src/compiler/x86-64/arith.lisp

   1 ;;;; the VM definition of arithmetic VOPs for the x86-64
   2
   3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   4 ;;;; more information.
   5 ;;;;
   6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
   9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  10 ;;;; files for more information.
  11
  12 (in-package "SB!VM")
  13 \f
  14 ;;;; unary operations
  15
  16 (define-vop (fast-safe-arith-op)
  17   (:policy :fast-safe)
  18   (:effects)
  19   (:affected))
  20
  21 (define-vop (fixnum-unop fast-safe-arith-op)
  22   (:args (x :scs (any-reg) :target res))
  23   (:results (res :scs (any-reg)))
  24   (:note "inline fixnum arithmetic")
  25   (:arg-types tagged-num)
  26   (:result-types tagged-num))
  27
  28 (define-vop (signed-unop fast-safe-arith-op)
  29   (:args (x :scs (signed-reg) :target res))
  30   (:results (res :scs (signed-reg)))
  31   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
  32   (:arg-types signed-num)
  33   (:result-types signed-num))
  34
  35 (define-vop (fast-negate/fixnum fixnum-unop)
  36   (:translate %negate)
  37   (:generator 1
  38     (move res x)
  39     (inst neg res)))
  40
  41 (define-vop (fast-negate/signed signed-unop)
  42   (:translate %negate)
  43   (:generator 2
  44     (move res x)
  45     (inst neg res)))
  46
  47 (define-vop (fast-lognot/fixnum fixnum-unop)
  48   (:translate lognot)
  49   (:generator 1
  50     (move res x)
  51     (inst xor res (fixnumize -1))))
  52
  53 (define-vop (fast-lognot/signed signed-unop)
  54   (:translate lognot)
  55   (:generator 2
  56     (move res x)
  57     (inst not res)))
  58 \f
  59 ;;;; binary fixnum operations
  60
  61 ;;; Assume that any constant operand is the second arg...
  62
  63 (define-vop (fast-fixnum-binop fast-safe-arith-op)
  64   (:args (x :target r :scs (any-reg)
  65             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
  66                                (sc-is y any-reg)
  67                                (sc-is r control-stack)
  68                                (location= x r))))
  69          (y :scs (any-reg control-stack)))
  70   (:arg-types tagged-num tagged-num)
  71   (:results (r :scs (any-reg) :from (:argument 0)
  72                :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
  73                                   (sc-is y any-reg)
  74                                   (sc-is r control-stack)
  75                                   (location= x r)))))
  76   (:result-types tagged-num)
  77   (:note "inline fixnum arithmetic"))
  78
  79 (define-vop (fast-unsigned-binop fast-safe-arith-op)
  80   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg)
  81             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
  82                                (sc-is y unsigned-reg)
  83                                (sc-is r unsigned-stack)
  84                                (location= x r))))
  85          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
  86   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
  87   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
  88             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
  89                                (sc-is y unsigned-reg)
  90                                (sc-is r unsigned-stack)
  91                                (location= x r)))))
  92   (:result-types unsigned-num)
  93   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic"))
  94
  95 (define-vop (fast-signed-binop fast-safe-arith-op)
  96   (:args (x :target r :scs (signed-reg)
  97             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
  98                                (sc-is y signed-reg)
  99                                (sc-is r signed-stack)
 100                                (location= x r))))
 101          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 102   (:arg-types signed-num signed-num)
 103   (:results (r :scs (signed-reg) :from (:argument 0)
 104             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 105                                (sc-is y signed-reg)
 106                                (sc-is r signed-stack)
 107                                (location= x r)))))
 108   (:result-types signed-num)
 109   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic"))
 110
 111 (define-vop (fast-fixnum-binop-c fast-safe-arith-op)
 112   (:args (x :target r :scs (any-reg)
 113             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 29)))
 114                          (not (sc-is x any-reg control-stack)))))
 115   (:info y)
 116   (:arg-types tagged-num (:constant fixnum))
 117   (:results (r :scs (any-reg)
 118                :load-if (or (not (location= x r))
 119                             (not (typep y '(signed-byte 29))))))
 120   (:result-types tagged-num)
 121   (:note "inline fixnum arithmetic"))
 122
 123 (define-vop (fast-unsigned-binop-c fast-safe-arith-op)
 124   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg)
 125             :load-if (or (not (typep y '(unsigned-byte 31)))
 126                          (not (sc-is x unsigned-reg unsigned-stack)))))
 127   (:info y)
 128   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 64)))
 129   (:results (r :scs (unsigned-reg)
 130                :load-if (or (not (location= x r))
 131                             (not (typep y '(unsigned-byte 31))))))
 132   (:result-types unsigned-num)
 133   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic"))
 134
 135 (define-vop (fast-signed-binop-c fast-safe-arith-op)
 136   (:args (x :target r :scs (signed-reg)
 137             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 32)))
 138                          (not (sc-is x signed-reg signed-stack)))))
 139   (:info y)
 140   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 64)))
 141   (:results (r :scs (signed-reg)
 142                :load-if (or (not (location= x r))
 143                             (not (typep y '(signed-byte 32))))))
 144   (:result-types signed-num)
 145   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic"))
 146
 147 (macrolet ((define-binop (translate untagged-penalty op)
 148              `(progn
 149                 (define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "/FIXNUM=>FIXNUM")
 150                              fast-fixnum-binop)
 151                   (:translate ,translate)
 152                   (:generator 2
 153                               (move r x)
 154                               (inst ,op r y)))
 155                 (define-vop (,(symbolicate 'fast- translate '-c/fixnum=>fixnum)
 156                              fast-fixnum-binop-c)
 157                   (:translate ,translate)
 158                   (:generator 1
 159                   (move r x)
 160                   (inst ,op r (if (typep y '(signed-byte 29))
 161                                   (fixnumize y)
 162                                   (register-inline-constant :qword (fixnumize y))))))
 163                 (define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "/SIGNED=>SIGNED")
 164                              fast-signed-binop)
 165                   (:translate ,translate)
 166                   (:generator ,(1+ untagged-penalty)
 167                   (move r x)
 168                   (inst ,op r y)))
 169                 (define-vop (,(symbolicate 'fast- translate '-c/signed=>signed)
 170                              fast-signed-binop-c)
 171                   (:translate ,translate)
 172                   (:generator ,untagged-penalty
 173                   (move r x)
 174                   (inst ,op r (if (typep y '(signed-byte 32))
 175                                   y
 176                                   (register-inline-constant :qword y)))))
 177                 (define-vop (,(symbolicate "FAST-"
 178                                            translate
 179                                            "/UNSIGNED=>UNSIGNED")
 180                 fast-unsigned-binop)
 181                   (:translate ,translate)
 182                   (:generator ,(1+ untagged-penalty)
 183                   (move r x)
 184                   (inst ,op r y)))
 185                 (define-vop (,(symbolicate 'fast-
 186                                            translate
 187                                            '-c/unsigned=>unsigned)
 188                              fast-unsigned-binop-c)
 189                   (:translate ,translate)
 190                   (:generator ,untagged-penalty
 191                   (move r x)
 192                   (inst ,op r (if (typep y '(unsigned-byte 31))
 193                                   y
 194                                   (register-inline-constant :qword y))))))))
 195
 196   ;;(define-binop + 4 add)
 197   (define-binop - 4 sub)
 198   (define-binop logand 2 and)
 199   (define-binop logior 2 or)
 200   (define-binop logxor 2 xor))
 201
 202 ;;; Special handling of add on the x86; can use lea to avoid a
 203 ;;; register load, otherwise it uses add.
 204 (define-vop (fast-+/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 205   (:translate +)
 206   (:args (x :scs (any-reg) :target r
 207             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 208                                (sc-is y any-reg)
 209                                (sc-is r control-stack)
 210                                (location= x r))))
 211          (y :scs (any-reg control-stack)))
 212   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 213   (:results (r :scs (any-reg) :from (:argument 0)
 214                :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 215                                   (sc-is y any-reg)
 216                                   (sc-is r control-stack)
 217                                   (location= x r)))))
 218   (:result-types tagged-num)
 219   (:note "inline fixnum arithmetic")
 220   (:generator 2
 221     (cond ((and (sc-is x any-reg) (sc-is y any-reg) (sc-is r any-reg)
 222                 (not (location= x r)))
 223            (inst lea r (make-ea :qword :base x :index y :scale 1)))
 224           (t
 225            (move r x)
 226            (inst add r y)))))
 227
 228 (define-vop (fast-+-c/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 229   (:translate +)
 230   (:args (x :target r :scs (any-reg)
 231             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 29)))
 232                          (not (sc-is x any-reg control-stack)))))
 233   (:info y)
 234   (:arg-types tagged-num (:constant fixnum))
 235   (:results (r :scs (any-reg)
 236                :load-if (or (not (location= x r))
 237                             (not (typep y '(signed-byte 29))))))
 238   (:result-types tagged-num)
 239   (:note "inline fixnum arithmetic")
 240   (:generator 1
 241     (cond ((and (sc-is x any-reg) (sc-is r any-reg) (not (location= x r))
 242                 (typep y '(signed-byte 29)))
 243            (inst lea r (make-ea :qword :base x :disp (fixnumize y))))
 244           ((typep y '(signed-byte 29))
 245            (move r x)
 246            (inst add r (fixnumize y)))
 247           (t
 248            (move r x)
 249            (inst add r (register-inline-constant :qword (fixnumize y)))))))
 250
 251 (define-vop (fast-+/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 252   (:translate +)
 253   (:args (x :scs (signed-reg) :target r
 254             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 255                                (sc-is y signed-reg)
 256                                (sc-is r signed-stack)
 257                                (location= x r))))
 258          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 259   (:arg-types signed-num signed-num)
 260   (:results (r :scs (signed-reg) :from (:argument 0)
 261                :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 262                                   (sc-is y signed-reg)
 263                                   (location= x r)))))
 264   (:result-types signed-num)
 265   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 266   (:generator 5
 267     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (sc-is y signed-reg) (sc-is r signed-reg)
 268                 (not (location= x r)))
 269            (inst lea r (make-ea :qword :base x :index y :scale 1)))
 270           (t
 271            (move r x)
 272            (inst add r y)))))
 273
 274
 275 ;;;; Special logand cases: (logand signed unsigned) => unsigned
 276
 277 (define-vop (fast-logand/signed-unsigned=>unsigned
 278              fast-logand/unsigned=>unsigned)
 279   (:args (x :target r :scs (signed-reg)
 280             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 281                                (sc-is y unsigned-reg)
 282                                (sc-is r unsigned-stack)
 283                                (location= x r))))
 284          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 285   (:arg-types signed-num unsigned-num))
 286
 287 (define-vop (fast-logand-c/signed-unsigned=>unsigned
 288              fast-logand-c/unsigned=>unsigned)
 289   (:args (x :target r :scs (signed-reg)
 290             :load-if (or (not (typep y '(unsigned-byte 31)))
 291                          (not (sc-is r signed-reg signed-stack)))))
 292   (:arg-types signed-num (:constant (unsigned-byte 64))))
 293
 294 (define-vop (fast-logand/unsigned-signed=>unsigned
 295              fast-logand/unsigned=>unsigned)
 296   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg)
 297             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 298                                (sc-is y signed-reg)
 299                                (sc-is r unsigned-stack)
 300                                (location= x r))))
 301          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 302   (:arg-types unsigned-num signed-num))
 303 \f
 304
 305 (define-vop (fast-+-c/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 306   (:translate +)
 307   (:args (x :target r :scs (signed-reg)
 308             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 32)))
 309                          (not (sc-is r signed-reg signed-stack)))))
 310   (:info y)
 311   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 64)))
 312   (:results (r :scs (signed-reg)
 313                :load-if (or (not (location= x r))
 314                             (not (typep y '(signed-byte 32))))))
 315   (:result-types signed-num)
 316   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 317   (:generator 4
 318     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (sc-is r signed-reg)
 319                 (not (location= x r))
 320                 (typep y '(signed-byte 32)))
 321            (inst lea r (make-ea :qword :base x :disp y)))
 322           (t
 323            (move r x)
 324            (cond ((= y 1)
 325                   (inst inc r))
 326                  ((typep y '(signed-byte 32))
 327                   (inst add r y))
 328                  (t
 329                   (inst add r (register-inline-constant :qword y))))))))
 330
 331 (define-vop (fast-+/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 332   (:translate +)
 333   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target r
 334             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 335                                (sc-is y unsigned-reg)
 336                                (sc-is r unsigned-stack)
 337                                (location= x r))))
 338          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 339   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 340   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
 341                :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 342                                   (sc-is y unsigned-reg)
 343                                   (sc-is r unsigned-stack)
 344                                   (location= x r)))))
 345   (:result-types unsigned-num)
 346   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 347   (:generator 5
 348     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (sc-is y unsigned-reg)
 349                 (sc-is r unsigned-reg) (not (location= x r)))
 350            (inst lea r (make-ea :qword :base x :index y :scale 1)))
 351           (t
 352            (move r x)
 353            (inst add r y)))))
 354
 355 (define-vop (fast-+-c/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 356   (:translate +)
 357   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg)
 358             :load-if (or (not (typep y '(unsigned-byte 31)))
 359                          (not (sc-is x unsigned-reg unsigned-stack)))))
 360   (:info y)
 361   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 64)))
 362   (:results (r :scs (unsigned-reg)
 363                :load-if (or (not (location= x r))
 364                             (not (typep y '(unsigned-byte 31))))))
 365   (:result-types unsigned-num)
 366   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 367   (:generator 4
 368     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (sc-is r unsigned-reg)
 369                 (not (location= x r))
 370                 (typep y '(unsigned-byte 31)))
 371            (inst lea r (make-ea :qword :base x :disp y)))
 372           (t
 373            (move r x)
 374            (cond ((= y 1)
 375                   (inst inc r))
 376                  ((typep y '(unsigned-byte 31))
 377                   (inst add r y))
 378                  (t
 379                   (inst add r (register-inline-constant :qword y))))))))
 380 \f
 381 ;;;; multiplication and division
 382
 383 (define-vop (fast-*/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 384   (:translate *)
 385   ;; We need different loading characteristics.
 386   (:args (x :scs (any-reg) :target r)
 387          (y :scs (any-reg control-stack)))
 388   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 389   (:results (r :scs (any-reg) :from (:argument 0)))
 390   (:result-types tagged-num)
 391   (:note "inline fixnum arithmetic")
 392   (:generator 4
 393     (move r x)
 394     (inst sar r 3)
 395     (inst imul r y)))
 396
 397 (define-vop (fast-*-c/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 398   (:translate *)
 399   ;; We need different loading characteristics.
 400   (:args (x :scs (any-reg)
 401             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 32)))
 402                          (not (sc-is x any-reg control-stack)))))
 403   (:info y)
 404   (:arg-types tagged-num (:constant fixnum))
 405   (:results (r :scs (any-reg)))
 406   (:result-types tagged-num)
 407   (:note "inline fixnum arithmetic")
 408   (:generator 3
 409     (cond ((typep y '(signed-byte 32))
 410            (inst imul r x y))
 411           (t
 412            (move r x)
 413            (inst imul r (register-inline-constant :qword y))))))
 414
 415 (define-vop (fast-*/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 416   (:translate *)
 417   ;; We need different loading characteristics.
 418   (:args (x :scs (signed-reg) :target r)
 419          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 420   (:arg-types signed-num signed-num)
 421   (:results (r :scs (signed-reg) :from (:argument 0)))
 422   (:result-types signed-num)
 423   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 424   (:generator 5
 425     (move r x)
 426     (inst imul r y)))
 427
 428 (define-vop (fast-*-c/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 429   (:translate *)
 430   ;; We need different loading characteristics.
 431   (:args (x :scs (signed-reg)
 432             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 32)))
 433                          (not (sc-is x signed-reg signed-stack)))))
 434   (:info y)
 435   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 64)))
 436   (:results (r :scs (signed-reg)))
 437   (:result-types signed-num)
 438   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 439   (:generator 4
 440     (cond ((typep y '(signed-byte 32))
 441            (inst imul r x y))
 442           (t
 443            (move r x)
 444            (inst imul r (register-inline-constant :qword y))))))
 445
 446 (define-vop (fast-*/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 447   (:translate *)
 448   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
 449          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 450   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 451   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target r
 452                    :from (:argument 0) :to :result) eax)
 453   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset
 454                    :from :eval :to :result) edx)
 455   (:ignore edx)
 456   (:results (r :scs (unsigned-reg)))
 457   (:result-types unsigned-num)
 458   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 459   (:vop-var vop)
 460   (:save-p :compute-only)
 461   (:generator 6
 462     (move eax x)
 463     (inst mul eax y)
 464     (move r eax)))
 465
 466 (define-vop (fast-*-c/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 467   (:translate *)
 468   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax))
 469   (:info y)
 470   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 64)))
 471   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target r
 472                    :from (:argument 0) :to :result) eax)
 473   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset
 474                    :from :eval :to :result) edx)
 475   (:ignore edx)
 476   (:results (r :scs (unsigned-reg)))
 477   (:result-types unsigned-num)
 478   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 479   (:vop-var vop)
 480   (:save-p :compute-only)
 481   (:generator 6
 482     (move eax x)
 483     (inst mul eax (register-inline-constant :qword y))
 484     (move r eax)))
 485
 486
 487 (define-vop (fast-truncate/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 488   (:translate truncate)
 489   (:args (x :scs (any-reg) :target eax)
 490          (y :scs (any-reg control-stack)))
 491   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 492   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 493                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 494   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 495                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 496   (:results (quo :scs (any-reg))
 497             (rem :scs (any-reg)))
 498   (:result-types tagged-num tagged-num)
 499   (:note "inline fixnum arithmetic")
 500   (:vop-var vop)
 501   (:save-p :compute-only)
 502   (:generator 31
 503     (let ((zero (generate-error-code vop 'division-by-zero-error x y)))
 504       (if (sc-is y any-reg)
 505           (inst test y y)  ; smaller instruction
 506           (inst cmp y 0))
 507       (inst jmp :eq zero))
 508     (move eax x)
 509     (inst cqo)
 510     (inst idiv eax y)
 511     (if (location= quo eax)
 512         (inst shl eax n-fixnum-tag-bits)
 513         (inst lea quo (make-ea :qword :index eax
 514                                :scale (ash 1 n-fixnum-tag-bits))))
 515     (move rem edx)))
 516
 517 (define-vop (fast-truncate-c/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 518   (:translate truncate)
 519   (:args (x :scs (any-reg) :target eax))
 520   (:info y)
 521   (:arg-types tagged-num (:constant fixnum))
 522   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 523                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 524   (:temporary (:sc any-reg :offset edx-offset :target rem
 525                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 526   (:temporary (:sc any-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 527   (:results (quo :scs (any-reg))
 528             (rem :scs (any-reg)))
 529   (:result-types tagged-num tagged-num)
 530   (:note "inline fixnum arithmetic")
 531   (:vop-var vop)
 532   (:save-p :compute-only)
 533   (:generator 30
 534     (move eax x)
 535     (inst cqo)
 536     (if (typep y '(signed-byte 29))
 537         (inst mov y-arg (fixnumize y))
 538         (setf y-arg (register-inline-constant :qword (fixnumize y))))
 539     (inst idiv eax y-arg)
 540     (if (location= quo eax)
 541         (inst shl eax n-fixnum-tag-bits)
 542         (inst lea quo (make-ea :qword :index eax
 543                                :scale (ash 1 n-fixnum-tag-bits))))
 544     (move rem edx)))
 545
 546 (define-vop (fast-truncate/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 547   (:translate truncate)
 548   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
 549          (y :scs (unsigned-reg signed-stack)))
 550   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 551   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target quo
 552                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 553   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 554                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 555   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
 556             (rem :scs (unsigned-reg)))
 557   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 558   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 559   (:vop-var vop)
 560   (:save-p :compute-only)
 561   (:generator 33
 562     (let ((zero (generate-error-code vop 'division-by-zero-error x y)))
 563       (if (sc-is y unsigned-reg)
 564           (inst test y y)  ; smaller instruction
 565           (inst cmp y 0))
 566       (inst jmp :eq zero))
 567     (move eax x)
 568     (inst xor edx edx)
 569     (inst div eax y)
 570     (move quo eax)
 571     (move rem edx)))
 572
 573 (define-vop (fast-truncate-c/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 574   (:translate truncate)
 575   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax))
 576   (:info y)
 577   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 64)))
 578   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target quo
 579                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 580   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 581                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 582   (:temporary (:sc unsigned-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 583   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
 584             (rem :scs (unsigned-reg)))
 585   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 586   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 587   (:vop-var vop)
 588   (:save-p :compute-only)
 589   (:generator 32
 590     (move eax x)
 591     (inst xor edx edx)
 592     (if (typep y '(unsigned-byte 31))
 593         (inst mov y-arg y)
 594         (setf y-arg (register-inline-constant :qword y)))
 595     (inst div eax y-arg)
 596     (move quo eax)
 597     (move rem edx)))
 598
 599 (define-vop (fast-truncate/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 600   (:translate truncate)
 601   (:args (x :scs (signed-reg) :target eax)
 602          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 603   (:arg-types signed-num signed-num)
 604   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 605                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 606   (:temporary (:sc signed-reg :offset edx-offset :target rem
 607                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 608   (:results (quo :scs (signed-reg))
 609             (rem :scs (signed-reg)))
 610   (:result-types signed-num signed-num)
 611   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 612   (:vop-var vop)
 613   (:save-p :compute-only)
 614   (:generator 33
 615     (let ((zero (generate-error-code vop 'division-by-zero-error x y)))
 616       (if (sc-is y signed-reg)
 617           (inst test y y)  ; smaller instruction
 618           (inst cmp y 0))
 619       (inst jmp :eq zero))
 620     (move eax x)
 621     (inst cqo)
 622     (inst idiv eax y)
 623     (move quo eax)
 624     (move rem edx)))
 625
 626 (define-vop (fast-truncate-c/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 627   (:translate truncate)
 628   (:args (x :scs (signed-reg) :target eax))
 629   (:info y)
 630   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 64)))
 631   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 632                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 633   (:temporary (:sc signed-reg :offset edx-offset :target rem
 634                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 635   (:temporary (:sc signed-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 636   (:results (quo :scs (signed-reg))
 637             (rem :scs (signed-reg)))
 638   (:result-types signed-num signed-num)
 639   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 640   (:vop-var vop)
 641   (:save-p :compute-only)
 642   (:generator 32
 643     (move eax x)
 644     (inst cqo)
 645     (if (typep y '(signed-byte 32))
 646         (inst mov y-arg y)
 647         (setf y-arg (register-inline-constant :qword y)))
 648     (inst idiv eax y-arg)
 649     (move quo eax)
 650     (move rem edx)))
 651
 652
 653 \f
 654 ;;;; Shifting
 655 (define-vop (fast-ash-c/fixnum=>fixnum)
 656   (:translate ash)
 657   (:policy :fast-safe)
 658   (:args (number :scs (any-reg) :target result
 659                  :load-if (not (and (sc-is number any-reg control-stack)
 660                                     (sc-is result any-reg control-stack)
 661                                     (location= number result)))))
 662   (:info amount)
 663   (:arg-types tagged-num (:constant integer))
 664   (:results (result :scs (any-reg)
 665                     :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 666                                        (sc-is result control-stack)
 667                                        (location= number result)))))
 668   (:result-types tagged-num)
 669   (:note "inline ASH")
 670   (:variant nil)
 671   (:variant-vars modularp)
 672   (:generator 2
 673     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 674            (inst lea result (make-ea :qword :base number :index number)))
 675           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 676            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 4)))
 677           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 678            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 8)))
 679           (t
 680            (move result number)
 681            (cond ((< -64 amount 64)
 682                   ;; this code is used both in ASH and ASH-MODFX, so
 683                   ;; be careful
 684                   (if (plusp amount)
 685                       (inst shl result amount)
 686                       (progn
 687                         (inst sar result (- amount))
 688                         (inst and result (lognot fixnum-tag-mask)))))
 689                  ((plusp amount)
 690                   (unless modularp
 691                     (aver (not "Impossible: fixnum ASH should not be called with
 692 constant shift greater than word length")))
 693                   (if (sc-is result any-reg)
 694                       (zeroize result)
 695                       (inst mov result 0)))
 696                  (t (inst sar result 63)
 697                     (inst and result (lognot fixnum-tag-mask))))))))
 698
 699 (define-vop (fast-ash-left/fixnum=>fixnum)
 700   (:translate ash)
 701   (:args (number :scs (any-reg) :target result
 702                  :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 703                                     (sc-is result control-stack)
 704                                     (location= number result))))
 705          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 706   (:arg-types tagged-num positive-fixnum)
 707   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 708   (:results (result :scs (any-reg) :from (:argument 0)
 709                     :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 710                                        (sc-is result control-stack)
 711                                        (location= number result)))))
 712   (:result-types tagged-num)
 713   (:policy :fast-safe)
 714   (:note "inline ASH")
 715   (:generator 3
 716     (move result number)
 717     (move ecx amount)
 718     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 719     (inst shl result :cl)))
 720
 721 (define-vop (fast-ash-c/signed=>signed)
 722   (:translate ash)
 723   (:policy :fast-safe)
 724   (:args (number :scs (signed-reg) :target result
 725                  :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 726                                     (sc-is result signed-stack)
 727                                     (location= number result)))))
 728   (:info amount)
 729   (:arg-types signed-num (:constant integer))
 730   (:results (result :scs (signed-reg)
 731                     :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 732                                        (sc-is result signed-stack)
 733                                        (location= number result)))))
 734   (:result-types signed-num)
 735   (:note "inline ASH")
 736   (:generator 3
 737     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 738            (inst lea result (make-ea :qword :base number :index number)))
 739           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 740            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 4)))
 741           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 742            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 8)))
 743           (t
 744            (move result number)
 745            (cond ((plusp amount) (inst shl result amount))
 746                  (t (inst sar result (min 63 (- amount)))))))))
 747
 748 (define-vop (fast-ash-c/unsigned=>unsigned)
 749   (:translate ash)
 750   (:policy :fast-safe)
 751   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result
 752                  :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 753                                     (sc-is result unsigned-stack)
 754                                     (location= number result)))))
 755   (:info amount)
 756   (:arg-types unsigned-num (:constant integer))
 757   (:results (result :scs (unsigned-reg)
 758                     :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 759                                        (sc-is result unsigned-stack)
 760                                        (location= number result)))))
 761   (:result-types unsigned-num)
 762   (:note "inline ASH")
 763   (:generator 3
 764     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 765            (inst lea result (make-ea :qword :base number :index number)))
 766           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 767            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 4)))
 768           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 769            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 8)))
 770           (t
 771            (move result number)
 772            (cond ((< -64 amount 64) ;; XXXX
 773                   ;; this code is used both in ASH and ASH-MOD32, so
 774                   ;; be careful
 775                   (if (plusp amount)
 776                       (inst shl result amount)
 777                       (inst shr result (- amount))))
 778                  (t (if (sc-is result unsigned-reg)
 779                         (zeroize result)
 780                         (inst mov result 0))))))))
 781
 782 (define-vop (fast-ash-left/signed=>signed)
 783   (:translate ash)
 784   (:args (number :scs (signed-reg) :target result
 785                  :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 786                                     (sc-is result signed-stack)
 787                                     (location= number result))))
 788          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 789   (:arg-types signed-num positive-fixnum)
 790   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 791   (:results (result :scs (signed-reg) :from (:argument 0)
 792                     :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 793                                        (sc-is result signed-stack)
 794                                        (location= number result)))))
 795   (:result-types signed-num)
 796   (:policy :fast-safe)
 797   (:note "inline ASH")
 798   (:generator 4
 799     (move result number)
 800     (move ecx amount)
 801     (inst shl result :cl)))
 802
 803 (define-vop (fast-ash-left/unsigned=>unsigned)
 804   (:translate ash)
 805   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result
 806                  :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 807                                     (sc-is result unsigned-stack)
 808                                     (location= number result))))
 809          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 810   (:arg-types unsigned-num positive-fixnum)
 811   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 812   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
 813                     :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 814                                        (sc-is result unsigned-stack)
 815                                        (location= number result)))))
 816   (:result-types unsigned-num)
 817   (:policy :fast-safe)
 818   (:note "inline ASH")
 819   (:generator 4
 820     (move result number)
 821     (move ecx amount)
 822     (inst shl result :cl)))
 823
 824 (define-vop (fast-ash/signed=>signed)
 825   (:translate ash)
 826   (:policy :fast-safe)
 827   (:args (number :scs (signed-reg) :target result)
 828          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
 829   (:arg-types signed-num signed-num)
 830   (:results (result :scs (signed-reg) :from (:argument 0)))
 831   (:result-types signed-num)
 832   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 833   (:note "inline ASH")
 834   (:generator 5
 835     (move result number)
 836     (move ecx amount)
 837     (inst or ecx ecx)
 838     (inst jmp :ns POSITIVE)
 839     (inst neg ecx)
 840     (inst cmp ecx 63)
 841     (inst jmp :be OKAY)
 842     (inst mov ecx 63)
 843     OKAY
 844     (inst sar result :cl)
 845     (inst jmp DONE)
 846
 847     POSITIVE
 848     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 849     (inst shl result :cl)
 850
 851     DONE))
 852
 853 (define-vop (fast-ash/unsigned=>unsigned)
 854   (:translate ash)
 855   (:policy :fast-safe)
 856   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result)
 857          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
 858   (:arg-types unsigned-num signed-num)
 859   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
 860   (:result-types unsigned-num)
 861   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 862   (:note "inline ASH")
 863   (:generator 5
 864     (move result number)
 865     (move ecx amount)
 866     (inst or ecx ecx)
 867     (inst jmp :ns POSITIVE)
 868     (inst neg ecx)
 869     (inst cmp ecx 63)
 870     (inst jmp :be OKAY)
 871     (zeroize result)
 872     (inst jmp DONE)
 873     OKAY
 874     (inst shr result :cl)
 875     (inst jmp DONE)
 876
 877     POSITIVE
 878     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 879     (inst shl result :cl)
 880
 881     DONE))
 882
 883 (in-package "SB!C")
 884
 885 (defknown %lea (integer integer (member 1 2 4 8 16) (signed-byte 64))
 886   integer
 887   (foldable flushable movable))
 888
 889 (defoptimizer (%lea derive-type) ((base index scale disp))
 890   (when (and (constant-lvar-p scale)
 891              (constant-lvar-p disp))
 892     (let ((scale (lvar-value scale))
 893           (disp (lvar-value disp))
 894           (base-type (lvar-type base))
 895           (index-type (lvar-type index)))
 896       (when (and (numeric-type-p base-type)
 897                  (numeric-type-p index-type))
 898         (let ((base-lo (numeric-type-low base-type))
 899               (base-hi (numeric-type-high base-type))
 900               (index-lo (numeric-type-low index-type))
 901               (index-hi (numeric-type-high index-type)))
 902           (make-numeric-type :class 'integer
 903                              :complexp :real
 904                              :low (when (and base-lo index-lo)
 905                                     (+ base-lo (* index-lo scale) disp))
 906                              :high (when (and base-hi index-hi)
 907                                      (+ base-hi (* index-hi scale) disp))))))))
 908
 909 (defun %lea (base index scale disp)
 910   (+ base (* index scale) disp))
 911
 912 (in-package "SB!VM")
 913
 914 (define-vop (%lea/unsigned=>unsigned)
 915   (:translate %lea)
 916   (:policy :fast-safe)
 917   (:args (base :scs (unsigned-reg))
 918          (index :scs (unsigned-reg)))
 919   (:info scale disp)
 920   (:arg-types unsigned-num unsigned-num
 921               (:constant (member 1 2 4 8))
 922               (:constant (signed-byte 64)))
 923   (:results (r :scs (unsigned-reg)))
 924   (:result-types unsigned-num)
 925   (:generator 5
 926     (inst lea r (make-ea :qword :base base :index index
 927                          :scale scale :disp disp))))
 928
 929 (define-vop (%lea/signed=>signed)
 930   (:translate %lea)
 931   (:policy :fast-safe)
 932   (:args (base :scs (signed-reg))
 933          (index :scs (signed-reg)))
 934   (:info scale disp)
 935   (:arg-types signed-num signed-num
 936               (:constant (member 1 2 4 8))
 937               (:constant (signed-byte 64)))
 938   (:results (r :scs (signed-reg)))
 939   (:result-types signed-num)
 940   (:generator 4
 941     (inst lea r (make-ea :qword :base base :index index
 942                          :scale scale :disp disp))))
 943
 944 (define-vop (%lea/fixnum=>fixnum)
 945   (:translate %lea)
 946   (:policy :fast-safe)
 947   (:args (base :scs (any-reg))
 948          (index :scs (any-reg)))
 949   (:info scale disp)
 950   (:arg-types tagged-num tagged-num
 951               (:constant (member 1 2 4 8))
 952               (:constant (signed-byte 64)))
 953   (:results (r :scs (any-reg)))
 954   (:result-types tagged-num)
 955   (:generator 3
 956     (inst lea r (make-ea :qword :base base :index index
 957                          :scale scale :disp disp))))
 958
 959 ;;; FIXME: before making knowledge of this too public, it needs to be
 960 ;;; fixed so that it's actually _faster_ than the non-CMOV version; at
 961 ;;; least on my Celeron-XXX laptop, this version is marginally slower
 962 ;;; than the above version with branches.  -- CSR, 2003-09-04
 963 (define-vop (fast-cmov-ash/unsigned=>unsigned)
 964   (:translate ash)
 965   (:policy :fast-safe)
 966   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result)
 967          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
 968   (:arg-types unsigned-num signed-num)
 969   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
 970   (:result-types unsigned-num)
 971   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 972   (:temporary (:sc any-reg :from (:eval 0) :to (:eval 1)) zero)
 973   (:note "inline ASH")
 974   (:guard (member :cmov *backend-subfeatures*))
 975   (:generator 4
 976     (move result number)
 977     (move ecx amount)
 978     (inst or ecx ecx)
 979     (inst jmp :ns POSITIVE)
 980     (inst neg ecx)
 981     (zeroize zero)
 982     (inst shr result :cl)
 983     (inst cmp ecx 63)
 984     (inst cmov :nbe result zero)
 985     (inst jmp DONE)
 986
 987     POSITIVE
 988     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 989     (inst shl result :cl)
 990
 991     DONE))
 992 \f
 993 (define-vop (signed-byte-64-len)
 994   (:translate integer-length)
 995   (:note "inline (signed-byte 64) integer-length")
 996   (:policy :fast-safe)
 997   (:args (arg :scs (signed-reg) :target res))
 998   (:arg-types signed-num)
 999   (:results (res :scs (unsigned-reg)))
1000   (:result-types unsigned-num)
1001   (:generator 28
1002     (move res arg)
1003     (if (sc-is res unsigned-reg)
1004         (inst test res res)
1005         (inst cmp res 0))
1006     (inst jmp :ge POS)
1007     (inst not res)
1008     POS
1009     (inst bsr res res)
1010     (inst jmp :z ZERO)
1011     (inst inc res)
1012     (inst jmp DONE)
1013     ZERO
1014     (zeroize res)
1015     DONE))
1016
1017 (define-vop (unsigned-byte-64-len)
1018   (:translate integer-length)
1019   (:note "inline (unsigned-byte 64) integer-length")
1020   (:policy :fast-safe)
1021   (:args (arg :scs (unsigned-reg)))
1022   (:arg-types unsigned-num)
1023   (:results (res :scs (unsigned-reg)))
1024   (:result-types unsigned-num)
1025   (:generator 26
1026     (inst bsr res arg)
1027     (inst jmp :z ZERO)
1028     (inst inc res)
1029     (inst jmp DONE)
1030     ZERO
1031     (zeroize res)
1032     DONE))
1033
1034 (define-vop (unsigned-byte-64-count)
1035   (:translate logcount)
1036   (:note "inline (unsigned-byte 64) logcount")
1037   (:policy :fast-safe)
1038   (:args (arg :scs (unsigned-reg) :target result))
1039   (:arg-types unsigned-num)
1040   (:results (result :scs (unsigned-reg)))
1041   (:result-types positive-fixnum)
1042   (:temporary (:sc unsigned-reg) temp)
1043   (:temporary (:sc unsigned-reg) mask)
1044   (:generator 14
1045     ;; See the comments below for how the algorithm works. The tricks
1046     ;; used can be found for example in AMD's software optimization
1047     ;; guide or at "http://www.hackersdelight.org/HDcode/pop.cc" in the
1048     ;; function "pop1", for 32-bit words. The extension to 64 bits is
1049     ;; straightforward.
1050     ;; Calculate 2-bit sums. Note that the value of a two-digit binary
1051     ;; number is the sum of the right digit and twice the left digit.
1052     ;; Thus we can calculate the sum of the two digits by shifting the
1053     ;; left digit to the right position and doing a two-bit subtraction.
1054     ;; This subtraction will never create a borrow and thus can be made
1055     ;; on all 32 2-digit numbers at once.
1056     (move result arg)
1057     (move temp arg)
1058     (inst shr result 1)
1059     (inst mov mask #x5555555555555555)
1060     (inst and result mask)
1061     (inst sub temp result)
1062     ;; Calculate 4-bit sums by straightforward shift, mask and add.
1063     ;; Note that we shift the source operand of the MOV and not its
1064     ;; destination so that the SHR and the MOV can execute in the same
1065     ;; clock cycle.
1066     (inst mov result temp)
1067     (inst shr temp 2)
1068     (inst mov mask #x3333333333333333)
1069     (inst and result mask)
1070     (inst and temp mask)
1071     (inst add result temp)
1072     ;; Calculate 8-bit sums. Since each sum is at most 8, which fits
1073     ;; into 4 bits, we can apply the mask after the addition, saving one
1074     ;; instruction.
1075     (inst mov temp result)
1076     (inst shr result 4)
1077     (inst add result temp)
1078     (inst mov mask #x0f0f0f0f0f0f0f0f)
1079     (inst and result mask)
1080     ;; Add all 8 bytes at once by multiplying with #256r11111111.
1081     ;; We need to calculate only the lower 8 bytes of the product.
1082     ;; Of these the most significant byte contains the final result.
1083     ;; Note that there can be no overflow from one byte to the next
1084     ;; as the sum is at most 64 which needs only 7 bits.
1085     (inst mov mask #x0101010101010101)
1086     (inst imul result mask)
1087     (inst shr result 56)))
1088 \f
1089 ;;;; binary conditional VOPs
1090
1091 (define-vop (fast-conditional)
1092   (:conditional :e)
1093   (:info)
1094   (:effects)
1095   (:affected)
1096   (:policy :fast-safe))
1097
1098 ;;; constant variants are declared for 32 bits not 64 bits, because
1099 ;;; loading a 64 bit constant is silly
1100
1101 (define-vop (fast-conditional/fixnum fast-conditional)
1102   (:args (x :scs (any-reg)
1103             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
1104                                (sc-is y any-reg))))
1105          (y :scs (any-reg control-stack)))
1106   (:arg-types tagged-num tagged-num)
1107   (:note "inline fixnum comparison"))
1108
1109 (define-vop (fast-conditional-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
1110   (:args (x :scs (any-reg)
1111             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 29)))
1112                          (not (sc-is x any-reg control-stack)))))
1113   (:arg-types tagged-num (:constant fixnum))
1114   (:info y))
1115
1116 (define-vop (fast-conditional/signed fast-conditional)
1117   (:args (x :scs (signed-reg)
1118             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
1119                                (sc-is y signed-reg))))
1120          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
1121   (:arg-types signed-num signed-num)
1122   (:note "inline (signed-byte 64) comparison"))
1123
1124 (define-vop (fast-conditional-c/signed fast-conditional/signed)
1125   (:args (x :scs (signed-reg)
1126             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 32)))
1127                          (not (sc-is x signed-reg signed-stack)))))
1128   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 64)))
1129   (:info y))
1130
1131 (define-vop (fast-conditional/unsigned fast-conditional)
1132   (:args (x :scs (unsigned-reg)
1133             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1134                                (sc-is y unsigned-reg))))
1135          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1136   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
1137   (:note "inline (unsigned-byte 64) comparison"))
1138
1139 (define-vop (fast-conditional-c/unsigned fast-conditional/unsigned)
1140   (:args (x :scs (unsigned-reg)
1141             :load-if (or (not (typep y '(unsigned-byte 31)))
1142                          (not (sc-is x unsigned-reg unsigned-stack)))))
1143   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 64)))
1144   (:info y))
1145
1146 (macrolet ((define-conditional-vop (tran cond unsigned not-cond not-unsigned)
1147              `(progn
1148                 ,@(mapcar
1149                    (lambda (suffix cost signed)
1150                      `(define-vop (;; FIXME: These could be done more
1151                                    ;; cleanly with SYMBOLICATE.
1152                                    ,(intern (format nil "~:@(FAST-IF-~A~A~)"
1153                                                     tran suffix))
1154                                    ,(intern
1155                                      (format nil "~:@(FAST-CONDITIONAL~A~)"
1156                                              suffix)))
1157                         (:translate ,tran)
1158                         (:conditional ,(if signed cond unsigned))
1159                         (:generator ,cost
1160                                     (inst cmp x
1161                                           ,(case suffix
1162                                              (-c/fixnum
1163                                                 `(if (typep y '(signed-byte 29))
1164                                                      (fixnumize y)
1165                                                      (register-inline-constant
1166                                                       :qword (fixnumize y))))
1167                                              (-c/signed
1168                                                 `(if (typep y '(signed-byte 32))
1169                                                      y
1170                                                      (register-inline-constant
1171                                                       :qword y)))
1172                                              (-c/unsigned
1173                                                 `(if (typep y '(unsigned-byte 31))
1174                                                      y
1175                                                      (register-inline-constant
1176                                                       :qword y)))
1177                                              (t 'y))))))
1178                    '(/fixnum -c/fixnum /signed -c/signed /unsigned -c/unsigned)
1179 ;                  '(/fixnum  /signed  /unsigned)
1180                    '(4 3 6 5 6 5)
1181                    '(t t t t nil nil)))))
1182
1183   (define-conditional-vop < :l :b :ge :ae)
1184   (define-conditional-vop > :g :a :le :be))
1185
1186 (define-vop (fast-if-eql/signed fast-conditional/signed)
1187   (:translate eql)
1188   (:generator 6
1189     (inst cmp x y)))
1190
1191 (define-vop (fast-if-eql-c/signed fast-conditional-c/signed)
1192   (:translate eql)
1193   (:generator 5
1194     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (zerop y))
1195            (inst test x x))  ; smaller instruction
1196           ((typep y '(signed-byte 32))
1197            (inst cmp x y))
1198           (t
1199            (inst cmp x (register-inline-constant :qword y))))))
1200
1201 (define-vop (fast-if-eql/unsigned fast-conditional/unsigned)
1202   (:translate eql)
1203   (:generator 6
1204     (inst cmp x y)))
1205
1206 (define-vop (fast-if-eql-c/unsigned fast-conditional-c/unsigned)
1207   (:translate eql)
1208   (:generator 5
1209     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (zerop y))
1210            (inst test x x))  ; smaller instruction
1211           ((typep y '(unsigned-byte 31))
1212            (inst cmp x y))
1213           (t
1214            (inst cmp x (register-inline-constant :qword y))))))
1215
1216 ;;; EQL/FIXNUM is funny because the first arg can be of any type, not just a
1217 ;;; known fixnum.
1218
1219 ;;; These versions specify a fixnum restriction on their first arg. We have
1220 ;;; also generic-eql/fixnum VOPs which are the same, but have no restriction on
1221 ;;; the first arg and a higher cost. The reason for doing this is to prevent
1222 ;;; fixnum specific operations from being used on word integers, spuriously
1223 ;;; consing the argument.
1224
1225 (define-vop (fast-eql/fixnum fast-conditional)
1226   (:args (x :scs (any-reg)
1227             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
1228                                (sc-is y any-reg))))
1229          (y :scs (any-reg control-stack)))
1230   (:arg-types tagged-num tagged-num)
1231   (:note "inline fixnum comparison")
1232   (:translate eql)
1233   (:generator 4
1234     (inst cmp x y)))
1235
1236 (define-vop (generic-eql/fixnum fast-eql/fixnum)
1237   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg)
1238             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
1239                                (sc-is y any-reg))))
1240          (y :scs (any-reg control-stack)))
1241   (:arg-types * tagged-num)
1242   (:variant-cost 7))
1243
1244 (define-vop (fast-eql-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
1245   (:args (x :scs (any-reg)
1246             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 29)))
1247                          (not (sc-is x any-reg descriptor-reg control-stack)))))
1248   (:arg-types tagged-num (:constant fixnum))
1249   (:info y)
1250   (:translate eql)
1251   (:generator 2
1252     (cond ((and (sc-is x any-reg descriptor-reg) (zerop y))
1253            (inst test x x))  ; smaller instruction
1254           ((typep y '(signed-byte 29))
1255            (inst cmp x (fixnumize y)))
1256           (t
1257            (inst cmp x (register-inline-constant :qword (fixnumize y)))))))
1258
1259 (define-vop (generic-eql-c/fixnum fast-eql-c/fixnum)
1260   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg)))
1261   (:arg-types * (:constant fixnum))
1262   (:variant-cost 6))
1263 \f
1264 ;;;; 32-bit logical operations
1265
1266 ;;; Only the lower 6 bits of the shift amount are significant.
1267 (define-vop (shift-towards-someplace)
1268   (:policy :fast-safe)
1269   (:args (num :scs (unsigned-reg) :target r)
1270          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
1271   (:arg-types unsigned-num tagged-num)
1272   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
1273   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
1274   (:result-types unsigned-num))
1275
1276 (define-vop (shift-towards-start shift-towards-someplace)
1277   (:translate shift-towards-start)
1278   (:note "SHIFT-TOWARDS-START")
1279   (:generator 1
1280     (move r num)
1281     (move ecx amount)
1282     (inst shr r :cl)))
1283
1284 (define-vop (shift-towards-end shift-towards-someplace)
1285   (:translate shift-towards-end)
1286   (:note "SHIFT-TOWARDS-END")
1287   (:generator 1
1288     (move r num)
1289     (move ecx amount)
1290     (inst shl r :cl)))
1291 \f
1292 ;;;; Modular functions
1293
1294 (defmacro define-mod-binop ((name prototype) function)
1295   `(define-vop (,name ,prototype)
1296        (:args (x :target r :scs (unsigned-reg signed-reg)
1297                  :load-if (not (and (or (sc-is x unsigned-stack)
1298                                         (sc-is x signed-stack))
1299                                     (or (sc-is y unsigned-reg)
1300                                         (sc-is y signed-reg))
1301                                     (or (sc-is r unsigned-stack)
1302                                         (sc-is r signed-stack))
1303                                     (location= x r))))
1304               (y :scs (unsigned-reg signed-reg unsigned-stack signed-stack)))
1305      (:arg-types untagged-num untagged-num)
1306      (:results (r :scs (unsigned-reg signed-reg) :from (:argument 0)
1307                   :load-if (not (and (or (sc-is x unsigned-stack)
1308                                          (sc-is x signed-stack))
1309                                      (or (sc-is y unsigned-reg)
1310                                          (sc-is y unsigned-reg))
1311                                      (or (sc-is r unsigned-stack)
1312                                          (sc-is r unsigned-stack))
1313                                      (location= x r)))))
1314      (:result-types unsigned-num)
1315      (:translate ,function)))
1316 (defmacro define-mod-binop-c ((name prototype) function)
1317   `(define-vop (,name ,prototype)
1318        (:args (x :target r :scs (unsigned-reg signed-reg)
1319                  :load-if (not (and (or (sc-is x unsigned-stack)
1320                                         (sc-is x signed-stack))
1321                                     (or (sc-is r unsigned-stack)
1322                                         (sc-is r signed-stack))
1323                                     (location= x r)
1324                                     (typep y '(signed-byte 32))))))
1325      (:info y)
1326      (:arg-types untagged-num (:constant (or (unsigned-byte 64) (signed-byte 64))))
1327      (:results (r :scs (unsigned-reg signed-reg) :from (:argument 0)
1328                   :load-if (not (and (or (sc-is x unsigned-stack)
1329                                          (sc-is x signed-stack))
1330                                      (or (sc-is r unsigned-stack)
1331                                          (sc-is r unsigned-stack))
1332                                      (location= x r)))))
1333      (:result-types unsigned-num)
1334      (:translate ,function)))
1335
1336 (macrolet ((def (name -c-p)
1337              (let ((fun64 (intern (format nil "~S-MOD64" name)))
1338                    (vopu (intern (format nil "FAST-~S/UNSIGNED=>UNSIGNED" name)))
1339                    (vopcu (intern (format nil "FAST-~S-C/UNSIGNED=>UNSIGNED" name)))
1340                    (vopf (intern (format nil "FAST-~S/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1341                    (vopcf (intern (format nil "FAST-~S-C/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1342                    (vop64u (intern (format nil "FAST-~S-MOD64/WORD=>UNSIGNED" name)))
1343                    (vop64f (intern (format nil "FAST-~S-MOD64/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1344                    (vop64cu (intern (format nil "FAST-~S-MOD64-C/WORD=>UNSIGNED" name)))
1345                    (vop64cf (intern (format nil "FAST-~S-MOD64-C/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1346                    (funfx (intern (format nil "~S-MODFX" name)))
1347                    (vopfxf (intern (format nil "FAST-~S-MODFX/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1348                    (vopfxcf (intern (format nil "FAST-~S-MODFX-C/FIXNUM=>FIXNUM" name))))
1349                `(progn
1350                   (define-modular-fun ,fun64 (x y) ,name :untagged nil 64)
1351                   (define-modular-fun ,funfx (x y) ,name :tagged t
1352                                       #.(- n-word-bits n-fixnum-tag-bits))
1353                   (define-mod-binop (,vop64u ,vopu) ,fun64)
1354                   (define-vop (,vop64f ,vopf) (:translate ,fun64))
1355                   (define-vop (,vopfxf ,vopf) (:translate ,funfx))
1356                   ,@(when -c-p
1357                       `((define-mod-binop-c (,vop64cu ,vopcu) ,fun64)
1358                         (define-vop (,vopfxcf ,vopcf) (:translate ,funfx))))))))
1359   (def + t)
1360   (def - t)
1361   (def * t))
1362
1363 (define-vop (fast-ash-left-mod64-c/unsigned=>unsigned
1364              fast-ash-c/unsigned=>unsigned)
1365   (:translate ash-left-mod64))
1366 (define-vop (fast-ash-left-mod64/unsigned=>unsigned
1367              fast-ash-left/unsigned=>unsigned))
1368 (deftransform ash-left-mod64 ((integer count)
1369                               ((unsigned-byte 64) (unsigned-byte 6)))
1370   (when (sb!c::constant-lvar-p count)
1371     (sb!c::give-up-ir1-transform))
1372   '(%primitive fast-ash-left-mod64/unsigned=>unsigned integer count))
1373
1374 (define-vop (fast-ash-left-modfx-c/fixnum=>fixnum
1375              fast-ash-c/fixnum=>fixnum)
1376   (:variant :modular)
1377   (:translate ash-left-modfx))
1378 (define-vop (fast-ash-left-modfx/fixnum=>fixnum
1379              fast-ash-left/fixnum=>fixnum))
1380 (deftransform ash-left-modfx ((integer count)
1381                               (fixnum (unsigned-byte 6)))
1382   (when (sb!c::constant-lvar-p count)
1383     (sb!c::give-up-ir1-transform))
1384   '(%primitive fast-ash-left-modfx/fixnum=>fixnum integer count))
1385
1386 (in-package "SB!C")
1387
1388 (defknown sb!vm::%lea-mod64 (integer integer (member 1 2 4 8) (signed-byte 64))
1389   (unsigned-byte 64)
1390   (foldable flushable movable))
1391 (defknown sb!vm::%lea-modfx (integer integer (member 1 2 4 8) (signed-byte 64))
1392   fixnum
1393   (foldable flushable movable))
1394
1395 (define-modular-fun-optimizer %lea ((base index scale disp) :untagged nil :width width)
1396   (when (and (<= width 64)
1397              (constant-lvar-p scale)
1398              (constant-lvar-p disp))
1399     (cut-to-width base :untagged width nil)
1400     (cut-to-width index :untagged width nil)
1401     'sb!vm::%lea-mod64))
1402 (define-modular-fun-optimizer %lea ((base index scale disp) :tagged t :width width)
1403   (when (and (<= width (- sb!vm:n-word-bits sb!vm:n-fixnum-tag-bits))
1404              (constant-lvar-p scale)
1405              (constant-lvar-p disp))
1406     (cut-to-width base :tagged width t)
1407     (cut-to-width index :tagged width t)
1408     'sb!vm::%lea-modfx))
1409
1410 #+sb-xc-host
1411 (progn
1412   (defun sb!vm::%lea-mod64 (base index scale disp)
1413     (ldb (byte 64 0) (%lea base index scale disp)))
1414   (defun sb!vm::%lea-modfx (base index scale disp)
1415     (mask-signed-field (- sb!vm:n-word-bits sb!vm:n-fixnum-tag-bits)
1416                        (%lea base index scale disp))))
1417 #-sb-xc-host
1418 (progn
1419   (defun sb!vm::%lea-mod64 (base index scale disp)
1420     (let ((base (logand base #xffffffffffffffff))
1421           (index (logand index #xffffffffffffffff)))
1422       ;; can't use modular version of %LEA, as we only have VOPs for
1423       ;; constant SCALE and DISP.
1424       (ldb (byte 64 0) (+ base (* index scale) disp))))
1425   (defun sb!vm::%lea-modfx (base index scale disp)
1426     (let* ((fixnum-width (- sb!vm:n-word-bits sb!vm:n-fixnum-tag-bits))
1427            (base (mask-signed-field fixnum-width base))
1428            (index (mask-signed-field fixnum-width index)))
1429       ;; can't use modular version of %LEA, as we only have VOPs for
1430       ;; constant SCALE and DISP.
1431       (mask-signed-field fixnum-width (+ base (* index scale) disp)))))
1432
1433 (in-package "SB!VM")
1434
1435 (define-vop (%lea-mod64/unsigned=>unsigned
1436              %lea/unsigned=>unsigned)
1437   (:translate %lea-mod64))
1438 (define-vop (%lea-modfx/fixnum=>fixnum
1439              %lea/fixnum=>fixnum)
1440   (:translate %lea-modfx))
1441
1442 ;;; logical operations
1443 (define-modular-fun lognot-mod64 (x) lognot :untagged nil 64)
1444 (define-vop (lognot-mod64/unsigned=>unsigned)
1445   (:translate lognot-mod64)
1446   (:args (x :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target r
1447             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1448                                (sc-is r unsigned-stack)
1449                                (location= x r)))))
1450   (:arg-types unsigned-num)
1451   (:results (r :scs (unsigned-reg)
1452                :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1453                                   (sc-is r unsigned-stack)
1454                                   (location= x r)))))
1455   (:result-types unsigned-num)
1456   (:policy :fast-safe)
1457   (:generator 1
1458     (move r x)
1459     (inst not r)))
1460
1461 (define-source-transform logeqv (&rest args)
1462   (if (oddp (length args))
1463       `(logxor ,@args)
1464       `(lognot (logxor ,@args))))
1465 (define-source-transform logandc1 (x y)
1466   `(logand (lognot ,x) ,y))
1467 (define-source-transform logandc2 (x y)
1468   `(logand ,x (lognot ,y)))
1469 (define-source-transform logorc1 (x y)
1470   `(logior (lognot ,x) ,y))
1471 (define-source-transform logorc2 (x y)
1472   `(logior ,x (lognot ,y)))
1473 (define-source-transform lognor (x y)
1474   `(lognot (logior ,x ,y)))
1475 (define-source-transform lognand (x y)
1476   `(lognot (logand ,x ,y)))
1477 \f
1478 ;;;; bignum stuff
1479
1480 (define-vop (bignum-length get-header-data)
1481   (:translate sb!bignum:%bignum-length)
1482   (:policy :fast-safe))
1483
1484 (define-vop (bignum-set-length set-header-data)
1485   (:translate sb!bignum:%bignum-set-length)
1486   (:policy :fast-safe))
1487
1488 (define-full-reffer bignum-ref * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
1489   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum:%bignum-ref)
1490 (define-full-reffer+offset bignum--ref-with-offset * bignum-digits-offset
1491   other-pointer-lowtag (unsigned-reg) unsigned-num
1492   sb!bignum:%bignum-ref-with-offset)
1493 (define-full-setter bignum-set * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
1494   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum:%bignum-set)
1495
1496 (define-vop (digit-0-or-plus)
1497   (:translate sb!bignum:%digit-0-or-plusp)
1498   (:policy :fast-safe)
1499   (:args (digit :scs (unsigned-reg)))
1500   (:arg-types unsigned-num)
1501   (:conditional :ns)
1502   (:generator 3
1503     (inst or digit digit)))
1504
1505
1506 ;;; For add and sub with carry the sc of carry argument is any-reg so
1507 ;;; that it may be passed as a fixnum or word and thus may be 0, 1, or
1508 ;;; 8. This is easy to deal with and may save a fixnum-word
1509 ;;; conversion.
1510 (define-vop (add-w/carry)
1511   (:translate sb!bignum:%add-with-carry)
1512   (:policy :fast-safe)
1513   (:args (a :scs (unsigned-reg) :target result)
1514          (b :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :to :eval)
1515          (c :scs (any-reg) :target temp))
1516   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
1517   (:temporary (:sc any-reg :from (:argument 2) :to :eval) temp)
1518   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0))
1519             (carry :scs (unsigned-reg)))
1520   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
1521   (:generator 4
1522     (move result a)
1523     (move temp c)
1524     (inst neg temp) ; Set the carry flag to 0 if c=0 else to 1
1525     (inst adc result b)
1526     (inst mov carry 0)
1527     (inst adc carry carry)))
1528
1529 ;;; Note: the borrow is 1 for no borrow and 0 for a borrow, the opposite
1530 ;;; of the x86-64 convention.
1531 (define-vop (sub-w/borrow)
1532   (:translate sb!bignum:%subtract-with-borrow)
1533   (:policy :fast-safe)
1534   (:args (a :scs (unsigned-reg) :to :eval :target result)
1535          (b :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :to :result)
1536          (c :scs (any-reg control-stack)))
1537   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
1538   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from :eval)
1539             (borrow :scs (unsigned-reg)))
1540   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
1541   (:generator 5
1542     (inst cmp c 1) ; Set the carry flag to 1 if c=0 else to 0
1543     (move result a)
1544     (inst sbb result b)
1545     (inst mov borrow 1)
1546     (inst sbb borrow 0)))
1547
1548
1549 (define-vop (bignum-mult-and-add-3-arg)
1550   (:translate sb!bignum:%multiply-and-add)
1551   (:policy :fast-safe)
1552   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1553          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1554          (carry-in :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1555   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1556   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1557                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1558   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1559                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1560   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1561             (lo :scs (unsigned-reg)))
1562   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1563   (:generator 20
1564     (move eax x)
1565     (inst mul eax y)
1566     (inst add eax carry-in)
1567     (inst adc edx 0)
1568     (move hi edx)
1569     (move lo eax)))
1570
1571 (define-vop (bignum-mult-and-add-4-arg)
1572   (:translate sb!bignum:%multiply-and-add)
1573   (:policy :fast-safe)
1574   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1575          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1576          (prev :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1577          (carry-in :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1578   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1579   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1580                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1581   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1582                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1583   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1584             (lo :scs (unsigned-reg)))
1585   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1586   (:generator 20
1587     (move eax x)
1588     (inst mul eax y)
1589     (inst add eax prev)
1590     (inst adc edx 0)
1591     (inst add eax carry-in)
1592     (inst adc edx 0)
1593     (move hi edx)
1594     (move lo eax)))
1595
1596
1597 (define-vop (bignum-mult)
1598   (:translate sb!bignum:%multiply)
1599   (:policy :fast-safe)
1600   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1601          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1602   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
1603   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1604                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1605   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1606                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1607   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1608             (lo :scs (unsigned-reg)))
1609   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1610   (:generator 20
1611     (move eax x)
1612     (inst mul eax y)
1613     (move hi edx)
1614     (move lo eax)))
1615
1616 #!+multiply-high-vops
1617 (define-vop (mulhi)
1618   (:translate sb!kernel:%multiply-high)
1619   (:policy :fast-safe)
1620   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1621          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1622   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
1623   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0))
1624               eax)
1625   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1626                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1627   (:results (hi :scs (unsigned-reg)))
1628   (:result-types unsigned-num)
1629   (:generator 20
1630     (move eax x)
1631     (inst mul eax y)
1632     (move hi edx)))
1633
1634 #!+multiply-high-vops
1635 (define-vop (mulhi/fx)
1636   (:translate sb!kernel:%multiply-high)
1637   (:policy :fast-safe)
1638   (:args (x :scs (any-reg) :target eax)
1639          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1640   (:arg-types positive-fixnum unsigned-num)
1641   (:temporary (:sc any-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)) eax)
1642   (:temporary (:sc any-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1643                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1644   (:results (hi :scs (any-reg)))
1645   (:result-types positive-fixnum)
1646   (:generator 15
1647     (move eax x)
1648     (inst mul eax y)
1649     (move hi edx)
1650     (inst and hi (lognot fixnum-tag-mask))))
1651
1652 (define-vop (bignum-lognot lognot-mod64/unsigned=>unsigned)
1653   (:translate sb!bignum:%lognot))
1654
1655 (define-vop (fixnum-to-digit)
1656   (:translate sb!bignum:%fixnum-to-digit)
1657   (:policy :fast-safe)
1658   (:args (fixnum :scs (any-reg control-stack) :target digit))
1659   (:arg-types tagged-num)
1660   (:results (digit :scs (unsigned-reg)
1661                    :load-if (not (and (sc-is fixnum control-stack)
1662                                       (sc-is digit unsigned-stack)
1663                                       (location= fixnum digit)))))
1664   (:result-types unsigned-num)
1665   (:generator 1
1666     (move digit fixnum)
1667     (inst sar digit 3)))
1668
1669 (define-vop (bignum-floor)
1670   (:translate sb!bignum:%bigfloor)
1671   (:policy :fast-safe)
1672   (:args (div-high :scs (unsigned-reg) :target edx)
1673          (div-low :scs (unsigned-reg) :target eax)
1674          (divisor :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1675   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1676   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 1)
1677                    :to (:result 0) :target quo) eax)
1678   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 0)
1679                    :to (:result 1) :target rem) edx)
1680   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
1681             (rem :scs (unsigned-reg)))
1682   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1683   (:generator 300
1684     (move edx div-high)
1685     (move eax div-low)
1686     (inst div eax divisor)
1687     (move quo eax)
1688     (move rem edx)))
1689
1690 (define-vop (signify-digit)
1691   (:translate sb!bignum:%fixnum-digit-with-correct-sign)
1692   (:policy :fast-safe)
1693   (:args (digit :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target res))
1694   (:arg-types unsigned-num)
1695   (:results (res :scs (any-reg signed-reg)
1696                  :load-if (not (and (sc-is digit unsigned-stack)
1697                                     (sc-is res control-stack signed-stack)
1698                                     (location= digit res)))))
1699   (:result-types signed-num)
1700   (:generator 1
1701     (move res digit)
1702     (when (sc-is res any-reg control-stack)
1703       (inst shl res 3))))
1704
1705 (define-vop (digit-ashr)
1706   (:translate sb!bignum:%ashr)
1707   (:policy :fast-safe)
1708   (:args (digit :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target result)
1709          (count :scs (unsigned-reg) :target ecx))
1710   (:arg-types unsigned-num positive-fixnum)
1711   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
1712   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
1713                     :load-if (not (and (sc-is result unsigned-stack)
1714                                        (location= digit result)))))
1715   (:result-types unsigned-num)
1716   (:generator 2
1717     (move result digit)
1718     (move ecx count)
1719     (inst sar result :cl)))
1720
1721 (define-vop (digit-ashr/c)
1722   (:translate sb!bignum:%ashr)
1723   (:policy :fast-safe)
1724   (:args (digit :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target result))
1725   (:arg-types unsigned-num (:constant (integer 0 63)))
1726   (:info count)
1727   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
1728                     :load-if (not (and (sc-is result unsigned-stack)
1729                                        (location= digit result)))))
1730   (:result-types unsigned-num)
1731   (:generator 1
1732     (move result digit)
1733     (inst sar result count)))
1734
1735 (define-vop (digit-lshr digit-ashr)
1736   (:translate sb!bignum:%digit-logical-shift-right)
1737   (:generator 1
1738     (move result digit)
1739     (move ecx count)
1740     (inst shr result :cl)))
1741
1742 (define-vop (digit-ashl digit-ashr)
1743   (:translate sb!bignum:%ashl)
1744   (:generator 1
1745     (move result digit)
1746     (move ecx count)
1747     (inst shl result :cl)))
1748 \f
1749 ;;;; static functions
1750
1751 (define-static-fun two-arg-/ (x y) :translate /)
1752
1753 (define-static-fun two-arg-gcd (x y) :translate gcd)
1754 (define-static-fun two-arg-lcm (x y) :translate lcm)
1755
1756 (define-static-fun two-arg-and (x y) :translate logand)
1757 (define-static-fun two-arg-ior (x y) :translate logior)
1758 (define-static-fun two-arg-xor (x y) :translate logxor)
1759
1760
1761 (in-package "SB!C")
1762
1763 (defun *-transformer (y)
1764   (cond
1765     ((= y (ash 1 (integer-length y)))
1766      ;; there's a generic transform for y = 2^k
1767      (give-up-ir1-transform))
1768     ((member y '(3 5 9))
1769      ;; we can do these multiplications directly using LEA
1770      `(%lea x x ,(1- y) 0))
1771     (t
1772      ;; A normal 64-bit multiplication takes 4 cycles on Athlon 64/Opteron.
1773      ;; Optimizing multiplications (other than the above cases) to
1774      ;; shifts/adds/leas gives a maximum improvement of 1 cycle, but requires
1775      ;; quite a lot of hairy code.
1776      (give-up-ir1-transform))))
1777
1778 (deftransform * ((x y)
1779                  ((unsigned-byte 64) (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1780                  (unsigned-byte 64))
1781   "recode as leas, shifts and adds"
1782   (let ((y (lvar-value y)))
1783     (*-transformer y)))
1784 (deftransform sb!vm::*-mod64
1785     ((x y) ((unsigned-byte 64) (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1786      (unsigned-byte 64))
1787   "recode as leas, shifts and adds"
1788   (let ((y (lvar-value y)))
1789     (*-transformer y)))
1790
1791 (deftransform * ((x y)
1792                  (fixnum (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1793                  fixnum)
1794   "recode as leas, shifts and adds"
1795   (let ((y (lvar-value y)))
1796     (*-transformer y)))
1797 (deftransform sb!vm::*-modfx
1798     ((x y) (fixnum (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1799      fixnum)
1800   "recode as leas, shifts and adds"
1801   (let ((y (lvar-value y)))
1802     (*-transformer y)))