cpu/drc/emit_x86.c

   1 /*
   2  * note:
   3  *  temp registers must be eax-edx due to use of SETcc.
   4  * note about silly things like emith_eor_r_r_r:
   5  *  these are here because the compiler was designed
   6  *  for ARM as it's primary target.
   7  */
   8 #include <stdarg.h>
   9
  10 enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
  11
  12 #define CONTEXT_REG xBP
  13
  14 #define ICOND_JO  0x00
  15 #define ICOND_JNO 0x01
  16 #define ICOND_JB  0x02
  17 #define ICOND_JAE 0x03
  18 #define ICOND_JE  0x04
  19 #define ICOND_JNE 0x05
  20 #define ICOND_JBE 0x06
  21 #define ICOND_JA  0x07
  22 #define ICOND_JS  0x08
  23 #define ICOND_JNS 0x09
  24 #define ICOND_JL  0x0c
  25 #define ICOND_JGE 0x0d
  26 #define ICOND_JLE 0x0e
  27 #define ICOND_JG  0x0f
  28
  29 #define IOP_JMP   0xeb
  30
  31 // unified conditions (we just use rel8 jump instructions for x86)
  32 #define DCOND_EQ ICOND_JE
  33 #define DCOND_NE ICOND_JNE
  34 #define DCOND_MI ICOND_JS      // MInus
  35 #define DCOND_PL ICOND_JNS     // PLus or zero
  36 #define DCOND_HI ICOND_JA      // higher (unsigned)
  37 #define DCOND_HS ICOND_JAE     // higher || same (unsigned)
  38 #define DCOND_LO ICOND_JB      // lower (unsigned)
  39 #define DCOND_LS ICOND_JBE     // lower || same (unsigned)
  40 #define DCOND_GE ICOND_JGE     // greater || equal (signed)
  41 #define DCOND_GT ICOND_JG      // greater (signed)
  42 #define DCOND_LE ICOND_JLE     // less || equal (signed)
  43 #define DCOND_LT ICOND_JL      // less (signed)
  44 #define DCOND_VS ICOND_JO      // oVerflow Set
  45 #define DCOND_VC ICOND_JNO     // oVerflow Clear
  46
  47 #define EMIT_PTR(ptr, val, type) \
  48         *(type *)(ptr) = val
  49
  50 #define EMIT(val, type) { \
  51         EMIT_PTR(tcache_ptr, val, type); \
  52         tcache_ptr += sizeof(type); \
  53 }
  54
  55 #define EMIT_OP(op) { \
  56         COUNT_OP; \
  57         EMIT(op, u8); \
  58 }
  59
  60 #define EMIT_MODRM(mod,r,rm) \
  61         EMIT(((mod)<<6) | ((r)<<3) | (rm), u8)
  62
  63 #define EMIT_SIB(scale,index,base) \
  64         EMIT(((scale)<<6) | ((index)<<3) | (base), u8)
  65
  66 #define EMIT_OP_MODRM(op,mod,r,rm) { \
  67         EMIT_OP(op); \
  68         EMIT_MODRM(mod, r, rm); \
  69 }
  70
  71 #define JMP8_POS(ptr) \
  72         ptr = tcache_ptr; \
  73         tcache_ptr += 2
  74
  75 #define JMP8_EMIT(op, ptr) \
  76         EMIT_PTR(ptr, 0x70|(op), u8); \
  77         EMIT_PTR(ptr + 1, (tcache_ptr - (ptr+2)), u8)
  78
  79 #define JMP8_EMIT_NC(ptr) \
  80         EMIT_PTR(ptr, IOP_JMP, u8); \
  81         EMIT_PTR(ptr + 1, (tcache_ptr - (ptr+2)), u8)
  82
  83 // _r_r
  84 #define emith_move_r_r(dst, src) \
  85         EMIT_OP_MODRM(0x8b, 3, dst, src)
  86
  87 #define emith_add_r_r(d, s) \
  88         EMIT_OP_MODRM(0x01, 3, s, d)
  89
  90 #define emith_sub_r_r(d, s) \
  91         EMIT_OP_MODRM(0x29, 3, s, d)
  92
  93 #define emith_adc_r_r(d, s) \
  94         EMIT_OP_MODRM(0x11, 3, s, d)
  95
  96 #define emith_sbc_r_r(d, s) \
  97         EMIT_OP_MODRM(0x19, 3, s, d) /* SBB */
  98
  99 #define emith_or_r_r(d, s) \
 100         EMIT_OP_MODRM(0x09, 3, s, d)
 101
 102 #define emith_and_r_r(d, s) \
 103         EMIT_OP_MODRM(0x21, 3, s, d)
 104
 105 #define emith_eor_r_r(d, s) \
 106         EMIT_OP_MODRM(0x31, 3, s, d) /* XOR */
 107
 108 #define emith_tst_r_r(d, s) \
 109         EMIT_OP_MODRM(0x85, 3, s, d) /* TEST */
 110
 111 #define emith_cmp_r_r(d, s) \
 112         EMIT_OP_MODRM(0x39, 3, s, d)
 113
 114 // fake teq - test equivalence - get_flags(d ^ s)
 115 #define emith_teq_r_r(d, s) { \
 116         emith_push(d); \
 117         emith_eor_r_r(d, s); \
 118         emith_pop(d); \
 119 }
 120
 121 #define emith_mvn_r_r(d, s) { \
 122         if (d != s) \
 123                 emith_move_r_r(d, s); \
 124         EMIT_OP_MODRM(0xf7, 3, 2, d); /* NOT d */ \
 125 }
 126
 127 #define emith_negc_r_r(d, s) { \
 128         int tmp_ = rcache_get_tmp(); \
 129         emith_move_r_imm(tmp_, 0); \
 130         emith_sbc_r_r(tmp_, s); \
 131         emith_move_r_r(d, tmp_); \
 132         rcache_free_tmp(tmp_); \
 133 }
 134
 135 #define emith_neg_r_r(d, s) { \
 136         if (d != s) \
 137                 emith_move_r_r(d, s); \
 138         EMIT_OP_MODRM(0xf7, 3, 3, d); /* NEG d */ \
 139 }
 140
 141 // _r_r_r
 142 #define emith_eor_r_r_r(d, s1, s2) { \
 143         if (d == s1) { \
 144                 emith_eor_r_r(d, s2); \
 145         } else if (d == s2) { \
 146                 emith_eor_r_r(d, s1); \
 147         } else { \
 148                 emith_move_r_r(d, s1); \
 149                 emith_eor_r_r(d, s2); \
 150         } \
 151 }
 152
 153 // _r_r_shift
 154 #define emith_or_r_r_lsl(d, s, lslimm) { \
 155         int tmp_ = rcache_get_tmp(); \
 156         emith_lsl(tmp_, s, lslimm); \
 157         emith_or_r_r(d, tmp_); \
 158         rcache_free_tmp(tmp_); \
 159 }
 160
 161 // d != s
 162 #define emith_eor_r_r_lsr(d, s, lsrimm) { \
 163         emith_push(s); \
 164         emith_lsr(s, s, lsrimm); \
 165         emith_eor_r_r(d, s); \
 166         emith_pop(s); \
 167 }
 168
 169 // _r_imm
 170 #define emith_move_r_imm(r, imm) { \
 171         EMIT_OP(0xb8 + (r)); \
 172         EMIT(imm, u32); \
 173 }
 174
 175 #define emith_move_r_imm_s8(r, imm) \
 176         emith_move_r_imm(r, (u32)(signed int)(signed char)(imm))
 177
 178 #define emith_arith_r_imm(op, r, imm) do { \
 179         EMIT_OP_MODRM(0x81, 3, op, r); \
 180         EMIT(imm, u32); \
 181 } while (0)
 182
 183 // 2 - adc, 3 - sbb
 184 #define emith_add_r_imm(r, imm) \
 185         emith_arith_r_imm(0, r, imm)
 186
 187 #define emith_or_r_imm(r, imm) \
 188         emith_arith_r_imm(1, r, imm)
 189
 190 #define emith_and_r_imm(r, imm) \
 191         emith_arith_r_imm(4, r, imm)
 192
 193 #define emith_sub_r_imm(r, imm) \
 194         emith_arith_r_imm(5, r, imm)
 195
 196 #define emith_eor_r_imm(r, imm) \
 197         emith_arith_r_imm(6, r, imm)
 198
 199 #define emith_cmp_r_imm(r, imm) \
 200         emith_arith_r_imm(7, r, imm)
 201
 202 #define emith_tst_r_imm(r, imm) do { \
 203         EMIT_OP_MODRM(0xf7, 3, 0, r); \
 204         EMIT(imm, u32); \
 205 } while (0)
 206
 207 // fake
 208 #define emith_bic_r_imm(r, imm) \
 209         emith_arith_r_imm(4, r, ~(imm))
 210
 211 // fake conditionals (using SJMP instead)
 212 #define emith_move_r_imm_c(cond, r, imm) { \
 213         (void)(cond); \
 214         emith_move_r_imm(r, imm); \
 215 }
 216
 217 #define emith_add_r_imm_c(cond, r, imm) { \
 218         (void)(cond); \
 219         emith_add_r_imm(r, imm); \
 220 }
 221
 222 #define emith_or_r_imm_c(cond, r, imm) { \
 223         (void)(cond); \
 224         emith_or_r_imm(r, imm); \
 225 }
 226
 227 #define emith_eor_r_imm_c(cond, r, imm) { \
 228         (void)(cond); \
 229         emith_eor_r_imm(r, imm); \
 230 }
 231
 232 #define emith_sub_r_imm_c(cond, r, imm) { \
 233         (void)(cond); \
 234         emith_sub_r_imm(r, imm); \
 235 }
 236
 237 #define emith_bic_r_imm_c(cond, r, imm) { \
 238         (void)(cond); \
 239         emith_bic_r_imm(r, imm); \
 240 }
 241
 242 // _r_r_imm
 243 #define emith_and_r_r_imm(d, s, imm) { \
 244         if (d != s) \
 245                 emith_move_r_r(d, s); \
 246         emith_and_r_imm(d, imm); \
 247 }
 248
 249 // shift
 250 #define emith_shift(op, d, s, cnt) { \
 251         if (d != s) \
 252                 emith_move_r_r(d, s); \
 253         EMIT_OP_MODRM(0xc1, 3, op, d); \
 254         EMIT(cnt, u8); \
 255 }
 256
 257 #define emith_lsl(d, s, cnt) \
 258         emith_shift(4, d, s, cnt)
 259
 260 #define emith_lsr(d, s, cnt) \
 261         emith_shift(5, d, s, cnt)
 262
 263 #define emith_asr(d, s, cnt) \
 264         emith_shift(7, d, s, cnt)
 265
 266 #define emith_rol(d, s, cnt) \
 267         emith_shift(0, d, s, cnt)
 268
 269 #define emith_ror(d, s, cnt) \
 270         emith_shift(1, d, s, cnt)
 271
 272 #define emith_rolc(r) \
 273         EMIT_OP_MODRM(0xd1, 3, 2, r)
 274
 275 #define emith_rorc(r) \
 276         EMIT_OP_MODRM(0xd1, 3, 3, r)
 277
 278 // misc
 279 #define emith_push(r) \
 280         EMIT_OP(0x50 + (r))
 281
 282 #define emith_pop(r) \
 283         EMIT_OP(0x58 + (r))
 284
 285 #define emith_neg_r(r) \
 286         EMIT_OP_MODRM(0xf7, 3, 3, r)
 287
 288 #define emith_clear_msb(d, s, count) { \
 289         u32 t = (u32)-1; \
 290         t >>= count; \
 291         if (d != s) \
 292                 emith_move_r_r(d, s); \
 293         emith_and_r_imm(d, t); \
 294 }
 295
 296 #define emith_clear_msb_c(cond, d, s, count) { \
 297         (void)(cond); \
 298         emith_clear_msb(d, s, count); \
 299 }
 300
 301 #define emith_sext(d, s, bits) { \
 302         emith_lsl(d, s, 32 - (bits)); \
 303         emith_asr(d, d, 32 - (bits)); \
 304 }
 305
 306 #define emith_setc(r) { \
 307         EMIT_OP(0x0f); \
 308         EMIT_OP_MODRM(0x92, 3, 0, r); /* SETC r */ \
 309 }
 310
 311 // XXX: stupid mess
 312 #define emith_mul_(op, dlo, dhi, s1, s2) { \
 313         int rmr; \
 314         if (dlo != xAX && dhi != xAX) \
 315                 emith_push(xAX); \
 316         if (dlo != xDX && dhi != xDX) \
 317                 emith_push(xDX); \
 318         if ((s1) == xAX) \
 319                 rmr = s2; \
 320         else if ((s2) == xAX) \
 321                 rmr = s1; \
 322         else { \
 323                 emith_move_r_r(xAX, s1); \
 324                 rmr = s2; \
 325         } \
 326         EMIT_OP_MODRM(0xf7, 3, op, rmr); /* xMUL rmr */ \
 327         /* XXX: using push/pop for the case of edx->eax; eax->edx */ \
 328         if (dhi != xDX && dhi != -1) \
 329                 emith_push(xDX); \
 330         if (dlo != xAX) \
 331                 emith_move_r_r(dlo, xAX); \
 332         if (dhi != xDX && dhi != -1) \
 333                 emith_pop(dhi); \
 334         if (dlo != xDX && dhi != xDX) \
 335                 emith_pop(xDX); \
 336         if (dlo != xAX && dhi != xAX) \
 337                 emith_pop(xAX); \
 338 }
 339
 340 #define emith_mul_u64(dlo, dhi, s1, s2) \
 341         emith_mul_(4, dlo, dhi, s1, s2) /* MUL */
 342
 343 #define emith_mul_s64(dlo, dhi, s1, s2) \
 344         emith_mul_(5, dlo, dhi, s1, s2) /* IMUL */
 345
 346 #define emith_mul(d, s1, s2) \
 347         emith_mul_(4, d, -1, s1, s2)
 348
 349 // (dlo,dhi) += signed(s1) * signed(s2)
 350 #define emith_mula_s64(dlo, dhi, s1, s2) { \
 351         emith_push(dhi); \
 352         emith_push(dlo); \
 353         emith_mul_(5, dlo, dhi, s1, s2); \
 354         EMIT_OP_MODRM(0x03, 0, dlo, 4); \
 355         EMIT_SIB(0, 4, 4); /* add dlo, [esp] */ \
 356         EMIT_OP_MODRM(0x13, 1, dhi, 4); \
 357         EMIT_SIB(0, 4, 4); \
 358         EMIT(4, u8); /* adc dhi, [esp+4] */ \
 359         emith_add_r_imm(xSP, 4*2); \
 360 }
 361
 362 // "flag" instructions are the same
 363 #define emith_subf_r_imm emith_sub_r_imm
 364 #define emith_addf_r_r   emith_add_r_r
 365 #define emith_subf_r_r   emith_sub_r_r
 366 #define emith_adcf_r_r   emith_adc_r_r
 367 #define emith_sbcf_r_r   emith_sbc_r_r
 368 #define emith_eorf_r_r   emith_eor_r_r
 369 #define emith_negcf_r_r  emith_negc_r_r
 370
 371 #define emith_lslf  emith_lsl
 372 #define emith_lsrf  emith_lsr
 373 #define emith_asrf  emith_asr
 374 #define emith_rolf  emith_rol
 375 #define emith_rorf  emith_ror
 376 #define emith_rolcf emith_rolc
 377 #define emith_rorcf emith_rorc
 378
 379 // XXX: offs is 8bit only
 380 #define emith_ctx_read(r, offs) do { \
 381         EMIT_OP_MODRM(0x8b, 1, r, xBP); \
 382         EMIT(offs, u8);         /* mov tmp, [ebp+#offs] */ \
 383 } while (0)
 384
 385 #define emith_ctx_read_multiple(r, offs, cnt, tmpr) do { \
 386         int r_ = r, offs_ = offs, cnt_ = cnt;     \
 387         for (; cnt_ > 0; r_++, offs_ += 4, cnt_--) \
 388                 emith_ctx_read(r_, offs_);        \
 389 } while (0)
 390
 391 #define emith_ctx_write(r, offs) do { \
 392         EMIT_OP_MODRM(0x89, 1, r, xBP); \
 393         EMIT(offs, u8);         /* mov [ebp+#offs], tmp */ \
 394 } while (0)
 395
 396 #define emith_ctx_write_multiple(r, offs, cnt, tmpr) do { \
 397         int r_ = r, offs_ = offs, cnt_ = cnt;     \
 398         for (; cnt_ > 0; r_++, offs_ += 4, cnt_--) \
 399                 emith_ctx_write(r_, offs_);       \
 400 } while (0)
 401
 402 #define emith_jump(ptr) { \
 403         u32 disp = (u32)(ptr) - ((u32)tcache_ptr + 5); \
 404         EMIT_OP(0xe9); \
 405         EMIT(disp, u32); \
 406 }
 407
 408 #define emith_jump_cond(cond, ptr) { \
 409         u32 disp = (u32)(ptr) - ((u32)tcache_ptr + 6); \
 410         EMIT(0x0f, u8); \
 411         EMIT_OP(0x80 | (cond)); \
 412         EMIT(disp, u32); \
 413 }
 414
 415 #define emith_jump_patchable(cond) \
 416         emith_jump_cond(cond, 0)
 417
 418 #define emith_jump_patch(ptr, target) do { \
 419         u32 disp = (u32)(target) - ((u32)(ptr) + 6); \
 420         EMIT_PTR((u8 *)(ptr) + 2, disp, u32); \
 421 } while (0)
 422
 423 #define emith_call(ptr) { \
 424         u32 disp = (u32)(ptr) - ((u32)tcache_ptr + 5); \
 425         EMIT_OP(0xe8); \
 426         EMIT(disp, u32); \
 427 }
 428
 429 #define emith_call_cond(cond, ptr) \
 430         emith_call(ptr)
 431
 432 #define emith_jump_reg(r) \
 433         EMIT_OP_MODRM(0xff, 3, 4, r)
 434
 435 #define EMITH_JMP_START(cond) { \
 436         u8 *cond_ptr; \
 437         JMP8_POS(cond_ptr)
 438
 439 #define EMITH_JMP_END(cond) \
 440         JMP8_EMIT(cond, cond_ptr); \
 441 }
 442
 443 // "simple" jump (no more then a few insns)
 444 #define EMITH_SJMP_START EMITH_JMP_START
 445 #define EMITH_SJMP_END EMITH_JMP_END
 446
 447 #define host_arg2reg(rd, arg) \
 448         switch (arg) { \
 449         case 0: rd = xAX; break; \
 450         case 1: rd = xDX; break; \
 451         case 2: rd = xCX; break; \
 452         }
 453
 454 #define emith_pass_arg_r(arg, reg) { \
 455         int rd = 7; \
 456         host_arg2reg(rd, arg); \
 457         emith_move_r_r(rd, reg); \
 458 }
 459
 460 #define emith_pass_arg_imm(arg, imm) { \
 461         int rd = 7; \
 462         host_arg2reg(rd, arg); \
 463         emith_move_r_imm(rd, imm); \
 464 }
 465
 466 /* SH2 drc specific */
 467 #define emith_sh2_drc_entry() { \
 468         emith_push(xBX);        \
 469         emith_push(xBP);        \
 470         emith_push(xSI);        \
 471         emith_push(xDI);        \
 472 }
 473
 474 #define emith_sh2_drc_exit() {  \
 475         emith_pop(xDI);         \
 476         emith_pop(xSI);         \
 477         emith_pop(xBP);         \
 478         emith_pop(xBX);         \
 479         EMIT_OP(0xc3); /* ret */\
 480 }
 481
 482 #define emith_sh2_dtbf_loop() { \
 483         u8 *jmp0; /* negative cycles check */            \
 484         u8 *jmp1; /* unsinged overflow check */          \
 485         int cr, rn;                                      \
 486         int tmp_ = rcache_get_tmp();                     \
 487         cr = rcache_get_reg(SHR_SR, RC_GR_RMW);          \
 488         rn = rcache_get_reg((op >> 8) & 0x0f, RC_GR_RMW);\
 489         emith_sub_r_imm(rn, 1);                          \
 490         emith_sub_r_imm(cr, (cycles+1) << 12);           \
 491         cycles = 0;                                      \
 492         emith_asr(tmp_, cr, 2+12);                       \
 493         JMP8_POS(jmp0); /* no negative cycles */         \
 494         emith_move_r_imm(tmp_, 0);                       \
 495         JMP8_EMIT(ICOND_JNS, jmp0);                      \
 496         emith_and_r_imm(cr, 0xffe);                      \
 497         emith_subf_r_r(rn, tmp_);                        \
 498         JMP8_POS(jmp1); /* no overflow */                \
 499         emith_neg_r(rn); /* count left */                \
 500         emith_lsl(rn, rn, 2+12);                         \
 501         emith_or_r_r(cr, rn);                            \
 502         emith_or_r_imm(cr, 1);                           \
 503         emith_move_r_imm(rn, 0);                         \
 504         JMP8_EMIT(ICOND_JA, jmp1);                       \
 505         rcache_free_tmp(tmp_);                           \
 506 }
 507
 508 #define emith_write_sr(sr, srcr) { \
 509         int tmp_ = rcache_get_tmp(); \
 510         emith_clear_msb(tmp_, srcr, 22); \
 511         emith_bic_r_imm(sr, 0x3ff); \
 512         emith_or_r_r(sr, tmp_); \
 513         rcache_free_tmp(tmp_); \
 514 }
 515
 516 #define emith_tpop_carry(sr, is_sub) \
 517         emith_lsr(sr, sr, 1)
 518
 519 #define emith_tpush_carry(sr, is_sub) \
 520         emith_adc_r_r(sr, sr)
 521
 522 /*
 523  * if Q
 524  *   t = carry(Rn += Rm)
 525  * else
 526  *   t = carry(Rn -= Rm)
 527  * T ^= t
 528  */
 529 #define emith_sh2_div1_step(rn, rm, sr) {         \
 530         u8 *jmp0, *jmp1;                          \
 531         int tmp_ = rcache_get_tmp();              \
 532         emith_eor_r_r(tmp_, tmp_);                \
 533         emith_tst_r_imm(sr, Q);  /* if (Q ^ M) */ \
 534         JMP8_POS(jmp0);          /* je do_sub */  \
 535         emith_add_r_r(rn, rm);                    \
 536         JMP8_POS(jmp1);          /* jmp done */   \
 537         JMP8_EMIT(ICOND_JE, jmp0); /* do_sub: */  \
 538         emith_sub_r_r(rn, rm);                    \
 539         JMP8_EMIT_NC(jmp1);      /* done: */      \
 540         emith_setc(tmp_);                         \
 541         EMIT_OP_MODRM(0x31, 3, tmp_, sr); /* T = Q1 ^ Q2 */ \
 542         rcache_free_tmp(tmp_);                    \
 543 }
 544