 803     (inst mov temp result)
 804     (inst shr temp 16)
 805     (inst and result #x0000ffff)
 806     (inst and temp #x0000ffff)
 807     (inst add result temp)))
 808 \f
 809 ;;;; binary conditional VOPs
 810
 811 (define-vop (fast-conditional)
 812   (:conditional)
 813   (:info target not-p)
 814   (:effects)
 815   (:affected)
 816   (:policy :fast-safe))
 817
 818 (define-vop (fast-conditional/fixnum fast-conditional)
 819   (:args (x :scs (any-reg)
 820             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 821                                (sc-is y any-reg))))
 822          (y :scs (any-reg control-stack)))
 823   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 824   (:note "inline fixnum comparison"))
 825
 826 (define-vop (fast-conditional-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
 827   (:args (x :scs (any-reg control-stack)))
 828   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 30)))
 829   (:info target not-p y))
 830
 831 (define-vop (fast-conditional/signed fast-conditional)
 832   (:args (x :scs (signed-reg)
 833             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 834                                (sc-is y signed-reg))))
 835          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 836   (:arg-types signed-num signed-num)
 837   (:note "inline (signed-byte 32) comparison"))
 838
 839 (define-vop (fast-conditional-c/signed fast-conditional/signed)
 840   (:args (x :scs (signed-reg signed-stack)))
 841   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 32)))
 842   (:info target not-p y))
 843
 844 (define-vop (fast-conditional/unsigned fast-conditional)
 845   (:args (x :scs (unsigned-reg)
 846             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 847                                (sc-is y unsigned-reg))))
 848          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 849   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 850   (:note "inline (unsigned-byte 32) comparison"))
 851
 852 (define-vop (fast-conditional-c/unsigned fast-conditional/unsigned)
 853   (:args (x :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 854   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 32)))
 855   (:info target not-p y))
 856
 857
 858 (macrolet ((define-conditional-vop (tran cond unsigned not-cond not-unsigned)
 859              `(progn
 860                 ,@(mapcar
 861                    (lambda (suffix cost signed)
 862                      `(define-vop (;; FIXME: These could be done more
 863                                    ;; cleanly with SYMBOLICATE.
 864                                    ,(intern (format nil "~:@(FAST-IF-~A~A~)"
 865                                                     tran suffix))
 866                                    ,(intern
 867                                      (format nil "~:@(FAST-CONDITIONAL~A~)"
 868                                              suffix)))
 869                         (:translate ,tran)
 870                         (:generator ,cost
 871                                     (inst cmp x
 872                                           ,(if (eq suffix '-c/fixnum)
 873                                                '(fixnumize y)
 874                                                'y))
 875                                     (inst jmp (if not-p
 876                                                   ,(if signed
 877                                                        not-cond
 878                                                        not-unsigned)
 879                                                   ,(if signed
 880                                                        cond
 881                                                        unsigned))
 882                                           target))))
 883                    '(/fixnum -c/fixnum /signed -c/signed /unsigned -c/unsigned)
 884                    '(4 3 6 5 6 5)
 885                    '(t t t t nil nil)))))
 886
 887   (define-conditional-vop < :l :b :ge :ae)
 888   (define-conditional-vop > :g :a :le :be))
 889
 890 (define-vop (fast-if-eql/signed fast-conditional/signed)
 891   (:translate eql)
 892   (:generator 6
 893     (inst cmp x y)
 894     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 895
 896 (define-vop (fast-if-eql-c/signed fast-conditional-c/signed)
 897   (:translate eql)
 898   (:generator 5
 899     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (zerop y))
 900            (inst test x x))  ; smaller instruction
 901           (t
 902            (inst cmp x y)))
 903     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 904
 905 (define-vop (fast-if-eql/unsigned fast-conditional/unsigned)
 906   (:translate eql)
 907   (:generator 6
 908     (inst cmp x y)
 909     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 910
 911 (define-vop (fast-if-eql-c/unsigned fast-conditional-c/unsigned)
 912   (:translate eql)
 913   (:generator 5
 914     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (zerop y))
 915            (inst test x x))  ; smaller instruction
 916           (t
 917            (inst cmp x y)))
 918     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 919
 920 ;;; EQL/FIXNUM is funny because the first arg can be of any type, not just a
 921 ;;; known fixnum.
 922
 923 ;;; These versions specify a fixnum restriction on their first arg. We have
 924 ;;; also generic-eql/fixnum VOPs which are the same, but have no restriction on
 925 ;;; the first arg and a higher cost. The reason for doing this is to prevent
 926 ;;; fixnum specific operations from being used on word integers, spuriously
 927 ;;; consing the argument.
 928
 929 (define-vop (fast-eql/fixnum fast-conditional)
 930   (:args (x :scs (any-reg)
 931             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 932                                (sc-is y any-reg))))
 933          (y :scs (any-reg control-stack)))
 934   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 935   (:note "inline fixnum comparison")
 936   (:translate eql)
 937   (:generator 4
 938     (inst cmp x y)
 939     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 940 (define-vop (generic-eql/fixnum fast-eql/fixnum)
 941   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg)
 942             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 943                                (sc-is y any-reg))))
 944          (y :scs (any-reg control-stack)))
 945   (:arg-types * tagged-num)
 946   (:variant-cost 7))
 947
 948 (define-vop (fast-eql-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
 949   (:args (x :scs (any-reg control-stack)))
 950   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 30)))
 951   (:info target not-p y)
 952   (:translate eql)
 953   (:generator 2
 954     (cond ((and (sc-is x any-reg) (zerop y))
 955            (inst test x x))  ; smaller instruction
 956           (t
 957            (inst cmp x (fixnumize y))))
 958     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
 959 (define-vop (generic-eql-c/fixnum fast-eql-c/fixnum)
 960   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg control-stack)))
 961   (:arg-types * (:constant (signed-byte 30)))
 962   (:variant-cost 6))
 963 \f
 964 ;;;; 32-bit logical operations
 965
 966 (define-vop (merge-bits)
 967   (:translate merge-bits)
 968   (:args (shift :scs (signed-reg unsigned-reg) :target ecx)
 969          (prev :scs (unsigned-reg) :target result)
 970          (next :scs (unsigned-reg)))
 971   (:arg-types tagged-num unsigned-num unsigned-num)
 972   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 0)) ecx)
 973   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 1)))
 974   (:result-types unsigned-num)
 975   (:policy :fast-safe)
 976   (:generator 4
 977     (move ecx shift)
 978     (move result prev)
 979     (inst shrd result next :cl)))
 980
 981 (define-source-transform 32bit-logical-not (x)
 982   `(logand (lognot (the (unsigned-byte 32) ,x)) #.(1- (ash 1 32))))
 983
 984 (deftransform 32bit-logical-and ((x y))
 985   '(logand x y))
 986
 987 (define-source-transform 32bit-logical-nand (x y)
 988   `(32bit-logical-not (32bit-logical-and ,x ,y)))
 989
 990 (deftransform 32bit-logical-or ((x y))
 991   '(logior x y))
 992
 993 (define-source-transform 32bit-logical-nor (x y)
 994   `(32bit-logical-not (32bit-logical-or ,x ,y)))
 995
 996 (deftransform 32bit-logical-xor ((x y))
 997   '(logxor x y))
 998
 999 (define-source-transform 32bit-logical-eqv (x y)
1000   `(32bit-logical-not (32bit-logical-xor ,x ,y)))
1001
1002 (define-source-transform 32bit-logical-orc1 (x y)
1003   `(32bit-logical-or (32bit-logical-not ,x) ,y))
1004
1005 (define-source-transform 32bit-logical-orc2 (x y)
1006   `(32bit-logical-or ,x (32bit-logical-not ,y)))
1007
1008 (define-source-transform 32bit-logical-andc1 (x y)
1009   `(32bit-logical-and (32bit-logical-not ,x) ,y))
1010
1011 (define-source-transform 32bit-logical-andc2 (x y)
1012   `(32bit-logical-and ,x (32bit-logical-not ,y)))
1013
1014 ;;; Only the lower 5 bits of the shift amount are significant.
1015 (define-vop (shift-towards-someplace)
1016   (:policy :fast-safe)
1017   (:args (num :scs (unsigned-reg) :target r)
1018          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
1019   (:arg-types unsigned-num tagged-num)
1020   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
1021   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
1022   (:result-types unsigned-num))
1023
1024 (define-vop (shift-towards-start shift-towards-someplace)
1025   (:translate shift-towards-start)
1026   (:note "SHIFT-TOWARDS-START")
1027   (:generator 1
1028     (move r num)
1029     (move ecx amount)
1030     (inst shr r :cl)))
1031
1032 (define-vop (shift-towards-end shift-towards-someplace)
1033   (:translate shift-towards-end)
1034   (:note "SHIFT-TOWARDS-END")
1035   (:generator 1
1036     (move r num)
1037     (move ecx amount)
1038     (inst shl r :cl)))
1039 \f
1040 ;;;; Modular functions
1041
1042 (define-modular-fun +-mod32 (x y) + 32)
1043 (define-vop (fast-+-mod32/unsigned=>unsigned fast-+/unsigned=>unsigned)
1044   (:translate +-mod32))
1045 (define-vop (fast-+-mod32-c/unsigned=>unsigned fast-+-c/unsigned=>unsigned)
1046   (:translate +-mod32))
1047
1048 ;;; logical operations
1049 (define-modular-fun lognot-mod32 (x) lognot 32)
1050 (define-vop (lognot-mod32/unsigned=>unsigned)
1051   (:translate lognot-mod32)
1052   (:args (x :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target r
1053             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1054                                (sc-is r unsigned-stack)
1055                                (location= x r)))))
1056   (:arg-types unsigned-num)
1057   (:results (r :scs (unsigned-reg)
1058                :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1059                                   (sc-is r unsigned-stack)
1060                                   (location= x r)))))
1061   (:result-types unsigned-num)
1062   (:policy :fast-safe)
1063   (:generator 1
1064     (move r x)
1065     (inst not r)))
1066
1067 (define-modular-fun logxor-mod32 (x y) logxor 32)
1068 (define-vop (fast-logxor-mod32/unsigned=>unsigned
1069              fast-logxor/unsigned=>unsigned)
1070   (:translate logxor-mod32))
1071 (define-vop (fast-logxor-mod32-c/unsigned=>unsigned
1072              fast-logxor-c/unsigned=>unsigned)
1073   (:translate logxor-mod32))
1074 \f
1075 ;;;; bignum stuff
1076
1077 (define-vop (bignum-length get-header-data)
1078   (:translate sb!bignum::%bignum-length)
1079   (:policy :fast-safe))
1080
1081 (define-vop (bignum-set-length set-header-data)
1082   (:translate sb!bignum::%bignum-set-length)
1083   (:policy :fast-safe))
1084
1085 (define-full-reffer bignum-ref * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
1086   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum::%bignum-ref)
1087
1088 (define-full-setter bignum-set * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
1089   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum::%bignum-set)
1090
1091 (define-vop (digit-0-or-plus)
1092   (:translate sb!bignum::%digit-0-or-plusp)
1093   (:policy :fast-safe)
1094   (:args (digit :scs (unsigned-reg)))
1095   (:arg-types unsigned-num)
1096   (:conditional)
1097   (:info target not-p)
1098   (:generator 3
1099     (inst or digit digit)
1100     (inst jmp (if not-p :s :ns) target)))
1101
1102
1103 ;;; For add and sub with carry the sc of carry argument is any-reg so
1104 ;;; the it may be passed as a fixnum or word and thus may be 0, 1, or
1105 ;;; 4. This is easy to deal with and may save a fixnum-word
1106 ;;; conversion.
1107 (define-vop (add-w/carry)
1108   (:translate sb!bignum::%add-with-carry)
1109   (:policy :fast-safe)
1110   (:args (a :scs (unsigned-reg) :target result)
1111          (b :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :to :eval)
1112          (c :scs (any-reg) :target temp))
1113   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
1114   (:temporary (:sc any-reg :from (:argument 2) :to :eval) temp)
1115   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0))
1116             (carry :scs (unsigned-reg)))
1117   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
1118   (:generator 4
1119     (move result a)
1120     (move temp c)
1121     (inst neg temp) ; Set the carry flag to 0 if c=0 else to 1
1122     (inst adc result b)
1123     (inst mov carry 0)
1124     (inst adc carry carry)))
1125
1126 ;;; Note: the borrow is the oppostite of the x86 convention - 1 for no
1127 ;;; borrow and 0 for a borrow.
1128 (define-vop (sub-w/borrow)
1129   (:translate sb!bignum::%subtract-with-borrow)
1130   (:policy :fast-safe)
1131   (:args (a :scs (unsigned-reg) :to :eval :target result)
1132          (b :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :to :result)
1133          (c :scs (any-reg control-stack)))
1134   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
1135   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from :eval)
1136             (borrow :scs (unsigned-reg)))
1137   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
1138   (:generator 5
1139     (inst cmp c 1) ; Set the carry flag to 1 if c=0 else to 0
1140     (move result a)
1141     (inst sbb result b)
1142     (inst mov borrow 0)
1143     (inst adc borrow borrow)
1144     (inst xor borrow 1)))
1145
1146
1147 (define-vop (bignum-mult-and-add-3-arg)
1148   (:translate sb!bignum::%multiply-and-add)
1149   (:policy :fast-safe)
1150   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1151          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1152          (carry-in :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1153   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1154   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1155                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1156   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1157                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1158   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1159             (lo :scs (unsigned-reg)))
1160   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1161   (:generator 20
1162     (move eax x)
1163     (inst mul eax y)
1164     (inst add eax carry-in)
1165     (inst adc edx 0)
1166     (move hi edx)
1167     (move lo eax)))
1168
1169 (define-vop (bignum-mult-and-add-4-arg)
1170   (:translate sb!bignum::%multiply-and-add)
1171   (:policy :fast-safe)
1172   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1173          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1174          (prev :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1175          (carry-in :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1176   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1177   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1178                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1179   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1180                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1181   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1182             (lo :scs (unsigned-reg)))
1183   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1184   (:generator 20
1185     (move eax x)
1186     (inst mul eax y)
1187     (inst add eax prev)
1188     (inst adc edx 0)
1189     (inst add eax carry-in)
1190     (inst adc edx 0)
1191     (move hi edx)
1192     (move lo eax)))
1193
1194
1195 (define-vop (bignum-mult)
1196   (:translate sb!bignum::%multiply)
1197   (:policy :fast-safe)
1198   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1199          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1200   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
1201   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1202                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1203   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1204                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1205   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1206             (lo :scs (unsigned-reg)))
1207   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1208   (:generator 20
1209     (move eax x)
1210     (inst mul eax y)
1211     (move hi edx)
1212     (move lo eax)))
1213
1214 (define-vop (bignum-lognot lognot-mod32/unsigned=>unsigned)
1215   (:translate sb!bignum::%lognot))
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)))