src/compiler/x86-64/move.lisp

   1 ;;;; the x86-64 VM definition of operand loading/saving and the MOVE vop
   2
   3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   4 ;;;; more information.
   5 ;;;;
   6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
   9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  10 ;;;; files for more information.
  11
  12 (in-package "SB!VM")
  13
  14 (define-move-fun (load-immediate 1) (vop x y)
  15   ((immediate)
  16    (any-reg descriptor-reg))
  17   (let ((val (tn-value x)))
  18     (etypecase val
  19       (integer
  20        (if (zerop val)
  21            (inst xor y y)
  22          (inst mov y (fixnumize val))))
  23       (symbol
  24        (load-symbol y val))
  25       (character
  26        (inst mov y (logior (ash (char-code val) n-widetag-bits)
  27                            character-widetag))))))
  28
  29 (define-move-fun (load-number 1) (vop x y)
  30   ((immediate) (signed-reg unsigned-reg))
  31   (let ((val (tn-value x)))
  32     (if (zerop val)
  33         (inst xor y y)
  34         (inst mov y val))))
  35
  36 (define-move-fun (load-character 1) (vop x y)
  37   ((immediate) (character-reg))
  38   (inst mov y (char-code (tn-value x))))
  39
  40 (define-move-fun (load-system-area-pointer 1) (vop x y)
  41   ((immediate) (sap-reg))
  42   (inst mov y (sap-int (tn-value x))))
  43
  44 (define-move-fun (load-constant 5) (vop x y)
  45   ((constant) (descriptor-reg any-reg))
  46   (inst mov y x))
  47
  48 (define-move-fun (load-stack 5) (vop x y)
  49   ((control-stack) (any-reg descriptor-reg)
  50    (character-stack) (character-reg)
  51    (sap-stack) (sap-reg)
  52    (signed-stack) (signed-reg)
  53    (unsigned-stack) (unsigned-reg))
  54   (inst mov y x))
  55
  56 (define-move-fun (store-stack 5) (vop x y)
  57   ((any-reg descriptor-reg) (control-stack)
  58    (character-reg) (character-stack)
  59    (sap-reg) (sap-stack)
  60    (signed-reg) (signed-stack)
  61    (unsigned-reg) (unsigned-stack))
  62   (inst mov y x))
  63 \f
  64 ;;;; the MOVE VOP
  65 (define-vop (move)
  66   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg immediate) :target y
  67             :load-if (not (location= x y))))
  68   (:results (y :scs (any-reg descriptor-reg)
  69                :load-if
  70                (not (or (location= x y)
  71                         (and (sc-is x any-reg descriptor-reg immediate)
  72                              (sc-is y control-stack))))))
  73   (:temporary (:sc unsigned-reg) temp)
  74   (:effects)
  75   (:affected)
  76   (:generator 0
  77     (if (and (sc-is x immediate)
  78              (sc-is y any-reg descriptor-reg control-stack))
  79         (let ((val (tn-value x)))
  80           (etypecase val
  81             (integer
  82              (if (and (zerop val) (sc-is y any-reg descriptor-reg))
  83                  (inst xor y y)
  84                  (move-immediate y (fixnumize val) temp)))
  85             (symbol
  86              (inst mov y (+ nil-value (static-symbol-offset val))))
  87             (character
  88              (inst mov y (logior (ash (char-code val) n-widetag-bits)
  89                                  character-widetag)))))
  90         (move y x))))
  91
  92 (define-move-vop move :move
  93   (any-reg descriptor-reg immediate)
  94   (any-reg descriptor-reg))
  95
  96 ;;; Make MOVE the check VOP for T so that type check generation
  97 ;;; doesn't think it is a hairy type. This also allows checking of a
  98 ;;; few of the values in a continuation to fall out.
  99 (primitive-type-vop move (:check) t)
 100
 101 (defun move-immediate (target val &optional tmp-tn)
 102   (cond
 103     ;; If target is a register, we can just mov it there directly
 104     ((and (tn-p target)
 105           (sc-is target signed-reg unsigned-reg descriptor-reg any-reg))
 106      (inst mov target val))
 107     ;; Likewise if the value is small enough.
 108     ((typep val '(signed-byte 31))
 109      (inst mov target val))
 110     ;; Otherwise go through the temporary register
 111     (tmp-tn
 112      (inst mov tmp-tn val)
 113      (inst mov target tmp-tn))
 114     (t
 115      (error "~A is not a register, no temporary given, and immediate ~A too large" target val))))
 116
 117 ;;; The MOVE-ARG VOP is used for moving descriptor values into
 118 ;;; another frame for argument or known value passing.
 119 ;;;
 120 ;;; Note: It is not going to be possible to move a constant directly
 121 ;;; to another frame, except if the destination is a register and in
 122 ;;; this case the loading works out.
 123 (define-vop (move-arg)
 124   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg immediate) :target y
 125             :load-if (not (and (sc-is y any-reg descriptor-reg)
 126                                (sc-is x control-stack))))
 127          (fp :scs (any-reg)
 128              :load-if (not (sc-is y any-reg descriptor-reg))))
 129   (:results (y))
 130   (:generator 0
 131     (sc-case y
 132       ((any-reg descriptor-reg)
 133        (if (sc-is x immediate)
 134            (let ((val (tn-value x)))
 135              (etypecase val
 136                ((integer 0 0)
 137                 (inst xor y y))
 138                ((or (signed-byte 29) (unsigned-byte 29))
 139                 (inst mov y (fixnumize val)))
 140                (integer
 141                 (move-immediate y (fixnumize val)))
 142                (symbol
 143                 (load-symbol y val))
 144                (character
 145                 (inst mov y (logior (ash (char-code val) n-widetag-bits)
 146                                     character-widetag)))))
 147            (move y x)))
 148       ((control-stack)
 149        (if (sc-is x immediate)
 150            (let ((val (tn-value x)))
 151              (if (= (tn-offset fp) esp-offset)
 152                  ;; C-call
 153                  (etypecase val
 154                    (integer
 155                     (storew (fixnumize val) fp (tn-offset y)))
 156                    (symbol
 157                     (storew (+ nil-value (static-symbol-offset val))
 158                             fp (tn-offset y)))
 159                    (character
 160                     (storew (logior (ash (char-code val) n-widetag-bits)
 161                                     character-widetag)
 162                             fp (tn-offset y))))
 163                ;; Lisp stack
 164                (etypecase val
 165                  (integer
 166                   (storew (fixnumize val) fp (- (1+ (tn-offset y)))))
 167                  (symbol
 168                   (storew (+ nil-value (static-symbol-offset val))
 169                           fp (- (1+ (tn-offset y)))))
 170                  (character
 171                   (storew (logior (ash (char-code val) n-widetag-bits)
 172                                   character-widetag)
 173                           fp (- (1+ (tn-offset y))))))))
 174          (if (= (tn-offset fp) esp-offset)
 175              ;; C-call
 176              (storew x fp (tn-offset y))
 177            ;; Lisp stack
 178            (storew x fp (- (1+ (tn-offset y))))))))))
 179
 180 (define-move-vop move-arg :move-arg
 181   (any-reg descriptor-reg)
 182   (any-reg descriptor-reg))
 183 \f
 184 ;;;; ILLEGAL-MOVE
 185
 186 ;;; This VOP exists just to begin the lifetime of a TN that couldn't
 187 ;;; be written legally due to a type error. An error is signalled
 188 ;;; before this VOP is so we don't need to do anything (not that there
 189 ;;; would be anything sensible to do anyway.)
 190 (define-vop (illegal-move)
 191   (:args (x) (type))
 192   (:results (y))
 193   (:ignore y)
 194   (:vop-var vop)
 195   (:save-p :compute-only)
 196   (:generator 666
 197     (error-call vop object-not-type-error x type)))
 198 \f
 199 ;;;; moves and coercions
 200
 201 ;;; These MOVE-TO-WORD VOPs move a tagged integer to a raw full-word
 202 ;;; representation. Similarly, the MOVE-FROM-WORD VOPs converts a raw
 203 ;;; integer to a tagged bignum or fixnum.
 204
 205 ;;; Arg is a fixnum, so just shift it. We need a type restriction
 206 ;;; because some possible arg SCs (control-stack) overlap with
 207 ;;; possible bignum arg SCs.
 208 (define-vop (move-to-word/fixnum)
 209   (:args (x :scs (any-reg descriptor-reg) :target y
 210             :load-if (not (location= x y))))
 211   (:results (y :scs (signed-reg unsigned-reg)
 212                :load-if (not (location= x y))))
 213   (:arg-types tagged-num)
 214   (:note "fixnum untagging")
 215   (:generator 1
 216     (move y x)
 217     (inst sar y  (1- n-lowtag-bits))))
 218 (define-move-vop move-to-word/fixnum :move
 219   (any-reg descriptor-reg) (signed-reg unsigned-reg))
 220
 221 ;;; Arg is a non-immediate constant, load it.
 222 (define-vop (move-to-word-c)
 223   (:args (x :scs (constant)))
 224   (:results (y :scs (signed-reg unsigned-reg)))
 225   (:note "constant load")
 226   (:generator 1
 227     (inst mov y (tn-value x))))
 228 (define-move-vop move-to-word-c :move
 229   (constant) (signed-reg unsigned-reg))
 230
 231
 232 ;;; Arg is a fixnum or bignum, figure out which and load if necessary.
 233 (define-vop (move-to-word/integer)
 234   (:args (x :scs (descriptor-reg) :target eax))
 235   (:results (y :scs (signed-reg unsigned-reg)))
 236   (:note "integer to untagged word coercion")
 237   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset
 238                    :from (:argument 0) :to (:result 0) :target y) eax)
 239   (:generator 4
 240     (move eax x)
 241     (inst test al-tn 7)                 ; a symbolic constant for this
 242     (inst jmp :z FIXNUM)                ; would be nice
 243     (loadw y eax bignum-digits-offset other-pointer-lowtag)
 244     (inst jmp DONE)
 245     FIXNUM
 246     (inst sar eax (1- n-lowtag-bits))
 247     (move y eax)
 248     DONE))
 249 (define-move-vop move-to-word/integer :move
 250   (descriptor-reg) (signed-reg unsigned-reg))
 251
 252
 253 ;;; Result is a fixnum, so we can just shift. We need the result type
 254 ;;; restriction because of the control-stack ambiguity noted above.
 255 (define-vop (move-from-word/fixnum)
 256   (:args (x :scs (signed-reg unsigned-reg) :target y
 257             :load-if (not (location= x y))))
 258   (:results (y :scs (any-reg descriptor-reg)
 259                :load-if (not (location= x y))))
 260   (:result-types tagged-num)
 261   (:note "fixnum tagging")
 262   (:generator 1
 263     (cond ((and (sc-is x signed-reg unsigned-reg)
 264                 (not (location= x y)))
 265            ;; Uses 7 bytes, but faster on the Pentium
 266            (inst lea y (make-ea :qword :index x :scale 8)))
 267           (t
 268            ;; Uses: If x is a reg 2 + 3; if x = y uses only 3 bytes
 269            (move y x)
 270            (inst shl y (1- n-lowtag-bits))))))
 271 (define-move-vop move-from-word/fixnum :move
 272   (signed-reg unsigned-reg) (any-reg descriptor-reg))
 273
 274 ;;; Result may be a bignum, so we have to check. Use a worst-case cost
 275 ;;; to make sure people know they may be number consing.
 276 (define-vop (move-from-signed)
 277   (:args (x :scs (signed-reg unsigned-reg) :to :result))
 278   (:results (y :scs (any-reg descriptor-reg) :from :argument))
 279   (:note "signed word to integer coercion")
 280   (:node-var node)
 281   (:generator 20
 282      (aver (not (location= x y)))
 283      (let ((bignum (gen-label))
 284            (done (gen-label)))
 285        (inst mov y x)
 286        ;; We can't do the overflow check with SHL Y, 3, since the
 287        ;; state of the overflow flag is only reliably set when
 288        ;; shifting by 1. There used to be code here for doing "shift
 289        ;; by one, check whether it overflowed" three times. But on all
 290        ;; x86-64 processors IMUL is a reasonably fast instruction, so
 291        ;; we can just do a straight multiply instead of trying to
 292        ;; optimize it to a shift. This is both faster and smaller.
 293        ;; -- JES, 2006-07-08
 294        (inst imul y 8)
 295        (inst jmp :o bignum)
 296        (emit-label done)
 297
 298        (assemble (*elsewhere*)
 299           (emit-label bignum)
 300           (with-fixed-allocation
 301               (y bignum-widetag (+ bignum-digits-offset 1) node)
 302             (storew x y bignum-digits-offset other-pointer-lowtag))
 303           (inst jmp done)))))
 304 (define-move-vop move-from-signed :move
 305   (signed-reg) (descriptor-reg))
 306
 307 ;;; Check for fixnum, and possibly allocate one or two word bignum
 308 ;;; result. Use a worst-case cost to make sure people know they may be
 309 ;;; number consing.
 310
 311 (define-vop (move-from-unsigned)
 312   (:args (x :scs (signed-reg unsigned-reg) :to :save))
 313   (:temporary (:sc unsigned-reg) alloc)
 314   (:results (y :scs (any-reg descriptor-reg)))
 315   (:node-var node)
 316   (:note "unsigned word to integer coercion")
 317   (:generator 20
 318     (aver (not (location= x y)))
 319     (aver (not (location= x alloc)))
 320     (aver (not (location= y alloc)))
 321     (let ((bignum (gen-label))
 322           (done (gen-label))
 323           (one-word-bignum (gen-label))
 324           (L1 (gen-label)))
 325       (inst bsr y x)                    ;find msb
 326       (inst cmov :z y x)
 327       (inst cmp y 60)
 328       (inst jmp :ae bignum)
 329       (inst lea y (make-ea :qword :index x :scale 8))
 330       (emit-label done)
 331       (assemble (*elsewhere*)
 332          (emit-label bignum)
 333          ;; Note: As on the mips port, space for a two word bignum is
 334          ;; always allocated and the header size is set to either one
 335          ;; or two words as appropriate.
 336          (inst cmp y 63)
 337          (inst jmp :l one-word-bignum)
 338          ;; two word bignum
 339          (inst mov y (logior (ash (1- (+ bignum-digits-offset 2))
 340                                   n-widetag-bits)
 341                              bignum-widetag))
 342          (inst jmp L1)
 343          (emit-label one-word-bignum)
 344          (inst mov y (logior (ash (1- (+ bignum-digits-offset 1))
 345                                   n-widetag-bits)
 346                              bignum-widetag))
 347          (emit-label L1)
 348          (pseudo-atomic
 349           (allocation alloc (pad-data-block (+ bignum-digits-offset 2)) node)
 350           (storew y alloc)
 351           (inst lea y (make-ea :byte :base alloc :disp other-pointer-lowtag))
 352           (storew x y bignum-digits-offset other-pointer-lowtag))
 353          (inst jmp done)))))
 354 (define-move-vop move-from-unsigned :move
 355   (unsigned-reg) (descriptor-reg))
 356
 357 ;;; Move untagged numbers.
 358 (define-vop (word-move)
 359   (:args (x :scs (signed-reg unsigned-reg) :target y
 360             :load-if (not (location= x y))))
 361   (:results (y :scs (signed-reg unsigned-reg)
 362                :load-if
 363                (not (or (location= x y)
 364                         (and (sc-is x signed-reg unsigned-reg)
 365                              (sc-is y signed-stack unsigned-stack))))))
 366   (:effects)
 367   (:affected)
 368   (:note "word integer move")
 369   (:generator 0
 370     (move y x)))
 371 (define-move-vop word-move :move
 372   (signed-reg unsigned-reg) (signed-reg unsigned-reg))
 373
 374 ;;; Move untagged number arguments/return-values.
 375 (define-vop (move-word-arg)
 376   (:args (x :scs (signed-reg unsigned-reg) :target y)
 377          (fp :scs (any-reg) :load-if (not (sc-is y sap-reg))))
 378   (:results (y))
 379   (:note "word integer argument move")
 380   (:generator 0
 381     (sc-case y
 382       ((signed-reg unsigned-reg)
 383        (move y x))
 384       ((signed-stack unsigned-stack)
 385        (if (= (tn-offset fp) esp-offset)
 386            (storew x fp (tn-offset y))  ; c-call
 387            (storew x fp (- (1+ (tn-offset y)))))))))
 388 (define-move-vop move-word-arg :move-arg
 389   (descriptor-reg any-reg signed-reg unsigned-reg) (signed-reg unsigned-reg))
 390
 391 ;;; Use standard MOVE-ARG and coercion to move an untagged number
 392 ;;; to a descriptor passing location.
 393 (define-move-vop move-arg :move-arg
 394   (signed-reg unsigned-reg) (any-reg descriptor-reg))