cpu/sh2/compiler.c

   1 /*
   2  * vim:shiftwidth=2:expandtab
   3  */
   4 #include <stdio.h>
   5 #include <stdlib.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "sh2.h"
   9 #include "compiler.h"
  10 #include "../drc/cmn.h"
  11
  12 #ifndef DRC_DEBUG
  13 #define DRC_DEBUG 0
  14 #endif
  15
  16 #if DRC_DEBUG
  17 #include "mame/sh2dasm.h"
  18 #include <platform/linux/host_dasm.h>
  19 static int insns_compiled, hash_collisions, host_insn_count;
  20 #endif
  21 #if (DRC_DEBUG & 2)
  22 static void *tcache_dsm_ptr = tcache;
  23 static char sh2dasm_buff[64];
  24 #endif
  25
  26 #define BLOCK_CYCLE_LIMIT 100
  27
  28 static void *tcache_ptr;
  29
  30 #include "../drc/emit_x86.c"
  31
  32 typedef enum {
  33   SHR_R0 = 0, SHR_R15 = 15,
  34   SHR_PC,  SHR_PPC, SHR_PR,   SHR_SR,
  35   SHR_GBR, SHR_VBR, SHR_MACH, SHR_MACL,
  36 } sh2_reg_e;
  37
  38 typedef struct block_desc_ {
  39   u32 addr;                     // SH2 PC address
  40   void *tcache_ptr;             // translated block for above PC
  41   struct block_desc_ *next;     // next block with the same PC hash
  42 } block_desc;
  43
  44 #define MAX_BLOCK_COUNT (4*1024)
  45 static block_desc *block_table;
  46 static int block_count;
  47
  48 #define MAX_HASH_ENTRIES 1024
  49 #define HASH_MASK (MAX_HASH_ENTRIES - 1)
  50
  51 extern void sh2_drc_entry(SH2 *sh2, void *block);
  52 extern void sh2_drc_exit(void);
  53
  54 // tmp
  55 extern void __attribute__((regparm(2))) sh2_do_op(SH2 *sh2, int opcode);
  56 static void __attribute__((regparm(1))) sh2_test_irq(SH2 *sh2);
  57
  58 static void *dr_find_block(block_desc *tab, u32 addr)
  59 {
  60   for (tab = tab->next; tab != NULL; tab = tab->next)
  61     if (tab->addr == addr)
  62       break;
  63
  64   if (tab != NULL)
  65     return tab->tcache_ptr;
  66
  67   printf("block miss for %08x\n", addr);
  68   return NULL;
  69 }
  70
  71 static block_desc *dr_add_block(u32 addr, void *tcache_ptr)
  72 {
  73   block_desc *bd;
  74
  75   if (block_count == MAX_BLOCK_COUNT) {
  76     // FIXME: flush cache instead
  77     printf("block descriptor overflow\n");
  78     exit(1);
  79   }
  80
  81   bd = &block_table[block_count];
  82   bd->addr = addr;
  83   bd->tcache_ptr = tcache_ptr;
  84   block_count++;
  85
  86   return bd;
  87 }
  88
  89 #define HASH_FUNC(hash_tab, addr) \
  90   ((block_desc **)(hash_tab))[(addr) & HASH_MASK]
  91
  92 // ---------------------------------------------------------------
  93
  94 static void emit_move_r_imm32(sh2_reg_e dst, u32 imm)
  95 {
  96   int host_dst = reg_map_g2h[dst];
  97   int tmp = 0;
  98
  99   if (host_dst != -1)
 100     tmp = host_dst;
 101   emith_move_r_imm(tmp, imm);
 102   if (host_dst == -1)
 103     emith_ctx_write(tmp, dst * 4);
 104 }
 105
 106 static void emit_move_r_r(sh2_reg_e dst, sh2_reg_e src)
 107 {
 108   int host_dst = reg_map_g2h[dst], host_src = reg_map_g2h[src];
 109   int tmp = 0;
 110
 111   if (host_dst != -1 && host_src != -1) {
 112     emith_move_r_r(host_dst, host_src);
 113     return;
 114   }
 115
 116   if (host_src != -1)
 117     tmp = host_src;
 118   if (host_dst != -1)
 119     tmp = host_dst;
 120
 121   if (host_src == -1)
 122     emith_ctx_read(tmp, src * 4);
 123   if (host_dst == -1)
 124     emith_ctx_write(tmp, dst * 4);
 125 }
 126
 127 static void emit_braf(sh2_reg_e reg, u32 pc)
 128 {
 129   int host_reg = reg_map_g2h[reg];
 130   if (host_reg == -1) {
 131     emith_ctx_read(0, reg * 4);
 132   } else
 133     emith_move_r_r(0, host_reg);
 134   emith_add_r_imm(0, pc);
 135
 136   emith_ctx_write(0, SHR_PPC * 4);
 137 }
 138
 139 /*
 140 static int sh2_translate_op4(int op)
 141 {
 142   switch (op & 0x000f)
 143   {
 144   case 0x0b:
 145   default:
 146     emith_pass_arg(2, sh2, op);
 147     emith_call(sh2_do_op);
 148     break;
 149   }
 150
 151   return 0;
 152 }
 153 */
 154
 155 #define DELAYED_OP \
 156   delayed_op = 2
 157
 158 #define CHECK_UNHANDLED_BITS(mask) { \
 159   if ((op & (mask)) != 0) \
 160     goto default_; \
 161 }
 162
 163 static void *sh2_translate(SH2 *sh2, block_desc *other_block)
 164 {
 165   void *block_entry = tcache_ptr;
 166   block_desc *this_block;
 167   unsigned int pc = sh2->pc;
 168   int op, delayed_op = 0, test_irq = 0;
 169   int cycles = 0;
 170   u32 tmp, tmp2;
 171
 172   this_block = dr_add_block(pc, block_entry);
 173   if (other_block != NULL)
 174     this_block->next = other_block;
 175
 176   HASH_FUNC(sh2->pc_hashtab, pc) = this_block;
 177
 178 #if (DRC_DEBUG & 1)
 179   printf("== %csh2 block #%d %08x -> %p\n", sh2->is_slave ? 's' : 'm',
 180     block_count, pc, block_entry);
 181   if (other_block != NULL) {
 182     printf(" hash collision with %08x\n", other_block->addr);
 183     hash_collisions++;
 184   }
 185 #endif
 186
 187   while (cycles < BLOCK_CYCLE_LIMIT || delayed_op)
 188   {
 189     if (delayed_op > 0)
 190       delayed_op--;
 191
 192     op = p32x_sh2_read16(pc, sh2->is_slave);
 193
 194 #if (DRC_DEBUG & 3)
 195     insns_compiled++;
 196 #if (DRC_DEBUG & 2)
 197     DasmSH2(sh2dasm_buff, pc, op);
 198     printf("%08x %04x %s\n", pc, op, sh2dasm_buff);
 199 #endif
 200 #endif
 201
 202     pc += 2;
 203     cycles++;
 204
 205     switch ((op >> 12) & 0x0f)
 206     {
 207     case 0x00:
 208       switch (op & 0x0f) {
 209       case 0x03:
 210         CHECK_UNHANDLED_BITS(0xd0);
 211         // BRAF Rm    0000mmmm00100011
 212         // BSRF Rm    0000mmmm00000011
 213         DELAYED_OP;
 214         if (!(op & 0x20))
 215           emit_move_r_imm32(SHR_PR, pc + 2);
 216         emit_braf((op >> 8) & 0x0f, pc + 2);
 217         cycles++;
 218         goto end_op;
 219       case 0x09:
 220         CHECK_UNHANDLED_BITS(0xf0);
 221         // NOP        0000000000001001
 222         goto end_op;
 223       case 0x0b:
 224         CHECK_UNHANDLED_BITS(0xd0);
 225         DELAYED_OP;
 226         if (!(op & 0x20)) {
 227           // RTS        0000000000001011
 228           emit_move_r_r(SHR_PPC, SHR_PR);
 229           cycles++;
 230         } else {
 231           // RTE        0000000000101011
 232           //emit_move_r_r(SHR_PC, SHR_PR);
 233           emit_move_r_imm32(SHR_PC, pc - 2);
 234           emith_pass_arg(2, sh2, op);
 235           emith_call(sh2_do_op);
 236           emit_move_r_r(SHR_PPC, SHR_PC);
 237           test_irq = 1;
 238           cycles += 3;
 239         }
 240         goto end_op;
 241       }
 242       goto default_;
 243
 244     case 0x04:
 245       switch (op & 0x0f) {
 246       case 0x07:
 247         if ((op & 0xf0) != 0)
 248           goto default_;
 249         // LDC.L @Rm+,SR  0100mmmm00000111
 250         test_irq = 1;
 251         goto default_;
 252       case 0x0b:
 253         if ((op & 0xd0) != 0)
 254           goto default_;
 255         // JMP  @Rm   0100mmmm00101011
 256         // JSR  @Rm   0100mmmm00001011
 257         DELAYED_OP;
 258         if (!(op & 0x20))
 259           emit_move_r_imm32(SHR_PR, pc + 2);
 260         emit_move_r_r(SHR_PPC, (op >> 8) & 0x0f);
 261         cycles++;
 262         goto end_op;
 263       case 0x0e:
 264         if ((op & 0xf0) != 0)
 265           goto default_;
 266         // LDC Rm,SR  0100mmmm00001110
 267         test_irq = 1;
 268         goto default_;
 269       }
 270       goto default_;
 271
 272     case 0x08:
 273       switch (op & 0x0f00) {
 274       // BT/S label 10001101dddddddd
 275       case 0x0d00:
 276       // BF/S label 10001111dddddddd
 277       case 0x0f00:
 278         DELAYED_OP;
 279         cycles--;
 280         // fallthrough
 281       // BT   label 10001001dddddddd
 282       case 0x0900:
 283       // BF   label 10001011dddddddd
 284       case 0x0b00:
 285         tmp = ((signed int)(op << 24) >> 23);
 286         tmp2 = delayed_op ? SHR_PPC : SHR_PC;
 287         emit_move_r_imm32(tmp2, pc + (delayed_op ? 2 : 0));
 288         emith_test_t();
 289         EMIT_CONDITIONAL(emit_move_r_imm32(tmp2, pc + tmp + 2), (op & 0x0200) ? 1 : 0);
 290         cycles += 2;
 291         if (!delayed_op)
 292           goto end_block;
 293         goto end_op;
 294       }
 295       goto default_;
 296
 297     case 0x0a:
 298       // BRA  label 1010dddddddddddd
 299       DELAYED_OP;
 300     do_bra:
 301       tmp = ((signed int)(op << 20) >> 19);
 302       emit_move_r_imm32(SHR_PPC, pc + tmp + 2);
 303       cycles++;
 304       break;
 305
 306     case 0x0b:
 307       // BSR  label 1011dddddddddddd
 308       DELAYED_OP;
 309       emit_move_r_imm32(SHR_PR, pc + 2);
 310       goto do_bra;
 311
 312     default:
 313     default_:
 314       emit_move_r_imm32(SHR_PC, pc - 2);
 315       emith_pass_arg(2, sh2, op);
 316       emith_call(sh2_do_op);
 317       break;
 318     }
 319
 320 end_op:
 321     if (delayed_op == 1)
 322       emit_move_r_r(SHR_PC, SHR_PPC);
 323
 324     if (test_irq && delayed_op != 2) {
 325       emith_pass_arg(1, sh2);
 326       emith_call(sh2_test_irq);
 327       break;
 328     }
 329     if (delayed_op == 1)
 330       break;
 331
 332 #if (DRC_DEBUG & 2)
 333     host_dasm(tcache_dsm_ptr, (char *)tcache_ptr - (char *)tcache_dsm_ptr);
 334     tcache_dsm_ptr = tcache_ptr;
 335 #endif
 336   }
 337
 338 end_block:
 339   if ((char *)tcache_ptr - (char *)tcache > DRC_TCACHE_SIZE) {
 340     printf("tcache overflow!\n");
 341     fflush(stdout);
 342     exit(1);
 343   }
 344
 345   if (reg_map_g2h[SHR_SR] == -1) {
 346     emith_ctx_sub(cycles << 12, SHR_SR * 4);
 347   } else
 348     emith_sub_r_imm(reg_map_g2h[SHR_SR], cycles << 12);
 349   emith_jump(sh2_drc_exit);
 350
 351 #if (DRC_DEBUG & 2)
 352   host_dasm(tcache_dsm_ptr, (char *)tcache_ptr - (char *)tcache_dsm_ptr);
 353   tcache_dsm_ptr = tcache_ptr;
 354 #endif
 355 #if (DRC_DEBUG & 1)
 356   printf(" tcache %d/%d, hash collisions %d/%d, insns %d -> %d %.3f\n",
 357     (char *)tcache_ptr - (char *)tcache, DRC_TCACHE_SIZE,
 358     hash_collisions, block_count, insns_compiled, host_insn_count,
 359     (double)host_insn_count / insns_compiled);
 360 #endif
 361   return block_entry;
 362
 363 unimplemented:
 364   // last op
 365 #if (DRC_DEBUG & 2)
 366   host_dasm(tcache_dsm_ptr, (char *)tcache_ptr - (char *)tcache_dsm_ptr);
 367   tcache_dsm_ptr = tcache_ptr;
 368 #endif
 369   exit(1);
 370 }
 371
 372 void __attribute__((noinline)) sh2_drc_dispatcher(SH2 *sh2)
 373 {
 374   while (((signed int)sh2->sr >> 12) > 0)
 375   {
 376     void *block = NULL;
 377     block_desc *bd;
 378
 379     // FIXME: must avoid doing it so often..
 380     sh2_test_irq(sh2);
 381
 382     bd = HASH_FUNC(sh2->pc_hashtab, sh2->pc);
 383
 384     if (bd != NULL) {
 385       if (bd->addr == sh2->pc)
 386         block = bd->tcache_ptr;
 387       else
 388         block = dr_find_block(bd, sh2->pc);
 389     }
 390
 391     if (block == NULL)
 392       block = sh2_translate(sh2, bd);
 393
 394 #if (DRC_DEBUG & 4)
 395     printf("= %csh2 enter %08x %p\n", sh2->is_slave ? 's' : 'm', sh2->pc, block);
 396 #endif
 397     sh2_drc_entry(sh2, block);
 398   }
 399 }
 400
 401 void sh2_execute(SH2 *sh2, int cycles)
 402 {
 403   sh2->cycles_aim += cycles;
 404   cycles = sh2->cycles_aim - sh2->cycles_done;
 405
 406   // cycles are kept in SHR_SR unused bits (upper 20)
 407   sh2->sr &= 0x3f3;
 408   sh2->sr |= cycles << 12;
 409   sh2_drc_dispatcher(sh2);
 410
 411   sh2->cycles_done += cycles - ((signed int)sh2->sr >> 12);
 412 }
 413
 414 static void __attribute__((regparm(1))) sh2_test_irq(SH2 *sh2)
 415 {
 416   if (sh2->pending_level > ((sh2->sr >> 4) & 0x0f))
 417   {
 418     if (sh2->pending_irl > sh2->pending_int_irq)
 419       sh2_do_irq(sh2, sh2->pending_irl, 64 + sh2->pending_irl/2);
 420     else {
 421       sh2_do_irq(sh2, sh2->pending_int_irq, sh2->pending_int_vector);
 422       sh2->pending_int_irq = 0; // auto-clear
 423       sh2->pending_level = sh2->pending_irl;
 424     }
 425   }
 426 }
 427
 428 int sh2_drc_init(SH2 *sh2)
 429 {
 430   if (block_table == NULL) {
 431     block_count = 0;
 432     block_table = calloc(MAX_BLOCK_COUNT, sizeof(*block_table));
 433     if (block_table == NULL)
 434       return -1;
 435
 436     tcache_ptr = tcache;
 437 #if (DRC_DEBUG & 1)
 438     hash_collisions = 0;
 439 #endif
 440   }
 441
 442   //assert(sh2->pc_hashtab == NULL);
 443   sh2->pc_hashtab = calloc(sizeof(sh2->pc_hashtab[0]), MAX_HASH_ENTRIES);
 444   if (sh2->pc_hashtab == NULL)
 445     return -1;
 446
 447   return 0;
 448 }
 449
 450 void sh2_drc_finish(SH2 *sh2)
 451 {
 452   if (block_table != NULL) {
 453     free(block_table);
 454     block_table = NULL;
 455   }
 456
 457   free(sh2->pc_hashtab);
 458   sh2->pc_hashtab = NULL;
 459 }