git subrepo pull --force deps/lightrec
[pcsx_rearmed.git] / deps / lightrec / emitter.c
index be50d6d..02510f0 100644 (file)
@@ -21,6 +21,12 @@ static void rec_SPECIAL(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block
 static void rec_REGIMM(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset);
 static void rec_CP0(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset);
 static void rec_CP2(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset);
+static void rec_META(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset);
+static void rec_cp2_do_mtc2(struct lightrec_cstate *state,
+                           const struct block *block, u16 offset, u8 reg, u8 in_reg);
+static void rec_cp2_do_mfc2(struct lightrec_cstate *state,
+                           const struct block *block, u16 offset,
+                           u8 reg, u8 out_reg);
 
 static void unknown_opcode(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset)
 {
@@ -30,12 +36,34 @@ static void unknown_opcode(struct lightrec_cstate *state, const struct block *bl
 }
 
 static void
-lightrec_jump_to_eob(struct lightrec_cstate *state, jit_state_t *_jit)
+lightrec_jump_to_fn(jit_state_t *_jit, void (*fn)(void))
 {
        /* Prevent jit_jmpi() from using our cycles register as a temporary */
        jit_live(LIGHTREC_REG_CYCLE);
 
-       jit_patch_abs(jit_jmpi(), state->state->eob_wrapper_func);
+       jit_patch_abs(jit_jmpi(), fn);
+}
+
+static void
+lightrec_jump_to_eob(struct lightrec_cstate *state, jit_state_t *_jit)
+{
+       lightrec_jump_to_fn(_jit, state->state->eob_wrapper_func);
+}
+
+static void
+lightrec_jump_to_ds_check(struct lightrec_cstate *state, jit_state_t *_jit)
+{
+       lightrec_jump_to_fn(_jit, state->state->ds_check_func);
+}
+
+static void update_ra_register(struct regcache *reg_cache, jit_state_t *_jit,
+                              u8 ra_reg, u32 pc, u32 link)
+{
+       u8 link_reg;
+
+       link_reg = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, ra_reg, 0);
+       lightrec_load_imm(reg_cache, _jit, link_reg, pc, link);
+       lightrec_free_reg(reg_cache, link_reg);
 }
 
 static void lightrec_emit_end_of_block(struct lightrec_cstate *state,
@@ -46,89 +74,117 @@ static void lightrec_emit_end_of_block(struct lightrec_cstate *state,
        struct regcache *reg_cache = state->reg_cache;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
        const struct opcode *op = &block->opcode_list[offset],
-                           *next = &block->opcode_list[offset + 1];
+                           *ds = get_delay_slot(block->opcode_list, offset);
        u32 cycles = state->cycles + lightrec_cycles_of_opcode(op->c);
 
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
 
-       if (link) {
-               /* Update the $ra register */
-               u8 link_reg = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, ra_reg, 0);
-               jit_movi(link_reg, link);
-               lightrec_free_reg(reg_cache, link_reg);
-       }
+       if (link && ra_reg != reg_new_pc)
+               update_ra_register(reg_cache, _jit, ra_reg, block->pc, link);
 
-       if (reg_new_pc < 0) {
-               reg_new_pc = lightrec_alloc_reg(reg_cache, _jit, JIT_V0);
-               lightrec_lock_reg(reg_cache, _jit, reg_new_pc);
+       if (reg_new_pc < 0)
+               lightrec_load_next_pc_imm(reg_cache, _jit, block->pc, imm);
+       else
+               lightrec_load_next_pc(reg_cache, _jit, reg_new_pc);
 
-               jit_movi(reg_new_pc, imm);
+       if (link && ra_reg == reg_new_pc) {
+               /* Handle the special case: JALR $r0, $r0
+                * In that case the target PC should be the old value of the
+                * register. */
+               update_ra_register(reg_cache, _jit, ra_reg, block->pc, link);
        }
 
        if (has_delay_slot(op->c) &&
            !op_flag_no_ds(op->flags) && !op_flag_local_branch(op->flags)) {
-               cycles += lightrec_cycles_of_opcode(next->c);
+               cycles += lightrec_cycles_of_opcode(ds->c);
 
                /* Recompile the delay slot */
-               if (next->c.opcode)
+               if (ds->c.opcode)
                        lightrec_rec_opcode(state, block, offset + 1);
        }
 
        /* Clean the remaining registers */
        lightrec_clean_regs(reg_cache, _jit);
 
-       jit_movr(JIT_V0, reg_new_pc);
-
        if (cycles && update_cycles) {
                jit_subi(LIGHTREC_REG_CYCLE, LIGHTREC_REG_CYCLE, cycles);
                pr_debug("EOB: %u cycles\n", cycles);
        }
 
-       lightrec_jump_to_eob(state, _jit);
+       if (op_flag_load_delay(ds->flags)
+           && opcode_is_load(ds->c) && !state->no_load_delay) {
+               /* If the delay slot is a load opcode, its target register
+                * will be written after the first opcode of the target is
+                * executed. Handle this by jumping to a special section of
+                * the dispatcher. It expects the loaded value to be in
+                * REG_TEMP, and the target register number to be in JIT_V1.*/
+               jit_movi(JIT_V1, ds->c.i.rt);
+
+               lightrec_jump_to_ds_check(state, _jit);
+       } else {
+               lightrec_jump_to_eob(state, _jit);
+       }
+
+       lightrec_regcache_reset(reg_cache);
 }
 
-void lightrec_emit_eob(struct lightrec_cstate *state,
-                      const struct block *block, u16 offset)
+void lightrec_emit_jump_to_interpreter(struct lightrec_cstate *state,
+                                      const struct block *block, u16 offset)
 {
        struct regcache *reg_cache = state->reg_cache;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
 
        lightrec_clean_regs(reg_cache, _jit);
 
-       jit_movi(JIT_V0, block->pc + (offset << 2));
-       jit_subi(LIGHTREC_REG_CYCLE, LIGHTREC_REG_CYCLE, state->cycles);
+       /* Call the interpreter with the block's address in JIT_V1 and the
+        * PC (which might have an offset) in JIT_V0. */
+       lightrec_load_imm(reg_cache, _jit, JIT_V0, block->pc,
+                         block->pc + (offset << 2));
+       if (lightrec_store_next_pc()) {
+             jit_stxi_i(offsetof(struct lightrec_state, next_pc),
+                        LIGHTREC_REG_STATE, JIT_V0);
+       }
 
-       lightrec_jump_to_eob(state, _jit);
+       jit_movi(JIT_V1, (uintptr_t)block);
+
+       jit_subi(LIGHTREC_REG_CYCLE, LIGHTREC_REG_CYCLE, state->cycles);
+       lightrec_jump_to_fn(_jit, state->state->interpreter_func);
 }
 
-static u8 get_jr_jalr_reg(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset)
+static void lightrec_emit_eob(struct lightrec_cstate *state,
+                             const struct block *block, u16 offset)
 {
        struct regcache *reg_cache = state->reg_cache;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
-       const struct opcode *op = &block->opcode_list[offset];
-       u8 rs;
 
-       rs = lightrec_request_reg_in(reg_cache, _jit, op->r.rs, JIT_V0);
-       lightrec_lock_reg(reg_cache, _jit, rs);
+       lightrec_clean_regs(reg_cache, _jit);
+
+       lightrec_load_imm(reg_cache, _jit, JIT_V0, block->pc,
+                         block->pc + (offset << 2));
+       if (lightrec_store_next_pc()) {
+             jit_stxi_i(offsetof(struct lightrec_state, next_pc),
+                        LIGHTREC_REG_STATE, JIT_V0);
+       }
+
+       jit_subi(LIGHTREC_REG_CYCLE, LIGHTREC_REG_CYCLE, state->cycles);
 
-       return rs;
+       lightrec_jump_to_eob(state, _jit);
 }
 
 static void rec_special_JR(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset)
 {
-       u8 rs = get_jr_jalr_reg(state, block, offset);
+       union code c = block->opcode_list[offset].c;
 
        _jit_name(block->_jit, __func__);
-       lightrec_emit_end_of_block(state, block, offset, rs, 0, 31, 0, true);
+       lightrec_emit_end_of_block(state, block, offset, c.r.rs, 0, 31, 0, true);
 }
 
 static void rec_special_JALR(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset)
 {
-       u8 rs = get_jr_jalr_reg(state, block, offset);
        union code c = block->opcode_list[offset].c;
 
        _jit_name(block->_jit, __func__);
-       lightrec_emit_end_of_block(state, block, offset, rs, 0, c.r.rd,
+       lightrec_emit_end_of_block(state, block, offset, c.r.rs, 0, c.r.rd,
                                   get_branch_pc(block, offset, 2), true);
 }
 
@@ -197,19 +253,19 @@ static void rec_b(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
        struct lightrec_branch *branch;
        const struct opcode *op = &block->opcode_list[offset],
-                           *next = &block->opcode_list[offset + 1];
+                           *ds = get_delay_slot(block->opcode_list, offset);
        jit_node_t *addr;
-       u8 link_reg, rs, rt;
-       bool is_forward = (s16)op->i.imm >= -1;
+       bool is_forward = (s16)op->i.imm >= 0;
        int op_cycles = lightrec_cycles_of_opcode(op->c);
        u32 target_offset, cycles = state->cycles + op_cycles;
        bool no_indirection = false;
        u32 next_pc;
+       u8 rs, rt;
 
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
 
        if (!op_flag_no_ds(op->flags))
-               cycles += lightrec_cycles_of_opcode(next->c);
+               cycles += lightrec_cycles_of_opcode(ds->c);
 
        state->cycles = -op_cycles;
 
@@ -223,7 +279,7 @@ static void rec_b(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16
                        lightrec_do_early_unload(state, block, offset);
 
                if (op_flag_local_branch(op->flags) &&
-                   (op_flag_no_ds(op->flags) || !next->opcode) &&
+                   (op_flag_no_ds(op->flags) || !ds->opcode) &&
                    is_forward && !lightrec_has_dirty_regs(reg_cache))
                        no_indirection = true;
 
@@ -245,16 +301,15 @@ static void rec_b(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16
 
        if (op_flag_local_branch(op->flags)) {
                /* Recompile the delay slot */
-               if (!op_flag_no_ds(op->flags) && next->opcode)
+               if (!op_flag_no_ds(op->flags) && ds->opcode) {
+                       /* Never handle load delays with local branches. */
+                       state->no_load_delay = true;
                        lightrec_rec_opcode(state, block, offset + 1);
-
-               if (link) {
-                       /* Update the $ra register */
-                       link_reg = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, 31, 0);
-                       jit_movi(link_reg, link);
-                       lightrec_free_reg(reg_cache, link_reg);
                }
 
+               if (link)
+                       update_ra_register(reg_cache, _jit, 31, block->pc, link);
+
                /* Clean remaining registers */
                lightrec_clean_regs(reg_cache, _jit);
 
@@ -277,6 +332,7 @@ static void rec_b(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16
 
        if (!op_flag_local_branch(op->flags) || !is_forward) {
                next_pc = get_branch_pc(block, offset, 1 + (s16)op->i.imm);
+               state->no_load_delay = op_flag_local_branch(op->flags);
                lightrec_emit_end_of_block(state, block, offset, -1, next_pc,
                                           31, link, false);
        }
@@ -287,16 +343,13 @@ static void rec_b(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16
 
                lightrec_regcache_leave_branch(reg_cache, regs_backup);
 
-               if (bz && link) {
-                       /* Update the $ra register */
-                       link_reg = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit,
-                                                         31, REG_EXT);
-                       jit_movi(link_reg, (s32)link);
-                       lightrec_free_reg(reg_cache, link_reg);
-               }
+               if (bz && link)
+                       update_ra_register(reg_cache, _jit, 31, block->pc, link);
 
-               if (!op_flag_no_ds(op->flags) && next->opcode)
+               if (!op_flag_no_ds(op->flags) && ds->opcode) {
+                       state->no_load_delay = true;
                        lightrec_rec_opcode(state, block, offset + 1);
+               }
        }
 }
 
@@ -942,11 +995,11 @@ static void rec_alu_div(struct lightrec_cstate *state,
 
                if (!op_flag_no_lo(flags)) {
                        if (is_signed) {
-                               jit_lti(lo, rs, 0);
+                               jit_ltr(lo, rs, rt);
                                jit_lshi(lo, lo, 1);
                                jit_subi(lo, lo, 1);
                        } else {
-                               jit_movi(lo, 0xffffffff);
+                               jit_subi(lo, rt, 1);
                        }
                }
 
@@ -1098,6 +1151,7 @@ static void rec_io(struct lightrec_cstate *state,
        u32 flags = block->opcode_list[offset].flags;
        bool is_tagged = LIGHTREC_FLAGS_GET_IO_MODE(flags);
        u32 lut_entry;
+       u8 zero;
 
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
 
@@ -1108,6 +1162,16 @@ static void rec_io(struct lightrec_cstate *state,
        else if (load_rt)
                lightrec_clean_reg_if_loaded(reg_cache, _jit, c.i.rt, false);
 
+       if (op_flag_load_delay(flags) && !state->no_load_delay) {
+               /* Clear state->in_delay_slot_n. This notifies the lightrec_rw
+                * wrapper that it should write the REG_TEMP register instead of
+                * the actual output register of the opcode. */
+               zero = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, 0, 0);
+               jit_stxi_c(offsetof(struct lightrec_state, in_delay_slot_n),
+                           LIGHTREC_REG_STATE, zero);
+               lightrec_free_reg(reg_cache, zero);
+       }
+
        if (is_tagged) {
                call_to_c_wrapper(state, block, c.opcode, C_WRAPPER_RW);
        } else {
@@ -1126,7 +1190,7 @@ static u32 rec_io_mask(const struct lightrec_state *state)
 {
        u32 length = state->maps[PSX_MAP_HW_REGISTERS].length;
 
-       return GENMASK(31 - clz32(length - 1), 0);
+       return 0x1f800000 | GENMASK(31 - clz32(length - 1), 0);
 }
 
 static void rec_store_memory(struct lightrec_cstate *cstate,
@@ -1150,8 +1214,10 @@ static void rec_store_memory(struct lightrec_cstate *cstate,
                ((!state->mirrors_mapped && !no_mask) || (invalidate &&
                ((imm & 0x3) || simm + lut_offt != (s16)(simm + lut_offt))));
        bool need_tmp = !no_mask || addr_offset || add_imm || invalidate;
+       bool swc2 = c.i.op == OP_SWC2;
+       u8 in_reg = swc2 ? REG_TEMP : c.i.rt;
 
-       rt = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.i.rt, 0);
+       rt = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, in_reg, 0);
        rs = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.i.rs, 0);
        if (need_tmp)
                tmp = lightrec_alloc_reg_temp(reg_cache, _jit);
@@ -1160,6 +1226,7 @@ static void rec_store_memory(struct lightrec_cstate *cstate,
 
        if (add_imm) {
                jit_addi(tmp, addr_reg, (s16)c.i.imm);
+               lightrec_free_reg(reg_cache, rs);
                addr_reg = tmp;
                imm = 0;
        } else if (simm) {
@@ -1179,7 +1246,7 @@ static void rec_store_memory(struct lightrec_cstate *cstate,
                addr_reg2 = addr_reg;
        }
 
-       if (is_big_endian() && swap_code && c.i.rt) {
+       if (is_big_endian() && swap_code && in_reg) {
                tmp3 = lightrec_alloc_reg_temp(reg_cache, _jit);
 
                jit_new_node_ww(swap_code, tmp3, rt);
@@ -1208,7 +1275,7 @@ static void rec_store_memory(struct lightrec_cstate *cstate,
                if (addr_reg == rs && c.i.rs == 0) {
                        addr_reg = LIGHTREC_REG_STATE;
                } else {
-                       jit_addr(tmp, addr_reg, LIGHTREC_REG_STATE);
+                       jit_add_state(tmp, addr_reg);
                        addr_reg = tmp;
                }
 
@@ -1273,14 +1340,16 @@ static void rec_store_direct_no_invalidate(struct lightrec_cstate *cstate,
        union code c = block->opcode_list[offset].c;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
        jit_node_t *to_not_ram, *to_end;
-       u8 tmp, tmp2, rs, rt;
+       bool swc2 = c.i.op == OP_SWC2;
+       bool offset_ram_or_scratch = state->offset_ram || state->offset_scratch;
+       u8 tmp, tmp2, rs, rt, in_reg = swc2 ? REG_TEMP : c.i.rt;
        s16 imm;
 
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
        rs = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.i.rs, 0);
        tmp = lightrec_alloc_reg_temp(reg_cache, _jit);
 
-       if (state->offset_ram || state->offset_scratch)
+       if (offset_ram_or_scratch)
                tmp2 = lightrec_alloc_reg_temp(reg_cache, _jit);
 
        /* Convert to KUNSEG and avoid RAM mirrors */
@@ -1312,14 +1381,14 @@ static void rec_store_direct_no_invalidate(struct lightrec_cstate *cstate,
                jit_movi(tmp2, state->offset_ram);
        }
 
-       if (state->offset_ram || state->offset_scratch) {
+       if (offset_ram_or_scratch) {
                jit_addr(tmp, tmp, tmp2);
                lightrec_free_reg(reg_cache, tmp2);
        }
 
-       rt = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.i.rt, 0);
+       rt = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, in_reg, 0);
 
-       if (is_big_endian() && swap_code && c.i.rt) {
+       if (is_big_endian() && swap_code && in_reg) {
                tmp2 = lightrec_alloc_reg_temp(reg_cache, _jit);
 
                jit_new_node_ww(swap_code, tmp2, rt);
@@ -1343,7 +1412,9 @@ static void rec_store_direct(struct lightrec_cstate *cstate, const struct block
        union code c = block->opcode_list[offset].c;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
        jit_node_t *to_not_ram, *to_end;
-       u8 tmp, tmp2, tmp3, rs, rt;
+       bool swc2 = c.i.op == OP_SWC2;
+       u8 tmp, tmp2, tmp3, masked_reg, rs, rt;
+       u8 in_reg = swc2 ? REG_TEMP : c.i.rt;
 
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
 
@@ -1362,13 +1433,24 @@ static void rec_store_direct(struct lightrec_cstate *cstate, const struct block
        lightrec_free_reg(reg_cache, rs);
        tmp = lightrec_alloc_reg_temp(reg_cache, _jit);
 
-       to_not_ram = jit_bgti(tmp2, ram_size);
+       if (state->offset_ram != state->offset_scratch) {
+               to_not_ram = jit_bgti(tmp2, ram_size);
+               masked_reg = tmp2;
+       } else {
+               jit_lti_u(tmp, tmp2, ram_size);
+               jit_movnr(tmp, tmp2, tmp);
+               masked_reg = tmp;
+       }
 
        /* Compute the offset to the code LUT */
-       jit_andi(tmp, tmp2, (RAM_SIZE - 1) & ~3);
+       if (c.i.op == OP_SW)
+               jit_andi(tmp, masked_reg, RAM_SIZE - 1);
+       else
+               jit_andi(tmp, masked_reg, (RAM_SIZE - 1) & ~3);
+
        if (!lut_is_32bit(state))
                jit_lshi(tmp, tmp, 1);
-       jit_addr(tmp, LIGHTREC_REG_STATE, tmp);
+       jit_add_state(tmp, tmp);
 
        /* Write NULL to the code LUT to invalidate any block that's there */
        if (lut_is_32bit(state))
@@ -1380,10 +1462,9 @@ static void rec_store_direct(struct lightrec_cstate *cstate, const struct block
                jit_movi(tmp, state->offset_ram);
 
                to_end = jit_b();
+               jit_patch(to_not_ram);
        }
 
-       jit_patch(to_not_ram);
-
        if (state->offset_ram || state->offset_scratch)
                jit_movi(tmp, state->offset_scratch);
 
@@ -1396,9 +1477,9 @@ static void rec_store_direct(struct lightrec_cstate *cstate, const struct block
        lightrec_free_reg(reg_cache, tmp);
        lightrec_free_reg(reg_cache, tmp3);
 
-       rt = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.i.rt, 0);
+       rt = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, in_reg, 0);
 
-       if (is_big_endian() && swap_code && c.i.rt) {
+       if (is_big_endian() && swap_code && in_reg) {
                tmp = lightrec_alloc_reg_temp(reg_cache, _jit);
 
                jit_new_node_ww(swap_code, tmp, rt);
@@ -1418,10 +1499,26 @@ static void rec_store(struct lightrec_cstate *state,
                      jit_code_t code, jit_code_t swap_code)
 {
        u32 flags = block->opcode_list[offset].flags;
+       u32 mode = LIGHTREC_FLAGS_GET_IO_MODE(flags);
        bool no_invalidate = op_flag_no_invalidate(flags) ||
                state->state->invalidate_from_dma_only;
+       union code c = block->opcode_list[offset].c;
+       bool is_swc2 = c.i.op == OP_SWC2;
+
+       if (is_swc2) {
+               switch (mode) {
+               case LIGHTREC_IO_RAM:
+               case LIGHTREC_IO_SCRATCH:
+               case LIGHTREC_IO_DIRECT:
+               case LIGHTREC_IO_DIRECT_HW:
+                       rec_cp2_do_mfc2(state, block, offset, c.i.rt, REG_TEMP);
+                       break;
+               default:
+                       break;
+               }
+       }
 
-       switch (LIGHTREC_FLAGS_GET_IO_MODE(flags)) {
+       switch (mode) {
        case LIGHTREC_IO_RAM:
                rec_store_ram(state, block, offset, code,
                              swap_code, !no_invalidate);
@@ -1442,8 +1539,11 @@ static void rec_store(struct lightrec_cstate *state,
                break;
        default:
                rec_io(state, block, offset, true, false);
-               break;
+               return;
        }
+
+       if (is_swc2)
+               lightrec_discard_reg_if_loaded(state->reg_cache, REG_TEMP);
 }
 
 static void rec_SB(struct lightrec_cstate *state,
@@ -1465,7 +1565,9 @@ static void rec_SW(struct lightrec_cstate *state,
                   const struct block *block, u16 offset)
 
 {
-       _jit_name(block->_jit, __func__);
+       union code c = block->opcode_list[offset].c;
+
+       _jit_name(block->_jit, c.i.op == OP_SWC2 ? "rec_SWC2" : "rec_SW");
        rec_store(state, block, offset,
                  jit_code_stxi_i, jit_code_bswapr_ui);
 }
@@ -1484,13 +1586,6 @@ static void rec_SWR(struct lightrec_cstate *state,
        rec_io(state, block, offset, true, false);
 }
 
-static void rec_SWC2(struct lightrec_cstate *state,
-                    const struct block *block, u16 offset)
-{
-       _jit_name(block->_jit, __func__);
-       rec_io(state, block, offset, false, false);
-}
-
 static void rec_load_memory(struct lightrec_cstate *cstate,
                            const struct block *block, u16 offset,
                            jit_code_t code, jit_code_t swap_code, bool is_unsigned,
@@ -1498,20 +1593,25 @@ static void rec_load_memory(struct lightrec_cstate *cstate,
 {
        struct regcache *reg_cache = cstate->reg_cache;
        struct opcode *op = &block->opcode_list[offset];
+       bool load_delay = op_flag_load_delay(op->flags) && !cstate->no_load_delay;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
-       u8 rs, rt, addr_reg, flags = REG_EXT;
+       u8 rs, rt, out_reg, addr_reg, flags = REG_EXT;
        bool no_mask = op_flag_no_mask(op->flags);
        union code c = op->c;
        s16 imm;
 
-       if (!c.i.rt)
+       if (load_delay || c.i.op == OP_LWC2)
+               out_reg = REG_TEMP;
+       else if (c.i.rt)
+               out_reg = c.i.rt;
+       else
                return;
 
        if (is_unsigned)
                flags |= REG_ZEXT;
 
        rs = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.i.rs, 0);
-       rt = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, c.i.rt, flags);
+       rt = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, out_reg, flags);
 
        if (!cstate->state->mirrors_mapped && c.i.imm && !no_mask) {
                jit_addi(rt, rs, (s16)c.i.imm);
@@ -1594,13 +1694,19 @@ static void rec_load_direct(struct lightrec_cstate *cstate,
 {
        struct lightrec_state *state = cstate->state;
        struct regcache *reg_cache = cstate->reg_cache;
-       union code c = block->opcode_list[offset].c;
+       struct opcode *op = &block->opcode_list[offset];
+       bool load_delay = op_flag_load_delay(op->flags) && !cstate->no_load_delay;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
        jit_node_t *to_not_ram, *to_not_bios, *to_end, *to_end2;
-       u8 tmp, rs, rt, addr_reg, flags = REG_EXT;
+       u8 tmp, rs, rt, out_reg, addr_reg, flags = REG_EXT;
+       union code c = op->c;
        s16 imm;
 
-       if (!c.i.rt)
+       if (load_delay || c.i.op == OP_LWC2)
+               out_reg = REG_TEMP;
+       else if (c.i.rt)
+               out_reg = c.i.rt;
+       else
                return;
 
        if (is_unsigned)
@@ -1608,7 +1714,7 @@ static void rec_load_direct(struct lightrec_cstate *cstate,
 
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
        rs = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.i.rs, 0);
-       rt = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, c.i.rt, flags);
+       rt = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, out_reg, flags);
 
        if ((state->offset_ram == state->offset_bios &&
            state->offset_ram == state->offset_scratch &&
@@ -1700,7 +1806,8 @@ static void rec_load(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block,
                     u16 offset, jit_code_t code, jit_code_t swap_code,
                     bool is_unsigned)
 {
-       u32 flags = block->opcode_list[offset].flags;
+       const struct opcode *op = &block->opcode_list[offset];
+       u32 flags = op->flags;
 
        switch (LIGHTREC_FLAGS_GET_IO_MODE(flags)) {
        case LIGHTREC_IO_RAM:
@@ -1720,7 +1827,12 @@ static void rec_load(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block,
                break;
        default:
                rec_io(state, block, offset, false, true);
-               break;
+               return;
+       }
+
+       if (op->i.op == OP_LWC2) {
+               rec_cp2_do_mtc2(state, block, offset, op->i.rt, REG_TEMP);
+               lightrec_discard_reg_if_loaded(state->reg_cache, REG_TEMP);
        }
 }
 
@@ -1764,6 +1876,7 @@ static void rec_LWR(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u1
 
 static void rec_LW(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset)
 {
+       union code c = block->opcode_list[offset].c;
        jit_code_t code;
 
        if (is_big_endian() && __WORDSIZE == 64)
@@ -1771,16 +1884,10 @@ static void rec_LW(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16
        else
                code = jit_code_ldxi_i;
 
-       _jit_name(block->_jit, __func__);
+       _jit_name(block->_jit, c.i.op == OP_LWC2 ? "rec_LWC2" : "rec_LW");
        rec_load(state, block, offset, code, jit_code_bswapr_ui, false);
 }
 
-static void rec_LWC2(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset)
-{
-       _jit_name(block->_jit, __func__);
-       rec_io(state, block, offset, false, false);
-}
-
 static void rec_break_syscall(struct lightrec_cstate *state,
                              const struct block *block, u16 offset,
                              u32 exit_code)
@@ -1797,6 +1904,15 @@ static void rec_break_syscall(struct lightrec_cstate *state,
        jit_stxi_i(offsetof(struct lightrec_state, exit_flags),
                   LIGHTREC_REG_STATE, tmp);
 
+       jit_ldxi_i(tmp, LIGHTREC_REG_STATE,
+                  offsetof(struct lightrec_state, target_cycle));
+       jit_subr(tmp, tmp, LIGHTREC_REG_CYCLE);
+       jit_movi(LIGHTREC_REG_CYCLE, 0);
+       jit_stxi_i(offsetof(struct lightrec_state, target_cycle),
+                  LIGHTREC_REG_STATE, tmp);
+       jit_stxi_i(offsetof(struct lightrec_state, current_cycle),
+                  LIGHTREC_REG_STATE, tmp);
+
        lightrec_free_reg(reg_cache, tmp);
 
        /* TODO: the return address should be "pc - 4" if we're a delay slot */
@@ -1826,7 +1942,9 @@ static void rec_mfc(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u1
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
 
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
-       lightrec_clean_reg_if_loaded(reg_cache, _jit, c.i.rt, true);
+
+       if (c.i.op != OP_SWC2)
+               lightrec_clean_reg_if_loaded(reg_cache, _jit, c.i.rt, true);
 
        call_to_c_wrapper(state, block, c.opcode, C_WRAPPER_MFC);
 }
@@ -1840,6 +1958,7 @@ static void rec_mtc(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u1
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
        lightrec_clean_reg_if_loaded(reg_cache, _jit, c.i.rs, false);
        lightrec_clean_reg_if_loaded(reg_cache, _jit, c.i.rt, false);
+       lightrec_clean_reg_if_loaded(reg_cache, _jit, REG_TEMP, false);
 
        call_to_c_wrapper(state, block, c.opcode, C_WRAPPER_MTC);
 
@@ -1869,13 +1988,16 @@ rec_mfc0(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset)
        lightrec_free_reg(reg_cache, rt);
 }
 
-static bool block_in_bios(const struct lightrec_cstate *state,
-                         const struct block *block)
+static bool block_uses_icache(const struct lightrec_cstate *state,
+                             const struct block *block)
 {
-       const struct lightrec_mem_map *bios = &state->state->maps[PSX_MAP_BIOS];
+       const struct lightrec_mem_map *map = &state->state->maps[PSX_MAP_KERNEL_USER_RAM];
        u32 pc = kunseg(block->pc);
 
-       return pc >= bios->pc && pc < bios->pc + bios->length;
+       if (pc < map->pc || pc >= map->pc + map->length)
+               return false;
+
+       return (block->pc >> 28) < 0xa;
 }
 
 static void
@@ -1901,10 +2023,11 @@ rec_mtc0(struct lightrec_cstate *state, const struct block *block, u16 offset)
                break;
        }
 
-       if (block_in_bios(state, block) && c.r.rd == 12) {
-               /* If we are running code from the BIOS, handle writes to the
-                * Status register in C. BIOS code may toggle bit 16 which will
-                * map/unmap the RAM, while game code cannot do that. */
+       if (!block_uses_icache(state, block) && c.r.rd == 12) {
+               /* If we are not running code from the RAM through kuseg or
+                * kseg0, handle writes to the Status register in C; as the
+                * code may toggle bit 16 which isolates the cache. Code
+                * running from kuseg or kseg0 in RAM cannot do that. */
                rec_mtc(state, block, offset);
                return;
        }
@@ -2031,15 +2154,14 @@ static unsigned int cp2c_s_offset(u8 reg)
        return cp2c_i_offset(reg) + is_big_endian() * 2;
 }
 
-static void rec_cp2_basic_MFC2(struct lightrec_cstate *state,
-                              const struct block *block, u16 offset)
+static void rec_cp2_do_mfc2(struct lightrec_cstate *state,
+                           const struct block *block, u16 offset,
+                           u8 reg, u8 out_reg)
 {
        struct regcache *reg_cache = state->reg_cache;
-       const union code c = block->opcode_list[offset].c;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
        const u32 zext_regs = 0x300f0080;
        u8 rt, tmp, tmp2, tmp3, out, flags;
-       u8 reg = c.r.rd == 15 ? 14 : c.r.rd;
        unsigned int i;
 
        _jit_name(block->_jit, __func__);
@@ -2051,7 +2173,10 @@ static void rec_cp2_basic_MFC2(struct lightrec_cstate *state,
        }
 
        flags = (zext_regs & BIT(reg)) ? REG_ZEXT : REG_EXT;
-       rt = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, c.r.rt, flags);
+       rt = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, out_reg, flags);
+
+       if (reg == 15)
+               reg = 14;
 
        switch (reg) {
        case 1:
@@ -2108,6 +2233,14 @@ static void rec_cp2_basic_MFC2(struct lightrec_cstate *state,
        lightrec_free_reg(reg_cache, rt);
 }
 
+static void rec_cp2_basic_MFC2(struct lightrec_cstate *state,
+                              const struct block *block, u16 offset)
+{
+       const union code c = block->opcode_list[offset].c;
+
+       rec_cp2_do_mfc2(state, block, offset, c.r.rd, c.r.rt);
+}
+
 static void rec_cp2_basic_CFC2(struct lightrec_cstate *state,
                               const struct block *block, u16 offset)
 {
@@ -2144,13 +2277,12 @@ static void rec_cp2_basic_CFC2(struct lightrec_cstate *state,
        lightrec_free_reg(reg_cache, rt);
 }
 
-static void rec_cp2_basic_MTC2(struct lightrec_cstate *state,
-                              const struct block *block, u16 offset)
+static void rec_cp2_do_mtc2(struct lightrec_cstate *state,
+                           const struct block *block, u16 offset,
+                           u8 reg, u8 in_reg)
 {
        struct regcache *reg_cache = state->reg_cache;
-       const union code c = block->opcode_list[offset].c;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
-       jit_node_t *loop, *to_loop;
        u8 rt, tmp, tmp2, flags = 0;
 
        _jit_name(block->_jit, __func__);
@@ -2161,15 +2293,15 @@ static void rec_cp2_basic_MTC2(struct lightrec_cstate *state,
                return;
        }
 
-       if (c.r.rd == 31)
+       if (reg == 31)
                return;
 
-       if (c.r.rd == 30)
+       if (reg == 30)
                flags |= REG_EXT;
 
-       rt = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.r.rt, flags);
+       rt = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, in_reg, flags);
 
-       switch (c.r.rd) {
+       switch (reg) {
        case 15:
                tmp = lightrec_alloc_reg_temp(reg_cache, _jit);
                jit_ldxi_i(tmp, LIGHTREC_REG_STATE, cp2d_i_offset(13));
@@ -2203,38 +2335,36 @@ static void rec_cp2_basic_MTC2(struct lightrec_cstate *state,
                break;
        case 30:
                tmp = lightrec_alloc_reg_temp(reg_cache, _jit);
-               tmp2 = lightrec_alloc_reg_temp(reg_cache, _jit);
 
                /* if (rt < 0) rt = ~rt; */
                jit_rshi(tmp, rt, 31);
                jit_xorr(tmp, rt, tmp);
 
-               /* We know the sign bit is 0. Left-shift by 1 to start the algorithm */
-               jit_lshi(tmp, tmp, 1);
-               jit_movi(tmp2, 33);
-
-               /* Decrement tmp2 and right-shift the value by 1 until it equals zero */
-               loop = jit_label();
-               jit_subi(tmp2, tmp2, 1);
-               jit_rshi_u(tmp, tmp, 1);
-               to_loop = jit_bnei(tmp, 0);
+               /* Count leading zeros */
+               jit_clzr(tmp, tmp);
+               if (__WORDSIZE != 32)
+                       jit_subi(tmp, tmp, __WORDSIZE - 32);
 
-               jit_patch_at(to_loop, loop);
-
-               jit_stxi_i(cp2d_i_offset(31), LIGHTREC_REG_STATE, tmp2);
-               jit_stxi_i(cp2d_i_offset(30), LIGHTREC_REG_STATE, rt);
+               jit_stxi_i(cp2d_i_offset(31), LIGHTREC_REG_STATE, tmp);
 
                lightrec_free_reg(reg_cache, tmp);
-               lightrec_free_reg(reg_cache, tmp2);
-               break;
+               fallthrough;
        default:
-               jit_stxi_i(cp2d_i_offset(c.r.rd), LIGHTREC_REG_STATE, rt);
+               jit_stxi_i(cp2d_i_offset(reg), LIGHTREC_REG_STATE, rt);
                break;
        }
 
        lightrec_free_reg(reg_cache, rt);
 }
 
+static void rec_cp2_basic_MTC2(struct lightrec_cstate *state,
+                              const struct block *block, u16 offset)
+{
+       const union code c = block->opcode_list[offset].c;
+
+       rec_cp2_do_mtc2(state, block, offset, c.r.rd, c.r.rt);
+}
+
 static void rec_cp2_basic_CTC2(struct lightrec_cstate *state,
                               const struct block *block, u16 offset)
 {
@@ -2343,24 +2473,56 @@ static void rec_meta_MOV(struct lightrec_cstate *state,
                         const struct block *block, u16 offset)
 {
        struct regcache *reg_cache = state->reg_cache;
-       union code c = block->opcode_list[offset].c;
+       const struct opcode *op = &block->opcode_list[offset];
+       union code c = op->c;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
+       bool unload_rd;
        u8 rs, rd;
 
        _jit_name(block->_jit, __func__);
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
-       if (c.r.rs)
-               rs = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.r.rs, 0);
-       rd = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, c.r.rd, REG_EXT);
 
-       if (c.r.rs == 0)
-               jit_movi(rd, 0);
-       else
-               jit_extr_i(rd, rs);
+       unload_rd = OPT_EARLY_UNLOAD
+               && LIGHTREC_FLAGS_GET_RD(op->flags) == LIGHTREC_REG_UNLOAD;
+
+       if (c.m.rs && !lightrec_reg_is_loaded(reg_cache, c.m.rs)) {
+               /* The source register is not yet loaded - we can load its value
+                * from the register cache directly into the target register. */
+               rd = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, c.m.rd, REG_EXT);
+
+               jit_ldxi_i(rd, LIGHTREC_REG_STATE,
+                          offsetof(struct lightrec_state, regs.gpr) + (c.m.rs << 2));
+
+               lightrec_free_reg(reg_cache, rd);
+       } else if (unload_rd) {
+               /* If the destination register will be unloaded right after the
+                * MOV meta-opcode, we don't actually need to write any host
+                * register - we can just store the source register directly to
+                * the register cache, at the offset corresponding to the
+                * destination register. */
+               lightrec_discard_reg_if_loaded(reg_cache, c.m.rd);
+
+               rs = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.m.rs, 0);
+
+               jit_stxi_i(offsetof(struct lightrec_state, regs.gpr)
+                          + (c.m.rd << 2), LIGHTREC_REG_STATE, rs);
 
-       if (c.r.rs)
                lightrec_free_reg(reg_cache, rs);
-       lightrec_free_reg(reg_cache, rd);
+       } else {
+               if (c.m.rs)
+                       rs = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.m.rs, 0);
+
+               rd = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, c.m.rd, REG_EXT);
+
+               if (c.m.rs == 0) {
+                       jit_movi(rd, 0);
+               } else {
+                       jit_extr_i(rd, rs);
+                       lightrec_free_reg(reg_cache, rs);
+               }
+
+               lightrec_free_reg(reg_cache, rd);
+       }
 }
 
 static void rec_meta_EXTC_EXTS(struct lightrec_cstate *state,
@@ -2370,21 +2532,21 @@ static void rec_meta_EXTC_EXTS(struct lightrec_cstate *state,
        struct regcache *reg_cache = state->reg_cache;
        union code c = block->opcode_list[offset].c;
        jit_state_t *_jit = block->_jit;
-       u8 rs, rt;
+       u8 rs, rd;
 
        _jit_name(block->_jit, __func__);
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
 
-       rs = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.i.rs, 0);
-       rt = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, c.i.rt, REG_EXT);
+       rs = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.m.rs, 0);
+       rd = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, c.m.rd, REG_EXT);
 
-       if (c.i.op == OP_META_EXTC)
-               jit_extr_c(rt, rs);
+       if (c.m.op == OP_META_EXTC)
+               jit_extr_c(rd, rs);
        else
-               jit_extr_s(rt, rs);
+               jit_extr_s(rd, rs);
 
        lightrec_free_reg(reg_cache, rs);
-       lightrec_free_reg(reg_cache, rt);
+       lightrec_free_reg(reg_cache, rd);
 }
 
 static void rec_meta_MULT2(struct lightrec_cstate *state,
@@ -2451,6 +2613,29 @@ static void rec_meta_MULT2(struct lightrec_cstate *state,
        jit_note(__FILE__, __LINE__);
 }
 
+static void rec_meta_COM(struct lightrec_cstate *state,
+                        const struct block *block, u16 offset)
+{
+       struct regcache *reg_cache = state->reg_cache;
+       union code c = block->opcode_list[offset].c;
+       jit_state_t *_jit = block->_jit;
+       u8 rd, rs, flags;
+
+       jit_note(__FILE__, __LINE__);
+       rs = lightrec_alloc_reg_in(reg_cache, _jit, c.m.rs, 0);
+       rd = lightrec_alloc_reg_out(reg_cache, _jit, c.m.rd, 0);
+
+       flags = lightrec_get_reg_in_flags(reg_cache, rs);
+
+       lightrec_set_reg_out_flags(reg_cache, rd,
+                                  flags & REG_EXT);
+
+       jit_comr(rd, rs);
+
+       lightrec_free_reg(reg_cache, rs);
+       lightrec_free_reg(reg_cache, rd);
+}
+
 static const lightrec_rec_func_t rec_standard[64] = {
        SET_DEFAULT_ELM(rec_standard, unknown_opcode),
        [OP_SPECIAL]            = rec_SPECIAL,
@@ -2483,12 +2668,10 @@ static const lightrec_rec_func_t rec_standard[64] = {
        [OP_SWL]                = rec_SWL,
        [OP_SW]                 = rec_SW,
        [OP_SWR]                = rec_SWR,
-       [OP_LWC2]               = rec_LWC2,
-       [OP_SWC2]               = rec_SWC2,
+       [OP_LWC2]               = rec_LW,
+       [OP_SWC2]               = rec_SW,
 
-       [OP_META_MOV]           = rec_meta_MOV,
-       [OP_META_EXTC]          = rec_meta_EXTC_EXTS,
-       [OP_META_EXTS]          = rec_meta_EXTC_EXTS,
+       [OP_META]               = rec_META,
        [OP_META_MULT2]         = rec_meta_MULT2,
        [OP_META_MULTU2]        = rec_meta_MULT2,
 };
@@ -2550,6 +2733,14 @@ static const lightrec_rec_func_t rec_cp2_basic[64] = {
        [OP_CP2_BASIC_CTC2]     = rec_cp2_basic_CTC2,
 };
 
+static const lightrec_rec_func_t rec_meta[64] = {
+       SET_DEFAULT_ELM(rec_meta, unknown_opcode),
+       [OP_META_MOV]           = rec_meta_MOV,
+       [OP_META_EXTC]          = rec_meta_EXTC_EXTS,
+       [OP_META_EXTS]          = rec_meta_EXTC_EXTS,
+       [OP_META_COM]           = rec_meta_COM,
+};
+
 static void rec_SPECIAL(struct lightrec_cstate *state,
                        const struct block *block, u16 offset)
 {
@@ -2603,6 +2794,18 @@ static void rec_CP2(struct lightrec_cstate *state,
        rec_CP(state, block, offset);
 }
 
+static void rec_META(struct lightrec_cstate *state,
+                    const struct block *block, u16 offset)
+{
+       union code c = block->opcode_list[offset].c;
+       lightrec_rec_func_t f = rec_meta[c.m.op];
+
+       if (!HAS_DEFAULT_ELM && unlikely(!f))
+               unknown_opcode(state, block, offset);
+       else
+               (*f)(state, block, offset);
+}
+
 void lightrec_rec_opcode(struct lightrec_cstate *state,
                         const struct block *block, u16 offset)
 {
@@ -2642,4 +2845,6 @@ void lightrec_rec_opcode(struct lightrec_cstate *state,
 
                lightrec_do_early_unload(state, block, unload_offset);
        }
+
+       state->no_load_delay = false;
 }