Adjust SETcc instruction encoding on x86-64.
[sbcl.git] / src / compiler / x86-64 / insts.lisp
index 07082f7..554cb52 100644 (file)
            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
   (if (typep value 'full-reg)
       (print-reg-with-width value width stream dstate)
-    (print-mem-access value (and sized-p width) stream dstate)))
+      (print-mem-access value width sized-p stream dstate)))
 
 ;;; Print a register or a memory reference. The width is determined by
 ;;; calling INST-OPERAND-SIZE.
            (type sb!disassem:disassem-state dstate))
   (if (typep value 'xmmreg)
       (print-xmmreg value stream dstate)
-    (print-mem-access value nil stream dstate)))
-
-;; Same as print-xmmreg/mem, but prints an explicit size indicator for
-;; memory references.
-(defun print-sized-xmmreg/mem (value stream dstate)
-  (declare (type (or list xmmreg) value)
-           (type stream stream)
-           (type sb!disassem:disassem-state dstate))
-  (if (typep value 'xmmreg)
-      (print-xmmreg value stream dstate)
-    (print-mem-access value (inst-operand-size dstate) stream dstate)))
+    (print-mem-access value nil nil stream dstate)))
 
 ;;; This prefilter is used solely for its side effects, namely to put
 ;;; the bits found in the REX prefix into the DSTATE for use by other
     (:dword 32)
     (:qword 64)))
 
+(defun print-imm/asm-routine (value stream dstate)
+  (sb!disassem:maybe-note-assembler-routine value nil dstate)
+  (princ value stream))
 ) ; EVAL-WHEN
 \f
 ;;;; disassembler argument types
                    (setf width 32))
                  (sb!disassem:read-signed-suffix width dstate))))
 
+(sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data/asm-routine
+  :type 'signed-imm-data
+  :printer #'print-imm/asm-routine)
+
 ;;; Used by the variant of the MOV instruction with opcode B8 which can
 ;;; move immediates of all sizes (i.e. including :qword) into a
 ;;; register.
                 (width-bits (inst-operand-size dstate))
                 dstate)))
 
+(sb!disassem:define-arg-type signed-imm-data-upto-qword/asm-routine
+  :type 'signed-imm-data-upto-qword
+  :printer #'print-imm/asm-routine)
+
+
 ;;; Used by those instructions that have a default operand size of
 ;;; :qword. Nevertheless the immediate is at most of size :dword.
 ;;; The only instruction of this kind having a variant with an immediate
   :prefilter #'prefilter-reg/mem
   :printer #'print-xmmreg/mem)
 
-(sb!disassem:define-arg-type sized-xmmreg/mem
-  :prefilter #'prefilter-reg/mem
-  :printer #'print-sized-xmmreg/mem)
-
 
 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
 (defparameter *conditions*
   (reg/mem :type 'sized-reg/mem)
   (imm     :type 'signed-imm-data))
 
+(sb!disassem:define-instruction-format (reg/mem-imm/asm-routine 16
+                                        :include 'reg/mem-imm
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg/mem ", " imm))
+  (reg/mem :type 'sized-reg/mem)
+  (imm     :type 'signed-imm-data/asm-routine))
+
 ;;; Same as reg/mem, but with using the accumulator in the default printer
 (sb!disassem:define-instruction-format
     (accum-reg/mem 16
                                         :default-printer
                                         '(:name :tab reg/mem ", " imm))
   (imm :type 'signed-imm-data))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem-no-width+imm8 24
+                                        :include 'ext-reg/mem-no-width
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg/mem ", " imm))
+  (imm :type 'imm-byte))
 \f
 ;;;; XMM instructions
 
   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg)
   (imm))
 
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-2byte-xmm-xmm/mem 40
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg ", " reg/mem))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
+  (op1     :field (byte 8 16))          ; #x38 or #x3a
+  (op2     :field (byte 8 24))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
+                                :type 'xmmreg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-2byte-xmm-xmm/mem 48
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg ", " reg/mem))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
+  (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
+  (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
+  (op1     :field (byte 8 24))          ; #x38 or #x3a
+  (op2     :field (byte 8 32))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 46) (byte 3 40))
+                                :type 'xmmreg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 43)   :type 'xmmreg))
+
 ;;; Same as xmm-xmm/mem etc., but with direction bit.
 
 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-xmm/mem-dir 32
   (op      :field (byte 8 8))
   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
            :type 'sized-reg/mem)
-  (reg     :field (byte 3 19)   :type 'xmmreg))
+  (reg     :field (byte 3 19)   :type 'xmmreg)
+  (imm))
 
 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-xmm-reg/mem 32
                                         :default-printer
   (op      :field (byte 8 16))
   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
                                 :type 'sized-reg/mem)
-  (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg))
+  (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg)
+  (imm))
 
 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-xmm-reg/mem 40
                                         :default-printer
   (op      :field (byte 8 24))
   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
                                 :type 'sized-reg/mem)
-  (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg))
+  (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg)
+  (imm))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-2byte-xmm-reg/mem 40
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg ", " reg/mem))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
+  (op1     :field (byte 8 16))
+  (op2     :field (byte 8 24))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32)) :type 'sized-reg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg)
+  (imm))
 
 ;;; Instructions having a general-purpose register as one operand and an
 ;;; XMM register or a memory location as the other operand.
   (x0f     :field (byte 8 0)    :value #x0f)
   (op      :field (byte 8 8))
   (reg/mem :fields (list (byte 2 22) (byte 3 16))
-                                :type 'sized-xmmreg/mem)
+                                :type 'xmmreg/mem)
   (reg     :field (byte 3 19)   :type 'reg))
 
 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg-xmm/mem 32
   (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
   (op      :field (byte 8 16))
   (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
-                                :type 'sized-xmmreg/mem)
+                                :type 'xmmreg/mem)
   (reg     :field (byte 3 27)   :type 'reg))
 
 (sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-reg-xmm/mem 40
   (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
   (op      :field (byte 8 24))
   (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
-                                :type 'sized-xmmreg/mem)
+                                :type 'xmmreg/mem)
   (reg     :field (byte 3 35)   :type 'reg))
 
+;;; Instructions having a general-purpose register or a memory location
+;;; as one operand and an a XMM register as the other operand.
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-reg/mem-xmm 32
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg/mem ", " reg))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
+  (op      :field (byte 8 16))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
+                                :type 'reg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 27)   :type 'xmmreg)
+  (imm))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-reg/mem-xmm 40
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg/mem ", " reg))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
+  (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
+  (x0f     :field (byte 8 16)    :value #x0f)
+  (op      :field (byte 8 24))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
+                                :type 'reg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg)
+  (imm))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-2byte-reg/mem-xmm 40
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg/mem ", " reg))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
+  (op1     :field (byte 8 16))
+  (op2     :field (byte 8 24))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32)) :type 'reg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 35)   :type 'xmmreg)
+  (imm))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-2byte-reg/mem-xmm 48
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg/mem ", " reg))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
+  (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
+  (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
+  (op1     :field (byte 8 24))
+  (op2     :field (byte 8 32))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 46) (byte 3 40)) :type 'reg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 43)   :type 'xmmreg)
+  (imm))
+
+;;; Instructions having a general-purpose register as one operand and an a
+;;; general-purpose register or a memory location as the other operand,
+;;; and using a prefix byte.
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-prefix-reg-reg/mem 32
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg ", " reg/mem))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
+  (op      :field (byte 8 16))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24))
+                                :type 'sized-reg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 27)   :type 'reg))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-prefix-reg-reg/mem 40
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg ", " reg/mem))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
+  (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
+  (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
+  (op      :field (byte 8 24))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
+                                :type 'sized-reg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 35)   :type 'reg))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-2byte-prefix-reg-reg/mem 40
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg ", " reg/mem))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (x0f     :field (byte 8 8)    :value #x0f)
+  (op1     :field (byte 8 16))          ; #x38 or #x3a
+  (op2     :field (byte 8 24))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32))
+                                :type 'sized-reg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 35)   :type 'reg))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (ext-rex-2byte-prefix-reg-reg/mem 48
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg ", " reg/mem))
+  (prefix  :field (byte 8 0))
+  (rex     :field (byte 4 12)   :value #b0100)
+  (wrxb    :field (byte 4 8)    :type 'wrxb)
+  (x0f     :field (byte 8 16)   :value #x0f)
+  (op1     :field (byte 8 24))          ; #x38 or #x3a
+  (op2     :field (byte 8 32))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 46) (byte 3 40))
+                                :type 'sized-reg/mem)
+  (reg     :field (byte 3 43)   :type 'reg))
+
 ;; XMM comparison instruction
 
 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
   (op :field (byte 16 0))
   (code :field (byte 8 16)))
 
+;;; F3 escape map - Needs a ton more work.
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (F3-escape 24)
+  (prefix1 :field (byte 8 0) :value #xF3)
+  (prefix2 :field (byte 8 8) :value #x0F)
+  (op      :field (byte 8 16)))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (rex-F3-escape 32)
+  ;; F3 is a legacy prefix which was generalized to select an alternate opcode
+  ;; map. Legacy prefixes are encoded in the instruction before a REX prefix.
+  (prefix1 :field (byte 8 0)  :value #xF3)
+  (rex     :field (byte 4 12) :value 4)    ; "prefix2"
+  (wrxb    :field (byte 4 8)  :type 'wrxb)
+  (prefix3 :field (byte 8 16) :value #x0F)
+  (op      :field (byte 8 24)))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (F3-escape-reg-reg/mem 32
+                                        :include 'F3-escape
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg "," reg/mem))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 30) (byte 3 24)) :type 'sized-reg/mem)
+  (reg     :field  (byte 3 27) :type 'reg))
+
+(sb!disassem:define-instruction-format (rex-F3-escape-reg-reg/mem 40
+                                        :include 'rex-F3-escape
+                                        :default-printer
+                                        '(:name :tab reg "," reg/mem))
+  (reg/mem :fields (list (byte 2 38) (byte 3 32)) :type 'sized-reg/mem)
+  (reg     :field  (byte 3 35) :type 'reg))
+
 \f
 ;;;; primitive emitters
 
      ;; FIXME: might as well be COND instead of having to use #. readmacro
      ;; to hack up the code
      (case (sc-name (tn-sc thing))
+       #!+sb-simd-pack
+       (#.*oword-sc-names*
+        :oword)
        (#.*qword-sc-names*
         :qword)
        (#.*dword-sc-names*
 
 (define-instruction mov (segment dst src)
   ;; immediate to register
-  (:printer reg ((op #b1011) (imm nil :type 'signed-imm-data))
+  (:printer reg ((op #b1011) (imm nil :type 'signed-imm-data/asm-routine))
             '(:name :tab reg ", " imm))
-  (:printer rex-reg ((op #b1011) (imm nil :type 'signed-imm-data-upto-qword))
+  (:printer rex-reg ((op #b1011) (imm nil :type 'signed-imm-data-upto-qword/asm-routine))
             '(:name :tab reg ", " imm))
   ;; absolute mem to/from accumulator
   (:printer simple-dir ((op #b101000) (imm nil :type 'imm-addr))
   ;; register to/from register/memory
   (:printer reg-reg/mem-dir ((op #b100010)))
   ;; immediate to register/memory
-  (:printer reg/mem-imm ((op '(#b1100011 #b000))))
+  (:printer reg/mem-imm/asm-routine ((op '(#b1100011 #b000))))
 
   (:emitter
    (let ((size (matching-operand-size dst src)))
                                                   #b10111)
                                               (reg-tn-encoding dst))
                           (emit-sized-immediate segment size src))))
+                  ((and (fixup-p src)
+                        (or (eq (fixup-flavor src) :foreign)
+                            (eq (fixup-flavor src) :assembly-routine)))
+                   (maybe-emit-rex-prefix segment :dword nil nil dst)
+                   (emit-byte-with-reg segment #b10111 (reg-tn-encoding dst))
+                   (emit-absolute-fixup segment src))
                   (t
                    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst)
                    (emit-byte segment
            (t
             (error "bogus arguments to MOV: ~S ~S" dst src))))))
 
+;;; Emit a sign-extending (if SIGNED-P is true) or zero-extending move.
+;;; To achieve the shortest possible encoding zero extensions into a
+;;; 64-bit destination are assembled as a straight 32-bit MOV (if the
+;;; source size is 32 bits) or as MOVZX with a 32-bit destination (if
+;;; the source size is 8 or 16 bits). Due to the implicit zero extension
+;;; to 64 bits this has the same effect as a MOVZX with 64-bit
+;;; destination but often needs no REX prefix.
 (defun emit-move-with-extension (segment dst src signed-p)
   (aver (register-p dst))
   (let ((dst-size (operand-size dst))
         (src-size (operand-size src))
-        (opcode (if signed-p  #b10111110 #b10110110)))
-    (ecase dst-size
-      (:word
-       (aver (eq src-size :byte))
-       (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
-       ;; REX prefix is needed if SRC is SIL, DIL, SPL or BPL.
-       (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size :word)
-       (emit-byte segment #b00001111)
-       (emit-byte segment opcode)
-       (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
-      ((:dword :qword)
-       (ecase src-size
-         (:byte
-          (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size dst-size)
-          (emit-byte segment #b00001111)
-          (emit-byte segment opcode)
-          (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
-         (:word
-          (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size dst-size)
-          (emit-byte segment #b00001111)
-          (emit-byte segment (logior opcode 1))
-          (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))
-         (:dword
-          (aver (eq dst-size :qword))
-          ;; dst is in reg, src is in modrm
-          (let ((ea-p (ea-p src)))
-            (maybe-emit-rex-prefix segment (if signed-p :qword :dword) dst
-                                   (and ea-p (ea-index src))
-                                   (cond (ea-p (ea-base src))
-                                         ((tn-p src) src)
-                                         (t nil)))
-            (emit-byte segment (if signed-p #x63 #x8b)) ;movsxd or straight mov
-            ;;(emit-byte segment opcode)
-            (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))))))
+        (opcode (if signed-p #b10111110 #b10110110)))
+    (macrolet ((emitter (operand-size &rest bytes)
+                 `(progn
+                   (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst
+                                          :operand-size ,operand-size)
+                   ,@(mapcar (lambda (byte)
+                               `(emit-byte segment ,byte))
+                             bytes)
+                   (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst)))))
+      (ecase dst-size
+        (:word
+         (aver (eq src-size :byte))
+         (maybe-emit-operand-size-prefix segment :word)
+         (emitter :word #b00001111 opcode))
+        ((:dword :qword)
+         (unless signed-p
+           (setf dst-size :dword))
+         (ecase src-size
+           (:byte
+            (emitter dst-size #b00001111 opcode))
+           (:word
+            (emitter dst-size #b00001111 (logior opcode 1)))
+           (:dword
+            (aver (or (not signed-p) (eq dst-size :qword)))
+            (emitter dst-size
+                     (if signed-p #x63 #x8b))))))))) ; movsxd or straight mov
 
 (define-instruction movsx (segment dst src)
   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width
   (:emitter
    (aver (or (dword-reg-p dst) (qword-reg-p dst)))
    (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst
-                          :operand-size :qword)
+                          :operand-size (if (dword-reg-p dst) :dword :qword))
    (emit-byte segment #b10001101)
    (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst))))
 
 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
   (defun double-shift-inst-printer-list (op)
     `((ext-reg-reg/mem-no-width ((op ,(logior op #b100))
-                                 (imm nil :type imm-byte)))
+                                 (imm nil :type imm-byte))
+         (:name :tab reg/mem ", " reg ", " imm))
       (ext-reg-reg/mem-no-width ((op ,(logior op #b101)))
          (:name :tab reg/mem ", " reg ", " 'cl)))))
 
              (t
               (error "bogus operands for TEST: ~S and ~S" this that)))))))
 
+;;; Emit the most compact form of the test immediate instruction,
+;;; using an 8 bit test when the immediate is only 8 bits and the
+;;; value is one of the four low registers (rax, rbx, rcx, rdx) or the
+;;; control stack.
+(defun emit-optimized-test-inst (x y)
+  (typecase y
+    ((unsigned-byte 7)
+     (let ((offset (tn-offset x)))
+       (cond ((and (sc-is x any-reg descriptor-reg)
+                   (or (= offset rax-offset) (= offset rbx-offset)
+                       (= offset rcx-offset) (= offset rdx-offset)))
+              (inst test (reg-in-size x :byte) y))
+             ((sc-is x control-stack)
+              (inst test (make-ea :byte :base rbp-tn
+                                  :disp (frame-byte-offset offset))
+                    y))
+             (t
+              (inst test x y)))))
+    (t
+     (inst test x y))))
+
 (define-instruction or (segment dst src)
   (:printer-list
    (arith-inst-printer-list #b001))
 
 (eval-when (:compile-toplevel :execute)
   (defun bit-test-inst-printer-list (subop)
-    `((ext-reg/mem-imm ((op (#b1011101 ,subop))
-                        (reg/mem nil :type reg/mem)
-                        (imm nil :type imm-byte)
-                        (width 0)))
-      (ext-reg-reg/mem ((op ,(dpb subop (byte 3 2) #b1000001))
-                        (width 1))
-                       (:name :tab reg/mem ", " reg)))))
-
-(define-instruction bt (segment src index)
-  (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b100))
-  (:emitter
-   (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b100)))
-
-(define-instruction btc (segment src index)
-  (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b111))
-  (:emitter
-   (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b111)))
-
-(define-instruction btr (segment src index)
-  (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b110))
-  (:emitter
-   (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b110)))
-
-(define-instruction bts (segment src index)
-  (:printer-list (bit-test-inst-printer-list #b101))
-  (:emitter
-   (emit-bit-test-and-mumble segment src index #b101)))
+    `((ext-reg/mem-no-width+imm8 ((op (#xBA ,subop))))
+      (ext-reg-reg/mem-no-width ((op ,(dpb subop (byte 3 3) #b10000011))
+                                 (reg/mem nil :type sized-reg/mem))
+                                (:name :tab reg/mem ", " reg)))))
+
+(macrolet ((define (inst opcode-extension)
+             `(define-instruction ,inst (segment src index)
+                (:printer-list (bit-test-inst-printer-list ,opcode-extension))
+                (:emitter (emit-bit-test-and-mumble segment src index
+                                                    ,opcode-extension)))))
+  (define bt  4)
+  (define bts 5)
+  (define btr 6)
+  (define btc 7))
 
 \f
 ;;;; control transfer
 (define-instruction set (segment dst cond)
   (:printer cond-set ())
   (:emitter
-   (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil)
+   (maybe-emit-rex-for-ea segment dst nil :operand-size :byte)
    (emit-byte segment #b00001111)
    (emit-byte segment (dpb (conditional-opcode cond) (byte 4 0) #b10010000))
    (emit-ea segment dst #b000)))
 
 (define-instruction nop (segment)
   (:printer byte ((op #b10010000)))
+  ;; multi-byte NOP
+  (:printer ext-reg/mem-no-width ((op '(#x1f 0))) '(:name))
   (:emitter
    (emit-byte segment #b10010000)))
 
+;;; Emit a sequence of single- or multi-byte NOPs to fill AMOUNT many
+;;; bytes with the smallest possible number of such instructions.
+(defun emit-long-nop (segment amount)
+  (declare (type segment segment)
+           (type index amount))
+  ;; Pack all instructions into one byte vector to save space.
+  (let* ((bytes #.(coerce #(#x90
+                            #x66 #x90
+                            #x0f #x1f #x00
+                            #x0f #x1f #x40 #x00
+                            #x0f #x1f #x44 #x00 #x00
+                            #x66 #x0f #x1f #x44 #x00 #x00
+                            #x0f #x1f #x80 #x00 #x00 #x00 #x00
+                            #x0f #x1f #x84 #x00 #x00 #x00 #x00 #x00
+                            #x66 #x0f #x1f #x84 #x00 #x00 #x00 #x00 #x00)
+                          '(vector (unsigned-byte 8))))
+         (max-length (isqrt (* 2 (length bytes)))))
+    (loop
+      (let* ((count (min amount max-length))
+             (start (ash (* count (1- count)) -1)))
+        (dotimes (i count)
+          (emit-byte segment (aref bytes (+ start i)))))
+      (if (> amount max-length)
+          (decf amount max-length)
+          (return)))))
+
 (define-instruction wait (segment)
   (:printer byte ((op #b10011011)))
   (:emitter
       (mapcar (lambda (inst-format)
                 `(,inst-format ,fields ,@(when printer
                                            (list printer))))
+              inst-formats)))
+  (defun 2byte-sse-inst-printer-list (inst-format-stem prefix op1 op2
+                                       &key more-fields printer)
+    (let ((fields `(,@(when prefix
+                        `((prefix, prefix)))
+                    (op1 ,op1)
+                    (op2 ,op2)
+                    ,@more-fields))
+          (inst-formats (if prefix
+                            (list (symbolicate "EXT-" inst-format-stem)
+                                  (symbolicate "EXT-REX-" inst-format-stem))
+                            (list inst-format-stem))))
+      (mapcar (lambda (inst-format)
+                `(,inst-format ,fields ,@(when printer
+                                           (list printer))))
               inst-formats))))
 
 (defun emit-sse-inst (segment dst src prefix opcode
   (aver (<= 0 /i 7))
   (when prefix
     (emit-byte segment prefix))
-  (maybe-emit-rex-prefix segment operand-size dst/src nil nil)
+  ;; dst/src is encoded in the r/m field, not r; REX.B must be
+  ;; set to use extended XMM registers
+  (maybe-emit-rex-prefix segment operand-size nil nil dst/src)
   (emit-byte segment #x0F)
   (emit-byte segment opcode)
   (emit-byte segment (logior (ash (logior #b11000 /i) 3)
                              (reg-tn-encoding dst/src)))
   (emit-byte segment imm))
 
+(defun emit-sse-inst-2byte (segment dst src prefix op1 op2
+                            &key operand-size (remaining-bytes 0))
+  (when prefix
+    (emit-byte segment prefix))
+  (if operand-size
+      (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst :operand-size operand-size)
+      (maybe-emit-rex-for-ea segment src dst))
+  (emit-byte segment #x0f)
+  (emit-byte segment op1)
+  (emit-byte segment op2)
+  (emit-ea segment src (reg-tn-encoding dst) :remaining-bytes remaining-bytes))
+
 (macrolet
     ((define-imm-sse-instruction (name opcode /i)
          `(define-instruction ,name (segment dst/src imm)
                  :operand-size :do-not-set
                  :remaining-bytes remaining-bytes))
 
+(defun emit-regular-2byte-sse-inst (segment dst src prefix op1 op2
+                                    &key (remaining-bytes 0))
+  (aver (xmm-register-p dst))
+  (emit-sse-inst-2byte segment dst src prefix op1 op2
+                       :operand-size :do-not-set
+                       :remaining-bytes remaining-bytes))
+
 ;;; Instructions having an XMM register as the destination operand
 ;;; and an XMM register or a memory location as the source operand.
 ;;; The operand size is implicitly given by the instruction.
                  ',(sse-inst-printer-list 'xmm-xmm/mem prefix opcode))
                 (:emitter
                  (emit-regular-sse-inst segment dst src ,prefix ,opcode)))))
+  ;; moves
+  (define-regular-sse-inst movshdup #xf3 #x16)
+  (define-regular-sse-inst movsldup #xf3 #x12)
+  (define-regular-sse-inst movddup  #xf2 #x12)
   ;; logical
   (define-regular-sse-inst andpd    #x66 #x54)
   (define-regular-sse-inst andps    nil  #x54)
   (define-regular-sse-inst addps    nil  #x58)
   (define-regular-sse-inst addsd    #xf2 #x58)
   (define-regular-sse-inst addss    #xf3 #x58)
+  (define-regular-sse-inst addsubpd #x66 #xd0)
+  (define-regular-sse-inst addsubps #xf2 #xd0)
   (define-regular-sse-inst divpd    #x66 #x5e)
   (define-regular-sse-inst divps    nil  #x5e)
   (define-regular-sse-inst divsd    #xf2 #x5e)
   (define-regular-sse-inst divss    #xf3 #x5e)
+  (define-regular-sse-inst haddpd   #x66 #x7c)
+  (define-regular-sse-inst haddps   #xf2 #x7c)
+  (define-regular-sse-inst hsubpd   #x66 #x7d)
+  (define-regular-sse-inst hsubps   #xf2 #x7d)
   (define-regular-sse-inst mulpd    #x66 #x59)
   (define-regular-sse-inst mulps    nil  #x59)
   (define-regular-sse-inst mulsd    #xf2 #x59)
   (define-mov-sse-inst movupd #x66 #x10 #x11)
   (define-mov-sse-inst movups nil  #x10 #x11))
 
+;;; MOVNTDQA
+(define-instruction movntdqa (segment dst src)
+  (:printer-list
+   (2byte-sse-inst-printer-list '2byte-xmm-xmm/mem #x66 #x38 #x2a))
+  (:emitter
+   (aver (and (xmm-register-p dst)
+              (not (xmm-register-p src))))
+   (emit-regular-2byte-sse-inst segment dst src #x66 #x38 #x2a)))
+
 ;;; MOVQ
 (define-instruction movq (segment dst src)
   (:printer-list
           (aver (xmm-register-p src))
           (emit-sse-inst segment src dst #x66 #x7e)))))
 
-(define-instruction pinsrw (segment dst src imm)
-  (:printer-list
-   (sse-inst-printer-list
-    'xmm-reg/mem #x66 #xc4
-    :more-fields '((imm nil :type imm-byte))
-    :printer '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm)))
-  (:emitter
-   (aver (xmm-register-p dst))
-   (let ((src-size (operand-size src)))
-     (aver (or (not (register-p src))
-               (eq src-size :qword) (eq src-size :dword)))
-     (emit-sse-inst segment dst src #x66 #xc4
-                    :operand-size (if (register-p src) src-size :do-not-set)
-                    :remaining-bytes 1))
-   (emit-byte segment imm)))
+(macrolet ((define-extract-sse-instruction (name prefix op1 op2 &key explicit-qword)
+             `(define-instruction ,name (segment dst src imm)
+                (:printer
+                 ,(if op2 (if explicit-qword
+                              'ext-rex-2byte-reg/mem-xmm
+                              'ext-2byte-reg/mem-xmm)
+                      'ext-reg/mem-xmm)
+                 ((prefix '(,prefix))
+                  ,@(if op2
+                        `((op1 '(,op1)) (op2 '(,op2)))
+                        `((op '(,op1))))
+                  (imm nil :type 'imm-byte))
+                 '(:name :tab reg/mem ", " reg ", " imm))
+                (:emitter
+                 (aver (and (xmm-register-p src) (not (xmm-register-p dst))))
+                 ,(if op2
+                      `(emit-sse-inst-2byte segment dst src ,prefix ,op1 ,op2
+                                            :operand-size ,(if explicit-qword
+                                                               :qword
+                                                               :do-not-set)
+                                            :remaining-bytes 1)
+                      `(emit-sse-inst segment dst src ,prefix ,op1
+                                      :operand-size ,(if explicit-qword
+                                                         :qword
+                                                         :do-not-set)
+                                      :remaining-bytes 1))
+                 (emit-byte segment imm))))
+
+           (define-insert-sse-instruction (name prefix op1 op2)
+             `(define-instruction ,name (segment dst src imm)
+                (:printer
+                 ,(if op2 'ext-2byte-xmm-reg/mem 'ext-xmm-reg/mem)
+                 ((prefix '(,prefix))
+                  ,@(if op2
+                        `((op1 '(,op1)) (op2 '(,op2)))
+                        `((op '(,op1))))
+                  (imm nil :type 'imm-byte))
+                 '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm))
+                (:emitter
+                 (aver (and (xmm-register-p dst) (not (xmm-register-p src))))
+                 ,(if op2
+                      `(emit-sse-inst-2byte segment dst src ,prefix ,op1 ,op2
+                                            :operand-size :do-not-set
+                                            :remaining-bytes 1)
+                      `(emit-sse-inst segment dst src ,prefix ,op1
+                                      :operand-size :do-not-set
+                                      :remaining-bytes 1))
+                 (emit-byte segment imm)))))
+
+
+  ;; pinsrq not encodable in 64-bit mode
+  (define-insert-sse-instruction pinsrb #x66 #x3a #x20)
+  (define-insert-sse-instruction pinsrw #x66 #xc4 nil)
+  (define-insert-sse-instruction pinsrd #x66 #x3a #x22)
+  (define-insert-sse-instruction insertps #x66 #x3a #x21)
 
+  (define-extract-sse-instruction pextrb #x66 #x3a #x14)
+  (define-extract-sse-instruction pextrd #x66 #x3a #x16)
+  (define-extract-sse-instruction pextrq #x66 #x3a #x16 :explicit-qword t)
+  (define-extract-sse-instruction extractps #x66 #x3a #x17))
+
+;; PEXTRW has a new 2-byte encoding in SSE4.1 to allow dst to be
+;; a memory address.
 (define-instruction pextrw (segment dst src imm)
   (:printer-list
-   (sse-inst-printer-list
-    'reg-xmm/mem #x66 #xc5
-    :more-fields '((imm nil :type imm-byte))
-    :printer '(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm)))
+   (append
+    (2byte-sse-inst-printer-list '2byte-reg/mem-xmm #x66 #x3a #x15
+                                 :more-fields '((imm nil :type imm-byte))
+                                 :printer
+                                 '(:name :tab reg/mem ", " reg ", " imm))
+    (sse-inst-printer-list 'reg/mem-xmm #x66 #xc5
+                           :more-fields '((imm nil :type imm-byte))
+                           :printer
+                           '(:name :tab reg/mem ", " reg ", " imm))))
   (:emitter
    (aver (xmm-register-p src))
-   (aver (register-p dst))
-   (let ((dst-size (operand-size dst)))
-     (aver (or (eq dst-size :qword) (eq dst-size :dword)))
-     (emit-sse-inst segment dst src #x66 #xc5
-                    :operand-size dst-size
-                    :remaining-bytes 1))
+   (if (not (register-p dst))
+       (emit-sse-inst-2byte segment dst src #x66 #x3a #x15
+                            :operand-size :do-not-set :remaining-bytes 1)
+       (emit-sse-inst segment dst src #x66 #xc5
+                            :operand-size :do-not-set :remaining-bytes 1))
    (emit-byte segment imm)))
 
 (macrolet ((define-integer-source-sse-inst (name prefix opcode &key mem-only)
   (define-gpr-destination-sse-inst movmskps  nil  #x50 :reg-only t)
   (define-gpr-destination-sse-inst pmovmskb  #x66 #xd7 :reg-only t))
 
+;;;; We call these "2byte" instructions due to their two opcode bytes.
+;;;; Intel and AMD call them three-byte instructions, as they count the
+;;;; 0x0f byte for determining the number of opcode bytes.
+
+;;; Instructions that take XMM-XMM/MEM and XMM-XMM/MEM-IMM arguments.
+
+(macrolet ((regular-2byte-sse-inst (name prefix op1 op2)
+             `(define-instruction ,name (segment dst src)
+                (:printer-list
+                 ',(2byte-sse-inst-printer-list '2byte-xmm-xmm/mem prefix op1 op2))
+                (:emitter
+                 (emit-regular-2byte-sse-inst segment dst src ,prefix ,op1 ,op2))))
+           (regular-2byte-sse-inst-imm (name prefix op1 op2)
+             `(define-instruction ,name (segment dst src imm)
+                (:printer-list
+                 ',(2byte-sse-inst-printer-list '2byte-xmm-xmm/mem prefix op1 op2
+                                                :more-fields '((imm nil :type imm-byte))
+                                                :printer `(:name :tab reg ", " reg/mem ", " imm)))
+                (:emitter
+                 (aver (typep imm '(unsigned-byte 8)))
+                 (emit-regular-2byte-sse-inst segment dst src ,prefix ,op1 ,op2
+                                              :remaining-bytes 1)
+                 (emit-byte segment imm)))))
+  (regular-2byte-sse-inst pshufb #x66 #x38 #x00)
+  (regular-2byte-sse-inst phaddw #x66 #x38 #x01)
+  (regular-2byte-sse-inst phaddd #x66 #x38 #x02)
+  (regular-2byte-sse-inst phaddsw #x66 #x38 #x03)
+  (regular-2byte-sse-inst pmaddubsw #x66 #x38 #x04)
+  (regular-2byte-sse-inst phsubw #x66 #x38 #x05)
+  (regular-2byte-sse-inst phsubd #x66 #x38 #x06)
+  (regular-2byte-sse-inst phsubsw #x66 #x38 #x07)
+  (regular-2byte-sse-inst psignb #x66 #x38 #x08)
+  (regular-2byte-sse-inst psignw #x66 #x38 #x09)
+  (regular-2byte-sse-inst psignd #x66 #x38 #x0a)
+  (regular-2byte-sse-inst pmulhrsw #x66 #x38 #x0b)
+
+  (regular-2byte-sse-inst ptest #x66 #x38 #x17)
+  (regular-2byte-sse-inst pabsb #x66 #x38 #x1c)
+  (regular-2byte-sse-inst pabsw #x66 #x38 #x1d)
+  (regular-2byte-sse-inst pabsd #x66 #x38 #x1e)
+
+  (regular-2byte-sse-inst pmuldq #x66 #x38 #x28)
+  (regular-2byte-sse-inst pcmpeqq #x66 #x38 #x29)
+  (regular-2byte-sse-inst packusdw #x66 #x38 #x2b)
+
+  (regular-2byte-sse-inst pcmpgtq #x66 #x38 #x37)
+  (regular-2byte-sse-inst pminsb #x66 #x38 #x38)
+  (regular-2byte-sse-inst pminsd #x66 #x38 #x39)
+  (regular-2byte-sse-inst pminuw #x66 #x38 #x3a)
+  (regular-2byte-sse-inst pminud #x66 #x38 #x3b)
+  (regular-2byte-sse-inst pmaxsb #x66 #x38 #x3c)
+  (regular-2byte-sse-inst pmaxsd #x66 #x38 #x3d)
+  (regular-2byte-sse-inst pmaxuw #x66 #x38 #x3e)
+  (regular-2byte-sse-inst pmaxud #x66 #x38 #x3f)
+
+  (regular-2byte-sse-inst pmulld #x66 #x38 #x40)
+  (regular-2byte-sse-inst phminposuw #x66 #x38 #x41)
+
+  (regular-2byte-sse-inst aesimc #x66 #x38 #xdb)
+  (regular-2byte-sse-inst aesenc #x66 #x38 #xdc)
+  (regular-2byte-sse-inst aesenclast #x66 #x38 #xdd)
+  (regular-2byte-sse-inst aesdec #x66 #x38 #xde)
+  (regular-2byte-sse-inst aesdeclast #x66 #x38 #xdf)
+
+  (regular-2byte-sse-inst pmovsxbw #x66 #x38 #x20)
+  (regular-2byte-sse-inst pmovsxbd #x66 #x38 #x21)
+  (regular-2byte-sse-inst pmovsxbq #x66 #x38 #x22)
+  (regular-2byte-sse-inst pmovsxwd #x66 #x38 #x23)
+  (regular-2byte-sse-inst pmovsxwq #x66 #x38 #x24)
+  (regular-2byte-sse-inst pmovsxdq #x66 #x38 #x25)
+
+  (regular-2byte-sse-inst pmovzxbw #x66 #x38 #x30)
+  (regular-2byte-sse-inst pmovzxbd #x66 #x38 #x31)
+  (regular-2byte-sse-inst pmovzxbq #x66 #x38 #x32)
+  (regular-2byte-sse-inst pmovzxwd #x66 #x38 #x33)
+  (regular-2byte-sse-inst pmovzxwq #x66 #x38 #x34)
+  (regular-2byte-sse-inst pmovzxdq #x66 #x38 #x35)
+
+  (regular-2byte-sse-inst-imm roundps #x66 #x3a #x08)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm roundpd #x66 #x3a #x09)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm roundss #x66 #x3a #x0a)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm roundsd #x66 #x3a #x0b)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm blendps #x66 #x3a #x0c)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm blendpd #x66 #x3a #x0d)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm pblendw #x66 #x3a #x0e)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm palignr #x66 #x3a #x0f)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm dpps    #x66 #x3a #x40)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm dppd    #x66 #x3a #x41)
+
+  (regular-2byte-sse-inst-imm mpsadbw #x66 #x3a #x42)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm pclmulqdq #x66 #x3a #x44)
+
+  (regular-2byte-sse-inst-imm pcmpestrm #x66 #x3a #x60)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm pcmpestri #x66 #x3a #x61)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm pcmpistrm #x66 #x3a #x62)
+  (regular-2byte-sse-inst-imm pcmpistri #x66 #x3a #x63)
+
+  (regular-2byte-sse-inst-imm aeskeygenassist #x66 #x3a #xdf))
+
 ;;; Other SSE instructions
 
+;; Instructions implicitly using XMM0 as a mask
+(macrolet ((define-sse-inst-implicit-mask (name prefix op1 op2)
+             `(define-instruction ,name (segment dst src mask)
+                (:printer-list
+                 ',(2byte-sse-inst-printer-list
+                    '2byte-xmm-xmm/mem prefix op1 op2
+                    :printer '(:name :tab reg ", " reg/mem ", XMM0")))
+                (:emitter
+                 (aver (xmm-register-p dst))
+                 (aver (and (xmm-register-p mask) (= (tn-offset mask) 0)))
+                 (emit-regular-2byte-sse-inst segment dst src ,prefix ,op1 ,op2)))))
+
+  (define-sse-inst-implicit-mask pblendvb #x66 #x38 #x10)
+  (define-sse-inst-implicit-mask blendvps #x66 #x38 #x14)
+  (define-sse-inst-implicit-mask blendvpd #x66 #x38 #x15))
+
 ;; FIXME: is that right!?
 (define-instruction movnti (segment dst src)
   (:printer ext-reg-reg/mem-no-width ((op #xc3)))
    (emit-byte segment #xae)
    (emit-ea segment dst 3)))
 
+(define-instruction popcnt (segment dst src)
+  (:printer-list `((f3-escape-reg-reg/mem ((op #xB8)))
+                   (rex-f3-escape-reg-reg/mem ((op #xB8)))))
+  (:emitter
+   (aver (register-p dst))
+   (aver (and (register-p dst) (not (eq (operand-size dst) :byte))))
+   (aver (not (eq (operand-size src) :byte)))
+   (emit-sse-inst segment dst src #xf3 #xb8)))
+
+(define-instruction crc32 (segment dst src)
+  (:printer-list
+   `(,@(mapcan (lambda (op2)
+                 (mapcar (lambda (instfmt)
+                           `(,instfmt ((prefix (#xf2)) (op1 (#x38))
+                                       (op2 (,op2)))))
+                         '(ext-rex-2byte-prefix-reg-reg/mem
+                           ext-2byte-prefix-reg-reg/mem)))
+               '(#xf0 #xf1))))
+  (:emitter
+   (let ((dst-size (operand-size dst)))
+     (aver (and (register-p dst) (not (or (eq dst-size :word)
+                                          (eq dst-size :byte)))))
+     (if (eq (operand-size src) :byte)
+         (emit-sse-inst-2byte segment dst src #xf2 #x38 #xf0)
+         (emit-sse-inst-2byte segment dst src #xf2 #x38 #xf1)))))
+
 ;;;; Miscellany
 
 (define-instruction cpuid (segment)
       ((complex single-float)
          (setf constant (list :complex-single-float first)))
       ((complex double-float)
-         (setf constant (list :complex-double-float first)))))
+         (setf constant (list :complex-double-float first)))
+      #!+sb-simd-pack
+      (#+sb-xc-host nil
+       #-sb-xc-host simd-pack
+         (setf constant (list :sse (logior (%simd-pack-low first)
+                                           (ash (%simd-pack-high first)
+                                                64)))))))
   (destructuring-bind (type value) constant
     (ecase type
       ((:byte :word :dword :qword)
     (values label (make-ea size
                            :disp (make-fixup nil :code-object label)))))
 
-(defun emit-constant-segment-header (constants optimize)
+(defun emit-constant-segment-header (segment constants optimize)
   (declare (ignore constants))
-  (loop repeat (if optimize 64 16) do (inst byte #x90)))
+  (emit-long-nop segment (if optimize 64 16)))
 
 (defun size-nbyte (size)
   (ecase size