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 ;;; This prefilter is used solely for its side effect, namely to put
 261 ;;; the property OPERAND-SIZE-16 into the DSTATE.
 262 (defun prefilter-x66 (value dstate)
 263   (declare (type (eql #x66) value)
 264            (ignore value)
 265            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 266   (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'operand-size-16))
 267
 268 ;;; A register field that can be extended by REX.R.
 269 (defun prefilter-reg-r (value dstate)
 270   (declare (type reg value)
 271            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 272   (if (sb!disassem::dstate-get-inst-prop dstate 'rex-r)
 273       (+ value 8)
 274       value))
 275
 276 ;;; A register field that can be extended by REX.B.
 277 (defun prefilter-reg-b (value dstate)
 278   (declare (type reg value)
 279            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 280   (if (sb!disassem::dstate-get-inst-prop dstate 'rex-b)
 281       (+ value 8)
 282       value))
 283
 284 ;;; Returns either an integer, meaning a register, or a list of
 285 ;;; (BASE-REG OFFSET INDEX-REG INDEX-SCALE), where any component
 286 ;;; may be missing or nil to indicate that it's not used or has the
 287 ;;; obvious default value (e.g., 1 for the index-scale). VALUE is a list
 288 ;;; of the mod and r/m field of the ModRM byte of the instruction.
 289 ;;; Depending on VALUE a SIB byte and/or an offset may be read. The
 290 ;;; REX.B bit from DSTATE is used to extend the sole register or the
 291 ;;; BASE-REG to a full register, the REX.X bit does the same for the
 292 ;;; INDEX-REG.
 293 (defun prefilter-reg/mem (value dstate)
 294   (declare (type list value)
 295            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 296   (let ((mod (first value))
 297         (r/m (second value)))
 298     (declare (type (unsigned-byte 2) mod)
 299              (type (unsigned-byte 3) r/m))
 300     (let ((full-reg (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-b)
 301                         (+ r/m 8)
 302                         r/m)))
 303       (declare (type full-reg full-reg))
 304       (cond ((= mod #b11)
 305              ;; registers
 306              full-reg)
 307             ((= r/m #b100)
 308              ;; sib byte
 309              (let ((sib (sb!disassem:read-suffix 8 dstate)))
 310                (declare (type (unsigned-byte 8) sib))
 311                (let ((base-reg (ldb (byte 3 0) sib))
 312                      (index-reg (ldb (byte 3 3) sib))
 313                      (index-scale (ldb (byte 2 6) sib)))
 314                  (declare (type (unsigned-byte 3) base-reg index-reg)
 315                           (type (unsigned-byte 2) index-scale))
 316                  (let* ((offset
 317                          (case mod
 318                                (#b00
 319                                 (if (= base-reg #b101)
 320                                     (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)
 321                                   nil))
 322                                (#b01
 323                                 (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate))
 324                                (#b10
 325                                 (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)))))
 326                    (list (unless (and (= mod #b00) (= base-reg #b101))
 327                            (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-b)
 328                                (+ base-reg 8)
 329                                base-reg))
 330                          offset
 331                          (unless (= index-reg #b100)
 332                            (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-x)
 333                                (+ index-reg 8)
 334                                index-reg))
 335                          (ash 1 index-scale))))))
 336             ((and (= mod #b00) (= r/m #b101))
 337              (list 'rip (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)))
 338             ((= mod #b00)
 339              (list full-reg))
 340             ((= mod #b01)
 341            (list full-reg (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate)))
 342           (t                            ; (= mod #b10)
 343            (list full-reg (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)))))))
 344
 345 (defun read-address (value dstate)
 346   (declare (ignore value))              ; always nil anyway
 347   (sb!disassem:read-suffix (width-bits (inst-operand-size dstate)) dstate))
 348
 349 (defun width-bits (width)
 350   (ecase width
 351     (:byte 8)
 352     (:word 16)
 353     (:dword 32)
 354     (:qword 64)))
 355
 356 ) ; EVAL-WHEN
 357 \f
 358 ;;;; disassembler argument types
 359
 360 ;;; Used to capture the lower four bits of the REX prefix.
 361 (sb!disassem:define-arg-type wrxb
 362   :prefilter #'prefilter-wrxb)
 363
 364 (sb!disassem:define-arg-type width
 365   :prefilter #'prefilter-width
 366   :printer (lambda (value stream dstate)
 367              (declare (ignore value))
 368              (princ (schar (symbol-name (inst-operand-size dstate)) 0)
 369                     stream)))
 370
 371 ;;; Used to capture the effect of the #x66 operand size override prefix.
 372 (sb!disassem:define-arg-type x66
 373   :prefilter #'prefilter-x66)
 374
 375 (sb!disassem:define-arg-type displacement
 376   :sign-extend t
 377   :use-label #'offset-next
 378   :printer (lambda (value stream dstate)
 379              (sb!disassem:maybe-note-assembler-routine value nil dstate)
 380              (print-label value stream dstate)))
 381
 382 (sb!disassem:define-arg-type accum
 383   :printer (lambda (value stream dstate)
 384              (declare (ignore value)
 385                       (type stream stream)
 386                       (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 387              (print-reg 0 stream dstate)))
 388
 389 (sb!disassem:define-arg-type reg
 390   :prefilter #'prefilter-reg-r
 391   :printer #'print-reg)
 392
 393 (sb!disassem:define-arg-type reg-b
 394   :prefilter #'prefilter-reg-b
 395   :printer #'print-reg)
 396
 397 (sb!disassem:define-arg-type reg-b-default-qword
 398   :prefilter #'prefilter-reg-b
 399   :printer #'print-reg-default-qword)
 400
 401 (sb!disassem:define-arg-type imm-addr
 402   :prefilter #'read-address
 403   :printer #'print-label)
 404
 405 ;;; Normally, immediate values for an operand size of :qword are of size
 406 ;;; :dword and are sign-extended to 64 bits. For an exception, see the
 407 ;;; argument type definition following this one.
 408 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data
 409   :prefilter (lambda (value dstate)
 410                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 411                (let ((width (width-bits (inst-operand-size dstate))))
 412                  (when (= width 64)
 413                    (setf width 32))
 414                  (sb!disassem:read-signed-suffix width dstate))))
 415
 416 ;;; Used by the variant of the MOV instruction with opcode B8 which can
 417 ;;; move immediates of all sizes (i.e. including :qword) into a
 418 ;;; register.
 419 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data-upto-qword
 420   :prefilter (lambda (value dstate)
 421                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 422                (sb!disassem:read-signed-suffix
 423                 (width-bits (inst-operand-size dstate))
 424                 dstate)))
 425
 426 ;;; Used by those instructions that have a default operand size of
 427 ;;; :qword. Nevertheless the immediate is at most of size :dword.
 428 ;;; The only instruction of this kind having a variant with an immediate
 429 ;;; argument is PUSH.
 430 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data-default-qword
 431   :prefilter (lambda (value dstate)
 432                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 433                (let ((width (width-bits
 434                              (inst-operand-size-default-qword dstate))))
 435                  (when (= width 64)
 436                    (setf width 32))
 437                  (sb!disassem:read-signed-suffix width dstate))))
 438
 439 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-byte
 440   :prefilter (lambda (value dstate)
 441                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 442                (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate)))
 443
 444 (sb!disassem:define-arg-type imm-byte
 445   :prefilter (lambda (value dstate)
 446                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 447                (sb!disassem:read-suffix 8 dstate)))
 448
 449 ;;; needed for the ret imm16 instruction
 450 (sb!disassem:define-arg-type imm-word-16
 451   :prefilter (lambda (value dstate)
 452                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 453                (sb!disassem:read-suffix 16 dstate)))
 454
 455 (sb!disassem:define-arg-type reg/mem
 456   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 457   :printer #'print-reg/mem)
 458 (sb!disassem:define-arg-type sized-reg/mem
 459   ;; Same as reg/mem, but prints an explicit size indicator for
 460   ;; memory references.
 461   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 462   :printer #'print-sized-reg/mem)
 463
 464 ;;; Arguments of type reg/mem with a fixed size.
 465 (sb!disassem:define-arg-type sized-byte-reg/mem
 466   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 467   :printer #'print-sized-byte-reg/mem)
 468 (sb!disassem:define-arg-type sized-word-reg/mem
 469   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 470   :printer #'print-sized-word-reg/mem)
 471 (sb!disassem:define-arg-type sized-dword-reg/mem
 472   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 473   :printer #'print-sized-dword-reg/mem)
 474
 475 ;;; Same as sized-reg/mem, but with a default operand size of :qword.
 476 (sb!disassem:define-arg-type sized-reg/mem-default-qword
 477   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 478   :printer #'print-sized-reg/mem-default-qword)
 479
 480 ;;; XMM registers
 481 (sb!disassem:define-arg-type xmmreg
 482   :prefilter #'prefilter-reg-r
 483   :printer #'print-xmmreg)
 484
 485 (sb!disassem:define-arg-type xmmreg-b
 486   :prefilter #'prefilter-reg-b
 487   :printer #'print-xmmreg)
 488
 489 (sb!disassem:define-arg-type xmmreg/mem
 490   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 491   :printer #'print-xmmreg/mem)
 492
 493 (sb!disassem:define-arg-type sized-xmmreg/mem
 494   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 495   :printer #'print-sized-xmmreg/mem)
 496
 497
 498 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 499 (defparameter *conditions*
 500   '((:o . 0)
 501     (:no . 1)
 502     (:b . 2) (:nae . 2) (:c . 2)
 503     (:nb . 3) (:ae . 3) (:nc . 3)
 504     (:eq . 4) (:e . 4) (:z . 4)
 505     (:ne . 5) (:nz . 5)
 506     (:be . 6) (:na . 6)
 507     (:nbe . 7) (:a . 7)
 508     (:s . 8)
 509     (:ns . 9)
 510     (:p . 10) (:pe . 10)
 511     (:np . 11) (:po . 11)
 512     (:l . 12) (:nge . 12)
 513     (:nl . 13) (:ge . 13)
 514     (:le . 14) (:ng . 14)
 515     (:nle . 15) (:g . 15)))
 516 (defparameter *condition-name-vec*
 517   (let ((vec (make-array 16 :initial-element nil)))
 518     (dolist (cond *conditions*)
 519       (when (null (aref vec (cdr cond)))
 520         (setf (aref vec (cdr cond)) (car cond))))
 521     vec))
 522 ) ; EVAL-WHEN
 523
 524 ;;; SSE shuffle patterns. The names end in the number of bits of the
 525 ;;; immediate byte that are used to encode the pattern and the radix
 526 ;;; in which to print the value.
 527 (macrolet ((define-sse-shuffle-arg-type (name format-string)
 528                `(sb!disassem:define-arg-type ,name
 529                   :type 'imm-byte
 530                   :printer (lambda (value stream dstate)
 531                              (declare (type (unsigned-byte 8) value)
 532                                       (type stream stream)
 533                                       (ignore dstate))
 534                              (format stream ,format-string value)))))
 535   (define-sse-shuffle-arg-type sse-shuffle-pattern-2-2 "#b~2,'0B")
 536   (define-sse-shuffle-arg-type sse-shuffle-pattern-8-4 "#4r~4,4,'0R"))
 537
 538 ;;; Set assembler parameters. (In CMU CL, this was done with
 539 ;;; a call to a macro DEF-ASSEMBLER-PARAMS.)
 540 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 541   (setf sb!assem:*assem-scheduler-p* nil))
 542
 543 (sb!disassem:define-arg-type condition-code
 544   :printer *condition-name-vec*)
 545
 546 (defun conditional-opcode (condition)
 547   (cdr (assoc condition *conditions* :test #'eq)))
 548 \f
 549 ;;;; disassembler instruction formats
 550
 551 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
 552   (defun swap-if (direction field1 separator field2)
 553     `(:if (,direction :constant 0)
 554           (,field1 ,separator ,field2)
 555           (,field2 ,separator ,field1))))
 556
 557 (sb!disassem:define-instruction-format (byte 8 :default-printer '(:name))
 558   (op    :field (byte 8 0))
 559   ;; optional fields
 560   (accum :type 'accum)
 561   (imm))
 562
 563 (sb!disassem:define-instruction-format (two-bytes 16
 564                                         :default-printer '(:name))
 565   (op :fields (list (byte 8 0) (byte 8 8))))
 566
 567 (sb!disassem:define-instruction-format (three-bytes 24
 568                                         :default-printer '(:name))
 569   (op :fields (list (byte 8 0) (byte 8 8) (byte 8 16))))
 570
 571 ;;; Prefix instructions
 572
 573 (sb!disassem:define-instruction-format (rex 8)
 574   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 575   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb))
 576
 577 (sb!disassem:define-instruction-format (x66 8)
 578   (x66     :field (byte 8 0)    :type 'x66      :value #x66))
 579
 580 ;;; A one-byte instruction with a #x66 prefix, used to indicate an
 581 ;;; operand size of :word.
 582 (sb!disassem:define-instruction-format (x66-byte 16
 583                                         :default-printer '(:name))
 584   (x66   :field (byte 8 0) :value #x66)
 585   (op    :field (byte 8 8)))
 586
 587 ;;; A one-byte instruction with a REX prefix, used to indicate an
 588 ;;; operand size of :qword. REX.W must be 1, the other three bits are
 589 ;;; ignored.
 590 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-byte 16
 591                                         :default-printer '(:name))
 592   (rex   :field (byte 5 3) :value #b01001)
 593   (op    :field (byte 8 8)))
 594
 595 (sb!disassem:define-instruction-format (simple 8)
 596   (op    :field (byte 7 1))
 597   (width :field (byte 1 0) :type 'width)
 598   ;; optional fields
 599   (accum :type 'accum)
 600   (imm))
 601
 602 ;;; Same as simple, but with direction bit
 603 (sb!disassem:define-instruction-format (simple-dir 8 :include 'simple)
 604   (op :field (byte 6 2))
 605   (dir :field (byte 1 1)))
 606
 607 ;;; Same as simple, but with the immediate value occurring by default,
 608 ;;; and with an appropiate printer.
 609 (sb!disassem:define-instruction-format (accum-imm 8
 610                                      :include 'simple
 611                                      :default-printer '(:name
 612                                                         :tab accum ", " imm))
 613   (imm :type 'signed-imm-data))
 614
 615 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-no-width 8
 616                                      :default-printer '(:name :tab reg))
 617   (op    :field (byte 5 3))
 618   (reg   :field (byte 3 0) :type 'reg-b)
 619   ;; optional fields
 620   (accum :type 'accum)
 621   (imm))
 622
 623 ;;; Same as reg-no-width, but with a default operand size of :qword.
 624 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-no-width-default-qword 8
 625                                         :include 'reg-no-width
 626                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 627   (reg   :type 'reg-b-default-qword))
 628
 629 ;;; Adds a width field to reg-no-width. Note that we can't use
 630 ;;; :INCLUDE 'REG-NO-WIDTH here to save typing because that would put
 631 ;;; the WIDTH field last, but the prefilter for WIDTH must run before
 632 ;;; the one for IMM to be able to determine the correct size of IMM.
 633 (sb!disassem:define-instruction-format (reg 8
 634                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 635   (op    :field (byte 4 4))
 636   (width :field (byte 1 3) :type 'width)
 637   (reg   :field (byte 3 0) :type 'reg-b)
 638   ;; optional fields
 639   (accum :type 'accum)
 640   (imm))
 641
 642 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg 16
 643                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 644   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 645   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 646   (width   :field (byte 1 11)   :type 'width)
 647   (op      :field (byte 4 12))
 648   (reg     :field (byte 3 8)    :type 'reg-b)
 649   ;; optional fields
 650   (accum   :type 'accum)
 651   (imm))
 652
 653 (sb!disassem:define-instruction-format (two-bytes 16
 654                                         :default-printer '(:name))
 655   (op :fields (list (byte 8 0) (byte 8 8))))
 656
 657 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-reg/mem 16
 658                                         :default-printer
 659                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 660   (op      :field (byte 7 1))
 661   (width   :field (byte 1 0)    :type 'width)
 662   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 663                                 :type 'reg/mem)
 664   (reg     :field (byte 3 11)   :type 'reg)
 665   ;; optional fields
 666   (imm))
 667
 668 ;;; same as reg-reg/mem, but with direction bit
 669 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-reg/mem-dir 16
 670                                         :include 'reg-reg/mem
 671                                         :default-printer
 672                                         `(:name
 673                                           :tab
 674                                           ,(swap-if 'dir 'reg/mem ", " 'reg)))
 675   (op  :field (byte 6 2))
 676   (dir :field (byte 1 1)))
 677
 678 ;;; Same as reg-reg/mem, but uses the reg field as a second op code.
 679 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem 16
 680                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 681   (op      :fields (list (byte 7 1) (byte 3 11)))
 682   (width   :field (byte 1 0)    :type 'width)
 683   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 684                                 :type 'sized-reg/mem)
 685   ;; optional fields
 686   (imm))
 687
 688 ;;; Same as reg/mem, but without a width field and with a default
 689 ;;; operand size of :qword.
 690 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem-default-qword 16
 691                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 692   (op      :fields (list (byte 8 0) (byte 3 11)))
 693   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 694                                 :type 'sized-reg/mem-default-qword))
 695
 696 ;;; Same as reg/mem, but with the immediate value occurring by default,
 697 ;;; and with an appropiate printer.
 698 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem-imm 16
 699                                         :include 'reg/mem
 700                                         :default-printer
 701                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 702   (reg/mem :type 'sized-reg/mem)
 703   (imm     :type 'signed-imm-data))
 704
 705 ;;; Same as reg/mem, but with using the accumulator in the default printer
 706 (sb!disassem:define-instruction-format
 707     (accum-reg/mem 16
 708      :include 'reg/mem :default-printer '(:name :tab accum ", " reg/mem))
 709   (reg/mem :type 'reg/mem)              ; don't need a size
 710   (accum :type 'accum))
 711
 712 ;;; Same as reg-reg/mem, but with a prefix of #b00001111
 713 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-reg/mem 24
 714                                         :default-printer
 715                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 716   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 717   (op      :field (byte 7 9))
 718   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 719   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 720                                 :type 'reg/mem)
 721   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg)
 722   ;; optional fields
 723   (imm))
 724
 725 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-reg/mem-no-width 24
 726                                         :default-printer
 727                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 728   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 729   (op      :field (byte 8 8))
 730   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 731                                 :type 'reg/mem)
 732   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg)
 733   ;; optional fields
 734   (imm))
 735
 736 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem-no-width 24
 737                                         :default-printer
 738                                         `(:name :tab reg/mem))
 739   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 740   (op      :fields (list (byte 8 8) (byte 3 19)))
 741   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 742                                 :type 'reg/mem))
 743
 744 ;;; reg-no-width with #x0f prefix
 745 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-no-width 16
 746                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 747   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 748   (op    :field (byte 5 11))
 749   (reg   :field (byte 3 8) :type 'reg-b))
 750
 751 ;;; Same as reg/mem, but with a prefix of #b00001111
 752 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem 24
 753                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 754   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 755   (op      :fields (list (byte 7 9) (byte 3 19)))
 756   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 757   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 758                                 :type 'sized-reg/mem)
 759   ;; optional fields
 760   (imm))
 761
 762 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem-imm 24
 763                                         :include 'ext-reg/mem
 764                                         :default-printer
 765                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 766   (imm :type 'signed-imm-data))
 767 \f
 768 ;;;; XMM instructions
 769
 770 ;;; All XMM instructions use an extended opcode (#x0F as the first
 771 ;;; opcode byte). Therefore in the following "EXT" in the name of the
 772 ;;; instruction formats refers to the formats that have an additional
 773 ;;; prefix (#x66, #xF2 or #xF3).
 774
 775 ;;; Instructions having an XMM register as the destination operand
 776 ;;; and an XMM register or a memory location as the source operand.
 777 ;;; The size of the operands is implicitly given by the instruction.
 778 (sb!disassem:define-instruction-format (xmm-xmm/mem 24
 779                                         :default-printer
 780                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 781   (x0f     :field (byte 8 0)    :value #x0f)
 782   (op      :field (byte 8 8))
 783   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 784                                 :type 'xmmreg/mem)
 785   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'xmmreg)
 786   ;; optional fields
 787   (imm))
 788
 789 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-xmm/mem 32
 790                                         :default-printer
 791                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 792   (prefix  :field (byte 8 0))
 793   (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
 794   (op      :field (byte 8 16))
 795   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 796                                 :type 'xmmreg/mem)
 797   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg)
 798   (imm))
 799
 800 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-xmm/mem 40
 801                                         :default-printer
 802                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 803   (prefix  :field (byte 8 0))
 804   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 805   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 806   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
 807   (op      :field (byte 8 24))
 808   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
 809                                 :type 'xmmreg/mem)
 810   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg)
 811   (imm))
 812
 813 ;;; Same as xmm-xmm/mem etc., but with direction bit.
 814
 815 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-xmm/mem-dir 32
 816                                         :include 'ext-xmm-xmm/mem
 817                                         :default-printer
 818                                         `(:name
 819                                           :tab
 820                                           ,(swap-if 'dir 'reg ", " 'reg/mem)))
 821   (op      :field (byte 7 17))
 822   (dir     :field (byte 1 16)))
 823
 824 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-xmm/mem-dir 40
 825                                         :include 'ext-rex-xmm-xmm/mem
 826                                         :default-printer
 827                                         `(:name
 828                                           :tab
 829                                           ,(swap-if 'dir 'reg ", " 'reg/mem)))
 830   (op      :field (byte 7 25))
 831   (dir     :field (byte 1 24)))
 832
 833 ;;; Instructions having an XMM register as one operand
 834 ;;; and a constant (unsigned) byte as the other.
 835
 836 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-imm 32
 837                                         :default-printer
 838                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 839   (prefix  :field (byte 8 0))
 840   (x0f     :field (byte 8 8)   :value #x0f)
 841   (op      :field (byte 8 16))
 842   (/i      :field (byte 3 27))
 843   (b11     :field (byte 2 30) :value #b11)
 844   (reg/mem :field (byte 3 24)
 845            :type 'xmmreg-b)
 846   (imm     :type 'imm-byte))
 847
 848 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-imm 40
 849                                         :default-printer
 850                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 851   (prefix  :field (byte 8 0))
 852   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 853   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 854   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
 855   (op      :field (byte 8 24))
 856   (/i      :field (byte 3 35))
 857   (b11     :field (byte 2 38) :value #b11)
 858   (reg/mem :field (byte 3 32)
 859            :type 'xmmreg-b)
 860   (imm     :type 'imm-byte))
 861
 862 ;;; Instructions having an XMM register as one operand and a general-
 863 ;;; -purpose register or a memory location as the other operand.
 864
 865 (sb!disassem:define-instruction-format (xmm-reg/mem 24
 866                                         :default-printer
 867                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 868   (x0f     :field (byte 8 0)    :value #x0f)
 869   (op      :field (byte 8 8))
 870   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 871            :type 'sized-reg/mem)
 872   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'xmmreg))
 873
 874 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-reg/mem 32
 875                                         :default-printer
 876                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 877   (prefix  :field (byte 8 0))
 878   (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
 879   (op      :field (byte 8 16))
 880   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 881                                 :type 'sized-reg/mem)
 882   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg))
 883
 884 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-reg/mem 40
 885                                         :default-printer
 886                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 887   (prefix  :field (byte 8 0))
 888   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 889   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 890   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
 891   (op      :field (byte 8 24))
 892   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
 893                                 :type 'sized-reg/mem)
 894   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg))
 895
 896 ;;; Instructions having a general-purpose register as one operand and an
 897 ;;; XMM register or a memory location as the other operand.
 898
 899 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-xmm/mem 24
 900                                         :default-printer
 901                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 902   (x0f     :field (byte 8 0)    :value #x0f)
 903   (op      :field (byte 8 8))
 904   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 905                                 :type 'sized-xmmreg/mem)
 906   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg))
 907
 908 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-xmm/mem 32
 909                                         :default-printer
 910                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 911   (prefix  :field (byte 8 0))
 912   (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
 913   (op      :field (byte 8 16))
 914   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 915                                 :type 'sized-xmmreg/mem)
 916   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'reg))
 917
 918 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-reg-xmm/mem 40
 919                                         :default-printer
 920                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 921   (prefix  :field (byte 8 0))
 922   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 923   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 924   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
 925   (op      :field (byte 8 24))
 926   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
 927                                 :type 'sized-xmmreg/mem)
 928   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'reg))
 929
 930 ;; XMM comparison instruction
 931
 932 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 933   (defparameter *sse-conditions* #(:eq :lt :le :unord :neq :nlt :nle :ord)))
 934
 935 (sb!disassem:define-arg-type sse-condition-code
 936   ;; Inherit the prefilter from IMM-BYTE to READ-SUFFIX the byte.
 937   :type 'imm-byte
 938   :printer *sse-conditions*)
 939
 940 (sb!disassem:define-instruction-format (string-op 8
 941                                      :include 'simple
 942                                      :default-printer '(:name width)))
 943
 944 (sb!disassem:define-instruction-format (short-cond-jump 16)
 945   (op    :field (byte 4 4))
 946   (cc    :field (byte 4 0) :type 'condition-code)
 947   (label :field (byte 8 8) :type 'displacement))
 948
 949 (sb!disassem:define-instruction-format (short-jump 16
 950                                      :default-printer '(:name :tab label))
 951   (const :field (byte 4 4) :value #b1110)
 952   (op    :field (byte 4 0))
 953   (label :field (byte 8 8) :type 'displacement))
 954
 955 (sb!disassem:define-instruction-format (near-cond-jump 16)
 956   (op    :fields (list (byte 8 0) (byte 4 12)) :value '(#b00001111 #b1000))
 957   (cc    :field (byte 4 8) :type 'condition-code)
 958   ;; The disassembler currently doesn't let you have an instruction > 32 bits
 959   ;; long, so we fake it by using a prefilter to read the offset.
 960   (label :type 'displacement
 961          :prefilter (lambda (value dstate)
 962                       (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 963                       (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate))))
 964
 965 (sb!disassem:define-instruction-format (near-jump 8
 966                                      :default-printer '(:name :tab label))
 967   (op    :field (byte 8 0))
 968   ;; The disassembler currently doesn't let you have an instruction > 32 bits
 969   ;; long, so we fake it by using a prefilter to read the address.
 970   (label :type 'displacement
 971          :prefilter (lambda (value dstate)
 972                       (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 973                       (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate))))
 974
 975
 976 (sb!disassem:define-instruction-format (cond-set 24
 977                                      :default-printer '('set cc :tab reg/mem))
 978   (prefix :field (byte 8 0) :value #b00001111)
 979   (op    :field (byte 4 12) :value #b1001)
 980   (cc    :field (byte 4 8) :type 'condition-code)
 981   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 982            :type 'sized-byte-reg/mem)
 983   (reg     :field (byte 3 19)   :value #b000))
 984
 985 (sb!disassem:define-instruction-format (cond-move 24
 986                                      :default-printer
 987                                         '('cmov cc :tab reg ", " reg/mem))
 988   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 989   (op      :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 990   (cc      :field (byte 4 8)    :type 'condition-code)
 991   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 992                                 :type 'reg/mem)
 993   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg))
 994
 995 (sb!disassem:define-instruction-format (enter-format 32
 996                                      :default-printer '(:name
 997                                                         :tab disp
 998                                                         (:unless (:constant 0)
 999                                                           ", " level)))
1000   (op :field (byte 8 0))
1001   (disp :field (byte 16 8))
1002   (level :field (byte 8 24)))
1003
1004 ;;; Single byte instruction with an immediate byte argument.
1005 (sb!disassem:define-instruction-format (byte-imm 16
1006                                      :default-printer '(:name :tab code))
1007  (op :field (byte 8 0))
1008  (code :field (byte 8 8)))
1009
1010 ;;; Two byte instruction with an immediate byte argument.
1011 ;;;
1012 (sb!disassem:define-instruction-format (word-imm 24
1013                                      :default-printer '(:name :tab code))
1014   (op :field (byte 16 0))
1015   (code :field (byte 8 16)))
1016
1017 \f
1018 ;;;; primitive emitters
1019
1020 (define-bitfield-emitter emit-word 16
1021   (byte 16 0))
1022
1023 (define-bitfield-emitter emit-dword 32
1024   (byte 32 0))
1025
1026 ;;; Most uses of dwords are as displacements or as immediate values in
1027 ;;; 64-bit operations. In these cases they are sign-extended to 64 bits.
1028 ;;; EMIT-DWORD is unsuitable there because it accepts values of type
1029 ;;; (OR (SIGNED-BYTE 32) (UNSIGNED-BYTE 32)), so we provide a more
1030 ;;; restricted emitter here.
1031 (defun emit-signed-dword (segment value)
1032   (declare (type segment segment)
1033            (type (signed-byte 32) value))
1034   (declare (inline emit-dword))
1035   (emit-dword segment value))
1036
1037 (define-bitfield-emitter emit-qword 64
1038   (byte 64 0))
1039
1040 (define-bitfield-emitter emit-byte-with-reg 8
1041   (byte 5 3) (byte 3 0))
1042
1043 (define-bitfield-emitter emit-mod-reg-r/m-byte 8
1044   (byte 2 6) (byte 3 3) (byte 3 0))
1045
1046 (define-bitfield-emitter emit-sib-byte 8
1047   (byte 2 6) (byte 3 3) (byte 3 0))
1048
1049 (define-bitfield-emitter emit-rex-byte 8
1050   (byte 4 4) (byte 1 3) (byte 1 2) (byte 1 1) (byte 1 0))
1051
1052
1053 \f
1054 ;;;; fixup emitters
1055
1056 (defun emit-absolute-fixup (segment fixup &optional quad-p)
1057   (note-fixup segment (if quad-p :absolute64 :absolute) fixup)
1058   (let ((offset (fixup-offset fixup)))
1059     (if (label-p offset)
1060         (emit-back-patch segment
1061                          (if quad-p 8 4)
1062                          (lambda (segment posn)
1063                            (declare (ignore posn))
1064                            (let ((val  (- (+ (component-header-length)
1065                                              (or (label-position offset)
1066                                                  0))
1067                                           other-pointer-lowtag)))
1068                              (if quad-p
1069                                  (emit-qword segment val)
1070                                  (emit-signed-dword segment val)))))
1071         (if quad-p
1072             (emit-qword segment (or offset 0))
1073             (emit-signed-dword segment (or offset 0))))))
1074
1075 (defun emit-relative-fixup (segment fixup)
1076   (note-fixup segment :relative fixup)
1077   (emit-signed-dword segment (or (fixup-offset fixup) 0)))
1078
1079 \f
1080 ;;;; the effective-address (ea) structure
1081
1082 (defun reg-tn-encoding (tn)
1083   (declare (type tn tn))
1084   ;; ea only has space for three bits of register number: regs r8
1085   ;; and up are selected by a REX prefix byte which caller is responsible
1086   ;; for having emitted where necessary already
1087   (ecase (sb-name (sc-sb (tn-sc tn)))
1088     (registers
1089      (let ((offset (mod (tn-offset tn) 16)))
1090        (logior (ash (logand offset 1) 2)
1091                (ash offset -1))))
1092     (float-registers
1093      (mod (tn-offset tn) 8))))
1094
1095 (defstruct (ea (:constructor make-ea (size &key base index scale disp))
1096                (:copier nil))
1097   ;; note that we can represent an EA with a QWORD size, but EMIT-EA
1098   ;; can't actually emit it on its own: caller also needs to emit REX
1099   ;; prefix
1100   (size nil :type (member :byte :word :dword :qword))
1101   (base nil :type (or tn null))
1102   (index nil :type (or tn null))
1103   (scale 1 :type (member 1 2 4 8))
1104   (disp 0 :type (or (unsigned-byte 32) (signed-byte 32) fixup)))
1105 (def!method print-object ((ea ea) stream)
1106   (cond ((or *print-escape* *print-readably*)
1107          (print-unreadable-object (ea stream :type t)
1108            (format stream
1109                    "~S~@[ base=~S~]~@[ index=~S~]~@[ scale=~S~]~@[ disp=~S~]"
1110                    (ea-size ea)
1111                    (ea-base ea)
1112                    (ea-index ea)
1113                    (let ((scale (ea-scale ea)))
1114                      (if (= scale 1) nil scale))
1115                    (ea-disp ea))))
1116         (t
1117          (format stream "~A PTR [" (symbol-name (ea-size ea)))
1118          (when (ea-base ea)
1119            (write-string (sb!c::location-print-name (ea-base ea)) stream)
1120            (when (ea-index ea)
1121              (write-string "+" stream)))
1122          (when (ea-index ea)
1123            (write-string (sb!c::location-print-name (ea-index ea)) stream))
1124          (unless (= (ea-scale ea) 1)
1125            (format stream "*~A" (ea-scale ea)))
1126          (typecase (ea-disp ea)
1127            (null)
1128            (integer
1129             (format stream "~@D" (ea-disp ea)))
1130            (t
1131             (format stream "+~A" (ea-disp ea))))
1132          (write-char #\] stream))))
1133
1134 (defun emit-constant-tn-rip (segment constant-tn reg remaining-bytes)
1135   ;; AMD64 doesn't currently have a code object register to use as a
1136   ;; base register for constant access. Instead we use RIP-relative
1137   ;; addressing. The offset from the SIMPLE-FUN-HEADER to the instruction
1138   ;; is passed to the backpatch callback. In addition we need the offset
1139   ;; from the start of the function header to the slot in the CODE-HEADER
1140   ;; that stores the constant. Since we don't know where the code header
1141   ;; starts, instead count backwards from the function header.
1142   (let* ((2comp (component-info *component-being-compiled*))
1143          (constants (ir2-component-constants 2comp))
1144          (len (length constants))
1145          ;; Both CODE-HEADER and SIMPLE-FUN-HEADER are 16-byte aligned.
1146          ;; If there are an even amount of constants, there will be
1147          ;; an extra qword of padding before the function header, which
1148          ;; needs to be adjusted for. XXX: This will break if new slots
1149          ;; are added to the code header.
1150          (offset (* (- (+ len (if (evenp len)
1151                                   1
1152                                   2))
1153                        (tn-offset constant-tn))
1154                     n-word-bytes)))
1155     ;; RIP-relative addressing
1156     (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b101)
1157     (emit-back-patch segment
1158                      4
1159                      (lambda (segment posn)
1160                        ;; The addressing is relative to end of instruction,
1161                        ;; i.e. the end of this dword. Hence the + 4.
1162                        (emit-signed-dword segment
1163                                           (+ 4 remaining-bytes
1164                                              (- (+ offset posn)))))))
1165   (values))
1166
1167 (defun emit-label-rip (segment fixup reg remaining-bytes)
1168   (let ((label (fixup-offset fixup)))
1169     ;; RIP-relative addressing
1170     (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b101)
1171     (emit-back-patch segment
1172                      4
1173                      (lambda (segment posn)
1174                        (emit-signed-dword segment
1175                                           (- (label-position label)
1176                                              (+ posn 4 remaining-bytes))))))
1177   (values))
1178
1179 (defun emit-ea (segment thing reg &key allow-constants (remaining-bytes 0))
1180   (etypecase thing
1181     (tn
1182      ;; this would be eleganter if we had a function that would create
1183      ;; an ea given a tn
1184      (ecase (sb-name (sc-sb (tn-sc thing)))
1185        ((registers float-registers)
1186         (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b11 reg (reg-tn-encoding thing)))
1187        (stack
1188         ;; Convert stack tns into an index off RBP.
1189         (let ((disp (frame-byte-offset (tn-offset thing))))
1190           (cond ((<= -128 disp 127)
1191                  (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b01 reg #b101)
1192                  (emit-byte segment disp))
1193                 (t
1194                  (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b10 reg #b101)
1195                  (emit-signed-dword segment disp)))))
1196        (constant
1197         (unless allow-constants
1198           ;; Why?
1199           (error
1200            "Constant TNs can only be directly used in MOV, PUSH, and CMP."))
1201         (emit-constant-tn-rip segment thing reg remaining-bytes))))
1202     (ea
1203      (let* ((base (ea-base thing))
1204             (index (ea-index thing))
1205             (scale (ea-scale thing))
1206             (disp (ea-disp thing))
1207             (mod (cond ((or (null base)
1208                             (and (eql disp 0)
1209                                  (not (= (reg-tn-encoding base) #b101))))
1210                         #b00)
1211                        ((and (fixnump disp) (<= -128 disp 127))
1212                         #b01)
1213                        (t
1214                         #b10)))
1215             (r/m (cond (index #b100)
1216                        ((null base) #b101)
1217                        (t (reg-tn-encoding base)))))
1218        (when (and (fixup-p disp)
1219                   (label-p (fixup-offset disp)))
1220          (aver (null base))
1221          (aver (null index))
1222          (return-from emit-ea (emit-ea segment disp reg
1223                                        :allow-constants allow-constants
1224                                        :remaining-bytes remaining-bytes)))
1225        (when (and (= mod 0) (= r/m #b101))
1226          ;; this is rip-relative in amd64, so we'll use a sib instead
1227          (setf r/m #b100 scale 1))
1228        (emit-mod-reg-r/m-byte segment mod reg r/m)
1229        (when (= r/m #b100)
1230          (let ((ss (1- (integer-length scale)))
1231                (index (if (null index)
1232                           #b100
1233                           (let ((index (reg-tn-encoding index)))
1234                             (if (= index #b100)
1235                                 (error "can't index off of ESP")
1236                                 index))))
1237                (base (if (null base)
1238                          #b101
1239                          (reg-tn-encoding base))))
1240            (emit-sib-byte segment ss index base)))
1241        (cond ((= mod #b01)
1242               (emit-byte segment disp))
1243              ((or (= mod #b10) (null base))
1244               (if (fixup-p disp)
1245                   (emit-absolute-fixup segment disp)
1246                   (emit-signed-dword segment disp))))))
1247     (fixup
1248      (typecase (fixup-offset thing)
1249        (label
1250         (emit-label-rip segment thing reg remaining-bytes))
1251        (t
1252         (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b100)
1253         (emit-sib-byte segment 0 #b100 #b101)
1254         (emit-absolute-fixup segment thing))))))
1255
1256 (defun byte-reg-p (thing)
1257   (and (tn-p thing)
1258        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1259        (member (sc-name (tn-sc thing)) *byte-sc-names*)
1260        t))
1261
1262 (defun byte-ea-p (thing)
1263   (typecase thing
1264     (ea (eq (ea-size thing) :byte))
1265     (tn
1266      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *byte-sc-names*) t))
1267     (t nil)))
1268
1269 (defun word-reg-p (thing)
1270   (and (tn-p thing)
1271        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1272        (member (sc-name (tn-sc thing)) *word-sc-names*)
1273        t))
1274
1275 (defun word-ea-p (thing)
1276   (typecase thing
1277     (ea (eq (ea-size thing) :word))
1278     (tn (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *word-sc-names*) t))
1279     (t nil)))
1280
1281 (defun dword-reg-p (thing)
1282   (and (tn-p thing)
1283        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1284        (member (sc-name (tn-sc thing)) *dword-sc-names*)
1285        t))
1286
1287 (defun dword-ea-p (thing)
1288   (typecase thing
1289     (ea (eq (ea-size thing) :dword))
1290     (tn
1291      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *dword-sc-names*) t))
1292     (t nil)))
1293
1294 (defun qword-reg-p (thing)
1295   (and (tn-p thing)
1296        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1297        (member (sc-name (tn-sc thing)) *qword-sc-names*)
1298        t))
1299
1300 (defun qword-ea-p (thing)
1301   (typecase thing
1302     (ea (eq (ea-size thing) :qword))
1303     (tn
1304      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *qword-sc-names*) t))
1305     (t nil)))
1306
1307 ;;; Return true if THING is a general-purpose register TN.
1308 (defun register-p (thing)
1309   (and (tn-p thing)
1310        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)))
1311
1312 (defun accumulator-p (thing)
1313   (and (register-p thing)
1314        (= (tn-offset thing) 0)))
1315
1316 ;;; Return true if THING is an XMM register TN.
1317 (defun xmm-register-p (thing)
1318   (and (tn-p thing)
1319        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'float-registers)))
1320
1321 \f
1322 ;;;; utilities
1323
1324 (def!constant +operand-size-prefix-byte+ #b01100110)
1325
1326 (defun maybe-emit-operand-size-prefix (segment size)
1327   (unless (or (eq size :byte)
1328               (eq size :qword)          ; REX prefix handles this
1329               (eq size +default-operand-size+))
1330     (emit-byte segment +operand-size-prefix-byte+)))
1331
1332 ;;; A REX prefix must be emitted if at least one of the following
1333 ;;; conditions is true:
1334 ;;  1. The operand size is :QWORD and the default operand size of the
1335 ;;     instruction is not :QWORD.
1336 ;;; 2. The instruction references an extended register.
1337 ;;; 3. The instruction references one of the byte registers SIL, DIL,
1338 ;;;    SPL or BPL.
1339
1340 ;;; Emit a REX prefix if necessary. OPERAND-SIZE is used to determine
1341 ;;; whether to set REX.W. Callers pass it explicitly as :DO-NOT-SET if
1342 ;;; this should not happen, for example because the instruction's
1343 ;;; default operand size is qword. R, X and B are NIL or TNs specifying
1344 ;;; registers the encodings of which are extended with the REX.R, REX.X
1345 ;;; and REX.B bit, respectively. To determine whether one of the byte
1346 ;;; registers is used that can only be accessed using a REX prefix, we
1347 ;;; need only to test R and B, because X is only used for the index
1348 ;;; register of an effective address and therefore never byte-sized.
1349 ;;; For R we can avoid to calculate the size of the TN because it is
1350 ;;; always OPERAND-SIZE. The size of B must be calculated here because
1351 ;;; B can be address-sized (if it is the base register of an effective
1352 ;;; address), of OPERAND-SIZE (if the instruction operates on two
1353 ;;; registers) or of some different size (in the instructions that
1354 ;;; combine arguments of different sizes: MOVZX, MOVSX, MOVSXD and
1355 ;;; several SSE instructions, e.g. CVTSD2SI). We don't distinguish
1356 ;;; between general-purpose and floating point registers for this cause
1357 ;;; because only general-purpose registers can be byte-sized at all.
1358 (defun maybe-emit-rex-prefix (segment operand-size r x b)
1359   (declare (type (member nil :byte :word :dword :qword :do-not-set)
1360                  operand-size)
1361            (type (or null tn) r x b))
1362   (labels ((if-hi (r)
1363              (if (and r (> (tn-offset r)
1364                            ;; offset of r8 is 16, offset of xmm8 is 8
1365                            (if (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc r)))
1366                                    'float-registers)
1367                                7
1368                                15)))
1369                  1
1370                  0))
1371            (reg-4-7-p (r)
1372              ;; Assuming R is a TN describing a general-purpose
1373              ;; register, return true if it references register
1374              ;; 4 upto 7.
1375              (<= 8 (tn-offset r) 15)))
1376     (let ((rex-w (if (eq operand-size :qword) 1 0))
1377           (rex-r (if-hi r))
1378           (rex-x (if-hi x))
1379           (rex-b (if-hi b)))
1380       (when (or (not (zerop (logior rex-w rex-r rex-x rex-b)))
1381                 (and r
1382                      (eq operand-size :byte)
1383                      (reg-4-7-p r))
1384                 (and b
1385                      (eq (operand-size b) :byte)
1386                      (reg-4-7-p b)))
1387         (emit-rex-byte segment #b0100 rex-w rex-r rex-x rex-b)))))
1388
1389 ;;; Emit a REX prefix if necessary. The operand size is determined from
1390 ;;; THING or can be overwritten by OPERAND-SIZE. This and REG are always
1391 ;;; passed to MAYBE-EMIT-REX-PREFIX. Additionally, if THING is an EA we
1392 ;;; pass its index and base registers, if it is a register TN, we pass
1393 ;;; only itself.
1394 ;;; In contrast to EMIT-EA above, neither stack TNs nor fixups need to
1395 ;;; be treated specially here: If THING is a stack TN, neither it nor
1396 ;;; any of its components are passed to MAYBE-EMIT-REX-PREFIX which
1397 ;;; works correctly because stack references always use RBP as the base
1398 ;;; register and never use an index register so no extended registers
1399 ;;; need to be accessed. Fixups are assembled using an addressing mode
1400 ;;; of displacement-only or RIP-plus-displacement (see EMIT-EA), so may
1401 ;;; not reference an extended register. The displacement-only addressing
1402 ;;; mode requires that REX.X is 0, which is ensured here.
1403 (defun maybe-emit-rex-for-ea (segment thing reg &key operand-size)
1404   (declare (type (or ea tn fixup) thing)
1405            (type (or null tn) reg)
1406            (type (member nil :byte :word :dword :qword :do-not-set)
1407                  operand-size))
1408   (let ((ea-p (ea-p thing)))
1409     (maybe-emit-rex-prefix segment
1410                            (or operand-size (operand-size thing))
1411                            reg
1412                            (and ea-p (ea-index thing))
1413                            (cond (ea-p (ea-base thing))
1414                                  ((and (tn-p thing)
1415                                        (member (sb-name (sc-sb (tn-sc thing)))
1416                                                '(float-registers registers)))
1417                                   thing)
1418                                  (t nil)))))
1419
1420 (defun operand-size (thing)
1421   (typecase thing
1422     (tn
1423      ;; FIXME: might as well be COND instead of having to use #. readmacro
1424      ;; to hack up the code
1425      (case (sc-name (tn-sc thing))
1426        (#.*qword-sc-names*
1427         :qword)
1428        (#.*dword-sc-names*
1429         :dword)
1430        (#.*word-sc-names*
1431         :word)
1432        (#.*byte-sc-names*
1433         :byte)
1434        ;; added by jrd: float-registers is a separate size (?)
1435        ;; The only place in the code where we are called with THING
1436        ;; being a float-register is in MAYBE-EMIT-REX-PREFIX when it
1437        ;; checks whether THING is a byte register. Thus our result in
1438        ;; these cases could as well be :dword and :qword. I leave it as
1439        ;; :float and :double which is more likely to trigger an aver
1440        ;; instead of silently doing the wrong thing in case this
1441        ;; situation should change. Lutz Euler, 2005-10-23.
1442        (#.*float-sc-names*
1443         :float)
1444        (#.*double-sc-names*
1445         :double)
1446        (#.*complex-sc-names*
1447         :complex)
1448        (t
1449         (error "can't tell the size of ~S ~S" thing (sc-name (tn-sc thing))))))
1450     (ea
1451      (ea-size thing))
1452     (fixup
1453      ;; GNA.  Guess who spelt "flavor" correctly first time round?
1454      ;; There's a strong argument in my mind to change all uses of
1455      ;; "flavor" to "kind": and similarly with some misguided uses of
1456      ;; "type" here and there.  -- CSR, 2005-01-06.
1457      (case (fixup-flavor thing)
1458        ((:foreign-dataref) :qword)))
1459     (t
1460      nil)))
1461
1462 (defun matching-operand-size (dst src)
1463   (let ((dst-size (operand-size dst))
1464         (src-size (operand-size src)))
1465     (if dst-size
1466         (if src-size
1467             (if (eq dst-size src-size)
1468                 dst-size
1469                 (error "size mismatch: ~S is a ~S and ~S is a ~S."
1470                        dst dst-size src src-size))
1471             dst-size)
1472         (if src-size
1473             src-size
1474             (error "can't tell the size of either ~S or ~S" dst src)))))
1475
1476 ;;; Except in a very few cases (MOV instructions A1, A3 and B8 - BF)
1477 ;;; we expect dword data bytes even when 64 bit work is being done.
1478 ;;; But A1 and A3 are currently unused and B8 - BF use EMIT-QWORD
1479 ;;; directly, so we emit all quad constants as dwords, additionally
1480 ;;; making sure that they survive the sign-extension to 64 bits
1481 ;;; unchanged.
1482 (defun emit-sized-immediate (segment size value)
1483   (ecase size
1484     (:byte
1485      (emit-byte segment value))
1486     (:word
1487      (emit-word segment value))
1488     (:dword
1489      (emit-dword segment value))
1490     (:qword
1491      (emit-signed-dword segment value))))
1492 \f
1493 ;;;; prefixes
1494
1495 (define-instruction rex (segment)
1496   (:printer rex () nil :print-name nil)
1497   (:emitter
1498    (bug "REX prefix used as a standalone instruction")))
1499
1500 (define-instruction x66 (segment)
1501   (:printer x66 () nil :print-name nil)
1502   (:emitter
1503    (bug "#X66 prefix used as a standalone instruction")))
1504
1505 (defun emit-prefix (segment name)
1506   (declare (ignorable segment))
1507   (ecase name
1508     ((nil))
1509     (:lock
1510      #!+sb-thread
1511      (emit-byte segment #xf0))))
1512
1513 (define-instruction lock (segment)
1514   (:printer byte ((op #b11110000)) nil)
1515   (:emitter
1516    (bug "LOCK prefix used as a standalone instruction")))
1517
1518 (define-instruction rep (segment)
1519   (:emitter
1520    (emit-byte segment #b11110011)))
1521
1522 (define-instruction repe (segment)
1523   (:printer byte ((op #b11110011)) nil)
1524   (:emitter
1525    (emit-byte segment #b11110011)))
1526
1527 (define-instruction repne (segment)
1528   (:printer byte ((op #b11110010)) nil)
1529   (:emitter
1530    (emit-byte segment #b11110010)))
1531
1532 ;;;; general data transfer
1533
1534 ;;; This is the part of the MOV instruction emitter that does moving
1535 ;;; of an immediate value into a qword register. We go to some length
1536 ;;; to achieve the shortest possible encoding.
1537 (defun emit-immediate-move-to-qword-register (segment dst src)
1538   (declare (type integer src))
1539   (cond ((typep src '(unsigned-byte 32))
1540          ;; We use the B8 - BF encoding with an operand size of 32 bits
1541          ;; here and let the implicit zero-extension fill the upper half
1542          ;; of the 64-bit destination register. Instruction size: five
1543          ;; or six bytes. (A REX prefix will be emitted only if the
1544          ;; destination is an extended register.)
1545          (maybe-emit-rex-prefix segment :dword nil nil dst)
1546          (emit-byte-with-reg segment #b10111 (reg-tn-encoding dst))
1547          (emit-dword segment src))
1548         (t
1549          (maybe-emit-rex-prefix segment :qword nil nil dst)
1550          (cond ((typep src '(signed-byte 32))
1551                 ;; Use the C7 encoding that takes a 32-bit immediate and
1552                 ;; sign-extends it to 64 bits. Instruction size: seven
1553                 ;; bytes.
1554                 (emit-byte segment #b11000111)
1555                 (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b11 #b000
1556                                        (reg-tn-encoding dst))
1557                 (emit-signed-dword segment src))
1558                ((<= (- (expt 2 64) (expt 2 31))
1559                     src
1560                     (1- (expt 2 64)))
1561                 ;; This triggers on positive integers of 64 bits length
1562                 ;; with the most significant 33 bits being 1. We use the
1563                 ;; same encoding as in the previous clause.
1564                 (emit-byte segment #b11000111)
1565                 (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b11 #b000
1566                                        (reg-tn-encoding dst))
1567                 (emit-signed-dword segment (- src (expt 2 64))))
1568                (t
1569                 ;; We need a full 64-bit immediate. Instruction size:
1570                 ;; ten bytes.
1571                 (emit-byte-with-reg segment #b10111 (reg-tn-encoding dst))
1572                 (emit-qword segment src))))))
1573
1574 (define-instruction mov (segment dst src)
1575   ;; immediate to register
1576   (:printer reg ((op #b1011) (imm nil :type 'signed-imm-data))
1577             '(:name :tab reg ", " imm))
1578   (:printer rex-reg ((op #b1011) (imm nil :type 'signed-imm-data-upto-qword))
1579             '(:name :tab reg ", " imm))
1580   ;; absolute mem to/from accumulator
1581   (:printer simple-dir ((op #b101000) (imm nil :type 'imm-addr))
1582             `(:name :tab ,(swap-if 'dir 'accum ", " '("[" imm "]"))))
1583   ;; register to/from register/memory
1584   (:printer reg-reg/mem-dir ((op #b100010)))
1585   ;; immediate to register/memory
1586   (:printer reg/mem-imm ((op '(#b1100011 #b000))))
1587
1588   (:emitter
1589    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1590      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1591      (cond ((register-p dst)
1592             (cond ((integerp src)
1593                    (cond ((eq size :qword)
1594                           (emit-immediate-move-to-qword-register segment
1595                                                                  dst src))
1596                          (t
1597                           (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil dst)
1598                           (emit-byte-with-reg segment
1599                                               (if (eq size :byte)
1600                                                   #b10110
1601                                                   #b10111)
1602                                               (reg-tn-encoding dst))
1603                           (emit-sized-immediate segment size src))))
1604                   (t
1605                    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
1606                    (emit-byte segment
1607                               (if (eq size :byte)
1608                                   #b10001010
1609                                   #b10001011))
1610                    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst) :allow-constants t))))
1611            ((integerp src)
1612             ;; C7 only deals with 32 bit immediates even if the
1613             ;; destination is a 64-bit location. The value is
1614             ;; sign-extended in this case.
1615             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1616             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11000110 #b11000111))
1617             (emit-ea segment dst #b000)
1618             (emit-sized-immediate segment size src))
1619            ((register-p src)
1620             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
1621             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10001000 #b10001001))
1622             (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))
1623            ((fixup-p src)
1624             ;; Generally we can't MOV a fixupped value into an EA, since
1625             ;; MOV on non-registers can only take a 32-bit immediate arg.
1626             ;; Make an exception for :FOREIGN fixups (pretty much just
1627             ;; the runtime asm, since other foreign calls go through the
1628             ;; the linkage table) and for linkage table references, since
1629             ;; these should always end up in low memory.
1630             (aver (or (eq (fixup-flavor src) :foreign)
1631                       (eq (fixup-flavor src) :foreign-dataref)
1632                       (eq (ea-size dst) :dword)))
1633             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1634             (emit-byte segment #b11000111)
1635             (emit-ea segment dst #b000)
1636             (emit-absolute-fixup segment src))
1637            (t
1638             (error "bogus arguments to MOV: ~S ~S" dst src))))))
1639
1640 (defun emit-move-with-extension (segment dst src signed-p)
1641   (aver (register-p dst))
1642   (let ((dst-size (operand-size dst))
1643         (src-size (operand-size src))
1644         (opcode (if signed-p  #b10111110 #b10110110)))
1645     (ecase dst-size
1646       (:word
1647        (aver (eq src-size :byte))
1648        (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
1649        ;; REX prefix is needed if SRC is SIL, DIL, SPL or BPL.
1650        (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size :word)
1651        (emit-byte segment #b00001111)
1652        (emit-byte segment opcode)
1653        (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
1654       ((:dword :qword)
1655        (ecase src-size
1656          (:byte
1657           (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size dst-size)
1658           (emit-byte segment #b00001111)
1659           (emit-byte segment opcode)
1660           (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
1661          (:word
1662           (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size dst-size)
1663           (emit-byte segment #b00001111)
1664           (emit-byte segment (logior opcode 1))
1665           (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
1666          (:dword
1667           (aver (eq dst-size :qword))
1668           ;; dst is in reg, src is in modrm
1669           (let ((ea-p (ea-p src)))
1670             (maybe-emit-rex-prefix segment (if signed-p :qword :dword) dst
1671                                    (and ea-p (ea-index src))
1672                                    (cond (ea-p (ea-base src))
1673                                          ((tn-p src) src)
1674                                          (t nil)))
1675             (emit-byte segment (if signed-p #x63 #x8b)) ;movsxd or straight mov
1676             ;;(emit-byte segment opcode)
1677             (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))))))
1678
1679 (define-instruction movsx (segment dst src)
1680   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width
1681             ((op #b10111110) (reg/mem nil :type 'sized-byte-reg/mem)))
1682   (:printer 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 ext-reg-reg/mem-no-width
1690             ((op #b10110111) (reg/mem nil :type 'sized-word-reg/mem)))
1691   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src nil)))
1692
1693 ;;; The regular use of MOVSXD is with an operand size of :qword. This
1694 ;;; sign-extends the dword source into the qword destination register.
1695 ;;; If the operand size is :dword the instruction zero-extends the dword
1696 ;;; source into the qword destination register, i.e. it does the same as
1697 ;;; a dword MOV into a register.
1698 (define-instruction movsxd (segment dst src)
1699   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110001) (width 1)
1700                          (reg/mem nil :type 'sized-dword-reg/mem)))
1701   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src :signed)))
1702
1703 ;;; this is not a real amd64 instruction, of course
1704 (define-instruction movzxd (segment dst src)
1705   ; (:printer reg-reg/mem ((op #x63) (reg nil :type 'reg)))
1706   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src nil)))
1707
1708 (define-instruction push (segment src)
1709   ;; register
1710   (:printer reg-no-width-default-qword ((op #b01010)))
1711   ;; register/memory
1712   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b110))))
1713   ;; immediate
1714   (:printer byte ((op #b01101010) (imm nil :type 'signed-imm-byte))
1715             '(:name :tab imm))
1716   (:printer byte ((op #b01101000)
1717                   (imm nil :type 'signed-imm-data-default-qword))
1718             '(:name :tab imm))
1719   ;; ### segment registers?
1720
1721   (:emitter
1722    (cond ((integerp src)
1723           (cond ((<= -128 src 127)
1724                  (emit-byte segment #b01101010)
1725                  (emit-byte segment src))
1726                 (t
1727                  ;; A REX-prefix is not needed because the operand size
1728                  ;; defaults to 64 bits. The size of the immediate is 32
1729                  ;; bits and it is sign-extended.
1730                  (emit-byte segment #b01101000)
1731                  (emit-signed-dword segment src))))
1732          (t
1733           (let ((size (operand-size src)))
1734             (aver (or (eq size :qword) (eq size :word)))
1735             (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1736             (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil :operand-size :do-not-set)
1737             (cond ((register-p src)
1738                    (emit-byte-with-reg segment #b01010 (reg-tn-encoding src)))
1739                   (t
1740                    (emit-byte segment #b11111111)
1741                    (emit-ea segment src #b110 :allow-constants t))))))))
1742
1743 (define-instruction pop (segment dst)
1744   (:printer reg-no-width-default-qword ((op #b01011)))
1745   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b10001111 #b000))))
1746   (:emitter
1747    (let ((size (operand-size dst)))
1748      (aver (or (eq size :qword) (eq size :word)))
1749      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1750      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil :operand-size :do-not-set)
1751      (cond ((register-p dst)
1752             (emit-byte-with-reg segment #b01011 (reg-tn-encoding dst)))
1753            (t
1754             (emit-byte segment #b10001111)
1755             (emit-ea segment dst #b000))))))
1756
1757 (define-instruction xchg (segment operand1 operand2)
1758   ;; Register with accumulator.
1759   (:printer reg-no-width ((op #b10010)) '(:name :tab accum ", " reg))
1760   ;; Register/Memory with Register.
1761   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000011)))
1762   (:emitter
1763    (let ((size (matching-operand-size operand1 operand2)))
1764      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1765      (labels ((xchg-acc-with-something (acc something)
1766                 (if (and (not (eq size :byte)) (register-p something))
1767                     (progn
1768                       (maybe-emit-rex-for-ea segment acc something)
1769                       (emit-byte-with-reg segment
1770                                           #b10010
1771                                           (reg-tn-encoding something)))
1772                     (xchg-reg-with-something acc something)))
1773               (xchg-reg-with-something (reg something)
1774                 (maybe-emit-rex-for-ea segment something reg)
1775                 (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000110 #b10000111))
1776                 (emit-ea segment something (reg-tn-encoding reg))))
1777        (cond ((accumulator-p operand1)
1778               (xchg-acc-with-something operand1 operand2))
1779              ((accumulator-p operand2)
1780               (xchg-acc-with-something operand2 operand1))
1781              ((register-p operand1)
1782               (xchg-reg-with-something operand1 operand2))
1783              ((register-p operand2)
1784               (xchg-reg-with-something operand2 operand1))
1785              (t
1786               (error "bogus args to XCHG: ~S ~S" operand1 operand2)))))))
1787
1788 (define-instruction lea (segment dst src)
1789   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000110) (width 1)))
1790   (:emitter
1791    (aver (or (dword-reg-p dst) (qword-reg-p dst)))
1792    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst
1793                           :operand-size :qword)
1794    (emit-byte segment #b10001101)
1795    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst))))
1796
1797 (define-instruction cmpxchg (segment dst src &optional prefix)
1798   ;; Register/Memory with Register.
1799   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1011000)) '(:name :tab reg/mem ", " reg))
1800   (:emitter
1801    (aver (register-p src))
1802    (emit-prefix segment prefix)
1803    (let ((size (matching-operand-size src dst)))
1804      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1805      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
1806      (emit-byte segment #b00001111)
1807      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10110000 #b10110001))
1808      (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))))
1809
1810 \f
1811 ;;;; flag control instructions
1812
1813 ;;; CLC -- Clear Carry Flag.
1814 (define-instruction clc (segment)
1815   (:printer byte ((op #b11111000)))
1816   (:emitter
1817    (emit-byte segment #b11111000)))
1818
1819 ;;; CLD -- Clear Direction Flag.
1820 (define-instruction cld (segment)
1821   (:printer byte ((op #b11111100)))
1822   (:emitter
1823    (emit-byte segment #b11111100)))
1824
1825 ;;; CLI -- Clear Iterrupt Enable Flag.
1826 (define-instruction cli (segment)
1827   (:printer byte ((op #b11111010)))
1828   (:emitter
1829    (emit-byte segment #b11111010)))
1830
1831 ;;; CMC -- Complement Carry Flag.
1832 (define-instruction cmc (segment)
1833   (:printer byte ((op #b11110101)))
1834   (:emitter
1835    (emit-byte segment #b11110101)))
1836
1837 ;;; LAHF -- Load AH into flags.
1838 (define-instruction lahf (segment)
1839   (:printer byte ((op #b10011111)))
1840   (:emitter
1841    (emit-byte segment #b10011111)))
1842
1843 ;;; POPF -- Pop flags.
1844 (define-instruction popf (segment)
1845   (:printer byte ((op #b10011101)))
1846   (:emitter
1847    (emit-byte segment #b10011101)))
1848
1849 ;;; PUSHF -- push flags.
1850 (define-instruction pushf (segment)
1851   (:printer byte ((op #b10011100)))
1852   (:emitter
1853    (emit-byte segment #b10011100)))
1854
1855 ;;; SAHF -- Store AH into flags.
1856 (define-instruction sahf (segment)
1857   (:printer byte ((op #b10011110)))
1858   (:emitter
1859    (emit-byte segment #b10011110)))
1860
1861 ;;; STC -- Set Carry Flag.
1862 (define-instruction stc (segment)
1863   (:printer byte ((op #b11111001)))
1864   (:emitter
1865    (emit-byte segment #b11111001)))
1866
1867 ;;; STD -- Set Direction Flag.
1868 (define-instruction std (segment)
1869   (:printer byte ((op #b11111101)))
1870   (:emitter
1871    (emit-byte segment #b11111101)))
1872
1873 ;;; STI -- Set Interrupt Enable Flag.
1874 (define-instruction sti (segment)
1875   (:printer byte ((op #b11111011)))
1876   (:emitter
1877    (emit-byte segment #b11111011)))
1878 \f
1879 ;;;; arithmetic
1880
1881 (defun emit-random-arith-inst (name segment dst src opcode
1882                                     &optional allow-constants)
1883   (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1884     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1885     (cond
1886      ((integerp src)
1887       (cond ((and (not (eq size :byte)) (<= -128 src 127))
1888              (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1889              (emit-byte segment #b10000011)
1890              (emit-ea segment dst opcode :allow-constants allow-constants)
1891              (emit-byte segment src))
1892             ((accumulator-p dst)
1893              (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1894              (emit-byte segment
1895                         (dpb opcode
1896                              (byte 3 3)
1897                              (if (eq size :byte)
1898                                  #b00000100
1899                                  #b00000101)))
1900              (emit-sized-immediate segment size src))
1901             (t
1902              (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1903              (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000000 #b10000001))
1904              (emit-ea segment dst opcode :allow-constants allow-constants)
1905              (emit-sized-immediate segment size src))))
1906      ((register-p src)
1907       (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
1908       (emit-byte segment
1909                  (dpb opcode
1910                       (byte 3 3)
1911                       (if (eq size :byte) #b00000000 #b00000001)))
1912       (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src) :allow-constants allow-constants))
1913      ((register-p dst)
1914       (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
1915       (emit-byte segment
1916                  (dpb opcode
1917                       (byte 3 3)
1918                       (if (eq size :byte) #b00000010 #b00000011)))
1919       (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst) :allow-constants allow-constants))
1920      (t
1921       (error "bogus operands to ~A" name)))))
1922
1923 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
1924   (defun arith-inst-printer-list (subop)
1925     `((accum-imm ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b0000010))))
1926       (reg/mem-imm ((op (#b1000000 ,subop))))
1927       ;; The redundant encoding #x82 is invalid in 64-bit mode,
1928       ;; therefore we force WIDTH to 1.
1929       (reg/mem-imm ((op (#b1000001 ,subop)) (width 1)
1930                     (imm nil :type signed-imm-byte)))
1931       (reg-reg/mem-dir ((op ,(dpb subop (byte 3 1) #b000000)))))))
1932
1933 (define-instruction add (segment dst src &optional prefix)
1934   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b000))
1935   (:emitter
1936    (emit-prefix segment prefix)
1937    (emit-random-arith-inst "ADD" segment dst src #b000)))
1938
1939 (define-instruction adc (segment dst src)
1940   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b010))
1941   (:emitter (emit-random-arith-inst "ADC" segment dst src #b010)))
1942
1943 (define-instruction sub (segment dst src)
1944   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b101))
1945   (:emitter (emit-random-arith-inst "SUB" segment dst src #b101)))
1946
1947 (define-instruction sbb (segment dst src)
1948   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b011))
1949   (:emitter (emit-random-arith-inst "SBB" segment dst src #b011)))
1950
1951 (define-instruction cmp (segment dst src)
1952   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b111))
1953   (:emitter (emit-random-arith-inst "CMP" segment dst src #b111 t)))
1954
1955 ;;; The one-byte encodings for INC and DEC are used as REX prefixes
1956 ;;; in 64-bit mode so we always use the two-byte form.
1957 (define-instruction inc (segment dst)
1958   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b000))))
1959   (:emitter
1960    (let ((size (operand-size dst)))
1961      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1962      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1963      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11111110 #b11111111))
1964      (emit-ea segment dst #b000))))
1965
1966 (define-instruction dec (segment dst)
1967   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b001))))
1968   (:emitter
1969    (let ((size (operand-size dst)))
1970      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1971      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1972      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11111110 #b11111111))
1973      (emit-ea segment dst #b001))))
1974
1975 (define-instruction neg (segment dst)
1976   (:printer reg/mem ((op '(#b1111011 #b011))))
1977   (:emitter
1978    (let ((size (operand-size dst)))
1979      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1980      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1981      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
1982      (emit-ea segment dst #b011))))
1983
1984 (define-instruction mul (segment dst src)
1985   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b100))))
1986   (:emitter
1987    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1988      (aver (accumulator-p dst))
1989      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1990      (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
1991      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
1992      (emit-ea segment src #b100))))
1993
1994 (define-instruction imul (segment dst &optional src1 src2)
1995   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b101))))
1996   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10101111)))
1997   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110100) (width 1)
1998                          (imm nil :type 'signed-imm-data))
1999             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
2000   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110101) (width 1)
2001                          (imm nil :type 'signed-imm-byte))
2002             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
2003   (:emitter
2004    (flet ((r/m-with-immed-to-reg (reg r/m immed)
2005             (let* ((size (matching-operand-size reg r/m))
2006                    (sx (and (not (eq size :byte)) (<= -128 immed 127))))
2007               (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2008               (maybe-emit-rex-for-ea segment r/m reg)
2009               (emit-byte segment (if sx #b01101011 #b01101001))
2010               (emit-ea segment r/m (reg-tn-encoding reg))
2011               (if sx
2012                   (emit-byte segment immed)
2013                   (emit-sized-immediate segment size immed)))))
2014      (cond (src2
2015             (r/m-with-immed-to-reg dst src1 src2))
2016            (src1
2017             (if (integerp src1)
2018                 (r/m-with-immed-to-reg dst dst src1)
2019                 (let ((size (matching-operand-size dst src1)))
2020                   (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2021                   (maybe-emit-rex-for-ea segment src1 dst)
2022                   (emit-byte segment #b00001111)
2023                   (emit-byte segment #b10101111)
2024                   (emit-ea segment src1 (reg-tn-encoding dst)))))
2025            (t
2026             (let ((size (operand-size dst)))
2027               (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2028               (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2029               (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2030               (emit-ea segment dst #b101)))))))
2031
2032 (define-instruction div (segment dst src)
2033   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b110))))
2034   (:emitter
2035    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2036      (aver (accumulator-p dst))
2037      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2038      (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2039      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2040      (emit-ea segment src #b110))))
2041
2042 (define-instruction idiv (segment dst src)
2043   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b111))))
2044   (:emitter
2045    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2046      (aver (accumulator-p dst))
2047      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2048      (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2049      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2050      (emit-ea segment src #b111))))
2051
2052 (define-instruction bswap (segment dst)
2053   (:printer ext-reg-no-width ((op #b11001)))
2054   (:emitter
2055    (let ((size (operand-size dst)))
2056      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil dst)
2057      (emit-byte segment #x0f)
2058      (emit-byte-with-reg segment #b11001 (reg-tn-encoding dst)))))
2059
2060 ;;; CBW -- Convert Byte to Word. AX <- sign_xtnd(AL)
2061 (define-instruction cbw (segment)
2062   (:printer x66-byte ((op #b10011000)))
2063   (:emitter
2064    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
2065    (emit-byte segment #b10011000)))
2066
2067 ;;; CWDE -- Convert Word To Double Word Extended. EAX <- sign_xtnd(AX)
2068 (define-instruction cwde (segment)
2069   (:printer byte ((op #b10011000)))
2070   (:emitter
2071    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :dword)
2072    (emit-byte segment #b10011000)))
2073
2074 ;;; CDQE -- Convert Double Word To Quad Word Extended. RAX <- sign_xtnd(EAX)
2075 (define-instruction cdqe (segment)
2076   (:printer rex-byte ((op #b10011000)))
2077   (:emitter
2078    (maybe-emit-rex-prefix segment :qword nil nil nil)
2079    (emit-byte segment #b10011000)))
2080
2081 ;;; CWD -- Convert Word to Double Word. DX:AX <- sign_xtnd(AX)
2082 (define-instruction cwd (segment)
2083   (:printer x66-byte ((op #b10011001)))
2084   (:emitter
2085    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
2086    (emit-byte segment #b10011001)))
2087
2088 ;;; CDQ -- Convert Double Word to Quad Word. EDX:EAX <- sign_xtnd(EAX)
2089 (define-instruction cdq (segment)
2090   (:printer byte ((op #b10011001)))
2091   (:emitter
2092    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :dword)
2093    (emit-byte segment #b10011001)))
2094
2095 ;;; CQO -- Convert Quad Word to Octaword. RDX:RAX <- sign_xtnd(RAX)
2096 (define-instruction cqo (segment)
2097   (:printer rex-byte ((op #b10011001)))
2098   (:emitter
2099    (maybe-emit-rex-prefix segment :qword nil nil nil)
2100    (emit-byte segment #b10011001)))
2101
2102 (define-instruction xadd (segment dst src &optional prefix)
2103   ;; Register/Memory with Register.
2104   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1100000)) '(:name :tab reg/mem ", " reg))
2105   (:emitter
2106    (aver (register-p src))
2107    (emit-prefix segment prefix)
2108    (let ((size (matching-operand-size src dst)))
2109      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2110      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
2111      (emit-byte segment #b00001111)
2112      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11000000 #b11000001))
2113      (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))))
2114
2115 \f
2116 ;;;; logic
2117
2118 (defun emit-shift-inst (segment dst amount opcode)
2119   (let ((size (operand-size dst)))
2120     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2121     (multiple-value-bind (major-opcode immed)
2122         (case amount
2123           (:cl (values #b11010010 nil))
2124           (1 (values #b11010000 nil))
2125           (t (values #b11000000 t)))
2126       (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2127       (emit-byte segment
2128                  (if (eq size :byte) major-opcode (logior major-opcode 1)))
2129       (emit-ea segment dst opcode)
2130       (when immed
2131         (emit-byte segment amount)))))
2132
2133 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
2134   (defun shift-inst-printer-list (subop)
2135     `((reg/mem ((op (#b1101000 ,subop)))
2136                (:name :tab reg/mem ", 1"))
2137       (reg/mem ((op (#b1101001 ,subop)))
2138                (:name :tab reg/mem ", " 'cl))
2139       (reg/mem-imm ((op (#b1100000 ,subop))
2140                     (imm nil :type imm-byte))))))
2141
2142 (define-instruction rol (segment dst amount)
2143   (:printer-list
2144    (shift-inst-printer-list #b000))
2145   (:emitter
2146    (emit-shift-inst segment dst amount #b000)))
2147
2148 (define-instruction ror (segment dst amount)
2149   (:printer-list
2150    (shift-inst-printer-list #b001))
2151   (:emitter
2152    (emit-shift-inst segment dst amount #b001)))
2153
2154 (define-instruction rcl (segment dst amount)
2155   (:printer-list
2156    (shift-inst-printer-list #b010))
2157   (:emitter
2158    (emit-shift-inst segment dst amount #b010)))
2159
2160 (define-instruction rcr (segment dst amount)
2161   (:printer-list
2162    (shift-inst-printer-list #b011))
2163   (:emitter
2164    (emit-shift-inst segment dst amount #b011)))
2165
2166 (define-instruction shl (segment dst amount)
2167   (:printer-list
2168    (shift-inst-printer-list #b100))
2169   (:emitter
2170    (emit-shift-inst segment dst amount #b100)))
2171
2172 (define-instruction shr (segment dst amount)
2173   (:printer-list
2174    (shift-inst-printer-list #b101))
2175   (:emitter
2176    (emit-shift-inst segment dst amount #b101)))
2177
2178 (define-instruction sar (segment dst amount)
2179   (:printer-list
2180    (shift-inst-printer-list #b111))
2181   (:emitter
2182    (emit-shift-inst segment dst amount #b111)))
2183
2184 (defun emit-double-shift (segment opcode dst src amt)
2185   (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2186     (when (eq size :byte)
2187       (error "Double shifts can only be used with words."))
2188     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2189     (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
2190     (emit-byte segment #b00001111)
2191     (emit-byte segment (dpb opcode (byte 1 3)
2192                             (if (eq amt :cl) #b10100101 #b10100100)))
2193     (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src))
2194     (unless (eq amt :cl)
2195       (emit-byte segment amt))))
2196
2197 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
2198   (defun double-shift-inst-printer-list (op)
2199     `((ext-reg-reg/mem-no-width ((op ,(logior op #b100))
2200                                  (imm nil :type imm-byte)))
2201       (ext-reg-reg/mem-no-width ((op ,(logior op #b101)))
2202          (:name :tab reg/mem ", " reg ", " 'cl)))))
2203
2204 (define-instruction shld (segment dst src amt)
2205   (:declare (type (or (member :cl) (mod 64)) amt))
2206   (:printer-list (double-shift-inst-printer-list #b10100000))
2207   (:emitter
2208    (emit-double-shift segment #b0 dst src amt)))
2209
2210 (define-instruction shrd (segment dst src amt)
2211   (:declare (type (or (member :cl) (mod 64)) amt))
2212   (:printer-list (double-shift-inst-printer-list #b10101000))
2213   (:emitter
2214    (emit-double-shift segment #b1 dst src amt)))
2215
2216 (define-instruction and (segment dst src)
2217   (:printer-list
2218    (arith-inst-printer-list #b100))
2219   (:emitter
2220    (emit-random-arith-inst "AND" segment dst src #b100)))
2221
2222 (define-instruction test (segment this that)
2223   (:printer accum-imm ((op #b1010100)))
2224   (:printer reg/mem-imm ((op '(#b1111011 #b000))))
2225   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000010)))
2226   (:emitter
2227    (let ((size (matching-operand-size this that)))
2228      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2229      (flet ((test-immed-and-something (immed something)
2230               (cond ((accumulator-p something)
2231                      (maybe-emit-rex-for-ea segment something nil)
2232                      (emit-byte segment
2233                                 (if (eq size :byte) #b10101000 #b10101001))
2234                      (emit-sized-immediate segment size immed))
2235                     (t
2236                      (maybe-emit-rex-for-ea segment something nil)
2237                      (emit-byte segment
2238                                 (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2239                      (emit-ea segment something #b000)
2240                      (emit-sized-immediate segment size immed))))
2241             (test-reg-and-something (reg something)
2242               (maybe-emit-rex-for-ea segment something reg)
2243               (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000100 #b10000101))
2244               (emit-ea segment something (reg-tn-encoding reg))))
2245        (cond ((integerp that)
2246               (test-immed-and-something that this))
2247              ((integerp this)
2248               (test-immed-and-something this that))
2249              ((register-p this)
2250               (test-reg-and-something this that))
2251              ((register-p that)
2252               (test-reg-and-something that this))
2253              (t
2254               (error "bogus operands for TEST: ~S and ~S" this that)))))))
2255
2256 (define-instruction or (segment dst src)
2257   (:printer-list
2258    (arith-inst-printer-list #b001))
2259   (:emitter
2260    (emit-random-arith-inst "OR" segment dst src #b001)))
2261
2262 (define-instruction xor (segment dst src)
2263   (:printer-list
2264    (arith-inst-printer-list #b110))
2265   (:emitter
2266    (emit-random-arith-inst "XOR" segment dst src #b110)))
2267
2268 (define-instruction not (segment dst)
2269   (:printer reg/mem ((op '(#b1111011 #b010))))
2270   (:emitter
2271    (let ((size (operand-size dst)))
2272      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2273      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2274      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2275      (emit-ea segment dst #b010))))
2276 \f
2277 ;;;; string manipulation
2278
2279 (define-instruction cmps (segment size)
2280   (:printer string-op ((op #b1010011)))
2281   (:emitter
2282    (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2283    (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2284    (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10100110 #b10100111))))
2285
2286 (define-instruction ins (segment acc)
2287   (:printer string-op ((op #b0110110)))
2288   (:emitter
2289    (let ((size (operand-size acc)))
2290      (aver (accumulator-p acc))
2291      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2292      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2293      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b01101100 #b01101101)))))
2294
2295 (define-instruction lods (segment acc)
2296   (:printer string-op ((op #b1010110)))
2297   (:emitter
2298    (let ((size (operand-size acc)))
2299      (aver (accumulator-p acc))
2300      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2301      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2302      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101100 #b10101101)))))
2303
2304 (define-instruction movs (segment size)
2305   (:printer string-op ((op #b1010010)))
2306   (:emitter
2307    (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2308    (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2309    (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10100100 #b10100101))))
2310
2311 (define-instruction outs (segment acc)
2312   (:printer string-op ((op #b0110111)))
2313   (:emitter
2314    (let ((size (operand-size acc)))
2315      (aver (accumulator-p acc))
2316      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2317      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2318      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b01101110 #b01101111)))))
2319
2320 (define-instruction scas (segment acc)
2321   (:printer string-op ((op #b1010111)))
2322   (:emitter
2323    (let ((size (operand-size acc)))
2324      (aver (accumulator-p acc))
2325      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2326      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2327      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101110 #b10101111)))))
2328
2329 (define-instruction stos (segment acc)
2330   (:printer string-op ((op #b1010101)))
2331   (:emitter
2332    (let ((size (operand-size acc)))
2333      (aver (accumulator-p acc))
2334      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2335      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2336      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101010 #b10101011)))))
2337
2338 (define-instruction xlat (segment)
2339   (:printer byte ((op #b11010111)))
2340   (:emitter
2341    (emit-byte segment #b11010111)))
2342
2343 \f
2344 ;;;; bit manipulation
2345
2346 (define-instruction bsf (segment dst src)
2347   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10111100)))
2348   (:emitter
2349    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2350      (when (eq size :byte)
2351        (error "can't scan bytes: ~S" src))
2352      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2353      (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
2354      (emit-byte segment #b00001111)
2355      (emit-byte segment #b10111100)
2356      (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))
2357
2358 (define-instruction bsr (segment dst src)
2359   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10111101)))
2360   (:emitter
2361    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2362      (when (eq size :byte)
2363        (error "can't scan bytes: ~S" src))
2364      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2365      (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
2366      (emit-byte segment #b00001111)
2367      (emit-byte segment #b10111101)
2368      (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))
2369
2370 (defun emit-bit-test-and-mumble (segment src index opcode)
2371   (let ((size (operand-size src)))
2372     (when (eq size :byte)
2373       (error "can't scan bytes: ~S" src))
2374     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2375     (cond ((integerp index)
2376            (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2377            (emit-byte segment #b00001111)
2378            (emit-byte segment #b10111010)
2379            (emit-ea segment src opcode)
2380            (emit-byte segment index))
2381           (t
2382            (maybe-emit-rex-for-ea segment src index)
2383            (emit-byte segment #b00001111)
2384            (emit-byte segment (dpb opcode (byte 3 3) #b10000011))
2385            (emit-ea segment src (reg-tn-encoding index))))))
2386
2387 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
2388   (defun bit-test-inst-printer-list (subop)
2389     `((ext-reg/mem-imm ((op (#b1011101 ,subop))
2390                         (reg/mem nil :type reg/mem)
2391                         (imm nil :type imm-byte)
2392                         (width 0)))
2393       (ext-reg-reg/mem ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b1000001))
2394                         (width 1))
2395                        (:name :tab reg/mem ", " reg)))))
2396
2397 (define-instruction bt (segment src index)
2398   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b100))
2399   (:emitter
2400    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b100)))
2401
2402 (define-instruction btc (segment src index)
2403   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b111))
2404   (:emitter
2405    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b111)))
2406
2407 (define-instruction btr (segment src index)
2408   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b110))
2409   (:emitter
2410    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b110)))
2411
2412 (define-instruction bts (segment src index)
2413   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b101))
2414   (:emitter
2415    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b101)))
2416
2417 \f
2418 ;;;; control transfer
2419
2420 (define-instruction call (segment where)
2421   (:printer near-jump ((op #b11101000)))
2422   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b010))))
2423   (:emitter
2424    (typecase where
2425      (label
2426       (emit-byte segment #b11101000) ; 32 bit relative
2427       (emit-back-patch segment
2428                        4
2429                        (lambda (segment posn)
2430                          (emit-signed-dword segment
2431                                             (- (label-position where)
2432                                                (+ posn 4))))))
2433      (fixup
2434       ;; There is no CALL rel64...
2435       (error "Cannot CALL a fixup: ~S" where))
2436      (t
2437       (maybe-emit-rex-for-ea segment where nil :operand-size :do-not-set)
2438       (emit-byte segment #b11111111)
2439       (emit-ea segment where #b010)))))
2440
2441 (defun emit-byte-displacement-backpatch (segment target)
2442   (emit-back-patch segment
2443                    1
2444                    (lambda (segment posn)
2445                      (let ((disp (- (label-position target) (1+ posn))))
2446                        (aver (<= -128 disp 127))
2447                        (emit-byte segment disp)))))
2448
2449 (define-instruction jmp (segment cond &optional where)
2450   ;; conditional jumps
2451   (:printer short-cond-jump ((op #b0111)) '('j cc :tab label))
2452   (:printer near-cond-jump () '('j cc :tab label))
2453   ;; unconditional jumps
2454   (:printer short-jump ((op #b1011)))
2455   (:printer near-jump ((op #b11101001)))
2456   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b100))))
2457   (:emitter
2458    (cond (where
2459           (emit-chooser
2460            segment 6 2
2461            (lambda (segment posn delta-if-after)
2462              (let ((disp (- (label-position where posn delta-if-after)
2463                             (+ posn 2))))
2464                (when (<= -128 disp 127)
2465                  (emit-byte segment
2466                             (dpb (conditional-opcode cond)
2467                                  (byte 4 0)
2468                                  #b01110000))
2469                  (emit-byte-displacement-backpatch segment where)
2470                  t)))
2471            (lambda (segment posn)
2472              (let ((disp (- (label-position where) (+ posn 6))))
2473                (emit-byte segment #b00001111)
2474                (emit-byte segment
2475                           (dpb (conditional-opcode cond)
2476                                (byte 4 0)
2477                                #b10000000))
2478                (emit-signed-dword segment disp)))))
2479          ((label-p (setq where cond))
2480           (emit-chooser
2481            segment 5 0
2482            (lambda (segment posn delta-if-after)
2483              (let ((disp (- (label-position where posn delta-if-after)
2484                             (+ posn 2))))
2485                (when (<= -128 disp 127)
2486                  (emit-byte segment #b11101011)
2487                  (emit-byte-displacement-backpatch segment where)
2488                  t)))
2489            (lambda (segment posn)
2490              (let ((disp (- (label-position where) (+ posn 5))))
2491                (emit-byte segment #b11101001)
2492                (emit-signed-dword segment disp)))))
2493          ((fixup-p where)
2494           (emit-byte segment #b11101001)
2495           (emit-relative-fixup segment where))
2496          (t
2497           (unless (or (ea-p where) (tn-p where))
2498             (error "don't know what to do with ~A" where))
2499           ;; near jump defaults to 64 bit
2500           ;; w-bit in rex prefix is unnecessary
2501           (maybe-emit-rex-for-ea segment where nil :operand-size :do-not-set)
2502           (emit-byte segment #b11111111)
2503           (emit-ea segment where #b100)))))
2504
2505 (define-instruction ret (segment &optional stack-delta)
2506   (:printer byte ((op #b11000011)))
2507   (:printer byte ((op #b11000010) (imm nil :type 'imm-word-16))
2508             '(:name :tab imm))
2509   (:emitter
2510    (cond ((and stack-delta (not (zerop stack-delta)))
2511           (emit-byte segment #b11000010)
2512           (emit-word segment stack-delta))
2513          (t
2514           (emit-byte segment #b11000011)))))
2515
2516 (define-instruction jrcxz (segment target)
2517   (:printer short-jump ((op #b0011)))
2518   (:emitter
2519    (emit-byte segment #b11100011)
2520    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2521
2522 (define-instruction loop (segment target)
2523   (:printer short-jump ((op #b0010)))
2524   (:emitter
2525    (emit-byte segment #b11100010)       ; pfw this was 11100011, or jecxz!!!!
2526    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2527
2528 (define-instruction loopz (segment target)
2529   (:printer short-jump ((op #b0001)))
2530   (:emitter
2531    (emit-byte segment #b11100001)
2532    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2533
2534 (define-instruction loopnz (segment target)
2535   (:printer short-jump ((op #b0000)))
2536   (:emitter
2537    (emit-byte segment #b11100000)
2538    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2539 \f
2540 ;;;; conditional move
2541 (define-instruction cmov (segment cond dst src)
2542   (:printer cond-move ())
2543   (:emitter
2544    (aver (register-p dst))
2545    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2546      (aver (or (eq size :word) (eq size :dword) (eq size :qword)))
2547      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size))
2548    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
2549    (emit-byte segment #b00001111)
2550    (emit-byte segment (dpb (conditional-opcode cond) (byte 4 0) #b01000000))
2551    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst))))
2552
2553 ;;;; conditional byte set
2554
2555 (define-instruction set (segment dst cond)
2556   (:printer cond-set ())
2557   (:emitter
2558    (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2559    (emit-byte segment #b00001111)
2560    (emit-byte segment (dpb (conditional-opcode cond) (byte 4 0) #b10010000))
2561    (emit-ea segment dst #b000)))
2562 \f
2563 ;;;; enter/leave
2564
2565 (define-instruction enter (segment disp &optional (level 0))
2566   (:declare (type (unsigned-byte 16) disp)
2567             (type (unsigned-byte 8) level))
2568   (:printer enter-format ((op #b11001000)))
2569   (:emitter
2570    (emit-byte segment #b11001000)
2571    (emit-word segment disp)
2572    (emit-byte segment level)))
2573
2574 (define-instruction leave (segment)
2575   (:printer byte ((op #b11001001)))
2576   (:emitter
2577    (emit-byte segment #b11001001)))
2578 \f
2579 ;;;; interrupt instructions
2580
2581 (defun snarf-error-junk (sap offset &optional length-only)
2582   (let* ((length (sb!sys:sap-ref-8 sap offset))
2583          (vector (make-array length :element-type '(unsigned-byte 8))))
2584     (declare (type sb!sys:system-area-pointer sap)
2585              (type (unsigned-byte 8) length)
2586              (type (simple-array (unsigned-byte 8) (*)) vector))
2587     (cond (length-only
2588            (values 0 (1+ length) nil nil))
2589           (t
2590            (sb!kernel:copy-ub8-from-system-area sap (1+ offset)
2591                                                 vector 0 length)
2592            (collect ((sc-offsets)
2593                      (lengths))
2594              (lengths 1)                ; the length byte
2595              (let* ((index 0)
2596                     (error-number (sb!c:read-var-integer vector index)))
2597                (lengths index)
2598                (loop
2599                  (when (>= index length)
2600                    (return))
2601                  (let ((old-index index))
2602                    (sc-offsets (sb!c:read-var-integer vector index))
2603                    (lengths (- index old-index))))
2604                (values error-number
2605                        (1+ length)
2606                        (sc-offsets)
2607                        (lengths))))))))
2608
2609 #|
2610 (defmacro break-cases (breaknum &body cases)
2611   (let ((bn-temp (gensym)))
2612     (collect ((clauses))
2613       (dolist (case cases)
2614         (clauses `((= ,bn-temp ,(car case)) ,@(cdr case))))
2615       `(let ((,bn-temp ,breaknum))
2616          (cond ,@(clauses))))))
2617 |#
2618
2619 (defun break-control (chunk inst stream dstate)
2620   (declare (ignore inst))
2621   (flet ((nt (x) (if stream (sb!disassem:note x dstate))))
2622     ;; XXX: {BYTE,WORD}-IMM-CODE below is a macro defined by the
2623     ;; DEFINE-INSTRUCTION-FORMAT for {BYTE,WORD}-IMM above.  Due to
2624     ;; the spectacular design for DEFINE-INSTRUCTION-FORMAT (involving
2625     ;; a call to EVAL in order to define the macros at compile-time
2626     ;; only) they do not even show up as symbols in the target core.
2627     (case #!-ud2-breakpoints (byte-imm-code chunk dstate)
2628           #!+ud2-breakpoints (word-imm-code chunk dstate)
2629       (#.error-trap
2630        (nt "error trap")
2631        (sb!disassem:handle-break-args #'snarf-error-junk stream dstate))
2632       (#.cerror-trap
2633        (nt "cerror trap")
2634        (sb!disassem:handle-break-args #'snarf-error-junk stream dstate))
2635       (#.breakpoint-trap
2636        (nt "breakpoint trap"))
2637       (#.pending-interrupt-trap
2638        (nt "pending interrupt trap"))
2639       (#.halt-trap
2640        (nt "halt trap"))
2641       (#.fun-end-breakpoint-trap
2642        (nt "function end breakpoint trap"))
2643       (#.single-step-around-trap
2644        (nt "single-step trap (around)"))
2645       (#.single-step-before-trap
2646        (nt "single-step trap (before)")))))
2647
2648 (define-instruction break (segment code)
2649   (:declare (type (unsigned-byte 8) code))
2650   #!-ud2-breakpoints (:printer byte-imm ((op #b11001100)) '(:name :tab code)
2651                                :control #'break-control)
2652   #!+ud2-breakpoints (:printer word-imm ((op #b0000101100001111)) '(:name :tab code)
2653                                :control #'break-control)
2654   (:emitter
2655    #!-ud2-breakpoints (emit-byte segment #b11001100)
2656    ;; On darwin, trap handling via SIGTRAP is unreliable, therefore we
2657    ;; throw a sigill with 0x0b0f instead and check for this in the
2658    ;; SIGILL handler and pass it on to the sigtrap handler if
2659    ;; appropriate
2660    #!+ud2-breakpoints (emit-word segment #b0000101100001111)
2661    (emit-byte segment code)))
2662
2663 (define-instruction int (segment number)
2664   (:declare (type (unsigned-byte 8) number))
2665   (:printer byte-imm ((op #b11001101)))
2666   (:emitter
2667    (etypecase number
2668      ((member 3)
2669       (emit-byte segment #b11001100))
2670      ((unsigned-byte 8)
2671       (emit-byte segment #b11001101)
2672       (emit-byte segment number)))))
2673
2674 (define-instruction iret (segment)
2675   (:printer byte ((op #b11001111)))
2676   (:emitter
2677    (emit-byte segment #b11001111)))
2678 \f
2679 ;;;; processor control
2680
2681 (define-instruction hlt (segment)
2682   (:printer byte ((op #b11110100)))
2683   (:emitter
2684    (emit-byte segment #b11110100)))
2685
2686 (define-instruction nop (segment)
2687   (:printer byte ((op #b10010000)))
2688   (:emitter
2689    (emit-byte segment #b10010000)))
2690
2691 (define-instruction wait (segment)
2692   (:printer byte ((op #b10011011)))
2693   (:emitter
2694    (emit-byte segment #b10011011)))
2695
2696 \f
2697 ;;;; miscellaneous hackery
2698
2699 (define-instruction byte (segment byte)
2700   (:emitter
2701    (emit-byte segment byte)))
2702
2703 (define-instruction word (segment word)
2704   (:emitter
2705    (emit-word segment word)))
2706
2707 (define-instruction dword (segment dword)
2708   (:emitter
2709    (emit-dword segment dword)))
2710
2711 (defun emit-header-data (segment type)
2712   (emit-back-patch segment
2713                    n-word-bytes
2714                    (lambda (segment posn)
2715                      (emit-qword segment
2716                                  (logior type
2717                                          (ash (+ posn
2718                                                  (component-header-length))
2719                                               (- n-widetag-bits
2720                                                  word-shift)))))))
2721
2722 (define-instruction simple-fun-header-word (segment)
2723   (:emitter
2724    (emit-header-data segment simple-fun-header-widetag)))
2725
2726 (define-instruction lra-header-word (segment)
2727   (:emitter
2728    (emit-header-data segment return-pc-header-widetag)))
2729 \f
2730 ;;;; Instructions required to do floating point operations using SSE
2731
2732 ;; Return a one- or two-element list of printers for SSE instructions.
2733 ;; The one-element list is used in the cases where the REX prefix is
2734 ;; really a prefix and thus automatically supported, the two-element
2735 ;; list is used when the REX prefix is used in an infix position.
2736 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
2737   (defun sse-inst-printer-list (inst-format-stem prefix opcode
2738                                 &key more-fields printer)
2739     (let ((fields `(,@(when prefix
2740                         `((prefix ,prefix)))
2741                     (op ,opcode)
2742                     ,@more-fields))
2743           (inst-formats (if prefix
2744                             (list (symbolicate "EXT-" inst-format-stem)
2745                                   (symbolicate "EXT-REX-" inst-format-stem))
2746                             (list inst-format-stem))))
2747       (mapcar (lambda (inst-format)
2748                 `(,inst-format ,fields ,@(when printer
2749                                            (list printer))))
2750               inst-formats))))
2751
2752 (defun emit-sse-inst (segment dst src prefix opcode
2753                       &key operand-size (remaining-bytes 0))
2754   (when prefix
2755     (emit-byte segment prefix))
2756   (if operand-size
2757       (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size operand-size)
2758       (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst))
2759   (emit-byte segment #x0f)
2760   (emit-byte segment opcode)
2761   (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst) :remaining-bytes remaining-bytes))
2762
2763 ;; 0110 0110:0000 1111:0111 00gg: 11 010 xmmreg:imm8
2764
2765 (defun emit-sse-inst-with-imm (segment dst/src imm
2766                                prefix opcode /i
2767                                &key operand-size)
2768   (aver (<= 0 /i 7))
2769   (when prefix
2770     (emit-byte segment prefix))
2771   (maybe-emit-rex-prefix segment operand-size dst/src nil nil)
2772   (emit-byte segment #x0F)
2773   (emit-byte segment opcode)
2774   (emit-byte segment (logior (ash (logior #b11000 /i) 3)
2775                              (reg-tn-encoding dst/src)))
2776   (emit-byte segment imm))
2777
2778 (macrolet
2779     ((define-imm-sse-instruction (name opcode /i)
2780          `(define-instruction ,name (segment dst/src imm)
2781             (:printer-list
2782              ',(sse-inst-printer-list 'xmm-imm #x66 opcode
2783                                       :more-fields `((/i ,/i))))
2784             (:emitter
2785              (emit-sse-inst-with-imm segment dst/src imm
2786                                      #x66 ,opcode ,/i
2787                                      :operand-size :do-not-set)))))
2788   (define-imm-sse-instruction pslldq #x73 7)
2789   (define-imm-sse-instruction psllw-imm #x71 6)
2790   (define-imm-sse-instruction pslld-imm #x72 6)
2791   (define-imm-sse-instruction psllq-imm #x73 6)
2792
2793   (define-imm-sse-instruction psraw-imm #x71 4)
2794   (define-imm-sse-instruction psrad-imm #x72 4)
2795
2796   (define-imm-sse-instruction psrldq #x73 3)
2797   (define-imm-sse-instruction psrlw-imm #x71 2)
2798   (define-imm-sse-instruction psrld-imm #x72 2)
2799   (define-imm-sse-instruction psrlq-imm #x73 2))
2800
2801 ;;; Emit an SSE instruction that has an XMM register as the destination
2802 ;;; operand and for which the size of the operands is implicitly given
2803 ;;; by the instruction.
2804 (defun emit-regular-sse-inst (segment dst src prefix opcode
2805                               &key (remaining-bytes 0))
2806   (aver (xmm-register-p dst))
2807   (emit-sse-inst segment dst src prefix opcode
2808                  :operand-size :do-not-set
2809                  :remaining-bytes remaining-bytes))
2810
2811 ;;; Instructions having an XMM register as the destination operand
2812 ;;; and an XMM register or a memory location as the source operand.
2813 ;;; The operand size is implicitly given by the instruction.
2814
2815 (macrolet ((define-regular-sse-inst (name prefix opcode)
2816              `(define-instruction ,name (segment dst src)
2817                 (:printer-list
2818                  ',(sse-inst-printer-list 'xmm-xmm/mem prefix opcode))
2819                 (:emitter
2820                  (emit-regular-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode)))))
2821   ;; logical
2822   (define-regular-sse-inst andpd    #x66 #x54)
2823   (define-regular-sse-inst andps    nil  #x54)
2824   (define-regular-sse-inst andnpd   #x66 #x55)
2825   (define-regular-sse-inst andnps   nil  #x55)
2826   (define-regular-sse-inst orpd     #x66 #x56)
2827   (define-regular-sse-inst orps     nil  #x56)
2828   (define-regular-sse-inst pand     #x66 #xdb)
2829   (define-regular-sse-inst pandn    #x66 #xdf)
2830   (define-regular-sse-inst por      #x66 #xeb)
2831   (define-regular-sse-inst pxor     #x66 #xef)
2832   (define-regular-sse-inst xorpd    #x66 #x57)
2833   (define-regular-sse-inst xorps    nil  #x57)
2834   ;; comparison
2835   (define-regular-sse-inst comisd   #x66 #x2f)
2836   (define-regular-sse-inst comiss   nil  #x2f)
2837   (define-regular-sse-inst ucomisd  #x66 #x2e)
2838   (define-regular-sse-inst ucomiss  nil  #x2e)
2839   ;; integer comparison
2840   (define-regular-sse-inst pcmpeqb  #x66 #x74)
2841   (define-regular-sse-inst pcmpeqw  #x66 #x75)
2842   (define-regular-sse-inst pcmpeqd  #x66 #x76)
2843   (define-regular-sse-inst pcmpgtb  #x66 #x64)
2844   (define-regular-sse-inst pcmpgtw  #x66 #x65)
2845   (define-regular-sse-inst pcmpgtd  #x66 #x66)
2846   ;; max/min
2847   (define-regular-sse-inst maxpd    #x66 #x5f)
2848   (define-regular-sse-inst maxps    nil  #x5f)
2849   (define-regular-sse-inst maxsd    #xf2 #x5f)
2850   (define-regular-sse-inst maxss    #xf3 #x5f)
2851   (define-regular-sse-inst minpd    #x66 #x5d)
2852   (define-regular-sse-inst minps    nil  #x5d)
2853   (define-regular-sse-inst minsd    #xf2 #x5d)
2854   (define-regular-sse-inst minss    #xf3 #x5d)
2855   ;; integer max/min
2856   (define-regular-sse-inst pmaxsw   #x66 #xee)
2857   (define-regular-sse-inst pmaxub   #x66 #xde)
2858   (define-regular-sse-inst pminsw   #x66 #xea)
2859   (define-regular-sse-inst pminub   #x66 #xda)
2860   ;; arithmetic
2861   (define-regular-sse-inst addpd    #x66 #x58)
2862   (define-regular-sse-inst addps    nil  #x58)
2863   (define-regular-sse-inst addsd    #xf2 #x58)
2864   (define-regular-sse-inst addss    #xf3 #x58)
2865   (define-regular-sse-inst divpd    #x66 #x5e)
2866   (define-regular-sse-inst divps    nil  #x5e)
2867   (define-regular-sse-inst divsd    #xf2 #x5e)
2868   (define-regular-sse-inst divss    #xf3 #x5e)
2869   (define-regular-sse-inst mulpd    #x66 #x59)
2870   (define-regular-sse-inst mulps    nil  #x59)
2871   (define-regular-sse-inst mulsd    #xf2 #x59)
2872   (define-regular-sse-inst mulss    #xf3 #x59)
2873   (define-regular-sse-inst rcpps    nil  #x53)
2874   (define-regular-sse-inst rcpss    #xf3 #x53)
2875   (define-regular-sse-inst rsqrtps  nil  #x52)
2876   (define-regular-sse-inst rsqrtss  #xf3 #x52)
2877   (define-regular-sse-inst sqrtpd   #x66 #x51)
2878   (define-regular-sse-inst sqrtps   nil  #x51)
2879   (define-regular-sse-inst sqrtsd   #xf2 #x51)
2880   (define-regular-sse-inst sqrtss   #xf3 #x51)
2881   (define-regular-sse-inst subpd    #x66 #x5c)
2882   (define-regular-sse-inst subps    nil  #x5c)
2883   (define-regular-sse-inst subsd    #xf2 #x5c)
2884   (define-regular-sse-inst subss    #xf3 #x5c)
2885   (define-regular-sse-inst unpckhpd #x66 #x15)
2886   (define-regular-sse-inst unpckhps nil  #x15)
2887   (define-regular-sse-inst unpcklpd #x66 #x14)
2888   (define-regular-sse-inst unpcklps nil  #x14)
2889   ;; integer arithmetic
2890   (define-regular-sse-inst paddb    #x66 #xfc)
2891   (define-regular-sse-inst paddw    #x66 #xfd)
2892   (define-regular-sse-inst paddd    #x66 #xfe)
2893   (define-regular-sse-inst paddq    #x66 #xd4)
2894   (define-regular-sse-inst paddsb   #x66 #xec)
2895   (define-regular-sse-inst paddsw   #x66 #xed)
2896   (define-regular-sse-inst paddusb  #x66 #xdc)
2897   (define-regular-sse-inst paddusw  #x66 #xdd)
2898   (define-regular-sse-inst pavgb    #x66 #xe0)
2899   (define-regular-sse-inst pavgw    #x66 #xe3)
2900   (define-regular-sse-inst pmaddwd  #x66 #xf5)
2901   (define-regular-sse-inst pmulhuw  #x66 #xe4)
2902   (define-regular-sse-inst pmulhw   #x66 #xe5)
2903   (define-regular-sse-inst pmullw   #x66 #xd5)
2904   (define-regular-sse-inst pmuludq  #x66 #xf4)
2905   (define-regular-sse-inst psadbw   #x66 #xf6)
2906   (define-regular-sse-inst psllw    #x66 #xf1)
2907   (define-regular-sse-inst pslld    #x66 #xf2)
2908   (define-regular-sse-inst psllq    #x66 #xf3)
2909   (define-regular-sse-inst psraw    #x66 #xe1)
2910   (define-regular-sse-inst psrad    #x66 #xe2)
2911   (define-regular-sse-inst psrlw    #x66 #xd1)
2912   (define-regular-sse-inst psrld    #x66 #xd2)
2913   (define-regular-sse-inst psrlq    #x66 #xd3)
2914   (define-regular-sse-inst psubb    #x66 #xf8)
2915   (define-regular-sse-inst psubw    #x66 #xf9)
2916   (define-regular-sse-inst psubd    #x66 #xfa)
2917   (define-regular-sse-inst psubq    #x66 #xfb)
2918   (define-regular-sse-inst psubsb   #x66 #xe8)
2919   (define-regular-sse-inst psubsw   #x66 #xe9)
2920   (define-regular-sse-inst psubusb  #x66 #xd8)
2921   (define-regular-sse-inst psubusw  #x66 #xd9)
2922   ;; conversion
2923   (define-regular-sse-inst cvtdq2pd #xf3 #xe6)
2924   (define-regular-sse-inst cvtdq2ps nil  #x5b)
2925   (define-regular-sse-inst cvtpd2dq #xf2 #xe6)
2926   (define-regular-sse-inst cvtpd2ps #x66 #x5a)
2927   (define-regular-sse-inst cvtps2dq #x66 #x5b)
2928   (define-regular-sse-inst cvtps2pd nil  #x5a)
2929   (define-regular-sse-inst cvtsd2ss #xf2 #x5a)
2930   (define-regular-sse-inst cvtss2sd #xf3 #x5a)
2931   (define-regular-sse-inst cvttpd2dq #x66 #xe6)
2932   (define-regular-sse-inst cvttps2dq #xf3 #x5b)
2933   ;; integer
2934   (define-regular-sse-inst packsswb  #x66 #x63)
2935   (define-regular-sse-inst packssdw  #x66 #x6b)
2936   (define-regular-sse-inst packuswb  #x66 #x67)
2937   (define-regular-sse-inst punpckhbw #x66 #x68)
2938   (define-regular-sse-inst punpckhwd #x66 #x69)
2939   (define-regular-sse-inst punpckhdq #x66 #x6a)
2940   (define-regular-sse-inst punpckhqdq #x66 #x6d)
2941   (define-regular-sse-inst punpcklbw #x66 #x60)
2942   (define-regular-sse-inst punpcklwd #x66 #x61)
2943   (define-regular-sse-inst punpckldq #x66 #x62)
2944   (define-regular-sse-inst punpcklqdq #x66 #x6c))
2945
2946 (macrolet ((define-xmm-shuffle-sse-inst (name prefix opcode n-bits radix)
2947                (let ((shuffle-pattern
2948                       (intern (format nil "SSE-SHUFFLE-PATTERN-~D-~D"
2949                                       n-bits radix))))
2950                  `(define-instruction ,name (segment dst src pattern)
2951                     (:printer-list
2952                      ',(sse-inst-printer-list
2953                         'xmm-xmm/mem prefix opcode
2954                         :more-fields `((imm nil :type ,shuffle-pattern))
2955                         :printer '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm)))
2956
2957                     (:emitter
2958                      (aver (typep pattern '(unsigned-byte ,n-bits)))
2959                      (emit-regular-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode
2960                                             :remaining-bytes 1)
2961                      (emit-byte segment pattern))))))
2962   (define-xmm-shuffle-sse-inst pshufd  #x66 #x70 8 4)
2963   (define-xmm-shuffle-sse-inst pshufhw #xf3 #x70 8 4)
2964   (define-xmm-shuffle-sse-inst pshuflw #xf2 #x70 8 4)
2965   (define-xmm-shuffle-sse-inst shufpd  #x66 #xc6 2 2)
2966   (define-xmm-shuffle-sse-inst shufps  nil  #xc6 8 4))
2967
2968 ;; MASKMOVDQU (dst is DS:RDI)
2969 (define-instruction maskmovdqu (segment src mask)
2970   (:printer-list
2971    (sse-inst-printer-list 'xmm-xmm/mem #x66 #xf7))
2972   (:emitter
2973    (aver (xmm-register-p src))
2974    (aver (xmm-register-p mask))
2975    (emit-regular-sse-inst segment src mask #x66 #xf7)))
2976
2977 (macrolet ((define-comparison-sse-inst (name prefix opcode
2978                                         name-prefix name-suffix)
2979                `(define-instruction ,name (segment op x y)
2980                   (:printer-list
2981                    ',(sse-inst-printer-list
2982                       'xmm-xmm/mem prefix opcode
2983                       :more-fields '((imm nil :type sse-condition-code))
2984                       :printer `(,name-prefix imm ,name-suffix
2985                                  :tab reg ", " reg/mem)))
2986                   (:emitter
2987                    (let ((code (position op *sse-conditions*)))
2988                      (aver code)
2989                      (emit-regular-sse-inst segment x y ,prefix ,opcode
2990                                             :remaining-bytes 1)
2991                      (emit-byte segment code))))))
2992   (define-comparison-sse-inst cmppd #x66 #xc2 "CMP" "PD")
2993   (define-comparison-sse-inst cmpps nil  #xc2 "CMP" "PS")
2994   (define-comparison-sse-inst cmpsd #xf2 #xc2 "CMP" "SD")
2995   (define-comparison-sse-inst cmpss #xf3 #xc2 "CMP" "SS"))
2996
2997 ;;; MOVSD, MOVSS
2998 (macrolet ((define-movsd/ss-sse-inst (name prefix)
2999              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3000                 (:printer-list
3001                  ',(sse-inst-printer-list 'xmm-xmm/mem-dir
3002                                           prefix #b0001000))
3003                 (:emitter
3004                  (cond ((xmm-register-p dst)
3005                         (emit-sse-inst segment dst src ,prefix #x10
3006                                        :operand-size :do-not-set))
3007                        (t
3008                         (aver (xmm-register-p src))
3009                         (emit-sse-inst segment src dst ,prefix #x11
3010                                        :operand-size :do-not-set)))))))
3011   (define-movsd/ss-sse-inst movsd #xf2)
3012   (define-movsd/ss-sse-inst movss #xf3))
3013
3014 ;;; Packed MOVs
3015 (macrolet ((define-mov-sse-inst (name prefix opcode-from opcode-to
3016                                       &key force-to-mem reg-reg-name)
3017                `(progn
3018                   ,(when reg-reg-name
3019                      `(define-instruction ,reg-reg-name (segment dst src)
3020                         (:emitter
3021                          (aver (xmm-register-p dst))
3022                          (aver (xmm-register-p src))
3023                          (emit-regular-sse-inst segment dst src
3024                                                 ,prefix ,opcode-from))))
3025                   (define-instruction ,name (segment dst src)
3026                     (:printer-list
3027                      '(,@(when opcode-from
3028                            (sse-inst-printer-list
3029                             'xmm-xmm/mem prefix opcode-from))
3030                        ,@(sse-inst-printer-list
3031                           'xmm-xmm/mem prefix opcode-to
3032                           :printer '(:name :tab reg/mem ", " reg))))
3033                     (:emitter
3034                      (cond ,@(when opcode-from
3035                                `(((xmm-register-p dst)
3036                                   ,(when force-to-mem
3037                                      `(aver (not (or (register-p src)
3038                                                      (xmm-register-p src)))))
3039                                   (emit-regular-sse-inst
3040                                    segment dst src ,prefix ,opcode-from))))
3041                            (t
3042                             (aver (xmm-register-p src))
3043                             ,(when force-to-mem
3044                                `(aver (not (or (register-p dst)
3045                                                (xmm-register-p dst)))))
3046                             (emit-regular-sse-inst segment src dst
3047                                                    ,prefix ,opcode-to))))))))
3048   ;; direction bit?
3049   (define-mov-sse-inst movapd #x66 #x28 #x29)
3050   (define-mov-sse-inst movaps nil  #x28 #x29)
3051   (define-mov-sse-inst movdqa #x66 #x6f #x7f)
3052   (define-mov-sse-inst movdqu #xf3 #x6f #x7f)
3053
3054   ;; streaming
3055   (define-mov-sse-inst movntdq #x66 nil #xe7 :force-to-mem t)
3056   (define-mov-sse-inst movntpd #x66 nil #x2b :force-to-mem t)
3057   (define-mov-sse-inst movntps nil  nil #x2b :force-to-mem t)
3058
3059   ;; use movhps for movlhps and movlps for movhlps
3060   (define-mov-sse-inst movhpd #x66 #x16 #x17 :force-to-mem t)
3061   (define-mov-sse-inst movhps nil  #x16 #x17 :reg-reg-name movlhps)
3062   (define-mov-sse-inst movlpd #x66 #x12 #x13 :force-to-mem t)
3063   (define-mov-sse-inst movlps nil  #x12 #x13 :reg-reg-name movhlps)
3064   (define-mov-sse-inst movupd #x66 #x10 #x11)
3065   (define-mov-sse-inst movups nil  #x10 #x11))
3066
3067 ;;; MOVQ
3068 (define-instruction movq (segment dst src)
3069   (:printer-list
3070    (append
3071     (sse-inst-printer-list 'xmm-xmm/mem #xf3 #x7e)
3072     (sse-inst-printer-list 'xmm-xmm/mem #x66 #xd6
3073                            :printer '(:name :tab reg/mem ", " reg))))
3074   (:emitter
3075    (cond ((xmm-register-p dst)
3076           (emit-sse-inst segment dst src #xf3 #x7e
3077                          :operand-size :do-not-set))
3078          (t
3079           (aver (xmm-register-p src))
3080           (emit-sse-inst segment src dst #x66 #xd6
3081                          :operand-size :do-not-set)))))
3082
3083 ;;; Instructions having an XMM register as the destination operand
3084 ;;; and a general-purpose register or a memory location as the source
3085 ;;; operand. The operand size is calculated from the source operand.
3086
3087 ;;; MOVD - Move a 32- or 64-bit value from a general-purpose register or
3088 ;;; a memory location to the low order 32 or 64 bits of an XMM register
3089 ;;; with zero extension or vice versa.
3090 ;;; We do not support the MMX version of this instruction.
3091 (define-instruction movd (segment dst src)
3092   (:printer-list
3093    (append
3094     (sse-inst-printer-list 'xmm-reg/mem #x66 #x6e)
3095     (sse-inst-printer-list 'xmm-reg/mem #x66 #x7e
3096                            :printer '(:name :tab reg/mem ", " reg))))
3097   (:emitter
3098    (cond ((xmm-register-p dst)
3099           (emit-sse-inst segment dst src #x66 #x6e))
3100          (t
3101           (aver (xmm-register-p src))
3102           (emit-sse-inst segment src dst #x66 #x7e)))))
3103
3104 (define-instruction pinsrw (segment dst src imm)
3105   (:printer-list
3106    (sse-inst-printer-list
3107     'xmm-reg/mem #x66 #xc4
3108     :more-fields '((imm nil :type imm-byte))
3109     :printer '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm)))
3110   (:emitter
3111    (aver (xmm-register-p dst))
3112    (let ((src-size (operand-size src)))
3113      (aver (or (not (register-p src))
3114                (eq src-size :qword) (eq src-size :dword)))
3115      (emit-sse-inst segment dst src #x66 #xc4
3116                     :operand-size (if (register-p src) src-size :do-not-set)
3117                     :remaining-bytes 1))
3118    (emit-byte segment imm)))
3119
3120 (define-instruction pextrw (segment dst src imm)
3121   (:printer-list
3122    (sse-inst-printer-list
3123     'reg-xmm/mem #x66 #xc5
3124     :more-fields '((imm nil :type imm-byte))
3125     :printer '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm)))
3126   (:emitter
3127    (aver (xmm-register-p src))
3128    (aver (register-p dst))
3129    (let ((dst-size (operand-size dst)))
3130      (aver (or (eq dst-size :qword) (eq dst-size :dword)))
3131      (emit-sse-inst segment dst src #x66 #xc5
3132                     :operand-size dst-size
3133                     :remaining-bytes 1))
3134    (emit-byte segment imm)))
3135
3136 (macrolet ((define-integer-source-sse-inst (name prefix opcode &key mem-only)
3137              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3138                 (:printer-list
3139                  ',(sse-inst-printer-list 'xmm-reg/mem prefix opcode))
3140                 (:emitter
3141                  (aver (xmm-register-p dst))
3142                  ,(when mem-only
3143                     `(aver (not (or (register-p src)
3144                                     (xmm-register-p src)))))
3145                  (let ((src-size (operand-size src)))
3146                    (aver (or (eq src-size :qword) (eq src-size :dword))))
3147                  (emit-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode)))))
3148   (define-integer-source-sse-inst cvtsi2sd #xf2 #x2a)
3149   (define-integer-source-sse-inst cvtsi2ss #xf3 #x2a)
3150   ;; FIXME: memory operand is always a QWORD
3151   (define-integer-source-sse-inst cvtpi2pd #x66 #x2a :mem-only t)
3152   (define-integer-source-sse-inst cvtpi2ps nil  #x2a :mem-only t))
3153
3154 ;;; Instructions having a general-purpose register as the destination
3155 ;;; operand and an XMM register or a memory location as the source
3156 ;;; operand. The operand size is calculated from the destination
3157 ;;; operand.
3158
3159 (macrolet ((define-gpr-destination-sse-inst (name prefix opcode &key reg-only)
3160              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3161                 (:printer-list
3162                  ',(sse-inst-printer-list 'reg-xmm/mem prefix opcode))
3163                 (:emitter
3164                  (aver (register-p dst))
3165                  ,(when reg-only
3166                     `(aver (xmm-register-p src)))
3167                  (let ((dst-size (operand-size dst)))
3168                    (aver (or (eq dst-size :qword) (eq dst-size :dword)))
3169                    (emit-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode
3170                                   :operand-size dst-size))))))
3171   (define-gpr-destination-sse-inst cvtsd2si  #xf2 #x2d)
3172   (define-gpr-destination-sse-inst cvtss2si  #xf3 #x2d)
3173   (define-gpr-destination-sse-inst cvttsd2si #xf2 #x2c)
3174   (define-gpr-destination-sse-inst cvttss2si #xf3 #x2c)
3175   (define-gpr-destination-sse-inst movmskpd  #x66 #x50 :reg-only t)
3176   (define-gpr-destination-sse-inst movmskps  nil  #x50 :reg-only t)
3177   (define-gpr-destination-sse-inst pmovmskb  #x66 #xd7 :reg-only t))
3178
3179 ;;; Other SSE instructions
3180
3181 ;; FIXME: is that right!?
3182 (define-instruction movnti (segment dst src)
3183   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #xc3)))
3184   (:emitter
3185    (aver (not (or (register-p dst)
3186                   (xmm-register-p dst))))
3187    (aver (register-p src))
3188    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
3189    (emit-byte segment #x0f)
3190    (emit-byte segment #xc3)
3191    (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src))))
3192
3193 (define-instruction prefetch (segment type src)
3194   (:printer ext-reg/mem-no-width ((op '(#x18 0)))
3195             '("PREFETCHNTA" :tab reg/mem))
3196   (:printer ext-reg/mem-no-width ((op '(#x18 1)))
3197             '("PREFETCHT0" :tab reg/mem))
3198   (:printer ext-reg/mem-no-width ((op '(#x18 2)))
3199             '("PREFETCHT1" :tab reg/mem))
3200   (:printer ext-reg/mem-no-width ((op '(#x18 3)))
3201             '("PREFETCHT2" :tab reg/mem))
3202   (:emitter
3203    (aver (not (or (register-p src)
3204                   (xmm-register-p src))))
3205    (aver (eq (operand-size src) :byte))
3206    (let ((type (position type #(:nta :t0 :t1 :t2))))
3207      (aver type)
3208      (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
3209      (emit-byte segment #x0f)
3210      (emit-byte segment #x18)
3211      (emit-ea segment src type))))
3212
3213 (define-instruction clflush (segment src)
3214   (:printer ext-reg/mem-no-width ((op '(#xae 7))))
3215   (:emitter
3216    (aver (not (or (register-p src)
3217                   (xmm-register-p src))))
3218    (aver (eq (operand-size src) :byte))
3219    (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
3220    (emit-byte segment #x0f)
3221    (emit-byte segment #xae)
3222    (emit-ea segment src 7)))
3223
3224 (macrolet ((define-fence-instruction (name last-byte)
3225                `(define-instruction ,name (segment)
3226                   (:printer three-bytes ((op '(#x0f #xae ,last-byte))))
3227                   (:emitter
3228                    (emit-byte segment #x0f)
3229                    (emit-byte segment #xae)
3230                    (emit-byte segment ,last-byte)))))
3231   (define-fence-instruction lfence #b11101000)
3232   (define-fence-instruction mfence #b11110000)
3233   (define-fence-instruction sfence #b11111000))
3234
3235 (define-instruction pause (segment)
3236   (:printer two-bytes ((op '(#xf3 #x90))))
3237   (:emitter
3238    (emit-byte segment #xf3)
3239    (emit-byte segment #x90)))
3240
3241 (define-instruction ldmxcsr (segment src)
3242   (:printer ext-reg/mem-no-width ((op '(#xae 2))))
3243   (:emitter
3244    (aver (not (or (register-p src)
3245                   (xmm-register-p src))))
3246    (aver (eq (operand-size src) :dword))
3247    (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
3248    (emit-byte segment #x0f)
3249    (emit-byte segment #xae)
3250    (emit-ea segment src 2)))
3251
3252 (define-instruction stmxcsr (segment dst)
3253   (:printer ext-reg/mem-no-width ((op '(#xae 3))))
3254   (:emitter
3255    (aver (not (or (register-p dst)
3256                   (xmm-register-p dst))))
3257    (aver (eq (operand-size dst) :dword))
3258    (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
3259    (emit-byte segment #x0f)
3260    (emit-byte segment #xae)
3261    (emit-ea segment dst 3)))
3262
3263 ;;;; Miscellany
3264
3265 (define-instruction cpuid (segment)
3266   (:printer two-bytes ((op '(#b00001111 #b10100010))))
3267   (:emitter
3268    (emit-byte segment #b00001111)
3269    (emit-byte segment #b10100010)))
3270
3271 (define-instruction rdtsc (segment)
3272   (:printer two-bytes ((op '(#b00001111 #b00110001))))
3273   (:emitter
3274    (emit-byte segment #b00001111)
3275    (emit-byte segment #b00110001)))
3276
3277 ;;;; Late VM definitions
3278
3279 (defun canonicalize-inline-constant (constant &aux (alignedp nil))
3280   (let ((first (car constant)))
3281     (when (eql first :aligned)
3282       (setf alignedp t)
3283       (pop constant)
3284       (setf first (car constant)))
3285     (typecase first
3286       (single-float (setf constant (list :single-float first)))
3287       (double-float (setf constant (list :double-float first)))
3288       ((complex single-float)
3289          (setf constant (list :complex-single-float first)))
3290       ((complex double-float)
3291          (setf constant (list :complex-double-float first)))))
3292   (destructuring-bind (type value) constant
3293     (ecase type
3294       ((:byte :word :dword :qword)
3295          (aver (integerp value))
3296          (cons type value))
3297       ((:base-char)
3298          (aver (base-char-p value))
3299          (cons :byte (char-code value)))
3300       ((:character)
3301          (aver (characterp value))
3302          (cons :dword (char-code value)))
3303       ((:single-float)
3304          (aver (typep value 'single-float))
3305          (cons (if alignedp :oword :dword)
3306                (ldb (byte 32 0) (single-float-bits value))))
3307       ((:double-float)
3308          (aver (typep value 'double-float))
3309          (cons (if alignedp :oword :qword)
3310                (ldb (byte 64 0) (logior (ash (double-float-high-bits value) 32)
3311                                         (double-float-low-bits value)))))
3312       ((:complex-single-float)
3313          (aver (typep value '(complex single-float)))
3314          (cons (if alignedp :oword :qword)
3315                (ldb (byte 64 0)
3316                     (logior (ash (single-float-bits (imagpart value)) 32)
3317                             (ldb (byte 32 0)
3318                                  (single-float-bits (realpart value)))))))
3319       ((:oword :sse)
3320          (aver (integerp value))
3321          (cons :oword value))
3322       ((:complex-double-float)
3323          (aver (typep value '(complex double-float)))
3324          (cons :oword
3325                (logior (ash (double-float-high-bits (imagpart value)) 96)
3326                        (ash (double-float-low-bits (imagpart value)) 64)
3327                        (ash (ldb (byte 32 0)
3328                                  (double-float-high-bits (realpart value)))
3329                             32)
3330                        (double-float-low-bits (realpart value))))))))
3331
3332 (defun inline-constant-value (constant)
3333   (let ((label (gen-label))
3334         (size  (ecase (car constant)
3335                  ((:byte :word :dword :qword) (car constant))
3336                  ((:oword) :qword))))
3337     (values label (make-ea size
3338                            :disp (make-fixup nil :code-object label)))))
3339
3340 (defun emit-constant-segment-header (constants optimize)
3341   (declare (ignore constants))
3342   (loop repeat (if optimize 64 16) do (inst byte #x90)))
3343
3344 (defun size-nbyte (size)
3345   (ecase size
3346     (:byte  1)
3347     (:word  2)
3348     (:dword 4)
3349     (:qword 8)
3350     (:oword 16)))
3351
3352 (defun sort-inline-constants (constants)
3353   (stable-sort constants #'> :key (lambda (constant)
3354                                     (size-nbyte (caar constant)))))
3355
3356 (defun emit-inline-constant (constant label)
3357   (let ((size (size-nbyte (car constant))))
3358     (emit-alignment (integer-length (1- size)))
3359     (emit-label label)
3360     (let ((val (cdr constant)))
3361       (loop repeat size
3362             do (inst byte (ldb (byte 8 0) val))
3363                (setf val (ash val -8))))))