src/compiler/x86-64/insts.lisp

   1 ;;;; that part of the description of the x86-64 instruction set
   2 ;;;; which can live on the cross-compilation host
   3
   4 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   5 ;;;; more information.
   6 ;;;;
   7 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   8 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   9 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
  10 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  11 ;;;; files for more information.
  12
  13 (in-package "SB!VM")
  14 ;;; FIXME: SB!DISASSEM: prefixes are used so widely in this file that
  15 ;;; I wonder whether the separation of the disassembler from the
  16 ;;; virtual machine is valid or adds value.
  17
  18 ;;; Note: In CMU CL, this used to be a call to SET-DISASSEM-PARAMS.
  19 (setf sb!disassem:*disassem-inst-alignment-bytes* 1)
  20
  21 ;;; This type is used mostly in disassembly and represents legacy
  22 ;;; registers only. R8-R15 are handled separately.
  23 (deftype reg () '(unsigned-byte 3))
  24
  25 ;;; This includes legacy registers and R8-R15.
  26 (deftype full-reg () '(unsigned-byte 4))
  27
  28 ;;; The XMM registers XMM0 - XMM15.
  29 (deftype xmmreg () '(unsigned-byte 4))
  30
  31 ;;; Default word size for the chip: if the operand size /= :dword
  32 ;;; we need to output #x66 (or REX) prefix
  33 (def!constant +default-operand-size+ :dword)
  34
  35 ;;; The default address size for the chip. It could be overwritten
  36 ;;; to :dword with a #x67 prefix, but this is never needed by SBCL
  37 ;;; and thus not supported by this assembler/disassembler.
  38 (def!constant +default-address-size+ :qword)
  39 \f
  40 (eval-when (#-sb-xc :compile-toplevel :load-toplevel :execute)
  41
  42 (defun offset-next (value dstate)
  43   (declare (type integer value)
  44            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  45   (+ (sb!disassem:dstate-next-addr dstate) value))
  46
  47 (defparameter *byte-reg-names*
  48   #(al cl dl bl spl bpl sil dil r8b r9b r10b r11b r12b r13b r14b r15b))
  49 (defparameter *high-byte-reg-names*
  50   #(ah ch dh bh))
  51 (defparameter *word-reg-names*
  52   #(ax cx dx bx sp bp si di r8w r9w r10w r11w r12w r13w r14w r15w))
  53 (defparameter *dword-reg-names*
  54   #(eax ecx edx ebx esp ebp esi edi r8d r9d r10d r11d r12d r13d r14d r15d))
  55 (defparameter *qword-reg-names*
  56   #(rax rcx rdx rbx rsp rbp rsi rdi r8 r9 r10 r11 r12 r13 r14 r15))
  57
  58 ;;; The printers for registers, memory references and immediates need to
  59 ;;; take into account the width bit in the instruction, whether a #x66
  60 ;;; or a REX prefix was issued, and the contents of the REX prefix.
  61 ;;; This is implemented using prefilters to put flags into the slot
  62 ;;; INST-PROPERTIES of the DSTATE.  These flags are the following
  63 ;;; symbols:
  64 ;;;
  65 ;;; OPERAND-SIZE-8   The width bit was zero
  66 ;;; OPERAND-SIZE-16  The "operand size override" prefix (#x66) was found
  67 ;;; REX              A REX prefix was found
  68 ;;; REX-W            A REX prefix with the "operand width" bit set was
  69 ;;;                  found
  70 ;;; REX-R            A REX prefix with the "register" bit set was found
  71 ;;; REX-X            A REX prefix with the "index" bit set was found
  72 ;;; REX-B            A REX prefix with the "base" bit set was found
  73
  74 ;;; Return the operand size depending on the prefixes and width bit as
  75 ;;; stored in DSTATE.
  76 (defun inst-operand-size (dstate)
  77   (declare (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  78   (cond ((sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'operand-size-8)
  79          :byte)
  80         ((sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-w)
  81          :qword)
  82         ((sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'operand-size-16)
  83          :word)
  84         (t
  85          +default-operand-size+)))
  86
  87 ;;; The same as INST-OPERAND-SIZE, but for those instructions (e.g.
  88 ;;; PUSH, JMP) that have a default operand size of :qword. It can only
  89 ;;; be overwritten to :word.
  90 (defun inst-operand-size-default-qword (dstate)
  91   (declare (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  92   (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'operand-size-16)
  93       :word
  94       :qword))
  95
  96 ;;; Print to STREAM the name of the general-purpose register encoded by
  97 ;;; VALUE and of size WIDTH. For robustness, the high byte registers
  98 ;;; (AH, BH, CH, DH) are correctly detected, too, although the compiler
  99 ;;; does not use them.
 100 (defun print-reg-with-width (value width stream dstate)
 101   (declare (type full-reg value)
 102            (type stream stream)
 103            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 104   (princ (if (and (eq width :byte)
 105                   (<= 4 value 7)
 106                   (not (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex)))
 107              (aref *high-byte-reg-names* (- value 4))
 108              (aref (ecase width
 109                      (:byte *byte-reg-names*)
 110                      (:word *word-reg-names*)
 111                      (:dword *dword-reg-names*)
 112                      (:qword *qword-reg-names*))
 113                    value))
 114          stream)
 115   ;; XXX plus should do some source-var notes
 116   )
 117
 118 (defun print-reg (value stream dstate)
 119   (declare (type full-reg value)
 120            (type stream stream)
 121            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 122   (print-reg-with-width value
 123                         (inst-operand-size dstate)
 124                         stream
 125                         dstate))
 126
 127 (defun print-reg-default-qword (value stream dstate)
 128   (declare (type full-reg value)
 129            (type stream stream)
 130            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 131   (print-reg-with-width value
 132                         (inst-operand-size-default-qword dstate)
 133                         stream
 134                         dstate))
 135
 136 (defun print-byte-reg (value stream dstate)
 137   (declare (type full-reg value)
 138            (type stream stream)
 139            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 140   (print-reg-with-width value :byte stream dstate))
 141
 142 (defun print-addr-reg (value stream dstate)
 143   (declare (type full-reg value)
 144            (type stream stream)
 145            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 146   (print-reg-with-width value +default-address-size+ stream dstate))
 147
 148 ;;; Print a register or a memory reference of the given WIDTH.
 149 ;;; If SIZED-P is true, add an explicit size indicator for memory
 150 ;;; references.
 151 (defun print-reg/mem-with-width (value width sized-p stream dstate)
 152   (declare (type (or list full-reg) value)
 153            (type (member :byte :word :dword :qword) width)
 154            (type boolean sized-p)
 155            (type stream stream)
 156            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 157   (if (typep value 'full-reg)
 158       (print-reg-with-width value width stream dstate)
 159     (print-mem-access value (and sized-p width) stream dstate)))
 160
 161 ;;; Print a register or a memory reference. The width is determined by
 162 ;;; calling INST-OPERAND-SIZE.
 163 (defun print-reg/mem (value stream dstate)
 164   (declare (type (or list full-reg) value)
 165            (type stream stream)
 166            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 167   (print-reg/mem-with-width
 168    value (inst-operand-size dstate) nil stream dstate))
 169
 170 ;; Same as print-reg/mem, but prints an explicit size indicator for
 171 ;; memory references.
 172 (defun print-sized-reg/mem (value stream dstate)
 173   (declare (type (or list full-reg) value)
 174            (type stream stream)
 175            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 176   (print-reg/mem-with-width
 177    value (inst-operand-size dstate) t stream dstate))
 178
 179 ;;; Same as print-sized-reg/mem, but with a default operand size of
 180 ;;; :qword.
 181 (defun print-sized-reg/mem-default-qword (value stream dstate)
 182   (declare (type (or list full-reg) value)
 183            (type stream stream)
 184            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 185   (print-reg/mem-with-width
 186    value (inst-operand-size-default-qword dstate) t stream dstate))
 187
 188 (defun print-sized-byte-reg/mem (value stream dstate)
 189   (declare (type (or list full-reg) value)
 190            (type stream stream)
 191            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 192   (print-reg/mem-with-width value :byte t stream dstate))
 193
 194 (defun print-sized-word-reg/mem (value stream dstate)
 195   (declare (type (or list full-reg) value)
 196            (type stream stream)
 197            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 198   (print-reg/mem-with-width value :word t stream dstate))
 199
 200 (defun print-sized-dword-reg/mem (value stream dstate)
 201   (declare (type (or list full-reg) value)
 202            (type stream stream)
 203            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 204   (print-reg/mem-with-width value :dword t stream dstate))
 205
 206 (defun print-label (value stream dstate)
 207   (declare (ignore dstate))
 208   (sb!disassem:princ16 value stream))
 209
 210 (defun print-xmmreg (value stream dstate)
 211   (declare (type xmmreg value)
 212            (type stream stream)
 213            (ignore dstate))
 214   (format stream "XMM~d" value))
 215
 216 (defun print-xmmreg/mem (value stream dstate)
 217   (declare (type (or list xmmreg) value)
 218            (type stream stream)
 219            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 220   (if (typep value 'xmmreg)
 221       (print-xmmreg value stream dstate)
 222     (print-mem-access value nil stream dstate)))
 223
 224 ;; Same as print-xmmreg/mem, but prints an explicit size indicator for
 225 ;; memory references.
 226 (defun print-sized-xmmreg/mem (value stream dstate)
 227   (declare (type (or list xmmreg) value)
 228            (type stream stream)
 229            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 230   (if (typep value 'xmmreg)
 231       (print-xmmreg value stream dstate)
 232     (print-mem-access value (inst-operand-size dstate) stream dstate)))
 233
 234 ;;; This prefilter is used solely for its side effects, namely to put
 235 ;;; the bits found in the REX prefix into the DSTATE for use by other
 236 ;;; prefilters and by printers.
 237 (defun prefilter-wrxb (value dstate)
 238   (declare (type (unsigned-byte 4) value)
 239            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 240   (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'rex)
 241   (when (plusp (logand value #b1000))
 242     (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'rex-w))
 243   (when (plusp (logand value #b0100))
 244     (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'rex-r))
 245   (when (plusp (logand value #b0010))
 246     (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'rex-x))
 247   (when (plusp (logand value #b0001))
 248     (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'rex-b))
 249   value)
 250
 251 ;;; This prefilter is used solely for its side effect, namely to put
 252 ;;; the property OPERAND-SIZE-8 into the DSTATE if VALUE is 0.
 253 (defun prefilter-width (value dstate)
 254   (declare (type bit value)
 255            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 256   (when (zerop value)
 257     (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'operand-size-8))
 258   value)
 259
 260 ;;; A register field that can be extended by REX.R.
 261 (defun prefilter-reg-r (value dstate)
 262   (declare (type reg value)
 263            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 264   (if (sb!disassem::dstate-get-inst-prop dstate 'rex-r)
 265       (+ value 8)
 266       value))
 267
 268 ;;; A register field that can be extended by REX.B.
 269 (defun prefilter-reg-b (value dstate)
 270   (declare (type reg value)
 271            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 272   (if (sb!disassem::dstate-get-inst-prop dstate 'rex-b)
 273       (+ value 8)
 274       value))
 275
 276 ;;; Returns either an integer, meaning a register, or a list of
 277 ;;; (BASE-REG OFFSET INDEX-REG INDEX-SCALE), where any component
 278 ;;; may be missing or nil to indicate that it's not used or has the
 279 ;;; obvious default value (e.g., 1 for the index-scale). VALUE is a list
 280 ;;; of the mod and r/m field of the ModRM byte of the instruction.
 281 ;;; Depending on VALUE a SIB byte and/or an offset may be read. The
 282 ;;; REX.B bit from DSTATE is used to extend the sole register or the
 283 ;;; BASE-REG to a full register, the REX.X bit does the same for the
 284 ;;; INDEX-REG.
 285 (defun prefilter-reg/mem (value dstate)
 286   (declare (type list value)
 287            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 288   (let ((mod (first value))
 289         (r/m (second value)))
 290     (declare (type (unsigned-byte 2) mod)
 291              (type (unsigned-byte 3) r/m))
 292     (let ((full-reg (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-b)
 293                         (+ r/m 8)
 294                         r/m)))
 295       (declare (type full-reg full-reg))
 296       (cond ((= mod #b11)
 297              ;; registers
 298              full-reg)
 299             ((= r/m #b100)
 300              ;; sib byte
 301              (let ((sib (sb!disassem:read-suffix 8 dstate)))
 302                (declare (type (unsigned-byte 8) sib))
 303                (let ((base-reg (ldb (byte 3 0) sib))
 304                      (index-reg (ldb (byte 3 3) sib))
 305                      (index-scale (ldb (byte 2 6) sib)))
 306                  (declare (type (unsigned-byte 3) base-reg index-reg)
 307                           (type (unsigned-byte 2) index-scale))
 308                  (let* ((offset
 309                          (case mod
 310                                (#b00
 311                                 (if (= base-reg #b101)
 312                                     (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)
 313                                   nil))
 314                                (#b01
 315                                 (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate))
 316                                (#b10
 317                                 (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)))))
 318                    (list (unless (and (= mod #b00) (= base-reg #b101))
 319                            (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-b)
 320                                (+ base-reg 8)
 321                                base-reg))
 322                          offset
 323                          (unless (= index-reg #b100)
 324                            (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-x)
 325                                (+ index-reg 8)
 326                                index-reg))
 327                          (ash 1 index-scale))))))
 328             ((and (= mod #b00) (= r/m #b101))
 329              (list 'rip (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)) )
 330             ((= mod #b00)
 331              (list full-reg))
 332             ((= mod #b01)
 333            (list full-reg (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate)))
 334           (t                            ; (= mod #b10)
 335            (list full-reg (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)))))))
 336
 337 (defun read-address (value dstate)
 338   (declare (ignore value))              ; always nil anyway
 339   (sb!disassem:read-suffix (width-bits (inst-operand-size dstate)) dstate))
 340
 341 (defun width-bits (width)
 342   (ecase width
 343     (:byte 8)
 344     (:word 16)
 345     (:dword 32)
 346     (:qword 64)))
 347
 348 ) ; EVAL-WHEN
 349 \f
 350 ;;;; disassembler argument types
 351
 352 ;;; Used to capture the lower four bits of the REX prefix.
 353 (sb!disassem:define-arg-type wrxb
 354   :prefilter #'prefilter-wrxb)
 355
 356 (sb!disassem:define-arg-type width
 357   :prefilter #'prefilter-width
 358   :printer (lambda (value stream dstate)
 359              (declare (ignore value))
 360              (princ (schar (symbol-name (inst-operand-size dstate)) 0)
 361                     stream)))
 362
 363 (sb!disassem:define-arg-type displacement
 364   :sign-extend t
 365   :use-label #'offset-next
 366   :printer (lambda (value stream dstate)
 367              (sb!disassem:maybe-note-assembler-routine value nil dstate)
 368              (print-label value stream dstate)))
 369
 370 (sb!disassem:define-arg-type accum
 371   :printer (lambda (value stream dstate)
 372              (declare (ignore value)
 373                       (type stream stream)
 374                       (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 375              (print-reg 0 stream dstate)))
 376
 377 (sb!disassem:define-arg-type reg
 378   :prefilter #'prefilter-reg-r
 379   :printer #'print-reg)
 380
 381 (sb!disassem:define-arg-type reg-b
 382   :prefilter #'prefilter-reg-b
 383   :printer #'print-reg)
 384
 385 (sb!disassem:define-arg-type reg-b-default-qword
 386   :prefilter #'prefilter-reg-b
 387   :printer #'print-reg-default-qword)
 388
 389 (sb!disassem:define-arg-type imm-addr
 390   :prefilter #'read-address
 391   :printer #'print-label)
 392
 393 ;;; Normally, immediate values for an operand size of :qword are of size
 394 ;;; :dword and are sign-extended to 64 bits. For an exception, see the
 395 ;;; argument type definition following this one.
 396 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data
 397   :prefilter (lambda (value dstate)
 398                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 399                (let ((width (width-bits (inst-operand-size dstate))))
 400                  (when (= width 64)
 401                    (setf width 32))
 402                  (sb!disassem:read-signed-suffix width dstate))))
 403
 404 ;;; Used by the variant of the MOV instruction with opcode B8 which can
 405 ;;; move immediates of all sizes (i.e. including :qword) into a
 406 ;;; register.
 407 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data-upto-qword
 408   :prefilter (lambda (value dstate)
 409                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 410                (sb!disassem:read-signed-suffix
 411                 (width-bits (inst-operand-size dstate))
 412                 dstate)))
 413
 414 ;;; Used by those instructions that have a default operand size of
 415 ;;; :qword. Nevertheless the immediate is at most of size :dword.
 416 ;;; The only instruction of this kind having a variant with an immediate
 417 ;;; argument is PUSH.
 418 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data-default-qword
 419   :prefilter (lambda (value dstate)
 420                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 421                (let ((width (width-bits
 422                              (inst-operand-size-default-qword dstate))))
 423                  (when (= width 64)
 424                    (setf width 32))
 425                  (sb!disassem:read-signed-suffix width dstate))))
 426
 427 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-byte
 428   :prefilter (lambda (value dstate)
 429                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 430                (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate)))
 431
 432 (sb!disassem:define-arg-type imm-byte
 433   :prefilter (lambda (value dstate)
 434                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 435                (sb!disassem:read-suffix 8 dstate)))
 436
 437 ;;; needed for the ret imm16 instruction
 438 (sb!disassem:define-arg-type imm-word-16
 439   :prefilter (lambda (value dstate)
 440                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 441                (sb!disassem:read-suffix 16 dstate)))
 442
 443 (sb!disassem:define-arg-type reg/mem
 444   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 445   :printer #'print-reg/mem)
 446 (sb!disassem:define-arg-type sized-reg/mem
 447   ;; Same as reg/mem, but prints an explicit size indicator for
 448   ;; memory references.
 449   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 450   :printer #'print-sized-reg/mem)
 451
 452 ;;; Arguments of type reg/mem with a fixed size.
 453 (sb!disassem:define-arg-type sized-byte-reg/mem
 454   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 455   :printer #'print-sized-byte-reg/mem)
 456 (sb!disassem:define-arg-type sized-word-reg/mem
 457   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 458   :printer #'print-sized-word-reg/mem)
 459 (sb!disassem:define-arg-type sized-dword-reg/mem
 460   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 461   :printer #'print-sized-dword-reg/mem)
 462
 463 ;;; Same as sized-reg/mem, but with a default operand size of :qword.
 464 (sb!disassem:define-arg-type sized-reg/mem-default-qword
 465   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 466   :printer #'print-sized-reg/mem-default-qword)
 467
 468 ;;; XMM registers
 469 (sb!disassem:define-arg-type xmmreg
 470   :prefilter #'prefilter-reg-r
 471   :printer #'print-xmmreg)
 472
 473 (sb!disassem:define-arg-type xmmreg/mem
 474   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 475   :printer #'print-xmmreg/mem)
 476
 477 (sb!disassem:define-arg-type sized-xmmreg/mem
 478   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 479   :printer #'print-sized-xmmreg/mem)
 480
 481
 482 ;;; added by jrd
 483 (eval-when (#-sb-xc :compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 484 (defun print-fp-reg (value stream dstate)
 485   (declare (ignore dstate))
 486   (format stream "FR~D" value))
 487 (defun prefilter-fp-reg (value dstate)
 488   ;; just return it
 489   (declare (ignore dstate))
 490   value)
 491 ) ; EVAL-WHEN
 492 (sb!disassem:define-arg-type fp-reg
 493                              :prefilter #'prefilter-fp-reg
 494                              :printer #'print-fp-reg)
 495
 496 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 497 (defparameter *conditions*
 498   '((:o . 0)
 499     (:no . 1)
 500     (:b . 2) (:nae . 2) (:c . 2)
 501     (:nb . 3) (:ae . 3) (:nc . 3)
 502     (:eq . 4) (:e . 4) (:z . 4)
 503     (:ne . 5) (:nz . 5)
 504     (:be . 6) (:na . 6)
 505     (:nbe . 7) (:a . 7)
 506     (:s . 8)
 507     (:ns . 9)
 508     (:p . 10) (:pe . 10)
 509     (:np . 11) (:po . 11)
 510     (:l . 12) (:nge . 12)
 511     (:nl . 13) (:ge . 13)
 512     (:le . 14) (:ng . 14)
 513     (:nle . 15) (:g . 15)))
 514 (defparameter *condition-name-vec*
 515   (let ((vec (make-array 16 :initial-element nil)))
 516     (dolist (cond *conditions*)
 517       (when (null (aref vec (cdr cond)))
 518         (setf (aref vec (cdr cond)) (car cond))))
 519     vec))
 520 ) ; EVAL-WHEN
 521
 522 ;;; Set assembler parameters. (In CMU CL, this was done with
 523 ;;; a call to a macro DEF-ASSEMBLER-PARAMS.)
 524 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 525   (setf sb!assem:*assem-scheduler-p* nil))
 526
 527 (sb!disassem:define-arg-type condition-code
 528   :printer *condition-name-vec*)
 529
 530 (defun conditional-opcode (condition)
 531   (cdr (assoc condition *conditions* :test #'eq)))
 532 \f
 533 ;;;; disassembler instruction formats
 534
 535 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
 536   (defun swap-if (direction field1 separator field2)
 537     `(:if (,direction :constant 0)
 538           (,field1 ,separator ,field2)
 539           (,field2 ,separator ,field1))))
 540
 541 (sb!disassem:define-instruction-format (byte 8 :default-printer '(:name))
 542   (op    :field (byte 8 0))
 543   ;; optional fields
 544   (accum :type 'accum)
 545   (imm))
 546
 547 ;;; A one-byte instruction with a #x66 prefix, used to indicate an
 548 ;;; operand size of :word.
 549 (sb!disassem:define-instruction-format (x66-byte 16
 550                                         :default-printer '(:name))
 551   (x66   :field (byte 8 0) :value #x66)
 552   (op    :field (byte 8 8)))
 553
 554 ;;; A one-byte instruction with a REX prefix, used to indicate an
 555 ;;; operand size of :qword. REX.W must be 1, the other three bits are
 556 ;;; ignored.
 557 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-byte 16
 558                                         :default-printer '(:name))
 559   (rex   :field (byte 5 3) :value #b01001)
 560   (op    :field (byte 8 8)))
 561
 562 (sb!disassem:define-instruction-format (simple 8)
 563   (op    :field (byte 7 1))
 564   (width :field (byte 1 0) :type 'width)
 565   ;; optional fields
 566   (accum :type 'accum)
 567   (imm))
 568
 569 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-simple 16)
 570   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 571   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 572   (op    :field (byte 7 9))
 573   (width :field (byte 1 8) :type 'width)
 574   ;; optional fields
 575   (accum :type 'accum)
 576   (imm))
 577
 578 ;;; Same as simple, but with direction bit
 579 (sb!disassem:define-instruction-format (simple-dir 8 :include 'simple)
 580   (op :field (byte 6 2))
 581   (dir :field (byte 1 1)))
 582
 583 ;;; Same as simple, but with the immediate value occurring by default,
 584 ;;; and with an appropiate printer.
 585 (sb!disassem:define-instruction-format (accum-imm 8
 586                                      :include 'simple
 587                                      :default-printer '(:name
 588                                                         :tab accum ", " imm))
 589   (imm :type 'signed-imm-data))
 590
 591 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-accum-imm 16
 592                                      :include 'rex-simple
 593                                      :default-printer '(:name
 594                                                         :tab accum ", " imm))
 595   (imm :type 'signed-imm-data))
 596
 597 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-no-width 8
 598                                      :default-printer '(:name :tab reg))
 599   (op    :field (byte 5 3))
 600   (reg   :field (byte 3 0) :type 'reg-b)
 601   ;; optional fields
 602   (accum :type 'accum)
 603   (imm))
 604
 605 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg-no-width 16
 606                                      :default-printer '(:name :tab reg))
 607   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 608   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 609   (op      :field (byte 5 11))
 610   (reg     :field (byte 3 8)    :type 'reg-b)
 611   ;; optional fields
 612   (accum :type 'accum)
 613   (imm))
 614
 615 ;;; Same as reg-no-width, but with a default operand size of :qword.
 616 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-no-width-default-qword 8
 617                                         :include 'reg-no-width
 618                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 619   (reg   :type 'reg-b-default-qword))
 620
 621 ;;; Same as rex-reg-no-width, but with a default operand size of :qword.
 622 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg-no-width-default-qword 16
 623                                         :include 'rex-reg-no-width
 624                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 625   (reg     :type 'reg-b-default-qword))
 626
 627 (sb!disassem:define-instruction-format (modrm-reg-no-width 24
 628                                      :default-printer '(:name :tab reg))
 629   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 630   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 631   (ff   :field (byte 8 8)  :value #b11111111)
 632   (mod   :field (byte 2 22))
 633   (modrm-reg :field (byte 3 19))
 634   (reg     :field (byte 3 16)   :type 'reg-b)
 635   ;; optional fields
 636   (accum :type 'accum)
 637   (imm))
 638
 639 ;;; Adds a width field to reg-no-width. Note that we can't use
 640 ;;; :INCLUDE 'REG-NO-WIDTH here to save typing because that would put
 641 ;;; the WIDTH field last, but the prefilter for WIDTH must run before
 642 ;;; the one for IMM to be able to determine the correct size of IMM.
 643 (sb!disassem:define-instruction-format (reg 8
 644                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 645   (op    :field (byte 4 4))
 646   (width :field (byte 1 3) :type 'width)
 647   (reg   :field (byte 3 0) :type 'reg-b)
 648   ;; optional fields
 649   (accum :type 'accum)
 650   (imm))
 651
 652 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg 16
 653                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 654   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 655   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 656   (width   :field (byte 1 11)   :type 'width)
 657   (op      :field (byte 4 12))
 658   (reg     :field (byte 3 8)    :type 'reg-b)
 659   ;; optional fields
 660   (accum   :type 'accum)
 661   (imm))
 662
 663 (sb!disassem:define-instruction-format (two-bytes 16
 664                                         :default-printer '(:name))
 665   (op :fields (list (byte 8 0) (byte 8 8))))
 666
 667 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-reg/mem 16
 668                                         :default-printer
 669                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 670   (op      :field (byte 7 1))
 671   (width   :field (byte 1 0)    :type 'width)
 672   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 673                                 :type 'reg/mem)
 674   (reg     :field (byte 3 11)   :type 'reg)
 675   ;; optional fields
 676   (imm))
 677
 678 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg-reg/mem 24
 679                                         :default-printer
 680                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 681   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 682   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 683   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 684   (op      :field (byte 7 9))
 685   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 686                                 :type 'reg/mem)
 687   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg)
 688   ;; optional fields
 689   (imm))
 690
 691 ;;; same as reg-reg/mem, but with direction bit
 692 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-reg/mem-dir 16
 693                                         :include 'reg-reg/mem
 694                                         :default-printer
 695                                         `(:name
 696                                           :tab
 697                                           ,(swap-if 'dir 'reg/mem ", " 'reg)))
 698   (op  :field (byte 6 2))
 699   (dir :field (byte 1 1)))
 700
 701 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg-reg/mem-dir 24
 702                                         :include 'rex-reg-reg/mem
 703                                         :default-printer
 704                                         `(:name
 705                                           :tab
 706                                           ,(swap-if 'dir 'reg/mem ", " 'reg)))
 707   (op  :field (byte 6 10))
 708   (dir :field (byte 1 9)))
 709
 710 ;;; Same as reg-reg/mem, but uses the reg field as a second op code.
 711 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem 16
 712                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 713   (op      :fields (list (byte 7 1) (byte 3 11)))
 714   (width   :field (byte 1 0)    :type 'width)
 715   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 716                                 :type 'sized-reg/mem)
 717   ;; optional fields
 718   (imm))
 719
 720 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg/mem 24
 721                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 722   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 723   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 724   (op      :fields (list (byte 7 9) (byte 3 19)))
 725   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 726   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 727                                 :type 'sized-reg/mem)
 728   ;; optional fields
 729   (imm))
 730
 731 ;;; Same as reg/mem, but without a width field and with a default
 732 ;;; operand size of :qword.
 733 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem-default-qword 16
 734                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 735   (op      :fields (list (byte 8 0) (byte 3 11)))
 736   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 737                                 :type 'sized-reg/mem-default-qword))
 738
 739 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg/mem-default-qword 24
 740                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 741   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 742   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 743   (op      :fields (list (byte 8 8) (byte 3 19)))
 744   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 745                                 :type 'sized-reg/mem-default-qword))
 746
 747 ;;; Same as reg/mem, but with the immediate value occurring by default,
 748 ;;; and with an appropiate printer.
 749 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem-imm 16
 750                                         :include 'reg/mem
 751                                         :default-printer
 752                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 753   (reg/mem :type 'sized-reg/mem)
 754   (imm     :type 'signed-imm-data))
 755
 756 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg/mem-imm 24
 757                                         :include 'rex-reg/mem
 758                                         :default-printer
 759                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 760   (reg/mem :type 'sized-reg/mem)
 761   (imm     :type 'signed-imm-data))
 762
 763 ;;; Same as reg/mem, but with using the accumulator in the default printer
 764 (sb!disassem:define-instruction-format
 765     (accum-reg/mem 16
 766      :include 'reg/mem :default-printer '(:name :tab accum ", " reg/mem))
 767   (reg/mem :type 'reg/mem)              ; don't need a size
 768   (accum :type 'accum))
 769
 770 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-accum-reg/mem 24
 771                                         :include 'rex-reg/mem
 772                                         :default-printer
 773                                         '(:name :tab accum ", " reg/mem))
 774   (reg/mem :type 'reg/mem)              ; don't need a size
 775   (accum   :type 'accum))
 776
 777 ;;; Same as reg-reg/mem, but with a prefix of #b00001111
 778 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-reg/mem 24
 779                                         :default-printer
 780                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 781   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 782   (op      :field (byte 7 9))
 783   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 784   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 785                                 :type 'reg/mem)
 786   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg)
 787   ;; optional fields
 788   (imm))
 789
 790 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-reg/mem-no-width 24
 791                                         :default-printer
 792                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 793   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 794   (op      :field (byte 8 8))
 795   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 796                                 :type 'reg/mem)
 797   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg))
 798
 799 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-ext-reg-reg/mem-no-width 32
 800                                         :default-printer
 801                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 802   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 803   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 804   (prefix  :field (byte 8 8)    :value #b00001111)
 805   (op      :field (byte 8 16))
 806   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 807                                 :type 'reg/mem)
 808   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'reg))
 809
 810 ;;; reg-no-width with #x0f prefix
 811 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-no-width 16
 812                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 813   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 814   (op    :field (byte 5 11))
 815   (reg   :field (byte 3 8) :type 'reg-b))
 816
 817 ;;; Same as reg/mem, but with a prefix of #b00001111
 818 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem 24
 819                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 820   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 821   (op      :fields (list (byte 7 9) (byte 3 19)))
 822   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 823   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 824                                 :type 'sized-reg/mem)
 825   ;; optional fields
 826   (imm))
 827
 828 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem-imm 24
 829                                         :include 'ext-reg/mem
 830                                         :default-printer
 831                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 832   (imm :type 'signed-imm-data))
 833 \f
 834 ;;;; XMM instructions
 835
 836 ;;; All XMM instructions use an extended opcode (#x0F as the first
 837 ;;; opcode byte). Therefore in the following "EXT" in the name of the
 838 ;;; instruction formats refers to the formats that have an additional
 839 ;;; prefix (#x66, #xF2 or #xF3).
 840
 841 ;;; Instructions having an XMM register as the destination operand
 842 ;;; and an XMM register or a memory location as the source operand.
 843 ;;; The size of the operands is implicitly given by the instruction.
 844 (sb!disassem:define-instruction-format (xmm-xmm/mem 24
 845                                         :default-printer
 846                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 847   (x0f     :field (byte 8 0)    :value #x0f)
 848   (op      :field (byte 8 8))
 849   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 850                                 :type 'xmmreg/mem)
 851   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'xmmreg))
 852
 853 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-xmm-xmm/mem 32
 854                                         :default-printer
 855                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 856   (x0f     :field (byte 8 0)    :value #x0f)
 857   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 858   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 859   (op      :field (byte 8 16))
 860   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 861                                 :type 'xmmreg/mem)
 862   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg))
 863
 864 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-xmm/mem 32
 865                                         :default-printer
 866                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 867   (prefix  :field (byte 8 0))
 868   (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
 869   (op      :field (byte 8 16))
 870   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 871                                 :type 'xmmreg/mem)
 872   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg))
 873
 874 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-xmm/mem 40
 875                                         :default-printer
 876                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 877   (prefix  :field (byte 8 0))
 878   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 879   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 880   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
 881   (op      :field (byte 8 24))
 882   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
 883                                 :type 'xmmreg/mem)
 884   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg))
 885
 886 ;;; Same as xmm-xmm/mem etc., but with direction bit.
 887
 888 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-xmm/mem-dir 32
 889                                         :include 'ext-xmm-xmm/mem
 890                                         :default-printer
 891                                         `(:name
 892                                           :tab
 893                                           ,(swap-if 'dir 'reg ", " 'reg/mem)))
 894   (op      :field (byte 7 17))
 895   (dir     :field (byte 1 16)))
 896
 897 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-xmm/mem-dir 40
 898                                         :include 'ext-rex-xmm-xmm/mem
 899                                         :default-printer
 900                                         `(:name
 901                                           :tab
 902                                           ,(swap-if 'dir 'reg ", " 'reg/mem)))
 903   (op      :field (byte 7 25))
 904   (dir     :field (byte 1 24)))
 905
 906 ;;; Instructions having an XMM register as one operand and a general-
 907 ;;; -purpose register or a memory location as the other operand.
 908
 909 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-reg/mem 32
 910                                         :default-printer
 911                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 912   (prefix  :field (byte 8 0))
 913   (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
 914   (op      :field (byte 8 16))
 915   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 916                                 :type 'sized-reg/mem)
 917   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg))
 918
 919 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-reg/mem 40
 920                                         :default-printer
 921                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 922   (prefix  :field (byte 8 0))
 923   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 924   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 925   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
 926   (op      :field (byte 8 24))
 927   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
 928                                 :type 'sized-reg/mem)
 929   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg))
 930
 931 ;;; Instructions having a general-purpose register as one operand and an
 932 ;;; XMM register or a memory location as the other operand.
 933
 934 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-xmm/mem 32
 935                                         :default-printer
 936                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 937   (prefix  :field (byte 8 0))
 938   (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
 939   (op      :field (byte 8 16))
 940   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 941                                 :type 'sized-xmmreg/mem)
 942   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'reg))
 943
 944 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-reg-xmm/mem 40
 945                                         :default-printer
 946                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 947   (prefix  :field (byte 8 0))
 948   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 949   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 950   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
 951   (op      :field (byte 8 24))
 952   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
 953                                 :type 'sized-xmmreg/mem)
 954   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'reg))
 955
 956 ;;;; This section was added by jrd, for fp instructions.
 957
 958 ;;; regular fp inst to/from registers/memory
 959 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point 16
 960                                         :default-printer
 961                                         `(:name :tab reg/mem))
 962   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 963   (op     :fields (list (byte 3 0) (byte 3 11)))
 964   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8)) :type 'reg/mem))
 965
 966 ;;; fp insn to/from fp reg
 967 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-fp 16
 968                                         :default-printer `(:name :tab fp-reg))
 969   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 970   (suffix :field (byte 2 14) :value #b11)
 971   (op     :fields (list (byte 3 0) (byte 3 11)))
 972   (fp-reg :field (byte 3 8) :type 'fp-reg))
 973
 974 ;;; fp insn to/from fp reg, with the reversed source/destination flag.
 975 (sb!disassem:define-instruction-format
 976  (floating-point-fp-d 16
 977    :default-printer `(:name :tab ,(swap-if 'd "ST0" ", " 'fp-reg)))
 978   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 979   (suffix :field (byte 2 14) :value #b11)
 980   (op     :fields (list (byte 2 0) (byte 3 11)))
 981   (d      :field (byte 1 2))
 982   (fp-reg :field (byte 3 8) :type 'fp-reg))
 983
 984
 985 ;;; (added by (?) pfw)
 986 ;;; fp no operand isns
 987 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-no 16
 988                                       :default-printer '(:name))
 989   (prefix :field (byte 8  0) :value #b11011001)
 990   (suffix :field (byte 3 13) :value #b111)
 991   (op     :field (byte 5  8)))
 992
 993 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-3 16
 994                                       :default-printer '(:name))
 995   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 996   (suffix :field (byte 2 14) :value #b11)
 997   (op     :fields (list (byte 3 0) (byte 6 8))))
 998
 999 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-5 16
1000                                       :default-printer '(:name))
1001   (prefix :field (byte 8  0) :value #b11011011)
1002   (suffix :field (byte 3 13) :value #b111)
1003   (op     :field (byte 5  8)))
1004
1005 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-st 16
1006                                       :default-printer '(:name))
1007   (prefix :field (byte 8  0) :value #b11011111)
1008   (suffix :field (byte 3 13) :value #b111)
1009   (op     :field (byte 5  8)))
1010
1011 (sb!disassem:define-instruction-format (string-op 8
1012                                      :include 'simple
1013                                      :default-printer '(:name width)))
1014
1015 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-string-op 16
1016                                      :include 'rex-simple
1017                                      :default-printer '(:name width)))
1018
1019 (sb!disassem:define-instruction-format (short-cond-jump 16)
1020   (op    :field (byte 4 4))
1021   (cc    :field (byte 4 0) :type 'condition-code)
1022   (label :field (byte 8 8) :type 'displacement))
1023
1024 (sb!disassem:define-instruction-format (short-jump 16
1025                                      :default-printer '(:name :tab label))
1026   (const :field (byte 4 4) :value #b1110)
1027   (op    :field (byte 4 0))
1028   (label :field (byte 8 8) :type 'displacement))
1029
1030 (sb!disassem:define-instruction-format (near-cond-jump 16)
1031   (op    :fields (list (byte 8 0) (byte 4 12)) :value '(#b00001111 #b1000))
1032   (cc    :field (byte 4 8) :type 'condition-code)
1033   ;; The disassembler currently doesn't let you have an instruction > 32 bits
1034   ;; long, so we fake it by using a prefilter to read the offset.
1035   (label :type 'displacement
1036          :prefilter (lambda (value dstate)
1037                       (declare (ignore value)) ; always nil anyway
1038                       (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate))))
1039
1040 (sb!disassem:define-instruction-format (near-jump 8
1041                                      :default-printer '(:name :tab label))
1042   (op    :field (byte 8 0))
1043   ;; The disassembler currently doesn't let you have an instruction > 32 bits
1044   ;; long, so we fake it by using a prefilter to read the address.
1045   (label :type 'displacement
1046          :prefilter (lambda (value dstate)
1047                       (declare (ignore value)) ; always nil anyway
1048                       (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate))))
1049
1050
1051 (sb!disassem:define-instruction-format (cond-set 24
1052                                      :default-printer '('set cc :tab reg/mem))
1053   (prefix :field (byte 8 0) :value #b00001111)
1054   (op    :field (byte 4 12) :value #b1001)
1055   (cc    :field (byte 4 8) :type 'condition-code)
1056   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
1057            :type 'sized-byte-reg/mem)
1058   (reg     :field (byte 3 19)   :value #b000))
1059
1060 (sb!disassem:define-instruction-format (cond-move 24
1061                                      :default-printer
1062                                         '('cmov cc :tab reg ", " reg/mem))
1063   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
1064   (op      :field (byte 4 12)   :value #b0100)
1065   (cc      :field (byte 4 8)    :type 'condition-code)
1066   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
1067                                 :type 'reg/mem)
1068   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg))
1069
1070 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-cond-move 32
1071                                      :default-printer
1072                                         '('cmov cc :tab reg ", " reg/mem))
1073   (rex     :field (byte 4 4)   :value #b0100)
1074   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
1075   (prefix  :field (byte 8 8)    :value #b00001111)
1076   (op      :field (byte 4 20)   :value #b0100)
1077   (cc      :field (byte 4 16)    :type 'condition-code)
1078   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
1079                                 :type 'reg/mem)
1080   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'reg))
1081
1082 (sb!disassem:define-instruction-format (enter-format 32
1083                                      :default-printer '(:name
1084                                                         :tab disp
1085                                                         (:unless (:constant 0)
1086                                                           ", " level)))
1087   (op :field (byte 8 0))
1088   (disp :field (byte 16 8))
1089   (level :field (byte 8 24)))
1090
1091 ;;; Single byte instruction with an immediate byte argument.
1092 (sb!disassem:define-instruction-format (byte-imm 16
1093                                      :default-printer '(:name :tab code))
1094  (op :field (byte 8 0))
1095  (code :field (byte 8 8)))
1096 \f
1097 ;;;; primitive emitters
1098
1099 (define-bitfield-emitter emit-word 16
1100   (byte 16 0))
1101
1102 (define-bitfield-emitter emit-dword 32
1103   (byte 32 0))
1104
1105 (define-bitfield-emitter emit-qword 64
1106   (byte 64 0))
1107
1108 (define-bitfield-emitter emit-byte-with-reg 8
1109   (byte 5 3) (byte 3 0))
1110
1111 (define-bitfield-emitter emit-mod-reg-r/m-byte 8
1112   (byte 2 6) (byte 3 3) (byte 3 0))
1113
1114 (define-bitfield-emitter emit-sib-byte 8
1115   (byte 2 6) (byte 3 3) (byte 3 0))
1116
1117 (define-bitfield-emitter emit-rex-byte 8
1118   (byte 4 4) (byte 1 3) (byte 1 2) (byte 1 1) (byte 1 0))
1119
1120
1121 \f
1122 ;;;; fixup emitters
1123
1124 (defun emit-absolute-fixup (segment fixup &optional quad-p)
1125   (note-fixup segment (if quad-p :absolute64 :absolute) fixup)
1126   (let ((offset (fixup-offset fixup)))
1127     (if (label-p offset)
1128         (emit-back-patch segment
1129                          (if quad-p 8 4)
1130                          (lambda (segment posn)
1131                            (declare (ignore posn))
1132                            (let ((val  (- (+ (component-header-length)
1133                                              (or (label-position offset)
1134                                                  0))
1135                                           other-pointer-lowtag)))
1136                              (if quad-p
1137                                  (emit-qword segment val )
1138                                  (emit-dword segment val )))))
1139         (if quad-p
1140             (emit-qword segment (or offset 0))
1141             (emit-dword segment (or offset 0))))))
1142
1143 (defun emit-relative-fixup (segment fixup)
1144   (note-fixup segment :relative fixup)
1145   (emit-dword segment (or (fixup-offset fixup) 0)))
1146
1147 \f
1148 ;;;; the effective-address (ea) structure
1149
1150 (defun reg-tn-encoding (tn)
1151   (declare (type tn tn))
1152   ;; ea only has space for three bits of register number: regs r8
1153   ;; and up are selected by a REX prefix byte which caller is responsible
1154   ;; for having emitted where necessary already
1155   (ecase (sb-name (sc-sb (tn-sc tn)))
1156     (registers
1157      (let ((offset (mod (tn-offset tn) 16)))
1158        (logior (ash (logand offset 1) 2)
1159                (ash offset -1))))
1160     (float-registers
1161      (mod (tn-offset tn) 8))))
1162
1163 (defstruct (ea (:constructor make-ea (size &key base index scale disp))
1164                (:copier nil))
1165   ;; note that we can represent an EA with a QWORD size, but EMIT-EA
1166   ;; can't actually emit it on its own: caller also needs to emit REX
1167   ;; prefix
1168   (size nil :type (member :byte :word :dword :qword))
1169   (base nil :type (or tn null))
1170   (index nil :type (or tn null))
1171   (scale 1 :type (member 1 2 4 8))
1172   (disp 0 :type (or (unsigned-byte 32) (signed-byte 32) fixup)))
1173 (def!method print-object ((ea ea) stream)
1174   (cond ((or *print-escape* *print-readably*)
1175          (print-unreadable-object (ea stream :type t)
1176            (format stream
1177                    "~S~@[ base=~S~]~@[ index=~S~]~@[ scale=~S~]~@[ disp=~S~]"
1178                    (ea-size ea)
1179                    (ea-base ea)
1180                    (ea-index ea)
1181                    (let ((scale (ea-scale ea)))
1182                      (if (= scale 1) nil scale))
1183                    (ea-disp ea))))
1184         (t
1185          (format stream "~A PTR [" (symbol-name (ea-size ea)))
1186          (when (ea-base ea)
1187            (write-string (sb!c::location-print-name (ea-base ea)) stream)
1188            (when (ea-index ea)
1189              (write-string "+" stream)))
1190          (when (ea-index ea)
1191            (write-string (sb!c::location-print-name (ea-index ea)) stream))
1192          (unless (= (ea-scale ea) 1)
1193            (format stream "*~A" (ea-scale ea)))
1194          (typecase (ea-disp ea)
1195            (null)
1196            (integer
1197             (format stream "~@D" (ea-disp ea)))
1198            (t
1199             (format stream "+~A" (ea-disp ea))))
1200          (write-char #\] stream))))
1201
1202 (defun emit-constant-tn-rip (segment constant-tn reg)
1203   ;; AMD64 doesn't currently have a code object register to use as a
1204   ;; base register for constant access. Instead we use RIP-relative
1205   ;; addressing. The offset from the SIMPLE-FUN-HEADER to the instruction
1206   ;; is passed to the backpatch callback. In addition we need the offset
1207   ;; from the start of the function header to the slot in the CODE-HEADER
1208   ;; that stores the constant. Since we don't know where the code header
1209   ;; starts, instead count backwards from the function header.
1210   (let* ((2comp (component-info *component-being-compiled*))
1211          (constants (ir2-component-constants 2comp))
1212          (len (length constants))
1213          ;; Both CODE-HEADER and SIMPLE-FUN-HEADER are 16-byte aligned.
1214          ;; If there are an even amount of constants, there will be
1215          ;; an extra qword of padding before the function header, which
1216          ;; needs to be adjusted for. XXX: This will break if new slots
1217          ;; are added to the code header.
1218          (offset (* (- (+ len (if (evenp len)
1219                                   1
1220                                   2))
1221                        (tn-offset constant-tn))
1222                     n-word-bytes)))
1223     ;; RIP-relative addressing
1224     (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b101)
1225     (emit-back-patch segment
1226                      4
1227                      (lambda (segment posn)
1228                        ;; The addressing is relative to end of instruction,
1229                        ;; i.e. the end of this dword. Hence the + 4.
1230                        (emit-dword segment (+ 4 (- (+ offset posn)))))))
1231   (values))
1232
1233 (defun emit-label-rip (segment fixup reg)
1234   (let ((label (fixup-offset fixup)))
1235     ;; RIP-relative addressing
1236     (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b101)
1237     (emit-back-patch segment
1238                      4
1239                      (lambda (segment posn)
1240                        (emit-dword segment (- (label-position label)
1241                                               (+ posn 4))))))
1242   (values))
1243
1244 (defun emit-ea (segment thing reg &optional allow-constants)
1245   (etypecase thing
1246     (tn
1247      ;; this would be eleganter if we had a function that would create
1248      ;; an ea given a tn
1249      (ecase (sb-name (sc-sb (tn-sc thing)))
1250        ((registers float-registers)
1251         (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b11 reg (reg-tn-encoding thing)))
1252        (stack
1253         ;; Convert stack tns into an index off RBP.
1254         (let ((disp (- (* (1+ (tn-offset thing)) n-word-bytes))))
1255           (cond ((< -128 disp 127)
1256                  (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b01 reg #b101)
1257                  (emit-byte segment disp))
1258                 (t
1259                  (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b10 reg #b101)
1260                  (emit-dword segment disp)))))
1261        (constant
1262         (unless allow-constants
1263           ;; Why?
1264           (error
1265            "Constant TNs can only be directly used in MOV, PUSH, and CMP."))
1266         (emit-constant-tn-rip segment thing reg))))
1267     (ea
1268      (let* ((base (ea-base thing))
1269             (index (ea-index thing))
1270             (scale (ea-scale thing))
1271             (disp (ea-disp thing))
1272             (mod (cond ((or (null base)
1273                             (and (eql disp 0)
1274                                  (not (= (reg-tn-encoding base) #b101))))
1275                         #b00)
1276                        ((and (fixnump disp) (<= -128 disp 127))
1277                         #b01)
1278                        (t
1279                         #b10)))
1280             (r/m (cond (index #b100)
1281                        ((null base) #b101)
1282                        (t (reg-tn-encoding base)))))
1283        (when (and (= mod 0) (= r/m #b101))
1284          ;; this is rip-relative in amd64, so we'll use a sib instead
1285          (setf r/m #b100 scale 1))
1286        (emit-mod-reg-r/m-byte segment mod reg r/m)
1287        (when (= r/m #b100)
1288          (let ((ss (1- (integer-length scale)))
1289                (index (if (null index)
1290                           #b100
1291                           (let ((index (reg-tn-encoding index)))
1292                             (if (= index #b100)
1293                                 (error "can't index off of ESP")
1294                                 index))))
1295                (base (if (null base)
1296                          #b101
1297                          (reg-tn-encoding base))))
1298            (emit-sib-byte segment ss index base)))
1299        (cond ((= mod #b01)
1300               (emit-byte segment disp))
1301              ((or (= mod #b10) (null base))
1302               (if (fixup-p disp)
1303                   (emit-absolute-fixup segment disp)
1304                   (emit-dword segment disp))))))
1305     (fixup
1306      (typecase (fixup-offset thing)
1307        (label
1308         (emit-label-rip segment thing reg))
1309        (t
1310         (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b100)
1311         (emit-sib-byte segment 0 #b100 #b101)
1312         (emit-absolute-fixup segment thing))))))
1313
1314 ;;; like the above, but for fp-instructions--jrd
1315 (defun emit-fp-op (segment thing op)
1316   (if (fp-reg-tn-p thing)
1317       (emit-byte segment (dpb op (byte 3 3) (dpb (tn-offset thing)
1318                                                  (byte 3 0)
1319                                                  #b11000000)))
1320     (emit-ea segment thing op)))
1321
1322 (defun byte-reg-p (thing)
1323   (and (tn-p thing)
1324        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1325        (member (sc-name (tn-sc thing)) *byte-sc-names*)
1326        t))
1327
1328 (defun byte-ea-p (thing)
1329   (typecase thing
1330     (ea (eq (ea-size thing) :byte))
1331     (tn
1332      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *byte-sc-names*) t))
1333     (t nil)))
1334
1335 (defun word-reg-p (thing)
1336   (and (tn-p thing)
1337        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1338        (member (sc-name (tn-sc thing)) *word-sc-names*)
1339        t))
1340
1341 (defun word-ea-p (thing)
1342   (typecase thing
1343     (ea (eq (ea-size thing) :word))
1344     (tn (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *word-sc-names*) t))
1345     (t nil)))
1346
1347 (defun dword-reg-p (thing)
1348   (and (tn-p thing)
1349        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1350        (member (sc-name (tn-sc thing)) *dword-sc-names*)
1351        t))
1352
1353 (defun dword-ea-p (thing)
1354   (typecase thing
1355     (ea (eq (ea-size thing) :dword))
1356     (tn
1357      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *dword-sc-names*) t))
1358     (t nil)))
1359
1360 (defun qword-reg-p (thing)
1361   (and (tn-p thing)
1362        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1363        (member (sc-name (tn-sc thing)) *qword-sc-names*)
1364        t))
1365
1366 (defun qword-ea-p (thing)
1367   (typecase thing
1368     (ea (eq (ea-size thing) :qword))
1369     (tn
1370      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *qword-sc-names*) t))
1371     (t nil)))
1372
1373 ;;; Return true if THING is a general-purpose register TN.
1374 (defun register-p (thing)
1375   (and (tn-p thing)
1376        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)))
1377
1378 (defun accumulator-p (thing)
1379   (and (register-p thing)
1380        (= (tn-offset thing) 0)))
1381
1382 ;;; Return true if THING is an XMM register TN.
1383 (defun xmm-register-p (thing)
1384   (and (tn-p thing)
1385        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'float-registers)))
1386
1387 \f
1388 ;;;; utilities
1389
1390 (def!constant +operand-size-prefix-byte+ #b01100110)
1391
1392 (defun maybe-emit-operand-size-prefix (segment size)
1393   (unless (or (eq size :byte)
1394               (eq size :qword)          ; REX prefix handles this
1395               (eq size +default-operand-size+))
1396     (emit-byte segment +operand-size-prefix-byte+)))
1397
1398 ;;; A REX prefix must be emitted if at least one of the following
1399 ;;; conditions is true:
1400 ;;  1. The operand size is :QWORD and the default operand size of the
1401 ;;     instruction is not :QWORD.
1402 ;;; 2. The instruction references an extended register.
1403 ;;; 3. The instruction references one of the byte registers SIL, DIL,
1404 ;;;    SPL or BPL.
1405
1406 ;;; Emit a REX prefix if necessary. OPERAND-SIZE is used to determine
1407 ;;; whether to set REX.W. Callers pass it explicitly as :DO-NOT-SET if
1408 ;;; this should not happen, for example because the instruction's
1409 ;;; default operand size is qword. R, X and B are NIL or TNs specifying
1410 ;;; registers the encodings of which are extended with the REX.R, REX.X
1411 ;;; and REX.B bit, respectively. To determine whether one of the byte
1412 ;;; registers is used that can only be accessed using a REX prefix, we
1413 ;;; need only to test R and B, because X is only used for the index
1414 ;;; register of an effective address and therefore never byte-sized.
1415 ;;; For R we can avoid to calculate the size of the TN because it is
1416 ;;; always OPERAND-SIZE. The size of B must be calculated here because
1417 ;;; B can be address-sized (if it is the base register of an effective
1418 ;;; address), of OPERAND-SIZE (if the instruction operates on two
1419 ;;; registers) or of some different size (in the instructions that
1420 ;;; combine arguments of different sizes: MOVZX, MOVSX, MOVSXD and
1421 ;;; several SSE instructions, e.g. CVTSD2SI). We don't distinguish
1422 ;;; between general-purpose and floating point registers for this cause
1423 ;;; because only general-purpose registers can be byte-sized at all.
1424 (defun maybe-emit-rex-prefix (segment operand-size r x b)
1425   (declare (type (member nil :byte :word :dword :qword :do-not-set)
1426                  operand-size)
1427            (type (or null tn) r x b))
1428   (labels ((if-hi (r)
1429              (if (and r (> (tn-offset r)
1430                            ;; offset of r8 is 16, offset of xmm8 is 8
1431                            (if (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc r)))
1432                                    'float-registers)
1433                                7
1434                                15)))
1435                  1
1436                  0))
1437            (reg-4-7-p (r)
1438              ;; Assuming R is a TN describing a general-purpose
1439              ;; register, return true if it references register
1440              ;; 4 upto 7.
1441              (<= 8 (tn-offset r) 15)))
1442     (let ((rex-w (if (eq operand-size :qword) 1 0))
1443           (rex-r (if-hi r))
1444           (rex-x (if-hi x))
1445           (rex-b (if-hi b)))
1446       (when (or (not (zerop (logior rex-w rex-r rex-x rex-b)))
1447                 (and r
1448                      (eq operand-size :byte)
1449                      (reg-4-7-p r))
1450                 (and b
1451                      (eq (operand-size b) :byte)
1452                      (reg-4-7-p b)))
1453         (emit-rex-byte segment #b0100 rex-w rex-r rex-x rex-b)))))
1454
1455 ;;; Emit a REX prefix if necessary. The operand size is determined from
1456 ;;; THING or can be overwritten by OPERAND-SIZE. This and REG are always
1457 ;;; passed to MAYBE-EMIT-REX-PREFIX. Additionally, if THING is an EA we
1458 ;;; pass its index and base registers, if it is a register TN, we pass
1459 ;;; only itself.
1460 ;;; In contrast to EMIT-EA above, neither stack TNs nor fixups need to
1461 ;;; be treated specially here: If THING is a stack TN, neither it nor
1462 ;;; any of its components are passed to MAYBE-EMIT-REX-PREFIX which
1463 ;;; works correctly because stack references always use RBP as the base
1464 ;;; register and never use an index register so no extended registers
1465 ;;; need to be accessed. Fixups are assembled using an addressing mode
1466 ;;; of displacement-only or RIP-plus-displacement (see EMIT-EA), so may
1467 ;;; not reference an extended register. The displacement-only addressing
1468 ;;; mode requires that REX.X is 0, which is ensured here.
1469 (defun maybe-emit-rex-for-ea (segment thing reg &key operand-size)
1470   (declare (type (or ea tn fixup) thing)
1471            (type (or null tn) reg)
1472            (type (member nil :byte :word :dword :qword :do-not-set)
1473                  operand-size))
1474   (let ((ea-p (ea-p thing)))
1475     (maybe-emit-rex-prefix segment
1476                            (or operand-size (operand-size thing))
1477                            reg
1478                            (and ea-p (ea-index thing))
1479                            (cond (ea-p (ea-base thing))
1480                                  ((and (tn-p thing)
1481                                        (member (sb-name (sc-sb (tn-sc thing)))
1482                                                '(float-registers registers)))
1483                                   thing)
1484                                  (t nil)))))
1485
1486 (defun operand-size (thing)
1487   (typecase thing
1488     (tn
1489      ;; FIXME: might as well be COND instead of having to use #. readmacro
1490      ;; to hack up the code
1491      (case (sc-name (tn-sc thing))
1492        (#.*qword-sc-names*
1493         :qword)
1494        (#.*dword-sc-names*
1495         :dword)
1496        (#.*word-sc-names*
1497         :word)
1498        (#.*byte-sc-names*
1499         :byte)
1500        ;; added by jrd: float-registers is a separate size (?)
1501        ;; The only place in the code where we are called with THING
1502        ;; being a float-register is in MAYBE-EMIT-REX-PREFIX when it
1503        ;; checks whether THING is a byte register. Thus our result in
1504        ;; these cases could as well be :dword and :qword. I leave it as
1505        ;; :float and :double which is more likely to trigger an aver
1506        ;; instead of silently doing the wrong thing in case this
1507        ;; situation should change. Lutz Euler, 2005-10-23.
1508        (#.*float-sc-names*
1509         :float)
1510        (#.*double-sc-names*
1511         :double)
1512        (t
1513         (error "can't tell the size of ~S ~S" thing (sc-name (tn-sc thing))))))
1514     (ea
1515      (ea-size thing))
1516     (fixup
1517      ;; GNA.  Guess who spelt "flavor" correctly first time round?
1518      ;; There's a strong argument in my mind to change all uses of
1519      ;; "flavor" to "kind": and similarly with some misguided uses of
1520      ;; "type" here and there.  -- CSR, 2005-01-06.
1521      (case (fixup-flavor thing)
1522        ((:foreign-dataref) :qword)))
1523     (t
1524      nil)))
1525
1526 (defun matching-operand-size (dst src)
1527   (let ((dst-size (operand-size dst))
1528         (src-size (operand-size src)))
1529     (if dst-size
1530         (if src-size
1531             (if (eq dst-size src-size)
1532                 dst-size
1533                 (error "size mismatch: ~S is a ~S and ~S is a ~S."
1534                        dst dst-size src src-size))
1535             dst-size)
1536         (if src-size
1537             src-size
1538             (error "can't tell the size of either ~S or ~S" dst src)))))
1539
1540 (defun emit-sized-immediate (segment size value &optional quad-p)
1541   (ecase size
1542     (:byte
1543      (emit-byte segment value))
1544     (:word
1545      (emit-word segment value))
1546     ((:dword :qword)
1547      ;; except in a very few cases (MOV instructions A1,A3,B8) we expect
1548      ;; dword data bytes even when 64 bit work is being done.  So, mostly
1549      ;; we treat quad constants as dwords.
1550      (if (and quad-p (eq size :qword))
1551          (emit-qword segment value)
1552          (emit-dword segment value)))))
1553 \f
1554 ;;;; general data transfer
1555
1556 (define-instruction mov (segment dst src)
1557   ;; immediate to register
1558   (:printer reg ((op #b1011) (imm nil :type 'signed-imm-data))
1559             '(:name :tab reg ", " imm))
1560   (:printer rex-reg ((op #b1011) (imm nil :type 'signed-imm-data-upto-qword))
1561             '(:name :tab reg ", " imm))
1562   ;; absolute mem to/from accumulator
1563   (:printer simple-dir ((op #b101000) (imm nil :type 'imm-addr))
1564             `(:name :tab ,(swap-if 'dir 'accum ", " '("[" imm "]"))))
1565   ;; register to/from register/memory
1566   (:printer reg-reg/mem-dir ((op #b100010)))
1567   (:printer rex-reg-reg/mem-dir ((op #b100010)))
1568   ;; immediate to register/memory
1569   (:printer reg/mem-imm ((op '(#b1100011 #b000))))
1570   (:printer rex-reg/mem-imm ((op '(#b1100011 #b000))))
1571
1572   (:emitter
1573    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1574      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1575      (cond ((register-p dst)
1576             (cond ((integerp src)
1577                    (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil dst)
1578                    (cond ((and (eq size :qword)
1579                                (typep src '(signed-byte 31)))
1580                           ;; When loading small immediates to a qword register
1581                           ;; using B8 wastes 3 bytes compared to C7.
1582                           (emit-byte segment #b11000111)
1583                           (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b11
1584                                                  #b000
1585                                                  (reg-tn-encoding dst))
1586                           (emit-sized-immediate segment :dword src nil))
1587                          (t
1588                           (emit-byte-with-reg segment
1589                                               (if (eq size :byte)
1590                                                   #b10110
1591                                                   #b10111)
1592                                               (reg-tn-encoding dst))
1593                           (emit-sized-immediate segment size src
1594                                                 (eq size :qword)))))
1595                   (t
1596                    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
1597                    (emit-byte segment
1598                               (if (eq size :byte)
1599                                   #b10001010
1600                                   #b10001011))
1601                    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst) t))))
1602            ((integerp src)
1603             ;; C7 only deals with 32 bit immediates even if register is
1604             ;; 64 bit: only b8-bf use 64 bit immediates
1605             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1606             (cond ((typep src '(or (signed-byte 32) (unsigned-byte 32)))
1607                    (emit-byte segment
1608                               (if (eq size :byte) #b11000110 #b11000111))
1609                    (emit-ea segment dst #b000)
1610                    (emit-sized-immediate segment
1611                                          (case size (:qword :dword) (t size))
1612                                          src))
1613                   (t
1614                    (aver nil))))
1615            ((register-p src)
1616             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
1617             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10001000 #b10001001))
1618             (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))
1619            ((fixup-p src)
1620             ;; Generally we can't MOV a fixupped value into an EA, since
1621             ;; MOV on non-registers can only take a 32-bit immediate arg.
1622             ;; Make an exception for :FOREIGN fixups (pretty much just
1623             ;; the runtime asm, since other foreign calls go through the
1624             ;; the linkage table) and for linkage table references, since
1625             ;; these should always end up in low memory.
1626             (aver (or (eq (fixup-flavor src) :foreign)
1627                       (eq (fixup-flavor src) :foreign-dataref)
1628                       (eq (ea-size dst) :dword)))
1629             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1630             (emit-byte segment #b11000111)
1631             (emit-ea segment dst #b000)
1632             (emit-absolute-fixup segment src))
1633            (t
1634             (error "bogus arguments to MOV: ~S ~S" dst src))))))
1635
1636 (defun emit-move-with-extension (segment dst src signed-p)
1637   (aver (register-p dst))
1638   (let ((dst-size (operand-size dst))
1639         (src-size (operand-size src))
1640         (opcode (if signed-p  #b10111110 #b10110110)))
1641     (ecase dst-size
1642       (:word
1643        (aver (eq src-size :byte))
1644        (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
1645        ;; REX prefix is needed if SRC is SIL, DIL, SPL or BPL.
1646        (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size :word)
1647        (emit-byte segment #b00001111)
1648        (emit-byte segment opcode)
1649        (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
1650       ((:dword :qword)
1651        (ecase src-size
1652          (:byte
1653           (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size dst-size)
1654           (emit-byte segment #b00001111)
1655           (emit-byte segment opcode)
1656           (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
1657          (:word
1658           (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size dst-size)
1659           (emit-byte segment #b00001111)
1660           (emit-byte segment (logior opcode 1))
1661           (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
1662          (:dword
1663           (aver (eq dst-size :qword))
1664           ;; dst is in reg, src is in modrm
1665           (let ((ea-p (ea-p src)))
1666             (maybe-emit-rex-prefix segment (if signed-p :qword :dword) dst
1667                                    (and ea-p (ea-index src))
1668                                    (cond (ea-p (ea-base src))
1669                                          ((tn-p src) src)
1670                                          (t nil)))
1671             (emit-byte segment #x63)    ;movsxd
1672             ;;(emit-byte segment opcode)
1673             (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))))))
1674
1675 (define-instruction movsx (segment dst src)
1676   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width
1677             ((op #b10111110) (reg/mem nil :type 'sized-byte-reg/mem)))
1678   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width
1679             ((op #b10111110) (reg/mem nil :type 'sized-byte-reg/mem)))
1680   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width
1681             ((op #b10111111) (reg/mem nil :type 'sized-word-reg/mem)))
1682   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width
1683             ((op #b10111111) (reg/mem nil :type 'sized-word-reg/mem)))
1684   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src :signed)))
1685
1686 (define-instruction movzx (segment dst src)
1687   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width
1688             ((op #b10110110) (reg/mem nil :type 'sized-byte-reg/mem)))
1689   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width
1690             ((op #b10110110) (reg/mem nil :type 'sized-byte-reg/mem)))
1691   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width
1692             ((op #b10110111) (reg/mem nil :type 'sized-word-reg/mem)))
1693   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width
1694             ((op #b10110111) (reg/mem nil :type 'sized-word-reg/mem)))
1695   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src nil)))
1696
1697 ;;; The regular use of MOVSXD is with an operand size of :qword. This
1698 ;;; sign-extends the dword source into the qword destination register.
1699 ;;; If the operand size is :dword the instruction zero-extends the dword
1700 ;;; source into the qword destination register, i.e. it does the same as
1701 ;;; a dword MOV into a register.
1702 (define-instruction movsxd (segment dst src)
1703   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110001) (width 1)
1704                          (reg/mem nil :type 'sized-dword-reg/mem)))
1705   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b0110001) (width 1)
1706                              (reg/mem nil :type 'sized-dword-reg/mem)))
1707   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src :signed)))
1708
1709 ;;; this is not a real amd64 instruction, of course
1710 (define-instruction movzxd (segment dst src)
1711   ; (:printer reg-reg/mem ((op #x63) (reg nil :type 'reg)))
1712   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src nil)))
1713
1714 (define-instruction push (segment src)
1715   ;; register
1716   (:printer reg-no-width-default-qword ((op #b01010)))
1717   (:printer rex-reg-no-width-default-qword ((op #b01010)))
1718   ;; register/memory
1719   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b110))))
1720   (:printer rex-reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b110))))
1721   ;; immediate
1722   (:printer byte ((op #b01101010) (imm nil :type 'signed-imm-byte))
1723             '(:name :tab imm))
1724   (:printer byte ((op #b01101000)
1725                   (imm nil :type 'signed-imm-data-default-qword))
1726             '(:name :tab imm))
1727   ;; ### segment registers?
1728
1729   (:emitter
1730    (cond ((integerp src)
1731           (cond ((<= -128 src 127)
1732                  (emit-byte segment #b01101010)
1733                  (emit-byte segment src))
1734                 (t
1735                  ;; A REX-prefix is not needed because the operand size
1736                  ;; defaults to 64 bits. The size of the immediate is 32
1737                  ;; bits and it is sign-extended.
1738                  (emit-byte segment #b01101000)
1739                  (emit-dword segment src))))
1740          (t
1741           (let ((size (operand-size src)))
1742             (aver (not (eq size :byte)))
1743             (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1744             (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil :operand-size :do-not-set)
1745             (cond ((register-p src)
1746                    (emit-byte-with-reg segment #b01010 (reg-tn-encoding src)))
1747                   (t
1748                    (emit-byte segment #b11111111)
1749                    (emit-ea segment src #b110 t))))))))
1750
1751 (define-instruction pop (segment dst)
1752   (:printer reg-no-width-default-qword ((op #b01011)))
1753   (:printer rex-reg-no-width-default-qword ((op #b01011)))
1754   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b10001111 #b000))))
1755   (:printer rex-reg/mem-default-qword ((op '(#b10001111 #b000))))
1756   (:emitter
1757    (let ((size (operand-size dst)))
1758      (aver (not (eq size :byte)))
1759      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1760      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil :operand-size :do-not-set)
1761      (cond ((register-p dst)
1762             (emit-byte-with-reg segment #b01011 (reg-tn-encoding dst)))
1763            (t
1764             (emit-byte segment #b10001111)
1765             (emit-ea segment dst #b000))))))
1766
1767 (define-instruction xchg (segment operand1 operand2)
1768   ;; Register with accumulator.
1769   (:printer reg-no-width ((op #b10010)) '(:name :tab accum ", " reg))
1770   ;; Register/Memory with Register.
1771   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000011)))
1772   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b1000011)))
1773   (:emitter
1774    (let ((size (matching-operand-size operand1 operand2)))
1775      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1776      (labels ((xchg-acc-with-something (acc something)
1777                 (if (and (not (eq size :byte)) (register-p something))
1778                     (progn
1779                       (maybe-emit-rex-for-ea segment acc something)
1780                       (emit-byte-with-reg segment
1781                                           #b10010
1782                                           (reg-tn-encoding something)))
1783                     (xchg-reg-with-something acc something)))
1784               (xchg-reg-with-something (reg something)
1785                 (maybe-emit-rex-for-ea segment something reg)
1786                 (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000110 #b10000111))
1787                 (emit-ea segment something (reg-tn-encoding reg))))
1788        (cond ((accumulator-p operand1)
1789               (xchg-acc-with-something operand1 operand2))
1790              ((accumulator-p operand2)
1791               (xchg-acc-with-something operand2 operand1))
1792              ((register-p operand1)
1793               (xchg-reg-with-something operand1 operand2))
1794              ((register-p operand2)
1795               (xchg-reg-with-something operand2 operand1))
1796              (t
1797               (error "bogus args to XCHG: ~S ~S" operand1 operand2)))))))
1798
1799 (define-instruction lea (segment dst src)
1800   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b1000110)))
1801   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000110) (width 1)))
1802   (:emitter
1803    (aver (or (dword-reg-p dst) (qword-reg-p dst)))
1804    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst
1805                           :operand-size :qword)
1806    (emit-byte segment #b10001101)
1807    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst))))
1808
1809 (define-instruction cmpxchg (segment dst src)
1810   ;; Register/Memory with Register.
1811   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1011000)) '(:name :tab reg/mem ", " reg))
1812   (:emitter
1813    (aver (register-p src))
1814    (let ((size (matching-operand-size src dst)))
1815      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1816      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
1817      (emit-byte segment #b00001111)
1818      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10110000 #b10110001))
1819      (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))))
1820
1821 \f
1822
1823 (define-instruction fs-segment-prefix (segment)
1824   (:emitter
1825    (emit-byte segment #x64)))
1826
1827 ;;;; flag control instructions
1828
1829 ;;; CLC -- Clear Carry Flag.
1830 (define-instruction clc (segment)
1831   (:printer byte ((op #b11111000)))
1832   (:emitter
1833    (emit-byte segment #b11111000)))
1834
1835 ;;; CLD -- Clear Direction Flag.
1836 (define-instruction cld (segment)
1837   (:printer byte ((op #b11111100)))
1838   (:emitter
1839    (emit-byte segment #b11111100)))
1840
1841 ;;; CLI -- Clear Iterrupt Enable Flag.
1842 (define-instruction cli (segment)
1843   (:printer byte ((op #b11111010)))
1844   (:emitter
1845    (emit-byte segment #b11111010)))
1846
1847 ;;; CMC -- Complement Carry Flag.
1848 (define-instruction cmc (segment)
1849   (:printer byte ((op #b11110101)))
1850   (:emitter
1851    (emit-byte segment #b11110101)))
1852
1853 ;;; LAHF -- Load AH into flags.
1854 (define-instruction lahf (segment)
1855   (:printer byte ((op #b10011111)))
1856   (:emitter
1857    (emit-byte segment #b10011111)))
1858
1859 ;;; POPF -- Pop flags.
1860 (define-instruction popf (segment)
1861   (:printer byte ((op #b10011101)))
1862   (:emitter
1863    (emit-byte segment #b10011101)))
1864
1865 ;;; PUSHF -- push flags.
1866 (define-instruction pushf (segment)
1867   (:printer byte ((op #b10011100)))
1868   (:emitter
1869    (emit-byte segment #b10011100)))
1870
1871 ;;; SAHF -- Store AH into flags.
1872 (define-instruction sahf (segment)
1873   (:printer byte ((op #b10011110)))
1874   (:emitter
1875    (emit-byte segment #b10011110)))
1876
1877 ;;; STC -- Set Carry Flag.
1878 (define-instruction stc (segment)
1879   (:printer byte ((op #b11111001)))
1880   (:emitter
1881    (emit-byte segment #b11111001)))
1882
1883 ;;; STD -- Set Direction Flag.
1884 (define-instruction std (segment)
1885   (:printer byte ((op #b11111101)))
1886   (:emitter
1887    (emit-byte segment #b11111101)))
1888
1889 ;;; STI -- Set Interrupt Enable Flag.
1890 (define-instruction sti (segment)
1891   (:printer byte ((op #b11111011)))
1892   (:emitter
1893    (emit-byte segment #b11111011)))
1894 \f
1895 ;;;; arithmetic
1896
1897 (defun emit-random-arith-inst (name segment dst src opcode
1898                                     &optional allow-constants)
1899   (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1900     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1901     (cond
1902      ((integerp src)
1903       (cond ((and (not (eq size :byte)) (<= -128 src 127))
1904              (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1905              (emit-byte segment #b10000011)
1906              (emit-ea segment dst opcode allow-constants)
1907              (emit-byte segment src))
1908             ((accumulator-p dst)
1909              (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1910              (emit-byte segment
1911                         (dpb opcode
1912                              (byte 3 3)
1913                              (if (eq size :byte)
1914                                  #b00000100
1915                                  #b00000101)))
1916              (emit-sized-immediate segment size src))
1917             (t
1918              (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1919              (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000000 #b10000001))
1920              (emit-ea segment dst opcode allow-constants)
1921              (emit-sized-immediate segment size src))))
1922      ((register-p src)
1923       (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
1924       (emit-byte segment
1925                  (dpb opcode
1926                       (byte 3 3)
1927                       (if (eq size :byte) #b00000000 #b00000001)))
1928       (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src) allow-constants))
1929      ((register-p dst)
1930       (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
1931       (emit-byte segment
1932                  (dpb opcode
1933                       (byte 3 3)
1934                       (if (eq size :byte) #b00000010 #b00000011)))
1935       (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst) allow-constants))
1936      (t
1937       (error "bogus operands to ~A" name)))))
1938
1939 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
1940   (defun arith-inst-printer-list (subop)
1941     `((accum-imm ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b0000010))))
1942       (rex-accum-imm ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b0000010))))
1943       (reg/mem-imm ((op (#b1000000 ,subop))))
1944       (rex-reg/mem-imm ((op (#b1000000 ,subop))))
1945       ;; The redundant encoding #x82 is invalid in 64-bit mode,
1946       ;; therefore we force WIDTH to 1.
1947       (reg/mem-imm ((op (#b1000001 ,subop)) (width 1)
1948                     (imm nil :type signed-imm-byte)))
1949       (rex-reg/mem-imm ((op (#b1000001 ,subop)) (width 1)
1950                         (imm nil :type signed-imm-byte)))
1951       (reg-reg/mem-dir ((op ,(dpb subop (byte 3 1) #b000000))))
1952       (rex-reg-reg/mem-dir ((op ,(dpb subop (byte 3 1) #b000000))))))
1953   )
1954
1955 (define-instruction add (segment dst src)
1956   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b000))
1957   (:emitter (emit-random-arith-inst "ADD" segment dst src #b000)))
1958
1959 (define-instruction adc (segment dst src)
1960   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b010))
1961   (:emitter (emit-random-arith-inst "ADC" segment dst src #b010)))
1962
1963 (define-instruction sub (segment dst src)
1964   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b101))
1965   (:emitter (emit-random-arith-inst "SUB" segment dst src #b101)))
1966
1967 (define-instruction sbb (segment dst src)
1968   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b011))
1969   (:emitter (emit-random-arith-inst "SBB" segment dst src #b011)))
1970
1971 (define-instruction cmp (segment dst src)
1972   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b111))
1973   (:emitter (emit-random-arith-inst "CMP" segment dst src #b111 t)))
1974
1975 (define-instruction inc (segment dst)
1976   ;; Register
1977   (:printer modrm-reg-no-width ((modrm-reg #b000)))
1978   ;; Register/Memory
1979   ;; (:printer rex-reg/mem ((op '(#b11111111 #b001))))
1980   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b000))))
1981   (:emitter
1982    (let ((size (operand-size dst)))
1983      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1984      (cond #+nil ; these opcodes become REX prefixes in x86-64
1985            ((and (not (eq size :byte)) (register-p dst))
1986             (emit-byte-with-reg segment #b01000 (reg-tn-encoding dst)))
1987            (t
1988             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1989             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11111110 #b11111111))
1990             (emit-ea segment dst #b000))))))
1991
1992 (define-instruction dec (segment dst)
1993   ;; Register.
1994   (:printer modrm-reg-no-width ((modrm-reg #b001)))
1995   ;; Register/Memory
1996   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b001))))
1997   (:emitter
1998    (let ((size (operand-size dst)))
1999      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2000      (cond #+nil
2001            ((and (not (eq size :byte)) (register-p dst))
2002             (emit-byte-with-reg segment #b01001 (reg-tn-encoding dst)))
2003            (t
2004             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2005             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11111110 #b11111111))
2006             (emit-ea segment dst #b001))))))
2007
2008 (define-instruction neg (segment dst)
2009   (:printer reg/mem ((op '(#b1111011 #b011))))
2010   (:printer rex-reg/mem ((op '(#b1111011 #b011))))
2011   (:emitter
2012    (let ((size (operand-size dst)))
2013      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2014      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2015      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2016      (emit-ea segment dst #b011))))
2017
2018 (define-instruction mul (segment dst src)
2019   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b100))))
2020   (:printer rex-accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b100))))
2021   (:emitter
2022    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2023      (aver (accumulator-p dst))
2024      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2025      (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2026      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2027      (emit-ea segment src #b100))))
2028
2029 (define-instruction imul (segment dst &optional src1 src2)
2030   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b101))))
2031   (:printer rex-accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b101))))
2032   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10101111)))
2033   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10101111)))
2034   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110100) (width 1)
2035                          (imm nil :type 'signed-imm-data))
2036             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
2037   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b0110100) (width 1)
2038                              (imm nil :type 'signed-imm-data))
2039             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
2040   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110101) (width 1)
2041                          (imm nil :type 'signed-imm-byte))
2042             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
2043   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b0110101) (width 1)
2044                              (imm nil :type 'signed-imm-byte))
2045             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
2046   (:emitter
2047    (flet ((r/m-with-immed-to-reg (reg r/m immed)
2048             (let* ((size (matching-operand-size reg r/m))
2049                    (sx (and (not (eq size :byte)) (<= -128 immed 127))))
2050               (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2051               (maybe-emit-rex-for-ea segment r/m reg)
2052               (emit-byte segment (if sx #b01101011 #b01101001))
2053               (emit-ea segment r/m (reg-tn-encoding reg))
2054               (if sx
2055                   (emit-byte segment immed)
2056                   (emit-sized-immediate segment size immed)))))
2057      (cond (src2
2058             (r/m-with-immed-to-reg dst src1 src2))
2059            (src1
2060             (if (integerp src1)
2061                 (r/m-with-immed-to-reg dst dst src1)
2062                 (let ((size (matching-operand-size dst src1)))
2063                   (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2064                   (maybe-emit-rex-for-ea segment src1 dst)
2065                   (emit-byte segment #b00001111)
2066                   (emit-byte segment #b10101111)
2067                   (emit-ea segment src1 (reg-tn-encoding dst)))))
2068            (t
2069             (let ((size (operand-size dst)))
2070               (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2071               (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2072               (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2073               (emit-ea segment dst #b101)))))))
2074
2075 (define-instruction div (segment dst src)
2076   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b110))))
2077   (:printer rex-accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b110))))
2078   (:emitter
2079    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2080      (aver (accumulator-p dst))
2081      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2082      (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2083      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2084      (emit-ea segment src #b110))))
2085
2086 (define-instruction idiv (segment dst src)
2087   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b111))))
2088   (:printer rex-accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b111))))
2089   (:emitter
2090    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2091      (aver (accumulator-p dst))
2092      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2093      (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2094      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2095      (emit-ea segment src #b111))))
2096
2097 (define-instruction bswap (segment dst)
2098   (:printer ext-reg-no-width ((op #b11001)))
2099   (:emitter
2100    (let ((size (operand-size dst)))
2101      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil dst)
2102      (emit-byte segment #x0f)
2103      (emit-byte-with-reg segment #b11001 (reg-tn-encoding dst)))))
2104
2105 ;;; CBW -- Convert Byte to Word. AX <- sign_xtnd(AL)
2106 (define-instruction cbw (segment)
2107   (:printer x66-byte ((op #b10011000)))
2108   (:emitter
2109    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
2110    (emit-byte segment #b10011000)))
2111
2112 ;;; CWDE -- Convert Word To Double Word Extended. EAX <- sign_xtnd(AX)
2113 (define-instruction cwde (segment)
2114   (:printer byte ((op #b10011000)))
2115   (:emitter
2116    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :dword)
2117    (emit-byte segment #b10011000)))
2118
2119 ;;; CDQE -- Convert Word To Double Word Extended. RAX <- sign_xtnd(EAX)
2120 (define-instruction cdqe (segment)
2121   (:printer rex-byte ((op #b10011000)))
2122   (:emitter
2123    (maybe-emit-rex-prefix segment :qword nil nil nil)
2124    (emit-byte segment #b10011000)))
2125
2126 ;;; CWD -- Convert Word to Double Word. DX:AX <- sign_xtnd(AX)
2127 (define-instruction cwd (segment)
2128   (:printer x66-byte ((op #b10011001)))
2129   (:emitter
2130    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
2131    (emit-byte segment #b10011001)))
2132
2133 ;;; CDQ -- Convert Double Word to Quad Word. EDX:EAX <- sign_xtnd(EAX)
2134 (define-instruction cdq (segment)
2135   (:printer byte ((op #b10011001)))
2136   (:emitter
2137    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :dword)
2138    (emit-byte segment #b10011001)))
2139
2140 ;;; CQO -- Convert Quad Word to Octaword. RDX:RAX <- sign_xtnd(RAX)
2141 (define-instruction cqo (segment)
2142   (:printer rex-byte ((op #b10011001)))
2143   (:emitter
2144    (maybe-emit-rex-prefix segment :qword nil nil nil)
2145    (emit-byte segment #b10011001)))
2146
2147 (define-instruction xadd (segment dst src)
2148   ;; Register/Memory with Register.
2149   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1100000)) '(:name :tab reg/mem ", " reg))
2150   (:emitter
2151    (aver (register-p src))
2152    (let ((size (matching-operand-size src dst)))
2153      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2154      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
2155      (emit-byte segment #b00001111)
2156      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11000000 #b11000001))
2157      (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))))
2158
2159 \f
2160 ;;;; logic
2161
2162 (defun emit-shift-inst (segment dst amount opcode)
2163   (let ((size (operand-size dst)))
2164     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2165     (multiple-value-bind (major-opcode immed)
2166         (case amount
2167           (:cl (values #b11010010 nil))
2168           (1 (values #b11010000 nil))
2169           (t (values #b11000000 t)))
2170       (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2171       (emit-byte segment
2172                  (if (eq size :byte) major-opcode (logior major-opcode 1)))
2173       (emit-ea segment dst opcode)
2174       (when immed
2175         (emit-byte segment amount)))))
2176
2177 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
2178   (defun shift-inst-printer-list (subop)
2179     `((reg/mem ((op (#b1101000 ,subop)))
2180                (:name :tab reg/mem ", 1"))
2181       (rex-reg/mem ((op (#b1101000 ,subop)))
2182                    (:name :tab reg/mem ", 1"))
2183       (reg/mem ((op (#b1101001 ,subop)))
2184                (:name :tab reg/mem ", " 'cl))
2185       (rex-reg/mem ((op (#b1101001 ,subop)))
2186                (:name :tab reg/mem ", " 'cl))
2187       (reg/mem-imm ((op (#b1100000 ,subop))
2188                     (imm nil :type imm-byte)))
2189       (rex-reg/mem-imm ((op (#b1100000 ,subop))
2190                     (imm nil :type imm-byte))))))
2191
2192 (define-instruction rol (segment dst amount)
2193   (:printer-list
2194    (shift-inst-printer-list #b000))
2195   (:emitter
2196    (emit-shift-inst segment dst amount #b000)))
2197
2198 (define-instruction ror (segment dst amount)
2199   (:printer-list
2200    (shift-inst-printer-list #b001))
2201   (:emitter
2202    (emit-shift-inst segment dst amount #b001)))
2203
2204 (define-instruction rcl (segment dst amount)
2205   (:printer-list
2206    (shift-inst-printer-list #b010))
2207   (:emitter
2208    (emit-shift-inst segment dst amount #b010)))
2209
2210 (define-instruction rcr (segment dst amount)
2211   (:printer-list
2212    (shift-inst-printer-list #b011))
2213   (:emitter
2214    (emit-shift-inst segment dst amount #b011)))
2215
2216 (define-instruction shl (segment dst amount)
2217   (:printer-list
2218    (shift-inst-printer-list #b100))
2219   (:emitter
2220    (emit-shift-inst segment dst amount #b100)))
2221
2222 (define-instruction shr (segment dst amount)
2223   (:printer-list
2224    (shift-inst-printer-list #b101))
2225   (:emitter
2226    (emit-shift-inst segment dst amount #b101)))
2227
2228 (define-instruction sar (segment dst amount)
2229   (:printer-list
2230    (shift-inst-printer-list #b111))
2231   (:emitter
2232    (emit-shift-inst segment dst amount #b111)))
2233
2234 (defun emit-double-shift (segment opcode dst src amt)
2235   (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2236     (when (eq size :byte)
2237       (error "Double shifts can only be used with words."))
2238     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2239     (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
2240     (emit-byte segment #b00001111)
2241     (emit-byte segment (dpb opcode (byte 1 3)
2242                             (if (eq amt :cl) #b10100101 #b10100100)))
2243     (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src))
2244     (unless (eq amt :cl)
2245       (emit-byte segment amt))))
2246
2247 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
2248   (defun double-shift-inst-printer-list (op)
2249     `(#+nil
2250       (ext-reg-reg/mem-imm ((op ,(logior op #b100))
2251                             (imm nil :type signed-imm-byte)))
2252       (ext-reg-reg/mem ((op ,(logior op #b101)))
2253          (:name :tab reg/mem ", " 'cl)))))
2254
2255 (define-instruction shld (segment dst src amt)
2256   (:declare (type (or (member :cl) (mod 32)) amt))
2257   (:printer-list (double-shift-inst-printer-list #b10100000))
2258   (:emitter
2259    (emit-double-shift segment #b0 dst src amt)))
2260
2261 (define-instruction shrd (segment dst src amt)
2262   (:declare (type (or (member :cl) (mod 32)) amt))
2263   (:printer-list (double-shift-inst-printer-list #b10101000))
2264   (:emitter
2265    (emit-double-shift segment #b1 dst src amt)))
2266
2267 (define-instruction and (segment dst src)
2268   (:printer-list
2269    (arith-inst-printer-list #b100))
2270   (:emitter
2271    (emit-random-arith-inst "AND" segment dst src #b100)))
2272
2273 (define-instruction test (segment this that)
2274   (:printer accum-imm ((op #b1010100)))
2275   (:printer rex-accum-imm ((op #b1010100)))
2276   (:printer reg/mem-imm ((op '(#b1111011 #b000))))
2277   (:printer rex-reg/mem-imm ((op '(#b1111011 #b000))))
2278   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000010)))
2279   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b1000010)))
2280   (:emitter
2281    (let ((size (matching-operand-size this that)))
2282      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2283      (flet ((test-immed-and-something (immed something)
2284               (cond ((accumulator-p something)
2285                      (maybe-emit-rex-for-ea segment something nil)
2286                      (emit-byte segment
2287                                 (if (eq size :byte) #b10101000 #b10101001))
2288                      (emit-sized-immediate segment size immed))
2289                     (t
2290                      (maybe-emit-rex-for-ea segment something nil)
2291                      (emit-byte segment
2292                                 (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2293                      (emit-ea segment something #b000)
2294                      (emit-sized-immediate segment size immed))))
2295             (test-reg-and-something (reg something)
2296               (maybe-emit-rex-for-ea segment something reg)
2297               (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000100 #b10000101))
2298               (emit-ea segment something (reg-tn-encoding reg))))
2299        (cond ((integerp that)
2300               (test-immed-and-something that this))
2301              ((integerp this)
2302               (test-immed-and-something this that))
2303              ((register-p this)
2304               (test-reg-and-something this that))
2305              ((register-p that)
2306               (test-reg-and-something that this))
2307              (t
2308               (error "bogus operands for TEST: ~S and ~S" this that)))))))
2309
2310 (define-instruction or (segment dst src)
2311   (:printer-list
2312    (arith-inst-printer-list #b001))
2313   (:emitter
2314    (emit-random-arith-inst "OR" segment dst src #b001)))
2315
2316 (define-instruction xor (segment dst src)
2317   (:printer-list
2318    (arith-inst-printer-list #b110))
2319   (:emitter
2320    (emit-random-arith-inst "XOR" segment dst src #b110)))
2321
2322 (define-instruction not (segment dst)
2323   (:printer reg/mem ((op '(#b1111011 #b010))))
2324   (:printer rex-reg/mem ((op '(#b1111011 #b010))))
2325   (:emitter
2326    (let ((size (operand-size dst)))
2327      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2328      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2329      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2330      (emit-ea segment dst #b010))))
2331 \f
2332 ;;;; string manipulation
2333
2334 (define-instruction cmps (segment size)
2335   (:printer string-op ((op #b1010011)))
2336   (:printer rex-string-op ((op #b1010011)))
2337   (:emitter
2338    (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2339    (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2340    (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10100110 #b10100111))))
2341
2342 (define-instruction ins (segment acc)
2343   (:printer string-op ((op #b0110110)))
2344   (:printer rex-string-op ((op #b0110110)))
2345   (:emitter
2346    (let ((size (operand-size acc)))
2347      (aver (accumulator-p acc))
2348      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2349      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2350      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b01101100 #b01101101)))))
2351
2352 (define-instruction lods (segment acc)
2353   (:printer string-op ((op #b1010110)))
2354   (:printer rex-string-op ((op #b1010110)))
2355   (:emitter
2356    (let ((size (operand-size acc)))
2357      (aver (accumulator-p acc))
2358      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2359      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2360      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101100 #b10101101)))))
2361
2362 (define-instruction movs (segment size)
2363   (:printer string-op ((op #b1010010)))
2364   (:printer rex-string-op ((op #b1010010)))
2365   (:emitter
2366    (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2367    (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2368    (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10100100 #b10100101))))
2369
2370 (define-instruction outs (segment acc)
2371   (:printer string-op ((op #b0110111)))
2372   (:printer rex-string-op ((op #b0110111)))
2373   (:emitter
2374    (let ((size (operand-size acc)))
2375      (aver (accumulator-p acc))
2376      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2377      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2378      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b01101110 #b01101111)))))
2379
2380 (define-instruction scas (segment acc)
2381   (:printer string-op ((op #b1010111)))
2382   (:printer rex-string-op ((op #b1010111)))
2383   (:emitter
2384    (let ((size (operand-size acc)))
2385      (aver (accumulator-p acc))
2386      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2387      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2388      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101110 #b10101111)))))
2389
2390 (define-instruction stos (segment acc)
2391   (:printer string-op ((op #b1010101)))
2392   (:printer rex-string-op ((op #b1010101)))
2393   (:emitter
2394    (let ((size (operand-size acc)))
2395      (aver (accumulator-p acc))
2396      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2397      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2398      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101010 #b10101011)))))
2399
2400 (define-instruction xlat (segment)
2401   (:printer byte ((op #b11010111)))
2402   (:emitter
2403    (emit-byte segment #b11010111)))
2404
2405 (define-instruction rep (segment)
2406   (:emitter
2407    (emit-byte segment #b11110010)))
2408
2409 (define-instruction repe (segment)
2410   (:printer byte ((op #b11110011)))
2411   (:emitter
2412    (emit-byte segment #b11110011)))
2413
2414 (define-instruction repne (segment)
2415   (:printer byte ((op #b11110010)))
2416   (:emitter
2417    (emit-byte segment #b11110010)))
2418
2419 \f
2420 ;;;; bit manipulation
2421
2422 (define-instruction bsf (segment dst src)
2423   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10111100)))
2424   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10111100)))
2425   (:emitter
2426    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2427      (when (eq size :byte)
2428        (error "can't scan bytes: ~S" src))
2429      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2430      (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
2431      (emit-byte segment #b00001111)
2432      (emit-byte segment #b10111100)
2433      (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))
2434
2435 (define-instruction bsr (segment dst src)
2436   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10111101)))
2437   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10111101)))
2438   (:emitter
2439    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2440      (when (eq size :byte)
2441        (error "can't scan bytes: ~S" src))
2442      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2443      (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
2444      (emit-byte segment #b00001111)
2445      (emit-byte segment #b10111101)
2446      (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))
2447
2448 (defun emit-bit-test-and-mumble (segment src index opcode)
2449   (let ((size (operand-size src)))
2450     (when (eq size :byte)
2451       (error "can't scan bytes: ~S" src))
2452     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2453     (cond ((integerp index)
2454            (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2455            (emit-byte segment #b00001111)
2456            (emit-byte segment #b10111010)
2457            (emit-ea segment src opcode)
2458            (emit-byte segment index))
2459           (t
2460            (maybe-emit-rex-for-ea segment src index)
2461            (emit-byte segment #b00001111)
2462            (emit-byte segment (dpb opcode (byte 3 3) #b10000011))
2463            (emit-ea segment src (reg-tn-encoding index))))))
2464
2465 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
2466   (defun bit-test-inst-printer-list (subop)
2467     `((ext-reg/mem-imm ((op (#b1011101 ,subop))
2468                         (reg/mem nil :type reg/mem)
2469                         (imm nil :type imm-byte)
2470                         (width 0)))
2471       (ext-reg-reg/mem ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b1000001))
2472                         (width 1))
2473                        (:name :tab reg/mem ", " reg)))))
2474
2475 (define-instruction bt (segment src index)
2476   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b100))
2477   (:emitter
2478    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b100)))
2479
2480 (define-instruction btc (segment src index)
2481   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b111))
2482   (:emitter
2483    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b111)))
2484
2485 (define-instruction btr (segment src index)
2486   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b110))
2487   (:emitter
2488    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b110)))
2489
2490 (define-instruction bts (segment src index)
2491   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b101))
2492   (:emitter
2493    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b101)))
2494
2495 \f
2496 ;;;; control transfer
2497
2498 (define-instruction call (segment where)
2499   (:printer near-jump ((op #b11101000)))
2500   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b010))))
2501   (:printer rex-reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b010))))
2502   (:emitter
2503    (typecase where
2504      (label
2505       (emit-byte segment #b11101000) ; 32 bit relative
2506       (emit-back-patch segment
2507                        4
2508                        (lambda (segment posn)
2509                          (emit-dword segment
2510                                      (- (label-position where)
2511                                         (+ posn 4))))))
2512      (fixup
2513       (emit-byte segment #b11101000)
2514       (emit-relative-fixup segment where))
2515      (t
2516       (maybe-emit-rex-for-ea segment where nil :operand-size :do-not-set)
2517       (emit-byte segment #b11111111)
2518       (emit-ea segment where #b010)))))
2519
2520 (defun emit-byte-displacement-backpatch (segment target)
2521   (emit-back-patch segment
2522                    1
2523                    (lambda (segment posn)
2524                      (let ((disp (- (label-position target) (1+ posn))))
2525                        (aver (<= -128 disp 127))
2526                        (emit-byte segment disp)))))
2527
2528 (define-instruction jmp (segment cond &optional where)
2529   ;; conditional jumps
2530   (:printer short-cond-jump ((op #b0111)) '('j cc :tab label))
2531   (:printer near-cond-jump () '('j cc :tab label))
2532   ;; unconditional jumps
2533   (:printer short-jump ((op #b1011)))
2534   (:printer near-jump ((op #b11101001)) )
2535   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b100))))
2536   (:printer rex-reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b100))))
2537   (:emitter
2538    (cond (where
2539           (emit-chooser
2540            segment 6 2
2541            (lambda (segment posn delta-if-after)
2542              (let ((disp (- (label-position where posn delta-if-after)
2543                             (+ posn 2))))
2544                (when (<= -128 disp 127)
2545                  (emit-byte segment
2546                             (dpb (conditional-opcode cond)
2547                                  (byte 4 0)
2548                                  #b01110000))
2549                  (emit-byte-displacement-backpatch segment where)
2550                  t)))
2551            (lambda (segment posn)
2552              (let ((disp (- (label-position where) (+ posn 6))))
2553                (emit-byte segment #b00001111)
2554                (emit-byte segment
2555                           (dpb (conditional-opcode cond)
2556                                (byte 4 0)
2557                                #b10000000))
2558                (emit-dword segment disp)))))
2559          ((label-p (setq where cond))
2560           (emit-chooser
2561            segment 5 0
2562            (lambda (segment posn delta-if-after)
2563              (let ((disp (- (label-position where posn delta-if-after)
2564                             (+ posn 2))))
2565                (when (<= -128 disp 127)
2566                  (emit-byte segment #b11101011)
2567                  (emit-byte-displacement-backpatch segment where)
2568                  t)))
2569            (lambda (segment posn)
2570              (let ((disp (- (label-position where) (+ posn 5))))
2571                (emit-byte segment #b11101001)
2572                (emit-dword segment disp)))))
2573          ((fixup-p where)
2574           (emit-byte segment #b11101001)
2575           (emit-relative-fixup segment where))
2576          (t
2577           (unless (or (ea-p where) (tn-p where))
2578                   (error "don't know what to do with ~A" where))
2579           ;; near jump defaults to 64 bit
2580           ;; w-bit in rex prefix is unnecessary
2581           (maybe-emit-rex-for-ea segment where nil :operand-size :do-not-set)
2582           (emit-byte segment #b11111111)
2583           (emit-ea segment where #b100)))))
2584
2585 (define-instruction jmp-short (segment label)
2586   (:emitter
2587    (emit-byte segment #b11101011)
2588    (emit-byte-displacement-backpatch segment label)))
2589
2590 (define-instruction ret (segment &optional stack-delta)
2591   (:printer byte ((op #b11000011)))
2592   (:printer byte ((op #b11000010) (imm nil :type 'imm-word-16))
2593             '(:name :tab imm))
2594   (:emitter
2595    (cond (stack-delta
2596           (emit-byte segment #b11000010)
2597           (emit-word segment stack-delta))
2598          (t
2599           (emit-byte segment #b11000011)))))
2600
2601 (define-instruction jecxz (segment target)
2602   (:printer short-jump ((op #b0011)))
2603   (:emitter
2604    (emit-byte segment #b11100011)
2605    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2606
2607 (define-instruction loop (segment target)
2608   (:printer short-jump ((op #b0010)))
2609   (:emitter
2610    (emit-byte segment #b11100010)       ; pfw this was 11100011, or jecxz!!!!
2611    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2612
2613 (define-instruction loopz (segment target)
2614   (:printer short-jump ((op #b0001)))
2615   (:emitter
2616    (emit-byte segment #b11100001)
2617    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2618
2619 (define-instruction loopnz (segment target)
2620   (:printer short-jump ((op #b0000)))
2621   (:emitter
2622    (emit-byte segment #b11100000)
2623    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2624 \f
2625 ;;;; conditional move
2626 (define-instruction cmov (segment cond dst src)
2627   (:printer cond-move ())
2628   (:printer rex-cond-move ())
2629   (:emitter
2630    (aver (register-p dst))
2631    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2632      (aver (or (eq size :word) (eq size :dword) (eq size :qword) ))
2633      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size))
2634    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
2635    (emit-byte segment #b00001111)
2636    (emit-byte segment (dpb (conditional-opcode cond) (byte 4 0) #b01000000))
2637    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst))))
2638
2639 ;;;; conditional byte set
2640
2641 (define-instruction set (segment dst cond)
2642   (:printer cond-set ())
2643   (:emitter
2644    (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2645    (emit-byte segment #b00001111)
2646    (emit-byte segment (dpb (conditional-opcode cond) (byte 4 0) #b10010000))
2647    (emit-ea segment dst #b000)))
2648 \f
2649 ;;;; enter/leave
2650
2651 (define-instruction enter (segment disp &optional (level 0))
2652   (:declare (type (unsigned-byte 16) disp)
2653             (type (unsigned-byte 8) level))
2654   (:printer enter-format ((op #b11001000)))
2655   (:emitter
2656    (emit-byte segment #b11001000)
2657    (emit-word segment disp)
2658    (emit-byte segment level)))
2659
2660 (define-instruction leave (segment)
2661   (:printer byte ((op #b11001001)))
2662   (:emitter
2663    (emit-byte segment #b11001001)))
2664 \f
2665 ;;;; interrupt instructions
2666
2667 (defun snarf-error-junk (sap offset &optional length-only)
2668   (let* ((length (sb!sys:sap-ref-8 sap offset))
2669          (vector (make-array length :element-type '(unsigned-byte 8))))
2670     (declare (type sb!sys:system-area-pointer sap)
2671              (type (unsigned-byte 8) length)
2672              (type (simple-array (unsigned-byte 8) (*)) vector))
2673     (cond (length-only
2674            (values 0 (1+ length) nil nil))
2675           (t
2676            (sb!kernel:copy-ub8-from-system-area sap (1+ offset)
2677                                                 vector 0 length)
2678            (collect ((sc-offsets)
2679                      (lengths))
2680              (lengths 1)                ; the length byte
2681              (let* ((index 0)
2682                     (error-number (sb!c:read-var-integer vector index)))
2683                (lengths index)
2684                (loop
2685                  (when (>= index length)
2686                    (return))
2687                  (let ((old-index index))
2688                    (sc-offsets (sb!c:read-var-integer vector index))
2689                    (lengths (- index old-index))))
2690                (values error-number
2691                        (1+ length)
2692                        (sc-offsets)
2693                        (lengths))))))))
2694
2695 #|
2696 (defmacro break-cases (breaknum &body cases)
2697   (let ((bn-temp (gensym)))
2698     (collect ((clauses))
2699       (dolist (case cases)
2700         (clauses `((= ,bn-temp ,(car case)) ,@(cdr case))))
2701       `(let ((,bn-temp ,breaknum))
2702          (cond ,@(clauses))))))
2703 |#
2704
2705 (defun break-control (chunk inst stream dstate)
2706   (declare (ignore inst))
2707   (flet ((nt (x) (if stream (sb!disassem:note x dstate))))
2708     ;; FIXME: Make sure that BYTE-IMM-CODE is defined. The genesis
2709     ;; map has it undefined; and it should be easier to look in the target
2710     ;; Lisp (with (DESCRIBE 'BYTE-IMM-CODE)) than to definitively deduce
2711     ;; from first principles whether it's defined in some way that genesis
2712     ;; can't grok.
2713     (case (byte-imm-code chunk dstate)
2714       (#.error-trap
2715        (nt "error trap")
2716        (sb!disassem:handle-break-args #'snarf-error-junk stream dstate))
2717       (#.cerror-trap
2718        (nt "cerror trap")
2719        (sb!disassem:handle-break-args #'snarf-error-junk stream dstate))
2720       (#.breakpoint-trap
2721        (nt "breakpoint trap"))
2722       (#.pending-interrupt-trap
2723        (nt "pending interrupt trap"))
2724       (#.halt-trap
2725        (nt "halt trap"))
2726       (#.fun-end-breakpoint-trap
2727        (nt "function end breakpoint trap")))))
2728
2729 (define-instruction break (segment code)
2730   (:declare (type (unsigned-byte 8) code))
2731   (:printer byte-imm ((op #b11001100)) '(:name :tab code)
2732             :control #'break-control)
2733   (:emitter
2734    (emit-byte segment #b11001100)
2735    (emit-byte segment code)))
2736
2737 (define-instruction int (segment number)
2738   (:declare (type (unsigned-byte 8) number))
2739   (:printer byte-imm ((op #b11001101)))
2740   (:emitter
2741    (etypecase number
2742      ((member 3)
2743       (emit-byte segment #b11001100))
2744      ((unsigned-byte 8)
2745       (emit-byte segment #b11001101)
2746       (emit-byte segment number)))))
2747
2748 (define-instruction into (segment)
2749   (:printer byte ((op #b11001110)))
2750   (:emitter
2751    (emit-byte segment #b11001110)))
2752
2753 (define-instruction bound (segment reg bounds)
2754   (:emitter
2755    (let ((size (matching-operand-size reg bounds)))
2756      (when (eq size :byte)
2757        (error "can't bounds-test bytes: ~S" reg))
2758      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2759      (maybe-emit-rex-for-ea segment bounds reg)
2760      (emit-byte segment #b01100010)
2761      (emit-ea segment bounds (reg-tn-encoding reg)))))
2762
2763 (define-instruction iret (segment)
2764   (:printer byte ((op #b11001111)))
2765   (:emitter
2766    (emit-byte segment #b11001111)))
2767 \f
2768 ;;;; processor control
2769
2770 (define-instruction hlt (segment)
2771   (:printer byte ((op #b11110100)))
2772   (:emitter
2773    (emit-byte segment #b11110100)))
2774
2775 (define-instruction nop (segment)
2776   (:printer byte ((op #b10010000)))
2777   (:emitter
2778    (emit-byte segment #b10010000)))
2779
2780 (define-instruction wait (segment)
2781   (:printer byte ((op #b10011011)))
2782   (:emitter
2783    (emit-byte segment #b10011011)))
2784
2785 (define-instruction lock (segment)
2786   (:printer byte ((op #b11110000)))
2787   (:emitter
2788    (emit-byte segment #b11110000)))
2789 \f
2790 ;;;; miscellaneous hackery
2791
2792 (define-instruction byte (segment byte)
2793   (:emitter
2794    (emit-byte segment byte)))
2795
2796 (define-instruction word (segment word)
2797   (:emitter
2798    (emit-word segment word)))
2799
2800 (define-instruction dword (segment dword)
2801   (:emitter
2802    (emit-dword segment dword)))
2803
2804 (defun emit-header-data (segment type)
2805   (emit-back-patch segment
2806                    n-word-bytes
2807                    (lambda (segment posn)
2808                      (emit-qword segment
2809                                  (logior type
2810                                          (ash (+ posn
2811                                                  (component-header-length))
2812                                               (- n-widetag-bits
2813                                                  word-shift)))))))
2814
2815 (define-instruction simple-fun-header-word (segment)
2816   (:emitter
2817    (emit-header-data segment simple-fun-header-widetag)))
2818
2819 (define-instruction lra-header-word (segment)
2820   (:emitter
2821    (emit-header-data segment return-pc-header-widetag)))
2822 \f
2823 ;;;; fp instructions
2824 ;;;;
2825 ;;;; Note: We treat the single-precision and double-precision variants
2826 ;;;; as separate instructions.
2827
2828 ;;; Load single to st(0).
2829 (define-instruction fld (segment source)
2830   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b000))))
2831   (:emitter
2832     (and (not (fp-reg-tn-p source))
2833          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2834     (emit-byte segment #b11011001)
2835     (emit-fp-op segment source #b000)))
2836
2837 ;;; Load double to st(0).
2838 (define-instruction fldd (segment source)
2839   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b000))))
2840   (:printer floating-point-fp ((op '(#b001 #b000))))
2841   (:emitter
2842    (if (fp-reg-tn-p source)
2843        (emit-byte segment #b11011001)
2844        (progn
2845          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil)
2846          (emit-byte segment #b11011101)))
2847    (emit-fp-op segment source #b000)))
2848
2849 ;;; Load long to st(0).
2850 (define-instruction fldl (segment source)
2851   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b101))))
2852   (:emitter
2853     (and (not (fp-reg-tn-p source))
2854          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2855     (emit-byte segment #b11011011)
2856     (emit-fp-op segment source #b101)))
2857
2858 ;;; Store single from st(0).
2859 (define-instruction fst (segment dest)
2860   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b010))))
2861   (:emitter
2862     (cond ((fp-reg-tn-p dest)
2863            (emit-byte segment #b11011101)
2864            (emit-fp-op segment dest #b010))
2865           (t
2866            (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil)
2867            (emit-byte segment #b11011001)
2868            (emit-fp-op segment dest #b010)))))
2869
2870 ;;; Store double from st(0).
2871 (define-instruction fstd (segment dest)
2872   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b010))))
2873   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b010))))
2874   (:emitter
2875    (cond ((fp-reg-tn-p dest)
2876           (emit-byte segment #b11011101)
2877           (emit-fp-op segment dest #b010))
2878          (t
2879           (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil)
2880           (emit-byte segment #b11011101)
2881           (emit-fp-op segment dest #b010)))))
2882
2883 ;;; Arithmetic ops are all done with at least one operand at top of
2884 ;;; stack. The other operand is is another register or a 32/64 bit
2885 ;;; memory loc.
2886
2887 ;;; dtc: I've tried to follow the Intel ASM386 conventions, but note
2888 ;;; that these conflict with the Gdb conventions for binops. To reduce
2889 ;;; the confusion I've added comments showing the mathamatical
2890 ;;; operation and the two syntaxes. By the ASM386 convention the
2891 ;;; instruction syntax is:
2892 ;;;
2893 ;;;      Fop Source
2894 ;;; or   Fop Destination, Source
2895 ;;;
2896 ;;; If only one operand is given then it is the source and the
2897 ;;; destination is ST(0). There are reversed forms of the fsub and
2898 ;;; fdiv instructions inducated by an 'R' suffix.
2899 ;;;
2900 ;;; The mathematical operation for the non-reverse form is always:
2901 ;;;     destination = destination op source
2902 ;;;
2903 ;;; For the reversed form it is:
2904 ;;;     destination = source op destination
2905 ;;;
2906 ;;; The instructions below only accept one operand at present which is
2907 ;;; usually the source. I've hack in extra instructions to implement
2908 ;;; the fops with a ST(i) destination, these have a -sti suffix and
2909 ;;; the operand is the destination with the source being ST(0).
2910
2911 ;;; Add single:
2912 ;;;   st(0) = st(0) + memory or st(i).
2913 (define-instruction fadd (segment source)
2914   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b000))))
2915   (:emitter
2916     (and (not (fp-reg-tn-p source))
2917          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2918     (emit-byte segment #b11011000)
2919     (emit-fp-op segment source #b000)))
2920
2921 ;;; Add double:
2922 ;;;   st(0) = st(0) + memory or st(i).
2923 (define-instruction faddd (segment source)
2924   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b000))))
2925   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b000))))
2926   (:emitter
2927    (and (not (fp-reg-tn-p source))
2928         (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2929    (if (fp-reg-tn-p source)
2930        (emit-byte segment #b11011000)
2931      (emit-byte segment #b11011100))
2932    (emit-fp-op segment source #b000)))
2933
2934 ;;; Add double destination st(i):
2935 ;;;   st(i) = st(0) + st(i).
2936 (define-instruction fadd-sti (segment destination)
2937   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b000))))
2938   (:emitter
2939    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2940    (emit-byte segment #b11011100)
2941    (emit-fp-op segment destination #b000)))
2942 ;;; with pop
2943 (define-instruction faddp-sti (segment destination)
2944   (:printer floating-point-fp ((op '(#b110 #b000))))
2945   (:emitter
2946    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2947    (emit-byte segment #b11011110)
2948    (emit-fp-op segment destination #b000)))
2949
2950 ;;; Subtract single:
2951 ;;;   st(0) = st(0) - memory or st(i).
2952 (define-instruction fsub (segment source)
2953   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b100))))
2954   (:emitter
2955     (and (not (fp-reg-tn-p source))
2956          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2957     (emit-byte segment #b11011000)
2958     (emit-fp-op segment source #b100)))
2959
2960 ;;; Subtract single, reverse:
2961 ;;;   st(0) = memory or st(i) - st(0).
2962 (define-instruction fsubr (segment source)
2963   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b101))))
2964   (:emitter
2965     (and (not (fp-reg-tn-p source))
2966          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2967     (emit-byte segment #b11011000)
2968     (emit-fp-op segment source #b101)))
2969
2970 ;;; Subtract double:
2971 ;;;   st(0) = st(0) - memory or st(i).
2972 (define-instruction fsubd (segment source)
2973   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b100))))
2974   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b100))))
2975   (:emitter
2976    (if (fp-reg-tn-p source)
2977        (emit-byte segment #b11011000)
2978        (progn
2979          (and (not (fp-reg-tn-p source))
2980               (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2981          (emit-byte segment #b11011100)))
2982    (emit-fp-op segment source #b100)))
2983
2984 ;;; Subtract double, reverse:
2985 ;;;   st(0) = memory or st(i) - st(0).
2986 (define-instruction fsubrd (segment source)
2987   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b101))))
2988   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b101))))
2989   (:emitter
2990    (if (fp-reg-tn-p source)
2991        (emit-byte segment #b11011000)
2992        (progn
2993          (and (not (fp-reg-tn-p source))
2994               (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2995          (emit-byte segment #b11011100)))
2996    (emit-fp-op segment source #b101)))
2997
2998 ;;; Subtract double, destination st(i):
2999 ;;;   st(i) = st(i) - st(0).
3000 ;;;
3001 ;;; ASM386 syntax: FSUB ST(i), ST
3002 ;;; Gdb    syntax: fsubr %st,%st(i)
3003 (define-instruction fsub-sti (segment destination)
3004   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b101))))
3005   (:emitter
3006    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3007    (emit-byte segment #b11011100)
3008    (emit-fp-op segment destination #b101)))
3009 ;;; with a pop
3010 (define-instruction fsubp-sti (segment destination)
3011   (:printer floating-point-fp ((op '(#b110 #b101))))
3012   (:emitter
3013    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3014    (emit-byte segment #b11011110)
3015    (emit-fp-op segment destination #b101)))
3016
3017 ;;; Subtract double, reverse, destination st(i):
3018 ;;;   st(i) = st(0) - st(i).
3019 ;;;
3020 ;;; ASM386 syntax: FSUBR ST(i), ST
3021 ;;; Gdb    syntax: fsub %st,%st(i)
3022 (define-instruction fsubr-sti (segment destination)
3023   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b100))))
3024   (:emitter
3025    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3026    (emit-byte segment #b11011100)
3027    (emit-fp-op segment destination #b100)))
3028 ;;; with a pop
3029 (define-instruction fsubrp-sti (segment destination)
3030   (:printer floating-point-fp ((op '(#b110 #b100))))
3031   (:emitter
3032    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3033    (emit-byte segment #b11011110)
3034    (emit-fp-op segment destination #b100)))
3035
3036 ;;; Multiply single:
3037 ;;;   st(0) = st(0) * memory or st(i).
3038 (define-instruction fmul (segment source)
3039   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b001))))
3040   (:emitter
3041    (and (not (fp-reg-tn-p source))
3042         (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3043    (emit-byte segment #b11011000)
3044    (emit-fp-op segment source #b001)))
3045
3046 ;;; Multiply double:
3047 ;;;   st(0) = st(0) * memory or st(i).
3048 (define-instruction fmuld (segment source)
3049   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b001))))
3050   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b001))))
3051   (:emitter
3052    (if (fp-reg-tn-p source)
3053        (emit-byte segment #b11011000)
3054        (progn
3055          (and (not (fp-reg-tn-p source))
3056               (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3057          (emit-byte segment #b11011100)))
3058    (emit-fp-op segment source #b001)))
3059
3060 ;;; Multiply double, destination st(i):
3061 ;;;   st(i) = st(i) * st(0).
3062 (define-instruction fmul-sti (segment destination)
3063   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b001))))
3064   (:emitter
3065    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3066    (emit-byte segment #b11011100)
3067    (emit-fp-op segment destination #b001)))
3068
3069 ;;; Divide single:
3070 ;;;   st(0) = st(0) / memory or st(i).
3071 (define-instruction fdiv (segment source)
3072   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b110))))
3073   (:emitter
3074    (and (not (fp-reg-tn-p source))
3075         (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3076    (emit-byte segment #b11011000)
3077    (emit-fp-op segment source #b110)))
3078
3079 ;;; Divide single, reverse:
3080 ;;;   st(0) = memory or st(i) / st(0).
3081 (define-instruction fdivr (segment source)
3082   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b111))))
3083   (:emitter
3084    (and (not (fp-reg-tn-p source))
3085         (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3086    (emit-byte segment #b11011000)
3087    (emit-fp-op segment source #b111)))
3088
3089 ;;; Divide double:
3090 ;;;   st(0) = st(0) / memory or st(i).
3091 (define-instruction fdivd (segment source)
3092   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b110))))
3093   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b110))))
3094   (:emitter
3095    (if (fp-reg-tn-p source)
3096        (emit-byte segment #b11011000)
3097        (progn
3098          (and (not (fp-reg-tn-p source))
3099               (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3100          (emit-byte segment #b11011100)))
3101    (emit-fp-op segment source #b110)))
3102
3103 ;;; Divide double, reverse:
3104 ;;;   st(0) = memory or st(i) / st(0).
3105 (define-instruction fdivrd (segment source)
3106   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b111))))
3107   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b111))))
3108   (:emitter
3109    (if (fp-reg-tn-p source)
3110        (emit-byte segment #b11011000)
3111        (progn
3112          (and (not (fp-reg-tn-p source))
3113               (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3114          (emit-byte segment #b11011100)))
3115    (emit-fp-op segment source #b111)))
3116
3117 ;;; Divide double, destination st(i):
3118 ;;;   st(i) = st(i) / st(0).
3119 ;;;
3120 ;;; ASM386 syntax: FDIV ST(i), ST
3121 ;;; Gdb    syntax: fdivr %st,%st(i)
3122 (define-instruction fdiv-sti (segment destination)
3123   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b111))))
3124   (:emitter
3125    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3126    (emit-byte segment #b11011100)
3127    (emit-fp-op segment destination #b111)))
3128
3129 ;;; Divide double, reverse, destination st(i):
3130 ;;;   st(i) = st(0) / st(i).
3131 ;;;
3132 ;;; ASM386 syntax: FDIVR ST(i), ST
3133 ;;; Gdb    syntax: fdiv %st,%st(i)
3134 (define-instruction fdivr-sti (segment destination)
3135   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b110))))
3136   (:emitter
3137    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3138    (emit-byte segment #b11011100)
3139    (emit-fp-op segment destination #b110)))
3140
3141 ;;; Exchange fr0 with fr(n). (There is no double precision variant.)
3142 (define-instruction fxch (segment source)
3143   (:printer floating-point-fp ((op '(#b001 #b001))))
3144   (:emitter
3145     (unless (and (tn-p source)
3146                  (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc source))) 'float-registers))
3147       (cl:break))
3148     (emit-byte segment #b11011001)
3149     (emit-fp-op segment source #b001)))
3150
3151 ;;; Push 32-bit integer to st0.
3152 (define-instruction fild (segment source)
3153   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b000))))
3154   (:emitter
3155     (and (not (fp-reg-tn-p source))
3156          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3157     (emit-byte segment #b11011011)
3158     (emit-fp-op segment source #b000)))
3159
3160 ;;; Push 64-bit integer to st0.
3161 (define-instruction fildl (segment source)
3162   (:printer floating-point ((op '(#b111 #b101))))
3163   (:emitter
3164     (and (not (fp-reg-tn-p source))
3165          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3166     (emit-byte segment #b11011111)
3167     (emit-fp-op segment source #b101)))
3168
3169 ;;; Store 32-bit integer.
3170 (define-instruction fist (segment dest)
3171   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b010))))
3172   (:emitter
3173    (and (not (fp-reg-tn-p dest))
3174         (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil))
3175    (emit-byte segment #b11011011)
3176    (emit-fp-op segment dest #b010)))
3177
3178 ;;; Store and pop 32-bit integer.
3179 (define-instruction fistp (segment dest)
3180   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b011))))
3181   (:emitter
3182    (and (not (fp-reg-tn-p dest))
3183         (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil))
3184    (emit-byte segment #b11011011)
3185    (emit-fp-op segment dest #b011)))
3186
3187 ;;; Store and pop 64-bit integer.
3188 (define-instruction fistpl (segment dest)
3189   (:printer floating-point ((op '(#b111 #b111))))
3190   (:emitter
3191    (and (not (fp-reg-tn-p dest))
3192         (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil))
3193    (emit-byte segment #b11011111)
3194    (emit-fp-op segment dest #b111)))
3195
3196 ;;; Store single from st(0) and pop.
3197 (define-instruction fstp (segment dest)
3198   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b011))))
3199   (:emitter
3200    (cond ((fp-reg-tn-p dest)
3201           (emit-byte segment #b11011101)
3202           (emit-fp-op segment dest #b011))
3203          (t
3204           (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil)
3205           (emit-byte segment #b11011001)
3206           (emit-fp-op segment dest #b011)))))
3207
3208 ;;; Store double from st(0) and pop.
3209 (define-instruction fstpd (segment dest)
3210   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b011))))
3211   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b011))))
3212   (:emitter
3213    (cond ((fp-reg-tn-p dest)
3214           (emit-byte segment #b11011101)
3215           (emit-fp-op segment dest #b011))
3216          (t
3217           (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil)
3218           (emit-byte segment #b11011101)
3219           (emit-fp-op segment dest #b011)))))
3220
3221 ;;; Store long from st(0) and pop.
3222 (define-instruction fstpl (segment dest)
3223   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b111))))
3224   (:emitter
3225    (and (not (fp-reg-tn-p dest))
3226         (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil))
3227    (emit-byte segment #b11011011)
3228    (emit-fp-op segment dest #b111)))
3229
3230 ;;; Decrement stack-top pointer.
3231 (define-instruction fdecstp (segment)
3232   (:printer floating-point-no ((op #b10110)))
3233   (:emitter
3234    (emit-byte segment #b11011001)
3235    (emit-byte segment #b11110110)))
3236
3237 ;;; Increment stack-top pointer.
3238 (define-instruction fincstp (segment)
3239   (:printer floating-point-no ((op #b10111)))
3240   (:emitter
3241    (emit-byte segment #b11011001)
3242    (emit-byte segment #b11110111)))
3243
3244 ;;; Free fp register.
3245 (define-instruction ffree (segment dest)
3246   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b000))))
3247   (:emitter
3248    (and (not (fp-reg-tn-p dest))
3249         (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil))
3250    (emit-byte segment #b11011101)
3251    (emit-fp-op segment dest #b000)))
3252
3253 (define-instruction fabs (segment)
3254   (:printer floating-point-no ((op #b00001)))
3255   (:emitter
3256    (emit-byte segment #b11011001)
3257    (emit-byte segment #b11100001)))
3258
3259 (define-instruction fchs (segment)
3260   (:printer floating-point-no ((op #b00000)))
3261   (:emitter
3262    (emit-byte segment #b11011001)
3263    (emit-byte segment #b11100000)))
3264
3265 (define-instruction frndint(segment)
3266   (:printer floating-point-no ((op #b11100)))
3267   (:emitter
3268    (emit-byte segment #b11011001)
3269    (emit-byte segment #b11111100)))
3270
3271 ;;; Initialize NPX.
3272 (define-instruction fninit(segment)
3273   (:printer floating-point-5 ((op #b00011)))
3274   (:emitter
3275    (emit-byte segment #b11011011)
3276    (emit-byte segment #b11100011)))
3277
3278 ;;; Store Status Word to AX.
3279 (define-instruction fnstsw(segment)
3280   (:printer floating-point-st ((op #b00000)))
3281   (:emitter
3282    (emit-byte segment #b11011111)
3283    (emit-byte segment #b11100000)))
3284
3285 ;;; Load Control Word.
3286 ;;;
3287 ;;; src must be a memory location
3288 (define-instruction fldcw(segment src)
3289   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b101))))
3290   (:emitter
3291    (and (not (fp-reg-tn-p src))
3292         (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil))
3293    (emit-byte segment #b11011001)
3294    (emit-fp-op segment src #b101)))
3295
3296 ;;; Store Control Word.
3297 (define-instruction fnstcw(segment dst)
3298   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b111))))
3299   (:emitter
3300    (and (not (fp-reg-tn-p dst))
3301         (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil))
3302    (emit-byte segment #b11011001)
3303    (emit-fp-op segment dst #b111)))
3304
3305 ;;; Store FP Environment.
3306 (define-instruction fstenv(segment dst)
3307   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b110))))
3308   (:emitter
3309    (and (not (fp-reg-tn-p dst))
3310         (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil))
3311    (emit-byte segment #b11011001)
3312    (emit-fp-op segment dst #b110)))
3313
3314 ;;; Restore FP Environment.
3315 (define-instruction fldenv(segment src)
3316   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b100))))
3317   (:emitter
3318    (and (not (fp-reg-tn-p src))
3319         (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil))
3320    (emit-byte segment #b11011001)
3321    (emit-fp-op segment src #b100)))
3322
3323 ;;; Save FP State.
3324 (define-instruction fsave(segment dst)
3325   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b110))))
3326   (:emitter
3327    (and (not (fp-reg-tn-p dst))
3328         (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil))
3329    (emit-byte segment #b11011101)
3330    (emit-fp-op segment dst #b110)))
3331
3332 ;;; Restore FP State.
3333 (define-instruction frstor(segment src)
3334   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b100))))
3335   (:emitter
3336    (and (not (fp-reg-tn-p src))
3337         (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil))
3338    (emit-byte segment #b11011101)
3339    (emit-fp-op segment src #b100)))
3340
3341 ;;; Clear exceptions.
3342 (define-instruction fnclex(segment)
3343   (:printer floating-point-5 ((op #b00010)))
3344   (:emitter
3345    (emit-byte segment #b11011011)
3346    (emit-byte segment #b11100010)))
3347
3348 ;;; comparison
3349 (define-instruction fcom (segment src)
3350   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b010))))
3351   (:emitter
3352    (and (not (fp-reg-tn-p src))
3353         (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil))
3354    (emit-byte segment #b11011000)
3355    (emit-fp-op segment src #b010)))
3356
3357 (define-instruction fcomd (segment src)
3358   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b010))))
3359   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b010))))
3360   (:emitter
3361    (if (fp-reg-tn-p src)
3362        (emit-byte segment #b11011000)
3363        (progn
3364          (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
3365          (emit-byte segment #b11011100)))
3366    (emit-fp-op segment src #b010)))
3367
3368 ;;; Compare ST1 to ST0, popping the stack twice.
3369 (define-instruction fcompp (segment)
3370   (:printer floating-point-3 ((op '(#b110 #b011001))))
3371   (:emitter
3372    (emit-byte segment #b11011110)
3373    (emit-byte segment #b11011001)))
3374
3375 ;;; unordered comparison
3376 (define-instruction fucom (segment src)
3377   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b100))))
3378   (:emitter
3379    (aver (fp-reg-tn-p src))
3380    (emit-byte segment #b11011101)
3381    (emit-fp-op segment src #b100)))
3382
3383 (define-instruction ftst (segment)
3384   (:printer floating-point-no ((op #b00100)))
3385   (:emitter
3386    (emit-byte segment #b11011001)
3387    (emit-byte segment #b11100100)))
3388
3389 ;;;; 80387 specials
3390
3391 (define-instruction fsqrt(segment)
3392   (:printer floating-point-no ((op #b11010)))
3393   (:emitter
3394    (emit-byte segment #b11011001)
3395    (emit-byte segment #b11111010)))
3396
3397 (define-instruction fscale(segment)
3398   (:printer floating-point-no ((op #b11101)))
3399   (:emitter
3400    (emit-byte segment #b11011001)
3401    (emit-byte segment #b11111101)))
3402
3403 (define-instruction fxtract(segment)
3404   (:printer floating-point-no ((op #b10100)))
3405   (:emitter
3406    (emit-byte segment #b11011001)
3407    (emit-byte segment #b11110100)))
3408
3409 (define-instruction fsin(segment)
3410   (:printer floating-point-no ((op #b11110)))
3411   (:emitter
3412    (emit-byte segment #b11011001)
3413    (emit-byte segment #b11111110)))
3414
3415 (define-instruction fcos(segment)
3416   (:printer floating-point-no ((op #b11111)))
3417   (:emitter
3418    (emit-byte segment #b11011001)
3419    (emit-byte segment #b11111111)))
3420
3421 (define-instruction fprem1(segment)
3422   (:printer floating-point-no ((op #b10101)))
3423   (:emitter
3424    (emit-byte segment #b11011001)
3425    (emit-byte segment #b11110101)))
3426
3427 (define-instruction fprem(segment)
3428   (:printer floating-point-no ((op #b11000)))
3429   (:emitter
3430    (emit-byte segment #b11011001)
3431    (emit-byte segment #b11111000)))
3432
3433 (define-instruction fxam (segment)
3434   (:printer floating-point-no ((op #b00101)))
3435   (:emitter
3436    (emit-byte segment #b11011001)
3437    (emit-byte segment #b11100101)))
3438
3439 ;;; These do push/pop to stack and need special handling
3440 ;;; in any VOPs that use them. See the book.
3441
3442 ;;; st0 <- st1*log2(st0)
3443 (define-instruction fyl2x(segment)      ; pops stack
3444   (:printer floating-point-no ((op #b10001)))
3445   (:emitter
3446    (emit-byte segment #b11011001)
3447    (emit-byte segment #b11110001)))
3448
3449 (define-instruction fyl2xp1(segment)
3450   (:printer floating-point-no ((op #b11001)))
3451   (:emitter
3452    (emit-byte segment #b11011001)
3453    (emit-byte segment #b11111001)))
3454
3455 (define-instruction f2xm1(segment)
3456   (:printer floating-point-no ((op #b10000)))
3457   (:emitter
3458    (emit-byte segment #b11011001)
3459    (emit-byte segment #b11110000)))
3460
3461 (define-instruction fptan(segment)      ; st(0) <- 1; st(1) <- tan
3462   (:printer floating-point-no ((op #b10010)))
3463   (:emitter
3464    (emit-byte segment #b11011001)
3465    (emit-byte segment #b11110010)))
3466
3467 (define-instruction fpatan(segment)     ; POPS STACK
3468   (:printer floating-point-no ((op #b10011)))
3469   (:emitter
3470    (emit-byte segment #b11011001)
3471    (emit-byte segment #b11110011)))
3472
3473 ;;;; loading constants
3474
3475 (define-instruction fldz(segment)
3476   (:printer floating-point-no ((op #b01110)))
3477   (:emitter
3478    (emit-byte segment #b11011001)
3479    (emit-byte segment #b11101110)))
3480
3481 (define-instruction fld1(segment)
3482   (:printer floating-point-no ((op #b01000)))
3483   (:emitter
3484    (emit-byte segment #b11011001)
3485    (emit-byte segment #b11101000)))
3486
3487 (define-instruction fldpi(segment)
3488   (:printer floating-point-no ((op #b01011)))
3489   (:emitter
3490    (emit-byte segment #b11011001)
3491    (emit-byte segment #b11101011)))
3492
3493 (define-instruction fldl2t(segment)
3494   (:printer floating-point-no ((op #b01001)))
3495   (:emitter
3496    (emit-byte segment #b11011001)
3497    (emit-byte segment #b11101001)))
3498
3499 (define-instruction fldl2e(segment)
3500   (:printer floating-point-no ((op #b01010)))
3501   (:emitter
3502    (emit-byte segment #b11011001)
3503    (emit-byte segment #b11101010)))
3504
3505 (define-instruction fldlg2(segment)
3506   (:printer floating-point-no ((op #b01100)))
3507   (:emitter
3508    (emit-byte segment #b11011001)
3509    (emit-byte segment #b11101100)))
3510
3511 (define-instruction fldln2(segment)
3512   (:printer floating-point-no ((op #b01101)))
3513   (:emitter
3514    (emit-byte segment #b11011001)
3515    (emit-byte segment #b11101101)))
3516
3517 ;;;; Instructions required to do floating point operations using SSE
3518
3519 (defun emit-sse-inst (segment dst src prefix opcode &key operand-size)
3520   (when prefix
3521     (emit-byte segment prefix))
3522   (if operand-size
3523       (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size operand-size)
3524       (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst))
3525   (emit-byte segment #x0f)
3526   (emit-byte segment opcode)
3527   (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
3528
3529 ;;; Emit an SSE instruction that has an XMM register as the destination
3530 ;;; operand and for which the size of the operands is implicitly given
3531 ;;; by the instruction.
3532 (defun emit-regular-sse-inst (segment dst src prefix opcode)
3533   (aver (xmm-register-p dst))
3534   (emit-sse-inst segment dst src prefix opcode
3535                  :operand-size :do-not-set))
3536
3537 ;;; Instructions having an XMM register as the destination operand
3538 ;;; and an XMM register or a memory location as the source operand.
3539 ;;; The operand size is implicitly given by the instruction.
3540
3541 (macrolet ((define-regular-sse-inst (name prefix opcode)
3542              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3543                 ,@(if prefix
3544                       `((:printer ext-xmm-xmm/mem
3545                                   ((prefix ,prefix) (op ,opcode)))
3546                         (:printer ext-rex-xmm-xmm/mem
3547                                   ((prefix ,prefix) (op ,opcode))))
3548                       `((:printer xmm-xmm/mem ((op ,opcode)))
3549                         (:printer rex-xmm-xmm/mem ((op ,opcode)))))
3550                 (:emitter
3551                  (emit-regular-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode)))))
3552   ;; logical
3553   (define-regular-sse-inst andpd    #x66 #x54)
3554   (define-regular-sse-inst andps    nil  #x54)
3555   (define-regular-sse-inst xorpd    #x66 #x57)
3556   (define-regular-sse-inst xorps    nil  #x57)
3557   ;; comparison
3558   (define-regular-sse-inst comisd   #x66 #x2f)
3559   (define-regular-sse-inst comiss   nil  #x2f)
3560   ;; arithmetic
3561   (define-regular-sse-inst addsd    #xf2 #x58)
3562   (define-regular-sse-inst addss    #xf3 #x58)
3563   (define-regular-sse-inst divsd    #xf2 #x5e)
3564   (define-regular-sse-inst divss    #xf3 #x5e)
3565   (define-regular-sse-inst mulsd    #xf2 #x59)
3566   (define-regular-sse-inst mulss    #xf3 #x59)
3567   (define-regular-sse-inst subsd    #xf2 #x5c)
3568   (define-regular-sse-inst subss    #xf3 #x5c)
3569   ;; conversion
3570   (define-regular-sse-inst cvtsd2ss #xf2 #x5a)
3571   (define-regular-sse-inst cvtss2sd #xf3 #x5a)
3572   (define-regular-sse-inst cvtdq2pd #xf3 #xe6)
3573   (define-regular-sse-inst cvtdq2ps nil  #x5b))
3574
3575 ;;; MOVSD, MOVSS
3576 (macrolet ((define-movsd/ss-sse-inst (name prefix)
3577              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3578                 (:printer ext-xmm-xmm/mem-dir ((prefix ,prefix)
3579                                                (op #b0001000)))
3580                 (:printer ext-rex-xmm-xmm/mem-dir ((prefix ,prefix)
3581                                                    (op #b0001000)))
3582                 (:emitter
3583                  (cond ((xmm-register-p dst)
3584                         (emit-sse-inst segment dst src ,prefix #x10
3585                                        :operand-size :do-not-set))
3586                        (t
3587                         (aver (xmm-register-p src))
3588                         (emit-sse-inst segment src dst ,prefix #x11
3589                                        :operand-size :do-not-set)))))))
3590   (define-movsd/ss-sse-inst movsd #xf2)
3591   (define-movsd/ss-sse-inst movss #xf3))
3592
3593 ;;; MOVQ
3594 (define-instruction movq (segment dst src)
3595   (:printer ext-xmm-xmm/mem ((prefix #xf3) (op #x7e)))
3596   (:printer ext-rex-xmm-xmm/mem ((prefix #xf3) (op #x7e)))
3597   (:printer ext-xmm-xmm/mem ((prefix #x66) (op #xd6))
3598             '(:name :tab reg/mem ", " reg))
3599   (:printer ext-rex-xmm-xmm/mem ((prefix #x66) (op #xd6))
3600             '(:name :tab reg/mem ", " reg))
3601   (:emitter
3602    (cond ((xmm-register-p dst)
3603           (emit-sse-inst segment dst src #xf3 #x7e
3604                          :operand-size :do-not-set))
3605          (t
3606           (aver (xmm-register-p src))
3607           (emit-sse-inst segment src dst #x66 #xd6
3608                          :operand-size :do-not-set)))))
3609
3610 ;;; Instructions having an XMM register as the destination operand
3611 ;;; and a general-purpose register or a memory location as the source
3612 ;;; operand. The operand size is calculated from the source operand.
3613
3614 ;;; MOVD - Move a 32- or 64-bit value from a general-purpose register or
3615 ;;; a memory location to the low order 32 or 64 bits of an XMM register
3616 ;;; with zero extension or vice versa.
3617 ;;; We do not support the MMX version of this instruction.
3618 (define-instruction movd (segment dst src)
3619   (:printer ext-xmm-reg/mem ((prefix #x66) (op #x6e)))
3620   (:printer ext-rex-xmm-reg/mem ((prefix #x66) (op #x6e)))
3621   (:printer ext-xmm-reg/mem ((prefix #x66) (op #x7e))
3622             '(:name :tab reg/mem ", " reg))
3623   (:printer ext-rex-xmm-reg/mem ((prefix #x66) (op #x7e))
3624             '(:name :tab reg/mem ", " reg))
3625   (:emitter
3626    (cond ((xmm-register-p dst)
3627           (emit-sse-inst segment dst src #x66 #x6e))
3628          (t
3629           (aver (xmm-register-p src))
3630           (emit-sse-inst segment src dst #x66 #x7e)))))
3631
3632 (macrolet ((define-integer-source-sse-inst (name prefix opcode)
3633              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3634                 (:printer ext-xmm-reg/mem ((prefix ,prefix) (op ,opcode)))
3635                 (:printer ext-rex-xmm-reg/mem ((prefix ,prefix) (op ,opcode)))
3636                 (:emitter
3637                  (aver (xmm-register-p dst))
3638                  (let ((src-size (operand-size src)))
3639                    (aver (or (eq src-size :qword) (eq src-size :dword))))
3640                  (emit-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode)))))
3641   (define-integer-source-sse-inst cvtsi2sd #xf2 #x2a)
3642   (define-integer-source-sse-inst cvtsi2ss #xf3 #x2a))
3643
3644 ;;; Instructions having a general-purpose register as the destination
3645 ;;; operand and an XMM register or a memory location as the source
3646 ;;; operand. The operand size is calculated from the destination
3647 ;;; operand.
3648
3649 (macrolet ((define-gpr-destination-sse-inst (name prefix opcode)
3650              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3651                 (:printer ext-reg-xmm/mem ((prefix ,prefix) (op ,opcode)))
3652                 (:printer ext-rex-reg-xmm/mem ((prefix ,prefix) (op ,opcode)))
3653                 (:emitter
3654                  (aver (register-p dst))
3655                  (let ((dst-size (operand-size dst)))
3656                    (aver (or (eq dst-size :qword) (eq dst-size :dword)))
3657                    (emit-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode
3658                                   :operand-size dst-size))))))
3659   (define-gpr-destination-sse-inst cvtsd2si  #xf2 #x2d)
3660   (define-gpr-destination-sse-inst cvtss2si  #xf3 #x2d)
3661   (define-gpr-destination-sse-inst cvttsd2si #xf2 #x2c)
3662   (define-gpr-destination-sse-inst cvttss2si #xf3 #x2c))
3663
3664 ;;; Other SSE instructions
3665
3666 (define-instruction ldmxcsr (segment src)
3667   (:emitter
3668    (emit-byte segment #x0f)
3669    (emit-byte segment #xae)
3670    (emit-ea segment src 2)))
3671
3672 (define-instruction stmxcsr (segment dst)
3673   (:emitter
3674    (emit-byte segment #x0f)
3675    (emit-byte segment #xae)
3676    (emit-ea segment dst 3)))