src/compiler/x86/insts.lisp

   1 ;;;; that part of the description of the x86 instruction set (for
   2 ;;;; 80386 and above) which can live on the cross-compilation host
   3
   4 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   5 ;;;; more information.
   6 ;;;;
   7 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   8 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   9 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
  10 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  11 ;;;; files for more information.
  12
  13 (in-package "SB!VM")
  14 ;;; FIXME: SB!DISASSEM: prefixes are used so widely in this file that
  15 ;;; I wonder whether the separation of the disassembler from the
  16 ;;; virtual machine is valid or adds value.
  17
  18 ;;; Note: In CMU CL, this used to be a call to SET-DISASSEM-PARAMS.
  19 (setf sb!disassem:*disassem-inst-alignment-bytes* 1)
  20
  21 (deftype reg () '(unsigned-byte 3))
  22
  23 (def!constant +default-operand-size+ :dword)
  24 \f
  25 (eval-when (#-sb-xc :compile-toplevel :load-toplevel :execute)
  26
  27 (defun offset-next (value dstate)
  28   (declare (type integer value)
  29            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  30   (+ (sb!disassem:dstate-next-addr dstate) value))
  31
  32 (defparameter *default-address-size*
  33   ;; Actually, :DWORD is the only one really supported.
  34   :dword)
  35
  36 (defparameter *byte-reg-names*
  37   #(al cl dl bl ah ch dh bh))
  38 (defparameter *word-reg-names*
  39   #(ax cx dx bx sp bp si di))
  40 (defparameter *dword-reg-names*
  41   #(eax ecx edx ebx esp ebp esi edi))
  42
  43 (defun print-reg-with-width (value width stream dstate)
  44   (declare (ignore dstate))
  45   (princ (aref (ecase width
  46                  (:byte *byte-reg-names*)
  47                  (:word *word-reg-names*)
  48                  (:dword *dword-reg-names*))
  49                value)
  50          stream)
  51   ;; XXX plus should do some source-var notes
  52   )
  53
  54 (defun print-reg (value stream dstate)
  55   (declare (type reg value)
  56            (type stream stream)
  57            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  58   (print-reg-with-width value
  59                         (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'width)
  60                         stream
  61                         dstate))
  62
  63 (defun print-word-reg (value stream dstate)
  64   (declare (type reg value)
  65            (type stream stream)
  66            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  67   (print-reg-with-width value
  68                         (or (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'word-width)
  69                             +default-operand-size+)
  70                         stream
  71                         dstate))
  72
  73 (defun print-byte-reg (value stream dstate)
  74   (declare (type reg value)
  75            (type stream stream)
  76            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  77   (print-reg-with-width value :byte stream dstate))
  78
  79 (defun print-addr-reg (value stream dstate)
  80   (declare (type reg value)
  81            (type stream stream)
  82            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  83   (print-reg-with-width value *default-address-size* stream dstate))
  84
  85 (defun print-reg/mem (value stream dstate)
  86   (declare (type (or list reg) value)
  87            (type stream stream)
  88            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  89   (if (typep value 'reg)
  90       (print-reg value stream dstate)
  91       (print-mem-access value stream nil dstate)))
  92
  93 ;; Same as print-reg/mem, but prints an explicit size indicator for
  94 ;; memory references.
  95 (defun print-sized-reg/mem (value stream dstate)
  96   (declare (type (or list reg) value)
  97            (type stream stream)
  98            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  99   (if (typep value 'reg)
 100       (print-reg value stream dstate)
 101       (print-mem-access value stream t dstate)))
 102
 103 (defun print-byte-reg/mem (value stream dstate)
 104   (declare (type (or list reg) value)
 105            (type stream stream)
 106            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 107   (if (typep value 'reg)
 108       (print-byte-reg value stream dstate)
 109       (print-mem-access value stream t dstate)))
 110
 111 (defun print-word-reg/mem (value stream dstate)
 112   (declare (type (or list reg) value)
 113            (type stream stream)
 114            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 115   (if (typep value 'reg)
 116       (print-word-reg value stream dstate)
 117       (print-mem-access value stream nil dstate)))
 118
 119 (defun print-label (value stream dstate)
 120   (declare (ignore dstate))
 121   (sb!disassem:princ16 value stream))
 122
 123 ;;; Returns either an integer, meaning a register, or a list of
 124 ;;; (BASE-REG OFFSET INDEX-REG INDEX-SCALE), where any component
 125 ;;; may be missing or nil to indicate that it's not used or has the
 126 ;;; obvious default value (e.g., 1 for the index-scale).
 127 (defun prefilter-reg/mem (value dstate)
 128   (declare (type list value)
 129            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 130   (let ((mod (car value))
 131         (r/m (cadr value)))
 132     (declare (type (unsigned-byte 2) mod)
 133              (type (unsigned-byte 3) r/m))
 134     (cond ((= mod #b11)
 135            ;; registers
 136            r/m)
 137           ((= r/m #b100)
 138            ;; sib byte
 139            (let ((sib (sb!disassem:read-suffix 8 dstate)))
 140              (declare (type (unsigned-byte 8) sib))
 141              (let ((base-reg (ldb (byte 3 0) sib))
 142                    (index-reg (ldb (byte 3 3) sib))
 143                    (index-scale (ldb (byte 2 6) sib)))
 144                (declare (type (unsigned-byte 3) base-reg index-reg)
 145                         (type (unsigned-byte 2) index-scale))
 146                (let* ((offset
 147                        (case mod
 148                          (#b00
 149                           (if (= base-reg #b101)
 150                               (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)
 151                               nil))
 152                          (#b01
 153                           (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate))
 154                          (#b10
 155                           (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)))))
 156                  (list (if (and (= mod #b00) (= base-reg #b101)) nil base-reg)
 157                        offset
 158                        (if (= index-reg #b100) nil index-reg)
 159                        (ash 1 index-scale))))))
 160           ((and (= mod #b00) (= r/m #b101))
 161            (list nil (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)) )
 162           ((= mod #b00)
 163            (list r/m))
 164           ((= mod #b01)
 165            (list r/m (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate)))
 166           (t                            ; (= mod #b10)
 167            (list r/m (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate))))))
 168
 169
 170 ;;; This is a sort of bogus prefilter that just stores the info globally for
 171 ;;; other people to use; it probably never gets printed.
 172 (defun prefilter-width (value dstate)
 173   (setf (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'width)
 174         (if (zerop value)
 175             :byte
 176             (let ((word-width
 177                    ;; set by a prefix instruction
 178                    (or (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'word-width)
 179                        +default-operand-size+)))
 180               (when (not (eql word-width +default-operand-size+))
 181                 ;; Reset it.
 182                 (setf (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'word-width)
 183                       +default-operand-size+))
 184               word-width))))
 185
 186 (defun read-address (value dstate)
 187   (declare (ignore value))              ; always nil anyway
 188   (sb!disassem:read-suffix (width-bits *default-address-size*) dstate))
 189
 190 (defun width-bits (width)
 191   (ecase width
 192     (:byte 8)
 193     (:word 16)
 194     (:dword 32)
 195     (:float 32)
 196     (:double 64)))
 197
 198 ) ; EVAL-WHEN
 199 \f
 200 ;;;; disassembler argument types
 201
 202 (sb!disassem:define-arg-type displacement
 203   :sign-extend t
 204   :use-label #'offset-next
 205   :printer (lambda (value stream dstate)
 206              (sb!disassem:maybe-note-assembler-routine value nil dstate)
 207              (print-label value stream dstate)))
 208
 209 (sb!disassem:define-arg-type accum
 210   :printer (lambda (value stream dstate)
 211              (declare (ignore value)
 212                       (type stream stream)
 213                       (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 214              (print-reg 0 stream dstate)))
 215
 216 (sb!disassem:define-arg-type word-accum
 217   :printer (lambda (value stream dstate)
 218              (declare (ignore value)
 219                       (type stream stream)
 220                       (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 221              (print-word-reg 0 stream dstate)))
 222
 223 (sb!disassem:define-arg-type reg
 224   :printer #'print-reg)
 225
 226 (sb!disassem:define-arg-type addr-reg
 227   :printer #'print-addr-reg)
 228
 229 (sb!disassem:define-arg-type word-reg
 230   :printer #'print-word-reg)
 231
 232 (sb!disassem:define-arg-type imm-addr
 233   :prefilter #'read-address
 234   :printer #'print-label)
 235
 236 (sb!disassem:define-arg-type imm-data
 237   :prefilter (lambda (value dstate)
 238                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 239                (sb!disassem:read-suffix
 240                 (width-bits (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'width))
 241                 dstate)))
 242
 243 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data
 244   :prefilter (lambda (value dstate)
 245                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 246                (let ((width (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'width)))
 247                  (sb!disassem:read-signed-suffix (width-bits width) dstate))))
 248
 249 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-byte
 250   :prefilter (lambda (value dstate)
 251                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 252                (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate)))
 253
 254 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-dword
 255   :prefilter (lambda (value dstate)
 256                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 257                (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)))
 258
 259 (sb!disassem:define-arg-type imm-word
 260   :prefilter (lambda (value dstate)
 261                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 262                (let ((width
 263                       (or (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'word-width)
 264                           +default-operand-size+)))
 265                  (sb!disassem:read-suffix (width-bits width) dstate))))
 266
 267 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-word
 268   :prefilter (lambda (value dstate)
 269                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 270                (let ((width
 271                       (or (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'word-width)
 272                           +default-operand-size+)))
 273                  (sb!disassem:read-signed-suffix (width-bits width) dstate))))
 274
 275 ;;; needed for the ret imm16 instruction
 276 (sb!disassem:define-arg-type imm-word-16
 277   :prefilter (lambda (value dstate)
 278                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 279                (sb!disassem:read-suffix 16 dstate)))
 280
 281 (sb!disassem:define-arg-type reg/mem
 282   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 283   :printer #'print-reg/mem)
 284 (sb!disassem:define-arg-type sized-reg/mem
 285   ;; Same as reg/mem, but prints an explicit size indicator for
 286   ;; memory references.
 287   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 288   :printer #'print-sized-reg/mem)
 289 (sb!disassem:define-arg-type byte-reg/mem
 290   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 291   :printer #'print-byte-reg/mem)
 292 (sb!disassem:define-arg-type word-reg/mem
 293   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 294   :printer #'print-word-reg/mem)
 295
 296 ;;; added by jrd
 297 (eval-when (#-sb-xc :compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 298 (defun print-fp-reg (value stream dstate)
 299   (declare (ignore dstate))
 300   (format stream "FR~D" value))
 301 (defun prefilter-fp-reg (value dstate)
 302   ;; just return it
 303   (declare (ignore dstate))
 304   value)
 305 ) ; EVAL-WHEN
 306 (sb!disassem:define-arg-type fp-reg
 307                              :prefilter #'prefilter-fp-reg
 308                              :printer #'print-fp-reg)
 309
 310 (sb!disassem:define-arg-type width
 311   :prefilter #'prefilter-width
 312   :printer (lambda (value stream dstate)
 313              (if;; (zerop value)
 314                  (or (null value)
 315                      (and (numberp value) (zerop value))) ; zzz jrd
 316                  (princ 'b stream)
 317                  (let ((word-width
 318                         ;; set by a prefix instruction
 319                         (or (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'word-width)
 320                             +default-operand-size+)))
 321                    (princ (schar (symbol-name word-width) 0) stream)))))
 322
 323 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 324 (defparameter *conditions*
 325   '((:o . 0)
 326     (:no . 1)
 327     (:b . 2) (:nae . 2) (:c . 2)
 328     (:nb . 3) (:ae . 3) (:nc . 3)
 329     (:eq . 4) (:e . 4) (:z . 4)
 330     (:ne . 5) (:nz . 5)
 331     (:be . 6) (:na . 6)
 332     (:nbe . 7) (:a . 7)
 333     (:s . 8)
 334     (:ns . 9)
 335     (:p . 10) (:pe . 10)
 336     (:np . 11) (:po . 11)
 337     (:l . 12) (:nge . 12)
 338     (:nl . 13) (:ge . 13)
 339     (:le . 14) (:ng . 14)
 340     (:nle . 15) (:g . 15)))
 341 (defparameter *condition-name-vec*
 342   (let ((vec (make-array 16 :initial-element nil)))
 343     (dolist (cond *conditions*)
 344       (when (null (aref vec (cdr cond)))
 345         (setf (aref vec (cdr cond)) (car cond))))
 346     vec))
 347 ) ; EVAL-WHEN
 348
 349 ;;; Set assembler parameters. (In CMU CL, this was done with
 350 ;;; a call to a macro DEF-ASSEMBLER-PARAMS.)
 351 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 352   (setf sb!assem:*assem-scheduler-p* nil))
 353
 354 (sb!disassem:define-arg-type condition-code
 355   :printer *condition-name-vec*)
 356
 357 (defun conditional-opcode (condition)
 358   (cdr (assoc condition *conditions* :test #'eq)))
 359 \f
 360 ;;;; disassembler instruction formats
 361
 362 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
 363   (defun swap-if (direction field1 separator field2)
 364     `(:if (,direction :constant 0)
 365           (,field1 ,separator ,field2)
 366           (,field2 ,separator ,field1))))
 367
 368 (sb!disassem:define-instruction-format (byte 8 :default-printer '(:name))
 369   (op    :field (byte 8 0))
 370   ;; optional fields
 371   (accum :type 'accum)
 372   (imm))
 373
 374 (sb!disassem:define-instruction-format (simple 8)
 375   (op    :field (byte 7 1))
 376   (width :field (byte 1 0) :type 'width)
 377   ;; optional fields
 378   (accum :type 'accum)
 379   (imm))
 380
 381 (sb!disassem:define-instruction-format (two-bytes 16
 382                                         :default-printer '(:name))
 383   (op :fields (list (byte 8 0) (byte 8 8))))
 384
 385 ;;; Same as simple, but with direction bit
 386 (sb!disassem:define-instruction-format (simple-dir 8 :include 'simple)
 387   (op :field (byte 6 2))
 388   (dir :field (byte 1 1)))
 389
 390 ;;; Same as simple, but with the immediate value occurring by default,
 391 ;;; and with an appropiate printer.
 392 (sb!disassem:define-instruction-format (accum-imm 8
 393                                      :include 'simple
 394                                      :default-printer '(:name
 395                                                         :tab accum ", " imm))
 396   (imm :type 'imm-data))
 397
 398 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-no-width 8
 399                                      :default-printer '(:name :tab reg))
 400   (op    :field (byte 5 3))
 401   (reg   :field (byte 3 0) :type 'word-reg)
 402   ;; optional fields
 403   (accum :type 'word-accum)
 404   (imm))
 405
 406 ;;; adds a width field to reg-no-width
 407 (sb!disassem:define-instruction-format (reg 8
 408                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 409   (op    :field (byte 4 4))
 410   (width :field (byte 1 3) :type 'width)
 411   (reg   :field (byte 3 0) :type 'reg)
 412   ;; optional fields
 413   (accum :type 'accum)
 414   (imm)
 415   )
 416
 417 ;;; Same as reg, but with direction bit
 418 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-dir 8 :include 'reg)
 419   (op  :field (byte 3 5))
 420   (dir :field (byte 1 4)))
 421
 422 (sb!disassem:define-instruction-format (two-bytes 16
 423                                         :default-printer '(:name))
 424   (op :fields (list (byte 8 0) (byte 8 8))))
 425
 426 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-reg/mem 16
 427                                         :default-printer
 428                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 429   (op      :field (byte 7 1))
 430   (width   :field (byte 1 0)    :type 'width)
 431   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 432                                 :type 'reg/mem)
 433   (reg     :field (byte 3 11)   :type 'reg)
 434   ;; optional fields
 435   (imm))
 436
 437 ;;; same as reg-reg/mem, but with direction bit
 438 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-reg/mem-dir 16
 439                                         :include 'reg-reg/mem
 440                                         :default-printer
 441                                         `(:name
 442                                           :tab
 443                                           ,(swap-if 'dir 'reg/mem ", " 'reg)))
 444   (op  :field (byte 6 2))
 445   (dir :field (byte 1 1)))
 446
 447 ;;; Same as reg-rem/mem, but uses the reg field as a second op code.
 448 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem 16
 449                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 450   (op      :fields (list (byte 7 1) (byte 3 11)))
 451   (width   :field (byte 1 0)    :type 'width)
 452   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 453                                 :type 'sized-reg/mem)
 454   ;; optional fields
 455   (imm))
 456
 457 ;;; Same as reg/mem, but with the immediate value occurring by default,
 458 ;;; and with an appropiate printer.
 459 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem-imm 16
 460                                         :include 'reg/mem
 461                                         :default-printer
 462                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 463   (reg/mem :type 'sized-reg/mem)
 464   (imm     :type 'imm-data))
 465
 466 ;;; Same as reg/mem, but with using the accumulator in the default printer
 467 (sb!disassem:define-instruction-format
 468     (accum-reg/mem 16
 469      :include 'reg/mem :default-printer '(:name :tab accum ", " reg/mem))
 470   (reg/mem :type 'reg/mem)              ; don't need a size
 471   (accum :type 'accum))
 472
 473 ;;; Same as reg-reg/mem, but with a prefix of #b00001111
 474 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-reg/mem 24
 475                                         :default-printer
 476                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 477   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 478   (op      :field (byte 7 9))
 479   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 480   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 481                                 :type 'reg/mem)
 482   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg)
 483   ;; optional fields
 484   (imm))
 485
 486 ;;; Same as reg/mem, but with a prefix of #b00001111
 487 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem 24
 488                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 489   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 490   (op      :fields (list (byte 7 9) (byte 3 19)))
 491   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 492   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 493                                 :type 'sized-reg/mem)
 494   ;; optional fields
 495   (imm))
 496
 497 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem-imm 24
 498                                         :include 'ext-reg/mem
 499                                         :default-printer
 500                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 501   (imm :type 'imm-data))
 502 \f
 503 ;;;; This section was added by jrd, for fp instructions.
 504
 505 ;;; regular fp inst to/from registers/memory
 506 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point 16
 507                                         :default-printer
 508                                         `(:name :tab reg/mem))
 509   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 510   (op     :fields (list (byte 3 0) (byte 3 11)))
 511   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8)) :type 'reg/mem))
 512
 513 ;;; fp insn to/from fp reg
 514 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-fp 16
 515                                         :default-printer `(:name :tab fp-reg))
 516   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 517   (suffix :field (byte 2 14) :value #b11)
 518   (op     :fields (list (byte 3 0) (byte 3 11)))
 519   (fp-reg :field (byte 3 8) :type 'fp-reg))
 520
 521 ;;; fp insn to/from fp reg, with the reversed source/destination flag.
 522 (sb!disassem:define-instruction-format
 523  (floating-point-fp-d 16
 524    :default-printer `(:name :tab ,(swap-if 'd "ST0" ", " 'fp-reg)))
 525   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 526   (suffix :field (byte 2 14) :value #b11)
 527   (op     :fields (list (byte 2 0) (byte 3 11)))
 528   (d      :field (byte 1 2))
 529   (fp-reg :field (byte 3 8) :type 'fp-reg))
 530
 531
 532 ;;; (added by (?) pfw)
 533 ;;; fp no operand isns
 534 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-no 16
 535                                       :default-printer '(:name))
 536   (prefix :field (byte 8  0) :value #b11011001)
 537   (suffix :field (byte 3 13) :value #b111)
 538   (op     :field (byte 5  8)))
 539
 540 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-3 16
 541                                       :default-printer '(:name))
 542   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 543   (suffix :field (byte 2 14) :value #b11)
 544   (op     :fields (list (byte 3 0) (byte 6 8))))
 545
 546 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-5 16
 547                                       :default-printer '(:name))
 548   (prefix :field (byte 8  0) :value #b11011011)
 549   (suffix :field (byte 3 13) :value #b111)
 550   (op     :field (byte 5  8)))
 551
 552 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-st 16
 553                                       :default-printer '(:name))
 554   (prefix :field (byte 8  0) :value #b11011111)
 555   (suffix :field (byte 3 13) :value #b111)
 556   (op     :field (byte 5  8)))
 557
 558 (sb!disassem:define-instruction-format (string-op 8
 559                                      :include 'simple
 560                                      :default-printer '(:name width)))
 561
 562 (sb!disassem:define-instruction-format (short-cond-jump 16)
 563   (op    :field (byte 4 4))
 564   (cc    :field (byte 4 0) :type 'condition-code)
 565   (label :field (byte 8 8) :type 'displacement))
 566
 567 (sb!disassem:define-instruction-format (short-jump 16
 568                                      :default-printer '(:name :tab label))
 569   (const :field (byte 4 4) :value #b1110)
 570   (op    :field (byte 4 0))
 571   (label :field (byte 8 8) :type 'displacement))
 572
 573 (sb!disassem:define-instruction-format (near-cond-jump 16)
 574   (op    :fields (list (byte 8 0) (byte 4 12)) :value '(#b00001111 #b1000))
 575   (cc    :field (byte 4 8) :type 'condition-code)
 576   ;; The disassembler currently doesn't let you have an instruction > 32 bits
 577   ;; long, so we fake it by using a prefilter to read the offset.
 578   (label :type 'displacement
 579          :prefilter (lambda (value dstate)
 580                       (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 581                       (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate))))
 582
 583 (sb!disassem:define-instruction-format (near-jump 8
 584                                      :default-printer '(:name :tab label))
 585   (op    :field (byte 8 0))
 586   ;; The disassembler currently doesn't let you have an instruction > 32 bits
 587   ;; long, so we fake it by using a prefilter to read the address.
 588   (label :type 'displacement
 589          :prefilter (lambda (value dstate)
 590                       (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 591                       (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate))))
 592
 593
 594 (sb!disassem:define-instruction-format (cond-set 24
 595                                      :default-printer '('set cc :tab reg/mem))
 596   (prefix :field (byte 8 0) :value #b00001111)
 597   (op    :field (byte 4 12) :value #b1001)
 598   (cc    :field (byte 4 8) :type 'condition-code)
 599   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 600            :type 'byte-reg/mem)
 601   (reg     :field (byte 3 19)   :value #b000))
 602
 603 (sb!disassem:define-instruction-format (cond-move 24
 604                                      :default-printer
 605                                         '('cmov cc :tab reg ", " reg/mem))
 606   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 607   (op      :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 608   (cc      :field (byte 4 8)    :type 'condition-code)
 609   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 610                                 :type 'reg/mem)
 611   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg))
 612
 613 (sb!disassem:define-instruction-format (enter-format 32
 614                                      :default-printer '(:name
 615                                                         :tab disp
 616                                                         (:unless (:constant 0)
 617                                                           ", " level)))
 618   (op :field (byte 8 0))
 619   (disp :field (byte 16 8))
 620   (level :field (byte 8 24)))
 621
 622 (sb!disassem:define-instruction-format (prefetch 24
 623                                                  :default-printer
 624                                                  '(:name ", " reg/mem))
 625   (prefix :field (byte 8 0) :value #b00001111)
 626   (op :field (byte 8 8) :value #b00011000)
 627   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16)) :type 'byte-reg/mem)
 628   (reg :field (byte 3 19) :type 'reg))
 629
 630 ;;; Single byte instruction with an immediate byte argument.
 631 (sb!disassem:define-instruction-format (byte-imm 16
 632                                      :default-printer '(:name :tab code))
 633  (op :field (byte 8 0))
 634  (code :field (byte 8 8)))
 635
 636 ;;; Two byte instruction with an immediate byte argument.
 637 ;;;
 638 (sb!disassem:define-instruction-format (word-imm 24
 639                                      :default-printer '(:name :tab code))
 640   (op :field (byte 16 0))
 641   (code :field (byte 8 16)))
 642
 643 \f
 644 ;;;; primitive emitters
 645
 646 (define-bitfield-emitter emit-word 16
 647   (byte 16 0))
 648
 649 (define-bitfield-emitter emit-dword 32
 650   (byte 32 0))
 651
 652 (define-bitfield-emitter emit-byte-with-reg 8
 653   (byte 5 3) (byte 3 0))
 654
 655 (define-bitfield-emitter emit-mod-reg-r/m-byte 8
 656   (byte 2 6) (byte 3 3) (byte 3 0))
 657
 658 (define-bitfield-emitter emit-sib-byte 8
 659   (byte 2 6) (byte 3 3) (byte 3 0))
 660 \f
 661 ;;;; fixup emitters
 662
 663 (defun emit-absolute-fixup (segment fixup)
 664   (note-fixup segment :absolute fixup)
 665   (let ((offset (fixup-offset fixup)))
 666     (if (label-p offset)
 667         (emit-back-patch segment
 668                          4 ; FIXME: n-word-bytes
 669                          (lambda (segment posn)
 670                            (declare (ignore posn))
 671                            (emit-dword segment
 672                                        (- (+ (component-header-length)
 673                                              (or (label-position offset)
 674                                                  0))
 675                                           other-pointer-lowtag))))
 676         (emit-dword segment (or offset 0)))))
 677
 678 (defun emit-relative-fixup (segment fixup)
 679   (note-fixup segment :relative fixup)
 680   (emit-dword segment (or (fixup-offset fixup) 0)))
 681 \f
 682 ;;;; the effective-address (ea) structure
 683
 684 (defun reg-tn-encoding (tn)
 685   (declare (type tn tn))
 686   (aver (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc tn))) 'registers))
 687   (let ((offset (tn-offset tn)))
 688     (logior (ash (logand offset 1) 2)
 689             (ash offset -1))))
 690
 691 (defstruct (ea (:constructor make-ea (size &key base index scale disp))
 692                (:copier nil))
 693   (size nil :type (member :byte :word :dword))
 694   (base nil :type (or tn null))
 695   (index nil :type (or tn null))
 696   (scale 1 :type (member 1 2 4 8))
 697   (disp 0 :type (or (unsigned-byte 32) (signed-byte 32) fixup)))
 698 (def!method print-object ((ea ea) stream)
 699   (cond ((or *print-escape* *print-readably*)
 700          (print-unreadable-object (ea stream :type t)
 701            (format stream
 702                    "~S~@[ base=~S~]~@[ index=~S~]~@[ scale=~S~]~@[ disp=~S~]"
 703                    (ea-size ea)
 704                    (ea-base ea)
 705                    (ea-index ea)
 706                    (let ((scale (ea-scale ea)))
 707                      (if (= scale 1) nil scale))
 708                    (ea-disp ea))))
 709         (t
 710          (format stream "~A PTR [" (symbol-name (ea-size ea)))
 711          (when (ea-base ea)
 712            (write-string (sb!c::location-print-name (ea-base ea)) stream)
 713            (when (ea-index ea)
 714              (write-string "+" stream)))
 715          (when (ea-index ea)
 716            (write-string (sb!c::location-print-name (ea-index ea)) stream))
 717          (unless (= (ea-scale ea) 1)
 718            (format stream "*~A" (ea-scale ea)))
 719          (typecase (ea-disp ea)
 720            (null)
 721            (integer
 722             (format stream "~@D" (ea-disp ea)))
 723            (t
 724             (format stream "+~A" (ea-disp ea))))
 725          (write-char #\] stream))))
 726
 727 (defun emit-ea (segment thing reg &optional allow-constants)
 728   (etypecase thing
 729     (tn
 730      (ecase (sb-name (sc-sb (tn-sc thing)))
 731        (registers
 732         (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b11 reg (reg-tn-encoding thing)))
 733        (stack
 734         ;; Convert stack tns into an index off of EBP.
 735         (let ((disp (frame-byte-offset (tn-offset thing))))
 736           (cond ((<= -128 disp 127)
 737                  (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b01 reg #b101)
 738                  (emit-byte segment disp))
 739                 (t
 740                  (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b10 reg #b101)
 741                  (emit-dword segment disp)))))
 742        (constant
 743         (unless allow-constants
 744           (error
 745            "Constant TNs can only be directly used in MOV, PUSH, and CMP."))
 746         (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b101)
 747         (emit-absolute-fixup segment
 748                              (make-fixup nil
 749                                          :code-object
 750                                          (- (* (tn-offset thing) n-word-bytes)
 751                                             other-pointer-lowtag))))))
 752     (ea
 753      (let* ((base (ea-base thing))
 754             (index (ea-index thing))
 755             (scale (ea-scale thing))
 756             (disp (ea-disp thing))
 757             (mod (cond ((or (null base)
 758                             (and (eql disp 0)
 759                                  (not (= (reg-tn-encoding base) #b101))))
 760                         #b00)
 761                        ((and (fixnump disp) (<= -128 disp 127))
 762                         #b01)
 763                        (t
 764                         #b10)))
 765             (r/m (cond (index #b100)
 766                        ((null base) #b101)
 767                        (t (reg-tn-encoding base)))))
 768        (emit-mod-reg-r/m-byte segment mod reg r/m)
 769        (when (= r/m #b100)
 770          (let ((ss (1- (integer-length scale)))
 771                (index (if (null index)
 772                           #b100
 773                           (let ((index (reg-tn-encoding index)))
 774                             (if (= index #b100)
 775                                 (error "can't index off of ESP")
 776                                 index))))
 777                (base (if (null base)
 778                          #b101
 779                          (reg-tn-encoding base))))
 780            (emit-sib-byte segment ss index base)))
 781        (cond ((= mod #b01)
 782               (emit-byte segment disp))
 783              ((or (= mod #b10) (null base))
 784               (if (fixup-p disp)
 785                   (emit-absolute-fixup segment disp)
 786                   (emit-dword segment disp))))))
 787     (fixup
 788      (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b101)
 789      (emit-absolute-fixup segment thing))))
 790
 791 (defun fp-reg-tn-p (thing)
 792   (and (tn-p thing)
 793        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'float-registers)))
 794
 795 ;;; like the above, but for fp-instructions--jrd
 796 (defun emit-fp-op (segment thing op)
 797   (if (fp-reg-tn-p thing)
 798       (emit-byte segment (dpb op (byte 3 3) (dpb (tn-offset thing)
 799                                                  (byte 3 0)
 800                                                  #b11000000)))
 801     (emit-ea segment thing op)))
 802
 803 (defun byte-reg-p (thing)
 804   (and (tn-p thing)
 805        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
 806        (member (sc-name (tn-sc thing)) *byte-sc-names*)
 807        t))
 808
 809 (defun byte-ea-p (thing)
 810   (typecase thing
 811     (ea (eq (ea-size thing) :byte))
 812     (tn
 813      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *byte-sc-names*) t))
 814     (t nil)))
 815
 816 (defun word-reg-p (thing)
 817   (and (tn-p thing)
 818        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
 819        (member (sc-name (tn-sc thing)) *word-sc-names*)
 820        t))
 821
 822 (defun word-ea-p (thing)
 823   (typecase thing
 824     (ea (eq (ea-size thing) :word))
 825     (tn (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *word-sc-names*) t))
 826     (t nil)))
 827
 828 (defun dword-reg-p (thing)
 829   (and (tn-p thing)
 830        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
 831        (member (sc-name (tn-sc thing)) *dword-sc-names*)
 832        t))
 833
 834 (defun dword-ea-p (thing)
 835   (typecase thing
 836     (ea (eq (ea-size thing) :dword))
 837     (tn
 838      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *dword-sc-names*) t))
 839     (t nil)))
 840
 841 (defun register-p (thing)
 842   (and (tn-p thing)
 843        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)))
 844
 845 (defun accumulator-p (thing)
 846   (and (register-p thing)
 847        (= (tn-offset thing) 0)))
 848 \f
 849 ;;;; utilities
 850
 851 (def!constant +operand-size-prefix-byte+ #b01100110)
 852
 853 (defun maybe-emit-operand-size-prefix (segment size)
 854   (unless (or (eq size :byte) (eq size +default-operand-size+))
 855     (emit-byte segment +operand-size-prefix-byte+)))
 856
 857 (defun operand-size (thing)
 858   (typecase thing
 859     (tn
 860      ;; FIXME: might as well be COND instead of having to use #. readmacro
 861      ;; to hack up the code
 862      (case (sc-name (tn-sc thing))
 863        (#.*dword-sc-names*
 864         :dword)
 865        (#.*word-sc-names*
 866         :word)
 867        (#.*byte-sc-names*
 868         :byte)
 869        ;; added by jrd: float-registers is a separate size (?)
 870        (#.*float-sc-names*
 871         :float)
 872        (#.*double-sc-names*
 873         :double)
 874        (t
 875         (error "can't tell the size of ~S ~S" thing (sc-name (tn-sc thing))))))
 876     (ea
 877      (ea-size thing))
 878     (t
 879      nil)))
 880
 881 (defun matching-operand-size (dst src)
 882   (let ((dst-size (operand-size dst))
 883         (src-size (operand-size src)))
 884     (if dst-size
 885         (if src-size
 886             (if (eq dst-size src-size)
 887                 dst-size
 888                 (error "size mismatch: ~S is a ~S and ~S is a ~S."
 889                        dst dst-size src src-size))
 890             dst-size)
 891         (if src-size
 892             src-size
 893             (error "can't tell the size of either ~S or ~S" dst src)))))
 894
 895 (defun emit-sized-immediate (segment size value)
 896   (ecase size
 897     (:byte
 898      (emit-byte segment value))
 899     (:word
 900      (emit-word segment value))
 901     (:dword
 902      (emit-dword segment value))))
 903
 904 (defun toggle-word-width (chunk inst stream dstate)
 905   (declare (ignore chunk inst stream))
 906   (let ((word-width (or (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'word-width)
 907                         +default-operand-size+)))
 908     (setf (sb!disassem:dstate-get-prop dstate 'word-width)
 909           (ecase word-width
 910             (:word :dword)
 911             (:dword :word)))))
 912
 913 ;;; This is a "prefix" instruction, which means that it modifies the
 914 ;;; following instruction in some way without having an actual
 915 ;;; mnemonic of its own.
 916 (define-instruction operand-size-prefix (segment)
 917   (:printer byte ((op +operand-size-prefix-byte+))
 918             nil                         ; don't actually print it
 919             :control #'toggle-word-width))
 920 \f
 921 ;;;; general data transfer
 922
 923 (define-instruction mov (segment dst src)
 924   ;; immediate to register
 925   (:printer reg ((op #b1011) (imm nil :type 'imm-data))
 926             '(:name :tab reg ", " imm))
 927   ;; absolute mem to/from accumulator
 928   (:printer simple-dir ((op #b101000) (imm nil :type 'imm-addr))
 929             `(:name :tab ,(swap-if 'dir 'accum ", " '("[" imm "]"))))
 930   ;; register to/from register/memory
 931   (:printer reg-reg/mem-dir ((op #b100010)))
 932   ;; immediate to register/memory
 933   (:printer reg/mem-imm ((op '(#b1100011 #b000))))
 934
 935   (:emitter
 936    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
 937      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
 938      (cond ((register-p dst)
 939             (cond ((integerp src)
 940                    (emit-byte-with-reg segment
 941                                        (if (eq size :byte)
 942                                            #b10110
 943                                            #b10111)
 944                                        (reg-tn-encoding dst))
 945                    (emit-sized-immediate segment size src))
 946                   ((and (fixup-p src) (accumulator-p dst))
 947                    (emit-byte segment
 948                               (if (eq size :byte)
 949                                   #b10100000
 950                                   #b10100001))
 951                    (emit-absolute-fixup segment src))
 952                   (t
 953                    (emit-byte segment
 954                               (if (eq size :byte)
 955                                   #b10001010
 956                                   #b10001011))
 957                    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst) t))))
 958            ((and (fixup-p dst) (accumulator-p src))
 959             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10100010 #b10100011))
 960             (emit-absolute-fixup segment dst))
 961            ((integerp src)
 962             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11000110 #b11000111))
 963             (emit-ea segment dst #b000)
 964             (emit-sized-immediate segment size src))
 965            ((register-p src)
 966             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10001000 #b10001001))
 967             (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))
 968            ((fixup-p src)
 969             (aver (eq size :dword))
 970             (emit-byte segment #b11000111)
 971             (emit-ea segment dst #b000)
 972             (emit-absolute-fixup segment src))
 973            (t
 974             (error "bogus arguments to MOV: ~S ~S" dst src))))))
 975
 976 (defun emit-move-with-extension (segment dst src opcode)
 977   (aver (register-p dst))
 978   (let ((dst-size (operand-size dst))
 979         (src-size (operand-size src)))
 980     (ecase dst-size
 981       (:word
 982        (aver (eq src-size :byte))
 983        (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
 984        (emit-byte segment #b00001111)
 985        (emit-byte segment opcode)
 986        (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
 987       (:dword
 988        (ecase src-size
 989          (:byte
 990           (maybe-emit-operand-size-prefix segment :dword)
 991           (emit-byte segment #b00001111)
 992           (emit-byte segment opcode)
 993           (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
 994          (:word
 995           (emit-byte segment #b00001111)
 996           (emit-byte segment (logior opcode 1))
 997           (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst))))))))
 998
 999 (define-instruction movsx (segment dst src)
1000   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1011111) (reg nil :type 'word-reg)))
1001   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src #b10111110)))
1002
1003 (define-instruction movzx (segment dst src)
1004   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1011011) (reg nil :type 'word-reg)))
1005   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src #b10110110)))
1006
1007 (define-instruction push (segment src)
1008   ;; register
1009   (:printer reg-no-width ((op #b01010)))
1010   ;; register/memory
1011   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b110)) (width 1)))
1012   ;; immediate
1013   (:printer byte ((op #b01101010) (imm nil :type 'signed-imm-byte))
1014             '(:name :tab imm))
1015   (:printer byte ((op #b01101000) (imm nil :type 'imm-word))
1016             '(:name :tab imm))
1017   ;; ### segment registers?
1018
1019   (:emitter
1020    (cond ((integerp src)
1021           (cond ((<= -128 src 127)
1022                  (emit-byte segment #b01101010)
1023                  (emit-byte segment src))
1024                 (t
1025                  (emit-byte segment #b01101000)
1026                  (emit-dword segment src))))
1027          ((fixup-p src)
1028           ;; Interpret the fixup as an immediate dword to push.
1029           (emit-byte segment #b01101000)
1030           (emit-absolute-fixup segment src))
1031          (t
1032           (let ((size (operand-size src)))
1033             (aver (not (eq size :byte)))
1034             (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1035             (cond ((register-p src)
1036                    (emit-byte-with-reg segment #b01010 (reg-tn-encoding src)))
1037                   (t
1038                    (emit-byte segment #b11111111)
1039                    (emit-ea segment src #b110 t))))))))
1040
1041 (define-instruction pusha (segment)
1042   (:printer byte ((op #b01100000)))
1043   (:emitter
1044    (emit-byte segment #b01100000)))
1045
1046 (define-instruction pop (segment dst)
1047   (:printer reg-no-width ((op #b01011)))
1048   (:printer reg/mem ((op '(#b1000111 #b000)) (width 1)))
1049   (:emitter
1050    (let ((size (operand-size dst)))
1051      (aver (not (eq size :byte)))
1052      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1053      (cond ((register-p dst)
1054             (emit-byte-with-reg segment #b01011 (reg-tn-encoding dst)))
1055            (t
1056             (emit-byte segment #b10001111)
1057             (emit-ea segment dst #b000))))))
1058
1059 (define-instruction popa (segment)
1060   (:printer byte ((op #b01100001)))
1061   (:emitter
1062    (emit-byte segment #b01100001)))
1063
1064 (define-instruction xchg (segment operand1 operand2)
1065   ;; Register with accumulator.
1066   (:printer reg-no-width ((op #b10010)) '(:name :tab accum ", " reg))
1067   ;; Register/Memory with Register.
1068   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000011)))
1069   (:emitter
1070    (let ((size (matching-operand-size operand1 operand2)))
1071      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1072      (labels ((xchg-acc-with-something (acc something)
1073                 (if (and (not (eq size :byte)) (register-p something))
1074                     (emit-byte-with-reg segment
1075                                         #b10010
1076                                         (reg-tn-encoding something))
1077                     (xchg-reg-with-something acc something)))
1078               (xchg-reg-with-something (reg something)
1079                 (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000110 #b10000111))
1080                 (emit-ea segment something (reg-tn-encoding reg))))
1081        (cond ((accumulator-p operand1)
1082               (xchg-acc-with-something operand1 operand2))
1083              ((accumulator-p operand2)
1084               (xchg-acc-with-something operand2 operand1))
1085              ((register-p operand1)
1086               (xchg-reg-with-something operand1 operand2))
1087              ((register-p operand2)
1088               (xchg-reg-with-something operand2 operand1))
1089              (t
1090               (error "bogus args to XCHG: ~S ~S" operand1 operand2)))))))
1091
1092 (define-instruction lea (segment dst src)
1093   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000110) (width 1)))
1094   (:emitter
1095    (aver (dword-reg-p dst))
1096    (emit-byte segment #b10001101)
1097    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst))))
1098
1099 (define-instruction cmpxchg (segment dst src)
1100   ;; Register/Memory with Register.
1101   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1011000)) '(:name :tab reg/mem ", " reg))
1102   (:emitter
1103    (aver (register-p src))
1104    (let ((size (matching-operand-size src dst)))
1105      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1106      (emit-byte segment #b00001111)
1107      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10110000 #b10110001))
1108      (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))))
1109
1110 \f
1111
1112 (define-instruction fs-segment-prefix (segment)
1113   (:printer byte ((op #b01100100)))
1114   (:emitter
1115    (emit-byte segment #x64)))
1116
1117 (define-instruction gs-segment-prefix (segment)
1118   (:printer byte ((op #b01100101)))
1119   (:emitter
1120    (emit-byte segment #x65)))
1121
1122 ;;;; flag control instructions
1123
1124 ;;; CLC -- Clear Carry Flag.
1125 (define-instruction clc (segment)
1126   (:printer byte ((op #b11111000)))
1127   (:emitter
1128    (emit-byte segment #b11111000)))
1129
1130 ;;; CLD -- Clear Direction Flag.
1131 (define-instruction cld (segment)
1132   (:printer byte ((op #b11111100)))
1133   (:emitter
1134    (emit-byte segment #b11111100)))
1135
1136 ;;; CLI -- Clear Iterrupt Enable Flag.
1137 (define-instruction cli (segment)
1138   (:printer byte ((op #b11111010)))
1139   (:emitter
1140    (emit-byte segment #b11111010)))
1141
1142 ;;; CMC -- Complement Carry Flag.
1143 (define-instruction cmc (segment)
1144   (:printer byte ((op #b11110101)))
1145   (:emitter
1146    (emit-byte segment #b11110101)))
1147
1148 ;;; LAHF -- Load AH into flags.
1149 (define-instruction lahf (segment)
1150   (:printer byte ((op #b10011111)))
1151   (:emitter
1152    (emit-byte segment #b10011111)))
1153
1154 ;;; POPF -- Pop flags.
1155 (define-instruction popf (segment)
1156   (:printer byte ((op #b10011101)))
1157   (:emitter
1158    (emit-byte segment #b10011101)))
1159
1160 ;;; PUSHF -- push flags.
1161 (define-instruction pushf (segment)
1162   (:printer byte ((op #b10011100)))
1163   (:emitter
1164    (emit-byte segment #b10011100)))
1165
1166 ;;; SAHF -- Store AH into flags.
1167 (define-instruction sahf (segment)
1168   (:printer byte ((op #b10011110)))
1169   (:emitter
1170    (emit-byte segment #b10011110)))
1171
1172 ;;; STC -- Set Carry Flag.
1173 (define-instruction stc (segment)
1174   (:printer byte ((op #b11111001)))
1175   (:emitter
1176    (emit-byte segment #b11111001)))
1177
1178 ;;; STD -- Set Direction Flag.
1179 (define-instruction std (segment)
1180   (:printer byte ((op #b11111101)))
1181   (:emitter
1182    (emit-byte segment #b11111101)))
1183
1184 ;;; STI -- Set Interrupt Enable Flag.
1185 (define-instruction sti (segment)
1186   (:printer byte ((op #b11111011)))
1187   (:emitter
1188    (emit-byte segment #b11111011)))
1189 \f
1190 ;;;; arithmetic
1191
1192 (defun emit-random-arith-inst (name segment dst src opcode
1193                                     &optional allow-constants)
1194   (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1195     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1196     (cond
1197      ((integerp src)
1198       (cond ((and (not (eq size :byte)) (<= -128 src 127))
1199              (emit-byte segment #b10000011)
1200              (emit-ea segment dst opcode allow-constants)
1201              (emit-byte segment src))
1202             ((accumulator-p dst)
1203              (emit-byte segment
1204                         (dpb opcode
1205                              (byte 3 3)
1206                              (if (eq size :byte)
1207                                  #b00000100
1208                                  #b00000101)))
1209              (emit-sized-immediate segment size src))
1210             (t
1211              (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000000 #b10000001))
1212              (emit-ea segment dst opcode allow-constants)
1213              (emit-sized-immediate segment size src))))
1214      ((register-p src)
1215       (emit-byte segment
1216                  (dpb opcode
1217                       (byte 3 3)
1218                       (if (eq size :byte) #b00000000 #b00000001)))
1219       (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src) allow-constants))
1220      ((register-p dst)
1221       (emit-byte segment
1222                  (dpb opcode
1223                       (byte 3 3)
1224                       (if (eq size :byte) #b00000010 #b00000011)))
1225       (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst) allow-constants))
1226      (t
1227       (error "bogus operands to ~A" name)))))
1228
1229 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
1230   (defun arith-inst-printer-list (subop)
1231     `((accum-imm ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b0000010))))
1232       (reg/mem-imm ((op (#b1000000 ,subop))))
1233       (reg/mem-imm ((op (#b1000001 ,subop))
1234                     (imm nil :type signed-imm-byte)))
1235       (reg-reg/mem-dir ((op ,(dpb subop (byte 3 1) #b000000))))))
1236   )
1237
1238 (define-instruction add (segment dst src)
1239   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b000))
1240   (:emitter (emit-random-arith-inst "ADD" segment dst src #b000)))
1241
1242 (define-instruction adc (segment dst src)
1243   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b010))
1244   (:emitter (emit-random-arith-inst "ADC" segment dst src #b010)))
1245
1246 (define-instruction sub (segment dst src)
1247   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b101))
1248   (:emitter (emit-random-arith-inst "SUB" segment dst src #b101)))
1249
1250 (define-instruction sbb (segment dst src)
1251   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b011))
1252   (:emitter (emit-random-arith-inst "SBB" segment dst src #b011)))
1253
1254 (define-instruction cmp (segment dst src)
1255   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b111))
1256   (:emitter (emit-random-arith-inst "CMP" segment dst src #b111 t)))
1257
1258 (define-instruction inc (segment dst)
1259   ;; Register.
1260   (:printer reg-no-width ((op #b01000)))
1261   ;; Register/Memory
1262   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b000))))
1263   (:emitter
1264    (let ((size (operand-size dst)))
1265      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1266      (cond ((and (not (eq size :byte)) (register-p dst))
1267             (emit-byte-with-reg segment #b01000 (reg-tn-encoding dst)))
1268            (t
1269             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11111110 #b11111111))
1270             (emit-ea segment dst #b000))))))
1271
1272 (define-instruction dec (segment dst)
1273   ;; Register.
1274   (:printer reg-no-width ((op #b01001)))
1275   ;; Register/Memory
1276   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b001))))
1277   (:emitter
1278    (let ((size (operand-size dst)))
1279      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1280      (cond ((and (not (eq size :byte)) (register-p dst))
1281             (emit-byte-with-reg segment #b01001 (reg-tn-encoding dst)))
1282            (t
1283             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11111110 #b11111111))
1284             (emit-ea segment dst #b001))))))
1285
1286 (define-instruction neg (segment dst)
1287   (:printer reg/mem ((op '(#b1111011 #b011))))
1288   (:emitter
1289    (let ((size (operand-size dst)))
1290      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1291      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
1292      (emit-ea segment dst #b011))))
1293
1294 (define-instruction aaa (segment)
1295   (:printer byte ((op #b00110111)))
1296   (:emitter
1297    (emit-byte segment #b00110111)))
1298
1299 (define-instruction aas (segment)
1300   (:printer byte ((op #b00111111)))
1301   (:emitter
1302    (emit-byte segment #b00111111)))
1303
1304 (define-instruction daa (segment)
1305   (:printer byte ((op #b00100111)))
1306   (:emitter
1307    (emit-byte segment #b00100111)))
1308
1309 (define-instruction das (segment)
1310   (:printer byte ((op #b00101111)))
1311   (:emitter
1312    (emit-byte segment #b00101111)))
1313
1314 (define-instruction mul (segment dst src)
1315   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b100))))
1316   (:emitter
1317    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1318      (aver (accumulator-p dst))
1319      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1320      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
1321      (emit-ea segment src #b100))))
1322
1323 (define-instruction imul (segment dst &optional src1 src2)
1324   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b101))))
1325   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1010111)))
1326   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110100) (width 1)
1327                          (imm nil :type 'signed-imm-word))
1328             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
1329   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110101) (width 1)
1330                          (imm nil :type 'signed-imm-byte))
1331             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
1332   (:emitter
1333    (flet ((r/m-with-immed-to-reg (reg r/m immed)
1334             (let* ((size (matching-operand-size reg r/m))
1335                    (sx (and (not (eq size :byte)) (<= -128 immed 127))))
1336               (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1337               (emit-byte segment (if sx #b01101011 #b01101001))
1338               (emit-ea segment r/m (reg-tn-encoding reg))
1339               (if sx
1340                   (emit-byte segment immed)
1341                   (emit-sized-immediate segment size immed)))))
1342      (cond (src2
1343             (r/m-with-immed-to-reg dst src1 src2))
1344            (src1
1345             (if (integerp src1)
1346                 (r/m-with-immed-to-reg dst dst src1)
1347                 (let ((size (matching-operand-size dst src1)))
1348                   (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1349                   (emit-byte segment #b00001111)
1350                   (emit-byte segment #b10101111)
1351                   (emit-ea segment src1 (reg-tn-encoding dst)))))
1352            (t
1353             (let ((size (operand-size dst)))
1354               (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1355               (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
1356               (emit-ea segment dst #b101)))))))
1357
1358 (define-instruction div (segment dst src)
1359   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b110))))
1360   (:emitter
1361    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1362      (aver (accumulator-p dst))
1363      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1364      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
1365      (emit-ea segment src #b110))))
1366
1367 (define-instruction idiv (segment dst src)
1368   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b111))))
1369   (:emitter
1370    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1371      (aver (accumulator-p dst))
1372      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1373      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
1374      (emit-ea segment src #b111))))
1375
1376 (define-instruction aad (segment)
1377   (:printer two-bytes ((op '(#b11010101 #b00001010))))
1378   (:emitter
1379    (emit-byte segment #b11010101)
1380    (emit-byte segment #b00001010)))
1381
1382 (define-instruction aam (segment)
1383   (:printer two-bytes ((op '(#b11010100 #b00001010))))
1384   (:emitter
1385    (emit-byte segment #b11010100)
1386    (emit-byte segment #b00001010)))
1387
1388 ;;; CBW -- Convert Byte to Word. AX <- sign_xtnd(AL)
1389 (define-instruction cbw (segment)
1390   (:emitter
1391    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
1392    (emit-byte segment #b10011000)))
1393
1394 ;;; CWDE -- Convert Word To Double Word Extened. EAX <- sign_xtnd(AX)
1395 (define-instruction cwde (segment)
1396   (:emitter
1397    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :dword)
1398    (emit-byte segment #b10011000)))
1399
1400 ;;; CWD -- Convert Word to Double Word. DX:AX <- sign_xtnd(AX)
1401 (define-instruction cwd (segment)
1402   (:emitter
1403    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
1404    (emit-byte segment #b10011001)))
1405
1406 ;;; CDQ -- Convert Double Word to Quad Word. EDX:EAX <- sign_xtnd(EAX)
1407 (define-instruction cdq (segment)
1408   (:printer byte ((op #b10011001)))
1409   (:emitter
1410    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :dword)
1411    (emit-byte segment #b10011001)))
1412
1413 (define-instruction xadd (segment dst src)
1414   ;; Register/Memory with Register.
1415   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1100000)) '(:name :tab reg/mem ", " reg))
1416   (:emitter
1417    (aver (register-p src))
1418    (let ((size (matching-operand-size src dst)))
1419      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1420      (emit-byte segment #b00001111)
1421      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11000000 #b11000001))
1422      (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))))
1423
1424 \f
1425 ;;;; logic
1426
1427 (defun emit-shift-inst (segment dst amount opcode)
1428   (let ((size (operand-size dst)))
1429     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1430     (multiple-value-bind (major-opcode immed)
1431         (case amount
1432           (:cl (values #b11010010 nil))
1433           (1 (values #b11010000 nil))
1434           (t (values #b11000000 t)))
1435       (emit-byte segment
1436                  (if (eq size :byte) major-opcode (logior major-opcode 1)))
1437       (emit-ea segment dst opcode)
1438       (when immed
1439         (emit-byte segment amount)))))
1440
1441 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
1442   (defun shift-inst-printer-list (subop)
1443     `((reg/mem ((op (#b1101000 ,subop)))
1444                (:name :tab reg/mem ", 1"))
1445       (reg/mem ((op (#b1101001 ,subop)))
1446                (:name :tab reg/mem ", " 'cl))
1447       (reg/mem-imm ((op (#b1100000 ,subop))
1448                     (imm nil :type signed-imm-byte))))))
1449
1450 (define-instruction rol (segment dst amount)
1451   (:printer-list
1452    (shift-inst-printer-list #b000))
1453   (:emitter
1454    (emit-shift-inst segment dst amount #b000)))
1455
1456 (define-instruction ror (segment dst amount)
1457   (:printer-list
1458    (shift-inst-printer-list #b001))
1459   (:emitter
1460    (emit-shift-inst segment dst amount #b001)))
1461
1462 (define-instruction rcl (segment dst amount)
1463   (:printer-list
1464    (shift-inst-printer-list #b010))
1465   (:emitter
1466    (emit-shift-inst segment dst amount #b010)))
1467
1468 (define-instruction rcr (segment dst amount)
1469   (:printer-list
1470    (shift-inst-printer-list #b011))
1471   (:emitter
1472    (emit-shift-inst segment dst amount #b011)))
1473
1474 (define-instruction shl (segment dst amount)
1475   (:printer-list
1476    (shift-inst-printer-list #b100))
1477   (:emitter
1478    (emit-shift-inst segment dst amount #b100)))
1479
1480 (define-instruction shr (segment dst amount)
1481   (:printer-list
1482    (shift-inst-printer-list #b101))
1483   (:emitter
1484    (emit-shift-inst segment dst amount #b101)))
1485
1486 (define-instruction sar (segment dst amount)
1487   (:printer-list
1488    (shift-inst-printer-list #b111))
1489   (:emitter
1490    (emit-shift-inst segment dst amount #b111)))
1491
1492 (defun emit-double-shift (segment opcode dst src amt)
1493   (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1494     (when (eq size :byte)
1495       (error "Double shifts can only be used with words."))
1496     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1497     (emit-byte segment #b00001111)
1498     (emit-byte segment (dpb opcode (byte 1 3)
1499                             (if (eq amt :cl) #b10100101 #b10100100)))
1500     #+nil
1501     (emit-ea segment dst src)
1502     (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)) ; pw tries this
1503     (unless (eq amt :cl)
1504       (emit-byte segment amt))))
1505
1506 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
1507   (defun double-shift-inst-printer-list (op)
1508     `(#+nil
1509       (ext-reg-reg/mem-imm ((op ,(logior op #b10))
1510                             (imm nil :type signed-imm-byte)))
1511       (ext-reg-reg/mem ((op ,(logior op #b10)))
1512          (:name :tab reg/mem ", " reg ", " 'cl)))))
1513
1514 (define-instruction shld (segment dst src amt)
1515   (:declare (type (or (member :cl) (mod 32)) amt))
1516   (:printer-list (double-shift-inst-printer-list #b1010000))
1517   (:emitter
1518    (emit-double-shift segment #b0 dst src amt)))
1519
1520 (define-instruction shrd (segment dst src amt)
1521   (:declare (type (or (member :cl) (mod 32)) amt))
1522   (:printer-list (double-shift-inst-printer-list #b1010100))
1523   (:emitter
1524    (emit-double-shift segment #b1 dst src amt)))
1525
1526 (define-instruction and (segment dst src)
1527   (:printer-list
1528    (arith-inst-printer-list #b100))
1529   (:emitter
1530    (emit-random-arith-inst "AND" segment dst src #b100)))
1531
1532 (define-instruction test (segment this that)
1533   (:printer accum-imm ((op #b1010100)))
1534   (:printer reg/mem-imm ((op '(#b1111011 #b000))))
1535   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000010)))
1536   (:emitter
1537    (let ((size (matching-operand-size this that)))
1538      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1539      (flet ((test-immed-and-something (immed something)
1540               (cond ((accumulator-p something)
1541                      (emit-byte segment
1542                                 (if (eq size :byte) #b10101000 #b10101001))
1543                      (emit-sized-immediate segment size immed))
1544                     (t
1545                      (emit-byte segment
1546                                 (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
1547                      (emit-ea segment something #b000)
1548                      (emit-sized-immediate segment size immed))))
1549             (test-reg-and-something (reg something)
1550               (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000100 #b10000101))
1551               (emit-ea segment something (reg-tn-encoding reg))))
1552        (cond ((integerp that)
1553               (test-immed-and-something that this))
1554              ((integerp this)
1555               (test-immed-and-something this that))
1556              ((register-p this)
1557               (test-reg-and-something this that))
1558              ((register-p that)
1559               (test-reg-and-something that this))
1560              (t
1561               (error "bogus operands for TEST: ~S and ~S" this that)))))))
1562
1563 ;;; Emit the most compact form of the test immediate instruction,
1564 ;;; using an 8 bit test when the immediate is only 8 bits and the
1565 ;;; value is one of the four low registers (eax, ebx, ecx, edx) or the
1566 ;;; control stack.
1567 (defun emit-optimized-test-inst (x y)
1568   (typecase y
1569     ((unsigned-byte 7)
1570      (let ((offset (tn-offset x)))
1571        (cond ((and (sc-is x any-reg descriptor-reg)
1572                    (or (= offset eax-offset) (= offset ebx-offset)
1573                        (= offset ecx-offset) (= offset edx-offset)))
1574               (inst test (make-random-tn :kind :normal
1575                                          :sc (sc-or-lose 'byte-reg)
1576                                          :offset offset)
1577                     y))
1578              ((sc-is x control-stack)
1579               (inst test (make-ea :byte :base ebp-tn
1580                                   :disp (- (* (1+ offset) n-word-bytes)))
1581                     y))
1582              (t
1583               (inst test x y)))))
1584     (t
1585      (inst test x y))))
1586
1587 (define-instruction or (segment dst src)
1588   (:printer-list
1589    (arith-inst-printer-list #b001))
1590   (:emitter
1591    (emit-random-arith-inst "OR" segment dst src #b001)))
1592
1593 (define-instruction xor (segment dst src)
1594   (:printer-list
1595    (arith-inst-printer-list #b110))
1596   (:emitter
1597    (emit-random-arith-inst "XOR" segment dst src #b110)))
1598
1599 (define-instruction not (segment dst)
1600   (:printer reg/mem ((op '(#b1111011 #b010))))
1601   (:emitter
1602    (let ((size (operand-size dst)))
1603      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1604      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
1605      (emit-ea segment dst #b010))))
1606 \f
1607 ;;;; string manipulation
1608
1609 (define-instruction cmps (segment size)
1610   (:printer string-op ((op #b1010011)))
1611   (:emitter
1612    (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1613    (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10100110 #b10100111))))
1614
1615 (define-instruction ins (segment acc)
1616   (:printer string-op ((op #b0110110)))
1617   (:emitter
1618    (let ((size (operand-size acc)))
1619      (aver (accumulator-p acc))
1620      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1621      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b01101100 #b01101101)))))
1622
1623 (define-instruction lods (segment acc)
1624   (:printer string-op ((op #b1010110)))
1625   (:emitter
1626    (let ((size (operand-size acc)))
1627      (aver (accumulator-p acc))
1628      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1629      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101100 #b10101101)))))
1630
1631 (define-instruction movs (segment size)
1632   (:printer string-op ((op #b1010010)))
1633   (:emitter
1634    (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1635    (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10100100 #b10100101))))
1636
1637 (define-instruction outs (segment acc)
1638   (:printer string-op ((op #b0110111)))
1639   (:emitter
1640    (let ((size (operand-size acc)))
1641      (aver (accumulator-p acc))
1642      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1643      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b01101110 #b01101111)))))
1644
1645 (define-instruction scas (segment acc)
1646   (:printer string-op ((op #b1010111)))
1647   (:emitter
1648    (let ((size (operand-size acc)))
1649      (aver (accumulator-p acc))
1650      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1651      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101110 #b10101111)))))
1652
1653 (define-instruction stos (segment acc)
1654   (:printer string-op ((op #b1010101)))
1655   (:emitter
1656    (let ((size (operand-size acc)))
1657      (aver (accumulator-p acc))
1658      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1659      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101010 #b10101011)))))
1660
1661 (define-instruction xlat (segment)
1662   (:printer byte ((op #b11010111)))
1663   (:emitter
1664    (emit-byte segment #b11010111)))
1665
1666 (define-instruction rep (segment)
1667   (:emitter
1668    (emit-byte segment #b11110010)))
1669
1670 (define-instruction repe (segment)
1671   (:printer byte ((op #b11110011)))
1672   (:emitter
1673    (emit-byte segment #b11110011)))
1674
1675 (define-instruction repne (segment)
1676   (:printer byte ((op #b11110010)))
1677   (:emitter
1678    (emit-byte segment #b11110010)))
1679
1680 \f
1681 ;;;; bit manipulation
1682
1683 (define-instruction bsf (segment dst src)
1684   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1011110) (width 0)))
1685   (:emitter
1686    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1687      (when (eq size :byte)
1688        (error "can't scan bytes: ~S" src))
1689      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1690      (emit-byte segment #b00001111)
1691      (emit-byte segment #b10111100)
1692      (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))
1693
1694 (define-instruction bsr (segment dst src)
1695   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1011110) (width 1)))
1696   (:emitter
1697    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1698      (when (eq size :byte)
1699        (error "can't scan bytes: ~S" src))
1700      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1701      (emit-byte segment #b00001111)
1702      (emit-byte segment #b10111101)
1703      (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))
1704
1705 (defun emit-bit-test-and-mumble (segment src index opcode)
1706   (let ((size (operand-size src)))
1707     (when (eq size :byte)
1708       (error "can't scan bytes: ~S" src))
1709     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1710     (emit-byte segment #b00001111)
1711     (cond ((integerp index)
1712            (emit-byte segment #b10111010)
1713            (emit-ea segment src opcode)
1714            (emit-byte segment index))
1715           (t
1716            (emit-byte segment (dpb opcode (byte 3 3) #b10000011))
1717            (emit-ea segment src (reg-tn-encoding index))))))
1718
1719 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
1720   (defun bit-test-inst-printer-list (subop)
1721     `((ext-reg/mem-imm ((op (#b1011101 ,subop))
1722                         (reg/mem nil :type word-reg/mem)
1723                         (imm nil :type imm-data)
1724                         (width 0)))
1725       (ext-reg-reg/mem ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b1000001))
1726                         (width 1))
1727                        (:name :tab reg/mem ", " reg)))))
1728
1729 (define-instruction bt (segment src index)
1730   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b100))
1731   (:emitter
1732    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b100)))
1733
1734 (define-instruction btc (segment src index)
1735   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b111))
1736   (:emitter
1737    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b111)))
1738
1739 (define-instruction btr (segment src index)
1740   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b110))
1741   (:emitter
1742    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b110)))
1743
1744 (define-instruction bts (segment src index)
1745   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b101))
1746   (:emitter
1747    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b101)))
1748
1749 \f
1750 ;;;; control transfer
1751
1752 (define-instruction call (segment where)
1753   (:printer near-jump ((op #b11101000)))
1754   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b010)) (width 1)))
1755   (:emitter
1756    (typecase where
1757      (label
1758       (emit-byte segment #b11101000)
1759       (emit-back-patch segment
1760                        4
1761                        (lambda (segment posn)
1762                          (emit-dword segment
1763                                      (- (label-position where)
1764                                         (+ posn 4))))))
1765      (fixup
1766       (emit-byte segment #b11101000)
1767       (emit-relative-fixup segment where))
1768      (t
1769       (emit-byte segment #b11111111)
1770       (emit-ea segment where #b010)))))
1771
1772 (defun emit-byte-displacement-backpatch (segment target)
1773   (emit-back-patch segment
1774                    1
1775                    (lambda (segment posn)
1776                      (let ((disp (- (label-position target) (1+ posn))))
1777                        (aver (<= -128 disp 127))
1778                        (emit-byte segment disp)))))
1779
1780 (define-instruction jmp (segment cond &optional where)
1781   ;; conditional jumps
1782   (:printer short-cond-jump ((op #b0111)) '('j cc :tab label))
1783   (:printer near-cond-jump () '('j cc :tab label))
1784   ;; unconditional jumps
1785   (:printer short-jump ((op #b1011)))
1786   (:printer near-jump ((op #b11101001)) )
1787   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b100)) (width 1)))
1788   (:emitter
1789    (cond (where
1790           (emit-chooser
1791            segment 6 2
1792            (lambda (segment posn delta-if-after)
1793              (let ((disp (- (label-position where posn delta-if-after)
1794                             (+ posn 2))))
1795                (when (<= -128 disp 127)
1796                  (emit-byte segment
1797                             (dpb (conditional-opcode cond)
1798                                  (byte 4 0)
1799                                  #b01110000))
1800                  (emit-byte-displacement-backpatch segment where)
1801                  t)))
1802            (lambda (segment posn)
1803              (let ((disp (- (label-position where) (+ posn 6))))
1804                (emit-byte segment #b00001111)
1805                (emit-byte segment
1806                           (dpb (conditional-opcode cond)
1807                                (byte 4 0)
1808                                #b10000000))
1809                (emit-dword segment disp)))))
1810          ((label-p (setq where cond))
1811           (emit-chooser
1812            segment 5 0
1813            (lambda (segment posn delta-if-after)
1814              (let ((disp (- (label-position where posn delta-if-after)
1815                             (+ posn 2))))
1816                (when (<= -128 disp 127)
1817                  (emit-byte segment #b11101011)
1818                  (emit-byte-displacement-backpatch segment where)
1819                  t)))
1820            (lambda (segment posn)
1821              (let ((disp (- (label-position where) (+ posn 5))))
1822                (emit-byte segment #b11101001)
1823                (emit-dword segment disp)))))
1824          ((fixup-p where)
1825           (emit-byte segment #b11101001)
1826           (emit-relative-fixup segment where))
1827          (t
1828           (unless (or (ea-p where) (tn-p where))
1829                   (error "don't know what to do with ~A" where))
1830           (emit-byte segment #b11111111)
1831           (emit-ea segment where #b100)))))
1832
1833 (define-instruction jmp-short (segment label)
1834   (:emitter
1835    (emit-byte segment #b11101011)
1836    (emit-byte-displacement-backpatch segment label)))
1837
1838 (define-instruction ret (segment &optional stack-delta)
1839   (:printer byte ((op #b11000011)))
1840   (:printer byte ((op #b11000010) (imm nil :type 'imm-word-16))
1841             '(:name :tab imm))
1842   (:emitter
1843    (cond (stack-delta
1844           (emit-byte segment #b11000010)
1845           (emit-word segment stack-delta))
1846          (t
1847           (emit-byte segment #b11000011)))))
1848
1849 (define-instruction jecxz (segment target)
1850   (:printer short-jump ((op #b0011)))
1851   (:emitter
1852    (emit-byte segment #b11100011)
1853    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
1854
1855 (define-instruction loop (segment target)
1856   (:printer short-jump ((op #b0010)))
1857   (:emitter
1858    (emit-byte segment #b11100010)       ; pfw this was 11100011, or jecxz!!!!
1859    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
1860
1861 (define-instruction loopz (segment target)
1862   (:printer short-jump ((op #b0001)))
1863   (:emitter
1864    (emit-byte segment #b11100001)
1865    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
1866
1867 (define-instruction loopnz (segment target)
1868   (:printer short-jump ((op #b0000)))
1869   (:emitter
1870    (emit-byte segment #b11100000)
1871    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
1872 \f
1873 ;;;; conditional move
1874 (define-instruction cmov (segment cond dst src)
1875   (:printer cond-move ())
1876   (:emitter
1877    (aver (register-p dst))
1878    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1879      (aver (or (eq size :word) (eq size :dword)))
1880      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size))
1881    (emit-byte segment #b00001111)
1882    (emit-byte segment (dpb (conditional-opcode cond) (byte 4 0) #b01000000))
1883    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst))))
1884
1885 ;;;; conditional byte set
1886
1887 (define-instruction set (segment dst cond)
1888   (:printer cond-set ())
1889   (:emitter
1890    (emit-byte segment #b00001111)
1891    (emit-byte segment (dpb (conditional-opcode cond) (byte 4 0) #b10010000))
1892    (emit-ea segment dst #b000)))
1893 \f
1894 ;;;; enter/leave
1895
1896 (define-instruction enter (segment disp &optional (level 0))
1897   (:declare (type (unsigned-byte 16) disp)
1898             (type (unsigned-byte 8) level))
1899   (:printer enter-format ((op #b11001000)))
1900   (:emitter
1901    (emit-byte segment #b11001000)
1902    (emit-word segment disp)
1903    (emit-byte segment level)))
1904
1905 (define-instruction leave (segment)
1906   (:printer byte ((op #b11001001)))
1907   (:emitter
1908    (emit-byte segment #b11001001)))
1909 \f
1910 ;;;; prefetch
1911 (define-instruction prefetchnta (segment ea)
1912   (:printer prefetch ((op #b00011000) (reg #b000)))
1913   (:emitter
1914    (aver (typep ea 'ea))
1915    (aver (eq :byte (ea-size ea)))
1916    (emit-byte segment #b00001111)
1917    (emit-byte segment #b00011000)
1918    (emit-ea segment ea #b000)))
1919
1920 (define-instruction prefetcht0 (segment ea)
1921   (:printer prefetch ((op #b00011000) (reg #b001)))
1922   (:emitter
1923    (aver (typep ea 'ea))
1924    (aver (eq :byte (ea-size ea)))
1925    (emit-byte segment #b00001111)
1926    (emit-byte segment #b00011000)
1927    (emit-ea segment ea #b001)))
1928
1929 (define-instruction prefetcht1 (segment ea)
1930   (:printer prefetch ((op #b00011000) (reg #b010)))
1931   (:emitter
1932    (aver (typep ea 'ea))
1933    (aver (eq :byte (ea-size ea)))
1934    (emit-byte segment #b00001111)
1935    (emit-byte segment #b00011000)
1936    (emit-ea segment ea #b010)))
1937
1938 (define-instruction prefetcht2 (segment ea)
1939   (:printer prefetch ((op #b00011000) (reg #b011)))
1940   (:emitter
1941    (aver (typep ea 'ea))
1942    (aver (eq :byte (ea-size ea)))
1943    (emit-byte segment #b00001111)
1944    (emit-byte segment #b00011000)
1945    (emit-ea segment ea #b011)))
1946 \f
1947 ;;;; interrupt instructions
1948
1949 (defun snarf-error-junk (sap offset &optional length-only)
1950   (let* ((length (sb!sys:sap-ref-8 sap offset))
1951          (vector (make-array length :element-type '(unsigned-byte 8))))
1952     (declare (type sb!sys:system-area-pointer sap)
1953              (type (unsigned-byte 8) length)
1954              (type (simple-array (unsigned-byte 8) (*)) vector))
1955     (cond (length-only
1956            (values 0 (1+ length) nil nil))
1957           (t
1958            (sb!kernel:copy-ub8-from-system-area sap (1+ offset)
1959                                                 vector 0 length)
1960            (collect ((sc-offsets)
1961                      (lengths))
1962              (lengths 1)                ; the length byte
1963              (let* ((index 0)
1964                     (error-number (sb!c:read-var-integer vector index)))
1965                (lengths index)
1966                (loop
1967                  (when (>= index length)
1968                    (return))
1969                  (let ((old-index index))
1970                    (sc-offsets (sb!c:read-var-integer vector index))
1971                    (lengths (- index old-index))))
1972                (values error-number
1973                        (1+ length)
1974                        (sc-offsets)
1975                        (lengths))))))))
1976
1977 #|
1978 (defmacro break-cases (breaknum &body cases)
1979   (let ((bn-temp (gensym)))
1980     (collect ((clauses))
1981       (dolist (case cases)
1982         (clauses `((= ,bn-temp ,(car case)) ,@(cdr case))))
1983       `(let ((,bn-temp ,breaknum))
1984          (cond ,@(clauses))))))
1985 |#
1986
1987 (defun break-control (chunk inst stream dstate)
1988   (declare (ignore inst))
1989   (flet ((nt (x) (if stream (sb!disassem:note x dstate))))
1990     ;; FIXME: Make sure that BYTE-IMM-CODE is defined. The genesis
1991     ;; map has it undefined; and it should be easier to look in the target
1992     ;; Lisp (with (DESCRIBE 'BYTE-IMM-CODE)) than to definitively deduce
1993     ;; from first principles whether it's defined in some way that genesis
1994     ;; can't grok.
1995     (case #!-darwin (byte-imm-code chunk dstate)
1996           #!+darwin (word-imm-code chunk dstate)
1997       (#.error-trap
1998        (nt "error trap")
1999        (sb!disassem:handle-break-args #'snarf-error-junk stream dstate))
2000       (#.cerror-trap
2001        (nt "cerror trap")
2002        (sb!disassem:handle-break-args #'snarf-error-junk stream dstate))
2003       (#.breakpoint-trap
2004        (nt "breakpoint trap"))
2005       (#.pending-interrupt-trap
2006        (nt "pending interrupt trap"))
2007       (#.halt-trap
2008        (nt "halt trap"))
2009       (#.fun-end-breakpoint-trap
2010        (nt "function end breakpoint trap")))))
2011
2012 (define-instruction break (segment code)
2013   (:declare (type (unsigned-byte 8) code))
2014   #!-darwin (:printer byte-imm ((op #b11001100)) '(:name :tab code)
2015                      :control #'break-control)
2016   #!+darwin (:printer word-imm ((op #b0000101100001111)) '(:name :tab code)
2017                      :control #'break-control)
2018   (:emitter
2019    #!-darwin (emit-byte segment #b11001100)
2020    ;; On darwin, trap handling via SIGTRAP is unreliable, therefore we
2021    ;; throw a sigill with 0x0b0f instead and check for this in the
2022    ;; SIGILL handler and pass it on to the sigtrap handler if
2023    ;; appropriate
2024    #!+darwin (emit-word segment #b0000101100001111)
2025    (emit-byte segment code)))
2026
2027 (define-instruction int (segment number)
2028   (:declare (type (unsigned-byte 8) number))
2029   (:printer byte-imm ((op #b11001101)))
2030   (:emitter
2031    (etypecase number
2032      ((member 3)
2033       (emit-byte segment #b11001100))
2034      ((unsigned-byte 8)
2035       (emit-byte segment #b11001101)
2036       (emit-byte segment number)))))
2037
2038 (define-instruction into (segment)
2039   (:printer byte ((op #b11001110)))
2040   (:emitter
2041    (emit-byte segment #b11001110)))
2042
2043 (define-instruction bound (segment reg bounds)
2044   (:emitter
2045    (let ((size (matching-operand-size reg bounds)))
2046      (when (eq size :byte)
2047        (error "can't bounds-test bytes: ~S" reg))
2048      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2049      (emit-byte segment #b01100010)
2050      (emit-ea segment bounds (reg-tn-encoding reg)))))
2051
2052 (define-instruction iret (segment)
2053   (:printer byte ((op #b11001111)))
2054   (:emitter
2055    (emit-byte segment #b11001111)))
2056 \f
2057 ;;;; processor control
2058
2059 (define-instruction hlt (segment)
2060   (:printer byte ((op #b11110100)))
2061   (:emitter
2062    (emit-byte segment #b11110100)))
2063
2064 (define-instruction nop (segment)
2065   (:printer byte ((op #b10010000)))
2066   (:emitter
2067    (emit-byte segment #b10010000)))
2068
2069 (define-instruction wait (segment)
2070   (:printer byte ((op #b10011011)))
2071   (:emitter
2072    (emit-byte segment #b10011011)))
2073
2074 (define-instruction lock (segment)
2075   (:printer byte ((op #b11110000)))
2076   (:emitter
2077    (emit-byte segment #b11110000)))
2078 \f
2079 ;;;; miscellaneous hackery
2080
2081 (define-instruction byte (segment byte)
2082   (:emitter
2083    (emit-byte segment byte)))
2084
2085 (define-instruction word (segment word)
2086   (:emitter
2087    (emit-word segment word)))
2088
2089 (define-instruction dword (segment dword)
2090   (:emitter
2091    (emit-dword segment dword)))
2092
2093 (defun emit-header-data (segment type)
2094   (emit-back-patch segment
2095                    4
2096                    (lambda (segment posn)
2097                      (emit-dword segment
2098                                  (logior type
2099                                          (ash (+ posn
2100                                                  (component-header-length))
2101                                               (- n-widetag-bits
2102                                                  word-shift)))))))
2103
2104 (define-instruction simple-fun-header-word (segment)
2105   (:emitter
2106    (emit-header-data segment simple-fun-header-widetag)))
2107
2108 (define-instruction lra-header-word (segment)
2109   (:emitter
2110    (emit-header-data segment return-pc-header-widetag)))
2111 \f
2112 ;;;; fp instructions
2113 ;;;;
2114 ;;;; FIXME: This section said "added by jrd", which should end up in CREDITS.
2115 ;;;;
2116 ;;;; Note: We treat the single-precision and double-precision variants
2117 ;;;; as separate instructions.
2118
2119 ;;; Load single to st(0).
2120 (define-instruction fld (segment source)
2121   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b000))))
2122   (:emitter
2123     (emit-byte segment #b11011001)
2124     (emit-fp-op segment source #b000)))
2125
2126 ;;; Load double to st(0).
2127 (define-instruction fldd (segment source)
2128   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b000))))
2129   (:printer floating-point-fp ((op '(#b001 #b000))))
2130   (:emitter
2131    (if (fp-reg-tn-p source)
2132        (emit-byte segment #b11011001)
2133      (emit-byte segment #b11011101))
2134     (emit-fp-op segment source #b000)))
2135
2136 ;;; Load long to st(0).
2137 (define-instruction fldl (segment source)
2138   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b101))))
2139   (:emitter
2140     (emit-byte segment #b11011011)
2141     (emit-fp-op segment source #b101)))
2142
2143 ;;; Store single from st(0).
2144 (define-instruction fst (segment dest)
2145   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b010))))
2146   (:emitter
2147     (cond ((fp-reg-tn-p dest)
2148            (emit-byte segment #b11011101)
2149            (emit-fp-op segment dest #b010))
2150           (t
2151            (emit-byte segment #b11011001)
2152            (emit-fp-op segment dest #b010)))))
2153
2154 ;;; Store double from st(0).
2155 (define-instruction fstd (segment dest)
2156   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b010))))
2157   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b010))))
2158   (:emitter
2159    (cond ((fp-reg-tn-p dest)
2160           (emit-byte segment #b11011101)
2161           (emit-fp-op segment dest #b010))
2162          (t
2163           (emit-byte segment #b11011101)
2164           (emit-fp-op segment dest #b010)))))
2165
2166 ;;; Arithmetic ops are all done with at least one operand at top of
2167 ;;; stack. The other operand is is another register or a 32/64 bit
2168 ;;; memory loc.
2169
2170 ;;; dtc: I've tried to follow the Intel ASM386 conventions, but note
2171 ;;; that these conflict with the Gdb conventions for binops. To reduce
2172 ;;; the confusion I've added comments showing the mathamatical
2173 ;;; operation and the two syntaxes. By the ASM386 convention the
2174 ;;; instruction syntax is:
2175 ;;;
2176 ;;;      Fop Source
2177 ;;; or   Fop Destination, Source
2178 ;;;
2179 ;;; If only one operand is given then it is the source and the
2180 ;;; destination is ST(0). There are reversed forms of the fsub and
2181 ;;; fdiv instructions inducated by an 'R' suffix.
2182 ;;;
2183 ;;; The mathematical operation for the non-reverse form is always:
2184 ;;;     destination = destination op source
2185 ;;;
2186 ;;; For the reversed form it is:
2187 ;;;     destination = source op destination
2188 ;;;
2189 ;;; The instructions below only accept one operand at present which is
2190 ;;; usually the source. I've hack in extra instructions to implement
2191 ;;; the fops with a ST(i) destination, these have a -sti suffix and
2192 ;;; the operand is the destination with the source being ST(0).
2193
2194 ;;; Add single:
2195 ;;;   st(0) = st(0) + memory or st(i).
2196 (define-instruction fadd (segment source)
2197   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b000))))
2198   (:emitter
2199     (emit-byte segment #b11011000)
2200     (emit-fp-op segment source #b000)))
2201
2202 ;;; Add double:
2203 ;;;   st(0) = st(0) + memory or st(i).
2204 (define-instruction faddd (segment source)
2205   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b000))))
2206   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b000))))
2207   (:emitter
2208    (if (fp-reg-tn-p source)
2209        (emit-byte segment #b11011000)
2210      (emit-byte segment #b11011100))
2211    (emit-fp-op segment source #b000)))
2212
2213 ;;; Add double destination st(i):
2214 ;;;   st(i) = st(0) + st(i).
2215 (define-instruction fadd-sti (segment destination)
2216   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b000))))
2217   (:emitter
2218    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2219    (emit-byte segment #b11011100)
2220    (emit-fp-op segment destination #b000)))
2221 ;;; with pop
2222 (define-instruction faddp-sti (segment destination)
2223   (:printer floating-point-fp ((op '(#b110 #b000))))
2224   (:emitter
2225    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2226    (emit-byte segment #b11011110)
2227    (emit-fp-op segment destination #b000)))
2228
2229 ;;; Subtract single:
2230 ;;;   st(0) = st(0) - memory or st(i).
2231 (define-instruction fsub (segment source)
2232   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b100))))
2233   (:emitter
2234     (emit-byte segment #b11011000)
2235     (emit-fp-op segment source #b100)))
2236
2237 ;;; Subtract single, reverse:
2238 ;;;   st(0) = memory or st(i) - st(0).
2239 (define-instruction fsubr (segment source)
2240   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b101))))
2241   (:emitter
2242     (emit-byte segment #b11011000)
2243     (emit-fp-op segment source #b101)))
2244
2245 ;;; Subtract double:
2246 ;;;   st(0) = st(0) - memory or st(i).
2247 (define-instruction fsubd (segment source)
2248   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b100))))
2249   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b100))))
2250   (:emitter
2251    (if (fp-reg-tn-p source)
2252        (emit-byte segment #b11011000)
2253      (emit-byte segment #b11011100))
2254    (emit-fp-op segment source #b100)))
2255
2256 ;;; Subtract double, reverse:
2257 ;;;   st(0) = memory or st(i) - st(0).
2258 (define-instruction fsubrd (segment source)
2259   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b101))))
2260   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b101))))
2261   (:emitter
2262    (if (fp-reg-tn-p source)
2263        (emit-byte segment #b11011000)
2264      (emit-byte segment #b11011100))
2265    (emit-fp-op segment source #b101)))
2266
2267 ;;; Subtract double, destination st(i):
2268 ;;;   st(i) = st(i) - st(0).
2269 ;;;
2270 ;;; ASM386 syntax: FSUB ST(i), ST
2271 ;;; Gdb    syntax: fsubr %st,%st(i)
2272 (define-instruction fsub-sti (segment destination)
2273   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b101))))
2274   (:emitter
2275    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2276    (emit-byte segment #b11011100)
2277    (emit-fp-op segment destination #b101)))
2278 ;;; with a pop
2279 (define-instruction fsubp-sti (segment destination)
2280   (:printer floating-point-fp ((op '(#b110 #b101))))
2281   (:emitter
2282    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2283    (emit-byte segment #b11011110)
2284    (emit-fp-op segment destination #b101)))
2285
2286 ;;; Subtract double, reverse, destination st(i):
2287 ;;;   st(i) = st(0) - st(i).
2288 ;;;
2289 ;;; ASM386 syntax: FSUBR ST(i), ST
2290 ;;; Gdb    syntax: fsub %st,%st(i)
2291 (define-instruction fsubr-sti (segment destination)
2292   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b100))))
2293   (:emitter
2294    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2295    (emit-byte segment #b11011100)
2296    (emit-fp-op segment destination #b100)))
2297 ;;; with a pop
2298 (define-instruction fsubrp-sti (segment destination)
2299   (:printer floating-point-fp ((op '(#b110 #b100))))
2300   (:emitter
2301    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2302    (emit-byte segment #b11011110)
2303    (emit-fp-op segment destination #b100)))
2304
2305 ;;; Multiply single:
2306 ;;;   st(0) = st(0) * memory or st(i).
2307 (define-instruction fmul (segment source)
2308   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b001))))
2309   (:emitter
2310     (emit-byte segment #b11011000)
2311     (emit-fp-op segment source #b001)))
2312
2313 ;;; Multiply double:
2314 ;;;   st(0) = st(0) * memory or st(i).
2315 (define-instruction fmuld (segment source)
2316   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b001))))
2317   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b001))))
2318   (:emitter
2319    (if (fp-reg-tn-p source)
2320        (emit-byte segment #b11011000)
2321      (emit-byte segment #b11011100))
2322    (emit-fp-op segment source #b001)))
2323
2324 ;;; Multiply double, destination st(i):
2325 ;;;   st(i) = st(i) * st(0).
2326 (define-instruction fmul-sti (segment destination)
2327   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b001))))
2328   (:emitter
2329    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2330    (emit-byte segment #b11011100)
2331    (emit-fp-op segment destination #b001)))
2332
2333 ;;; Divide single:
2334 ;;;   st(0) = st(0) / memory or st(i).
2335 (define-instruction fdiv (segment source)
2336   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b110))))
2337   (:emitter
2338     (emit-byte segment #b11011000)
2339     (emit-fp-op segment source #b110)))
2340
2341 ;;; Divide single, reverse:
2342 ;;;   st(0) = memory or st(i) / st(0).
2343 (define-instruction fdivr (segment source)
2344   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b111))))
2345   (:emitter
2346     (emit-byte segment #b11011000)
2347     (emit-fp-op segment source #b111)))
2348
2349 ;;; Divide double:
2350 ;;;   st(0) = st(0) / memory or st(i).
2351 (define-instruction fdivd (segment source)
2352   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b110))))
2353   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b110))))
2354   (:emitter
2355    (if (fp-reg-tn-p source)
2356        (emit-byte segment #b11011000)
2357      (emit-byte segment #b11011100))
2358    (emit-fp-op segment source #b110)))
2359
2360 ;;; Divide double, reverse:
2361 ;;;   st(0) = memory or st(i) / st(0).
2362 (define-instruction fdivrd (segment source)
2363   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b111))))
2364   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b111))))
2365   (:emitter
2366    (if (fp-reg-tn-p source)
2367        (emit-byte segment #b11011000)
2368      (emit-byte segment #b11011100))
2369    (emit-fp-op segment source #b111)))
2370
2371 ;;; Divide double, destination st(i):
2372 ;;;   st(i) = st(i) / st(0).
2373 ;;;
2374 ;;; ASM386 syntax: FDIV ST(i), ST
2375 ;;; Gdb    syntax: fdivr %st,%st(i)
2376 (define-instruction fdiv-sti (segment destination)
2377   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b111))))
2378   (:emitter
2379    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2380    (emit-byte segment #b11011100)
2381    (emit-fp-op segment destination #b111)))
2382
2383 ;;; Divide double, reverse, destination st(i):
2384 ;;;   st(i) = st(0) / st(i).
2385 ;;;
2386 ;;; ASM386 syntax: FDIVR ST(i), ST
2387 ;;; Gdb    syntax: fdiv %st,%st(i)
2388 (define-instruction fdivr-sti (segment destination)
2389   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b110))))
2390   (:emitter
2391    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2392    (emit-byte segment #b11011100)
2393    (emit-fp-op segment destination #b110)))
2394
2395 ;;; Exchange fr0 with fr(n). (There is no double precision variant.)
2396 (define-instruction fxch (segment source)
2397   (:printer floating-point-fp ((op '(#b001 #b001))))
2398   (:emitter
2399     (unless (and (tn-p source)
2400                  (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc source))) 'float-registers))
2401       (cl:break))
2402     (emit-byte segment #b11011001)
2403     (emit-fp-op segment source #b001)))
2404
2405 ;;; Push 32-bit integer to st0.
2406 (define-instruction fild (segment source)
2407   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b000))))
2408   (:emitter
2409    (emit-byte segment #b11011011)
2410    (emit-fp-op segment source #b000)))
2411
2412 ;;; Push 64-bit integer to st0.
2413 (define-instruction fildl (segment source)
2414   (:printer floating-point ((op '(#b111 #b101))))
2415   (:emitter
2416    (emit-byte segment #b11011111)
2417    (emit-fp-op segment source #b101)))
2418
2419 ;;; Store 32-bit integer.
2420 (define-instruction fist (segment dest)
2421   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b010))))
2422   (:emitter
2423    (emit-byte segment #b11011011)
2424    (emit-fp-op segment dest #b010)))
2425
2426 ;;; Store and pop 32-bit integer.
2427 (define-instruction fistp (segment dest)
2428   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b011))))
2429   (:emitter
2430    (emit-byte segment #b11011011)
2431    (emit-fp-op segment dest #b011)))
2432
2433 ;;; Store and pop 64-bit integer.
2434 (define-instruction fistpl (segment dest)
2435   (:printer floating-point ((op '(#b111 #b111))))
2436   (:emitter
2437    (emit-byte segment #b11011111)
2438    (emit-fp-op segment dest #b111)))
2439
2440 ;;; Store single from st(0) and pop.
2441 (define-instruction fstp (segment dest)
2442   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b011))))
2443   (:emitter
2444    (cond ((fp-reg-tn-p dest)
2445           (emit-byte segment #b11011101)
2446           (emit-fp-op segment dest #b011))
2447          (t
2448           (emit-byte segment #b11011001)
2449           (emit-fp-op segment dest #b011)))))
2450
2451 ;;; Store double from st(0) and pop.
2452 (define-instruction fstpd (segment dest)
2453   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b011))))
2454   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b011))))
2455   (:emitter
2456    (cond ((fp-reg-tn-p dest)
2457           (emit-byte segment #b11011101)
2458           (emit-fp-op segment dest #b011))
2459          (t
2460           (emit-byte segment #b11011101)
2461           (emit-fp-op segment dest #b011)))))
2462
2463 ;;; Store long from st(0) and pop.
2464 (define-instruction fstpl (segment dest)
2465   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b111))))
2466   (:emitter
2467     (emit-byte segment #b11011011)
2468     (emit-fp-op segment dest #b111)))
2469
2470 ;;; Decrement stack-top pointer.
2471 (define-instruction fdecstp (segment)
2472   (:printer floating-point-no ((op #b10110)))
2473   (:emitter
2474    (emit-byte segment #b11011001)
2475    (emit-byte segment #b11110110)))
2476
2477 ;;; Increment stack-top pointer.
2478 (define-instruction fincstp (segment)
2479   (:printer floating-point-no ((op #b10111)))
2480   (:emitter
2481    (emit-byte segment #b11011001)
2482    (emit-byte segment #b11110111)))
2483
2484 ;;; Free fp register.
2485 (define-instruction ffree (segment dest)
2486   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b000))))
2487   (:emitter
2488    (emit-byte segment #b11011101)
2489    (emit-fp-op segment dest #b000)))
2490
2491 (define-instruction fabs (segment)
2492   (:printer floating-point-no ((op #b00001)))
2493   (:emitter
2494    (emit-byte segment #b11011001)
2495    (emit-byte segment #b11100001)))
2496
2497 (define-instruction fchs (segment)
2498   (:printer floating-point-no ((op #b00000)))
2499   (:emitter
2500    (emit-byte segment #b11011001)
2501    (emit-byte segment #b11100000)))
2502
2503 (define-instruction frndint(segment)
2504   (:printer floating-point-no ((op #b11100)))
2505   (:emitter
2506    (emit-byte segment #b11011001)
2507    (emit-byte segment #b11111100)))
2508
2509 ;;; Initialize NPX.
2510 (define-instruction fninit(segment)
2511   (:printer floating-point-5 ((op #b00011)))
2512   (:emitter
2513    (emit-byte segment #b11011011)
2514    (emit-byte segment #b11100011)))
2515
2516 ;;; Store Status Word to AX.
2517 (define-instruction fnstsw(segment)
2518   (:printer floating-point-st ((op #b00000)))
2519   (:emitter
2520    (emit-byte segment #b11011111)
2521    (emit-byte segment #b11100000)))
2522
2523 ;;; Load Control Word.
2524 ;;;
2525 ;;; src must be a memory location
2526 (define-instruction fldcw(segment src)
2527   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b101))))
2528   (:emitter
2529    (emit-byte segment #b11011001)
2530    (emit-fp-op segment src #b101)))
2531
2532 ;;; Store Control Word.
2533 (define-instruction fnstcw(segment dst)
2534   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b111))))
2535   (:emitter
2536    (emit-byte segment #b11011001)
2537    (emit-fp-op segment dst #b111)))
2538
2539 ;;; Store FP Environment.
2540 (define-instruction fstenv(segment dst)
2541   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b110))))
2542   (:emitter
2543    (emit-byte segment #b11011001)
2544    (emit-fp-op segment dst #b110)))
2545
2546 ;;; Restore FP Environment.
2547 (define-instruction fldenv(segment src)
2548   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b100))))
2549   (:emitter
2550    (emit-byte segment #b11011001)
2551    (emit-fp-op segment src #b100)))
2552
2553 ;;; Save FP State.
2554 (define-instruction fsave(segment dst)
2555   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b110))))
2556   (:emitter
2557    (emit-byte segment #b11011101)
2558    (emit-fp-op segment dst #b110)))
2559
2560 ;;; Restore FP State.
2561 (define-instruction frstor(segment src)
2562   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b100))))
2563   (:emitter
2564    (emit-byte segment #b11011101)
2565    (emit-fp-op segment src #b100)))
2566
2567 ;;; Clear exceptions.
2568 (define-instruction fnclex(segment)
2569   (:printer floating-point-5 ((op #b00010)))
2570   (:emitter
2571    (emit-byte segment #b11011011)
2572    (emit-byte segment #b11100010)))
2573
2574 ;;; comparison
2575 (define-instruction fcom (segment src)
2576   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b010))))
2577   (:emitter
2578    (emit-byte segment #b11011000)
2579    (emit-fp-op segment src #b010)))
2580
2581 (define-instruction fcomd (segment src)
2582   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b010))))
2583   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b010))))
2584   (:emitter
2585    (if (fp-reg-tn-p src)
2586        (emit-byte segment #b11011000)
2587      (emit-byte segment #b11011100))
2588    (emit-fp-op segment src #b010)))
2589
2590 ;;; Compare ST1 to ST0, popping the stack twice.
2591 (define-instruction fcompp (segment)
2592   (:printer floating-point-3 ((op '(#b110 #b011001))))
2593   (:emitter
2594    (emit-byte segment #b11011110)
2595    (emit-byte segment #b11011001)))
2596
2597 ;;; unordered comparison
2598 (define-instruction fucom (segment src)
2599   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b100))))
2600   (:emitter
2601    (aver (fp-reg-tn-p src))
2602    (emit-byte segment #b11011101)
2603    (emit-fp-op segment src #b100)))
2604
2605 (define-instruction ftst (segment)
2606   (:printer floating-point-no ((op #b00100)))
2607   (:emitter
2608    (emit-byte segment #b11011001)
2609    (emit-byte segment #b11100100)))
2610
2611 ;;;; 80387 specials
2612
2613 (define-instruction fsqrt(segment)
2614   (:printer floating-point-no ((op #b11010)))
2615   (:emitter
2616    (emit-byte segment #b11011001)
2617    (emit-byte segment #b11111010)))
2618
2619 (define-instruction fscale(segment)
2620   (:printer floating-point-no ((op #b11101)))
2621   (:emitter
2622    (emit-byte segment #b11011001)
2623    (emit-byte segment #b11111101)))
2624
2625 (define-instruction fxtract(segment)
2626   (:printer floating-point-no ((op #b10100)))
2627   (:emitter
2628    (emit-byte segment #b11011001)
2629    (emit-byte segment #b11110100)))
2630
2631 (define-instruction fsin(segment)
2632   (:printer floating-point-no ((op #b11110)))
2633   (:emitter
2634    (emit-byte segment #b11011001)
2635    (emit-byte segment #b11111110)))
2636
2637 (define-instruction fcos(segment)
2638   (:printer floating-point-no ((op #b11111)))
2639   (:emitter
2640    (emit-byte segment #b11011001)
2641    (emit-byte segment #b11111111)))
2642
2643 (define-instruction fprem1(segment)
2644   (:printer floating-point-no ((op #b10101)))
2645   (:emitter
2646    (emit-byte segment #b11011001)
2647    (emit-byte segment #b11110101)))
2648
2649 (define-instruction fprem(segment)
2650   (:printer floating-point-no ((op #b11000)))
2651   (:emitter
2652    (emit-byte segment #b11011001)
2653    (emit-byte segment #b11111000)))
2654
2655 (define-instruction fxam (segment)
2656   (:printer floating-point-no ((op #b00101)))
2657   (:emitter
2658    (emit-byte segment #b11011001)
2659    (emit-byte segment #b11100101)))
2660
2661 ;;; These do push/pop to stack and need special handling
2662 ;;; in any VOPs that use them. See the book.
2663
2664 ;;; st0 <- st1*log2(st0)
2665 (define-instruction fyl2x(segment)      ; pops stack
2666   (:printer floating-point-no ((op #b10001)))
2667   (:emitter
2668    (emit-byte segment #b11011001)
2669    (emit-byte segment #b11110001)))
2670
2671 (define-instruction fyl2xp1(segment)
2672   (:printer floating-point-no ((op #b11001)))
2673   (:emitter
2674    (emit-byte segment #b11011001)
2675    (emit-byte segment #b11111001)))
2676
2677 (define-instruction f2xm1(segment)
2678   (:printer floating-point-no ((op #b10000)))
2679   (:emitter
2680    (emit-byte segment #b11011001)
2681    (emit-byte segment #b11110000)))
2682
2683 (define-instruction fptan(segment)      ; st(0) <- 1; st(1) <- tan
2684   (:printer floating-point-no ((op #b10010)))
2685   (:emitter
2686    (emit-byte segment #b11011001)
2687    (emit-byte segment #b11110010)))
2688
2689 (define-instruction fpatan(segment)     ; POPS STACK
2690   (:printer floating-point-no ((op #b10011)))
2691   (:emitter
2692    (emit-byte segment #b11011001)
2693    (emit-byte segment #b11110011)))
2694
2695 ;;;; loading constants
2696
2697 (define-instruction fldz(segment)
2698   (:printer floating-point-no ((op #b01110)))
2699   (:emitter
2700    (emit-byte segment #b11011001)
2701    (emit-byte segment #b11101110)))
2702
2703 (define-instruction fld1(segment)
2704   (:printer floating-point-no ((op #b01000)))
2705   (:emitter
2706    (emit-byte segment #b11011001)
2707    (emit-byte segment #b11101000)))
2708
2709 (define-instruction fldpi(segment)
2710   (:printer floating-point-no ((op #b01011)))
2711   (:emitter
2712    (emit-byte segment #b11011001)
2713    (emit-byte segment #b11101011)))
2714
2715 (define-instruction fldl2t(segment)
2716   (:printer floating-point-no ((op #b01001)))
2717   (:emitter
2718    (emit-byte segment #b11011001)
2719    (emit-byte segment #b11101001)))
2720
2721 (define-instruction fldl2e(segment)
2722   (:printer floating-point-no ((op #b01010)))
2723   (:emitter
2724    (emit-byte segment #b11011001)
2725    (emit-byte segment #b11101010)))
2726
2727 (define-instruction fldlg2(segment)
2728   (:printer floating-point-no ((op #b01100)))
2729   (:emitter
2730    (emit-byte segment #b11011001)
2731    (emit-byte segment #b11101100)))
2732
2733 (define-instruction fldln2(segment)
2734   (:printer floating-point-no ((op #b01101)))
2735   (:emitter
2736    (emit-byte segment #b11011001)
2737    (emit-byte segment #b11101101)))
2738
2739 ;;;; Miscellany
2740
2741 (define-instruction cpuid (segment)
2742   (:printer two-bytes ((op '(#b00001111 #b10100010))))
2743   (:emitter
2744    (emit-byte segment #b00001111)
2745    (emit-byte segment #b10100010)))
2746
2747 (define-instruction rdtsc (segment)
2748   (:printer two-bytes ((op '(#b00001111 #b00110001))))
2749   (:emitter
2750    (emit-byte segment #b00001111)
2751    (emit-byte segment #b00110001)))