src/compiler/x86-64/arith.lisp

   1 ;;;; the VM definition of arithmetic VOPs for the x86
   2
   3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   4 ;;;; more information.
   5 ;;;;
   6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
   9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  10 ;;;; files for more information.
  11
  12 (in-package "SB!VM")
  13 \f
  14 ;;;; unary operations
  15
  16 (define-vop (fast-safe-arith-op)
  17   (:policy :fast-safe)
  18   (:effects)
  19   (:affected))
  20
  21 (define-vop (fixnum-unop fast-safe-arith-op)
  22   (:args (x :scs (any-reg) :target res))
  23   (:results (res :scs (any-reg)))
  24   (:note "inline fixnum arithmetic")
  25   (:arg-types tagged-num)
  26   (:result-types tagged-num))
  27
  28 (define-vop (signed-unop fast-safe-arith-op)
  29   (:args (x :scs (signed-reg) :target res))
  30   (:results (res :scs (signed-reg)))
  31   (:note "inline (signed-byte 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 2
  50     (move res x)
  51     (inst xor res (fixnumize -1))))
  52
  53 (define-vop (fast-lognot/signed signed-unop)
  54   (:translate lognot)
  55   (:generator 1
  56     (move res x)
  57     (inst not res)))
  58 \f
  59 ;;;; binary fixnum operations
  60
  61 ;;; Assume that any constant operand is the second arg...
  62
  63 (define-vop (fast-fixnum-binop fast-safe-arith-op)
  64   (:args (x :target r :scs (any-reg)
  65             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
  66                                (sc-is y any-reg)
  67                                (sc-is r control-stack)
  68                                (location= x r))))
  69          (y :scs (any-reg control-stack)))
  70   (:arg-types tagged-num tagged-num)
  71   (:results (r :scs (any-reg) :from (:argument 0)
  72                :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
  73                                   (sc-is y any-reg)
  74                                   (sc-is r control-stack)
  75                                   (location= x r)))))
  76   (:result-types tagged-num)
  77   (:note "inline fixnum arithmetic"))
  78
  79 (define-vop (fast-unsigned-binop fast-safe-arith-op)
  80   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg)
  81             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
  82                                (sc-is y unsigned-reg)
  83                                (sc-is r unsigned-stack)
  84                                (location= x r))))
  85          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
  86   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
  87   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
  88             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
  89                                (sc-is y unsigned-reg)
  90                                (sc-is r unsigned-stack)
  91                                (location= x r)))))
  92   (:result-types unsigned-num)
  93   (:note "inline (unsigned-byte 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 control-stack)))
 113   (:info y)
 114   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 29)))
 115   (:results (r :scs (any-reg)
 116                :load-if (not (location= x r))))
 117   (:result-types tagged-num)
 118   (:note "inline fixnum arithmetic"))
 119
 120 ;; 31 not 64 because it's hard work loading 64 bit constants, and since
 121 ;; sign-extension of immediates causes problems with 32.
 122 (define-vop (fast-unsigned-binop-c fast-safe-arith-op)
 123   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 124   (:info y)
 125   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 31)))
 126   (:results (r :scs (unsigned-reg)
 127                :load-if (not (location= x r))))
 128   (:result-types unsigned-num)
 129   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic"))
 130
 131 (define-vop (fast-signed-binop-c fast-safe-arith-op)
 132   (:args (x :target r :scs (signed-reg signed-stack)))
 133   (:info y)
 134   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 32)))
 135   (:results (r :scs (signed-reg)
 136                :load-if (not (location= x r))))
 137   (:result-types signed-num)
 138   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic"))
 139
 140 (macrolet ((define-binop (translate untagged-penalty op)
 141              `(progn
 142                 (define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "/FIXNUM=>FIXNUM")
 143                              fast-fixnum-binop)
 144                   (:translate ,translate)
 145                   (:generator 2
 146                               (move r x)
 147                               (inst ,op r y)))
 148                 (define-vop (,(symbolicate 'fast- translate '-c/fixnum=>fixnum)
 149                              fast-fixnum-binop-c)
 150                   (:translate ,translate)
 151                   (:generator 1
 152                   (move r x)
 153                   (inst ,op r (fixnumize y))))
 154                 (define-vop (,(symbolicate "FAST-" translate "/SIGNED=>SIGNED")
 155                              fast-signed-binop)
 156                   (:translate ,translate)
 157                   (:generator ,(1+ untagged-penalty)
 158                   (move r x)
 159                   (inst ,op r y)))
 160                 (define-vop (,(symbolicate 'fast- translate '-c/signed=>signed)
 161                              fast-signed-binop-c)
 162                   (:translate ,translate)
 163                   (:generator ,untagged-penalty
 164                   (move r x)
 165                   (inst ,op r y)))
 166                 (define-vop (,(symbolicate "FAST-"
 167                                            translate
 168                                            "/UNSIGNED=>UNSIGNED")
 169                 fast-unsigned-binop)
 170                   (:translate ,translate)
 171                   (:generator ,(1+ untagged-penalty)
 172                   (move r x)
 173                   (inst ,op r y)))
 174                 (define-vop (,(symbolicate 'fast-
 175                                            translate
 176                                            '-c/unsigned=>unsigned)
 177                              fast-unsigned-binop-c)
 178                   (:translate ,translate)
 179                   (:generator ,untagged-penalty
 180                   (move r x)
 181                   (inst ,op r y))))))
 182
 183   ;;(define-binop + 4 add)
 184   (define-binop - 4 sub)
 185   (define-binop logand 2 and)
 186   (define-binop logior 2 or)
 187   (define-binop logxor 2 xor))
 188
 189 ;;; Special handling of add on the x86; can use lea to avoid a
 190 ;;; register load, otherwise it uses add.
 191 (define-vop (fast-+/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 192   (:translate +)
 193   (:args (x :scs (any-reg) :target r
 194             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 195                                (sc-is y any-reg)
 196                                (sc-is r control-stack)
 197                                (location= x r))))
 198          (y :scs (any-reg control-stack)))
 199   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 200   (:results (r :scs (any-reg) :from (:argument 0)
 201                :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
 202                                   (sc-is y any-reg)
 203                                   (sc-is r control-stack)
 204                                   (location= x r)))))
 205   (:result-types tagged-num)
 206   (:note "inline fixnum arithmetic")
 207   (:generator 2
 208     (cond ((and (sc-is x any-reg) (sc-is y any-reg) (sc-is r any-reg)
 209                 (not (location= x r)))
 210            (inst lea r (make-ea :qword :base x :index y :scale 1)))
 211           (t
 212            (move r x)
 213            (inst add r y)))))
 214
 215 (define-vop (fast-+-c/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 216   (:translate +)
 217   (:args (x :target r :scs (any-reg control-stack)))
 218   (:info y)
 219   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 29)))
 220   (:results (r :scs (any-reg)
 221                :load-if (not (location= x r))))
 222   (:result-types tagged-num)
 223   (:note "inline fixnum arithmetic")
 224   (:generator 1
 225     (cond ((and (sc-is x any-reg) (sc-is r any-reg) (not (location= x r)))
 226            (inst lea r (make-ea :qword :base x :disp (fixnumize y))))
 227           (t
 228            (move r x)
 229            (inst add r (fixnumize y))))))
 230
 231 (define-vop (fast-+/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 232   (:translate +)
 233   (:args (x :scs (signed-reg) :target r
 234             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 235                                (sc-is y signed-reg)
 236                                (sc-is r signed-stack)
 237                                (location= x r))))
 238          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 239   (:arg-types signed-num signed-num)
 240   (:results (r :scs (signed-reg) :from (:argument 0)
 241                :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 242                                   (sc-is y signed-reg)
 243                                   (location= x r)))))
 244   (:result-types signed-num)
 245   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 246   (:generator 5
 247     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (sc-is y signed-reg) (sc-is r signed-reg)
 248                 (not (location= x r)))
 249            (inst lea r (make-ea :qword :base x :index y :scale 1)))
 250           (t
 251            (move r x)
 252            (inst add r y)))))
 253
 254
 255 ;;;; Special logand cases: (logand signed unsigned) => unsigned
 256
 257 (define-vop (fast-logand/signed-unsigned=>unsigned
 258              fast-logand/unsigned=>unsigned)
 259   (:args (x :target r :scs (signed-reg)
 260             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
 261                                (sc-is y unsigned-reg)
 262                                (sc-is r unsigned-stack)
 263                                (location= x r))))
 264          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 265   (:arg-types signed-num unsigned-num))
 266
 267 (define-vop (fast-logand-c/signed-unsigned=>unsigned
 268              fast-logand-c/unsigned=>unsigned)
 269   (:args (x :target r :scs (signed-reg signed-stack)))
 270   (:arg-types signed-num (:constant (unsigned-byte 31))))
 271
 272 (define-vop (fast-logand/unsigned-signed=>unsigned
 273              fast-logand/unsigned=>unsigned)
 274   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg)
 275             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 276                                (sc-is y signed-reg)
 277                                (sc-is r unsigned-stack)
 278                                (location= x r))))
 279          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 280   (:arg-types unsigned-num signed-num))
 281 \f
 282
 283 (define-vop (fast-+-c/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 284   (:translate +)
 285   (:args (x :target r :scs (signed-reg signed-stack)))
 286   (:info y)
 287   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 32)))
 288   (:results (r :scs (signed-reg)
 289                :load-if (not (location= x r))))
 290   (:result-types signed-num)
 291   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 292   (:generator 4
 293     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (sc-is r signed-reg)
 294                 (not (location= x r)))
 295            (inst lea r (make-ea :qword :base x :disp y)))
 296           (t
 297            (move r x)
 298            (if (= y 1)
 299                (inst inc r)
 300              (inst add r y))))))
 301
 302 (define-vop (fast-+/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 303   (:translate +)
 304   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target r
 305             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 306                                (sc-is y unsigned-reg)
 307                                (sc-is r unsigned-stack)
 308                                (location= x r))))
 309          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 310   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 311   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
 312                :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
 313                                   (sc-is y unsigned-reg)
 314                                   (sc-is r unsigned-stack)
 315                                   (location= x r)))))
 316   (:result-types unsigned-num)
 317   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 318   (:generator 5
 319     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (sc-is y unsigned-reg)
 320                 (sc-is r unsigned-reg) (not (location= x r)))
 321            (inst lea r (make-ea :qword :base x :index y :scale 1)))
 322           (t
 323            (move r x)
 324            (inst add r y)))))
 325
 326 (define-vop (fast-+-c/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 327   (:translate +)
 328   (:args (x :target r :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 329   (:info y)
 330   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 31)))
 331   (:results (r :scs (unsigned-reg)
 332                :load-if (not (location= x r))))
 333   (:result-types unsigned-num)
 334   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 335   (:generator 4
 336     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (sc-is r unsigned-reg)
 337                 (not (location= x r)))
 338            (inst lea r (make-ea :qword :base x :disp y)))
 339           (t
 340            (move r x)
 341            (if (= y 1)
 342                (inst inc r)
 343              (inst add r y))))))
 344 \f
 345 ;;;; multiplication and division
 346
 347 (define-vop (fast-*/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 348   (:translate *)
 349   ;; We need different loading characteristics.
 350   (:args (x :scs (any-reg) :target r)
 351          (y :scs (any-reg control-stack)))
 352   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 353   (:results (r :scs (any-reg) :from (:argument 0)))
 354   (:result-types tagged-num)
 355   (:note "inline fixnum arithmetic")
 356   (:generator 4
 357     (move r x)
 358     (inst sar r 3)
 359     (inst imul r y)))
 360
 361 (define-vop (fast-*-c/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 362   (:translate *)
 363   ;; We need different loading characteristics.
 364   (:args (x :scs (any-reg control-stack)))
 365   (:info y)
 366   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 29)))
 367   (:results (r :scs (any-reg)))
 368   (:result-types tagged-num)
 369   (:note "inline fixnum arithmetic")
 370   (:generator 3
 371     (inst imul r x y)))
 372
 373 (define-vop (fast-*/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 374   (:translate *)
 375   ;; We need different loading characteristics.
 376   (:args (x :scs (signed-reg) :target r)
 377          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 378   (:arg-types signed-num signed-num)
 379   (:results (r :scs (signed-reg) :from (:argument 0)))
 380   (:result-types signed-num)
 381   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 382   (:generator 5
 383     (move r x)
 384     (inst imul r y)))
 385
 386 (define-vop (fast-*-c/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 387   (:translate *)
 388   ;; We need different loading characteristics.
 389   (:args (x :scs (signed-reg signed-stack)))
 390   (:info y)
 391   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 32)))
 392   (:results (r :scs (signed-reg)))
 393   (:result-types signed-num)
 394   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 395   (:generator 4
 396     (inst imul r x y)))
 397
 398 (define-vop (fast-*/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 399   (:translate *)
 400   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
 401          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
 402   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 403   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target result
 404                    :from (:argument 0) :to :result) eax)
 405   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset
 406                    :from :eval :to :result) edx)
 407   (:ignore edx)
 408   (:results (result :scs (unsigned-reg)))
 409   (:result-types unsigned-num)
 410   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 411   (:vop-var vop)
 412   (:save-p :compute-only)
 413   (:generator 6
 414     (move eax x)
 415     (inst mul eax y)
 416     (move result eax)))
 417
 418
 419 (define-vop (fast-truncate/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 420   (:translate truncate)
 421   (:args (x :scs (any-reg) :target eax)
 422          (y :scs (any-reg control-stack)))
 423   (:arg-types tagged-num tagged-num)
 424   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 425                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 426   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 427                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 428   (:results (quo :scs (any-reg))
 429             (rem :scs (any-reg)))
 430   (:result-types tagged-num tagged-num)
 431   (:note "inline fixnum arithmetic")
 432   (:vop-var vop)
 433   (:save-p :compute-only)
 434   (:generator 31
 435     (let ((zero (generate-error-code vop division-by-zero-error x y)))
 436       (if (sc-is y any-reg)
 437           (inst test y y)  ; smaller instruction
 438           (inst cmp y 0))
 439       (inst jmp :eq zero))
 440     (move eax x)
 441     (inst cqo)
 442     (inst idiv eax y)
 443     (if (location= quo eax)
 444         (inst shl eax 3)
 445         (inst lea quo (make-ea :qword :index eax :scale 8)))
 446     (move rem edx)))
 447
 448 (define-vop (fast-truncate-c/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 449   (:translate truncate)
 450   (:args (x :scs (any-reg) :target eax))
 451   (:info y)
 452   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 29)))
 453   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 454                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 455   (:temporary (:sc any-reg :offset edx-offset :target rem
 456                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 457   (:temporary (:sc any-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 458   (:results (quo :scs (any-reg))
 459             (rem :scs (any-reg)))
 460   (:result-types tagged-num tagged-num)
 461   (:note "inline fixnum arithmetic")
 462   (:vop-var vop)
 463   (:save-p :compute-only)
 464   (:generator 30
 465     (move eax x)
 466     (inst cqo)
 467     (inst mov y-arg (fixnumize y))
 468     (inst idiv eax y-arg)
 469     (if (location= quo eax)
 470         (inst shl eax 3)
 471         (inst lea quo (make-ea :qword :index eax :scale 8)))
 472     (move rem edx)))
 473
 474 (define-vop (fast-truncate/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 475   (:translate truncate)
 476   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
 477          (y :scs (unsigned-reg signed-stack)))
 478   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 479   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target quo
 480                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 481   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 482                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 483   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
 484             (rem :scs (unsigned-reg)))
 485   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 486   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 487   (:vop-var vop)
 488   (:save-p :compute-only)
 489   (:generator 33
 490     (let ((zero (generate-error-code vop division-by-zero-error x y)))
 491       (if (sc-is y unsigned-reg)
 492           (inst test y y)  ; smaller instruction
 493           (inst cmp y 0))
 494       (inst jmp :eq zero))
 495     (move eax x)
 496     (inst xor edx edx)
 497     (inst div eax y)
 498     (move quo eax)
 499     (move rem edx)))
 500
 501 (define-vop (fast-truncate-c/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 502   (:translate truncate)
 503   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax))
 504   (:info y)
 505   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 31)))
 506   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target quo
 507                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 508   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 509                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 510   (:temporary (:sc unsigned-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 511   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
 512             (rem :scs (unsigned-reg)))
 513   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 514   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 515   (:vop-var vop)
 516   (:save-p :compute-only)
 517   (:generator 32
 518     (move eax x)
 519     (inst xor edx edx)
 520     (inst mov y-arg y)
 521     (inst div eax y-arg)
 522     (move quo eax)
 523     (move rem edx)))
 524
 525 (define-vop (fast-truncate/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 526   (:translate truncate)
 527   (:args (x :scs (signed-reg) :target eax)
 528          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 529   (:arg-types signed-num signed-num)
 530   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 531                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 532   (:temporary (:sc signed-reg :offset edx-offset :target rem
 533                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 534   (:results (quo :scs (signed-reg))
 535             (rem :scs (signed-reg)))
 536   (:result-types signed-num signed-num)
 537   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 538   (:vop-var vop)
 539   (:save-p :compute-only)
 540   (:generator 33
 541     (let ((zero (generate-error-code vop division-by-zero-error x y)))
 542       (if (sc-is y signed-reg)
 543           (inst test y y)  ; smaller instruction
 544           (inst cmp y 0))
 545       (inst jmp :eq zero))
 546     (move eax x)
 547     (inst cqo)
 548     (inst idiv eax y)
 549     (move quo eax)
 550     (move rem edx)))
 551
 552 (define-vop (fast-truncate-c/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 553   (:translate truncate)
 554   (:args (x :scs (signed-reg) :target eax))
 555   (:info y)
 556   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 32)))
 557   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 558                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 559   (:temporary (:sc signed-reg :offset edx-offset :target rem
 560                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 561   (:temporary (:sc signed-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 562   (:results (quo :scs (signed-reg))
 563             (rem :scs (signed-reg)))
 564   (:result-types signed-num signed-num)
 565   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 566   (:vop-var vop)
 567   (:save-p :compute-only)
 568   (:generator 32
 569     (move eax x)
 570     (inst cqo)
 571     (inst mov y-arg y)
 572     (inst idiv eax y-arg)
 573     (move quo eax)
 574     (move rem edx)))
 575
 576
 577 \f
 578 ;;;; Shifting
 579 (define-vop (fast-ash-c/fixnum=>fixnum)
 580   (:translate ash)
 581   (:policy :fast-safe)
 582   (:args (number :scs (any-reg) :target result
 583                  :load-if (not (and (sc-is number any-reg control-stack)
 584                                     (sc-is result any-reg control-stack)
 585                                     (location= number result)))))
 586   (:info amount)
 587   (:arg-types tagged-num (:constant integer))
 588   (:results (result :scs (any-reg)
 589                     :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 590                                        (sc-is result control-stack)
 591                                        (location= number result)))))
 592   (:result-types tagged-num)
 593   (:note "inline ASH")
 594   (:generator 2
 595     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 596            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 2)))
 597           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 598            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 4)))
 599           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 600            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 8)))
 601           (t
 602            (move result number)
 603            (cond ((plusp amount)
 604                   ;; We don't have to worry about overflow because of the
 605                   ;; result type restriction.
 606                   (inst shl result amount))
 607                  (t
 608                   ;; Since the shift instructions take the shift amount
 609                   ;; modulo 64 we must special case amounts of 64 and more.
 610                   ;; Because fixnums have only 61 bits, the result is 0 or
 611                   ;; -1 for all amounts of 60 or more, so use this as the
 612                   ;; limit instead.
 613                   (inst sar result (min (- n-word-bits n-fixnum-tag-bits 1)
 614                                         (- amount)))
 615                   (inst and result (lognot fixnum-tag-mask))))))))
 616
 617 (define-vop (fast-ash-left/fixnum=>fixnum)
 618   (:translate ash)
 619   (:args (number :scs (any-reg) :target result
 620                  :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 621                                     (sc-is result control-stack)
 622                                     (location= number result))))
 623          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 624   (:arg-types tagged-num positive-fixnum)
 625   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 626   (:results (result :scs (any-reg) :from (:argument 0)
 627                     :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 628                                        (sc-is result control-stack)
 629                                        (location= number result)))))
 630   (:result-types tagged-num)
 631   (:policy :fast-safe)
 632   (:note "inline ASH")
 633   (:generator 3
 634     (move result number)
 635     (move ecx amount)
 636     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 637     (inst shl result :cl)))
 638
 639 (define-vop (fast-ash-c/signed=>signed)
 640   (:translate ash)
 641   (:policy :fast-safe)
 642   (:args (number :scs (signed-reg) :target result
 643                  :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 644                                     (sc-is result signed-stack)
 645                                     (location= number result)))))
 646   (:info amount)
 647   (:arg-types signed-num (:constant integer))
 648   (:results (result :scs (signed-reg)
 649                     :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 650                                        (sc-is result signed-stack)
 651                                        (location= number result)))))
 652   (:result-types signed-num)
 653   (:note "inline ASH")
 654   (:generator 3
 655     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 656            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 2)))
 657           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 658            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 4)))
 659           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 660            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 8)))
 661           (t
 662            (move result number)
 663            (cond ((plusp amount) (inst shl result amount))
 664                  (t (inst sar result (min 63 (- amount)))))))))
 665
 666 (define-vop (fast-ash-c/unsigned=>unsigned)
 667   (:translate ash)
 668   (:policy :fast-safe)
 669   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result
 670                  :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 671                                     (sc-is result unsigned-stack)
 672                                     (location= number result)))))
 673   (:info amount)
 674   (:arg-types unsigned-num (:constant integer))
 675   (:results (result :scs (unsigned-reg)
 676                     :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 677                                        (sc-is result unsigned-stack)
 678                                        (location= number result)))))
 679   (:result-types unsigned-num)
 680   (:note "inline ASH")
 681   (:generator 3
 682     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 683            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 2)))
 684           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 685            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 4)))
 686           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 687            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 8)))
 688           (t
 689            (move result number)
 690            (cond ((< -64 amount 64) ;; XXXX
 691                   ;; this code is used both in ASH and ASH-MOD32, so
 692                   ;; be careful
 693                   (if (plusp amount)
 694                       (inst shl result amount)
 695                       (inst shr result (- amount))))
 696                  (t (if (sc-is result unsigned-reg)
 697                         (inst xor result result)
 698                         (inst mov result 0))))))))
 699
 700 (define-vop (fast-ash-left/signed=>signed)
 701   (:translate ash)
 702   (:args (number :scs (signed-reg) :target result
 703                  :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 704                                     (sc-is result signed-stack)
 705                                     (location= number result))))
 706          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 707   (:arg-types signed-num positive-fixnum)
 708   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 709   (:results (result :scs (signed-reg) :from (:argument 0)
 710                     :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 711                                        (sc-is result signed-stack)
 712                                        (location= number result)))))
 713   (:result-types signed-num)
 714   (:policy :fast-safe)
 715   (:note "inline ASH")
 716   (:generator 4
 717     (move result number)
 718     (move ecx amount)
 719     (inst shl result :cl)))
 720
 721 (define-vop (fast-ash-left/unsigned=>unsigned)
 722   (:translate ash)
 723   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result
 724                  :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 725                                     (sc-is result unsigned-stack)
 726                                     (location= number result))))
 727          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 728   (:arg-types unsigned-num positive-fixnum)
 729   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 730   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
 731                     :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 732                                        (sc-is result unsigned-stack)
 733                                        (location= number result)))))
 734   (:result-types unsigned-num)
 735   (:policy :fast-safe)
 736   (:note "inline ASH")
 737   (:generator 4
 738     (move result number)
 739     (move ecx amount)
 740     (inst shl result :cl)))
 741
 742 (define-vop (fast-ash/signed=>signed)
 743   (:translate ash)
 744   (:policy :fast-safe)
 745   (:args (number :scs (signed-reg) :target result)
 746          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
 747   (:arg-types signed-num signed-num)
 748   (:results (result :scs (signed-reg) :from (:argument 0)))
 749   (:result-types signed-num)
 750   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 751   (:note "inline ASH")
 752   (:generator 5
 753     (move result number)
 754     (move ecx amount)
 755     (inst or ecx ecx)
 756     (inst jmp :ns POSITIVE)
 757     (inst neg ecx)
 758     (inst cmp ecx 63)
 759     (inst jmp :be OKAY)
 760     (inst mov ecx 63)
 761     OKAY
 762     (inst sar result :cl)
 763     (inst jmp DONE)
 764
 765     POSITIVE
 766     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 767     (inst shl result :cl)
 768
 769     DONE))
 770
 771 (define-vop (fast-ash/unsigned=>unsigned)
 772   (:translate ash)
 773   (:policy :fast-safe)
 774   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result)
 775          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
 776   (:arg-types unsigned-num signed-num)
 777   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
 778   (:result-types unsigned-num)
 779   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 780   (:note "inline ASH")
 781   (:generator 5
 782     (move result number)
 783     (move ecx amount)
 784     (inst or ecx ecx)
 785     (inst jmp :ns POSITIVE)
 786     (inst neg ecx)
 787     (inst cmp ecx 63)
 788     (inst jmp :be OKAY)
 789     (inst xor result result)
 790     (inst jmp DONE)
 791     OKAY
 792     (inst shr result :cl)
 793     (inst jmp DONE)
 794
 795     POSITIVE
 796     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 797     (inst shl result :cl)
 798
 799     DONE))
 800
 801 (in-package "SB!C")
 802
 803 (defknown %lea (integer integer (member 1 2 4 8 16) (signed-byte 64))
 804   integer
 805   (foldable flushable movable))
 806
 807 (defoptimizer (%lea derive-type) ((base index scale disp))
 808   (when (and (constant-lvar-p scale)
 809              (constant-lvar-p disp))
 810     (let ((scale (lvar-value scale))
 811           (disp (lvar-value disp))
 812           (base-type (lvar-type base))
 813           (index-type (lvar-type index)))
 814       (when (and (numeric-type-p base-type)
 815                  (numeric-type-p index-type))
 816         (let ((base-lo (numeric-type-low base-type))
 817               (base-hi (numeric-type-high base-type))
 818               (index-lo (numeric-type-low index-type))
 819               (index-hi (numeric-type-high index-type)))
 820           (make-numeric-type :class 'integer
 821                              :complexp :real
 822                              :low (when (and base-lo index-lo)
 823                                     (+ base-lo (* index-lo scale) disp))
 824                              :high (when (and base-hi index-hi)
 825                                      (+ base-hi (* index-hi scale) disp))))))))
 826
 827 (defun %lea (base index scale disp)
 828   (+ base (* index scale) disp))
 829
 830 (in-package "SB!VM")
 831
 832 (define-vop (%lea/unsigned=>unsigned)
 833   (:translate %lea)
 834   (:policy :fast-safe)
 835   (:args (base :scs (unsigned-reg))
 836          (index :scs (unsigned-reg)))
 837   (:info scale disp)
 838   (:arg-types unsigned-num unsigned-num
 839               (:constant (member 1 2 4 8))
 840               (:constant (signed-byte 64)))
 841   (:results (r :scs (unsigned-reg)))
 842   (:result-types unsigned-num)
 843   (:generator 5
 844     (inst lea r (make-ea :qword :base base :index index
 845                          :scale scale :disp disp))))
 846
 847 (define-vop (%lea/signed=>signed)
 848   (:translate %lea)
 849   (:policy :fast-safe)
 850   (:args (base :scs (signed-reg))
 851          (index :scs (signed-reg)))
 852   (:info scale disp)
 853   (:arg-types signed-num signed-num
 854               (:constant (member 1 2 4 8))
 855               (:constant (signed-byte 64)))
 856   (:results (r :scs (signed-reg)))
 857   (:result-types signed-num)
 858   (:generator 4
 859     (inst lea r (make-ea :qword :base base :index index
 860                          :scale scale :disp disp))))
 861
 862 (define-vop (%lea/fixnum=>fixnum)
 863   (:translate %lea)
 864   (:policy :fast-safe)
 865   (:args (base :scs (any-reg))
 866          (index :scs (any-reg)))
 867   (:info scale disp)
 868   (:arg-types tagged-num tagged-num
 869               (:constant (member 1 2 4 8))
 870               (:constant (signed-byte 64)))
 871   (:results (r :scs (any-reg)))
 872   (:result-types tagged-num)
 873   (:generator 3
 874     (inst lea r (make-ea :qword :base base :index index
 875                          :scale scale :disp disp))))
 876
 877 ;;; FIXME: before making knowledge of this too public, it needs to be
 878 ;;; fixed so that it's actually _faster_ than the non-CMOV version; at
 879 ;;; least on my Celeron-XXX laptop, this version is marginally slower
 880 ;;; than the above version with branches.  -- CSR, 2003-09-04
 881 (define-vop (fast-cmov-ash/unsigned=>unsigned)
 882   (:translate ash)
 883   (:policy :fast-safe)
 884   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result)
 885          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
 886   (:arg-types unsigned-num signed-num)
 887   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
 888   (:result-types unsigned-num)
 889   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 890   (:temporary (:sc any-reg :from (:eval 0) :to (:eval 1)) zero)
 891   (:note "inline ASH")
 892   (:guard (member :cmov *backend-subfeatures*))
 893   (:generator 4
 894     (move result number)
 895     (move ecx amount)
 896     (inst or ecx ecx)
 897     (inst jmp :ns POSITIVE)
 898     (inst neg ecx)
 899     (inst xor zero zero)
 900     (inst shr result :cl)
 901     (inst cmp ecx 63)
 902     (inst cmov :nbe result zero)
 903     (inst jmp DONE)
 904
 905     POSITIVE
 906     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 907     (inst shl result :cl)
 908
 909     DONE))
 910 \f
 911 (define-vop (signed-byte-64-len)
 912   (:translate integer-length)
 913   (:note "inline (signed-byte 64) integer-length")
 914   (:policy :fast-safe)
 915   (:args (arg :scs (signed-reg) :target res))
 916   (:arg-types signed-num)
 917   (:results (res :scs (unsigned-reg)))
 918   (:result-types unsigned-num)
 919   (:generator 28
 920     (move res arg)
 921     (inst cmp res 0)
 922     (inst jmp :ge POS)
 923     (inst not res)
 924     POS
 925     (inst bsr res res)
 926     (inst jmp :z ZERO)
 927     (inst inc res)
 928     (inst jmp DONE)
 929     ZERO
 930     (inst xor res res)
 931     DONE))
 932
 933 (define-vop (unsigned-byte-64-len)
 934   (:translate integer-length)
 935   (:note "inline (unsigned-byte 64) integer-length")
 936   (:policy :fast-safe)
 937   (:args (arg :scs (unsigned-reg)))
 938   (:arg-types unsigned-num)
 939   (:results (res :scs (unsigned-reg)))
 940   (:result-types unsigned-num)
 941   (:generator 26
 942     (inst bsr res arg)
 943     (inst jmp :z ZERO)
 944     (inst inc res)
 945     (inst jmp DONE)
 946     ZERO
 947     (inst xor res res)
 948     DONE))
 949
 950
 951 (define-vop (unsigned-byte-64-count)
 952   (:translate logcount)
 953   (:note "inline (unsigned-byte 64) logcount")
 954   (:policy :fast-safe)
 955   (:args (arg :scs (unsigned-reg)))
 956   (:arg-types unsigned-num)
 957   (:results (result :scs (unsigned-reg)))
 958   (:result-types positive-fixnum)
 959   (:temporary (:sc unsigned-reg :from (:argument 0)) temp)
 960   (:temporary (:sc unsigned-reg :from (:argument 0)) t1)
 961   (:generator 60
 962     (move result arg)
 963     (move t1 arg)
 964
 965     (inst mov temp result)
 966     (inst shr temp 1)
 967     (inst and result #x55555555)        ; note these masks will restrict the
 968     (inst and temp #x55555555)          ; count to the lower half of arg
 969     (inst add result temp)
 970
 971     (inst mov temp result)
 972     (inst shr temp 2)
 973     (inst and result #x33333333)
 974     (inst and temp #x33333333)
 975     (inst add result temp)
 976
 977     (inst mov temp result)
 978     (inst shr temp 4)
 979     (inst and result #x0f0f0f0f)
 980     (inst and temp #x0f0f0f0f)
 981     (inst add result temp)
 982
 983     (inst mov temp result)
 984     (inst shr temp 8)
 985     (inst and result #x00ff00ff)
 986     (inst and temp #x00ff00ff)
 987     (inst add result temp)
 988
 989     (inst mov temp result)
 990     (inst shr temp 16)
 991     (inst and result #x0000ffff)
 992     (inst and temp #x0000ffff)
 993     (inst add result temp)
 994
 995     ;;; now do the upper half
 996     (inst shr t1 32)
 997
 998     (inst mov temp t1)
 999     (inst shr temp 1)
1000     (inst and t1 #x55555555)
1001     (inst and temp #x55555555)
1002     (inst add t1 temp)
1003
1004     (inst mov temp t1)
1005     (inst shr temp 2)
1006     (inst and t1 #x33333333)
1007     (inst and temp #x33333333)
1008     (inst add t1 temp)
1009
1010     (inst mov temp t1)
1011     (inst shr temp 4)
1012     (inst and t1 #x0f0f0f0f)
1013     (inst and temp #x0f0f0f0f)
1014     (inst add t1 temp)
1015
1016     (inst mov temp t1)
1017     (inst shr temp 8)
1018     (inst and t1 #x00ff00ff)
1019     (inst and temp #x00ff00ff)
1020     (inst add t1 temp)
1021
1022     (inst mov temp t1)
1023     (inst shr temp 16)
1024     (inst and t1 #x0000ffff)
1025     (inst and temp #x0000ffff)
1026     (inst add t1 temp)
1027     (inst add result t1)))
1028
1029
1030 \f
1031 ;;;; binary conditional VOPs
1032
1033 (define-vop (fast-conditional)
1034   (:conditional)
1035   (:info target not-p)
1036   (:effects)
1037   (:affected)
1038   (:policy :fast-safe))
1039
1040 ;;; constant variants are declared for 32 bits not 64 bits, because
1041 ;;; loading a 64 bit constant is silly
1042
1043 (define-vop (fast-conditional/fixnum fast-conditional)
1044   (:args (x :scs (any-reg)
1045             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
1046                                (sc-is y any-reg))))
1047          (y :scs (any-reg control-stack)))
1048   (:arg-types tagged-num tagged-num)
1049   (:note "inline fixnum comparison"))
1050
1051 (define-vop (fast-conditional-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
1052   (:args (x :scs (any-reg control-stack)))
1053   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 29)))
1054   (:info target not-p y))
1055
1056 (define-vop (fast-conditional/signed fast-conditional)
1057   (:args (x :scs (signed-reg)
1058             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
1059                                (sc-is y signed-reg))))
1060          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
1061   (:arg-types signed-num signed-num)
1062   (:note "inline (signed-byte 64) comparison"))
1063
1064 (define-vop (fast-conditional-c/signed fast-conditional/signed)
1065   (:args (x :scs (signed-reg signed-stack)))
1066   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 31)))
1067   (:info target not-p y))
1068
1069 (define-vop (fast-conditional/unsigned fast-conditional)
1070   (:args (x :scs (unsigned-reg)
1071             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1072                                (sc-is y unsigned-reg))))
1073          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1074   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
1075   (:note "inline (unsigned-byte 64) comparison"))
1076
1077 (define-vop (fast-conditional-c/unsigned fast-conditional/unsigned)
1078   (:args (x :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1079   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 31)))
1080   (:info target not-p y))
1081
1082 (macrolet ((define-conditional-vop (tran cond unsigned not-cond not-unsigned)
1083              `(progn
1084                 ,@(mapcar
1085                    (lambda (suffix cost signed)
1086                      `(define-vop (;; FIXME: These could be done more
1087                                    ;; cleanly with SYMBOLICATE.
1088                                    ,(intern (format nil "~:@(FAST-IF-~A~A~)"
1089                                                     tran suffix))
1090                                    ,(intern
1091                                      (format nil "~:@(FAST-CONDITIONAL~A~)"
1092                                              suffix)))
1093                         (:translate ,tran)
1094                         (:generator ,cost
1095                                     (inst cmp x
1096                                           ,(if (eq suffix '-c/fixnum)
1097                                                '(fixnumize y)
1098                                                'y))
1099                                     (inst jmp (if not-p
1100                                                   ,(if signed
1101                                                        not-cond
1102                                                        not-unsigned)
1103                                                   ,(if signed
1104                                                        cond
1105                                                        unsigned))
1106                                           target))))
1107                    '(/fixnum -c/fixnum /signed -c/signed /unsigned -c/unsigned)
1108 ;                  '(/fixnum  /signed  /unsigned)
1109                    '(4 3 6 5 6 5)
1110                    '(t t t t nil nil)))))
1111
1112   (define-conditional-vop < :l :b :ge :ae)
1113   (define-conditional-vop > :g :a :le :be))
1114
1115 (define-vop (fast-if-eql/signed fast-conditional/signed)
1116   (:translate eql)
1117   (:generator 6
1118     (inst cmp x y)
1119     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
1120
1121 (define-vop (fast-if-eql-c/signed fast-conditional-c/signed)
1122   (:translate eql)
1123   (:generator 5
1124     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (zerop y))
1125            (inst test x x))  ; smaller instruction
1126           (t
1127            (inst cmp x y)))
1128     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
1129
1130 (define-vop (fast-if-eql/unsigned fast-conditional/unsigned)
1131   (:translate eql)
1132   (:generator 6
1133     (inst cmp x y)
1134     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
1135
1136 (define-vop (fast-if-eql-c/unsigned fast-conditional-c/unsigned)
1137   (:translate eql)
1138   (:generator 5
1139     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (zerop y))
1140            (inst test x x))  ; smaller instruction
1141           (t
1142            (inst cmp x y)))
1143     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
1144
1145 ;;; EQL/FIXNUM is funny because the first arg can be of any type, not just a
1146 ;;; known fixnum.
1147
1148 ;;; These versions specify a fixnum restriction on their first arg. We have
1149 ;;; also generic-eql/fixnum VOPs which are the same, but have no restriction on
1150 ;;; the first arg and a higher cost. The reason for doing this is to prevent
1151 ;;; fixnum specific operations from being used on word integers, spuriously
1152 ;;; consing the argument.
1153
1154 (define-vop (fast-eql/fixnum fast-conditional)
1155   (:args (x :scs (any-reg)
1156             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
1157                                (sc-is y any-reg))))
1158          (y :scs (any-reg control-stack)))
1159   (:arg-types tagged-num tagged-num)
1160   (:note "inline fixnum comparison")
1161   (:translate eql)
1162   (:generator 4
1163     (inst cmp x y)
1164     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
1165 (define-vop (generic-eql/fixnum fast-eql/fixnum)
1166   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg)
1167             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
1168                                (sc-is y any-reg))))
1169          (y :scs (any-reg control-stack)))
1170   (:arg-types * tagged-num)
1171   (:variant-cost 7))
1172
1173
1174 (define-vop (fast-eql-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
1175   (:args (x :scs (any-reg control-stack)))
1176   (:arg-types tagged-num (:constant (signed-byte 29)))
1177   (:info target not-p y)
1178   (:translate eql)
1179   (:generator 2
1180     (cond ((and (sc-is x any-reg) (zerop y))
1181            (inst test x x))  ; smaller instruction
1182           (t
1183            (inst cmp x (fixnumize y))))
1184     (inst jmp (if not-p :ne :e) target)))
1185
1186 (define-vop (generic-eql-c/fixnum fast-eql-c/fixnum)
1187   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg control-stack)))
1188   (:arg-types * (:constant (signed-byte 29)))
1189   (:variant-cost 6))
1190 \f
1191 ;;;; 32-bit logical operations
1192
1193 (define-vop (merge-bits)
1194   (:translate merge-bits)
1195   (:args (shift :scs (signed-reg unsigned-reg) :target ecx)
1196          (prev :scs (unsigned-reg) :target result)
1197          (next :scs (unsigned-reg)))
1198   (:arg-types tagged-num unsigned-num unsigned-num)
1199   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 0)) ecx)
1200   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 1)))
1201   (:result-types unsigned-num)
1202   (:policy :fast-safe)
1203   (:generator 4
1204     (move ecx shift)
1205     (move result prev)
1206     (inst shrd result next :cl)))
1207
1208 ;;; Only the lower 6 bits of the shift amount are significant.
1209 (define-vop (shift-towards-someplace)
1210   (:policy :fast-safe)
1211   (:args (num :scs (unsigned-reg) :target r)
1212          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
1213   (:arg-types unsigned-num tagged-num)
1214   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
1215   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
1216   (:result-types unsigned-num))
1217
1218 (define-vop (shift-towards-start shift-towards-someplace)
1219   (:translate shift-towards-start)
1220   (:note "SHIFT-TOWARDS-START")
1221   (:generator 1
1222     (move r num)
1223     (move ecx amount)
1224     (inst shr r :cl)))
1225
1226 (define-vop (shift-towards-end shift-towards-someplace)
1227   (:translate shift-towards-end)
1228   (:note "SHIFT-TOWARDS-END")
1229   (:generator 1
1230     (move r num)
1231     (move ecx amount)
1232     (inst shl r :cl)))
1233 \f
1234 ;;;; Modular functions
1235
1236 (macrolet ((def (name -c-p)
1237              (let ((fun64 (intern (format nil "~S-MOD64" name)))
1238                    (vopu (intern (format nil "FAST-~S/UNSIGNED=>UNSIGNED" name)))
1239                    (vopcu (intern (format nil "FAST-~S-C/UNSIGNED=>UNSIGNED" name)))
1240                    (vopf (intern (format nil "FAST-~S/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1241                    (vopcf (intern (format nil "FAST-~S-C/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1242                    (vop64u (intern (format nil "FAST-~S-MOD64/UNSIGNED=>UNSIGNED" name)))
1243                    (vop64f (intern (format nil "FAST-~S-MOD64/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1244                    (vop64cu (intern (format nil "FAST-~S-MOD64-C/UNSIGNED=>UNSIGNED" name)))
1245                    (vop64cf (intern (format nil "FAST-~S-MOD64-C/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1246                    (sfun61 (intern (format nil "~S-SMOD61" name)))
1247                    (svop61f (intern (format nil "FAST-~S-SMOD61/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1248                    (svop61cf (intern (format nil "FAST-~S-SMOD61-C/FIXNUM=>FIXNUM" name))))
1249                `(progn
1250                   (define-modular-fun ,fun64 (x y) ,name :unsigned 64)
1251                   (define-modular-fun ,sfun61 (x y) ,name :signed 61)
1252                   (define-vop (,vop64u ,vopu) (:translate ,fun64))
1253                   (define-vop (,vop64f ,vopf) (:translate ,fun64))
1254                   (define-vop (,svop61f ,vopf) (:translate ,sfun61))
1255                   ,@(when -c-p
1256                       `((define-vop (,vop64cu ,vopcu) (:translate ,fun64))
1257                         (define-vop (,svop61cf ,vopcf) (:translate ,sfun61))))))))
1258   (def + t)
1259   (def - t)
1260   ;; (no -C variant as x86 MUL instruction doesn't take an immediate)
1261   (def * nil))
1262
1263 (define-vop (fast-ash-left-mod64-c/unsigned=>unsigned
1264              fast-ash-c/unsigned=>unsigned)
1265   (:translate ash-left-mod64))
1266 (define-vop (fast-ash-left-mod64/unsigned=>unsigned
1267              fast-ash-left/unsigned=>unsigned))
1268 (deftransform ash-left-mod64 ((integer count)
1269                               ((unsigned-byte 64) (unsigned-byte 6)))
1270   (when (sb!c::constant-lvar-p count)
1271     (sb!c::give-up-ir1-transform))
1272   '(%primitive fast-ash-left-mod64/unsigned=>unsigned integer count))
1273
1274 (define-vop (fast-ash-left-smod61-c/fixnum=>fixnum
1275              fast-ash-c/fixnum=>fixnum)
1276   (:translate ash-left-smod61))
1277 (define-vop (fast-ash-left-smod61/fixnum=>fixnum
1278              fast-ash-left/fixnum=>fixnum))
1279 (deftransform ash-left-smod61 ((integer count)
1280                                ((signed-byte 61) (unsigned-byte 6)))
1281   (when (sb!c::constant-lvar-p count)
1282     (sb!c::give-up-ir1-transform))
1283   '(%primitive fast-ash-left-smod61/fixnum=>fixnum integer count))
1284
1285 (in-package "SB!C")
1286
1287 (defknown sb!vm::%lea-mod64 (integer integer (member 1 2 4 8) (signed-byte 64))
1288   (unsigned-byte 64)
1289   (foldable flushable movable))
1290 (defknown sb!vm::%lea-smod61 (integer integer (member 1 2 4 8) (signed-byte 64))
1291   (signed-byte 61)
1292   (foldable flushable movable))
1293
1294 (define-modular-fun-optimizer %lea ((base index scale disp) :unsigned :width width)
1295   (when (and (<= width 64)
1296              (constant-lvar-p scale)
1297              (constant-lvar-p disp))
1298     (cut-to-width base :unsigned width)
1299     (cut-to-width index :unsigned width)
1300     'sb!vm::%lea-mod64))
1301 (define-modular-fun-optimizer %lea ((base index scale disp) :signed :width width)
1302   (when (and (<= width 61)
1303              (constant-lvar-p scale)
1304              (constant-lvar-p disp))
1305     (cut-to-width base :signed width)
1306     (cut-to-width index :signed width)
1307     'sb!vm::%lea-smod61))
1308
1309 #+sb-xc-host
1310 (progn
1311   (defun sb!vm::%lea-mod64 (base index scale disp)
1312     (ldb (byte 64 0) (%lea base index scale disp)))
1313   (defun sb!vm::%lea-smod61 (base index scale disp)
1314     (mask-signed-field 61 (%lea base index scale disp))))
1315 #-sb-xc-host
1316 (progn
1317   (defun sb!vm::%lea-mod64 (base index scale disp)
1318     (let ((base (logand base #xffffffffffffffff))
1319           (index (logand index #xffffffffffffffff)))
1320       ;; can't use modular version of %LEA, as we only have VOPs for
1321       ;; constant SCALE and DISP.
1322       (ldb (byte 64 0) (+ base (* index scale) disp))))
1323   (defun sb!vm::%lea-smod61 (base index scale disp)
1324     (let ((base (mask-signed-field 61 base))
1325           (index (mask-signed-field 61 index)))
1326       ;; can't use modular version of %LEA, as we only have VOPs for
1327       ;; constant SCALE and DISP.
1328       (mask-signed-field 61 (+ base (* index scale) disp)))))
1329
1330 (in-package "SB!VM")
1331
1332 (define-vop (%lea-mod64/unsigned=>unsigned
1333              %lea/unsigned=>unsigned)
1334   (:translate %lea-mod64))
1335 (define-vop (%lea-smod61/fixnum=>fixnum
1336              %lea/fixnum=>fixnum)
1337   (:translate %lea-smod61))
1338
1339 ;;; logical operations
1340 (define-modular-fun lognot-mod64 (x) lognot :unsigned 64)
1341 (define-vop (lognot-mod64/unsigned=>unsigned)
1342   (:translate lognot-mod64)
1343   (:args (x :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target r
1344             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1345                                (sc-is r unsigned-stack)
1346                                (location= x r)))))
1347   (:arg-types unsigned-num)
1348   (:results (r :scs (unsigned-reg)
1349                :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1350                                   (sc-is r unsigned-stack)
1351                                   (location= x r)))))
1352   (:result-types unsigned-num)
1353   (:policy :fast-safe)
1354   (:generator 1
1355     (move r x)
1356     (inst not r)))
1357
1358 (define-modular-fun logxor-mod64 (x y) logxor :unsigned 64)
1359 (define-vop (fast-logxor-mod64/unsigned=>unsigned
1360              fast-logxor/unsigned=>unsigned)
1361   (:translate logxor-mod64))
1362 (define-vop (fast-logxor-mod64-c/unsigned=>unsigned
1363              fast-logxor-c/unsigned=>unsigned)
1364   (:translate logxor-mod64))
1365 (define-vop (fast-logxor-mod64/fixnum=>fixnum
1366              fast-logxor/fixnum=>fixnum)
1367   (:translate logxor-mod64))
1368 (define-vop (fast-logxor-mod64-c/fixnum=>fixnum
1369              fast-logxor-c/fixnum=>fixnum)
1370   (:translate logxor-mod64))
1371
1372 (define-source-transform logeqv (&rest args)
1373   (if (oddp (length args))
1374       `(logxor ,@args)
1375       `(lognot (logxor ,@args))))
1376 (define-source-transform logandc1 (x y)
1377   `(logand (lognot ,x) ,y))
1378 (define-source-transform logandc2 (x y)
1379   `(logand ,x (lognot ,y)))
1380 (define-source-transform logorc1 (x y)
1381   `(logior (lognot ,x) ,y))
1382 (define-source-transform logorc2 (x y)
1383   `(logior ,x (lognot ,y)))
1384 (define-source-transform lognor (x y)
1385   `(lognot (logior ,x ,y)))
1386 (define-source-transform lognand (x y)
1387   `(lognot (logand ,x ,y)))
1388 \f
1389 ;;;; bignum stuff
1390
1391 (define-vop (bignum-length get-header-data)
1392   (:translate sb!bignum:%bignum-length)
1393   (:policy :fast-safe))
1394
1395 (define-vop (bignum-set-length set-header-data)
1396   (:translate sb!bignum:%bignum-set-length)
1397   (:policy :fast-safe))
1398
1399 (define-full-reffer bignum-ref * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
1400   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum:%bignum-ref)
1401
1402 (define-full-setter bignum-set * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
1403   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum:%bignum-set)
1404
1405 (define-vop (digit-0-or-plus)
1406   (:translate sb!bignum:%digit-0-or-plusp)
1407   (:policy :fast-safe)
1408   (:args (digit :scs (unsigned-reg)))
1409   (:arg-types unsigned-num)
1410   (:conditional)
1411   (:info target not-p)
1412   (:generator 3
1413     (inst or digit digit)
1414     (inst jmp (if not-p :s :ns) target)))
1415
1416
1417 ;;; For add and sub with carry the sc of carry argument is any-reg so
1418 ;;; the it may be passed as a fixnum or word and thus may be 0, 1, or
1419 ;;; 4. This is easy to deal with and may save a fixnum-word
1420 ;;; conversion.
1421 (define-vop (add-w/carry)
1422   (:translate sb!bignum:%add-with-carry)
1423   (:policy :fast-safe)
1424   (:args (a :scs (unsigned-reg) :target result)
1425          (b :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :to :eval)
1426          (c :scs (any-reg) :target temp))
1427   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
1428   (:temporary (:sc any-reg :from (:argument 2) :to :eval) temp)
1429   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0))
1430             (carry :scs (unsigned-reg)))
1431   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
1432   (:generator 4
1433     (move result a)
1434     (move temp c)
1435     (inst neg temp) ; Set the carry flag to 0 if c=0 else to 1
1436     (inst adc result b)
1437     (inst mov carry 0)
1438     (inst adc carry carry)))
1439
1440 ;;; Note: the borrow is the oppostite of the x86 convention - 1 for no
1441 ;;; borrow and 0 for a borrow.
1442 (define-vop (sub-w/borrow)
1443   (:translate sb!bignum:%subtract-with-borrow)
1444   (:policy :fast-safe)
1445   (:args (a :scs (unsigned-reg) :to :eval :target result)
1446          (b :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :to :result)
1447          (c :scs (any-reg control-stack)))
1448   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
1449   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from :eval)
1450             (borrow :scs (unsigned-reg)))
1451   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
1452   (:generator 5
1453     (inst cmp c 1) ; Set the carry flag to 1 if c=0 else to 0
1454     (move result a)
1455     (inst sbb result b)
1456     (inst mov borrow 0)
1457     (inst adc borrow borrow)
1458     (inst xor borrow 1)))
1459
1460
1461 (define-vop (bignum-mult-and-add-3-arg)
1462   (:translate sb!bignum:%multiply-and-add)
1463   (:policy :fast-safe)
1464   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1465          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1466          (carry-in :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1467   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1468   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1469                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1470   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1471                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1472   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1473             (lo :scs (unsigned-reg)))
1474   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1475   (:generator 20
1476     (move eax x)
1477     (inst mul eax y)
1478     (inst add eax carry-in)
1479     (inst adc edx 0)
1480     (move hi edx)
1481     (move lo eax)))
1482
1483 (define-vop (bignum-mult-and-add-4-arg)
1484   (:translate sb!bignum:%multiply-and-add)
1485   (:policy :fast-safe)
1486   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1487          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1488          (prev :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1489          (carry-in :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1490   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1491   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1492                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1493   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1494                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1495   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1496             (lo :scs (unsigned-reg)))
1497   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1498   (:generator 20
1499     (move eax x)
1500     (inst mul eax y)
1501     (inst add eax prev)
1502     (inst adc edx 0)
1503     (inst add eax carry-in)
1504     (inst adc edx 0)
1505     (move hi edx)
1506     (move lo eax)))
1507
1508
1509 (define-vop (bignum-mult)
1510   (:translate sb!bignum:%multiply)
1511   (:policy :fast-safe)
1512   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1513          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1514   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
1515   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1516                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1517   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1518                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1519   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1520             (lo :scs (unsigned-reg)))
1521   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1522   (:generator 20
1523     (move eax x)
1524     (inst mul eax y)
1525     (move hi edx)
1526     (move lo eax)))
1527
1528 (define-vop (bignum-lognot lognot-mod64/unsigned=>unsigned)
1529   (:translate sb!bignum:%lognot))
1530
1531 (define-vop (fixnum-to-digit)
1532   (:translate sb!bignum:%fixnum-to-digit)
1533   (:policy :fast-safe)
1534   (:args (fixnum :scs (any-reg control-stack) :target digit))
1535   (:arg-types tagged-num)
1536   (:results (digit :scs (unsigned-reg)
1537                    :load-if (not (and (sc-is fixnum control-stack)
1538                                       (sc-is digit unsigned-stack)
1539                                       (location= fixnum digit)))))
1540   (:result-types unsigned-num)
1541   (:generator 1
1542     (move digit fixnum)
1543     (inst sar digit 3)))
1544
1545 (define-vop (bignum-floor)
1546   (:translate sb!bignum:%floor)
1547   (:policy :fast-safe)
1548   (:args (div-high :scs (unsigned-reg) :target edx)
1549          (div-low :scs (unsigned-reg) :target eax)
1550          (divisor :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1551   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1552   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 1)
1553                    :to (:result 0) :target quo) eax)
1554   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 0)
1555                    :to (:result 1) :target rem) edx)
1556   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
1557             (rem :scs (unsigned-reg)))
1558   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1559   (:generator 300
1560     (move edx div-high)
1561     (move eax div-low)
1562     (inst div eax divisor)
1563     (move quo eax)
1564     (move rem edx)))
1565
1566 (define-vop (signify-digit)
1567   (:translate sb!bignum:%fixnum-digit-with-correct-sign)
1568   (:policy :fast-safe)
1569   (:args (digit :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target res))
1570   (:arg-types unsigned-num)
1571   (:results (res :scs (any-reg signed-reg)
1572                  :load-if (not (and (sc-is digit unsigned-stack)
1573                                     (sc-is res control-stack signed-stack)
1574                                     (location= digit res)))))
1575   (:result-types signed-num)
1576   (:generator 1
1577     (move res digit)
1578     (when (sc-is res any-reg control-stack)
1579       (inst shl res 3))))
1580
1581 (define-vop (digit-ashr)
1582   (:translate sb!bignum:%ashr)
1583   (:policy :fast-safe)
1584   (:args (digit :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target result)
1585          (count :scs (unsigned-reg) :target ecx))
1586   (:arg-types unsigned-num positive-fixnum)
1587   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
1588   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
1589                     :load-if (not (and (sc-is result unsigned-stack)
1590                                        (location= digit result)))))
1591   (:result-types unsigned-num)
1592   (:generator 1
1593     (move result digit)
1594     (move ecx count)
1595     (inst sar result :cl)))
1596
1597 (define-vop (digit-lshr digit-ashr)
1598   (:translate sb!bignum:%digit-logical-shift-right)
1599   (:generator 1
1600     (move result digit)
1601     (move ecx count)
1602     (inst shr result :cl)))
1603
1604 (define-vop (digit-ashl digit-ashr)
1605   (:translate sb!bignum:%ashl)
1606   (:generator 1
1607     (move result digit)
1608     (move ecx count)
1609     (inst shl result :cl)))
1610 \f
1611 ;;;; static functions
1612
1613 (define-static-fun two-arg-/ (x y) :translate /)
1614
1615 (define-static-fun two-arg-gcd (x y) :translate gcd)
1616 (define-static-fun two-arg-lcm (x y) :translate lcm)
1617
1618 (define-static-fun two-arg-and (x y) :translate logand)
1619 (define-static-fun two-arg-ior (x y) :translate logior)
1620 (define-static-fun two-arg-xor (x y) :translate logxor)
1621
1622
1623 (in-package "SB!C")
1624
1625 (defun *-transformer (y)
1626   (cond
1627     ((= y (ash 1 (integer-length y)))
1628      ;; there's a generic transform for y = 2^k
1629      (give-up-ir1-transform))
1630     ((member y '(3 5 9))
1631      ;; we can do these multiplications directly using LEA
1632      `(%lea x x ,(1- y) 0))
1633     (t
1634      ;; A normal 64-bit multiplication takes 4 cycles on Athlon 64/Opteron.
1635      ;; Optimizing multiplications (other than the above cases) to
1636      ;; shifts/adds/leas gives a maximum improvement of 1 cycle, but requires
1637      ;; quite a lot of hairy code.
1638      (give-up-ir1-transform))))
1639
1640 (deftransform * ((x y)
1641                  ((unsigned-byte 64) (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1642                  (unsigned-byte 64))
1643   "recode as leas, shifts and adds"
1644   (let ((y (lvar-value y)))
1645     (*-transformer y)))
1646 (deftransform sb!vm::*-mod64
1647     ((x y) ((unsigned-byte 64) (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1648      (unsigned-byte 64))
1649   "recode as leas, shifts and adds"
1650   (let ((y (lvar-value y)))
1651     (*-transformer y)))
1652
1653 (deftransform * ((x y)
1654                  ((signed-byte 61) (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1655                  (signed-byte 61))
1656   "recode as leas, shifts and adds"
1657   (let ((y (lvar-value y)))
1658     (*-transformer y)))
1659 (deftransform sb!vm::*-smod61
1660     ((x y) ((signed-byte 61) (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1661      (signed-byte 61))
1662   "recode as leas, shifts and adds"
1663   (let ((y (lvar-value y)))
1664     (*-transformer y)))