basis/compiler/cfg/instructions/instructions.factor

   1 ! Copyright (C) 2008, 2009 Slava Pestov.
   2 ! See http://factorcode.org/license.txt for BSD license.
   3 USING: assocs accessors arrays kernel sequences namespaces words
   4 math math.order layouts classes.algebra alien byte-arrays
   5 compiler.constants combinators compiler.cfg.registers
   6 compiler.cfg.instructions.syntax ;
   7 IN: compiler.cfg.instructions
   8
   9 : new-insn ( ... class -- insn ) [ f f ] dip boa ; inline
  10
  11 ! Virtual CPU instructions, used by CFG and machine IRs
  12 TUPLE: insn ;
  13
  14 ! Instruction with no side effects; if 'out' is never read, we
  15 ! can eliminate it.
  16 TUPLE: ##flushable < insn { dst vreg } ;
  17
  18 ! Instruction which is referentially transparent; we can replace
  19 ! repeated computation with a reference to a previous value
  20 TUPLE: ##pure < ##flushable ;
  21
  22 TUPLE: ##unary < ##pure { src vreg } ;
  23 TUPLE: ##unary/temp < ##unary { temp vreg } ;
  24 TUPLE: ##binary < ##pure { src1 vreg } { src2 vreg } ;
  25 TUPLE: ##binary-imm < ##pure { src1 vreg } { src2 integer } ;
  26 TUPLE: ##commutative < ##binary ;
  27 TUPLE: ##commutative-imm < ##binary-imm ;
  28
  29 ! Instruction only used for its side effect, produces no values
  30 TUPLE: ##effect < insn { src vreg } ;
  31
  32 ! Read/write ops: candidates for alias analysis
  33 TUPLE: ##read < ##flushable ;
  34 TUPLE: ##write < ##effect ;
  35
  36 TUPLE: ##alien-getter < ##flushable { src vreg } ;
  37 TUPLE: ##alien-setter < ##effect { value vreg } ;
  38
  39 ! Stack operations
  40 INSN: ##load-immediate < ##pure { val integer } ;
  41 INSN: ##load-reference < ##pure obj ;
  42
  43 GENERIC: ##load-literal ( dst value -- )
  44
  45 M: fixnum ##load-literal tag-fixnum ##load-immediate ;
  46 M: f ##load-literal drop \ f tag-number ##load-immediate ;
  47 M: object ##load-literal ##load-reference ;
  48
  49 INSN: ##peek < ##flushable { loc loc } ;
  50 INSN: ##replace < ##effect { loc loc } ;
  51 INSN: ##inc-d { n integer } ;
  52 INSN: ##inc-r { n integer } ;
  53
  54 ! Subroutine calls
  55 INSN: ##call word ;
  56 INSN: ##jump word ;
  57 INSN: ##return ;
  58
  59 ! Dummy instruction that simply inhibits TCO
  60 INSN: ##no-tco ;
  61
  62 ! Jump tables
  63 INSN: ##dispatch src temp ;
  64
  65 ! Slot access
  66 INSN: ##slot < ##read { obj vreg } { slot vreg } { tag integer } { temp vreg } ;
  67 INSN: ##slot-imm < ##read { obj vreg } { slot integer } { tag integer } ;
  68 INSN: ##set-slot < ##write { obj vreg } { slot vreg } { tag integer } { temp vreg } ;
  69 INSN: ##set-slot-imm < ##write { obj vreg } { slot integer } { tag integer } ;
  70
  71 ! String element access
  72 INSN: ##string-nth < ##flushable { obj vreg } { index vreg } { temp vreg } ;
  73 INSN: ##set-string-nth-fast < ##effect { obj vreg } { index vreg } { temp vreg } ;
  74
  75 ! Integer arithmetic
  76 INSN: ##add < ##commutative ;
  77 INSN: ##add-imm < ##commutative-imm ;
  78 INSN: ##sub < ##binary ;
  79 INSN: ##sub-imm < ##binary-imm ;
  80 INSN: ##mul < ##commutative ;
  81 INSN: ##mul-imm < ##commutative-imm ;
  82 INSN: ##and < ##commutative ;
  83 INSN: ##and-imm < ##commutative-imm ;
  84 INSN: ##or < ##commutative ;
  85 INSN: ##or-imm < ##commutative-imm ;
  86 INSN: ##xor < ##commutative ;
  87 INSN: ##xor-imm < ##commutative-imm ;
  88 INSN: ##shl < ##binary ;
  89 INSN: ##shl-imm < ##binary-imm ;
  90 INSN: ##shr < ##binary ;
  91 INSN: ##shr-imm < ##binary-imm ;
  92 INSN: ##sar < ##binary ;
  93 INSN: ##sar-imm < ##binary-imm ;
  94 INSN: ##not < ##unary ;
  95 INSN: ##log2 < ##unary ;
  96
  97 : ##tag-fixnum ( dst src -- ) tag-bits get ##shl-imm ; inline
  98 : ##untag-fixnum ( dst src -- ) tag-bits get ##sar-imm ; inline
  99
 100 ! Bignum/integer conversion
 101 INSN: ##integer>bignum < ##unary/temp ;
 102 INSN: ##bignum>integer < ##unary/temp ;
 103
 104 ! Float arithmetic
 105 INSN: ##add-float < ##commutative ;
 106 INSN: ##sub-float < ##binary ;
 107 INSN: ##mul-float < ##commutative ;
 108 INSN: ##div-float < ##binary ;
 109
 110 ! Float/integer conversion
 111 INSN: ##float>integer < ##unary ;
 112 INSN: ##integer>float < ##unary ;
 113
 114 ! Boxing and unboxing
 115 INSN: ##copy < ##unary ;
 116 INSN: ##copy-float < ##unary ;
 117 INSN: ##unbox-float < ##unary ;
 118 INSN: ##unbox-any-c-ptr < ##unary/temp ;
 119 INSN: ##box-float < ##unary/temp ;
 120 INSN: ##box-alien < ##unary/temp ;
 121
 122 : ##unbox-f ( dst src -- ) drop 0 ##load-immediate ;
 123 : ##unbox-byte-array ( dst src -- ) byte-array-offset ##add-imm ;
 124 : ##unbox-alien ( dst src -- ) 3 object tag-number ##slot-imm ;
 125
 126 : ##unbox-c-ptr ( dst src class temp -- )
 127     {
 128         { [ over \ f class<= ] [ 2drop ##unbox-f ] }
 129         { [ over simple-alien class<= ] [ 2drop ##unbox-alien ] }
 130         { [ over byte-array class<= ] [ 2drop ##unbox-byte-array ] }
 131         [ nip ##unbox-any-c-ptr ]
 132     } cond ;
 133
 134 ! Alien accessors
 135 INSN: ##alien-unsigned-1 < ##alien-getter ;
 136 INSN: ##alien-unsigned-2 < ##alien-getter ;
 137 INSN: ##alien-unsigned-4 < ##alien-getter ;
 138 INSN: ##alien-signed-1 < ##alien-getter ;
 139 INSN: ##alien-signed-2 < ##alien-getter ;
 140 INSN: ##alien-signed-4 < ##alien-getter ;
 141 INSN: ##alien-cell < ##alien-getter ;
 142 INSN: ##alien-float < ##alien-getter ;
 143 INSN: ##alien-double < ##alien-getter ;
 144
 145 INSN: ##set-alien-integer-1 < ##alien-setter ;
 146 INSN: ##set-alien-integer-2 < ##alien-setter ;
 147 INSN: ##set-alien-integer-4 < ##alien-setter ;
 148 INSN: ##set-alien-cell < ##alien-setter ;
 149 INSN: ##set-alien-float < ##alien-setter ;
 150 INSN: ##set-alien-double < ##alien-setter ;
 151
 152 ! Memory allocation
 153 INSN: ##allot < ##flushable size class { temp vreg } ;
 154
 155 UNION: ##allocation ##allot ##box-float ##box-alien ##integer>bignum ;
 156
 157 INSN: ##write-barrier < ##effect card# table ;
 158
 159 INSN: ##alien-global < ##flushable symbol library ;
 160
 161 ! FFI
 162 INSN: ##alien-invoke params stack-frame ;
 163 INSN: ##alien-indirect params stack-frame ;
 164 INSN: ##alien-callback params stack-frame ;
 165 INSN: ##callback-return params ;
 166
 167 ! Instructions used by CFG IR only.
 168 INSN: ##prologue ;
 169 INSN: ##epilogue ;
 170
 171 INSN: ##branch ;
 172
 173 INSN: ##phi < ##pure inputs ;
 174
 175 ! Conditionals
 176 TUPLE: ##conditional-branch < insn { src1 vreg } { src2 vreg } cc ;
 177
 178 INSN: ##compare-branch < ##conditional-branch ;
 179 INSN: ##compare-imm-branch { src1 vreg } { src2 integer } cc ;
 180
 181 INSN: ##compare < ##binary cc temp ;
 182 INSN: ##compare-imm < ##binary-imm cc temp ;
 183
 184 INSN: ##compare-float-branch < ##conditional-branch ;
 185 INSN: ##compare-float < ##binary cc temp ;
 186
 187 ! Overflowing arithmetic
 188 TUPLE: ##fixnum-overflow < insn { dst vreg } { src1 vreg } { src2 vreg } ;
 189 INSN: ##fixnum-add < ##fixnum-overflow ;
 190 INSN: ##fixnum-sub < ##fixnum-overflow ;
 191 INSN: ##fixnum-mul < ##fixnum-overflow ;
 192
 193 INSN: ##gc { temp1 vreg } { temp2 vreg } live-values ;
 194
 195 ! Instructions used by machine IR only.
 196 INSN: _prologue stack-frame ;
 197 INSN: _epilogue stack-frame ;
 198
 199 INSN: _label id ;
 200
 201 INSN: _branch label ;
 202 INSN: _loop-entry ;
 203
 204 INSN: _dispatch src temp ;
 205 INSN: _dispatch-label label ;
 206
 207 TUPLE: _conditional-branch < insn label { src1 vreg } { src2 vreg } cc ;
 208
 209 INSN: _compare-branch < _conditional-branch ;
 210 INSN: _compare-imm-branch label { src1 vreg } { src2 integer } cc ;
 211
 212 INSN: _compare-float-branch < _conditional-branch ;
 213
 214 ! Overflowing arithmetic
 215 TUPLE: _fixnum-overflow < insn label { dst vreg } { src1 vreg } { src2 vreg } ;
 216 INSN: _fixnum-add < _fixnum-overflow ;
 217 INSN: _fixnum-sub < _fixnum-overflow ;
 218 INSN: _fixnum-mul < _fixnum-overflow ;
 219
 220 TUPLE: spill-slot n ; C: <spill-slot> spill-slot
 221
 222 INSN: _gc { temp1 vreg } { temp2 vreg } gc-roots gc-root-count gc-root-size ;
 223
 224 ! These instructions operate on machine registers and not
 225 ! virtual registers
 226 INSN: _spill src class n ;
 227 INSN: _reload dst class n ;
 228 INSN: _copy dst src class ;
 229 INSN: _spill-counts counts ;
 230
 231 ! Instructions that use vregs
 232 UNION: vreg-insn
 233     ##flushable
 234     ##write-barrier
 235     ##dispatch
 236     ##effect
 237     ##fixnum-overflow
 238     ##conditional-branch
 239     ##compare-imm-branch
 240     ##phi
 241     ##gc
 242     _conditional-branch
 243     _compare-imm-branch
 244     _dispatch ;
 245
 246 ! Instructions that kill all live vregs
 247 UNION: kill-vreg-insn
 248     ##call
 249     ##prologue
 250     ##epilogue
 251     ##alien-invoke
 252     ##alien-indirect
 253     ##alien-callback ;
 254
 255 ! Instructions that have complex expansions and require that the
 256 ! output registers are not equal to any of the input registers
 257 UNION: def-is-use-insn
 258     ##integer>bignum
 259     ##bignum>integer
 260     ##unbox-any-c-ptr ;