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