src/compiler/x86-64/sap.lisp

   1 ;;;; SAP operations for the x86 VM
   2
   3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   4 ;;;; more information.
   5 ;;;;
   6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
   9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  10 ;;;; files for more information.
  11
  12 (in-package "SB!VM")
  13 \f
  14 ;;;; moves and coercions
  15
  16 ;;; Move a tagged SAP to an untagged representation.
  17 (define-vop (move-to-sap)
  18   (:args (x :scs (descriptor-reg)))
  19   (:results (y :scs (sap-reg)))
  20   (:note "pointer to SAP coercion")
  21   (:generator 1
  22     (loadw y x sap-pointer-slot other-pointer-lowtag)))
  23 (define-move-vop move-to-sap :move
  24   (descriptor-reg) (sap-reg))
  25
  26 ;;; Move an untagged SAP to a tagged representation.
  27 (define-vop (move-from-sap)
  28   (:args (sap :scs (sap-reg) :to :result))
  29   (:results (res :scs (descriptor-reg) :from :argument))
  30   (:note "SAP to pointer coercion")
  31   (:node-var node)
  32   (:generator 20
  33     (with-fixed-allocation (res sap-widetag sap-size node)
  34       (storew sap res sap-pointer-slot other-pointer-lowtag))))
  35 (define-move-vop move-from-sap :move
  36   (sap-reg) (descriptor-reg))
  37
  38 ;;; Move untagged sap values.
  39 (define-vop (sap-move)
  40   (:args (x :target y
  41             :scs (sap-reg)
  42             :load-if (not (location= x y))))
  43   (:results (y :scs (sap-reg)
  44                :load-if (not (location= x y))))
  45   (:note "SAP move")
  46   (:effects)
  47   (:affected)
  48   (:generator 0
  49     (move y x)))
  50 (define-move-vop sap-move :move
  51   (sap-reg) (sap-reg))
  52
  53 ;;; Move untagged sap arguments/return-values.
  54 (define-vop (move-sap-arg)
  55   (:args (x :target y
  56             :scs (sap-reg))
  57          (fp :scs (any-reg)
  58              :load-if (not (sc-is y sap-reg))))
  59   (:results (y))
  60   (:note "SAP argument move")
  61   (:generator 0
  62     (sc-case y
  63       (sap-reg
  64        (move y x))
  65       (sap-stack
  66        (if (= (tn-offset fp) esp-offset)
  67            (storew x fp (tn-offset y))  ; c-call
  68            (storew x fp (- (1+ (tn-offset y)))))))))
  69 (define-move-vop move-sap-arg :move-arg
  70   (descriptor-reg sap-reg) (sap-reg))
  71
  72 ;;; Use standard MOVE-ARG + coercion to move an untagged sap to a
  73 ;;; descriptor passing location.
  74 (define-move-vop move-arg :move-arg
  75   (sap-reg) (descriptor-reg))
  76 \f
  77 ;;;; SAP-INT and INT-SAP
  78
  79 ;;; The function SAP-INT is used to generate an integer corresponding
  80 ;;; to the system area pointer, suitable for passing to the kernel
  81 ;;; interfaces (which want all addresses specified as integers). The
  82 ;;; function INT-SAP is used to do the opposite conversion. The
  83 ;;; integer representation of a SAP is the byte offset of the SAP from
  84 ;;; the start of the address space.
  85 (define-vop (sap-int)
  86   (:args (sap :scs (sap-reg) :target int))
  87   (:arg-types system-area-pointer)
  88   (:results (int :scs (unsigned-reg)))
  89   (:result-types unsigned-num)
  90   (:translate sap-int)
  91   (:policy :fast-safe)
  92   (:generator 1
  93     (move int sap)))
  94 (define-vop (int-sap)
  95   (:args (int :scs (unsigned-reg) :target sap))
  96   (:arg-types unsigned-num)
  97   (:results (sap :scs (sap-reg)))
  98   (:result-types system-area-pointer)
  99   (:translate int-sap)
 100   (:policy :fast-safe)
 101   (:generator 1
 102     (move sap int)))
 103 \f
 104 ;;;; POINTER+ and POINTER-
 105
 106 (define-vop (pointer+)
 107   (:translate sap+)
 108   (:args (ptr :scs (sap-reg) :target res
 109               :load-if (not (location= ptr res)))
 110          (offset :scs (signed-reg immediate)))
 111   (:arg-types system-area-pointer signed-num)
 112   (:results (res :scs (sap-reg) :from (:argument 0)
 113                  :load-if (not (location= ptr res))))
 114   (:result-types system-area-pointer)
 115   (:policy :fast-safe)
 116   (:generator 1
 117     (cond ((and (sc-is ptr sap-reg) (sc-is res sap-reg)
 118                 (not (location= ptr res)))
 119            (sc-case offset
 120              (signed-reg
 121               (inst lea res (make-ea :qword :base ptr :index offset :scale 1)))
 122              (immediate
 123               (inst lea res (make-ea :qword :base ptr
 124                                      :disp (tn-value offset))))))
 125           (t
 126            (move res ptr)
 127            (sc-case offset
 128              (signed-reg
 129               (inst add res offset))
 130              (immediate
 131               (inst add res (tn-value offset))))))))
 132
 133 (define-vop (pointer-)
 134   (:translate sap-)
 135   (:args (ptr1 :scs (sap-reg) :target res)
 136          (ptr2 :scs (sap-reg)))
 137   (:arg-types system-area-pointer system-area-pointer)
 138   (:policy :fast-safe)
 139   (:results (res :scs (signed-reg) :from (:argument 0)))
 140   (:result-types signed-num)
 141   (:generator 1
 142     (move res ptr1)
 143     (inst sub res ptr2)))
 144 \f
 145 ;;;; mumble-SYSTEM-REF and mumble-SYSTEM-SET
 146
 147 (macrolet ((def-system-ref-and-set (ref-name
 148                                     set-name
 149                                     sc
 150                                     type
 151                                     size
 152                                     &optional signed)
 153              (let ((ref-name-c (symbolicate ref-name "-C"))
 154                    (set-name-c (symbolicate set-name "-C"))
 155                    (temp-sc (symbolicate size "-REG")))
 156                `(progn
 157                   (define-vop (,ref-name)
 158                     (:translate ,ref-name)
 159                     (:policy :fast-safe)
 160                     (:args (sap :scs (sap-reg))
 161                            (offset :scs (signed-reg)))
 162                     (:arg-types system-area-pointer signed-num)
 163                     ,@(unless (eq size :qword)
 164                         `((:temporary (:sc ,temp-sc
 165                                        :from (:eval 0)
 166                                        :to (:eval 1))
 167                                       temp)))
 168                     (:results (result :scs (,sc)))
 169                     (:result-types ,type)
 170                     (:generator 5
 171                                 (inst mov ,(if (eq size :qword) 'result 'temp)
 172                                       (make-ea ,size :base sap :index offset))
 173                                 ,@(unless (eq size :qword)
 174                                     `((inst ,(if signed 'movsx 'movzx)
 175                                             result temp)))))
 176                   (define-vop (,ref-name-c)
 177                     (:translate ,ref-name)
 178                     (:policy :fast-safe)
 179                     (:args (sap :scs (sap-reg)))
 180                     (:arg-types system-area-pointer
 181                                 (:constant (signed-byte 64)))
 182                     (:info offset)
 183                     ,@(unless (eq size :qword)
 184                         `((:temporary (:sc ,temp-sc
 185                                        :from (:eval 0)
 186                                        :to (:eval 1))
 187                                       temp)))
 188                     (:results (result :scs (,sc)))
 189                     (:result-types ,type)
 190                     (:generator 4
 191                                 (inst mov ,(if (eq size :qword) 'result 'temp)
 192                                       (make-ea ,size :base sap :disp offset))
 193                                 ,@(unless (eq size :qword)
 194                                     `((inst ,(if signed 'movsx 'movzx)
 195                                             result temp)))))
 196                   (define-vop (,set-name)
 197                     (:translate ,set-name)
 198                     (:policy :fast-safe)
 199                     (:args (sap :scs (sap-reg) :to (:eval 0))
 200                            (offset :scs (signed-reg) :to (:eval 0))
 201                            (value :scs (,sc)
 202                                   :target ,(if (eq size :qword)
 203                                                'result
 204                                                'temp)))
 205                     (:arg-types system-area-pointer signed-num ,type)
 206                     ,@(unless (eq size :qword)
 207                         `((:temporary (:sc ,temp-sc :offset rax-offset
 208                                            :from (:argument 2) :to (:result 0)
 209                                            :target result)
 210                                       temp)))
 211                     (:results (result :scs (,sc)))
 212                     (:result-types ,type)
 213                     (:generator 5
 214                                 ,@(unless (eq size :qword)
 215                                     `((move rax-tn value)))
 216                                 (inst mov (make-ea ,size
 217                                                    :base sap
 218                                                    :index offset)
 219                                       ,(if (eq size :qword) 'value 'temp))
 220                                 (move result
 221                                       ,(if (eq size :qword) 'value 'rax-tn))))
 222                   (define-vop (,set-name-c)
 223                     (:translate ,set-name)
 224                     (:policy :fast-safe)
 225                     (:args (sap :scs (sap-reg) :to (:eval 0))
 226                            (value :scs (,sc)
 227                                   :target ,(if (eq size :qword)
 228                                                'result
 229                                                'temp)))
 230                     (:arg-types system-area-pointer
 231                                 (:constant (signed-byte 64)) ,type)
 232                     (:info offset)
 233                     ,@(unless (eq size :qword)
 234                         `((:temporary (:sc ,temp-sc :offset rax-offset
 235                                            :from (:argument 2) :to (:result 0)
 236                                            :target result)
 237                                       temp)))
 238                     (:results (result :scs (,sc)))
 239                     (:result-types ,type)
 240                     (:generator 4
 241                                 ,@(unless (eq size :qword)
 242                                     `((move rax-tn value)))
 243                                 (inst mov
 244                                       (make-ea ,size :base sap :disp offset)
 245                                       ,(if (eq size :qword) 'value 'temp))
 246                                 (move result ,(if (eq size :qword)
 247                                                   'value
 248                                                   'rax-tn))))))))
 249
 250   (def-system-ref-and-set sap-ref-8 %set-sap-ref-8
 251     unsigned-reg positive-fixnum :byte nil)
 252   (def-system-ref-and-set signed-sap-ref-8 %set-signed-sap-ref-8
 253     signed-reg tagged-num :byte t)
 254   (def-system-ref-and-set sap-ref-16 %set-sap-ref-16
 255     unsigned-reg positive-fixnum :word nil)
 256   (def-system-ref-and-set signed-sap-ref-16 %set-signed-sap-ref-16
 257     signed-reg tagged-num :word t)
 258   (def-system-ref-and-set sap-ref-32 %set-sap-ref-32
 259     unsigned-reg unsigned-num :dword nil)
 260   (def-system-ref-and-set signed-sap-ref-32 %set-signed-sap-ref-32
 261     signed-reg signed-num :dword t)
 262   (def-system-ref-and-set sap-ref-64 %set-sap-ref-64
 263     unsigned-reg unsigned-num :qword nil)
 264   (def-system-ref-and-set signed-sap-ref-64 %set-signed-sap-ref-64
 265     signed-reg signed-num :qword t)
 266   (def-system-ref-and-set sap-ref-sap %set-sap-ref-sap
 267     sap-reg system-area-pointer :qword))
 268 \f
 269 ;;;; SAP-REF-DOUBLE
 270
 271 (define-vop (sap-ref-double)
 272   (:translate sap-ref-double)
 273   (:policy :fast-safe)
 274   (:args (sap :scs (sap-reg))
 275          (offset :scs (signed-reg)))
 276   (:arg-types system-area-pointer signed-num)
 277   (:results (result :scs (double-reg)))
 278   (:result-types double-float)
 279   (:generator 5
 280      (with-empty-tn@fp-top(result)
 281         (inst fldd (make-ea :dword :base sap :index offset)))))
 282
 283 (define-vop (sap-ref-double-c)
 284   (:translate sap-ref-double)
 285   (:policy :fast-safe)
 286   (:args (sap :scs (sap-reg)))
 287   (:arg-types system-area-pointer (:constant (signed-byte 64)))
 288   (:info offset)
 289   (:results (result :scs (double-reg)))
 290   (:result-types double-float)
 291   (:generator 4
 292      (with-empty-tn@fp-top(result)
 293         (inst fldd (make-ea :dword :base sap :disp offset)))))
 294
 295 (define-vop (%set-sap-ref-double)
 296   (:translate %set-sap-ref-double)
 297   (:policy :fast-safe)
 298   (:args (sap :scs (sap-reg) :to (:eval 0))
 299          (offset :scs (signed-reg) :to (:eval 0))
 300          (value :scs (double-reg)))
 301   (:arg-types system-area-pointer signed-num double-float)
 302   (:results (result :scs (double-reg)))
 303   (:result-types double-float)
 304   (:generator 5
 305     (cond ((zerop (tn-offset value))
 306            ;; Value is in ST0.
 307            (inst fstd (make-ea :dword :base sap :index offset))
 308            (unless (zerop (tn-offset result))
 309                    ;; Value is in ST0 but not result.
 310                    (inst fstd result)))
 311           (t
 312            ;; Value is not in ST0.
 313            (inst fxch value)
 314            (inst fstd (make-ea :dword :base sap :index offset))
 315            (cond ((zerop (tn-offset result))
 316                   ;; The result is in ST0.
 317                   (inst fstd value))
 318                  (t
 319                   ;; Neither value or result are in ST0.
 320                   (unless (location= value result)
 321                           (inst fstd result))
 322                   (inst fxch value)))))))
 323
 324 (define-vop (%set-sap-ref-double-c)
 325   (:translate %set-sap-ref-double)
 326   (:policy :fast-safe)
 327   (:args (sap :scs (sap-reg) :to (:eval 0))
 328          (value :scs (double-reg)))
 329   (:arg-types system-area-pointer (:constant (signed-byte 64)) double-float)
 330   (:info offset)
 331   (:results (result :scs (double-reg)))
 332   (:result-types double-float)
 333   (:generator 4
 334     (cond ((zerop (tn-offset value))
 335            ;; Value is in ST0.
 336            (inst fstd (make-ea :qword :base sap :disp offset))
 337            (unless (zerop (tn-offset result))
 338                    ;; Value is in ST0 but not result.
 339                    (inst fstd result)))
 340           (t
 341            ;; Value is not in ST0.
 342            (inst fxch value)
 343            (inst fstd (make-ea :qword :base sap :disp offset))
 344            (cond ((zerop (tn-offset result))
 345                   ;; The result is in ST0.
 346                   (inst fstd value))
 347                  (t
 348                   ;; Neither value or result are in ST0.
 349                   (unless (location= value result)
 350                           (inst fstd result))
 351                   (inst fxch value)))))))
 352 \f
 353 ;;;; SAP-REF-SINGLE
 354
 355 (define-vop (sap-ref-single)
 356   (:translate sap-ref-single)
 357   (:policy :fast-safe)
 358   (:args (sap :scs (sap-reg))
 359          (offset :scs (signed-reg)))
 360   (:arg-types system-area-pointer signed-num)
 361   (:results (result :scs (single-reg)))
 362   (:result-types single-float)
 363   (:generator 5
 364      (with-empty-tn@fp-top(result)
 365         (inst fld (make-ea :dword :base sap :index offset)))))
 366
 367 (define-vop (sap-ref-single-c)
 368   (:translate sap-ref-single)
 369   (:policy :fast-safe)
 370   (:args (sap :scs (sap-reg)))
 371   (:arg-types system-area-pointer (:constant (signed-byte 32)))
 372   (:info offset)
 373   (:results (result :scs (single-reg)))
 374   (:result-types single-float)
 375   (:generator 4
 376      (with-empty-tn@fp-top(result)
 377         (inst fld (make-ea :dword :base sap :disp offset)))))
 378
 379 (define-vop (%set-sap-ref-single)
 380   (:translate %set-sap-ref-single)
 381   (:policy :fast-safe)
 382   (:args (sap :scs (sap-reg) :to (:eval 0))
 383          (offset :scs (signed-reg) :to (:eval 0))
 384          (value :scs (single-reg)))
 385   (:arg-types system-area-pointer signed-num single-float)
 386   (:results (result :scs (single-reg)))
 387   (:result-types single-float)
 388   (:generator 5
 389     (cond ((zerop (tn-offset value))
 390            ;; Value is in ST0
 391            (inst fst (make-ea :dword :base sap :index offset))
 392            (unless (zerop (tn-offset result))
 393                    ;; Value is in ST0 but not result.
 394                    (inst fst result)))
 395           (t
 396            ;; Value is not in ST0.
 397            (inst fxch value)
 398            (inst fst (make-ea :dword :base sap :index offset))
 399            (cond ((zerop (tn-offset result))
 400                   ;; The result is in ST0.
 401                   (inst fst value))
 402                  (t
 403                   ;; Neither value or result are in ST0
 404                   (unless (location= value result)
 405                           (inst fst result))
 406                   (inst fxch value)))))))
 407
 408 (define-vop (%set-sap-ref-single-c)
 409   (:translate %set-sap-ref-single)
 410   (:policy :fast-safe)
 411   (:args (sap :scs (sap-reg) :to (:eval 0))
 412          (value :scs (single-reg)))
 413   (:arg-types system-area-pointer (:constant (signed-byte 32)) single-float)
 414   (:info offset)
 415   (:results (result :scs (single-reg)))
 416   (:result-types single-float)
 417   (:generator 4
 418     (cond ((zerop (tn-offset value))
 419            ;; Value is in ST0
 420            (inst fst (make-ea :dword :base sap :disp offset))
 421            (unless (zerop (tn-offset result))
 422                    ;; Value is in ST0 but not result.
 423                    (inst fst result)))
 424           (t
 425            ;; Value is not in ST0.
 426            (inst fxch value)
 427            (inst fst (make-ea :dword :base sap :disp offset))
 428            (cond ((zerop (tn-offset result))
 429                   ;; The result is in ST0.
 430                   (inst fst value))
 431                  (t
 432                   ;; Neither value or result are in ST0
 433                   (unless (location= value result)
 434                           (inst fst result))
 435                   (inst fxch value)))))))
 436 \f
 437 ;;;; SAP-REF-LONG
 438 #+nil
 439 (define-vop (sap-ref-long)
 440   (:translate sap-ref-long)
 441   (:policy :fast-safe)
 442   (:args (sap :scs (sap-reg))
 443          (offset :scs (signed-reg)))
 444   (:arg-types system-area-pointer signed-num)
 445   (:results (result :scs (#!+long-float long-reg #!-long-float double-reg)))
 446   (:result-types #!+long-float long-float #!-long-float double-float)
 447   (:generator 5
 448      (with-empty-tn@fp-top(result)
 449         (inst fldl (make-ea :qword :base sap :index offset)))))
 450 #+nil
 451 (define-vop (sap-ref-long-c)
 452   (:translate sap-ref-long)
 453   (:policy :fast-safe)
 454   (:args (sap :scs (sap-reg)))
 455   (:arg-types system-area-pointer (:constant (signed-byte 64)))
 456   (:info offset)
 457   (:results (result :scs (#!+long-float long-reg #!-long-float double-reg)))
 458   (:result-types #!+long-float long-float #!-long-float double-float)
 459   (:generator 4
 460      (with-empty-tn@fp-top(result)
 461         (inst fldl (make-ea :qword :base sap :disp offset)))))
 462
 463 \f
 464 ;;; noise to convert normal lisp data objects into SAPs
 465
 466 (define-vop (vector-sap)
 467   (:translate vector-sap)
 468   (:policy :fast-safe)
 469   (:args (vector :scs (descriptor-reg) :target sap))
 470   (:results (sap :scs (sap-reg)))
 471   (:result-types system-area-pointer)
 472   (:generator 2
 473     (move sap vector)
 474     (inst add
 475           sap
 476           (- (* vector-data-offset n-word-bytes) other-pointer-lowtag))))
 477
 478