basis/bootstrap/assembler/arm.64.factor

   1 ! Copyright (C) 2020 Doug Coleman.
   2 ! See http://factorcode.org/license.txt for BSD license.
   3 USING: bootstrap.image.private compiler.codegen.relocation
   4 compiler.constants compiler.units cpu.arm.assembler
   5 cpu.arm.assembler.opcodes generic.single.private
   6 kernel kernel.private layouts locals locals.backend
   7 math math.private memory namespaces sequences slots.private
   8 strings.private threads.private vocabs make ;
   9 IN: bootstrap.arm
  10
  11 8 \ cell set
  12
  13 big-endian off
  14
  15 ! Stack frame
  16 ! https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/build/arm64-exception-handling?view=vs-2019
  17
  18 ! x0    Volatile        Parameter/scratch register 1, result register
  19 ! x1-x7 Volatile        Parameter/scratch register 2-8
  20 ! x8-x15        Volatile        Scratch registers
  21 ! x16-x17       Volatile        Intra-procedure-call scratch registers
  22 ! x18   Non-volatile    Platform register: in kernel mode, points to KPCR for the current processor;
  23 !   in user mode, points to TEB
  24 ! x19-x28       Non-volatile    Scratch registers
  25 ! x29/fp        Non-volatile    Frame pointer
  26 ! x30/lr        Non-volatile    Link registers
  27
  28 ! varargs https://developer.arm.com/documentation/ihi0055/d/?lang=en
  29 : stack-frame-size ( -- n ) 8 bootstrap-cells ;
  30 : volatile-regs ( -- seq ) { X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 } ;
  31 ! windows arm - X18 is non-volatile https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/build/arm64-windows-abi-conventions?view=msvc-160
  32 : nv-regs ( -- seq ) { X18 X19 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X28 X29 X30 } ;
  33
  34 ! callee-save = non-volatile aka call-preserved
  35
  36 ! x30 is the link register (used to return from subroutines)
  37 ! x29 is the frame register
  38 ! x19 to x29 are callee-saved
  39 ! x18 is the 'platform register', used for some operating-system-specific special purpose,
  40 !   or an additional caller-saved register
  41 ! x16 and x17 are the Intra-Procedure-call scratch register
  42 ! x9 to x15: used to hold local variables (caller saved)
  43 ! x8: used to hold indirect return value address
  44 ! x0 to x7: used to hold argument values passed to a subroutine, and also hold
  45 !   results returned from a subroutine
  46
  47
  48 ! https://en.wikichip.org/wiki/arm/aarch64
  49 ! Generally, X0 through X18 (volatile, can corrupt) while X19-X29 must be preserved (non-volatile)
  50 ! Volatile registers' content may change over a subroutine call
  51 ! non-volatile register is a type of register with contents that must be preserved over subroutine calls
  52 ! Register   Role    Requirement
  53 ! X0 -  X7   Parameter/result registers   Can Corrupt (volatile)
  54 ! X8         Indirect result location register (volatile)
  55 ! X9 -  X15  Temporary registers (volatile)
  56 ! X16 - X17  Intra-procedure call temporary (volatile)
  57 ! x16 - syscall reg with SVC instructioin
  58 ! X18        Platform register, otherwise temporary, DONT USE (volatile)
  59
  60 ! X19 - X29    Callee-saved register    Must preserve (non-volatile)
  61 ! X29 - frame pointer register, must always be valid
  62 ! X30    Link Register LR   Can Corrupt
  63 ! X31  Stack Pointer SP
  64 ! 16-byte stack alignment
  65
  66 ! stack walking - {fp, lr} pairs if compiled with frame pointers enabled
  67
  68 : arg1 ( -- reg ) X0 ;
  69 : arg2 ( -- reg ) X1 ;
  70 : arg3 ( -- reg ) X2 ;
  71 : arg4 ( -- reg ) X3 ;
  72
  73 ! Red zone
  74 ! windows arm64: 16 bytes https://devblogs.microsoft.com/oldnewthing/20190111-00/?p=100685
  75 ! windows arm32: 8 bytes
  76 ! x86/x64: 0 bytes
  77 ! Apple arm64: 128 bytes https://developer.apple.com/documentation/xcode/writing_arm64_code_for_apple_platforms?language=objc
  78 : red-zone-size ( -- n ) 16 ; ! 16 bytes on windows, or 128 bytes on linux? or 0?
  79 ! 0 or 16 likely
  80 ! no red zone on x86/x64 windows
  81
  82
  83 ! https://github.com/MicrosoftDocs/cpp-docs/blob/master/docs/build/arm64-windows-abi-conventions.md
  84
  85 : shift-arg ( -- reg ) X1 ;
  86 : div-arg ( -- reg ) X0 ;
  87 : mod-arg ( -- reg ) X2 ;
  88
  89 ! caller-saved registers X9-X15
  90 ! callee-saved registers X19-X29
  91 : temp0 ( -- reg ) X9 ;
  92 : temp1 ( -- reg ) X10 ;
  93 : temp2 ( -- reg ) X11 ;
  94 : temp3 ( -- reg ) X12 ;
  95
  96
  97 ! : pic-tail-reg ( -- reg ) RBX ;
  98 : return-reg ( -- reg ) X0 ;
  99 : stack-reg ( -- reg ) SP ;
 100 ! https://developer.arm.com/documentation/dui0801/a/Overview-of-AArch64-state/Link-registers
 101 : link-reg ( -- reg ) X30 ; ! LR
 102 : stack-frame-reg ( -- reg ) X29 ; ! FP
 103 : vm-reg ( -- reg ) X28 ;
 104 : ds-reg ( -- reg ) X27 ;
 105 : rs-reg ( -- reg ) X26 ;
 106 ! : ctx-reg ( -- reg ) R12 ;
 107 ! : fixnum>slot@ ( -- ) temp0 1 SAR ;
 108 ! : rex-length ( -- n ) 1 ;
 109
 110 ! rc-absolute-cell is just CONSTANT: 0
 111 : jit-call ( name -- )
 112     0 X0 MOVwi64
 113     f rc-absolute-cell rel-dlsym
 114     X0 BLR ;
 115     ! RAX 0 MOV f rc-absolute-cell rel-dlsym
 116     ! RAX CALL ;
 117
 118 :: jit-call-1arg ( arg1s name -- )
 119     arg1s arg1 MOVr64
 120     name jit-call ;
 121     ! arg1 arg1s MOVr64
 122     ! name jit-call ;
 123
 124 :: jit-call-2arg ( arg1s arg2s name -- )
 125     arg1s arg1 MOVr64
 126     arg2s arg2 MOVr64
 127     name jit-call ;
 128     ! arg1 arg1s MOV
 129     ! arg2 arg2s MOV
 130     ! name jit-call ;
 131
 132 [
 133     ! pic-tail-reg 5 [RIP+] LEA
 134     ! 0 JMP f rc-relative rel-word-pic-tail
 135 ] JIT-WORD-JUMP jit-define
 136
 137 : jit-load-vm ( -- )
 138     ! no-op on x86-64. in factor contexts vm-reg always contains the
 139     ! vm pointer.
 140     ;
 141
 142 : jit-load-context ( -- ) ;
 143     ! ctx-reg vm-reg vm-context-offset [+] MOV ;
 144
 145 : jit-save-context ( -- ) ;
 146     ! jit-load-context
 147     ! The reason for -8 I think is because we are anticipating a CALL
 148     ! instruction. After the call instruction, the contexts frame_top
 149     ! will point to the origin jump address.
 150     ! R11 RSP -8 [+] LEA
 151     ! ctx-reg context-callstack-top-offset [+] R11 MOV
 152     ! ctx-reg context-datastack-offset [+] ds-reg MOV
 153     ! ctx-reg context-retainstack-offset [+] rs-reg MOV ;
 154
 155 ! ctx-reg must already have been loaded
 156 : jit-restore-context ( -- ) ;
 157     ! ds-reg ctx-reg context-datastack-offset [+] MOV
 158     ! rs-reg ctx-reg context-retainstack-offset [+] MOV ;
 159
 160
 161 [
 162
 163     ! ! ctx-reg is preserved across the call because it is non-volatile
 164     ! ! in the C ABI
 165     ! jit-save-context
 166     ! ! call the primitive
 167     ! arg1 vm-reg MOV
 168     ! RAX 0 MOV f f rc-absolute-cell rel-dlsym
 169     ! RAX CALL
 170     ! jit-restore-context
 171 ] JIT-PRIMITIVE jit-define
 172
 173
 174 : jit-jump-quot ( -- )
 175     quot-entry-point-offset arg1 ADR
 176     arg1 BR ;
 177     ! arg1 quot-entry-point-offset [+] JMP ;
 178
 179 : jit-call-quot ( -- )
 180     quot-entry-point-offset arg1 ADR
 181     arg1 BLR ;
 182     ! arg1 quot-entry-point-offset [+] CALL ;
 183
 184 : signal-handler-save-regs ( -- regs ) { } ;
 185     ! { RAX RCX RDX RBX RBP RSI RDI R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 } ;
 186
 187
 188 [
 189     ! temp2 0 MOV f rc-absolute-cell rel-literal
 190     ! temp1 temp2 CMP
 191 ] PIC-CHECK-TUPLE jit-define
 192
 193
 194
 195 : jit->r ( -- )
 196     1 bootstrap-cells rs-reg rs-reg ADDi64
 197     -1 bootstrap-cells ds-reg rs-reg LDR-post ;
 198
 199 : jit-r> ( -- )
 200     1 bootstrap-cells ds-reg ds-reg ADDi64
 201     -1 bootstrap-cells rs-reg ds-reg LDR-post ;
 202
 203 : jit-2>r ( -- )
 204     1 bootstrap-cells rs-reg rs-reg ADDi64
 205     -1 bootstrap-cells ds-reg rs-reg LDR-post
 206     1 bootstrap-cells rs-reg rs-reg ADDi64
 207     -1 bootstrap-cells ds-reg rs-reg LDR-post ;
 208
 209 : jit-2r> ( -- )
 210     1 bootstrap-cells ds-reg ds-reg ADDi64
 211     -1 bootstrap-cells rs-reg ds-reg LDR-post
 212     1 bootstrap-cells ds-reg ds-reg ADDi64
 213     -1 bootstrap-cells rs-reg ds-reg LDR-post ;
 214
 215 : jit-3>r ( -- )
 216     1 bootstrap-cells rs-reg rs-reg ADDi64
 217     -1 bootstrap-cells ds-reg rs-reg LDR-post
 218     1 bootstrap-cells rs-reg rs-reg ADDi64
 219     -1 bootstrap-cells ds-reg rs-reg LDR-post
 220     1 bootstrap-cells rs-reg rs-reg ADDi64
 221     -1 bootstrap-cells ds-reg rs-reg LDR-post ;
 222
 223 : jit-3r> ( -- )
 224     1 bootstrap-cells ds-reg ds-reg ADDi64
 225     -1 bootstrap-cells rs-reg ds-reg LDR-post
 226     1 bootstrap-cells ds-reg ds-reg ADDi64
 227     -1 bootstrap-cells rs-reg ds-reg LDR-post
 228     1 bootstrap-cells ds-reg ds-reg ADDi64
 229     -1 bootstrap-cells rs-reg ds-reg LDR-post ;
 230
 231 ! Contexts
 232 : jit-switch-context ( reg -- ) drop ;
 233     ! ! Push a bogus return address so the GC can track this frame back
 234     ! ! to the owner
 235     ! 0 CALL
 236
 237     ! ! Make the new context the current one
 238     ! ctx-reg swap MOV
 239     ! vm-reg vm-context-offset [+] ctx-reg MOV
 240
 241     ! ! Load new stack pointer
 242     ! RSP ctx-reg context-callstack-top-offset [+] MOV
 243
 244     ! ! Load new ds, rs registers
 245     ! jit-restore-context
 246
 247     ! ctx-reg jit-update-tib ;
 248
 249 : jit-pop-context-and-param ( -- ) ;
 250     ! arg1 ds-reg [] MOV
 251     ! arg1 arg1 alien-offset [+] MOV
 252     ! arg2 ds-reg -8 [+] MOV
 253     ! ds-reg 16 SUB ;
 254
 255 : jit-push-param ( -- ) ;
 256     ! ds-reg 8 ADD
 257     ! ds-reg [] arg2 MOV ;
 258
 259 : jit-set-context ( -- ) ;
 260     ! jit-pop-context-and-param
 261     ! jit-save-context
 262     ! arg1 jit-switch-context
 263     ! RSP 8 ADD
 264     ! jit-push-param ;
 265
 266 : jit-pop-quot-and-param ( -- ) ;
 267     ! arg1 ds-reg [] MOV
 268     ! arg2 ds-reg -8 [+] MOV
 269     ! ds-reg 16 SUB ;
 270
 271 : jit-start-context ( -- ) ;
 272     ! Create the new context in return-reg. Have to save context
 273     ! twice, first before calling new_context() which may GC,
 274     ! and again after popping the two parameters from the stack.
 275     ! jit-save-context
 276     ! vm-reg "new_context" jit-call-1arg
 277
 278     ! jit-pop-quot-and-param
 279     ! jit-save-context
 280     ! return-reg jit-switch-context
 281     ! jit-push-param
 282     ! jit-jump-quot ;
 283
 284 : jit-delete-current-context ( -- ) ;
 285     ! vm-reg "delete_context" jit-call-1arg ;
 286
 287 [
 288     ! jit->r
 289     ! 0 CALL f rc-relative rel-word
 290     ! jit-r>
 291 ] JIT-DIP jit-define
 292
 293
 294
 295
 296 [
 297     ! 0 [RIP+] EAX MOV rc-relative rel-safepoint
 298 ] JIT-SAFEPOINT jit-define
 299
 300 ! # All arm.64 subprimitives
 301 {
 302     { c-to-factor [
 303
 304             ! write()
 305             ! 68 X8 MOVwi64
 306             ! X2 MOVwi64
 307             ! 0 SVC
 308
 309             ! exit(42)
 310
 311             ! 9999 BRK
 312             ! 42 X0 MOVwi64
 313             ! 93 X8 MOVwi64
 314             ! 0 SVC
 315
 316             ! Rn Rd MOVr64 ! comment
 317             arg1 arg2 MOVr64
 318             vm-reg "begin_callback" jit-call-1arg
 319
 320             return-reg arg1 MOVr64 ! arg1 is return
 321             jit-call-quot
 322
 323             vm-reg "end_callback" jit-call-1arg
 324      ] }
 325 } define-sub-primitives
 326
 327
 328 ! {
 329     ! ## Contexts
 330     ! { (set-context) [ jit-set-context ] }
 331     ! { (set-context-and-delete) [
 332     !     jit-delete-current-context
 333     !     jit-set-context
 334     ! ] }
 335     ! { (start-context) [ jit-start-context ] }
 336     ! { (start-context-and-delete) [ jit-start-context-and-delete ] }
 337
 338     ! ## Entry points
 339     ! { c-to-factor [
 340     !     ! dst src MOV
 341     !     ! arg2 arg1 MOV
 342     !     ! vm-reg "begin_callback" jit-call-1arg
 343
 344     !     ! ! call the quotation
 345     !     ! arg1 return-reg MOV
 346     !     ! jit-call-quot
 347
 348     !     ! vm-reg "end_callback" jit-call-1arg
 349
 350     !     [
 351
 352     !         ! write()
 353     !         ! 68 X8 MOVwi64
 354     !         ! X2 MOVwi64
 355     !         ! 0 SVC
 356
 357     !         ! exit(42)
 358     !         9999 BRK
 359     !         42 X0 MOVwi64
 360     !         93 X8 MOVwi64
 361     !         0 SVC
 362
 363
 364
 365     !         ! Rn Rd MOVr64
 366     !         ! arg1 arg2 MOVr64
 367     !         ! vm-reg "begin_callback" jit-call-1arg
 368
 369     !         ! return-reg arg1 MOVr64 ! arg1 is return
 370     !         ! jit-call-quot
 371
 372     !         ! vm-reg "end_callback" jit-call-1arg
 373
 374     !     ] assemble-arm %
 375
 376     ! ] }
 377     ! { unwind-native-frames [ ] }
 378
 379     ! ## Math
 380     ! { fixnum+ [ [ ADD ] "overflow_fixnum_add" jit-overflow ] }
 381     ! { fixnum- [ [ SUB ] "overflow_fixnum_subtract" jit-overflow ] }
 382     ! { fixnum* [
 383     !     ds-reg 8 SUB
 384     !     jit-save-context
 385     !     RCX ds-reg [] MOV
 386     !     RBX ds-reg 8 [+] MOV
 387     !     RBX tag-bits get SAR
 388     !     RAX RCX MOV
 389     !     RBX IMUL
 390     !     ds-reg [] RAX MOV
 391     !     [ JNO ]
 392     !     [
 393     !         arg1 RCX MOV
 394     !         arg1 tag-bits get SAR
 395     !         arg2 RBX MOV
 396     !         arg3 vm-reg MOV
 397     !         "overflow_fixnum_multiply" jit-call
 398     !     ]
 399     !     jit-conditional
 400     ! ] }
 401
 402     ! ## Misc
 403     ! { fpu-state [
 404     !     RSP 2 SUB
 405     !     RSP [] FNSTCW
 406     !     FNINIT
 407     !     AX RSP [] MOV
 408     !     RSP 2 ADD
 409     ! ] }
 410     ! { set-fpu-state [
 411     !     RSP 2 SUB
 412     !     RSP [] arg1 16-bit-version-of MOV
 413     !     RSP [] FLDCW
 414     !     RSP 2 ADD
 415     ! ] }
 416     ! { set-callstack [
 417     !     ! Load callstack object
 418     !     arg4 ds-reg [] MOV
 419     !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 420     !     ! Get ctx->callstack_bottom
 421     !     jit-load-context
 422     !     arg1 ctx-reg context-callstack-bottom-offset [+] MOV
 423     !     ! Get top of callstack object -- 'src' for memcpy
 424     !     arg2 arg4 callstack-top-offset [+] LEA
 425     !     ! Get callstack length, in bytes --- 'len' for memcpy
 426     !     arg3 arg4 callstack-length-offset [+] MOV
 427     !     arg3 tag-bits get SHR
 428     !     ! Compute new stack pointer -- 'dst' for memcpy
 429     !     arg1 arg3 SUB
 430     !     ! Install new stack pointer
 431     !     RSP arg1 MOV
 432     !     ! Call memcpy; arguments are now in the correct registers
 433     !     ! Create register shadow area for Win64
 434     !     RSP 32 SUB
 435     !     "factor_memcpy" jit-call
 436     !     ! Tear down register shadow area
 437     !     RSP 32 ADD
 438     !     ! Return with new callstack
 439     !     0 RET
 440     ! ] }
 441 ! } define-sub-primitives
 442
 443
 444
 445 ! C to Factor entry point
 446 [
 447     0 BRK
 448     ! ! Optimizing compiler's side of callback accesses
 449     ! ! arguments that are on the stack via the frame pointer.
 450     ! ! On x86-32 fastcall, and x86-64, some arguments are passed
 451     ! ! in registers, and so the only registers that are safe for
 452     ! ! use here are frame-reg, nv-reg and vm-reg.
 453     ! frame-reg PUSH
 454     ! frame-reg stack-reg MOV
 455
 456     ! ! Save all non-volatile registers
 457     ! nv-regs [ PUSH ] each
 458
 459     ! jit-save-tib
 460
 461     ! ! Load VM into vm-reg
 462     ! vm-reg 0 MOV 0 rc-absolute-cell rel-vm
 463
 464     ! ! Save old context
 465     ! nv-reg vm-reg vm-context-offset [+] MOV
 466     ! nv-reg PUSH
 467
 468     ! ! Switch over to the spare context
 469     ! nv-reg vm-reg vm-spare-context-offset [+] MOV
 470     ! vm-reg vm-context-offset [+] nv-reg MOV
 471
 472     ! ! Save C callstack pointer
 473     ! nv-reg context-callstack-save-offset [+] stack-reg MOV
 474
 475     ! ! Load Factor stack pointers
 476     ! stack-reg nv-reg context-callstack-bottom-offset [+] MOV
 477     ! nv-reg jit-update-tib
 478     ! jit-install-seh
 479
 480     ! rs-reg nv-reg context-retainstack-offset [+] MOV
 481     ! ds-reg nv-reg context-datastack-offset [+] MOV
 482
 483     ! ! Call into Factor code
 484     ! link-reg 0 MOV f rc-absolute-cell rel-word
 485     ! link-reg CALL
 486
 487     ! ! Load VM into vm-reg; only needed on x86-32, but doesn't
 488     ! ! hurt on x86-64
 489     ! vm-reg 0 MOV 0 rc-absolute-cell rel-vm
 490
 491     ! ! Load C callstack pointer
 492     ! nv-reg vm-reg vm-context-offset [+] MOV
 493     ! stack-reg nv-reg context-callstack-save-offset [+] MOV
 494
 495     ! ! Load old context
 496     ! nv-reg POP
 497     ! vm-reg vm-context-offset [+] nv-reg MOV
 498
 499     ! ! Restore non-volatile registers
 500     ! jit-restore-tib
 501
 502     ! nv-regs <reversed> [ POP ] each
 503
 504     ! frame-reg POP
 505
 506     ! ! Callbacks which return structs, or use stdcall/fastcall/thiscall,
 507     ! ! need a parameter here.
 508
 509     ! ! See the comment for M\ x86.32 stack-cleanup in cpu.x86.32
 510     ! 0xffff RET f rc-absolute-2 rel-untagged
 511 ] CALLBACK-STUB jit-define
 512
 513 [
 514     ! ! load literal
 515     ! temp0 0 MOV f rc-absolute-cell rel-literal
 516     ! ! increment datastack pointer
 517     ! ds-reg bootstrap-cell ADD
 518     ! ! store literal on datastack
 519     ! ds-reg [] temp0 MOV
 520 ] JIT-PUSH-LITERAL jit-define
 521
 522 [
 523     ! 0 CALL f rc-relative rel-word-pic
 524 ] JIT-WORD-CALL jit-define
 525
 526 ! The *-signal-handler subprimitives are special-cased in vm/quotations.cpp
 527 ! not to trigger generation of a stack frame, so they can
 528 ! peform their own prolog/epilog preserving registers.
 529 !
 530 ! It is important that the total is 192/64 and that it matches the
 531 ! constants in vm/cpu-x86.*.hpp
 532 : jit-signal-handler-prolog ( -- ) ;
 533     ! ! Return address already on stack -> 8/4 bytes.
 534
 535     ! ! Push all registers. 15 regs/120 bytes on 64bit, 7 regs/28 bytes
 536     ! ! on 32bit -> 128/32 bytes.
 537     ! signal-handler-save-regs [ PUSH ] each
 538
 539     ! ! Push flags -> 136/36 bytes
 540     ! PUSHF
 541
 542     ! ! Register parameter area 32 bytes, unused on platforms other than
 543     ! ! windows 64 bit, but including it doesn't hurt. Plus
 544     ! ! alignment. LEA used so we don't dirty flags -> 192/64 bytes.
 545     ! stack-reg stack-reg 7 bootstrap-cells neg [+] LEA
 546
 547     ! jit-load-vm ;
 548
 549 : jit-signal-handler-epilog ( -- ) ;
 550     ! stack-reg stack-reg 7 bootstrap-cells [+] LEA
 551     ! POPF
 552     ! signal-handler-save-regs reverse [ POP ] each ;
 553
 554 [
 555     ! ! load boolean
 556     ! temp0 ds-reg [] MOV
 557     ! ! pop boolean
 558     ! ds-reg bootstrap-cell SUB
 559     ! ! compare boolean with f
 560     ! temp0 \ f type-number CMP
 561     ! ! jump to true branch if not equal
 562     ! 0 JNE f rc-relative rel-word
 563     ! ! jump to false branch if equal
 564     ! 0 JMP f rc-relative rel-word
 565 ] JIT-IF jit-define
 566
 567
 568 [
 569     ! jit->r
 570     ! 0 CALL f rc-relative rel-word
 571     ! jit-r>
 572 ] JIT-DIP jit-define
 573
 574 [
 575     ! jit-2>r
 576     ! 0 CALL f rc-relative rel-word
 577     ! jit-2r>
 578 ] JIT-2DIP jit-define
 579
 580 [
 581     ! jit-3>r
 582     ! 0 CALL f rc-relative rel-word
 583     ! jit-3r>
 584 ] JIT-3DIP jit-define
 585
 586 ! [
 587 !     ! load from stack
 588 !     temp0 ds-reg [] MOV
 589 !     ! pop stack
 590 !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 591 ! ]
 592 ! [ temp0 word-entry-point-offset [+] CALL ]
 593 ! [ temp0 word-entry-point-offset [+] JMP ]
 594 ! \ (execute) define-combinator-primitive
 595
 596 [
 597     ! temp0 ds-reg [] MOV
 598     ! ds-reg bootstrap-cell SUB
 599     ! temp0 word-entry-point-offset [+] JMP
 600 ] JIT-EXECUTE jit-define
 601
 602
 603 ! https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source/arch/arm64/kernel/stacktrace.c#L22
 604 [
 605     ! x64 ! stack-reg stack-frame-size bootstrap-cell - SUB
 606
 607
 608     ! : link-reg ( -- reg ) X30 ; ! LR
 609     ! : stack-frame-reg ( -- reg ) X29 ; ! FP
 610
 611     ! ! make room for LR plus magic number of callback, 16byte align
 612     stack-frame-size bootstrap-cell 2 * + stack-reg stack-reg SUBi64
 613     ! link-reg X29 stack-reg STP
 614     0 SP link-reg X29 STP-pre
 615 ] JIT-PROLOG jit-define
 616
 617 [
 618     ! x64 ! stack-reg stack-frame-size bootstrap-cell - ADD
 619     0 SP link-reg X29 LDP-pre
 620     stack-frame-size bootstrap-cell 2 * + stack-reg stack-reg ADDi64
 621 ] JIT-EPILOG jit-define
 622
 623 [
 624     f RET
 625 ] JIT-RETURN jit-define
 626
 627 ! ! ! Polymorphic inline caches
 628
 629 ! The PIC stubs are not permitted to touch pic-tail-reg.
 630
 631 ! Load a value from a stack position
 632 [
 633     ! temp1 ds-reg 0x7f [+] MOV f rc-absolute-1 rel-untagged
 634 ] PIC-LOAD jit-define
 635
 636 [
 637     ! temp1/32 tag-mask get AND
 638 ] PIC-TAG jit-define
 639
 640 [
 641     ! temp0 temp1 MOV
 642     ! temp1/32 tag-mask get AND
 643     ! temp1/32 tuple type-number CMP
 644     ! [ JNE ]
 645     ! [ temp1 temp0 tuple-class-offset [+] MOV ]
 646     ! jit-conditional
 647 ] PIC-TUPLE jit-define
 648
 649 [
 650     ! temp1/32 0x7f CMP f rc-absolute-1 rel-untagged
 651 ] PIC-CHECK-TAG jit-define
 652
 653 [
 654     ! 0 JE f rc-relative rel-word
 655 ] PIC-HIT jit-define
 656
 657 ! ! ! Megamorphic caches
 658
 659 [
 660     ! ! class = ...
 661     ! temp0 temp1 MOV
 662     ! temp1/32 tag-mask get AND
 663     ! temp1/32 tag-bits get SHL
 664     ! temp1/32 tuple type-number tag-fixnum CMP
 665     ! [ JNE ]
 666     ! [ temp1 temp0 tuple-class-offset [+] MOV ]
 667     ! jit-conditional
 668     ! ! cache = ...
 669     ! temp0 0 MOV f rc-absolute-cell rel-literal
 670     ! ! key = hashcode(class)
 671     ! temp2 temp1 MOV
 672     ! bootstrap-cell 4 = [ temp2 1 SHR ] when
 673     ! ! key &= cache.length - 1
 674     ! temp2 mega-cache-size get 1 - bootstrap-cell * AND
 675     ! ! cache += array-start-offset
 676     ! temp0 array-start-offset ADD
 677     ! ! cache += key
 678     ! temp0 temp2 ADD
 679     ! ! if(get(cache) == class)
 680     ! temp0 [] temp1 CMP
 681     ! [ JNE ]
 682     ! [
 683     !     ! megamorphic_cache_hits++
 684     !     temp1 0 MOV rc-absolute-cell rel-megamorphic-cache-hits
 685     !     temp1 [] 1 ADD
 686     !     ! goto get(cache + bootstrap-cell)
 687     !     temp0 temp0 bootstrap-cell [+] MOV
 688     !     temp0 word-entry-point-offset [+] JMP
 689     !     ! fall-through on miss
 690     ! ] jit-conditional
 691 ] MEGA-LOOKUP jit-define
 692
 693 ! Comparisons
 694 : jit-compare ( insn -- ) drop ;
 695     ! ! load t
 696     ! temp3 0 MOV t rc-absolute-cell rel-literal
 697     ! ! load f
 698     ! temp1 \ f type-number MOV
 699     ! ! load first value
 700     ! temp0 ds-reg [] MOV
 701     ! ! adjust stack pointer
 702     ! ds-reg bootstrap-cell SUB
 703     ! ! compare with second value
 704     ! ds-reg [] temp0 CMP
 705     ! ! move t if true
 706     ! [ temp1 temp3 ] dip execute( dst src -- )
 707     ! ! store
 708     ! ds-reg [] temp1 MOV ;
 709
 710 ! Math
 711 : jit-math ( insn -- ) drop ;
 712     ! ! load second input
 713     ! temp0 ds-reg [] MOV
 714     ! ! pop stack
 715     ! ds-reg bootstrap-cell SUB
 716     ! ! compute result
 717     ! [ ds-reg [] temp0 ] dip execute( dst src -- ) ;
 718
 719 : jit-fixnum-/mod ( -- ) ;
 720     ! ! load second parameter
 721     ! temp1 ds-reg [] MOV
 722     ! ! load first parameter
 723     ! div-arg ds-reg bootstrap-cell neg [+] MOV
 724     ! ! make a copy
 725     ! mod-arg div-arg MOV
 726     ! ! sign-extend
 727     ! mod-arg bootstrap-cell-bits 1 - SAR
 728     ! ! divide
 729     ! temp1 IDIV ;
 730
 731 ! # Rest of arm64 subprimitives
 732 {
 733     ! ! ## Fixnums
 734
 735     ! ! ### Add
 736     ! { fixnum+fast [ \ ADD jit-math ] }
 737
 738     ! ! ### Bit stuff
 739     ! { fixnum-bitand [ \ AND jit-math ] }
 740     ! { fixnum-bitnot [
 741     !     ! complement
 742     !     ds-reg [] NOT
 743     !     ! clear tag bits
 744     !     ds-reg [] tag-mask get XOR
 745     ! ] }
 746     ! { fixnum-bitor [ \ OR jit-math ] }
 747     ! { fixnum-bitxor [ \ XOR jit-math ] }
 748     ! { fixnum-shift-fast [
 749     !     ! load shift count
 750     !     shift-arg ds-reg [] MOV
 751     !     ! untag shift count
 752     !     shift-arg tag-bits get SAR
 753     !     ! adjust stack pointer
 754     !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 755     !     ! load value
 756     !     temp3 ds-reg [] MOV
 757     !     ! make a copy
 758     !     temp2 temp3 MOV
 759     !     ! compute positive shift value in temp2
 760     !     temp2 CL SHL
 761     !     shift-arg NEG
 762     !     ! compute negative shift value in temp3
 763     !     temp3 CL SAR
 764     !     temp3 tag-mask get bitnot AND
 765     !     shift-arg 0 CMP
 766     !     ! if shift count was negative, move temp0 to temp2
 767     !     temp2 temp3 CMOVGE
 768     !     ! push to stack
 769     !     ds-reg [] temp2 MOV
 770     ! ] }
 771
 772     ! ! ### Comparisons
 773     ! { both-fixnums? [
 774     !     temp0 ds-reg [] MOV
 775     !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 776     !     temp0 ds-reg [] OR
 777     !     temp0 tag-mask get TEST
 778     !     temp0 \ f type-number MOV
 779     !     temp1 1 tag-fixnum MOV
 780     !     temp0 temp1 CMOVE
 781     !     ds-reg [] temp0 MOV
 782     ! ] }
 783     ! { eq? [ \ CMOVE jit-compare ] }
 784     ! { fixnum> [ \ CMOVG jit-compare ] }
 785     ! { fixnum>= [ \ CMOVGE jit-compare ] }
 786     ! { fixnum< [ \ CMOVL jit-compare ] }
 787     ! { fixnum<= [ \ CMOVLE jit-compare ] }
 788
 789     ! ! ### Div/mod
 790     ! { fixnum-mod [
 791     !     jit-fixnum-/mod
 792     !     ! adjust stack pointer
 793     !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 794     !     ! push to stack
 795     !     ds-reg [] mod-arg MOV
 796     ! ] }
 797     ! { fixnum/i-fast [
 798     !     jit-fixnum-/mod
 799     !     ! adjust stack pointer
 800     !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 801     !     ! tag it
 802     !     div-arg tag-bits get SHL
 803     !     ! push to stack
 804     !     ds-reg [] div-arg MOV
 805     ! ] }
 806     ! { fixnum/mod-fast [
 807     !     jit-fixnum-/mod
 808     !     ! tag it
 809     !     div-arg tag-bits get SHL
 810     !     ! push to stack
 811     !     ds-reg [] mod-arg MOV
 812     !     ds-reg bootstrap-cell neg [+] div-arg MOV
 813     ! ] }
 814
 815     ! ! ### Mul
 816     ! { fixnum*fast [
 817     !     ! load second input
 818     !     temp0 ds-reg [] MOV
 819     !     ! pop stack
 820     !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 821     !     ! load first input
 822     !     temp1 ds-reg [] MOV
 823     !     ! untag second input
 824     !     temp0 tag-bits get SAR
 825     !     ! multiply
 826     !     temp0 temp1 IMUL2
 827     !     ! push result
 828     !     ds-reg [] temp0 MOV
 829     ! ] }
 830
 831     ! ! ### Sub
 832     ! { fixnum-fast [ \ SUB jit-math ] }
 833
 834     ! ! ## Locals
 835     ! { drop-locals [
 836     !     ! load local count
 837     !     temp0 ds-reg [] MOV
 838     !     ! adjust stack pointer
 839     !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 840     !     ! turn local number into offset
 841     !     fixnum>slot@
 842     !     ! decrement retain stack pointer
 843     !     rs-reg temp0 SUB
 844     ! ] }
 845     ! { get-local [
 846     !     ! load local number
 847     !     temp0 ds-reg [] MOV
 848     !     ! turn local number into offset
 849     !     fixnum>slot@
 850     !     ! load local value
 851     !     temp0 rs-reg temp0 [+] MOV
 852     !     ! push to stack
 853     !     ds-reg [] temp0 MOV
 854     ! ] }
 855     ! { load-local [ jit->r ] }
 856
 857     ! ! ## Objects
 858     ! { slot [
 859     !     ! load slot number
 860     !     temp0 ds-reg [] MOV
 861     !     ! adjust stack pointer
 862     !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 863     !     ! load object
 864     !     temp1 ds-reg [] MOV
 865     !     ! turn slot number into offset
 866     !     fixnum>slot@
 867     !     ! mask off tag
 868     !     temp1 tag-bits get SHR
 869     !     temp1 tag-bits get SHL
 870     !     ! load slot value
 871     !     temp0 temp1 temp0 [+] MOV
 872     !     ! push to stack
 873     !     ds-reg [] temp0 MOV
 874     ! ] }
 875     ! { string-nth-fast [
 876     !     ! load string index from stack
 877     !     temp0 ds-reg bootstrap-cell neg [+] MOV
 878     !     temp0 tag-bits get SHR
 879     !     ! load string from stack
 880     !     temp1 ds-reg [] MOV
 881     !     ! load character
 882     !     temp0 8-bit-version-of temp0 temp1 string-offset [++] MOV
 883     !     temp0 temp0 8-bit-version-of MOVZX
 884     !     temp0 tag-bits get SHL
 885     !     ! store character to stack
 886     !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 887     !     ds-reg [] temp0 MOV
 888     ! ] }
 889     ! { tag [
 890     !     ! load from stack
 891     !     temp0 ds-reg [] MOV
 892     !     ! compute tag
 893     !     temp0/32 tag-mask get AND
 894     !     ! tag the tag
 895     !     temp0/32 tag-bits get SHL
 896     !     ! push to stack
 897     !     ds-reg [] temp0 MOV
 898     ! ] }
 899
 900     ! ! ## Shufflers
 901
 902     ! ! ### Drops
 903     ! { drop [ ds-reg bootstrap-cell SUB ] }
 904     ! { 2drop [ ds-reg 2 bootstrap-cells SUB ] }
 905     ! { 3drop [ ds-reg 3 bootstrap-cells SUB ] }
 906     ! { 4drop [ ds-reg 4 bootstrap-cells SUB ] }
 907
 908     ! ! ### Dups
 909     ! { dup [
 910     !     temp0 ds-reg [] MOV
 911     !     ds-reg bootstrap-cell ADD
 912     !     ds-reg [] temp0 MOV
 913     ! ] }
 914     ! { 2dup [
 915     !     temp0 ds-reg [] MOV
 916     !     temp1 ds-reg bootstrap-cell neg [+] MOV
 917     !     ds-reg 2 bootstrap-cells ADD
 918     !     ds-reg [] temp0 MOV
 919     !     ds-reg bootstrap-cell neg [+] temp1 MOV
 920     ! ] }
 921     ! { 3dup [
 922     !     temp0 ds-reg [] MOV
 923     !     temp1 ds-reg -1 bootstrap-cells [+] MOV
 924     !     temp3 ds-reg -2 bootstrap-cells [+] MOV
 925     !     ds-reg 3 bootstrap-cells ADD
 926     !     ds-reg [] temp0 MOV
 927     !     ds-reg -1 bootstrap-cells [+] temp1 MOV
 928     !     ds-reg -2 bootstrap-cells [+] temp3 MOV
 929     ! ] }
 930     ! { 4dup [
 931     !     temp0 ds-reg [] MOV
 932     !     temp1 ds-reg -1 bootstrap-cells [+] MOV
 933     !     temp2 ds-reg -2 bootstrap-cells [+] MOV
 934     !     temp3 ds-reg -3 bootstrap-cells [+] MOV
 935     !     ds-reg 4 bootstrap-cells ADD
 936     !     ds-reg [] temp0 MOV
 937     !     ds-reg -1 bootstrap-cells [+] temp1 MOV
 938     !     ds-reg -2 bootstrap-cells [+] temp2 MOV
 939     !     ds-reg -3 bootstrap-cells [+] temp3 MOV
 940     ! ] }
 941     ! { dupd [
 942     !     temp0 ds-reg [] MOV
 943     !     temp1 ds-reg -1 bootstrap-cells [+] MOV
 944     !     ds-reg [] temp1 MOV
 945     !     ds-reg bootstrap-cell ADD
 946     !     ds-reg [] temp0 MOV
 947     ! ] }
 948
 949     ! ! ### Misc shufflers
 950     ! { over [
 951     !     temp0 ds-reg -1 bootstrap-cells [+] MOV
 952     !     ds-reg bootstrap-cell ADD
 953     !     ds-reg [] temp0 MOV
 954     ! ] }
 955     ! { pick [
 956     !     temp0 ds-reg -2 bootstrap-cells [+] MOV
 957     !     ds-reg bootstrap-cell ADD
 958     !     ds-reg [] temp0 MOV
 959     ! ] }
 960
 961     ! ! ### Nips
 962     ! { nip [
 963     !     temp0 ds-reg [] MOV
 964     !     ds-reg bootstrap-cell SUB
 965     !     ds-reg [] temp0 MOV
 966     ! ] }
 967     ! { 2nip [
 968     !     temp0 ds-reg [] MOV
 969     !     ds-reg 2 bootstrap-cells SUB
 970     !     ds-reg [] temp0 MOV
 971     ! ] }
 972
 973     ! ! ### Swaps
 974     ! { -rot [
 975     !     temp0 ds-reg [] MOV
 976     !     temp1 ds-reg -1 bootstrap-cells [+] MOV
 977     !     temp3 ds-reg -2 bootstrap-cells [+] MOV
 978     !     ds-reg -2 bootstrap-cells [+] temp0 MOV
 979     !     ds-reg -1 bootstrap-cells [+] temp3 MOV
 980     !     ds-reg [] temp1 MOV
 981     ! ] }
 982     ! { rot [
 983     !     temp0 ds-reg [] MOV
 984     !     temp1 ds-reg -1 bootstrap-cells [+] MOV
 985     !     temp3 ds-reg -2 bootstrap-cells [+] MOV
 986     !     ds-reg -2 bootstrap-cells [+] temp1 MOV
 987     !     ds-reg -1 bootstrap-cells [+] temp0 MOV
 988     !     ds-reg [] temp3 MOV
 989     ! ] }
 990     ! { swap [
 991     !     temp0 ds-reg [] MOV
 992     !     temp1 ds-reg bootstrap-cell neg [+] MOV
 993     !     ds-reg bootstrap-cell neg [+] temp0 MOV
 994     !     ds-reg [] temp1 MOV
 995     ! ] }
 996     ! { swapd [
 997     !     temp0 ds-reg -1 bootstrap-cells [+] MOV
 998     !     temp1 ds-reg -2 bootstrap-cells [+] MOV
 999     !     ds-reg -2 bootstrap-cells [+] temp0 MOV
1000     !     ds-reg -1 bootstrap-cells [+] temp1 MOV
1001     ! ] }
1002
1003     ! ! ## Signal handling
1004     ! { leaf-signal-handler [
1005     !     jit-signal-handler-prolog
1006     !     jit-save-context
1007     !     temp0 vm-reg vm-signal-handler-addr-offset [+] MOV
1008     !     temp0 CALL
1009     !     jit-signal-handler-epilog
1010     !     ! Pop the fake leaf frame along with our return address
1011     !     leaf-stack-frame-size bootstrap-cell - RET
1012     ! ] }
1013     ! { signal-handler [
1014     !     jit-signal-handler-prolog
1015     !     jit-save-context
1016     !     temp0 vm-reg vm-signal-handler-addr-offset [+] MOV
1017     !     temp0 CALL
1018     !     jit-signal-handler-epilog
1019     !     0 RET
1020     ! ] }
1021 } define-sub-primitives
1022
1023 [ "bootstrap.arm.64" forget-vocab ] with-compilation-unit