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