src/compiler/x86-64/insts.lisp

   1 ;;;; that part of the description of the x86-64 instruction set
   2 ;;;; which can live on the cross-compilation host
   3
   4 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   5 ;;;; more information.
   6 ;;;;
   7 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   8 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   9 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
  10 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  11 ;;;; files for more information.
  12
  13 (in-package "SB!VM")
  14 ;;; FIXME: SB!DISASSEM: prefixes are used so widely in this file that
  15 ;;; I wonder whether the separation of the disassembler from the
  16 ;;; virtual machine is valid or adds value.
  17
  18 ;;; Note: In CMU CL, this used to be a call to SET-DISASSEM-PARAMS.
  19 (setf sb!disassem:*disassem-inst-alignment-bytes* 1)
  20
  21 ;;; This type is used mostly in disassembly and represents legacy
  22 ;;; registers only. R8-R15 are handled separately.
  23 (deftype reg () '(unsigned-byte 3))
  24
  25 ;;; This includes legacy registers and R8-R15.
  26 (deftype full-reg () '(unsigned-byte 4))
  27
  28 ;;; The XMM registers XMM0 - XMM15.
  29 (deftype xmmreg () '(unsigned-byte 4))
  30
  31 ;;; Default word size for the chip: if the operand size /= :dword
  32 ;;; we need to output #x66 (or REX) prefix
  33 (def!constant +default-operand-size+ :dword)
  34
  35 ;;; The default address size for the chip. It could be overwritten
  36 ;;; to :dword with a #x67 prefix, but this is never needed by SBCL
  37 ;;; and thus not supported by this assembler/disassembler.
  38 (def!constant +default-address-size+ :qword)
  39 \f
  40 (eval-when (#-sb-xc :compile-toplevel :load-toplevel :execute)
  41
  42 (defun offset-next (value dstate)
  43   (declare (type integer value)
  44            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  45   (+ (sb!disassem:dstate-next-addr dstate) value))
  46
  47 (defparameter *byte-reg-names*
  48   #(al cl dl bl spl bpl sil dil r8b r9b r10b r11b r12b r13b r14b r15b))
  49 (defparameter *high-byte-reg-names*
  50   #(ah ch dh bh))
  51 (defparameter *word-reg-names*
  52   #(ax cx dx bx sp bp si di r8w r9w r10w r11w r12w r13w r14w r15w))
  53 (defparameter *dword-reg-names*
  54   #(eax ecx edx ebx esp ebp esi edi r8d r9d r10d r11d r12d r13d r14d r15d))
  55 (defparameter *qword-reg-names*
  56   #(rax rcx rdx rbx rsp rbp rsi rdi r8 r9 r10 r11 r12 r13 r14 r15))
  57
  58 ;;; The printers for registers, memory references and immediates need to
  59 ;;; take into account the width bit in the instruction, whether a #x66
  60 ;;; or a REX prefix was issued, and the contents of the REX prefix.
  61 ;;; This is implemented using prefilters to put flags into the slot
  62 ;;; INST-PROPERTIES of the DSTATE.  These flags are the following
  63 ;;; symbols:
  64 ;;;
  65 ;;; OPERAND-SIZE-8   The width bit was zero
  66 ;;; OPERAND-SIZE-16  The "operand size override" prefix (#x66) was found
  67 ;;; REX              A REX prefix was found
  68 ;;; REX-W            A REX prefix with the "operand width" bit set was
  69 ;;;                  found
  70 ;;; REX-R            A REX prefix with the "register" bit set was found
  71 ;;; REX-X            A REX prefix with the "index" bit set was found
  72 ;;; REX-B            A REX prefix with the "base" bit set was found
  73
  74 ;;; Return the operand size depending on the prefixes and width bit as
  75 ;;; stored in DSTATE.
  76 (defun inst-operand-size (dstate)
  77   (declare (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  78   (cond ((sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'operand-size-8)
  79          :byte)
  80         ((sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-w)
  81          :qword)
  82         ((sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'operand-size-16)
  83          :word)
  84         (t
  85          +default-operand-size+)))
  86
  87 ;;; The same as INST-OPERAND-SIZE, but for those instructions (e.g.
  88 ;;; PUSH, JMP) that have a default operand size of :qword. It can only
  89 ;;; be overwritten to :word.
  90 (defun inst-operand-size-default-qword (dstate)
  91   (declare (type sb!disassem:disassem-state dstate))
  92   (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'operand-size-16)
  93       :word
  94       :qword))
  95
  96 ;;; Print to STREAM the name of the general-purpose register encoded by
  97 ;;; VALUE and of size WIDTH. For robustness, the high byte registers
  98 ;;; (AH, BH, CH, DH) are correctly detected, too, although the compiler
  99 ;;; does not use them.
 100 (defun print-reg-with-width (value width stream dstate)
 101   (declare (type full-reg value)
 102            (type stream stream)
 103            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 104   (princ (if (and (eq width :byte)
 105                   (<= 4 value 7)
 106                   (not (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex)))
 107              (aref *high-byte-reg-names* (- value 4))
 108              (aref (ecase width
 109                      (:byte *byte-reg-names*)
 110                      (:word *word-reg-names*)
 111                      (:dword *dword-reg-names*)
 112                      (:qword *qword-reg-names*))
 113                    value))
 114          stream)
 115   ;; XXX plus should do some source-var notes
 116   )
 117
 118 (defun print-reg (value stream dstate)
 119   (declare (type full-reg value)
 120            (type stream stream)
 121            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 122   (print-reg-with-width value
 123                         (inst-operand-size dstate)
 124                         stream
 125                         dstate))
 126
 127 (defun print-reg-default-qword (value stream dstate)
 128   (declare (type full-reg value)
 129            (type stream stream)
 130            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 131   (print-reg-with-width value
 132                         (inst-operand-size-default-qword dstate)
 133                         stream
 134                         dstate))
 135
 136 (defun print-byte-reg (value stream dstate)
 137   (declare (type full-reg value)
 138            (type stream stream)
 139            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 140   (print-reg-with-width value :byte stream dstate))
 141
 142 (defun print-addr-reg (value stream dstate)
 143   (declare (type full-reg value)
 144            (type stream stream)
 145            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 146   (print-reg-with-width value +default-address-size+ stream dstate))
 147
 148 ;;; Print a register or a memory reference of the given WIDTH.
 149 ;;; If SIZED-P is true, add an explicit size indicator for memory
 150 ;;; references.
 151 (defun print-reg/mem-with-width (value width sized-p stream dstate)
 152   (declare (type (or list full-reg) value)
 153            (type (member :byte :word :dword :qword) width)
 154            (type boolean sized-p)
 155            (type stream stream)
 156            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 157   (if (typep value 'full-reg)
 158       (print-reg-with-width value width stream dstate)
 159     (print-mem-access value (and sized-p width) stream dstate)))
 160
 161 ;;; Print a register or a memory reference. The width is determined by
 162 ;;; calling INST-OPERAND-SIZE.
 163 (defun print-reg/mem (value stream dstate)
 164   (declare (type (or list full-reg) value)
 165            (type stream stream)
 166            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 167   (print-reg/mem-with-width
 168    value (inst-operand-size dstate) nil stream dstate))
 169
 170 ;; Same as print-reg/mem, but prints an explicit size indicator for
 171 ;; memory references.
 172 (defun print-sized-reg/mem (value stream dstate)
 173   (declare (type (or list full-reg) value)
 174            (type stream stream)
 175            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 176   (print-reg/mem-with-width
 177    value (inst-operand-size dstate) t stream dstate))
 178
 179 ;;; Same as print-sized-reg/mem, but with a default operand size of
 180 ;;; :qword.
 181 (defun print-sized-reg/mem-default-qword (value stream dstate)
 182   (declare (type (or list full-reg) value)
 183            (type stream stream)
 184            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 185   (print-reg/mem-with-width
 186    value (inst-operand-size-default-qword dstate) t stream dstate))
 187
 188 (defun print-sized-byte-reg/mem (value stream dstate)
 189   (declare (type (or list full-reg) value)
 190            (type stream stream)
 191            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 192   (print-reg/mem-with-width value :byte t stream dstate))
 193
 194 (defun print-sized-word-reg/mem (value stream dstate)
 195   (declare (type (or list full-reg) value)
 196            (type stream stream)
 197            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 198   (print-reg/mem-with-width value :word t stream dstate))
 199
 200 (defun print-sized-dword-reg/mem (value stream dstate)
 201   (declare (type (or list full-reg) value)
 202            (type stream stream)
 203            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 204   (print-reg/mem-with-width value :dword t stream dstate))
 205
 206 (defun print-label (value stream dstate)
 207   (declare (ignore dstate))
 208   (sb!disassem:princ16 value stream))
 209
 210 (defun print-xmmreg (value stream dstate)
 211   (declare (type xmmreg value)
 212            (type stream stream)
 213            (ignore dstate))
 214   (format stream "XMM~d" value))
 215
 216 (defun print-xmmreg/mem (value stream dstate)
 217   (declare (type (or list xmmreg) value)
 218            (type stream stream)
 219            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 220   (if (typep value 'xmmreg)
 221       (print-xmmreg value stream dstate)
 222     (print-mem-access value nil stream dstate)))
 223
 224 ;; Same as print-xmmreg/mem, but prints an explicit size indicator for
 225 ;; memory references.
 226 (defun print-sized-xmmreg/mem (value stream dstate)
 227   (declare (type (or list xmmreg) value)
 228            (type stream stream)
 229            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 230   (if (typep value 'xmmreg)
 231       (print-xmmreg value stream dstate)
 232     (print-mem-access value (inst-operand-size dstate) stream dstate)))
 233
 234 ;;; This prefilter is used solely for its side effects, namely to put
 235 ;;; the bits found in the REX prefix into the DSTATE for use by other
 236 ;;; prefilters and by printers.
 237 (defun prefilter-wrxb (value dstate)
 238   (declare (type (unsigned-byte 4) value)
 239            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 240   (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'rex)
 241   (when (plusp (logand value #b1000))
 242     (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'rex-w))
 243   (when (plusp (logand value #b0100))
 244     (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'rex-r))
 245   (when (plusp (logand value #b0010))
 246     (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'rex-x))
 247   (when (plusp (logand value #b0001))
 248     (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'rex-b))
 249   value)
 250
 251 ;;; This prefilter is used solely for its side effect, namely to put
 252 ;;; the property OPERAND-SIZE-8 into the DSTATE if VALUE is 0.
 253 (defun prefilter-width (value dstate)
 254   (declare (type bit value)
 255            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 256   (when (zerop value)
 257     (sb!disassem:dstate-put-inst-prop dstate 'operand-size-8))
 258   value)
 259
 260 ;;; A register field that can be extended by REX.R.
 261 (defun prefilter-reg-r (value dstate)
 262   (declare (type reg value)
 263            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 264   (if (sb!disassem::dstate-get-inst-prop dstate 'rex-r)
 265       (+ value 8)
 266       value))
 267
 268 ;;; A register field that can be extended by REX.B.
 269 (defun prefilter-reg-b (value dstate)
 270   (declare (type reg value)
 271            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 272   (if (sb!disassem::dstate-get-inst-prop dstate 'rex-b)
 273       (+ value 8)
 274       value))
 275
 276 ;;; Returns either an integer, meaning a register, or a list of
 277 ;;; (BASE-REG OFFSET INDEX-REG INDEX-SCALE), where any component
 278 ;;; may be missing or nil to indicate that it's not used or has the
 279 ;;; obvious default value (e.g., 1 for the index-scale). VALUE is a list
 280 ;;; of the mod and r/m field of the ModRM byte of the instruction.
 281 ;;; Depending on VALUE a SIB byte and/or an offset may be read. The
 282 ;;; REX.B bit from DSTATE is used to extend the sole register or the
 283 ;;; BASE-REG to a full register, the REX.X bit does the same for the
 284 ;;; INDEX-REG.
 285 (defun prefilter-reg/mem (value dstate)
 286   (declare (type list value)
 287            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 288   (let ((mod (first value))
 289         (r/m (second value)))
 290     (declare (type (unsigned-byte 2) mod)
 291              (type (unsigned-byte 3) r/m))
 292     (let ((full-reg (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-b)
 293                         (+ r/m 8)
 294                         r/m)))
 295       (declare (type full-reg full-reg))
 296       (cond ((= mod #b11)
 297              ;; registers
 298              full-reg)
 299             ((= r/m #b100)
 300              ;; sib byte
 301              (let ((sib (sb!disassem:read-suffix 8 dstate)))
 302                (declare (type (unsigned-byte 8) sib))
 303                (let ((base-reg (ldb (byte 3 0) sib))
 304                      (index-reg (ldb (byte 3 3) sib))
 305                      (index-scale (ldb (byte 2 6) sib)))
 306                  (declare (type (unsigned-byte 3) base-reg index-reg)
 307                           (type (unsigned-byte 2) index-scale))
 308                  (let* ((offset
 309                          (case mod
 310                                (#b00
 311                                 (if (= base-reg #b101)
 312                                     (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)
 313                                   nil))
 314                                (#b01
 315                                 (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate))
 316                                (#b10
 317                                 (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)))))
 318                    (list (unless (and (= mod #b00) (= base-reg #b101))
 319                            (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-b)
 320                                (+ base-reg 8)
 321                                base-reg))
 322                          offset
 323                          (unless (= index-reg #b100)
 324                            (if (sb!disassem:dstate-get-inst-prop dstate 'rex-x)
 325                                (+ index-reg 8)
 326                                index-reg))
 327                          (ash 1 index-scale))))))
 328             ((and (= mod #b00) (= r/m #b101))
 329              (list 'rip (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)))
 330             ((= mod #b00)
 331              (list full-reg))
 332             ((= mod #b01)
 333            (list full-reg (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate)))
 334           (t                            ; (= mod #b10)
 335            (list full-reg (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate)))))))
 336
 337 (defun read-address (value dstate)
 338   (declare (ignore value))              ; always nil anyway
 339   (sb!disassem:read-suffix (width-bits (inst-operand-size dstate)) dstate))
 340
 341 (defun width-bits (width)
 342   (ecase width
 343     (:byte 8)
 344     (:word 16)
 345     (:dword 32)
 346     (:qword 64)))
 347
 348 ) ; EVAL-WHEN
 349 \f
 350 ;;;; disassembler argument types
 351
 352 ;;; Used to capture the lower four bits of the REX prefix.
 353 (sb!disassem:define-arg-type wrxb
 354   :prefilter #'prefilter-wrxb)
 355
 356 (sb!disassem:define-arg-type width
 357   :prefilter #'prefilter-width
 358   :printer (lambda (value stream dstate)
 359              (declare (ignore value))
 360              (princ (schar (symbol-name (inst-operand-size dstate)) 0)
 361                     stream)))
 362
 363 (sb!disassem:define-arg-type displacement
 364   :sign-extend t
 365   :use-label #'offset-next
 366   :printer (lambda (value stream dstate)
 367              (sb!disassem:maybe-note-assembler-routine value nil dstate)
 368              (print-label value stream dstate)))
 369
 370 (sb!disassem:define-arg-type accum
 371   :printer (lambda (value stream dstate)
 372              (declare (ignore value)
 373                       (type stream stream)
 374                       (type sb!disassem:disassem-state dstate))
 375              (print-reg 0 stream dstate)))
 376
 377 (sb!disassem:define-arg-type reg
 378   :prefilter #'prefilter-reg-r
 379   :printer #'print-reg)
 380
 381 (sb!disassem:define-arg-type reg-b
 382   :prefilter #'prefilter-reg-b
 383   :printer #'print-reg)
 384
 385 (sb!disassem:define-arg-type reg-b-default-qword
 386   :prefilter #'prefilter-reg-b
 387   :printer #'print-reg-default-qword)
 388
 389 (sb!disassem:define-arg-type imm-addr
 390   :prefilter #'read-address
 391   :printer #'print-label)
 392
 393 ;;; Normally, immediate values for an operand size of :qword are of size
 394 ;;; :dword and are sign-extended to 64 bits. For an exception, see the
 395 ;;; argument type definition following this one.
 396 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data
 397   :prefilter (lambda (value dstate)
 398                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 399                (let ((width (width-bits (inst-operand-size dstate))))
 400                  (when (= width 64)
 401                    (setf width 32))
 402                  (sb!disassem:read-signed-suffix width dstate))))
 403
 404 ;;; Used by the variant of the MOV instruction with opcode B8 which can
 405 ;;; move immediates of all sizes (i.e. including :qword) into a
 406 ;;; register.
 407 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data-upto-qword
 408   :prefilter (lambda (value dstate)
 409                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 410                (sb!disassem:read-signed-suffix
 411                 (width-bits (inst-operand-size dstate))
 412                 dstate)))
 413
 414 ;;; Used by those instructions that have a default operand size of
 415 ;;; :qword. Nevertheless the immediate is at most of size :dword.
 416 ;;; The only instruction of this kind having a variant with an immediate
 417 ;;; argument is PUSH.
 418 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data-default-qword
 419   :prefilter (lambda (value dstate)
 420                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 421                (let ((width (width-bits
 422                              (inst-operand-size-default-qword dstate))))
 423                  (when (= width 64)
 424                    (setf width 32))
 425                  (sb!disassem:read-signed-suffix width dstate))))
 426
 427 (sb!disassem:define-arg-type signed-imm-byte
 428   :prefilter (lambda (value dstate)
 429                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 430                (sb!disassem:read-signed-suffix 8 dstate)))
 431
 432 (sb!disassem:define-arg-type imm-byte
 433   :prefilter (lambda (value dstate)
 434                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 435                (sb!disassem:read-suffix 8 dstate)))
 436
 437 ;;; needed for the ret imm16 instruction
 438 (sb!disassem:define-arg-type imm-word-16
 439   :prefilter (lambda (value dstate)
 440                (declare (ignore value)) ; always nil anyway
 441                (sb!disassem:read-suffix 16 dstate)))
 442
 443 (sb!disassem:define-arg-type reg/mem
 444   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 445   :printer #'print-reg/mem)
 446 (sb!disassem:define-arg-type sized-reg/mem
 447   ;; Same as reg/mem, but prints an explicit size indicator for
 448   ;; memory references.
 449   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 450   :printer #'print-sized-reg/mem)
 451
 452 ;;; Arguments of type reg/mem with a fixed size.
 453 (sb!disassem:define-arg-type sized-byte-reg/mem
 454   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 455   :printer #'print-sized-byte-reg/mem)
 456 (sb!disassem:define-arg-type sized-word-reg/mem
 457   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 458   :printer #'print-sized-word-reg/mem)
 459 (sb!disassem:define-arg-type sized-dword-reg/mem
 460   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 461   :printer #'print-sized-dword-reg/mem)
 462
 463 ;;; Same as sized-reg/mem, but with a default operand size of :qword.
 464 (sb!disassem:define-arg-type sized-reg/mem-default-qword
 465   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 466   :printer #'print-sized-reg/mem-default-qword)
 467
 468 ;;; XMM registers
 469 (sb!disassem:define-arg-type xmmreg
 470   :prefilter #'prefilter-reg-r
 471   :printer #'print-xmmreg)
 472
 473 (sb!disassem:define-arg-type xmmreg/mem
 474   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 475   :printer #'print-xmmreg/mem)
 476
 477 (sb!disassem:define-arg-type sized-xmmreg/mem
 478   :prefilter #'prefilter-reg/mem
 479   :printer #'print-sized-xmmreg/mem)
 480
 481
 482 ;;; added by jrd
 483 (eval-when (#-sb-xc :compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 484 (defun print-fp-reg (value stream dstate)
 485   (declare (ignore dstate))
 486   (format stream "FR~D" value))
 487 (defun prefilter-fp-reg (value dstate)
 488   ;; just return it
 489   (declare (ignore dstate))
 490   value)
 491 ) ; EVAL-WHEN
 492 (sb!disassem:define-arg-type fp-reg
 493                              :prefilter #'prefilter-fp-reg
 494                              :printer #'print-fp-reg)
 495
 496 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 497 (defparameter *conditions*
 498   '((:o . 0)
 499     (:no . 1)
 500     (:b . 2) (:nae . 2) (:c . 2)
 501     (:nb . 3) (:ae . 3) (:nc . 3)
 502     (:eq . 4) (:e . 4) (:z . 4)
 503     (:ne . 5) (:nz . 5)
 504     (:be . 6) (:na . 6)
 505     (:nbe . 7) (:a . 7)
 506     (:s . 8)
 507     (:ns . 9)
 508     (:p . 10) (:pe . 10)
 509     (:np . 11) (:po . 11)
 510     (:l . 12) (:nge . 12)
 511     (:nl . 13) (:ge . 13)
 512     (:le . 14) (:ng . 14)
 513     (:nle . 15) (:g . 15)))
 514 (defparameter *condition-name-vec*
 515   (let ((vec (make-array 16 :initial-element nil)))
 516     (dolist (cond *conditions*)
 517       (when (null (aref vec (cdr cond)))
 518         (setf (aref vec (cdr cond)) (car cond))))
 519     vec))
 520 ) ; EVAL-WHEN
 521
 522 ;;; Set assembler parameters. (In CMU CL, this was done with
 523 ;;; a call to a macro DEF-ASSEMBLER-PARAMS.)
 524 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 525   (setf sb!assem:*assem-scheduler-p* nil))
 526
 527 (sb!disassem:define-arg-type condition-code
 528   :printer *condition-name-vec*)
 529
 530 (defun conditional-opcode (condition)
 531   (cdr (assoc condition *conditions* :test #'eq)))
 532 \f
 533 ;;;; disassembler instruction formats
 534
 535 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
 536   (defun swap-if (direction field1 separator field2)
 537     `(:if (,direction :constant 0)
 538           (,field1 ,separator ,field2)
 539           (,field2 ,separator ,field1))))
 540
 541 (sb!disassem:define-instruction-format (byte 8 :default-printer '(:name))
 542   (op    :field (byte 8 0))
 543   ;; optional fields
 544   (accum :type 'accum)
 545   (imm))
 546
 547 ;;; A one-byte instruction with a #x66 prefix, used to indicate an
 548 ;;; operand size of :word.
 549 (sb!disassem:define-instruction-format (x66-byte 16
 550                                         :default-printer '(:name))
 551   (x66   :field (byte 8 0) :value #x66)
 552   (op    :field (byte 8 8)))
 553
 554 ;;; A one-byte instruction with a REX prefix, used to indicate an
 555 ;;; operand size of :qword. REX.W must be 1, the other three bits are
 556 ;;; ignored.
 557 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-byte 16
 558                                         :default-printer '(:name))
 559   (rex   :field (byte 5 3) :value #b01001)
 560   (op    :field (byte 8 8)))
 561
 562 (sb!disassem:define-instruction-format (simple 8)
 563   (op    :field (byte 7 1))
 564   (width :field (byte 1 0) :type 'width)
 565   ;; optional fields
 566   (accum :type 'accum)
 567   (imm))
 568
 569 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-simple 16)
 570   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 571   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 572   (op    :field (byte 7 9))
 573   (width :field (byte 1 8) :type 'width)
 574   ;; optional fields
 575   (accum :type 'accum)
 576   (imm))
 577
 578 ;;; Same as simple, but with direction bit
 579 (sb!disassem:define-instruction-format (simple-dir 8 :include 'simple)
 580   (op :field (byte 6 2))
 581   (dir :field (byte 1 1)))
 582
 583 ;;; Same as simple, but with the immediate value occurring by default,
 584 ;;; and with an appropiate printer.
 585 (sb!disassem:define-instruction-format (accum-imm 8
 586                                      :include 'simple
 587                                      :default-printer '(:name
 588                                                         :tab accum ", " imm))
 589   (imm :type 'signed-imm-data))
 590
 591 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-accum-imm 16
 592                                      :include 'rex-simple
 593                                      :default-printer '(:name
 594                                                         :tab accum ", " imm))
 595   (imm :type 'signed-imm-data))
 596
 597 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-no-width 8
 598                                      :default-printer '(:name :tab reg))
 599   (op    :field (byte 5 3))
 600   (reg   :field (byte 3 0) :type 'reg-b)
 601   ;; optional fields
 602   (accum :type 'accum)
 603   (imm))
 604
 605 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg-no-width 16
 606                                      :default-printer '(:name :tab reg))
 607   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 608   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 609   (op      :field (byte 5 11))
 610   (reg     :field (byte 3 8)    :type 'reg-b)
 611   ;; optional fields
 612   (accum :type 'accum)
 613   (imm))
 614
 615 ;;; Same as reg-no-width, but with a default operand size of :qword.
 616 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-no-width-default-qword 8
 617                                         :include 'reg-no-width
 618                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 619   (reg   :type 'reg-b-default-qword))
 620
 621 ;;; Same as rex-reg-no-width, but with a default operand size of :qword.
 622 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg-no-width-default-qword 16
 623                                         :include 'rex-reg-no-width
 624                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 625   (reg     :type 'reg-b-default-qword))
 626
 627 (sb!disassem:define-instruction-format (modrm-reg-no-width 24
 628                                      :default-printer '(:name :tab reg))
 629   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 630   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 631   (ff   :field (byte 8 8)  :value #b11111111)
 632   (mod   :field (byte 2 22))
 633   (modrm-reg :field (byte 3 19))
 634   (reg     :field (byte 3 16)   :type 'reg-b)
 635   ;; optional fields
 636   (accum :type 'accum)
 637   (imm))
 638
 639 ;;; Adds a width field to reg-no-width. Note that we can't use
 640 ;;; :INCLUDE 'REG-NO-WIDTH here to save typing because that would put
 641 ;;; the WIDTH field last, but the prefilter for WIDTH must run before
 642 ;;; the one for IMM to be able to determine the correct size of IMM.
 643 (sb!disassem:define-instruction-format (reg 8
 644                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 645   (op    :field (byte 4 4))
 646   (width :field (byte 1 3) :type 'width)
 647   (reg   :field (byte 3 0) :type 'reg-b)
 648   ;; optional fields
 649   (accum :type 'accum)
 650   (imm))
 651
 652 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg 16
 653                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 654   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 655   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 656   (width   :field (byte 1 11)   :type 'width)
 657   (op      :field (byte 4 12))
 658   (reg     :field (byte 3 8)    :type 'reg-b)
 659   ;; optional fields
 660   (accum   :type 'accum)
 661   (imm))
 662
 663 (sb!disassem:define-instruction-format (two-bytes 16
 664                                         :default-printer '(:name))
 665   (op :fields (list (byte 8 0) (byte 8 8))))
 666
 667 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-reg/mem 16
 668                                         :default-printer
 669                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 670   (op      :field (byte 7 1))
 671   (width   :field (byte 1 0)    :type 'width)
 672   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 673                                 :type 'reg/mem)
 674   (reg     :field (byte 3 11)   :type 'reg)
 675   ;; optional fields
 676   (imm))
 677
 678 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg-reg/mem 24
 679                                         :default-printer
 680                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 681   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 682   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 683   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 684   (op      :field (byte 7 9))
 685   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 686                                 :type 'reg/mem)
 687   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg)
 688   ;; optional fields
 689   (imm))
 690
 691 ;;; same as reg-reg/mem, but with direction bit
 692 (sb!disassem:define-instruction-format (reg-reg/mem-dir 16
 693                                         :include 'reg-reg/mem
 694                                         :default-printer
 695                                         `(:name
 696                                           :tab
 697                                           ,(swap-if 'dir 'reg/mem ", " 'reg)))
 698   (op  :field (byte 6 2))
 699   (dir :field (byte 1 1)))
 700
 701 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg-reg/mem-dir 24
 702                                         :include 'rex-reg-reg/mem
 703                                         :default-printer
 704                                         `(:name
 705                                           :tab
 706                                           ,(swap-if 'dir 'reg/mem ", " 'reg)))
 707   (op  :field (byte 6 10))
 708   (dir :field (byte 1 9)))
 709
 710 ;;; Same as reg-reg/mem, but uses the reg field as a second op code.
 711 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem 16
 712                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 713   (op      :fields (list (byte 7 1) (byte 3 11)))
 714   (width   :field (byte 1 0)    :type 'width)
 715   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 716                                 :type 'sized-reg/mem)
 717   ;; optional fields
 718   (imm))
 719
 720 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg/mem 24
 721                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 722   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 723   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 724   (op      :fields (list (byte 7 9) (byte 3 19)))
 725   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 726   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 727                                 :type 'sized-reg/mem)
 728   ;; optional fields
 729   (imm))
 730
 731 ;;; Same as reg/mem, but without a width field and with a default
 732 ;;; operand size of :qword.
 733 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem-default-qword 16
 734                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 735   (op      :fields (list (byte 8 0) (byte 3 11)))
 736   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8))
 737                                 :type 'sized-reg/mem-default-qword))
 738
 739 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg/mem-default-qword 24
 740                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 741   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 742   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 743   (op      :fields (list (byte 8 8) (byte 3 19)))
 744   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 745                                 :type 'sized-reg/mem-default-qword))
 746
 747 ;;; Same as reg/mem, but with the immediate value occurring by default,
 748 ;;; and with an appropiate printer.
 749 (sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem-imm 16
 750                                         :include 'reg/mem
 751                                         :default-printer
 752                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 753   (reg/mem :type 'sized-reg/mem)
 754   (imm     :type 'signed-imm-data))
 755
 756 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-reg/mem-imm 24
 757                                         :include 'rex-reg/mem
 758                                         :default-printer
 759                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 760   (reg/mem :type 'sized-reg/mem)
 761   (imm     :type 'signed-imm-data))
 762
 763 ;;; Same as reg/mem, but with using the accumulator in the default printer
 764 (sb!disassem:define-instruction-format
 765     (accum-reg/mem 16
 766      :include 'reg/mem :default-printer '(:name :tab accum ", " reg/mem))
 767   (reg/mem :type 'reg/mem)              ; don't need a size
 768   (accum :type 'accum))
 769
 770 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-accum-reg/mem 24
 771                                         :include 'rex-reg/mem
 772                                         :default-printer
 773                                         '(:name :tab accum ", " reg/mem))
 774   (reg/mem :type 'reg/mem)              ; don't need a size
 775   (accum   :type 'accum))
 776
 777 ;;; Same as reg-reg/mem, but with a prefix of #b00001111
 778 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-reg/mem 24
 779                                         :default-printer
 780                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 781   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 782   (op      :field (byte 7 9))
 783   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 784   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 785                                 :type 'reg/mem)
 786   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg)
 787   ;; optional fields
 788   (imm))
 789
 790 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-reg/mem-no-width 24
 791                                         :default-printer
 792                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 793   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 794   (op      :field (byte 8 8))
 795   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 796                                 :type 'reg/mem)
 797   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg))
 798
 799 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-ext-reg-reg/mem-no-width 32
 800                                         :default-printer
 801                                         `(:name :tab reg ", " reg/mem))
 802   (rex     :field (byte 4 4)    :value #b0100)
 803   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
 804   (prefix  :field (byte 8 8)    :value #b00001111)
 805   (op      :field (byte 8 16))
 806   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 807                                 :type 'reg/mem)
 808   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'reg))
 809
 810 ;;; reg-no-width with #x0f prefix
 811 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-no-width 16
 812                                         :default-printer '(:name :tab reg))
 813   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 814   (op    :field (byte 5 11))
 815   (reg   :field (byte 3 8) :type 'reg-b))
 816
 817 ;;; Same as reg/mem, but with a prefix of #b00001111
 818 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem 24
 819                                         :default-printer '(:name :tab reg/mem))
 820   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
 821   (op      :fields (list (byte 7 9) (byte 3 19)))
 822   (width   :field (byte 1 8)    :type 'width)
 823   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 824                                 :type 'sized-reg/mem)
 825   ;; optional fields
 826   (imm))
 827
 828 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem-imm 24
 829                                         :include 'ext-reg/mem
 830                                         :default-printer
 831                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
 832   (imm :type 'signed-imm-data))
 833 \f
 834 ;;;; XMM instructions
 835
 836 ;;; All XMM instructions use an extended opcode (#x0F as the first
 837 ;;; opcode byte). Therefore in the following "EXT" in the name of the
 838 ;;; instruction formats refers to the formats that have an additional
 839 ;;; prefix (#x66, #xF2 or #xF3).
 840
 841 ;;; Instructions having an XMM register as the destination operand
 842 ;;; and an XMM register or a memory location as the source operand.
 843 ;;; The size of the operands is implicitly given by the instruction.
 844 (sb!disassem:define-instruction-format (xmm-xmm/mem 24
 845                                         :default-printer
 846                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 847   (x0f     :field (byte 8 0)    :value #x0f)
 848   (op      :field (byte 8 8))
 849   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
 850                                 :type 'xmmreg/mem)
 851   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'xmmreg))
 852
 853 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-xmm-xmm/mem 32
 854                                         :default-printer
 855                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 856   (x0f     :field (byte 8 0)    :value #x0f)
 857   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 858   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 859   (op      :field (byte 8 16))
 860   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 861                                 :type 'xmmreg/mem)
 862   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg))
 863
 864 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-xmm/mem 32
 865                                         :default-printer
 866                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 867   (prefix  :field (byte 8 0))
 868   (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
 869   (op      :field (byte 8 16))
 870   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 871                                 :type 'xmmreg/mem)
 872   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg))
 873
 874 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-xmm/mem 40
 875                                         :default-printer
 876                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 877   (prefix  :field (byte 8 0))
 878   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 879   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 880   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
 881   (op      :field (byte 8 24))
 882   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
 883                                 :type 'xmmreg/mem)
 884   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg))
 885
 886 ;;; Same as xmm-xmm/mem etc., but with direction bit.
 887
 888 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-xmm/mem-dir 32
 889                                         :include 'ext-xmm-xmm/mem
 890                                         :default-printer
 891                                         `(:name
 892                                           :tab
 893                                           ,(swap-if 'dir 'reg ", " 'reg/mem)))
 894   (op      :field (byte 7 17))
 895   (dir     :field (byte 1 16)))
 896
 897 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-xmm/mem-dir 40
 898                                         :include 'ext-rex-xmm-xmm/mem
 899                                         :default-printer
 900                                         `(:name
 901                                           :tab
 902                                           ,(swap-if 'dir 'reg ", " 'reg/mem)))
 903   (op      :field (byte 7 25))
 904   (dir     :field (byte 1 24)))
 905
 906 ;;; Instructions having an XMM register as one operand and a general-
 907 ;;; -purpose register or a memory location as the other operand.
 908
 909 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-reg/mem 32
 910                                         :default-printer
 911                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 912   (prefix  :field (byte 8 0))
 913   (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
 914   (op      :field (byte 8 16))
 915   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 916                                 :type 'sized-reg/mem)
 917   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg))
 918
 919 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-reg/mem 40
 920                                         :default-printer
 921                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 922   (prefix  :field (byte 8 0))
 923   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 924   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 925   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
 926   (op      :field (byte 8 24))
 927   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
 928                                 :type 'sized-reg/mem)
 929   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg))
 930
 931 ;;; Instructions having a general-purpose register as one operand and an
 932 ;;; XMM register or a memory location as the other operand.
 933
 934 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-xmm/mem 32
 935                                         :default-printer
 936                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 937   (prefix  :field (byte 8 0))
 938   (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
 939   (op      :field (byte 8 16))
 940   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
 941                                 :type 'sized-xmmreg/mem)
 942   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'reg))
 943
 944 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-reg-xmm/mem 40
 945                                         :default-printer
 946                                         '(:name :tab reg ", " reg/mem))
 947   (prefix  :field (byte 8 0))
 948   (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
 949   (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
 950   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
 951   (op      :field (byte 8 24))
 952   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
 953                                 :type 'sized-xmmreg/mem)
 954   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'reg))
 955
 956 ;;;; This section was added by jrd, for fp instructions.
 957
 958 ;;; regular fp inst to/from registers/memory
 959 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point 16
 960                                         :default-printer
 961                                         `(:name :tab reg/mem))
 962   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 963   (op     :fields (list (byte 3 0) (byte 3 11)))
 964   (reg/mem :fields (list (byte 2 14) (byte 3 8)) :type 'reg/mem))
 965
 966 ;;; fp insn to/from fp reg
 967 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-fp 16
 968                                         :default-printer `(:name :tab fp-reg))
 969   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 970   (suffix :field (byte 2 14) :value #b11)
 971   (op     :fields (list (byte 3 0) (byte 3 11)))
 972   (fp-reg :field (byte 3 8) :type 'fp-reg))
 973
 974 ;;; fp insn to/from fp reg, with the reversed source/destination flag.
 975 (sb!disassem:define-instruction-format
 976  (floating-point-fp-d 16
 977    :default-printer `(:name :tab ,(swap-if 'd "ST0" ", " 'fp-reg)))
 978   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 979   (suffix :field (byte 2 14) :value #b11)
 980   (op     :fields (list (byte 2 0) (byte 3 11)))
 981   (d      :field (byte 1 2))
 982   (fp-reg :field (byte 3 8) :type 'fp-reg))
 983
 984
 985 ;;; (added by (?) pfw)
 986 ;;; fp no operand isns
 987 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-no 16
 988                                       :default-printer '(:name))
 989   (prefix :field (byte 8  0) :value #b11011001)
 990   (suffix :field (byte 3 13) :value #b111)
 991   (op     :field (byte 5  8)))
 992
 993 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-3 16
 994                                       :default-printer '(:name))
 995   (prefix :field (byte 5 3) :value #b11011)
 996   (suffix :field (byte 2 14) :value #b11)
 997   (op     :fields (list (byte 3 0) (byte 6 8))))
 998
 999 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-5 16
1000                                       :default-printer '(:name))
1001   (prefix :field (byte 8  0) :value #b11011011)
1002   (suffix :field (byte 3 13) :value #b111)
1003   (op     :field (byte 5  8)))
1004
1005 (sb!disassem:define-instruction-format (floating-point-st 16
1006                                       :default-printer '(:name))
1007   (prefix :field (byte 8  0) :value #b11011111)
1008   (suffix :field (byte 3 13) :value #b111)
1009   (op     :field (byte 5  8)))
1010
1011 (sb!disassem:define-instruction-format (string-op 8
1012                                      :include 'simple
1013                                      :default-printer '(:name width)))
1014
1015 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-string-op 16
1016                                      :include 'rex-simple
1017                                      :default-printer '(:name width)))
1018
1019 (sb!disassem:define-instruction-format (short-cond-jump 16)
1020   (op    :field (byte 4 4))
1021   (cc    :field (byte 4 0) :type 'condition-code)
1022   (label :field (byte 8 8) :type 'displacement))
1023
1024 (sb!disassem:define-instruction-format (short-jump 16
1025                                      :default-printer '(:name :tab label))
1026   (const :field (byte 4 4) :value #b1110)
1027   (op    :field (byte 4 0))
1028   (label :field (byte 8 8) :type 'displacement))
1029
1030 (sb!disassem:define-instruction-format (near-cond-jump 16)
1031   (op    :fields (list (byte 8 0) (byte 4 12)) :value '(#b00001111 #b1000))
1032   (cc    :field (byte 4 8) :type 'condition-code)
1033   ;; The disassembler currently doesn't let you have an instruction > 32 bits
1034   ;; long, so we fake it by using a prefilter to read the offset.
1035   (label :type 'displacement
1036          :prefilter (lambda (value dstate)
1037                       (declare (ignore value)) ; always nil anyway
1038                       (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate))))
1039
1040 (sb!disassem:define-instruction-format (near-jump 8
1041                                      :default-printer '(:name :tab label))
1042   (op    :field (byte 8 0))
1043   ;; The disassembler currently doesn't let you have an instruction > 32 bits
1044   ;; long, so we fake it by using a prefilter to read the address.
1045   (label :type 'displacement
1046          :prefilter (lambda (value dstate)
1047                       (declare (ignore value)) ; always nil anyway
1048                       (sb!disassem:read-signed-suffix 32 dstate))))
1049
1050
1051 (sb!disassem:define-instruction-format (cond-set 24
1052                                      :default-printer '('set cc :tab reg/mem))
1053   (prefix :field (byte 8 0) :value #b00001111)
1054   (op    :field (byte 4 12) :value #b1001)
1055   (cc    :field (byte 4 8) :type 'condition-code)
1056   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
1057            :type 'sized-byte-reg/mem)
1058   (reg     :field (byte 3 19)   :value #b000))
1059
1060 (sb!disassem:define-instruction-format (cond-move 24
1061                                      :default-printer
1062                                         '('cmov cc :tab reg ", " reg/mem))
1063   (prefix  :field (byte 8 0)    :value #b00001111)
1064   (op      :field (byte 4 12)   :value #b0100)
1065   (cc      :field (byte 4 8)    :type 'condition-code)
1066   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
1067                                 :type 'reg/mem)
1068   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg))
1069
1070 (sb!disassem:define-instruction-format (rex-cond-move 32
1071                                      :default-printer
1072                                         '('cmov cc :tab reg ", " reg/mem))
1073   (rex     :field (byte 4 4)   :value #b0100)
1074   (wrxb    :field (byte 4 0)    :type 'wrxb)
1075   (prefix  :field (byte 8 8)    :value #b00001111)
1076   (op      :field (byte 4 20)   :value #b0100)
1077   (cc      :field (byte 4 16)    :type 'condition-code)
1078   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
1079                                 :type 'reg/mem)
1080   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'reg))
1081
1082 (sb!disassem:define-instruction-format (enter-format 32
1083                                      :default-printer '(:name
1084                                                         :tab disp
1085                                                         (:unless (:constant 0)
1086                                                           ", " level)))
1087   (op :field (byte 8 0))
1088   (disp :field (byte 16 8))
1089   (level :field (byte 8 24)))
1090
1091 ;;; Single byte instruction with an immediate byte argument.
1092 (sb!disassem:define-instruction-format (byte-imm 16
1093                                      :default-printer '(:name :tab code))
1094  (op :field (byte 8 0))
1095  (code :field (byte 8 8)))
1096 \f
1097 ;;;; primitive emitters
1098
1099 (define-bitfield-emitter emit-word 16
1100   (byte 16 0))
1101
1102 (define-bitfield-emitter emit-dword 32
1103   (byte 32 0))
1104
1105 ;;; Most uses of dwords are as displacements or as immediate values in
1106 ;;; 64-bit operations. In these cases they are sign-extended to 64 bits.
1107 ;;; EMIT-DWORD is unsuitable there because it accepts values of type
1108 ;;; (OR (SIGNED-BYTE 32) (UNSIGNED-BYTE 32)), so we provide a more
1109 ;;; restricted emitter here.
1110 (defun emit-signed-dword (segment value)
1111   (declare (type segment segment)
1112            (type (signed-byte 32) value))
1113   (declare (inline emit-dword))
1114   (emit-dword segment value))
1115
1116 (define-bitfield-emitter emit-qword 64
1117   (byte 64 0))
1118
1119 (define-bitfield-emitter emit-byte-with-reg 8
1120   (byte 5 3) (byte 3 0))
1121
1122 (define-bitfield-emitter emit-mod-reg-r/m-byte 8
1123   (byte 2 6) (byte 3 3) (byte 3 0))
1124
1125 (define-bitfield-emitter emit-sib-byte 8
1126   (byte 2 6) (byte 3 3) (byte 3 0))
1127
1128 (define-bitfield-emitter emit-rex-byte 8
1129   (byte 4 4) (byte 1 3) (byte 1 2) (byte 1 1) (byte 1 0))
1130
1131
1132 \f
1133 ;;;; fixup emitters
1134
1135 (defun emit-absolute-fixup (segment fixup &optional quad-p)
1136   (note-fixup segment (if quad-p :absolute64 :absolute) fixup)
1137   (let ((offset (fixup-offset fixup)))
1138     (if (label-p offset)
1139         (emit-back-patch segment
1140                          (if quad-p 8 4)
1141                          (lambda (segment posn)
1142                            (declare (ignore posn))
1143                            (let ((val  (- (+ (component-header-length)
1144                                              (or (label-position offset)
1145                                                  0))
1146                                           other-pointer-lowtag)))
1147                              (if quad-p
1148                                  (emit-qword segment val)
1149                                  (emit-signed-dword segment val)))))
1150         (if quad-p
1151             (emit-qword segment (or offset 0))
1152             (emit-signed-dword segment (or offset 0))))))
1153
1154 (defun emit-relative-fixup (segment fixup)
1155   (note-fixup segment :relative fixup)
1156   (emit-signed-dword segment (or (fixup-offset fixup) 0)))
1157
1158 \f
1159 ;;;; the effective-address (ea) structure
1160
1161 (defun reg-tn-encoding (tn)
1162   (declare (type tn tn))
1163   ;; ea only has space for three bits of register number: regs r8
1164   ;; and up are selected by a REX prefix byte which caller is responsible
1165   ;; for having emitted where necessary already
1166   (ecase (sb-name (sc-sb (tn-sc tn)))
1167     (registers
1168      (let ((offset (mod (tn-offset tn) 16)))
1169        (logior (ash (logand offset 1) 2)
1170                (ash offset -1))))
1171     (float-registers
1172      (mod (tn-offset tn) 8))))
1173
1174 (defstruct (ea (:constructor make-ea (size &key base index scale disp))
1175                (:copier nil))
1176   ;; note that we can represent an EA with a QWORD size, but EMIT-EA
1177   ;; can't actually emit it on its own: caller also needs to emit REX
1178   ;; prefix
1179   (size nil :type (member :byte :word :dword :qword))
1180   (base nil :type (or tn null))
1181   (index nil :type (or tn null))
1182   (scale 1 :type (member 1 2 4 8))
1183   (disp 0 :type (or (unsigned-byte 32) (signed-byte 32) fixup)))
1184 (def!method print-object ((ea ea) stream)
1185   (cond ((or *print-escape* *print-readably*)
1186          (print-unreadable-object (ea stream :type t)
1187            (format stream
1188                    "~S~@[ base=~S~]~@[ index=~S~]~@[ scale=~S~]~@[ disp=~S~]"
1189                    (ea-size ea)
1190                    (ea-base ea)
1191                    (ea-index ea)
1192                    (let ((scale (ea-scale ea)))
1193                      (if (= scale 1) nil scale))
1194                    (ea-disp ea))))
1195         (t
1196          (format stream "~A PTR [" (symbol-name (ea-size ea)))
1197          (when (ea-base ea)
1198            (write-string (sb!c::location-print-name (ea-base ea)) stream)
1199            (when (ea-index ea)
1200              (write-string "+" stream)))
1201          (when (ea-index ea)
1202            (write-string (sb!c::location-print-name (ea-index ea)) stream))
1203          (unless (= (ea-scale ea) 1)
1204            (format stream "*~A" (ea-scale ea)))
1205          (typecase (ea-disp ea)
1206            (null)
1207            (integer
1208             (format stream "~@D" (ea-disp ea)))
1209            (t
1210             (format stream "+~A" (ea-disp ea))))
1211          (write-char #\] stream))))
1212
1213 (defun emit-constant-tn-rip (segment constant-tn reg)
1214   ;; AMD64 doesn't currently have a code object register to use as a
1215   ;; base register for constant access. Instead we use RIP-relative
1216   ;; addressing. The offset from the SIMPLE-FUN-HEADER to the instruction
1217   ;; is passed to the backpatch callback. In addition we need the offset
1218   ;; from the start of the function header to the slot in the CODE-HEADER
1219   ;; that stores the constant. Since we don't know where the code header
1220   ;; starts, instead count backwards from the function header.
1221   (let* ((2comp (component-info *component-being-compiled*))
1222          (constants (ir2-component-constants 2comp))
1223          (len (length constants))
1224          ;; Both CODE-HEADER and SIMPLE-FUN-HEADER are 16-byte aligned.
1225          ;; If there are an even amount of constants, there will be
1226          ;; an extra qword of padding before the function header, which
1227          ;; needs to be adjusted for. XXX: This will break if new slots
1228          ;; are added to the code header.
1229          (offset (* (- (+ len (if (evenp len)
1230                                   1
1231                                   2))
1232                        (tn-offset constant-tn))
1233                     n-word-bytes)))
1234     ;; RIP-relative addressing
1235     (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b101)
1236     (emit-back-patch segment
1237                      4
1238                      (lambda (segment posn)
1239                        ;; The addressing is relative to end of instruction,
1240                        ;; i.e. the end of this dword. Hence the + 4.
1241                        (emit-signed-dword segment
1242                                           (+ 4 (- (+ offset posn)))))))
1243   (values))
1244
1245 (defun emit-label-rip (segment fixup reg)
1246   (let ((label (fixup-offset fixup)))
1247     ;; RIP-relative addressing
1248     (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b101)
1249     (emit-back-patch segment
1250                      4
1251                      (lambda (segment posn)
1252                        (emit-signed-dword segment (- (label-position label)
1253                                                      (+ posn 4))))))
1254   (values))
1255
1256 (defun emit-ea (segment thing reg &optional allow-constants)
1257   (etypecase thing
1258     (tn
1259      ;; this would be eleganter if we had a function that would create
1260      ;; an ea given a tn
1261      (ecase (sb-name (sc-sb (tn-sc thing)))
1262        ((registers float-registers)
1263         (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b11 reg (reg-tn-encoding thing)))
1264        (stack
1265         ;; Convert stack tns into an index off RBP.
1266         (let ((disp (- (* (1+ (tn-offset thing)) n-word-bytes))))
1267           (cond ((< -128 disp 127)
1268                  (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b01 reg #b101)
1269                  (emit-byte segment disp))
1270                 (t
1271                  (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b10 reg #b101)
1272                  (emit-signed-dword segment disp)))))
1273        (constant
1274         (unless allow-constants
1275           ;; Why?
1276           (error
1277            "Constant TNs can only be directly used in MOV, PUSH, and CMP."))
1278         (emit-constant-tn-rip segment thing reg))))
1279     (ea
1280      (let* ((base (ea-base thing))
1281             (index (ea-index thing))
1282             (scale (ea-scale thing))
1283             (disp (ea-disp thing))
1284             (mod (cond ((or (null base)
1285                             (and (eql disp 0)
1286                                  (not (= (reg-tn-encoding base) #b101))))
1287                         #b00)
1288                        ((and (fixnump disp) (<= -128 disp 127))
1289                         #b01)
1290                        (t
1291                         #b10)))
1292             (r/m (cond (index #b100)
1293                        ((null base) #b101)
1294                        (t (reg-tn-encoding base)))))
1295        (when (and (= mod 0) (= r/m #b101))
1296          ;; this is rip-relative in amd64, so we'll use a sib instead
1297          (setf r/m #b100 scale 1))
1298        (emit-mod-reg-r/m-byte segment mod reg r/m)
1299        (when (= r/m #b100)
1300          (let ((ss (1- (integer-length scale)))
1301                (index (if (null index)
1302                           #b100
1303                           (let ((index (reg-tn-encoding index)))
1304                             (if (= index #b100)
1305                                 (error "can't index off of ESP")
1306                                 index))))
1307                (base (if (null base)
1308                          #b101
1309                          (reg-tn-encoding base))))
1310            (emit-sib-byte segment ss index base)))
1311        (cond ((= mod #b01)
1312               (emit-byte segment disp))
1313              ((or (= mod #b10) (null base))
1314               (if (fixup-p disp)
1315                   (emit-absolute-fixup segment disp)
1316                   (emit-signed-dword segment disp))))))
1317     (fixup
1318      (typecase (fixup-offset thing)
1319        (label
1320         (emit-label-rip segment thing reg))
1321        (t
1322         (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b00 reg #b100)
1323         (emit-sib-byte segment 0 #b100 #b101)
1324         (emit-absolute-fixup segment thing))))))
1325
1326 ;;; like the above, but for fp-instructions--jrd
1327 (defun emit-fp-op (segment thing op)
1328   (if (fp-reg-tn-p thing)
1329       (emit-byte segment (dpb op (byte 3 3) (dpb (tn-offset thing)
1330                                                  (byte 3 0)
1331                                                  #b11000000)))
1332     (emit-ea segment thing op)))
1333
1334 (defun byte-reg-p (thing)
1335   (and (tn-p thing)
1336        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1337        (member (sc-name (tn-sc thing)) *byte-sc-names*)
1338        t))
1339
1340 (defun byte-ea-p (thing)
1341   (typecase thing
1342     (ea (eq (ea-size thing) :byte))
1343     (tn
1344      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *byte-sc-names*) t))
1345     (t nil)))
1346
1347 (defun word-reg-p (thing)
1348   (and (tn-p thing)
1349        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1350        (member (sc-name (tn-sc thing)) *word-sc-names*)
1351        t))
1352
1353 (defun word-ea-p (thing)
1354   (typecase thing
1355     (ea (eq (ea-size thing) :word))
1356     (tn (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *word-sc-names*) t))
1357     (t nil)))
1358
1359 (defun dword-reg-p (thing)
1360   (and (tn-p thing)
1361        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1362        (member (sc-name (tn-sc thing)) *dword-sc-names*)
1363        t))
1364
1365 (defun dword-ea-p (thing)
1366   (typecase thing
1367     (ea (eq (ea-size thing) :dword))
1368     (tn
1369      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *dword-sc-names*) t))
1370     (t nil)))
1371
1372 (defun qword-reg-p (thing)
1373   (and (tn-p thing)
1374        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)
1375        (member (sc-name (tn-sc thing)) *qword-sc-names*)
1376        t))
1377
1378 (defun qword-ea-p (thing)
1379   (typecase thing
1380     (ea (eq (ea-size thing) :qword))
1381     (tn
1382      (and (member (sc-name (tn-sc thing)) *qword-sc-names*) t))
1383     (t nil)))
1384
1385 ;;; Return true if THING is a general-purpose register TN.
1386 (defun register-p (thing)
1387   (and (tn-p thing)
1388        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'registers)))
1389
1390 (defun accumulator-p (thing)
1391   (and (register-p thing)
1392        (= (tn-offset thing) 0)))
1393
1394 ;;; Return true if THING is an XMM register TN.
1395 (defun xmm-register-p (thing)
1396   (and (tn-p thing)
1397        (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc thing))) 'float-registers)))
1398
1399 \f
1400 ;;;; utilities
1401
1402 (def!constant +operand-size-prefix-byte+ #b01100110)
1403
1404 (defun maybe-emit-operand-size-prefix (segment size)
1405   (unless (or (eq size :byte)
1406               (eq size :qword)          ; REX prefix handles this
1407               (eq size +default-operand-size+))
1408     (emit-byte segment +operand-size-prefix-byte+)))
1409
1410 ;;; A REX prefix must be emitted if at least one of the following
1411 ;;; conditions is true:
1412 ;;  1. The operand size is :QWORD and the default operand size of the
1413 ;;     instruction is not :QWORD.
1414 ;;; 2. The instruction references an extended register.
1415 ;;; 3. The instruction references one of the byte registers SIL, DIL,
1416 ;;;    SPL or BPL.
1417
1418 ;;; Emit a REX prefix if necessary. OPERAND-SIZE is used to determine
1419 ;;; whether to set REX.W. Callers pass it explicitly as :DO-NOT-SET if
1420 ;;; this should not happen, for example because the instruction's
1421 ;;; default operand size is qword. R, X and B are NIL or TNs specifying
1422 ;;; registers the encodings of which are extended with the REX.R, REX.X
1423 ;;; and REX.B bit, respectively. To determine whether one of the byte
1424 ;;; registers is used that can only be accessed using a REX prefix, we
1425 ;;; need only to test R and B, because X is only used for the index
1426 ;;; register of an effective address and therefore never byte-sized.
1427 ;;; For R we can avoid to calculate the size of the TN because it is
1428 ;;; always OPERAND-SIZE. The size of B must be calculated here because
1429 ;;; B can be address-sized (if it is the base register of an effective
1430 ;;; address), of OPERAND-SIZE (if the instruction operates on two
1431 ;;; registers) or of some different size (in the instructions that
1432 ;;; combine arguments of different sizes: MOVZX, MOVSX, MOVSXD and
1433 ;;; several SSE instructions, e.g. CVTSD2SI). We don't distinguish
1434 ;;; between general-purpose and floating point registers for this cause
1435 ;;; because only general-purpose registers can be byte-sized at all.
1436 (defun maybe-emit-rex-prefix (segment operand-size r x b)
1437   (declare (type (member nil :byte :word :dword :qword :do-not-set)
1438                  operand-size)
1439            (type (or null tn) r x b))
1440   (labels ((if-hi (r)
1441              (if (and r (> (tn-offset r)
1442                            ;; offset of r8 is 16, offset of xmm8 is 8
1443                            (if (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc r)))
1444                                    'float-registers)
1445                                7
1446                                15)))
1447                  1
1448                  0))
1449            (reg-4-7-p (r)
1450              ;; Assuming R is a TN describing a general-purpose
1451              ;; register, return true if it references register
1452              ;; 4 upto 7.
1453              (<= 8 (tn-offset r) 15)))
1454     (let ((rex-w (if (eq operand-size :qword) 1 0))
1455           (rex-r (if-hi r))
1456           (rex-x (if-hi x))
1457           (rex-b (if-hi b)))
1458       (when (or (not (zerop (logior rex-w rex-r rex-x rex-b)))
1459                 (and r
1460                      (eq operand-size :byte)
1461                      (reg-4-7-p r))
1462                 (and b
1463                      (eq (operand-size b) :byte)
1464                      (reg-4-7-p b)))
1465         (emit-rex-byte segment #b0100 rex-w rex-r rex-x rex-b)))))
1466
1467 ;;; Emit a REX prefix if necessary. The operand size is determined from
1468 ;;; THING or can be overwritten by OPERAND-SIZE. This and REG are always
1469 ;;; passed to MAYBE-EMIT-REX-PREFIX. Additionally, if THING is an EA we
1470 ;;; pass its index and base registers, if it is a register TN, we pass
1471 ;;; only itself.
1472 ;;; In contrast to EMIT-EA above, neither stack TNs nor fixups need to
1473 ;;; be treated specially here: If THING is a stack TN, neither it nor
1474 ;;; any of its components are passed to MAYBE-EMIT-REX-PREFIX which
1475 ;;; works correctly because stack references always use RBP as the base
1476 ;;; register and never use an index register so no extended registers
1477 ;;; need to be accessed. Fixups are assembled using an addressing mode
1478 ;;; of displacement-only or RIP-plus-displacement (see EMIT-EA), so may
1479 ;;; not reference an extended register. The displacement-only addressing
1480 ;;; mode requires that REX.X is 0, which is ensured here.
1481 (defun maybe-emit-rex-for-ea (segment thing reg &key operand-size)
1482   (declare (type (or ea tn fixup) thing)
1483            (type (or null tn) reg)
1484            (type (member nil :byte :word :dword :qword :do-not-set)
1485                  operand-size))
1486   (let ((ea-p (ea-p thing)))
1487     (maybe-emit-rex-prefix segment
1488                            (or operand-size (operand-size thing))
1489                            reg
1490                            (and ea-p (ea-index thing))
1491                            (cond (ea-p (ea-base thing))
1492                                  ((and (tn-p thing)
1493                                        (member (sb-name (sc-sb (tn-sc thing)))
1494                                                '(float-registers registers)))
1495                                   thing)
1496                                  (t nil)))))
1497
1498 (defun operand-size (thing)
1499   (typecase thing
1500     (tn
1501      ;; FIXME: might as well be COND instead of having to use #. readmacro
1502      ;; to hack up the code
1503      (case (sc-name (tn-sc thing))
1504        (#.*qword-sc-names*
1505         :qword)
1506        (#.*dword-sc-names*
1507         :dword)
1508        (#.*word-sc-names*
1509         :word)
1510        (#.*byte-sc-names*
1511         :byte)
1512        ;; added by jrd: float-registers is a separate size (?)
1513        ;; The only place in the code where we are called with THING
1514        ;; being a float-register is in MAYBE-EMIT-REX-PREFIX when it
1515        ;; checks whether THING is a byte register. Thus our result in
1516        ;; these cases could as well be :dword and :qword. I leave it as
1517        ;; :float and :double which is more likely to trigger an aver
1518        ;; instead of silently doing the wrong thing in case this
1519        ;; situation should change. Lutz Euler, 2005-10-23.
1520        (#.*float-sc-names*
1521         :float)
1522        (#.*double-sc-names*
1523         :double)
1524        (t
1525         (error "can't tell the size of ~S ~S" thing (sc-name (tn-sc thing))))))
1526     (ea
1527      (ea-size thing))
1528     (fixup
1529      ;; GNA.  Guess who spelt "flavor" correctly first time round?
1530      ;; There's a strong argument in my mind to change all uses of
1531      ;; "flavor" to "kind": and similarly with some misguided uses of
1532      ;; "type" here and there.  -- CSR, 2005-01-06.
1533      (case (fixup-flavor thing)
1534        ((:foreign-dataref) :qword)))
1535     (t
1536      nil)))
1537
1538 (defun matching-operand-size (dst src)
1539   (let ((dst-size (operand-size dst))
1540         (src-size (operand-size src)))
1541     (if dst-size
1542         (if src-size
1543             (if (eq dst-size src-size)
1544                 dst-size
1545                 (error "size mismatch: ~S is a ~S and ~S is a ~S."
1546                        dst dst-size src src-size))
1547             dst-size)
1548         (if src-size
1549             src-size
1550             (error "can't tell the size of either ~S or ~S" dst src)))))
1551
1552 ;;; Except in a very few cases (MOV instructions A1, A3 and B8 - BF)
1553 ;;; we expect dword data bytes even when 64 bit work is being done.
1554 ;;; But A1 and A3 are currently unused and B8 - BF use EMIT-QWORD
1555 ;;; directly, so we emit all quad constants as dwords, additionally
1556 ;;; making sure that they survive the sign-extension to 64 bits
1557 ;;; unchanged.
1558 (defun emit-sized-immediate (segment size value)
1559   (ecase size
1560     (:byte
1561      (emit-byte segment value))
1562     (:word
1563      (emit-word segment value))
1564     (:dword
1565      (emit-dword segment value))
1566     (:qword
1567      (emit-signed-dword segment value))))
1568 \f
1569 ;;;; general data transfer
1570
1571 ;;; This is the part of the MOV instruction emitter that does moving
1572 ;;; of an immediate value into a qword register. We go to some length
1573 ;;; to achieve the shortest possible encoding.
1574 (defun emit-immediate-move-to-qword-register (segment dst src)
1575   (declare (type integer src))
1576   (cond ((typep src '(unsigned-byte 32))
1577          ;; We use the B8 - BF encoding with an operand size of 32 bits
1578          ;; here and let the implicit zero-extension fill the upper half
1579          ;; of the 64-bit destination register. Instruction size: five
1580          ;; or six bytes. (A REX prefix will be emitted only if the
1581          ;; destination is an extended register.)
1582          (maybe-emit-rex-prefix segment :dword nil nil dst)
1583          (emit-byte-with-reg segment #b10111 (reg-tn-encoding dst))
1584          (emit-dword segment src))
1585         (t
1586          (maybe-emit-rex-prefix segment :qword nil nil dst)
1587          (cond ((typep src '(signed-byte 32))
1588                 ;; Use the C7 encoding that takes a 32-bit immediate and
1589                 ;; sign-extends it to 64 bits. Instruction size: seven
1590                 ;; bytes.
1591                 (emit-byte segment #b11000111)
1592                 (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b11 #b000
1593                                        (reg-tn-encoding dst))
1594                 (emit-signed-dword segment src))
1595                ((typep src `(integer ,(- (expt 2 64) (expt 2 31))
1596                                      (,(expt 2 64))))
1597                 ;; This triggers on positive integers of 64 bits length
1598                 ;; with the most significant 33 bits being 1. We use the
1599                 ;; same encoding as in the previous clause.
1600                 (emit-byte segment #b11000111)
1601                 (emit-mod-reg-r/m-byte segment #b11 #b000
1602                                        (reg-tn-encoding dst))
1603                 (emit-signed-dword segment (- src (expt 2 64))))
1604                (t
1605                 ;; We need a full 64-bit immediate. Instruction size:
1606                 ;; ten bytes.
1607                 (emit-byte-with-reg segment #b10111 (reg-tn-encoding dst))
1608                 (emit-qword segment src))))))
1609
1610 (define-instruction mov (segment dst src)
1611   ;; immediate to register
1612   (:printer reg ((op #b1011) (imm nil :type 'signed-imm-data))
1613             '(:name :tab reg ", " imm))
1614   (:printer rex-reg ((op #b1011) (imm nil :type 'signed-imm-data-upto-qword))
1615             '(:name :tab reg ", " imm))
1616   ;; absolute mem to/from accumulator
1617   (:printer simple-dir ((op #b101000) (imm nil :type 'imm-addr))
1618             `(:name :tab ,(swap-if 'dir 'accum ", " '("[" imm "]"))))
1619   ;; register to/from register/memory
1620   (:printer reg-reg/mem-dir ((op #b100010)))
1621   (:printer rex-reg-reg/mem-dir ((op #b100010)))
1622   ;; immediate to register/memory
1623   (:printer reg/mem-imm ((op '(#b1100011 #b000))))
1624   (:printer rex-reg/mem-imm ((op '(#b1100011 #b000))))
1625
1626   (:emitter
1627    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1628      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1629      (cond ((register-p dst)
1630             (cond ((integerp src)
1631                    (cond ((eq size :qword)
1632                           (emit-immediate-move-to-qword-register segment
1633                                                                  dst src))
1634                          (t
1635                           (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil dst)
1636                           (emit-byte-with-reg segment
1637                                               (if (eq size :byte)
1638                                                   #b10110
1639                                                   #b10111)
1640                                               (reg-tn-encoding dst))
1641                           (emit-sized-immediate segment size src))))
1642                   (t
1643                    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
1644                    (emit-byte segment
1645                               (if (eq size :byte)
1646                                   #b10001010
1647                                   #b10001011))
1648                    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst) t))))
1649            ((integerp src)
1650             ;; C7 only deals with 32 bit immediates even if the
1651             ;; destination is a 64-bit location. The value is
1652             ;; sign-extended in this case.
1653             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1654             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11000110 #b11000111))
1655             (emit-ea segment dst #b000)
1656             (emit-sized-immediate segment size src))
1657            ((register-p src)
1658             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
1659             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10001000 #b10001001))
1660             (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))
1661            ((fixup-p src)
1662             ;; Generally we can't MOV a fixupped value into an EA, since
1663             ;; MOV on non-registers can only take a 32-bit immediate arg.
1664             ;; Make an exception for :FOREIGN fixups (pretty much just
1665             ;; the runtime asm, since other foreign calls go through the
1666             ;; the linkage table) and for linkage table references, since
1667             ;; these should always end up in low memory.
1668             (aver (or (eq (fixup-flavor src) :foreign)
1669                       (eq (fixup-flavor src) :foreign-dataref)
1670                       (eq (ea-size dst) :dword)))
1671             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1672             (emit-byte segment #b11000111)
1673             (emit-ea segment dst #b000)
1674             (emit-absolute-fixup segment src))
1675            (t
1676             (error "bogus arguments to MOV: ~S ~S" dst src))))))
1677
1678 (defun emit-move-with-extension (segment dst src signed-p)
1679   (aver (register-p dst))
1680   (let ((dst-size (operand-size dst))
1681         (src-size (operand-size src))
1682         (opcode (if signed-p  #b10111110 #b10110110)))
1683     (ecase dst-size
1684       (:word
1685        (aver (eq src-size :byte))
1686        (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
1687        ;; REX prefix is needed if SRC is SIL, DIL, SPL or BPL.
1688        (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size :word)
1689        (emit-byte segment #b00001111)
1690        (emit-byte segment opcode)
1691        (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
1692       ((:dword :qword)
1693        (ecase src-size
1694          (:byte
1695           (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size dst-size)
1696           (emit-byte segment #b00001111)
1697           (emit-byte segment opcode)
1698           (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
1699          (:word
1700           (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size dst-size)
1701           (emit-byte segment #b00001111)
1702           (emit-byte segment (logior opcode 1))
1703           (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
1704          (:dword
1705           (aver (eq dst-size :qword))
1706           ;; dst is in reg, src is in modrm
1707           (let ((ea-p (ea-p src)))
1708             (maybe-emit-rex-prefix segment (if signed-p :qword :dword) dst
1709                                    (and ea-p (ea-index src))
1710                                    (cond (ea-p (ea-base src))
1711                                          ((tn-p src) src)
1712                                          (t nil)))
1713             (emit-byte segment #x63)    ;movsxd
1714             ;;(emit-byte segment opcode)
1715             (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))))))
1716
1717 (define-instruction movsx (segment dst src)
1718   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width
1719             ((op #b10111110) (reg/mem nil :type 'sized-byte-reg/mem)))
1720   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width
1721             ((op #b10111110) (reg/mem nil :type 'sized-byte-reg/mem)))
1722   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width
1723             ((op #b10111111) (reg/mem nil :type 'sized-word-reg/mem)))
1724   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width
1725             ((op #b10111111) (reg/mem nil :type 'sized-word-reg/mem)))
1726   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src :signed)))
1727
1728 (define-instruction movzx (segment dst src)
1729   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width
1730             ((op #b10110110) (reg/mem nil :type 'sized-byte-reg/mem)))
1731   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width
1732             ((op #b10110110) (reg/mem nil :type 'sized-byte-reg/mem)))
1733   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width
1734             ((op #b10110111) (reg/mem nil :type 'sized-word-reg/mem)))
1735   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width
1736             ((op #b10110111) (reg/mem nil :type 'sized-word-reg/mem)))
1737   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src nil)))
1738
1739 ;;; The regular use of MOVSXD is with an operand size of :qword. This
1740 ;;; sign-extends the dword source into the qword destination register.
1741 ;;; If the operand size is :dword the instruction zero-extends the dword
1742 ;;; source into the qword destination register, i.e. it does the same as
1743 ;;; a dword MOV into a register.
1744 (define-instruction movsxd (segment dst src)
1745   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110001) (width 1)
1746                          (reg/mem nil :type 'sized-dword-reg/mem)))
1747   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b0110001) (width 1)
1748                              (reg/mem nil :type 'sized-dword-reg/mem)))
1749   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src :signed)))
1750
1751 ;;; this is not a real amd64 instruction, of course
1752 (define-instruction movzxd (segment dst src)
1753   ; (:printer reg-reg/mem ((op #x63) (reg nil :type 'reg)))
1754   (:emitter (emit-move-with-extension segment dst src nil)))
1755
1756 (define-instruction push (segment src)
1757   ;; register
1758   (:printer reg-no-width-default-qword ((op #b01010)))
1759   (:printer rex-reg-no-width-default-qword ((op #b01010)))
1760   ;; register/memory
1761   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b110))))
1762   (:printer rex-reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b110))))
1763   ;; immediate
1764   (:printer byte ((op #b01101010) (imm nil :type 'signed-imm-byte))
1765             '(:name :tab imm))
1766   (:printer byte ((op #b01101000)
1767                   (imm nil :type 'signed-imm-data-default-qword))
1768             '(:name :tab imm))
1769   ;; ### segment registers?
1770
1771   (:emitter
1772    (cond ((integerp src)
1773           (cond ((<= -128 src 127)
1774                  (emit-byte segment #b01101010)
1775                  (emit-byte segment src))
1776                 (t
1777                  ;; A REX-prefix is not needed because the operand size
1778                  ;; defaults to 64 bits. The size of the immediate is 32
1779                  ;; bits and it is sign-extended.
1780                  (emit-byte segment #b01101000)
1781                  (emit-signed-dword segment src))))
1782          (t
1783           (let ((size (operand-size src)))
1784             (aver (or (eq size :qword) (eq size :word)))
1785             (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1786             (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil :operand-size :do-not-set)
1787             (cond ((register-p src)
1788                    (emit-byte-with-reg segment #b01010 (reg-tn-encoding src)))
1789                   (t
1790                    (emit-byte segment #b11111111)
1791                    (emit-ea segment src #b110 t))))))))
1792
1793 (define-instruction pop (segment dst)
1794   (:printer reg-no-width-default-qword ((op #b01011)))
1795   (:printer rex-reg-no-width-default-qword ((op #b01011)))
1796   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b10001111 #b000))))
1797   (:printer rex-reg/mem-default-qword ((op '(#b10001111 #b000))))
1798   (:emitter
1799    (let ((size (operand-size dst)))
1800      (aver (or (eq size :qword) (eq size :word)))
1801      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1802      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil :operand-size :do-not-set)
1803      (cond ((register-p dst)
1804             (emit-byte-with-reg segment #b01011 (reg-tn-encoding dst)))
1805            (t
1806             (emit-byte segment #b10001111)
1807             (emit-ea segment dst #b000))))))
1808
1809 (define-instruction xchg (segment operand1 operand2)
1810   ;; Register with accumulator.
1811   (:printer reg-no-width ((op #b10010)) '(:name :tab accum ", " reg))
1812   ;; Register/Memory with Register.
1813   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000011)))
1814   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b1000011)))
1815   (:emitter
1816    (let ((size (matching-operand-size operand1 operand2)))
1817      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1818      (labels ((xchg-acc-with-something (acc something)
1819                 (if (and (not (eq size :byte)) (register-p something))
1820                     (progn
1821                       (maybe-emit-rex-for-ea segment acc something)
1822                       (emit-byte-with-reg segment
1823                                           #b10010
1824                                           (reg-tn-encoding something)))
1825                     (xchg-reg-with-something acc something)))
1826               (xchg-reg-with-something (reg something)
1827                 (maybe-emit-rex-for-ea segment something reg)
1828                 (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000110 #b10000111))
1829                 (emit-ea segment something (reg-tn-encoding reg))))
1830        (cond ((accumulator-p operand1)
1831               (xchg-acc-with-something operand1 operand2))
1832              ((accumulator-p operand2)
1833               (xchg-acc-with-something operand2 operand1))
1834              ((register-p operand1)
1835               (xchg-reg-with-something operand1 operand2))
1836              ((register-p operand2)
1837               (xchg-reg-with-something operand2 operand1))
1838              (t
1839               (error "bogus args to XCHG: ~S ~S" operand1 operand2)))))))
1840
1841 (define-instruction lea (segment dst src)
1842   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b1000110)))
1843   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000110) (width 1)))
1844   (:emitter
1845    (aver (or (dword-reg-p dst) (qword-reg-p dst)))
1846    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst
1847                           :operand-size :qword)
1848    (emit-byte segment #b10001101)
1849    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst))))
1850
1851 (define-instruction cmpxchg (segment dst src)
1852   ;; Register/Memory with Register.
1853   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1011000)) '(:name :tab reg/mem ", " reg))
1854   (:emitter
1855    (aver (register-p src))
1856    (let ((size (matching-operand-size src dst)))
1857      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1858      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
1859      (emit-byte segment #b00001111)
1860      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10110000 #b10110001))
1861      (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))))
1862
1863 \f
1864
1865 (define-instruction fs-segment-prefix (segment)
1866   (:emitter
1867    (emit-byte segment #x64)))
1868
1869 ;;;; flag control instructions
1870
1871 ;;; CLC -- Clear Carry Flag.
1872 (define-instruction clc (segment)
1873   (:printer byte ((op #b11111000)))
1874   (:emitter
1875    (emit-byte segment #b11111000)))
1876
1877 ;;; CLD -- Clear Direction Flag.
1878 (define-instruction cld (segment)
1879   (:printer byte ((op #b11111100)))
1880   (:emitter
1881    (emit-byte segment #b11111100)))
1882
1883 ;;; CLI -- Clear Iterrupt Enable Flag.
1884 (define-instruction cli (segment)
1885   (:printer byte ((op #b11111010)))
1886   (:emitter
1887    (emit-byte segment #b11111010)))
1888
1889 ;;; CMC -- Complement Carry Flag.
1890 (define-instruction cmc (segment)
1891   (:printer byte ((op #b11110101)))
1892   (:emitter
1893    (emit-byte segment #b11110101)))
1894
1895 ;;; LAHF -- Load AH into flags.
1896 (define-instruction lahf (segment)
1897   (:printer byte ((op #b10011111)))
1898   (:emitter
1899    (emit-byte segment #b10011111)))
1900
1901 ;;; POPF -- Pop flags.
1902 (define-instruction popf (segment)
1903   (:printer byte ((op #b10011101)))
1904   (:emitter
1905    (emit-byte segment #b10011101)))
1906
1907 ;;; PUSHF -- push flags.
1908 (define-instruction pushf (segment)
1909   (:printer byte ((op #b10011100)))
1910   (:emitter
1911    (emit-byte segment #b10011100)))
1912
1913 ;;; SAHF -- Store AH into flags.
1914 (define-instruction sahf (segment)
1915   (:printer byte ((op #b10011110)))
1916   (:emitter
1917    (emit-byte segment #b10011110)))
1918
1919 ;;; STC -- Set Carry Flag.
1920 (define-instruction stc (segment)
1921   (:printer byte ((op #b11111001)))
1922   (:emitter
1923    (emit-byte segment #b11111001)))
1924
1925 ;;; STD -- Set Direction Flag.
1926 (define-instruction std (segment)
1927   (:printer byte ((op #b11111101)))
1928   (:emitter
1929    (emit-byte segment #b11111101)))
1930
1931 ;;; STI -- Set Interrupt Enable Flag.
1932 (define-instruction sti (segment)
1933   (:printer byte ((op #b11111011)))
1934   (:emitter
1935    (emit-byte segment #b11111011)))
1936 \f
1937 ;;;; arithmetic
1938
1939 (defun emit-random-arith-inst (name segment dst src opcode
1940                                     &optional allow-constants)
1941   (let ((size (matching-operand-size dst src)))
1942     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
1943     (cond
1944      ((integerp src)
1945       (cond ((and (not (eq size :byte)) (<= -128 src 127))
1946              (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1947              (emit-byte segment #b10000011)
1948              (emit-ea segment dst opcode allow-constants)
1949              (emit-byte segment src))
1950             ((accumulator-p dst)
1951              (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1952              (emit-byte segment
1953                         (dpb opcode
1954                              (byte 3 3)
1955                              (if (eq size :byte)
1956                                  #b00000100
1957                                  #b00000101)))
1958              (emit-sized-immediate segment size src))
1959             (t
1960              (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
1961              (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000000 #b10000001))
1962              (emit-ea segment dst opcode allow-constants)
1963              (emit-sized-immediate segment size src))))
1964      ((register-p src)
1965       (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
1966       (emit-byte segment
1967                  (dpb opcode
1968                       (byte 3 3)
1969                       (if (eq size :byte) #b00000000 #b00000001)))
1970       (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src) allow-constants))
1971      ((register-p dst)
1972       (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
1973       (emit-byte segment
1974                  (dpb opcode
1975                       (byte 3 3)
1976                       (if (eq size :byte) #b00000010 #b00000011)))
1977       (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst) allow-constants))
1978      (t
1979       (error "bogus operands to ~A" name)))))
1980
1981 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
1982   (defun arith-inst-printer-list (subop)
1983     `((accum-imm ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b0000010))))
1984       (rex-accum-imm ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b0000010))))
1985       (reg/mem-imm ((op (#b1000000 ,subop))))
1986       (rex-reg/mem-imm ((op (#b1000000 ,subop))))
1987       ;; The redundant encoding #x82 is invalid in 64-bit mode,
1988       ;; therefore we force WIDTH to 1.
1989       (reg/mem-imm ((op (#b1000001 ,subop)) (width 1)
1990                     (imm nil :type signed-imm-byte)))
1991       (rex-reg/mem-imm ((op (#b1000001 ,subop)) (width 1)
1992                         (imm nil :type signed-imm-byte)))
1993       (reg-reg/mem-dir ((op ,(dpb subop (byte 3 1) #b000000))))
1994       (rex-reg-reg/mem-dir ((op ,(dpb subop (byte 3 1) #b000000))))))
1995   )
1996
1997 (define-instruction add (segment dst src)
1998   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b000))
1999   (:emitter (emit-random-arith-inst "ADD" segment dst src #b000)))
2000
2001 (define-instruction adc (segment dst src)
2002   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b010))
2003   (:emitter (emit-random-arith-inst "ADC" segment dst src #b010)))
2004
2005 (define-instruction sub (segment dst src)
2006   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b101))
2007   (:emitter (emit-random-arith-inst "SUB" segment dst src #b101)))
2008
2009 (define-instruction sbb (segment dst src)
2010   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b011))
2011   (:emitter (emit-random-arith-inst "SBB" segment dst src #b011)))
2012
2013 (define-instruction cmp (segment dst src)
2014   (:printer-list (arith-inst-printer-list #b111))
2015   (:emitter (emit-random-arith-inst "CMP" segment dst src #b111 t)))
2016
2017 (define-instruction inc (segment dst)
2018   ;; Register
2019   (:printer modrm-reg-no-width ((modrm-reg #b000)))
2020   ;; Register/Memory
2021   ;; (:printer rex-reg/mem ((op '(#b11111111 #b001))))
2022   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b000))))
2023   (:emitter
2024    (let ((size (operand-size dst)))
2025      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2026      (cond #+nil ; these opcodes become REX prefixes in x86-64
2027            ((and (not (eq size :byte)) (register-p dst))
2028             (emit-byte-with-reg segment #b01000 (reg-tn-encoding dst)))
2029            (t
2030             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2031             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11111110 #b11111111))
2032             (emit-ea segment dst #b000))))))
2033
2034 (define-instruction dec (segment dst)
2035   ;; Register.
2036   (:printer modrm-reg-no-width ((modrm-reg #b001)))
2037   ;; Register/Memory
2038   (:printer reg/mem ((op '(#b1111111 #b001))))
2039   (:emitter
2040    (let ((size (operand-size dst)))
2041      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2042      (cond #+nil
2043            ((and (not (eq size :byte)) (register-p dst))
2044             (emit-byte-with-reg segment #b01001 (reg-tn-encoding dst)))
2045            (t
2046             (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2047             (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11111110 #b11111111))
2048             (emit-ea segment dst #b001))))))
2049
2050 (define-instruction neg (segment dst)
2051   (:printer reg/mem ((op '(#b1111011 #b011))))
2052   (:printer rex-reg/mem ((op '(#b1111011 #b011))))
2053   (:emitter
2054    (let ((size (operand-size dst)))
2055      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2056      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2057      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2058      (emit-ea segment dst #b011))))
2059
2060 (define-instruction mul (segment dst src)
2061   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b100))))
2062   (:printer rex-accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b100))))
2063   (:emitter
2064    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2065      (aver (accumulator-p dst))
2066      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2067      (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2068      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2069      (emit-ea segment src #b100))))
2070
2071 (define-instruction imul (segment dst &optional src1 src2)
2072   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b101))))
2073   (:printer rex-accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b101))))
2074   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10101111)))
2075   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10101111)))
2076   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110100) (width 1)
2077                          (imm nil :type 'signed-imm-data))
2078             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
2079   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b0110100) (width 1)
2080                              (imm nil :type 'signed-imm-data))
2081             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
2082   (:printer reg-reg/mem ((op #b0110101) (width 1)
2083                          (imm nil :type 'signed-imm-byte))
2084             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
2085   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b0110101) (width 1)
2086                              (imm nil :type 'signed-imm-byte))
2087             '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
2088   (:emitter
2089    (flet ((r/m-with-immed-to-reg (reg r/m immed)
2090             (let* ((size (matching-operand-size reg r/m))
2091                    (sx (and (not (eq size :byte)) (<= -128 immed 127))))
2092               (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2093               (maybe-emit-rex-for-ea segment r/m reg)
2094               (emit-byte segment (if sx #b01101011 #b01101001))
2095               (emit-ea segment r/m (reg-tn-encoding reg))
2096               (if sx
2097                   (emit-byte segment immed)
2098                   (emit-sized-immediate segment size immed)))))
2099      (cond (src2
2100             (r/m-with-immed-to-reg dst src1 src2))
2101            (src1
2102             (if (integerp src1)
2103                 (r/m-with-immed-to-reg dst dst src1)
2104                 (let ((size (matching-operand-size dst src1)))
2105                   (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2106                   (maybe-emit-rex-for-ea segment src1 dst)
2107                   (emit-byte segment #b00001111)
2108                   (emit-byte segment #b10101111)
2109                   (emit-ea segment src1 (reg-tn-encoding dst)))))
2110            (t
2111             (let ((size (operand-size dst)))
2112               (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2113               (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2114               (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2115               (emit-ea segment dst #b101)))))))
2116
2117 (define-instruction div (segment dst src)
2118   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b110))))
2119   (:printer rex-accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b110))))
2120   (:emitter
2121    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2122      (aver (accumulator-p dst))
2123      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2124      (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2125      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2126      (emit-ea segment src #b110))))
2127
2128 (define-instruction idiv (segment dst src)
2129   (:printer accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b111))))
2130   (:printer rex-accum-reg/mem ((op '(#b1111011 #b111))))
2131   (:emitter
2132    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2133      (aver (accumulator-p dst))
2134      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2135      (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2136      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2137      (emit-ea segment src #b111))))
2138
2139 (define-instruction bswap (segment dst)
2140   (:printer ext-reg-no-width ((op #b11001)))
2141   (:emitter
2142    (let ((size (operand-size dst)))
2143      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil dst)
2144      (emit-byte segment #x0f)
2145      (emit-byte-with-reg segment #b11001 (reg-tn-encoding dst)))))
2146
2147 ;;; CBW -- Convert Byte to Word. AX <- sign_xtnd(AL)
2148 (define-instruction cbw (segment)
2149   (:printer x66-byte ((op #b10011000)))
2150   (:emitter
2151    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
2152    (emit-byte segment #b10011000)))
2153
2154 ;;; CWDE -- Convert Word To Double Word Extended. EAX <- sign_xtnd(AX)
2155 (define-instruction cwde (segment)
2156   (:printer byte ((op #b10011000)))
2157   (:emitter
2158    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :dword)
2159    (emit-byte segment #b10011000)))
2160
2161 ;;; CDQE -- Convert Double Word To Quad Word Extended. RAX <- sign_xtnd(EAX)
2162 (define-instruction cdqe (segment)
2163   (:printer rex-byte ((op #b10011000)))
2164   (:emitter
2165    (maybe-emit-rex-prefix segment :qword nil nil nil)
2166    (emit-byte segment #b10011000)))
2167
2168 ;;; CWD -- Convert Word to Double Word. DX:AX <- sign_xtnd(AX)
2169 (define-instruction cwd (segment)
2170   (:printer x66-byte ((op #b10011001)))
2171   (:emitter
2172    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
2173    (emit-byte segment #b10011001)))
2174
2175 ;;; CDQ -- Convert Double Word to Quad Word. EDX:EAX <- sign_xtnd(EAX)
2176 (define-instruction cdq (segment)
2177   (:printer byte ((op #b10011001)))
2178   (:emitter
2179    (maybe-emit-operand-size-prefix segment :dword)
2180    (emit-byte segment #b10011001)))
2181
2182 ;;; CQO -- Convert Quad Word to Octaword. RDX:RAX <- sign_xtnd(RAX)
2183 (define-instruction cqo (segment)
2184   (:printer rex-byte ((op #b10011001)))
2185   (:emitter
2186    (maybe-emit-rex-prefix segment :qword nil nil nil)
2187    (emit-byte segment #b10011001)))
2188
2189 (define-instruction xadd (segment dst src)
2190   ;; Register/Memory with Register.
2191   (:printer ext-reg-reg/mem ((op #b1100000)) '(:name :tab reg/mem ", " reg))
2192   (:emitter
2193    (aver (register-p src))
2194    (let ((size (matching-operand-size src dst)))
2195      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2196      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
2197      (emit-byte segment #b00001111)
2198      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11000000 #b11000001))
2199      (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src)))))
2200
2201 \f
2202 ;;;; logic
2203
2204 (defun emit-shift-inst (segment dst amount opcode)
2205   (let ((size (operand-size dst)))
2206     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2207     (multiple-value-bind (major-opcode immed)
2208         (case amount
2209           (:cl (values #b11010010 nil))
2210           (1 (values #b11010000 nil))
2211           (t (values #b11000000 t)))
2212       (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2213       (emit-byte segment
2214                  (if (eq size :byte) major-opcode (logior major-opcode 1)))
2215       (emit-ea segment dst opcode)
2216       (when immed
2217         (emit-byte segment amount)))))
2218
2219 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
2220   (defun shift-inst-printer-list (subop)
2221     `((reg/mem ((op (#b1101000 ,subop)))
2222                (:name :tab reg/mem ", 1"))
2223       (rex-reg/mem ((op (#b1101000 ,subop)))
2224                    (:name :tab reg/mem ", 1"))
2225       (reg/mem ((op (#b1101001 ,subop)))
2226                (:name :tab reg/mem ", " 'cl))
2227       (rex-reg/mem ((op (#b1101001 ,subop)))
2228                (:name :tab reg/mem ", " 'cl))
2229       (reg/mem-imm ((op (#b1100000 ,subop))
2230                     (imm nil :type imm-byte)))
2231       (rex-reg/mem-imm ((op (#b1100000 ,subop))
2232                     (imm nil :type imm-byte))))))
2233
2234 (define-instruction rol (segment dst amount)
2235   (:printer-list
2236    (shift-inst-printer-list #b000))
2237   (:emitter
2238    (emit-shift-inst segment dst amount #b000)))
2239
2240 (define-instruction ror (segment dst amount)
2241   (:printer-list
2242    (shift-inst-printer-list #b001))
2243   (:emitter
2244    (emit-shift-inst segment dst amount #b001)))
2245
2246 (define-instruction rcl (segment dst amount)
2247   (:printer-list
2248    (shift-inst-printer-list #b010))
2249   (:emitter
2250    (emit-shift-inst segment dst amount #b010)))
2251
2252 (define-instruction rcr (segment dst amount)
2253   (:printer-list
2254    (shift-inst-printer-list #b011))
2255   (:emitter
2256    (emit-shift-inst segment dst amount #b011)))
2257
2258 (define-instruction shl (segment dst amount)
2259   (:printer-list
2260    (shift-inst-printer-list #b100))
2261   (:emitter
2262    (emit-shift-inst segment dst amount #b100)))
2263
2264 (define-instruction shr (segment dst amount)
2265   (:printer-list
2266    (shift-inst-printer-list #b101))
2267   (:emitter
2268    (emit-shift-inst segment dst amount #b101)))
2269
2270 (define-instruction sar (segment dst amount)
2271   (:printer-list
2272    (shift-inst-printer-list #b111))
2273   (:emitter
2274    (emit-shift-inst segment dst amount #b111)))
2275
2276 (defun emit-double-shift (segment opcode dst src amt)
2277   (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2278     (when (eq size :byte)
2279       (error "Double shifts can only be used with words."))
2280     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2281     (maybe-emit-rex-for-ea segment dst src)
2282     (emit-byte segment #b00001111)
2283     (emit-byte segment (dpb opcode (byte 1 3)
2284                             (if (eq amt :cl) #b10100101 #b10100100)))
2285     (emit-ea segment dst (reg-tn-encoding src))
2286     (unless (eq amt :cl)
2287       (emit-byte segment amt))))
2288
2289 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
2290   (defun double-shift-inst-printer-list (op)
2291     `(#+nil
2292       (ext-reg-reg/mem-imm ((op ,(logior op #b100))
2293                             (imm nil :type signed-imm-byte)))
2294       (ext-reg-reg/mem ((op ,(logior op #b101)))
2295          (:name :tab reg/mem ", " 'cl)))))
2296
2297 (define-instruction shld (segment dst src amt)
2298   (:declare (type (or (member :cl) (mod 32)) amt))
2299   (:printer-list (double-shift-inst-printer-list #b10100000))
2300   (:emitter
2301    (emit-double-shift segment #b0 dst src amt)))
2302
2303 (define-instruction shrd (segment dst src amt)
2304   (:declare (type (or (member :cl) (mod 32)) amt))
2305   (:printer-list (double-shift-inst-printer-list #b10101000))
2306   (:emitter
2307    (emit-double-shift segment #b1 dst src amt)))
2308
2309 (define-instruction and (segment dst src)
2310   (:printer-list
2311    (arith-inst-printer-list #b100))
2312   (:emitter
2313    (emit-random-arith-inst "AND" segment dst src #b100)))
2314
2315 (define-instruction test (segment this that)
2316   (:printer accum-imm ((op #b1010100)))
2317   (:printer rex-accum-imm ((op #b1010100)))
2318   (:printer reg/mem-imm ((op '(#b1111011 #b000))))
2319   (:printer rex-reg/mem-imm ((op '(#b1111011 #b000))))
2320   (:printer reg-reg/mem ((op #b1000010)))
2321   (:printer rex-reg-reg/mem ((op #b1000010)))
2322   (:emitter
2323    (let ((size (matching-operand-size this that)))
2324      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2325      (flet ((test-immed-and-something (immed something)
2326               (cond ((accumulator-p something)
2327                      (maybe-emit-rex-for-ea segment something nil)
2328                      (emit-byte segment
2329                                 (if (eq size :byte) #b10101000 #b10101001))
2330                      (emit-sized-immediate segment size immed))
2331                     (t
2332                      (maybe-emit-rex-for-ea segment something nil)
2333                      (emit-byte segment
2334                                 (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2335                      (emit-ea segment something #b000)
2336                      (emit-sized-immediate segment size immed))))
2337             (test-reg-and-something (reg something)
2338               (maybe-emit-rex-for-ea segment something reg)
2339               (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10000100 #b10000101))
2340               (emit-ea segment something (reg-tn-encoding reg))))
2341        (cond ((integerp that)
2342               (test-immed-and-something that this))
2343              ((integerp this)
2344               (test-immed-and-something this that))
2345              ((register-p this)
2346               (test-reg-and-something this that))
2347              ((register-p that)
2348               (test-reg-and-something that this))
2349              (t
2350               (error "bogus operands for TEST: ~S and ~S" this that)))))))
2351
2352 (define-instruction or (segment dst src)
2353   (:printer-list
2354    (arith-inst-printer-list #b001))
2355   (:emitter
2356    (emit-random-arith-inst "OR" segment dst src #b001)))
2357
2358 (define-instruction xor (segment dst src)
2359   (:printer-list
2360    (arith-inst-printer-list #b110))
2361   (:emitter
2362    (emit-random-arith-inst "XOR" segment dst src #b110)))
2363
2364 (define-instruction not (segment dst)
2365   (:printer reg/mem ((op '(#b1111011 #b010))))
2366   (:printer rex-reg/mem ((op '(#b1111011 #b010))))
2367   (:emitter
2368    (let ((size (operand-size dst)))
2369      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2370      (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2371      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b11110110 #b11110111))
2372      (emit-ea segment dst #b010))))
2373 \f
2374 ;;;; string manipulation
2375
2376 (define-instruction cmps (segment size)
2377   (:printer string-op ((op #b1010011)))
2378   (:printer rex-string-op ((op #b1010011)))
2379   (:emitter
2380    (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2381    (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2382    (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10100110 #b10100111))))
2383
2384 (define-instruction ins (segment acc)
2385   (:printer string-op ((op #b0110110)))
2386   (:printer rex-string-op ((op #b0110110)))
2387   (:emitter
2388    (let ((size (operand-size acc)))
2389      (aver (accumulator-p acc))
2390      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2391      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2392      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b01101100 #b01101101)))))
2393
2394 (define-instruction lods (segment acc)
2395   (:printer string-op ((op #b1010110)))
2396   (:printer rex-string-op ((op #b1010110)))
2397   (:emitter
2398    (let ((size (operand-size acc)))
2399      (aver (accumulator-p acc))
2400      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2401      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2402      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101100 #b10101101)))))
2403
2404 (define-instruction movs (segment size)
2405   (:printer string-op ((op #b1010010)))
2406   (:printer rex-string-op ((op #b1010010)))
2407   (:emitter
2408    (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2409    (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2410    (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10100100 #b10100101))))
2411
2412 (define-instruction outs (segment acc)
2413   (:printer string-op ((op #b0110111)))
2414   (:printer rex-string-op ((op #b0110111)))
2415   (:emitter
2416    (let ((size (operand-size acc)))
2417      (aver (accumulator-p acc))
2418      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2419      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2420      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b01101110 #b01101111)))))
2421
2422 (define-instruction scas (segment acc)
2423   (:printer string-op ((op #b1010111)))
2424   (:printer rex-string-op ((op #b1010111)))
2425   (:emitter
2426    (let ((size (operand-size acc)))
2427      (aver (accumulator-p acc))
2428      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2429      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2430      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101110 #b10101111)))))
2431
2432 (define-instruction stos (segment acc)
2433   (:printer string-op ((op #b1010101)))
2434   (:printer rex-string-op ((op #b1010101)))
2435   (:emitter
2436    (let ((size (operand-size acc)))
2437      (aver (accumulator-p acc))
2438      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2439      (maybe-emit-rex-prefix segment size nil nil nil)
2440      (emit-byte segment (if (eq size :byte) #b10101010 #b10101011)))))
2441
2442 (define-instruction xlat (segment)
2443   (:printer byte ((op #b11010111)))
2444   (:emitter
2445    (emit-byte segment #b11010111)))
2446
2447 (define-instruction rep (segment)
2448   (:emitter
2449    (emit-byte segment #b11110010)))
2450
2451 (define-instruction repe (segment)
2452   (:printer byte ((op #b11110011)))
2453   (:emitter
2454    (emit-byte segment #b11110011)))
2455
2456 (define-instruction repne (segment)
2457   (:printer byte ((op #b11110010)))
2458   (:emitter
2459    (emit-byte segment #b11110010)))
2460
2461 \f
2462 ;;;; bit manipulation
2463
2464 (define-instruction bsf (segment dst src)
2465   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10111100)))
2466   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10111100)))
2467   (:emitter
2468    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2469      (when (eq size :byte)
2470        (error "can't scan bytes: ~S" src))
2471      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2472      (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
2473      (emit-byte segment #b00001111)
2474      (emit-byte segment #b10111100)
2475      (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))
2476
2477 (define-instruction bsr (segment dst src)
2478   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10111101)))
2479   (:printer rex-ext-reg-reg/mem-no-width ((op #b10111101)))
2480   (:emitter
2481    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2482      (when (eq size :byte)
2483        (error "can't scan bytes: ~S" src))
2484      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2485      (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
2486      (emit-byte segment #b00001111)
2487      (emit-byte segment #b10111101)
2488      (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))
2489
2490 (defun emit-bit-test-and-mumble (segment src index opcode)
2491   (let ((size (operand-size src)))
2492     (when (eq size :byte)
2493       (error "can't scan bytes: ~S" src))
2494     (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2495     (cond ((integerp index)
2496            (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
2497            (emit-byte segment #b00001111)
2498            (emit-byte segment #b10111010)
2499            (emit-ea segment src opcode)
2500            (emit-byte segment index))
2501           (t
2502            (maybe-emit-rex-for-ea segment src index)
2503            (emit-byte segment #b00001111)
2504            (emit-byte segment (dpb opcode (byte 3 3) #b10000011))
2505            (emit-ea segment src (reg-tn-encoding index))))))
2506
2507 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
2508   (defun bit-test-inst-printer-list (subop)
2509     `((ext-reg/mem-imm ((op (#b1011101 ,subop))
2510                         (reg/mem nil :type reg/mem)
2511                         (imm nil :type imm-byte)
2512                         (width 0)))
2513       (ext-reg-reg/mem ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b1000001))
2514                         (width 1))
2515                        (:name :tab reg/mem ", " reg)))))
2516
2517 (define-instruction bt (segment src index)
2518   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b100))
2519   (:emitter
2520    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b100)))
2521
2522 (define-instruction btc (segment src index)
2523   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b111))
2524   (:emitter
2525    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b111)))
2526
2527 (define-instruction btr (segment src index)
2528   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b110))
2529   (:emitter
2530    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b110)))
2531
2532 (define-instruction bts (segment src index)
2533   (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b101))
2534   (:emitter
2535    (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b101)))
2536
2537 \f
2538 ;;;; control transfer
2539
2540 (define-instruction call (segment where)
2541   (:printer near-jump ((op #b11101000)))
2542   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b010))))
2543   (:printer rex-reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b010))))
2544   (:emitter
2545    (typecase where
2546      (label
2547       (emit-byte segment #b11101000) ; 32 bit relative
2548       (emit-back-patch segment
2549                        4
2550                        (lambda (segment posn)
2551                          (emit-signed-dword segment
2552                                             (- (label-position where)
2553                                                (+ posn 4))))))
2554      (fixup
2555       (emit-byte segment #b11101000)
2556       (emit-relative-fixup segment where))
2557      (t
2558       (maybe-emit-rex-for-ea segment where nil :operand-size :do-not-set)
2559       (emit-byte segment #b11111111)
2560       (emit-ea segment where #b010)))))
2561
2562 (defun emit-byte-displacement-backpatch (segment target)
2563   (emit-back-patch segment
2564                    1
2565                    (lambda (segment posn)
2566                      (let ((disp (- (label-position target) (1+ posn))))
2567                        (aver (<= -128 disp 127))
2568                        (emit-byte segment disp)))))
2569
2570 (define-instruction jmp (segment cond &optional where)
2571   ;; conditional jumps
2572   (:printer short-cond-jump ((op #b0111)) '('j cc :tab label))
2573   (:printer near-cond-jump () '('j cc :tab label))
2574   ;; unconditional jumps
2575   (:printer short-jump ((op #b1011)))
2576   (:printer near-jump ((op #b11101001)))
2577   (:printer reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b100))))
2578   (:printer rex-reg/mem-default-qword ((op '(#b11111111 #b100))))
2579   (:emitter
2580    (cond (where
2581           (emit-chooser
2582            segment 6 2
2583            (lambda (segment posn delta-if-after)
2584              (let ((disp (- (label-position where posn delta-if-after)
2585                             (+ posn 2))))
2586                (when (<= -128 disp 127)
2587                  (emit-byte segment
2588                             (dpb (conditional-opcode cond)
2589                                  (byte 4 0)
2590                                  #b01110000))
2591                  (emit-byte-displacement-backpatch segment where)
2592                  t)))
2593            (lambda (segment posn)
2594              (let ((disp (- (label-position where) (+ posn 6))))
2595                (emit-byte segment #b00001111)
2596                (emit-byte segment
2597                           (dpb (conditional-opcode cond)
2598                                (byte 4 0)
2599                                #b10000000))
2600                (emit-signed-dword segment disp)))))
2601          ((label-p (setq where cond))
2602           (emit-chooser
2603            segment 5 0
2604            (lambda (segment posn delta-if-after)
2605              (let ((disp (- (label-position where posn delta-if-after)
2606                             (+ posn 2))))
2607                (when (<= -128 disp 127)
2608                  (emit-byte segment #b11101011)
2609                  (emit-byte-displacement-backpatch segment where)
2610                  t)))
2611            (lambda (segment posn)
2612              (let ((disp (- (label-position where) (+ posn 5))))
2613                (emit-byte segment #b11101001)
2614                (emit-signed-dword segment disp)))))
2615          ((fixup-p where)
2616           (emit-byte segment #b11101001)
2617           (emit-relative-fixup segment where))
2618          (t
2619           (unless (or (ea-p where) (tn-p where))
2620             (error "don't know what to do with ~A" where))
2621           ;; near jump defaults to 64 bit
2622           ;; w-bit in rex prefix is unnecessary
2623           (maybe-emit-rex-for-ea segment where nil :operand-size :do-not-set)
2624           (emit-byte segment #b11111111)
2625           (emit-ea segment where #b100)))))
2626
2627 (define-instruction jmp-short (segment label)
2628   (:emitter
2629    (emit-byte segment #b11101011)
2630    (emit-byte-displacement-backpatch segment label)))
2631
2632 (define-instruction ret (segment &optional stack-delta)
2633   (:printer byte ((op #b11000011)))
2634   (:printer byte ((op #b11000010) (imm nil :type 'imm-word-16))
2635             '(:name :tab imm))
2636   (:emitter
2637    (cond (stack-delta
2638           (emit-byte segment #b11000010)
2639           (emit-word segment stack-delta))
2640          (t
2641           (emit-byte segment #b11000011)))))
2642
2643 (define-instruction jecxz (segment target)
2644   (:printer short-jump ((op #b0011)))
2645   (:emitter
2646    (emit-byte segment #b11100011)
2647    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2648
2649 (define-instruction loop (segment target)
2650   (:printer short-jump ((op #b0010)))
2651   (:emitter
2652    (emit-byte segment #b11100010)       ; pfw this was 11100011, or jecxz!!!!
2653    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2654
2655 (define-instruction loopz (segment target)
2656   (:printer short-jump ((op #b0001)))
2657   (:emitter
2658    (emit-byte segment #b11100001)
2659    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2660
2661 (define-instruction loopnz (segment target)
2662   (:printer short-jump ((op #b0000)))
2663   (:emitter
2664    (emit-byte segment #b11100000)
2665    (emit-byte-displacement-backpatch segment target)))
2666 \f
2667 ;;;; conditional move
2668 (define-instruction cmov (segment cond dst src)
2669   (:printer cond-move ())
2670   (:printer rex-cond-move ())
2671   (:emitter
2672    (aver (register-p dst))
2673    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
2674      (aver (or (eq size :word) (eq size :dword) (eq size :qword)))
2675      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size))
2676    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
2677    (emit-byte segment #b00001111)
2678    (emit-byte segment (dpb (conditional-opcode cond) (byte 4 0) #b01000000))
2679    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst))))
2680
2681 ;;;; conditional byte set
2682
2683 (define-instruction set (segment dst cond)
2684   (:printer cond-set ())
2685   (:emitter
2686    (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
2687    (emit-byte segment #b00001111)
2688    (emit-byte segment (dpb (conditional-opcode cond) (byte 4 0) #b10010000))
2689    (emit-ea segment dst #b000)))
2690 \f
2691 ;;;; enter/leave
2692
2693 (define-instruction enter (segment disp &optional (level 0))
2694   (:declare (type (unsigned-byte 16) disp)
2695             (type (unsigned-byte 8) level))
2696   (:printer enter-format ((op #b11001000)))
2697   (:emitter
2698    (emit-byte segment #b11001000)
2699    (emit-word segment disp)
2700    (emit-byte segment level)))
2701
2702 (define-instruction leave (segment)
2703   (:printer byte ((op #b11001001)))
2704   (:emitter
2705    (emit-byte segment #b11001001)))
2706 \f
2707 ;;;; interrupt instructions
2708
2709 (defun snarf-error-junk (sap offset &optional length-only)
2710   (let* ((length (sb!sys:sap-ref-8 sap offset))
2711          (vector (make-array length :element-type '(unsigned-byte 8))))
2712     (declare (type sb!sys:system-area-pointer sap)
2713              (type (unsigned-byte 8) length)
2714              (type (simple-array (unsigned-byte 8) (*)) vector))
2715     (cond (length-only
2716            (values 0 (1+ length) nil nil))
2717           (t
2718            (sb!kernel:copy-ub8-from-system-area sap (1+ offset)
2719                                                 vector 0 length)
2720            (collect ((sc-offsets)
2721                      (lengths))
2722              (lengths 1)                ; the length byte
2723              (let* ((index 0)
2724                     (error-number (sb!c:read-var-integer vector index)))
2725                (lengths index)
2726                (loop
2727                  (when (>= index length)
2728                    (return))
2729                  (let ((old-index index))
2730                    (sc-offsets (sb!c:read-var-integer vector index))
2731                    (lengths (- index old-index))))
2732                (values error-number
2733                        (1+ length)
2734                        (sc-offsets)
2735                        (lengths))))))))
2736
2737 #|
2738 (defmacro break-cases (breaknum &body cases)
2739   (let ((bn-temp (gensym)))
2740     (collect ((clauses))
2741       (dolist (case cases)
2742         (clauses `((= ,bn-temp ,(car case)) ,@(cdr case))))
2743       `(let ((,bn-temp ,breaknum))
2744          (cond ,@(clauses))))))
2745 |#
2746
2747 (defun break-control (chunk inst stream dstate)
2748   (declare (ignore inst))
2749   (flet ((nt (x) (if stream (sb!disassem:note x dstate))))
2750     ;; FIXME: Make sure that BYTE-IMM-CODE is defined. The genesis
2751     ;; map has it undefined; and it should be easier to look in the target
2752     ;; Lisp (with (DESCRIBE 'BYTE-IMM-CODE)) than to definitively deduce
2753     ;; from first principles whether it's defined in some way that genesis
2754     ;; can't grok.
2755     (case (byte-imm-code chunk dstate)
2756       (#.error-trap
2757        (nt "error trap")
2758        (sb!disassem:handle-break-args #'snarf-error-junk stream dstate))
2759       (#.cerror-trap
2760        (nt "cerror trap")
2761        (sb!disassem:handle-break-args #'snarf-error-junk stream dstate))
2762       (#.breakpoint-trap
2763        (nt "breakpoint trap"))
2764       (#.pending-interrupt-trap
2765        (nt "pending interrupt trap"))
2766       (#.halt-trap
2767        (nt "halt trap"))
2768       (#.fun-end-breakpoint-trap
2769        (nt "function end breakpoint trap")))))
2770
2771 (define-instruction break (segment code)
2772   (:declare (type (unsigned-byte 8) code))
2773   (:printer byte-imm ((op #b11001100)) '(:name :tab code)
2774             :control #'break-control)
2775   (:emitter
2776    (emit-byte segment #b11001100)
2777    (emit-byte segment code)))
2778
2779 (define-instruction int (segment number)
2780   (:declare (type (unsigned-byte 8) number))
2781   (:printer byte-imm ((op #b11001101)))
2782   (:emitter
2783    (etypecase number
2784      ((member 3)
2785       (emit-byte segment #b11001100))
2786      ((unsigned-byte 8)
2787       (emit-byte segment #b11001101)
2788       (emit-byte segment number)))))
2789
2790 (define-instruction into (segment)
2791   (:printer byte ((op #b11001110)))
2792   (:emitter
2793    (emit-byte segment #b11001110)))
2794
2795 (define-instruction bound (segment reg bounds)
2796   (:emitter
2797    (let ((size (matching-operand-size reg bounds)))
2798      (when (eq size :byte)
2799        (error "can't bounds-test bytes: ~S" reg))
2800      (maybe-emit-operand-size-prefix segment size)
2801      (maybe-emit-rex-for-ea segment bounds reg)
2802      (emit-byte segment #b01100010)
2803      (emit-ea segment bounds (reg-tn-encoding reg)))))
2804
2805 (define-instruction iret (segment)
2806   (:printer byte ((op #b11001111)))
2807   (:emitter
2808    (emit-byte segment #b11001111)))
2809 \f
2810 ;;;; processor control
2811
2812 (define-instruction hlt (segment)
2813   (:printer byte ((op #b11110100)))
2814   (:emitter
2815    (emit-byte segment #b11110100)))
2816
2817 (define-instruction nop (segment)
2818   (:printer byte ((op #b10010000)))
2819   (:emitter
2820    (emit-byte segment #b10010000)))
2821
2822 (define-instruction wait (segment)
2823   (:printer byte ((op #b10011011)))
2824   (:emitter
2825    (emit-byte segment #b10011011)))
2826
2827 (define-instruction lock (segment)
2828   (:printer byte ((op #b11110000)))
2829   (:emitter
2830    (emit-byte segment #b11110000)))
2831 \f
2832 ;;;; miscellaneous hackery
2833
2834 (define-instruction byte (segment byte)
2835   (:emitter
2836    (emit-byte segment byte)))
2837
2838 (define-instruction word (segment word)
2839   (:emitter
2840    (emit-word segment word)))
2841
2842 (define-instruction dword (segment dword)
2843   (:emitter
2844    (emit-dword segment dword)))
2845
2846 (defun emit-header-data (segment type)
2847   (emit-back-patch segment
2848                    n-word-bytes
2849                    (lambda (segment posn)
2850                      (emit-qword segment
2851                                  (logior type
2852                                          (ash (+ posn
2853                                                  (component-header-length))
2854                                               (- n-widetag-bits
2855                                                  word-shift)))))))
2856
2857 (define-instruction simple-fun-header-word (segment)
2858   (:emitter
2859    (emit-header-data segment simple-fun-header-widetag)))
2860
2861 (define-instruction lra-header-word (segment)
2862   (:emitter
2863    (emit-header-data segment return-pc-header-widetag)))
2864 \f
2865 ;;;; fp instructions
2866 ;;;;
2867 ;;;; Note: We treat the single-precision and double-precision variants
2868 ;;;; as separate instructions.
2869
2870 ;;; Load single to st(0).
2871 (define-instruction fld (segment source)
2872   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b000))))
2873   (:emitter
2874     (and (not (fp-reg-tn-p source))
2875          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2876     (emit-byte segment #b11011001)
2877     (emit-fp-op segment source #b000)))
2878
2879 ;;; Load double to st(0).
2880 (define-instruction fldd (segment source)
2881   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b000))))
2882   (:printer floating-point-fp ((op '(#b001 #b000))))
2883   (:emitter
2884    (if (fp-reg-tn-p source)
2885        (emit-byte segment #b11011001)
2886        (progn
2887          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil)
2888          (emit-byte segment #b11011101)))
2889    (emit-fp-op segment source #b000)))
2890
2891 ;;; Load long to st(0).
2892 (define-instruction fldl (segment source)
2893   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b101))))
2894   (:emitter
2895     (and (not (fp-reg-tn-p source))
2896          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2897     (emit-byte segment #b11011011)
2898     (emit-fp-op segment source #b101)))
2899
2900 ;;; Store single from st(0).
2901 (define-instruction fst (segment dest)
2902   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b010))))
2903   (:emitter
2904     (cond ((fp-reg-tn-p dest)
2905            (emit-byte segment #b11011101)
2906            (emit-fp-op segment dest #b010))
2907           (t
2908            (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil)
2909            (emit-byte segment #b11011001)
2910            (emit-fp-op segment dest #b010)))))
2911
2912 ;;; Store double from st(0).
2913 (define-instruction fstd (segment dest)
2914   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b010))))
2915   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b010))))
2916   (:emitter
2917    (cond ((fp-reg-tn-p dest)
2918           (emit-byte segment #b11011101)
2919           (emit-fp-op segment dest #b010))
2920          (t
2921           (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil)
2922           (emit-byte segment #b11011101)
2923           (emit-fp-op segment dest #b010)))))
2924
2925 ;;; Arithmetic ops are all done with at least one operand at top of
2926 ;;; stack. The other operand is is another register or a 32/64 bit
2927 ;;; memory loc.
2928
2929 ;;; dtc: I've tried to follow the Intel ASM386 conventions, but note
2930 ;;; that these conflict with the Gdb conventions for binops. To reduce
2931 ;;; the confusion I've added comments showing the mathamatical
2932 ;;; operation and the two syntaxes. By the ASM386 convention the
2933 ;;; instruction syntax is:
2934 ;;;
2935 ;;;      Fop Source
2936 ;;; or   Fop Destination, Source
2937 ;;;
2938 ;;; If only one operand is given then it is the source and the
2939 ;;; destination is ST(0). There are reversed forms of the fsub and
2940 ;;; fdiv instructions inducated by an 'R' suffix.
2941 ;;;
2942 ;;; The mathematical operation for the non-reverse form is always:
2943 ;;;     destination = destination op source
2944 ;;;
2945 ;;; For the reversed form it is:
2946 ;;;     destination = source op destination
2947 ;;;
2948 ;;; The instructions below only accept one operand at present which is
2949 ;;; usually the source. I've hack in extra instructions to implement
2950 ;;; the fops with a ST(i) destination, these have a -sti suffix and
2951 ;;; the operand is the destination with the source being ST(0).
2952
2953 ;;; Add single:
2954 ;;;   st(0) = st(0) + memory or st(i).
2955 (define-instruction fadd (segment source)
2956   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b000))))
2957   (:emitter
2958     (and (not (fp-reg-tn-p source))
2959          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2960     (emit-byte segment #b11011000)
2961     (emit-fp-op segment source #b000)))
2962
2963 ;;; Add double:
2964 ;;;   st(0) = st(0) + memory or st(i).
2965 (define-instruction faddd (segment source)
2966   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b000))))
2967   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b000))))
2968   (:emitter
2969    (and (not (fp-reg-tn-p source))
2970         (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2971    (if (fp-reg-tn-p source)
2972        (emit-byte segment #b11011000)
2973      (emit-byte segment #b11011100))
2974    (emit-fp-op segment source #b000)))
2975
2976 ;;; Add double destination st(i):
2977 ;;;   st(i) = st(0) + st(i).
2978 (define-instruction fadd-sti (segment destination)
2979   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b000))))
2980   (:emitter
2981    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2982    (emit-byte segment #b11011100)
2983    (emit-fp-op segment destination #b000)))
2984 ;;; with pop
2985 (define-instruction faddp-sti (segment destination)
2986   (:printer floating-point-fp ((op '(#b110 #b000))))
2987   (:emitter
2988    (aver (fp-reg-tn-p destination))
2989    (emit-byte segment #b11011110)
2990    (emit-fp-op segment destination #b000)))
2991
2992 ;;; Subtract single:
2993 ;;;   st(0) = st(0) - memory or st(i).
2994 (define-instruction fsub (segment source)
2995   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b100))))
2996   (:emitter
2997     (and (not (fp-reg-tn-p source))
2998          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
2999     (emit-byte segment #b11011000)
3000     (emit-fp-op segment source #b100)))
3001
3002 ;;; Subtract single, reverse:
3003 ;;;   st(0) = memory or st(i) - st(0).
3004 (define-instruction fsubr (segment source)
3005   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b101))))
3006   (:emitter
3007     (and (not (fp-reg-tn-p source))
3008          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3009     (emit-byte segment #b11011000)
3010     (emit-fp-op segment source #b101)))
3011
3012 ;;; Subtract double:
3013 ;;;   st(0) = st(0) - memory or st(i).
3014 (define-instruction fsubd (segment source)
3015   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b100))))
3016   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b100))))
3017   (:emitter
3018    (if (fp-reg-tn-p source)
3019        (emit-byte segment #b11011000)
3020        (progn
3021          (and (not (fp-reg-tn-p source))
3022               (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3023          (emit-byte segment #b11011100)))
3024    (emit-fp-op segment source #b100)))
3025
3026 ;;; Subtract double, reverse:
3027 ;;;   st(0) = memory or st(i) - st(0).
3028 (define-instruction fsubrd (segment source)
3029   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b101))))
3030   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b101))))
3031   (:emitter
3032    (if (fp-reg-tn-p source)
3033        (emit-byte segment #b11011000)
3034        (progn
3035          (and (not (fp-reg-tn-p source))
3036               (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3037          (emit-byte segment #b11011100)))
3038    (emit-fp-op segment source #b101)))
3039
3040 ;;; Subtract double, destination st(i):
3041 ;;;   st(i) = st(i) - st(0).
3042 ;;;
3043 ;;; ASM386 syntax: FSUB ST(i), ST
3044 ;;; Gdb    syntax: fsubr %st,%st(i)
3045 (define-instruction fsub-sti (segment destination)
3046   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b101))))
3047   (:emitter
3048    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3049    (emit-byte segment #b11011100)
3050    (emit-fp-op segment destination #b101)))
3051 ;;; with a pop
3052 (define-instruction fsubp-sti (segment destination)
3053   (:printer floating-point-fp ((op '(#b110 #b101))))
3054   (:emitter
3055    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3056    (emit-byte segment #b11011110)
3057    (emit-fp-op segment destination #b101)))
3058
3059 ;;; Subtract double, reverse, destination st(i):
3060 ;;;   st(i) = st(0) - st(i).
3061 ;;;
3062 ;;; ASM386 syntax: FSUBR ST(i), ST
3063 ;;; Gdb    syntax: fsub %st,%st(i)
3064 (define-instruction fsubr-sti (segment destination)
3065   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b100))))
3066   (:emitter
3067    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3068    (emit-byte segment #b11011100)
3069    (emit-fp-op segment destination #b100)))
3070 ;;; with a pop
3071 (define-instruction fsubrp-sti (segment destination)
3072   (:printer floating-point-fp ((op '(#b110 #b100))))
3073   (:emitter
3074    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3075    (emit-byte segment #b11011110)
3076    (emit-fp-op segment destination #b100)))
3077
3078 ;;; Multiply single:
3079 ;;;   st(0) = st(0) * memory or st(i).
3080 (define-instruction fmul (segment source)
3081   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b001))))
3082   (:emitter
3083    (and (not (fp-reg-tn-p source))
3084         (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3085    (emit-byte segment #b11011000)
3086    (emit-fp-op segment source #b001)))
3087
3088 ;;; Multiply double:
3089 ;;;   st(0) = st(0) * memory or st(i).
3090 (define-instruction fmuld (segment source)
3091   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b001))))
3092   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b001))))
3093   (:emitter
3094    (if (fp-reg-tn-p source)
3095        (emit-byte segment #b11011000)
3096        (progn
3097          (and (not (fp-reg-tn-p source))
3098               (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3099          (emit-byte segment #b11011100)))
3100    (emit-fp-op segment source #b001)))
3101
3102 ;;; Multiply double, destination st(i):
3103 ;;;   st(i) = st(i) * st(0).
3104 (define-instruction fmul-sti (segment destination)
3105   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b001))))
3106   (:emitter
3107    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3108    (emit-byte segment #b11011100)
3109    (emit-fp-op segment destination #b001)))
3110
3111 ;;; Divide single:
3112 ;;;   st(0) = st(0) / memory or st(i).
3113 (define-instruction fdiv (segment source)
3114   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b110))))
3115   (:emitter
3116    (and (not (fp-reg-tn-p source))
3117         (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3118    (emit-byte segment #b11011000)
3119    (emit-fp-op segment source #b110)))
3120
3121 ;;; Divide single, reverse:
3122 ;;;   st(0) = memory or st(i) / st(0).
3123 (define-instruction fdivr (segment source)
3124   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b111))))
3125   (:emitter
3126    (and (not (fp-reg-tn-p source))
3127         (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3128    (emit-byte segment #b11011000)
3129    (emit-fp-op segment source #b111)))
3130
3131 ;;; Divide double:
3132 ;;;   st(0) = st(0) / memory or st(i).
3133 (define-instruction fdivd (segment source)
3134   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b110))))
3135   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b110))))
3136   (:emitter
3137    (if (fp-reg-tn-p source)
3138        (emit-byte segment #b11011000)
3139        (progn
3140          (and (not (fp-reg-tn-p source))
3141               (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3142          (emit-byte segment #b11011100)))
3143    (emit-fp-op segment source #b110)))
3144
3145 ;;; Divide double, reverse:
3146 ;;;   st(0) = memory or st(i) / st(0).
3147 (define-instruction fdivrd (segment source)
3148   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b111))))
3149   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b111))))
3150   (:emitter
3151    (if (fp-reg-tn-p source)
3152        (emit-byte segment #b11011000)
3153        (progn
3154          (and (not (fp-reg-tn-p source))
3155               (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3156          (emit-byte segment #b11011100)))
3157    (emit-fp-op segment source #b111)))
3158
3159 ;;; Divide double, destination st(i):
3160 ;;;   st(i) = st(i) / st(0).
3161 ;;;
3162 ;;; ASM386 syntax: FDIV ST(i), ST
3163 ;;; Gdb    syntax: fdivr %st,%st(i)
3164 (define-instruction fdiv-sti (segment destination)
3165   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b111))))
3166   (:emitter
3167    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3168    (emit-byte segment #b11011100)
3169    (emit-fp-op segment destination #b111)))
3170
3171 ;;; Divide double, reverse, destination st(i):
3172 ;;;   st(i) = st(0) / st(i).
3173 ;;;
3174 ;;; ASM386 syntax: FDIVR ST(i), ST
3175 ;;; Gdb    syntax: fdiv %st,%st(i)
3176 (define-instruction fdivr-sti (segment destination)
3177   (:printer floating-point-fp ((op '(#b100 #b110))))
3178   (:emitter
3179    (aver (fp-reg-tn-p destination))
3180    (emit-byte segment #b11011100)
3181    (emit-fp-op segment destination #b110)))
3182
3183 ;;; Exchange fr0 with fr(n). (There is no double precision variant.)
3184 (define-instruction fxch (segment source)
3185   (:printer floating-point-fp ((op '(#b001 #b001))))
3186   (:emitter
3187     (unless (and (tn-p source)
3188                  (eq (sb-name (sc-sb (tn-sc source))) 'float-registers))
3189       (cl:break))
3190     (emit-byte segment #b11011001)
3191     (emit-fp-op segment source #b001)))
3192
3193 ;;; Push 32-bit integer to st0.
3194 (define-instruction fild (segment source)
3195   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b000))))
3196   (:emitter
3197     (and (not (fp-reg-tn-p source))
3198          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3199     (emit-byte segment #b11011011)
3200     (emit-fp-op segment source #b000)))
3201
3202 ;;; Push 64-bit integer to st0.
3203 (define-instruction fildl (segment source)
3204   (:printer floating-point ((op '(#b111 #b101))))
3205   (:emitter
3206     (and (not (fp-reg-tn-p source))
3207          (maybe-emit-rex-for-ea segment source nil))
3208     (emit-byte segment #b11011111)
3209     (emit-fp-op segment source #b101)))
3210
3211 ;;; Store 32-bit integer.
3212 (define-instruction fist (segment dest)
3213   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b010))))
3214   (:emitter
3215    (and (not (fp-reg-tn-p dest))
3216         (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil))
3217    (emit-byte segment #b11011011)
3218    (emit-fp-op segment dest #b010)))
3219
3220 ;;; Store and pop 32-bit integer.
3221 (define-instruction fistp (segment dest)
3222   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b011))))
3223   (:emitter
3224    (and (not (fp-reg-tn-p dest))
3225         (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil))
3226    (emit-byte segment #b11011011)
3227    (emit-fp-op segment dest #b011)))
3228
3229 ;;; Store and pop 64-bit integer.
3230 (define-instruction fistpl (segment dest)
3231   (:printer floating-point ((op '(#b111 #b111))))
3232   (:emitter
3233    (and (not (fp-reg-tn-p dest))
3234         (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil))
3235    (emit-byte segment #b11011111)
3236    (emit-fp-op segment dest #b111)))
3237
3238 ;;; Store single from st(0) and pop.
3239 (define-instruction fstp (segment dest)
3240   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b011))))
3241   (:emitter
3242    (cond ((fp-reg-tn-p dest)
3243           (emit-byte segment #b11011101)
3244           (emit-fp-op segment dest #b011))
3245          (t
3246           (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil)
3247           (emit-byte segment #b11011001)
3248           (emit-fp-op segment dest #b011)))))
3249
3250 ;;; Store double from st(0) and pop.
3251 (define-instruction fstpd (segment dest)
3252   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b011))))
3253   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b011))))
3254   (:emitter
3255    (cond ((fp-reg-tn-p dest)
3256           (emit-byte segment #b11011101)
3257           (emit-fp-op segment dest #b011))
3258          (t
3259           (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil)
3260           (emit-byte segment #b11011101)
3261           (emit-fp-op segment dest #b011)))))
3262
3263 ;;; Store long from st(0) and pop.
3264 (define-instruction fstpl (segment dest)
3265   (:printer floating-point ((op '(#b011 #b111))))
3266   (:emitter
3267    (and (not (fp-reg-tn-p dest))
3268         (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil))
3269    (emit-byte segment #b11011011)
3270    (emit-fp-op segment dest #b111)))
3271
3272 ;;; Decrement stack-top pointer.
3273 (define-instruction fdecstp (segment)
3274   (:printer floating-point-no ((op #b10110)))
3275   (:emitter
3276    (emit-byte segment #b11011001)
3277    (emit-byte segment #b11110110)))
3278
3279 ;;; Increment stack-top pointer.
3280 (define-instruction fincstp (segment)
3281   (:printer floating-point-no ((op #b10111)))
3282   (:emitter
3283    (emit-byte segment #b11011001)
3284    (emit-byte segment #b11110111)))
3285
3286 ;;; Free fp register.
3287 (define-instruction ffree (segment dest)
3288   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b000))))
3289   (:emitter
3290    (and (not (fp-reg-tn-p dest))
3291         (maybe-emit-rex-for-ea segment dest nil))
3292    (emit-byte segment #b11011101)
3293    (emit-fp-op segment dest #b000)))
3294
3295 (define-instruction fabs (segment)
3296   (:printer floating-point-no ((op #b00001)))
3297   (:emitter
3298    (emit-byte segment #b11011001)
3299    (emit-byte segment #b11100001)))
3300
3301 (define-instruction fchs (segment)
3302   (:printer floating-point-no ((op #b00000)))
3303   (:emitter
3304    (emit-byte segment #b11011001)
3305    (emit-byte segment #b11100000)))
3306
3307 (define-instruction frndint(segment)
3308   (:printer floating-point-no ((op #b11100)))
3309   (:emitter
3310    (emit-byte segment #b11011001)
3311    (emit-byte segment #b11111100)))
3312
3313 ;;; Initialize NPX.
3314 (define-instruction fninit(segment)
3315   (:printer floating-point-5 ((op #b00011)))
3316   (:emitter
3317    (emit-byte segment #b11011011)
3318    (emit-byte segment #b11100011)))
3319
3320 ;;; Store Status Word to AX.
3321 (define-instruction fnstsw(segment)
3322   (:printer floating-point-st ((op #b00000)))
3323   (:emitter
3324    (emit-byte segment #b11011111)
3325    (emit-byte segment #b11100000)))
3326
3327 ;;; Load Control Word.
3328 ;;;
3329 ;;; src must be a memory location
3330 (define-instruction fldcw(segment src)
3331   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b101))))
3332   (:emitter
3333    (and (not (fp-reg-tn-p src))
3334         (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil))
3335    (emit-byte segment #b11011001)
3336    (emit-fp-op segment src #b101)))
3337
3338 ;;; Store Control Word.
3339 (define-instruction fnstcw(segment dst)
3340   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b111))))
3341   (:emitter
3342    (and (not (fp-reg-tn-p dst))
3343         (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil))
3344    (emit-byte segment #b11011001)
3345    (emit-fp-op segment dst #b111)))
3346
3347 ;;; Store FP Environment.
3348 (define-instruction fstenv(segment dst)
3349   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b110))))
3350   (:emitter
3351    (and (not (fp-reg-tn-p dst))
3352         (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil))
3353    (emit-byte segment #b11011001)
3354    (emit-fp-op segment dst #b110)))
3355
3356 ;;; Restore FP Environment.
3357 (define-instruction fldenv(segment src)
3358   (:printer floating-point ((op '(#b001 #b100))))
3359   (:emitter
3360    (and (not (fp-reg-tn-p src))
3361         (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil))
3362    (emit-byte segment #b11011001)
3363    (emit-fp-op segment src #b100)))
3364
3365 ;;; Save FP State.
3366 (define-instruction fsave(segment dst)
3367   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b110))))
3368   (:emitter
3369    (and (not (fp-reg-tn-p dst))
3370         (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil))
3371    (emit-byte segment #b11011101)
3372    (emit-fp-op segment dst #b110)))
3373
3374 ;;; Restore FP State.
3375 (define-instruction frstor(segment src)
3376   (:printer floating-point ((op '(#b101 #b100))))
3377   (:emitter
3378    (and (not (fp-reg-tn-p src))
3379         (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil))
3380    (emit-byte segment #b11011101)
3381    (emit-fp-op segment src #b100)))
3382
3383 ;;; Clear exceptions.
3384 (define-instruction fnclex(segment)
3385   (:printer floating-point-5 ((op #b00010)))
3386   (:emitter
3387    (emit-byte segment #b11011011)
3388    (emit-byte segment #b11100010)))
3389
3390 ;;; comparison
3391 (define-instruction fcom (segment src)
3392   (:printer floating-point ((op '(#b000 #b010))))
3393   (:emitter
3394    (and (not (fp-reg-tn-p src))
3395         (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil))
3396    (emit-byte segment #b11011000)
3397    (emit-fp-op segment src #b010)))
3398
3399 (define-instruction fcomd (segment src)
3400   (:printer floating-point ((op '(#b100 #b010))))
3401   (:printer floating-point-fp ((op '(#b000 #b010))))
3402   (:emitter
3403    (if (fp-reg-tn-p src)
3404        (emit-byte segment #b11011000)
3405        (progn
3406          (maybe-emit-rex-for-ea segment src nil)
3407          (emit-byte segment #b11011100)))
3408    (emit-fp-op segment src #b010)))
3409
3410 ;;; Compare ST1 to ST0, popping the stack twice.
3411 (define-instruction fcompp (segment)
3412   (:printer floating-point-3 ((op '(#b110 #b011001))))
3413   (:emitter
3414    (emit-byte segment #b11011110)
3415    (emit-byte segment #b11011001)))
3416
3417 ;;; unordered comparison
3418 (define-instruction fucom (segment src)
3419   (:printer floating-point-fp ((op '(#b101 #b100))))
3420   (:emitter
3421    (aver (fp-reg-tn-p src))
3422    (emit-byte segment #b11011101)
3423    (emit-fp-op segment src #b100)))
3424
3425 (define-instruction ftst (segment)
3426   (:printer floating-point-no ((op #b00100)))
3427   (:emitter
3428    (emit-byte segment #b11011001)
3429    (emit-byte segment #b11100100)))
3430
3431 ;;;; 80387 specials
3432
3433 (define-instruction fsqrt(segment)
3434   (:printer floating-point-no ((op #b11010)))
3435   (:emitter
3436    (emit-byte segment #b11011001)
3437    (emit-byte segment #b11111010)))
3438
3439 (define-instruction fscale(segment)
3440   (:printer floating-point-no ((op #b11101)))
3441   (:emitter
3442    (emit-byte segment #b11011001)
3443    (emit-byte segment #b11111101)))
3444
3445 (define-instruction fxtract(segment)
3446   (:printer floating-point-no ((op #b10100)))
3447   (:emitter
3448    (emit-byte segment #b11011001)
3449    (emit-byte segment #b11110100)))
3450
3451 (define-instruction fsin(segment)
3452   (:printer floating-point-no ((op #b11110)))
3453   (:emitter
3454    (emit-byte segment #b11011001)
3455    (emit-byte segment #b11111110)))
3456
3457 (define-instruction fcos(segment)
3458   (:printer floating-point-no ((op #b11111)))
3459   (:emitter
3460    (emit-byte segment #b11011001)
3461    (emit-byte segment #b11111111)))
3462
3463 (define-instruction fprem1(segment)
3464   (:printer floating-point-no ((op #b10101)))
3465   (:emitter
3466    (emit-byte segment #b11011001)
3467    (emit-byte segment #b11110101)))
3468
3469 (define-instruction fprem(segment)
3470   (:printer floating-point-no ((op #b11000)))
3471   (:emitter
3472    (emit-byte segment #b11011001)
3473    (emit-byte segment #b11111000)))
3474
3475 (define-instruction fxam (segment)
3476   (:printer floating-point-no ((op #b00101)))
3477   (:emitter
3478    (emit-byte segment #b11011001)
3479    (emit-byte segment #b11100101)))
3480
3481 ;;; These do push/pop to stack and need special handling
3482 ;;; in any VOPs that use them. See the book.
3483
3484 ;;; st0 <- st1*log2(st0)
3485 (define-instruction fyl2x(segment)      ; pops stack
3486   (:printer floating-point-no ((op #b10001)))
3487   (:emitter
3488    (emit-byte segment #b11011001)
3489    (emit-byte segment #b11110001)))
3490
3491 (define-instruction fyl2xp1(segment)
3492   (:printer floating-point-no ((op #b11001)))
3493   (:emitter
3494    (emit-byte segment #b11011001)
3495    (emit-byte segment #b11111001)))
3496
3497 (define-instruction f2xm1(segment)
3498   (:printer floating-point-no ((op #b10000)))
3499   (:emitter
3500    (emit-byte segment #b11011001)
3501    (emit-byte segment #b11110000)))
3502
3503 (define-instruction fptan(segment)      ; st(0) <- 1; st(1) <- tan
3504   (:printer floating-point-no ((op #b10010)))
3505   (:emitter
3506    (emit-byte segment #b11011001)
3507    (emit-byte segment #b11110010)))
3508
3509 (define-instruction fpatan(segment)     ; POPS STACK
3510   (:printer floating-point-no ((op #b10011)))
3511   (:emitter
3512    (emit-byte segment #b11011001)
3513    (emit-byte segment #b11110011)))
3514
3515 ;;;; loading constants
3516
3517 (define-instruction fldz(segment)
3518   (:printer floating-point-no ((op #b01110)))
3519   (:emitter
3520    (emit-byte segment #b11011001)
3521    (emit-byte segment #b11101110)))
3522
3523 (define-instruction fld1(segment)
3524   (:printer floating-point-no ((op #b01000)))
3525   (:emitter
3526    (emit-byte segment #b11011001)
3527    (emit-byte segment #b11101000)))
3528
3529 (define-instruction fldpi(segment)
3530   (:printer floating-point-no ((op #b01011)))
3531   (:emitter
3532    (emit-byte segment #b11011001)
3533    (emit-byte segment #b11101011)))
3534
3535 (define-instruction fldl2t(segment)
3536   (:printer floating-point-no ((op #b01001)))
3537   (:emitter
3538    (emit-byte segment #b11011001)
3539    (emit-byte segment #b11101001)))
3540
3541 (define-instruction fldl2e(segment)
3542   (:printer floating-point-no ((op #b01010)))
3543   (:emitter
3544    (emit-byte segment #b11011001)
3545    (emit-byte segment #b11101010)))
3546
3547 (define-instruction fldlg2(segment)
3548   (:printer floating-point-no ((op #b01100)))
3549   (:emitter
3550    (emit-byte segment #b11011001)
3551    (emit-byte segment #b11101100)))
3552
3553 (define-instruction fldln2(segment)
3554   (:printer floating-point-no ((op #b01101)))
3555   (:emitter
3556    (emit-byte segment #b11011001)
3557    (emit-byte segment #b11101101)))
3558
3559 ;;;; Instructions required to do floating point operations using SSE
3560
3561 (defun emit-sse-inst (segment dst src prefix opcode &key operand-size)
3562   (when prefix
3563     (emit-byte segment prefix))
3564   (if operand-size
3565       (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size operand-size)
3566       (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst))
3567   (emit-byte segment #x0f)
3568   (emit-byte segment opcode)
3569   (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
3570
3571 ;;; Emit an SSE instruction that has an XMM register as the destination
3572 ;;; operand and for which the size of the operands is implicitly given
3573 ;;; by the instruction.
3574 (defun emit-regular-sse-inst (segment dst src prefix opcode)
3575   (aver (xmm-register-p dst))
3576   (emit-sse-inst segment dst src prefix opcode
3577                  :operand-size :do-not-set))
3578
3579 ;;; Instructions having an XMM register as the destination operand
3580 ;;; and an XMM register or a memory location as the source operand.
3581 ;;; The operand size is implicitly given by the instruction.
3582
3583 (macrolet ((define-regular-sse-inst (name prefix opcode)
3584              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3585                 ,@(if prefix
3586                       `((:printer ext-xmm-xmm/mem
3587                                   ((prefix ,prefix) (op ,opcode)))
3588                         (:printer ext-rex-xmm-xmm/mem
3589                                   ((prefix ,prefix) (op ,opcode))))
3590                       `((:printer xmm-xmm/mem ((op ,opcode)))
3591                         (:printer rex-xmm-xmm/mem ((op ,opcode)))))
3592                 (:emitter
3593                  (emit-regular-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode)))))
3594   ;; logical
3595   (define-regular-sse-inst andpd    #x66 #x54)
3596   (define-regular-sse-inst andps    nil  #x54)
3597   (define-regular-sse-inst xorpd    #x66 #x57)
3598   (define-regular-sse-inst xorps    nil  #x57)
3599   ;; comparison
3600   (define-regular-sse-inst comisd   #x66 #x2f)
3601   (define-regular-sse-inst comiss   nil  #x2f)
3602   ;; arithmetic
3603   (define-regular-sse-inst addsd    #xf2 #x58)
3604   (define-regular-sse-inst addss    #xf3 #x58)
3605   (define-regular-sse-inst divsd    #xf2 #x5e)
3606   (define-regular-sse-inst divss    #xf3 #x5e)
3607   (define-regular-sse-inst mulsd    #xf2 #x59)
3608   (define-regular-sse-inst mulss    #xf3 #x59)
3609   (define-regular-sse-inst subsd    #xf2 #x5c)
3610   (define-regular-sse-inst subss    #xf3 #x5c)
3611   (define-regular-sse-inst sqrtsd   #xf2 #x51)
3612   (define-regular-sse-inst sqrtss   #xf3 #x51)
3613   ;; conversion
3614   (define-regular-sse-inst cvtsd2ss #xf2 #x5a)
3615   (define-regular-sse-inst cvtss2sd #xf3 #x5a)
3616   (define-regular-sse-inst cvtdq2pd #xf3 #xe6)
3617   (define-regular-sse-inst cvtdq2ps nil  #x5b))
3618
3619 ;;; MOVSD, MOVSS
3620 (macrolet ((define-movsd/ss-sse-inst (name prefix)
3621              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3622                 (:printer ext-xmm-xmm/mem-dir ((prefix ,prefix)
3623                                                (op #b0001000)))
3624                 (:printer ext-rex-xmm-xmm/mem-dir ((prefix ,prefix)
3625                                                    (op #b0001000)))
3626                 (:emitter
3627                  (cond ((xmm-register-p dst)
3628                         (emit-sse-inst segment dst src ,prefix #x10
3629                                        :operand-size :do-not-set))
3630                        (t
3631                         (aver (xmm-register-p src))
3632                         (emit-sse-inst segment src dst ,prefix #x11
3633                                        :operand-size :do-not-set)))))))
3634   (define-movsd/ss-sse-inst movsd #xf2)
3635   (define-movsd/ss-sse-inst movss #xf3))
3636
3637 ;;; MOVQ
3638 (define-instruction movq (segment dst src)
3639   (:printer ext-xmm-xmm/mem ((prefix #xf3) (op #x7e)))
3640   (:printer ext-rex-xmm-xmm/mem ((prefix #xf3) (op #x7e)))
3641   (:printer ext-xmm-xmm/mem ((prefix #x66) (op #xd6))
3642             '(:name :tab reg/mem ", " reg))
3643   (:printer ext-rex-xmm-xmm/mem ((prefix #x66) (op #xd6))
3644             '(:name :tab reg/mem ", " reg))
3645   (:emitter
3646    (cond ((xmm-register-p dst)
3647           (emit-sse-inst segment dst src #xf3 #x7e
3648                          :operand-size :do-not-set))
3649          (t
3650           (aver (xmm-register-p src))
3651           (emit-sse-inst segment src dst #x66 #xd6
3652                          :operand-size :do-not-set)))))
3653
3654 ;;; Instructions having an XMM register as the destination operand
3655 ;;; and a general-purpose register or a memory location as the source
3656 ;;; operand. The operand size is calculated from the source operand.
3657
3658 ;;; MOVD - Move a 32- or 64-bit value from a general-purpose register or
3659 ;;; a memory location to the low order 32 or 64 bits of an XMM register
3660 ;;; with zero extension or vice versa.
3661 ;;; We do not support the MMX version of this instruction.
3662 (define-instruction movd (segment dst src)
3663   (:printer ext-xmm-reg/mem ((prefix #x66) (op #x6e)))
3664   (:printer ext-rex-xmm-reg/mem ((prefix #x66) (op #x6e)))
3665   (:printer ext-xmm-reg/mem ((prefix #x66) (op #x7e))
3666             '(:name :tab reg/mem ", " reg))
3667   (:printer ext-rex-xmm-reg/mem ((prefix #x66) (op #x7e))
3668             '(:name :tab reg/mem ", " reg))
3669   (:emitter
3670    (cond ((xmm-register-p dst)
3671           (emit-sse-inst segment dst src #x66 #x6e))
3672          (t
3673           (aver (xmm-register-p src))
3674           (emit-sse-inst segment src dst #x66 #x7e)))))
3675
3676 (macrolet ((define-integer-source-sse-inst (name prefix opcode)
3677              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3678                 (:printer ext-xmm-reg/mem ((prefix ,prefix) (op ,opcode)))
3679                 (:printer ext-rex-xmm-reg/mem ((prefix ,prefix) (op ,opcode)))
3680                 (:emitter
3681                  (aver (xmm-register-p dst))
3682                  (let ((src-size (operand-size src)))
3683                    (aver (or (eq src-size :qword) (eq src-size :dword))))
3684                  (emit-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode)))))
3685   (define-integer-source-sse-inst cvtsi2sd #xf2 #x2a)
3686   (define-integer-source-sse-inst cvtsi2ss #xf3 #x2a))
3687
3688 ;;; Instructions having a general-purpose register as the destination
3689 ;;; operand and an XMM register or a memory location as the source
3690 ;;; operand. The operand size is calculated from the destination
3691 ;;; operand.
3692
3693 (macrolet ((define-gpr-destination-sse-inst (name prefix opcode)
3694              `(define-instruction ,name (segment dst src)
3695                 (:printer ext-reg-xmm/mem ((prefix ,prefix) (op ,opcode)))
3696                 (:printer ext-rex-reg-xmm/mem ((prefix ,prefix) (op ,opcode)))
3697                 (:emitter
3698                  (aver (register-p dst))
3699                  (let ((dst-size (operand-size dst)))
3700                    (aver (or (eq dst-size :qword) (eq dst-size :dword)))
3701                    (emit-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode
3702                                   :operand-size dst-size))))))
3703   (define-gpr-destination-sse-inst cvtsd2si  #xf2 #x2d)
3704   (define-gpr-destination-sse-inst cvtss2si  #xf3 #x2d)
3705   (define-gpr-destination-sse-inst cvttsd2si #xf2 #x2c)
3706   (define-gpr-destination-sse-inst cvttss2si #xf3 #x2c))
3707
3708 ;;; Other SSE instructions
3709
3710 (define-instruction ldmxcsr (segment src)
3711   (:emitter
3712    (emit-byte segment #x0f)
3713    (emit-byte segment #xae)
3714    (emit-ea segment src 2)))
3715
3716 (define-instruction stmxcsr (segment dst)
3717   (:emitter
3718    (emit-byte segment #x0f)
3719    (emit-byte segment #xae)
3720    (emit-ea segment dst 3)))