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 n-fixnum-tag-bits)
 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         (if (= n-fixnum-tag-bits 1)
 514             (inst lea quo (make-ea :qword :base eax :index eax))
 515             (inst lea quo (make-ea :qword :index eax
 516                                    :scale (ash 1 n-fixnum-tag-bits)))))
 517     (move rem edx)))
 518
 519 (define-vop (fast-truncate-c/fixnum=>fixnum fast-safe-arith-op)
 520   (:translate truncate)
 521   (:args (x :scs (any-reg) :target eax))
 522   (:info y)
 523   (:arg-types tagged-num (:constant fixnum))
 524   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 525                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 526   (:temporary (:sc any-reg :offset edx-offset :target rem
 527                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 528   (:temporary (:sc any-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 529   (:results (quo :scs (any-reg))
 530             (rem :scs (any-reg)))
 531   (:result-types tagged-num tagged-num)
 532   (:note "inline fixnum arithmetic")
 533   (:vop-var vop)
 534   (:save-p :compute-only)
 535   (:generator 30
 536     (move eax x)
 537     (inst cqo)
 538     (if (typep y '(signed-byte 29))
 539         (inst mov y-arg (fixnumize y))
 540         (setf y-arg (register-inline-constant :qword (fixnumize y))))
 541     (inst idiv eax y-arg)
 542     (if (location= quo eax)
 543         (inst shl eax n-fixnum-tag-bits)
 544         (if (= n-fixnum-tag-bits 1)
 545             (inst lea quo (make-ea :qword :base eax :index eax))
 546             (inst lea quo (make-ea :qword :index eax
 547                                    :scale (ash 1 n-fixnum-tag-bits)))))
 548     (move rem edx)))
 549
 550 (define-vop (fast-truncate/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 551   (:translate truncate)
 552   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
 553          (y :scs (unsigned-reg signed-stack)))
 554   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
 555   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target quo
 556                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 557   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 558                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 559   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
 560             (rem :scs (unsigned-reg)))
 561   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 562   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 563   (:vop-var vop)
 564   (:save-p :compute-only)
 565   (:generator 33
 566     (let ((zero (generate-error-code vop 'division-by-zero-error x y)))
 567       (if (sc-is y unsigned-reg)
 568           (inst test y y)  ; smaller instruction
 569           (inst cmp y 0))
 570       (inst jmp :eq zero))
 571     (move eax x)
 572     (inst xor edx edx)
 573     (inst div eax y)
 574     (move quo eax)
 575     (move rem edx)))
 576
 577 (define-vop (fast-truncate-c/unsigned=>unsigned fast-safe-arith-op)
 578   (:translate truncate)
 579   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax))
 580   (:info y)
 581   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 64)))
 582   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :target quo
 583                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 584   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :target rem
 585                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 586   (:temporary (:sc unsigned-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 587   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
 588             (rem :scs (unsigned-reg)))
 589   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
 590   (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
 591   (:vop-var vop)
 592   (:save-p :compute-only)
 593   (:generator 32
 594     (move eax x)
 595     (inst xor edx edx)
 596     (if (typep y '(unsigned-byte 31))
 597         (inst mov y-arg y)
 598         (setf y-arg (register-inline-constant :qword y)))
 599     (inst div eax y-arg)
 600     (move quo eax)
 601     (move rem edx)))
 602
 603 (define-vop (fast-truncate/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 604   (:translate truncate)
 605   (:args (x :scs (signed-reg) :target eax)
 606          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
 607   (:arg-types signed-num signed-num)
 608   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 609                    :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
 610   (:temporary (:sc signed-reg :offset edx-offset :target rem
 611                    :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
 612   (:results (quo :scs (signed-reg))
 613             (rem :scs (signed-reg)))
 614   (:result-types signed-num signed-num)
 615   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 616   (:vop-var vop)
 617   (:save-p :compute-only)
 618   (:generator 33
 619     (let ((zero (generate-error-code vop 'division-by-zero-error x y)))
 620       (if (sc-is y signed-reg)
 621           (inst test y y)  ; smaller instruction
 622           (inst cmp y 0))
 623       (inst jmp :eq zero))
 624     (move eax x)
 625     (inst cqo)
 626     (inst idiv eax y)
 627     (move quo eax)
 628     (move rem edx)))
 629
 630 (define-vop (fast-truncate-c/signed=>signed fast-safe-arith-op)
 631   (:translate truncate)
 632   (:args (x :scs (signed-reg) :target eax))
 633   (:info y)
 634   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 64)))
 635   (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
 636                    :from :argument :to (:result 0)) eax)
 637   (:temporary (:sc signed-reg :offset edx-offset :target rem
 638                    :from :eval :to (:result 1)) edx)
 639   (:temporary (:sc signed-reg :from :eval :to :result) y-arg)
 640   (:results (quo :scs (signed-reg))
 641             (rem :scs (signed-reg)))
 642   (:result-types signed-num signed-num)
 643   (:note "inline (signed-byte 64) arithmetic")
 644   (:vop-var vop)
 645   (:save-p :compute-only)
 646   (:generator 32
 647     (move eax x)
 648     (inst cqo)
 649     (if (typep y '(signed-byte 32))
 650         (inst mov y-arg y)
 651         (setf y-arg (register-inline-constant :qword y)))
 652     (inst idiv eax y-arg)
 653     (move quo eax)
 654     (move rem edx)))
 655
 656
 657 \f
 658 ;;;; Shifting
 659 (define-vop (fast-ash-c/fixnum=>fixnum)
 660   (:translate ash)
 661   (:policy :fast-safe)
 662   (:args (number :scs (any-reg) :target result
 663                  :load-if (not (and (sc-is number any-reg control-stack)
 664                                     (sc-is result any-reg control-stack)
 665                                     (location= number result)))))
 666   (:info amount)
 667   (:arg-types tagged-num (:constant integer))
 668   (:results (result :scs (any-reg)
 669                     :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 670                                        (sc-is result control-stack)
 671                                        (location= number result)))))
 672   (:result-types tagged-num)
 673   (:note "inline ASH")
 674   (:variant nil)
 675   (:variant-vars modularp)
 676   (:generator 2
 677     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 678            (inst lea result (make-ea :qword :base number :index number)))
 679           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 680            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 4)))
 681           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 682            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 8)))
 683           (t
 684            (move result number)
 685            (cond ((< -64 amount 64)
 686                   ;; this code is used both in ASH and ASH-MODFX, so
 687                   ;; be careful
 688                   (if (plusp amount)
 689                       (inst shl result amount)
 690                       (progn
 691                         (inst sar result (- amount))
 692                         (inst and result (lognot fixnum-tag-mask)))))
 693                  ;; shifting left (zero fill)
 694                  ((plusp amount)
 695                   (unless modularp
 696                     (aver (not "Impossible: fixnum ASH should not be called with
 697 constant shift greater than word length")))
 698                   (if (sc-is result any-reg)
 699                       (zeroize result)
 700                       (inst mov result 0)))
 701                  ;; shifting right (sign fill)
 702                  (t (inst sar result 63)
 703                     (inst and result (lognot fixnum-tag-mask))))))))
 704
 705 (define-vop (fast-ash-left/fixnum=>fixnum)
 706   (:translate ash)
 707   (:args (number :scs (any-reg) :target result
 708                  :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 709                                     (sc-is result control-stack)
 710                                     (location= number result))))
 711          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 712   (:arg-types tagged-num positive-fixnum)
 713   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 714   (:results (result :scs (any-reg) :from (:argument 0)
 715                     :load-if (not (and (sc-is number control-stack)
 716                                        (sc-is result control-stack)
 717                                        (location= number result)))))
 718   (:result-types tagged-num)
 719   (:policy :fast-safe)
 720   (:note "inline ASH")
 721   (:generator 3
 722     (move result number)
 723     (move ecx amount)
 724     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 725     (inst shl result :cl)))
 726
 727 (define-vop (fast-ash-c/signed=>signed)
 728   (:translate ash)
 729   (:policy :fast-safe)
 730   (:args (number :scs (signed-reg) :target result
 731                  :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 732                                     (sc-is result signed-stack)
 733                                     (location= number result)))))
 734   (:info amount)
 735   (:arg-types signed-num (:constant integer))
 736   (:results (result :scs (signed-reg)
 737                     :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 738                                        (sc-is result signed-stack)
 739                                        (location= number result)))))
 740   (:result-types signed-num)
 741   (:note "inline ASH")
 742   (:generator 3
 743     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 744            (inst lea result (make-ea :qword :base number :index number)))
 745           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 746            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 4)))
 747           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 748            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 8)))
 749           (t
 750            (move result number)
 751            (cond ((plusp amount) (inst shl result amount))
 752                  (t (inst sar result (min 63 (- amount)))))))))
 753
 754 (define-vop (fast-ash-c/unsigned=>unsigned)
 755   (:translate ash)
 756   (:policy :fast-safe)
 757   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result
 758                  :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 759                                     (sc-is result unsigned-stack)
 760                                     (location= number result)))))
 761   (:info amount)
 762   (:arg-types unsigned-num (:constant integer))
 763   (:results (result :scs (unsigned-reg)
 764                     :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 765                                        (sc-is result unsigned-stack)
 766                                        (location= number result)))))
 767   (:result-types unsigned-num)
 768   (:note "inline ASH")
 769   (:generator 3
 770     (cond ((and (= amount 1) (not (location= number result)))
 771            (inst lea result (make-ea :qword :base number :index number)))
 772           ((and (= amount 2) (not (location= number result)))
 773            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 4)))
 774           ((and (= amount 3) (not (location= number result)))
 775            (inst lea result (make-ea :qword :index number :scale 8)))
 776           (t
 777            (move result number)
 778            (cond ((< -64 amount 64) ;; XXXX
 779                   ;; this code is used both in ASH and ASH-MOD32, so
 780                   ;; be careful
 781                   (if (plusp amount)
 782                       (inst shl result amount)
 783                       (inst shr result (- amount))))
 784                  (t (if (sc-is result unsigned-reg)
 785                         (zeroize result)
 786                         (inst mov result 0))))))))
 787
 788 (define-vop (fast-ash-left/signed=>signed)
 789   (:translate ash)
 790   (:args (number :scs (signed-reg) :target result
 791                  :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 792                                     (sc-is result signed-stack)
 793                                     (location= number result))))
 794          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 795   (:arg-types signed-num positive-fixnum)
 796   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 797   (:results (result :scs (signed-reg) :from (:argument 0)
 798                     :load-if (not (and (sc-is number signed-stack)
 799                                        (sc-is result signed-stack)
 800                                        (location= number result)))))
 801   (:result-types signed-num)
 802   (:policy :fast-safe)
 803   (:note "inline ASH")
 804   (:generator 4
 805     (move result number)
 806     (move ecx amount)
 807     (inst shl result :cl)))
 808
 809 (define-vop (fast-ash-left/unsigned=>unsigned)
 810   (:translate ash)
 811   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result
 812                  :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 813                                     (sc-is result unsigned-stack)
 814                                     (location= number result))))
 815          (amount :scs (unsigned-reg) :target ecx))
 816   (:arg-types unsigned-num positive-fixnum)
 817   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 818   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
 819                     :load-if (not (and (sc-is number unsigned-stack)
 820                                        (sc-is result unsigned-stack)
 821                                        (location= number result)))))
 822   (:result-types unsigned-num)
 823   (:policy :fast-safe)
 824   (:note "inline ASH")
 825   (:generator 4
 826     (move result number)
 827     (move ecx amount)
 828     (inst shl result :cl)))
 829
 830 (define-vop (fast-ash/signed=>signed)
 831   (:translate ash)
 832   (:policy :fast-safe)
 833   (:args (number :scs (signed-reg) :target result)
 834          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
 835   (:arg-types signed-num signed-num)
 836   (:results (result :scs (signed-reg) :from (:argument 0)))
 837   (:result-types signed-num)
 838   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 839   (:note "inline ASH")
 840   (:generator 5
 841     (move result number)
 842     (move ecx amount)
 843     (inst or ecx ecx)
 844     (inst jmp :ns POSITIVE)
 845     (inst neg ecx)
 846     (inst cmp ecx 63)
 847     (inst jmp :be OKAY)
 848     (inst mov ecx 63)
 849     OKAY
 850     (inst sar result :cl)
 851     (inst jmp DONE)
 852
 853     POSITIVE
 854     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 855     (inst shl result :cl)
 856
 857     DONE))
 858
 859 (define-vop (fast-ash/unsigned=>unsigned)
 860   (:translate ash)
 861   (:policy :fast-safe)
 862   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result)
 863          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
 864   (:arg-types unsigned-num signed-num)
 865   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
 866   (:result-types unsigned-num)
 867   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 868   (:note "inline ASH")
 869   (:generator 5
 870     (move result number)
 871     (move ecx amount)
 872     (inst or ecx ecx)
 873     (inst jmp :ns POSITIVE)
 874     (inst neg ecx)
 875     (inst cmp ecx 63)
 876     (inst jmp :be OKAY)
 877     (zeroize result)
 878     (inst jmp DONE)
 879     OKAY
 880     (inst shr result :cl)
 881     (inst jmp DONE)
 882
 883     POSITIVE
 884     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 885     (inst shl result :cl)
 886
 887     DONE))
 888
 889 (in-package "SB!C")
 890
 891 (defknown %lea (integer integer (member 1 2 4 8 16) (signed-byte 64))
 892   integer
 893   (foldable flushable movable))
 894
 895 (defoptimizer (%lea derive-type) ((base index scale disp))
 896   (when (and (constant-lvar-p scale)
 897              (constant-lvar-p disp))
 898     (let ((scale (lvar-value scale))
 899           (disp (lvar-value disp))
 900           (base-type (lvar-type base))
 901           (index-type (lvar-type index)))
 902       (when (and (numeric-type-p base-type)
 903                  (numeric-type-p index-type))
 904         (let ((base-lo (numeric-type-low base-type))
 905               (base-hi (numeric-type-high base-type))
 906               (index-lo (numeric-type-low index-type))
 907               (index-hi (numeric-type-high index-type)))
 908           (make-numeric-type :class 'integer
 909                              :complexp :real
 910                              :low (when (and base-lo index-lo)
 911                                     (+ base-lo (* index-lo scale) disp))
 912                              :high (when (and base-hi index-hi)
 913                                      (+ base-hi (* index-hi scale) disp))))))))
 914
 915 (defun %lea (base index scale disp)
 916   (+ base (* index scale) disp))
 917
 918 (in-package "SB!VM")
 919
 920 (define-vop (%lea/unsigned=>unsigned)
 921   (:translate %lea)
 922   (:policy :fast-safe)
 923   (:args (base :scs (unsigned-reg))
 924          (index :scs (unsigned-reg)))
 925   (:info scale disp)
 926   (:arg-types unsigned-num unsigned-num
 927               (:constant (member 1 2 4 8))
 928               (:constant (signed-byte 64)))
 929   (:results (r :scs (unsigned-reg)))
 930   (:result-types unsigned-num)
 931   (:generator 5
 932     (inst lea r (make-ea :qword :base base :index index
 933                          :scale scale :disp disp))))
 934
 935 (define-vop (%lea/signed=>signed)
 936   (:translate %lea)
 937   (:policy :fast-safe)
 938   (:args (base :scs (signed-reg))
 939          (index :scs (signed-reg)))
 940   (:info scale disp)
 941   (:arg-types signed-num signed-num
 942               (:constant (member 1 2 4 8))
 943               (:constant (signed-byte 64)))
 944   (:results (r :scs (signed-reg)))
 945   (:result-types signed-num)
 946   (:generator 4
 947     (inst lea r (make-ea :qword :base base :index index
 948                          :scale scale :disp disp))))
 949
 950 (define-vop (%lea/fixnum=>fixnum)
 951   (:translate %lea)
 952   (:policy :fast-safe)
 953   (:args (base :scs (any-reg))
 954          (index :scs (any-reg)))
 955   (:info scale disp)
 956   (:arg-types tagged-num tagged-num
 957               (:constant (member 1 2 4 8))
 958               (:constant (signed-byte 64)))
 959   (:results (r :scs (any-reg)))
 960   (:result-types tagged-num)
 961   (:generator 3
 962     (inst lea r (make-ea :qword :base base :index index
 963                          :scale scale :disp disp))))
 964
 965 ;;; FIXME: before making knowledge of this too public, it needs to be
 966 ;;; fixed so that it's actually _faster_ than the non-CMOV version; at
 967 ;;; least on my Celeron-XXX laptop, this version is marginally slower
 968 ;;; than the above version with branches.  -- CSR, 2003-09-04
 969 (define-vop (fast-cmov-ash/unsigned=>unsigned)
 970   (:translate ash)
 971   (:policy :fast-safe)
 972   (:args (number :scs (unsigned-reg) :target result)
 973          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
 974   (:arg-types unsigned-num signed-num)
 975   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
 976   (:result-types unsigned-num)
 977   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
 978   (:temporary (:sc any-reg :from (:eval 0) :to (:eval 1)) zero)
 979   (:note "inline ASH")
 980   (:guard (member :cmov *backend-subfeatures*))
 981   (:generator 4
 982     (move result number)
 983     (move ecx amount)
 984     (inst or ecx ecx)
 985     (inst jmp :ns POSITIVE)
 986     (inst neg ecx)
 987     (zeroize zero)
 988     (inst shr result :cl)
 989     (inst cmp ecx 63)
 990     (inst cmov :nbe result zero)
 991     (inst jmp DONE)
 992
 993     POSITIVE
 994     ;; The result-type ensures us that this shift will not overflow.
 995     (inst shl result :cl)
 996
 997     DONE))
 998 \f
 999 (define-vop (signed-byte-64-len)
1000   (:translate integer-length)
1001   (:note "inline (signed-byte 64) integer-length")
1002   (:policy :fast-safe)
1003   (:args (arg :scs (signed-reg) :target res))
1004   (:arg-types signed-num)
1005   (:results (res :scs (unsigned-reg)))
1006   (:result-types unsigned-num)
1007   (:generator 28
1008     (move res arg)
1009     (if (sc-is res unsigned-reg)
1010         (inst test res res)
1011         (inst cmp res 0))
1012     (inst jmp :ge POS)
1013     (inst not res)
1014     POS
1015     (inst bsr res res)
1016     (inst jmp :z ZERO)
1017     (inst inc res)
1018     (inst jmp DONE)
1019     ZERO
1020     (zeroize res)
1021     DONE))
1022
1023 (define-vop (unsigned-byte-64-len)
1024   (:translate integer-length)
1025   (:note "inline (unsigned-byte 64) integer-length")
1026   (:policy :fast-safe)
1027   (:args (arg :scs (unsigned-reg)))
1028   (:arg-types unsigned-num)
1029   (:results (res :scs (unsigned-reg)))
1030   (:result-types unsigned-num)
1031   (:generator 26
1032     (inst bsr res arg)
1033     (inst jmp :z ZERO)
1034     (inst inc res)
1035     (inst jmp DONE)
1036     ZERO
1037     (zeroize res)
1038     DONE))
1039
1040 (define-vop (unsigned-byte-64-count)
1041   (:translate logcount)
1042   (:note "inline (unsigned-byte 64) logcount")
1043   (:policy :fast-safe)
1044   (:args (arg :scs (unsigned-reg) :target result))
1045   (:arg-types unsigned-num)
1046   (:results (result :scs (unsigned-reg)))
1047   (:result-types positive-fixnum)
1048   (:temporary (:sc unsigned-reg) temp)
1049   (:temporary (:sc unsigned-reg) mask)
1050   (:generator 14
1051     ;; See the comments below for how the algorithm works. The tricks
1052     ;; used can be found for example in AMD's software optimization
1053     ;; guide or at "http://www.hackersdelight.org/HDcode/pop.cc" in the
1054     ;; function "pop1", for 32-bit words. The extension to 64 bits is
1055     ;; straightforward.
1056     ;; Calculate 2-bit sums. Note that the value of a two-digit binary
1057     ;; number is the sum of the right digit and twice the left digit.
1058     ;; Thus we can calculate the sum of the two digits by shifting the
1059     ;; left digit to the right position and doing a two-bit subtraction.
1060     ;; This subtraction will never create a borrow and thus can be made
1061     ;; on all 32 2-digit numbers at once.
1062     (move result arg)
1063     (move temp arg)
1064     (inst shr result 1)
1065     (inst mov mask #x5555555555555555)
1066     (inst and result mask)
1067     (inst sub temp result)
1068     ;; Calculate 4-bit sums by straightforward shift, mask and add.
1069     ;; Note that we shift the source operand of the MOV and not its
1070     ;; destination so that the SHR and the MOV can execute in the same
1071     ;; clock cycle.
1072     (inst mov result temp)
1073     (inst shr temp 2)
1074     (inst mov mask #x3333333333333333)
1075     (inst and result mask)
1076     (inst and temp mask)
1077     (inst add result temp)
1078     ;; Calculate 8-bit sums. Since each sum is at most 8, which fits
1079     ;; into 4 bits, we can apply the mask after the addition, saving one
1080     ;; instruction.
1081     (inst mov temp result)
1082     (inst shr result 4)
1083     (inst add result temp)
1084     (inst mov mask #x0f0f0f0f0f0f0f0f)
1085     (inst and result mask)
1086     ;; Add all 8 bytes at once by multiplying with #256r11111111.
1087     ;; We need to calculate only the lower 8 bytes of the product.
1088     ;; Of these the most significant byte contains the final result.
1089     ;; Note that there can be no overflow from one byte to the next
1090     ;; as the sum is at most 64 which needs only 7 bits.
1091     (inst mov mask #x0101010101010101)
1092     (inst imul result mask)
1093     (inst shr result 56)))
1094 \f
1095 ;;;; binary conditional VOPs
1096
1097 (define-vop (fast-conditional)
1098   (:conditional :e)
1099   (:info)
1100   (:effects)
1101   (:affected)
1102   (:policy :fast-safe))
1103
1104 ;;; constant variants are declared for 32 bits not 64 bits, because
1105 ;;; loading a 64 bit constant is silly
1106
1107 (define-vop (fast-conditional/fixnum fast-conditional)
1108   (:args (x :scs (any-reg)
1109             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
1110                                (sc-is y any-reg))))
1111          (y :scs (any-reg control-stack)))
1112   (:arg-types tagged-num tagged-num)
1113   (:note "inline fixnum comparison"))
1114
1115 (define-vop (fast-conditional-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
1116   (:args (x :scs (any-reg)
1117             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 29)))
1118                          (not (sc-is x any-reg control-stack)))))
1119   (:arg-types tagged-num (:constant fixnum))
1120   (:info y))
1121
1122 (define-vop (fast-conditional/signed fast-conditional)
1123   (:args (x :scs (signed-reg)
1124             :load-if (not (and (sc-is x signed-stack)
1125                                (sc-is y signed-reg))))
1126          (y :scs (signed-reg signed-stack)))
1127   (:arg-types signed-num signed-num)
1128   (:note "inline (signed-byte 64) comparison"))
1129
1130 (define-vop (fast-conditional-c/signed fast-conditional/signed)
1131   (:args (x :scs (signed-reg)
1132             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 32)))
1133                          (not (sc-is x signed-reg signed-stack)))))
1134   (:arg-types signed-num (:constant (signed-byte 64)))
1135   (:info y))
1136
1137 (define-vop (fast-conditional/unsigned fast-conditional)
1138   (:args (x :scs (unsigned-reg)
1139             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1140                                (sc-is y unsigned-reg))))
1141          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1142   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
1143   (:note "inline (unsigned-byte 64) comparison"))
1144
1145 (define-vop (fast-conditional-c/unsigned fast-conditional/unsigned)
1146   (:args (x :scs (unsigned-reg)
1147             :load-if (or (not (typep y '(unsigned-byte 31)))
1148                          (not (sc-is x unsigned-reg unsigned-stack)))))
1149   (:arg-types unsigned-num (:constant (unsigned-byte 64)))
1150   (:info y))
1151
1152 (macrolet ((define-conditional-vop (tran cond unsigned not-cond not-unsigned)
1153              `(progn
1154                 ,@(mapcar
1155                    (lambda (suffix cost signed)
1156                      `(define-vop (;; FIXME: These could be done more
1157                                    ;; cleanly with SYMBOLICATE.
1158                                    ,(intern (format nil "~:@(FAST-IF-~A~A~)"
1159                                                     tran suffix))
1160                                    ,(intern
1161                                      (format nil "~:@(FAST-CONDITIONAL~A~)"
1162                                              suffix)))
1163                         (:translate ,tran)
1164                         (:conditional ,(if signed cond unsigned))
1165                         (:generator ,cost
1166                                     (inst cmp x
1167                                           ,(case suffix
1168                                              (-c/fixnum
1169                                                 `(if (typep y '(signed-byte 29))
1170                                                      (fixnumize y)
1171                                                      (register-inline-constant
1172                                                       :qword (fixnumize y))))
1173                                              (-c/signed
1174                                                 `(if (typep y '(signed-byte 32))
1175                                                      y
1176                                                      (register-inline-constant
1177                                                       :qword y)))
1178                                              (-c/unsigned
1179                                                 `(if (typep y '(unsigned-byte 31))
1180                                                      y
1181                                                      (register-inline-constant
1182                                                       :qword y)))
1183                                              (t 'y))))))
1184                    '(/fixnum -c/fixnum /signed -c/signed /unsigned -c/unsigned)
1185 ;                  '(/fixnum  /signed  /unsigned)
1186                    '(4 3 6 5 6 5)
1187                    '(t t t t nil nil)))))
1188
1189   (define-conditional-vop < :l :b :ge :ae)
1190   (define-conditional-vop > :g :a :le :be))
1191
1192 (define-vop (fast-if-eql/signed fast-conditional/signed)
1193   (:translate eql)
1194   (:generator 6
1195     (inst cmp x y)))
1196
1197 (define-vop (fast-if-eql-c/signed fast-conditional-c/signed)
1198   (:translate eql)
1199   (:generator 5
1200     (cond ((and (sc-is x signed-reg) (zerop y))
1201            (inst test x x))  ; smaller instruction
1202           ((typep y '(signed-byte 32))
1203            (inst cmp x y))
1204           (t
1205            (inst cmp x (register-inline-constant :qword y))))))
1206
1207 (define-vop (fast-if-eql/unsigned fast-conditional/unsigned)
1208   (:translate eql)
1209   (:generator 6
1210     (inst cmp x y)))
1211
1212 (define-vop (fast-if-eql-c/unsigned fast-conditional-c/unsigned)
1213   (:translate eql)
1214   (:generator 5
1215     (cond ((and (sc-is x unsigned-reg) (zerop y))
1216            (inst test x x))  ; smaller instruction
1217           ((typep y '(unsigned-byte 31))
1218            (inst cmp x y))
1219           (t
1220            (inst cmp x (register-inline-constant :qword y))))))
1221
1222 ;;; EQL/FIXNUM is funny because the first arg can be of any type, not just a
1223 ;;; known fixnum.
1224
1225 ;;; These versions specify a fixnum restriction on their first arg. We have
1226 ;;; also generic-eql/fixnum VOPs which are the same, but have no restriction on
1227 ;;; the first arg and a higher cost. The reason for doing this is to prevent
1228 ;;; fixnum specific operations from being used on word integers, spuriously
1229 ;;; consing the argument.
1230
1231 (define-vop (fast-eql/fixnum fast-conditional)
1232   (:args (x :scs (any-reg)
1233             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
1234                                (sc-is y any-reg))))
1235          (y :scs (any-reg control-stack)))
1236   (:arg-types tagged-num tagged-num)
1237   (:note "inline fixnum comparison")
1238   (:translate eql)
1239   (:generator 4
1240     (inst cmp x y)))
1241
1242 (define-vop (generic-eql/fixnum fast-eql/fixnum)
1243   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg)
1244             :load-if (not (and (sc-is x control-stack)
1245                                (sc-is y any-reg))))
1246          (y :scs (any-reg control-stack)))
1247   (:arg-types * tagged-num)
1248   (:variant-cost 7))
1249
1250 (define-vop (fast-eql-c/fixnum fast-conditional/fixnum)
1251   (:args (x :scs (any-reg)
1252             :load-if (or (not (typep y '(signed-byte 29)))
1253                          (not (sc-is x any-reg descriptor-reg control-stack)))))
1254   (:arg-types tagged-num (:constant fixnum))
1255   (:info y)
1256   (:translate eql)
1257   (:generator 2
1258     (cond ((and (sc-is x any-reg descriptor-reg) (zerop y))
1259            (inst test x x))  ; smaller instruction
1260           ((typep y '(signed-byte 29))
1261            (inst cmp x (fixnumize y)))
1262           (t
1263            (inst cmp x (register-inline-constant :qword (fixnumize y)))))))
1264
1265 (define-vop (generic-eql-c/fixnum fast-eql-c/fixnum)
1266   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg)))
1267   (:arg-types * (:constant fixnum))
1268   (:variant-cost 6))
1269 \f
1270 ;;;; 32-bit logical operations
1271
1272 ;;; Only the lower 6 bits of the shift amount are significant.
1273 (define-vop (shift-towards-someplace)
1274   (:policy :fast-safe)
1275   (:args (num :scs (unsigned-reg) :target r)
1276          (amount :scs (signed-reg) :target ecx))
1277   (:arg-types unsigned-num tagged-num)
1278   (:temporary (:sc signed-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
1279   (:results (r :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)))
1280   (:result-types unsigned-num))
1281
1282 (define-vop (shift-towards-start shift-towards-someplace)
1283   (:translate shift-towards-start)
1284   (:note "SHIFT-TOWARDS-START")
1285   (:generator 1
1286     (move r num)
1287     (move ecx amount)
1288     (inst shr r :cl)))
1289
1290 (define-vop (shift-towards-end shift-towards-someplace)
1291   (:translate shift-towards-end)
1292   (:note "SHIFT-TOWARDS-END")
1293   (:generator 1
1294     (move r num)
1295     (move ecx amount)
1296     (inst shl r :cl)))
1297 \f
1298 ;;;; Modular functions
1299
1300 (defmacro define-mod-binop ((name prototype) function)
1301   `(define-vop (,name ,prototype)
1302        (:args (x :target r :scs (unsigned-reg signed-reg)
1303                  :load-if (not (and (or (sc-is x unsigned-stack)
1304                                         (sc-is x signed-stack))
1305                                     (or (sc-is y unsigned-reg)
1306                                         (sc-is y signed-reg))
1307                                     (or (sc-is r unsigned-stack)
1308                                         (sc-is r signed-stack))
1309                                     (location= x r))))
1310               (y :scs (unsigned-reg signed-reg unsigned-stack signed-stack)))
1311      (:arg-types untagged-num untagged-num)
1312      (:results (r :scs (unsigned-reg signed-reg) :from (:argument 0)
1313                   :load-if (not (and (or (sc-is x unsigned-stack)
1314                                          (sc-is x signed-stack))
1315                                      (or (sc-is y unsigned-reg)
1316                                          (sc-is y unsigned-reg))
1317                                      (or (sc-is r unsigned-stack)
1318                                          (sc-is r unsigned-stack))
1319                                      (location= x r)))))
1320      (:result-types unsigned-num)
1321      (:translate ,function)))
1322 (defmacro define-mod-binop-c ((name prototype) function)
1323   `(define-vop (,name ,prototype)
1324        (:args (x :target r :scs (unsigned-reg signed-reg)
1325                  :load-if (not (and (or (sc-is x unsigned-stack)
1326                                         (sc-is x signed-stack))
1327                                     (or (sc-is r unsigned-stack)
1328                                         (sc-is r signed-stack))
1329                                     (location= x r)
1330                                     (typep y '(signed-byte 32))))))
1331      (:info y)
1332      (:arg-types untagged-num (:constant (or (unsigned-byte 64) (signed-byte 64))))
1333      (:results (r :scs (unsigned-reg signed-reg) :from (:argument 0)
1334                   :load-if (not (and (or (sc-is x unsigned-stack)
1335                                          (sc-is x signed-stack))
1336                                      (or (sc-is r unsigned-stack)
1337                                          (sc-is r unsigned-stack))
1338                                      (location= x r)))))
1339      (:result-types unsigned-num)
1340      (:translate ,function)))
1341
1342 (macrolet ((def (name -c-p)
1343              (let ((fun64 (intern (format nil "~S-MOD64" name)))
1344                    (vopu (intern (format nil "FAST-~S/UNSIGNED=>UNSIGNED" name)))
1345                    (vopcu (intern (format nil "FAST-~S-C/UNSIGNED=>UNSIGNED" name)))
1346                    (vopf (intern (format nil "FAST-~S/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1347                    (vopcf (intern (format nil "FAST-~S-C/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1348                    (vop64u (intern (format nil "FAST-~S-MOD64/WORD=>UNSIGNED" name)))
1349                    (vop64f (intern (format nil "FAST-~S-MOD64/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1350                    (vop64cu (intern (format nil "FAST-~S-MOD64-C/WORD=>UNSIGNED" name)))
1351                    (vop64cf (intern (format nil "FAST-~S-MOD64-C/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1352                    (funfx (intern (format nil "~S-MODFX" name)))
1353                    (vopfxf (intern (format nil "FAST-~S-MODFX/FIXNUM=>FIXNUM" name)))
1354                    (vopfxcf (intern (format nil "FAST-~S-MODFX-C/FIXNUM=>FIXNUM" name))))
1355                `(progn
1356                   (define-modular-fun ,fun64 (x y) ,name :untagged nil 64)
1357                   (define-modular-fun ,funfx (x y) ,name :tagged t
1358                                       #.(- n-word-bits n-fixnum-tag-bits))
1359                   (define-mod-binop (,vop64u ,vopu) ,fun64)
1360                   (define-vop (,vop64f ,vopf) (:translate ,fun64))
1361                   (define-vop (,vopfxf ,vopf) (:translate ,funfx))
1362                   ,@(when -c-p
1363                       `((define-mod-binop-c (,vop64cu ,vopcu) ,fun64)
1364                         (define-vop (,vopfxcf ,vopcf) (:translate ,funfx))))))))
1365   (def + t)
1366   (def - t)
1367   (def * t))
1368
1369 (define-vop (fast-ash-left-mod64-c/unsigned=>unsigned
1370              fast-ash-c/unsigned=>unsigned)
1371   (:translate ash-left-mod64))
1372 (define-vop (fast-ash-left-mod64/unsigned=>unsigned
1373              fast-ash-left/unsigned=>unsigned))
1374 (deftransform ash-left-mod64 ((integer count)
1375                               ((unsigned-byte 64) (unsigned-byte 6)))
1376   (when (sb!c::constant-lvar-p count)
1377     (sb!c::give-up-ir1-transform))
1378   '(%primitive fast-ash-left-mod64/unsigned=>unsigned integer count))
1379
1380 (define-vop (fast-ash-left-modfx-c/fixnum=>fixnum
1381              fast-ash-c/fixnum=>fixnum)
1382   (:variant :modular)
1383   (:translate ash-left-modfx))
1384 (define-vop (fast-ash-left-modfx/fixnum=>fixnum
1385              fast-ash-left/fixnum=>fixnum))
1386 (deftransform ash-left-modfx ((integer count)
1387                               (fixnum (unsigned-byte 6)))
1388   (when (sb!c::constant-lvar-p count)
1389     (sb!c::give-up-ir1-transform))
1390   '(%primitive fast-ash-left-modfx/fixnum=>fixnum integer count))
1391
1392 (in-package "SB!C")
1393
1394 (defknown sb!vm::%lea-mod64 (integer integer (member 1 2 4 8) (signed-byte 64))
1395   (unsigned-byte 64)
1396   (foldable flushable movable))
1397 (defknown sb!vm::%lea-modfx (integer integer (member 1 2 4 8) (signed-byte 64))
1398   fixnum
1399   (foldable flushable movable))
1400
1401 (define-modular-fun-optimizer %lea ((base index scale disp) :untagged nil :width width)
1402   (when (and (<= width 64)
1403              (constant-lvar-p scale)
1404              (constant-lvar-p disp))
1405     (cut-to-width base :untagged width nil)
1406     (cut-to-width index :untagged width nil)
1407     'sb!vm::%lea-mod64))
1408 (define-modular-fun-optimizer %lea ((base index scale disp) :tagged t :width width)
1409   (when (and (<= width (- sb!vm:n-word-bits sb!vm:n-fixnum-tag-bits))
1410              (constant-lvar-p scale)
1411              (constant-lvar-p disp))
1412     (cut-to-width base :tagged width t)
1413     (cut-to-width index :tagged width t)
1414     'sb!vm::%lea-modfx))
1415
1416 #+sb-xc-host
1417 (progn
1418   (defun sb!vm::%lea-mod64 (base index scale disp)
1419     (ldb (byte 64 0) (%lea base index scale disp)))
1420   (defun sb!vm::%lea-modfx (base index scale disp)
1421     (mask-signed-field (- sb!vm:n-word-bits sb!vm:n-fixnum-tag-bits)
1422                        (%lea base index scale disp))))
1423 #-sb-xc-host
1424 (progn
1425   (defun sb!vm::%lea-mod64 (base index scale disp)
1426     (let ((base (logand base #xffffffffffffffff))
1427           (index (logand index #xffffffffffffffff)))
1428       ;; can't use modular version of %LEA, as we only have VOPs for
1429       ;; constant SCALE and DISP.
1430       (ldb (byte 64 0) (+ base (* index scale) disp))))
1431   (defun sb!vm::%lea-modfx (base index scale disp)
1432     (let* ((fixnum-width (- sb!vm:n-word-bits sb!vm:n-fixnum-tag-bits))
1433            (base (mask-signed-field fixnum-width base))
1434            (index (mask-signed-field fixnum-width index)))
1435       ;; can't use modular version of %LEA, as we only have VOPs for
1436       ;; constant SCALE and DISP.
1437       (mask-signed-field fixnum-width (+ base (* index scale) disp)))))
1438
1439 (in-package "SB!VM")
1440
1441 (define-vop (%lea-mod64/unsigned=>unsigned
1442              %lea/unsigned=>unsigned)
1443   (:translate %lea-mod64))
1444 (define-vop (%lea-modfx/fixnum=>fixnum
1445              %lea/fixnum=>fixnum)
1446   (:translate %lea-modfx))
1447
1448 ;;; logical operations
1449 (define-modular-fun lognot-mod64 (x) lognot :untagged nil 64)
1450 (define-vop (lognot-mod64/unsigned=>unsigned)
1451   (:translate lognot-mod64)
1452   (:args (x :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target r
1453             :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1454                                (sc-is r unsigned-stack)
1455                                (location= x r)))))
1456   (:arg-types unsigned-num)
1457   (:results (r :scs (unsigned-reg)
1458                :load-if (not (and (sc-is x unsigned-stack)
1459                                   (sc-is r unsigned-stack)
1460                                   (location= x r)))))
1461   (:result-types unsigned-num)
1462   (:policy :fast-safe)
1463   (:generator 1
1464     (move r x)
1465     (inst not r)))
1466
1467 (define-source-transform logeqv (&rest args)
1468   (if (oddp (length args))
1469       `(logxor ,@args)
1470       `(lognot (logxor ,@args))))
1471 (define-source-transform logandc1 (x y)
1472   `(logand (lognot ,x) ,y))
1473 (define-source-transform logandc2 (x y)
1474   `(logand ,x (lognot ,y)))
1475 (define-source-transform logorc1 (x y)
1476   `(logior (lognot ,x) ,y))
1477 (define-source-transform logorc2 (x y)
1478   `(logior ,x (lognot ,y)))
1479 (define-source-transform lognor (x y)
1480   `(lognot (logior ,x ,y)))
1481 (define-source-transform lognand (x y)
1482   `(lognot (logand ,x ,y)))
1483 \f
1484 ;;;; bignum stuff
1485
1486 (define-vop (bignum-length get-header-data)
1487   (:translate sb!bignum:%bignum-length)
1488   (:policy :fast-safe))
1489
1490 (define-vop (bignum-set-length set-header-data)
1491   (:translate sb!bignum:%bignum-set-length)
1492   (:policy :fast-safe))
1493
1494 (define-full-reffer bignum-ref * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
1495   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum:%bignum-ref)
1496 (define-full-reffer+offset bignum--ref-with-offset * bignum-digits-offset
1497   other-pointer-lowtag (unsigned-reg) unsigned-num
1498   sb!bignum:%bignum-ref-with-offset)
1499 (define-full-setter bignum-set * bignum-digits-offset other-pointer-lowtag
1500   (unsigned-reg) unsigned-num sb!bignum:%bignum-set)
1501
1502 (define-vop (digit-0-or-plus)
1503   (:translate sb!bignum:%digit-0-or-plusp)
1504   (:policy :fast-safe)
1505   (:args (digit :scs (unsigned-reg)))
1506   (:arg-types unsigned-num)
1507   (:conditional :ns)
1508   (:generator 3
1509     (inst or digit digit)))
1510
1511
1512 ;;; For add and sub with carry the sc of carry argument is any-reg so
1513 ;;; that it may be passed as a fixnum or word and thus may be 0, 1, or
1514 ;;; 8. This is easy to deal with and may save a fixnum-word
1515 ;;; conversion.
1516 (define-vop (add-w/carry)
1517   (:translate sb!bignum:%add-with-carry)
1518   (:policy :fast-safe)
1519   (:args (a :scs (unsigned-reg) :target result)
1520          (b :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :to :eval)
1521          (c :scs (any-reg) :target temp))
1522   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
1523   (:temporary (:sc any-reg :from (:argument 2) :to :eval) temp)
1524   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0))
1525             (carry :scs (unsigned-reg)))
1526   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
1527   (:generator 4
1528     (move result a)
1529     (move temp c)
1530     (inst neg temp) ; Set the carry flag to 0 if c=0 else to 1
1531     (inst adc result b)
1532     (inst mov carry 0)
1533     (inst adc carry carry)))
1534
1535 ;;; Note: the borrow is 1 for no borrow and 0 for a borrow, the opposite
1536 ;;; of the x86-64 convention.
1537 (define-vop (sub-w/borrow)
1538   (:translate sb!bignum:%subtract-with-borrow)
1539   (:policy :fast-safe)
1540   (:args (a :scs (unsigned-reg) :to :eval :target result)
1541          (b :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :to :result)
1542          (c :scs (any-reg control-stack)))
1543   (:arg-types unsigned-num unsigned-num positive-fixnum)
1544   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from :eval)
1545             (borrow :scs (unsigned-reg)))
1546   (:result-types unsigned-num positive-fixnum)
1547   (:generator 5
1548     (inst cmp c 1) ; Set the carry flag to 1 if c=0 else to 0
1549     (move result a)
1550     (inst sbb result b)
1551     (inst mov borrow 1)
1552     (inst sbb borrow 0)))
1553
1554
1555 (define-vop (bignum-mult-and-add-3-arg)
1556   (:translate sb!bignum:%multiply-and-add)
1557   (:policy :fast-safe)
1558   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1559          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1560          (carry-in :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1561   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1562   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1563                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1564   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1565                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1566   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1567             (lo :scs (unsigned-reg)))
1568   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1569   (:generator 20
1570     (move eax x)
1571     (inst mul eax y)
1572     (inst add eax carry-in)
1573     (inst adc edx 0)
1574     (move hi edx)
1575     (move lo eax)))
1576
1577 (define-vop (bignum-mult-and-add-4-arg)
1578   (:translate sb!bignum:%multiply-and-add)
1579   (:policy :fast-safe)
1580   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1581          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1582          (prev :scs (unsigned-reg unsigned-stack))
1583          (carry-in :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1584   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1585   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1586                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1587   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1588                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1589   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1590             (lo :scs (unsigned-reg)))
1591   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1592   (:generator 20
1593     (move eax x)
1594     (inst mul eax y)
1595     (inst add eax prev)
1596     (inst adc edx 0)
1597     (inst add eax carry-in)
1598     (inst adc edx 0)
1599     (move hi edx)
1600     (move lo eax)))
1601
1602
1603 (define-vop (bignum-mult)
1604   (:translate sb!bignum:%multiply)
1605   (:policy :fast-safe)
1606   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1607          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1608   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
1609   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)
1610                    :to (:result 1) :target lo) eax)
1611   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1612                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1613   (:results (hi :scs (unsigned-reg))
1614             (lo :scs (unsigned-reg)))
1615   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1616   (:generator 20
1617     (move eax x)
1618     (inst mul eax y)
1619     (move hi edx)
1620     (move lo eax)))
1621
1622 #!+multiply-high-vops
1623 (define-vop (mulhi)
1624   (:translate sb!kernel:%multiply-high)
1625   (:policy :fast-safe)
1626   (:args (x :scs (unsigned-reg) :target eax)
1627          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1628   (:arg-types unsigned-num unsigned-num)
1629   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 0))
1630               eax)
1631   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1632                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1633   (:results (hi :scs (unsigned-reg)))
1634   (:result-types unsigned-num)
1635   (:generator 20
1636     (move eax x)
1637     (inst mul eax y)
1638     (move hi edx)))
1639
1640 #!+multiply-high-vops
1641 (define-vop (mulhi/fx)
1642   (:translate sb!kernel:%multiply-high)
1643   (:policy :fast-safe)
1644   (:args (x :scs (any-reg) :target eax)
1645          (y :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1646   (:arg-types positive-fixnum unsigned-num)
1647   (:temporary (:sc any-reg :offset eax-offset :from (:argument 0)) eax)
1648   (:temporary (:sc any-reg :offset edx-offset :from (:argument 1)
1649                    :to (:result 0) :target hi) edx)
1650   (:results (hi :scs (any-reg)))
1651   (:result-types positive-fixnum)
1652   (:generator 15
1653     (move eax x)
1654     (inst mul eax y)
1655     (move hi edx)
1656     (inst and hi (lognot fixnum-tag-mask))))
1657
1658 (define-vop (bignum-lognot lognot-mod64/unsigned=>unsigned)
1659   (:translate sb!bignum:%lognot))
1660
1661 (define-vop (fixnum-to-digit)
1662   (:translate sb!bignum:%fixnum-to-digit)
1663   (:policy :fast-safe)
1664   (:args (fixnum :scs (any-reg control-stack) :target digit))
1665   (:arg-types tagged-num)
1666   (:results (digit :scs (unsigned-reg)
1667                    :load-if (not (and (sc-is fixnum control-stack)
1668                                       (sc-is digit unsigned-stack)
1669                                       (location= fixnum digit)))))
1670   (:result-types unsigned-num)
1671   (:generator 1
1672     (move digit fixnum)
1673     (inst sar digit n-fixnum-tag-bits)))
1674
1675 (define-vop (bignum-floor)
1676   (:translate sb!bignum:%bigfloor)
1677   (:policy :fast-safe)
1678   (:args (div-high :scs (unsigned-reg) :target edx)
1679          (div-low :scs (unsigned-reg) :target eax)
1680          (divisor :scs (unsigned-reg unsigned-stack)))
1681   (:arg-types unsigned-num unsigned-num unsigned-num)
1682   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :from (:argument 1)
1683                    :to (:result 0) :target quo) eax)
1684   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset edx-offset :from (:argument 0)
1685                    :to (:result 1) :target rem) edx)
1686   (:results (quo :scs (unsigned-reg))
1687             (rem :scs (unsigned-reg)))
1688   (:result-types unsigned-num unsigned-num)
1689   (:generator 300
1690     (move edx div-high)
1691     (move eax div-low)
1692     (inst div eax divisor)
1693     (move quo eax)
1694     (move rem edx)))
1695
1696 (define-vop (signify-digit)
1697   (:translate sb!bignum:%fixnum-digit-with-correct-sign)
1698   (:policy :fast-safe)
1699   (:args (digit :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target res))
1700   (:arg-types unsigned-num)
1701   (:results (res :scs (any-reg signed-reg)
1702                  :load-if (not (and (sc-is digit unsigned-stack)
1703                                     (sc-is res control-stack signed-stack)
1704                                     (location= digit res)))))
1705   (:result-types signed-num)
1706   (:generator 1
1707     (move res digit)
1708     (when (sc-is res any-reg control-stack)
1709       (inst shl res n-fixnum-tag-bits))))
1710
1711 (define-vop (digit-ashr)
1712   (:translate sb!bignum:%ashr)
1713   (:policy :fast-safe)
1714   (:args (digit :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target result)
1715          (count :scs (unsigned-reg) :target ecx))
1716   (:arg-types unsigned-num positive-fixnum)
1717   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset ecx-offset :from (:argument 1)) ecx)
1718   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
1719                     :load-if (not (and (sc-is result unsigned-stack)
1720                                        (location= digit result)))))
1721   (:result-types unsigned-num)
1722   (:generator 2
1723     (move result digit)
1724     (move ecx count)
1725     (inst sar result :cl)))
1726
1727 (define-vop (digit-ashr/c)
1728   (:translate sb!bignum:%ashr)
1729   (:policy :fast-safe)
1730   (:args (digit :scs (unsigned-reg unsigned-stack) :target result))
1731   (:arg-types unsigned-num (:constant (integer 0 63)))
1732   (:info count)
1733   (:results (result :scs (unsigned-reg) :from (:argument 0)
1734                     :load-if (not (and (sc-is result unsigned-stack)
1735                                        (location= digit result)))))
1736   (:result-types unsigned-num)
1737   (:generator 1
1738     (move result digit)
1739     (inst sar result count)))
1740
1741 (define-vop (digit-lshr digit-ashr)
1742   (:translate sb!bignum:%digit-logical-shift-right)
1743   (:generator 1
1744     (move result digit)
1745     (move ecx count)
1746     (inst shr result :cl)))
1747
1748 (define-vop (digit-ashl digit-ashr)
1749   (:translate sb!bignum:%ashl)
1750   (:generator 1
1751     (move result digit)
1752     (move ecx count)
1753     (inst shl result :cl)))
1754 \f
1755 ;;;; static functions
1756
1757 (define-static-fun two-arg-/ (x y) :translate /)
1758
1759 (define-static-fun two-arg-gcd (x y) :translate gcd)
1760 (define-static-fun two-arg-lcm (x y) :translate lcm)
1761
1762 (define-static-fun two-arg-and (x y) :translate logand)
1763 (define-static-fun two-arg-ior (x y) :translate logior)
1764 (define-static-fun two-arg-xor (x y) :translate logxor)
1765
1766
1767 (in-package "SB!C")
1768
1769 (defun *-transformer (y)
1770   (cond
1771     ((= y (ash 1 (integer-length y)))
1772      ;; there's a generic transform for y = 2^k
1773      (give-up-ir1-transform))
1774     ((member y '(3 5 9))
1775      ;; we can do these multiplications directly using LEA
1776      `(%lea x x ,(1- y) 0))
1777     (t
1778      ;; A normal 64-bit multiplication takes 4 cycles on Athlon 64/Opteron.
1779      ;; Optimizing multiplications (other than the above cases) to
1780      ;; shifts/adds/leas gives a maximum improvement of 1 cycle, but requires
1781      ;; quite a lot of hairy code.
1782      (give-up-ir1-transform))))
1783
1784 (deftransform * ((x y)
1785                  ((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 (deftransform sb!vm::*-mod64
1791     ((x y) ((unsigned-byte 64) (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1792      (unsigned-byte 64))
1793   "recode as leas, shifts and adds"
1794   (let ((y (lvar-value y)))
1795     (*-transformer y)))
1796
1797 (deftransform * ((x y)
1798                  (fixnum (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1799                  fixnum)
1800   "recode as leas, shifts and adds"
1801   (let ((y (lvar-value y)))
1802     (*-transformer y)))
1803 (deftransform sb!vm::*-modfx
1804     ((x y) (fixnum (constant-arg (unsigned-byte 64)))
1805      fixnum)
1806   "recode as leas, shifts and adds"
1807   (let ((y (lvar-value y)))
1808     (*-transformer y)))