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