drc: revive x86 dynarec, support x86-64
[picodrive.git] / cpu / drc / emit_x86.c
index 754c27f..5362d9b 100644 (file)
@@ -16,6 +16,7 @@
 enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 
 #define CONTEXT_REG xBP
+#define RET_REG     xAX
 
 #define ICOND_JO  0x00
 #define ICOND_JNO 0x01
@@ -53,15 +54,15 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 #define EMIT_PTR(ptr, val, type) \
        *(type *)(ptr) = val
 
-#define EMIT(val, type) { \
+#define EMIT(val, type) do { \
        EMIT_PTR(tcache_ptr, val, type); \
        tcache_ptr += sizeof(type); \
-}
+} while (0)
 
-#define EMIT_OP(op) { \
+#define EMIT_OP(op) do { \
        COUNT_OP; \
        EMIT(op, u8); \
-}
+} while (0)
 
 #define EMIT_MODRM(mod,r,rm) \
        EMIT(((mod)<<6) | ((r)<<3) | (rm), u8)
@@ -69,6 +70,9 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 #define EMIT_SIB(scale,index,base) \
        EMIT(((scale)<<6) | ((index)<<3) | (base), u8)
 
+#define EMIT_REX(w,r,x,b) \
+       EMIT(0x40 | ((w)<<3) | ((r)<<2) | ((x)<<1) | (b), u8)
+
 #define EMIT_OP_MODRM(op,mod,r,rm) do { \
        EMIT_OP(op); \
        EMIT_MODRM(mod, r, rm); \
@@ -90,6 +94,11 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 #define emith_move_r_r(dst, src) \
        EMIT_OP_MODRM(0x8b, 3, dst, src)
 
+#define emith_move_r_r_ptr(dst, src) do { \
+       EMIT_REX_FOR_PTR(); \
+       EMIT_OP_MODRM(0x8b, 3, dst, src); \
+} while (0)
+
 #define emith_add_r_r(d, s) \
        EMIT_OP_MODRM(0x01, 3, s, d)
 
@@ -118,34 +127,34 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
        EMIT_OP_MODRM(0x39, 3, s, d)
 
 // fake teq - test equivalence - get_flags(d ^ s)
-#define emith_teq_r_r(d, s) { \
+#define emith_teq_r_r(d, s) do { \
        emith_push(d); \
        emith_eor_r_r(d, s); \
        emith_pop(d); \
-}
+} while (0)
 
-#define emith_mvn_r_r(d, s) { \
+#define emith_mvn_r_r(d, s) do { \
        if (d != s) \
                emith_move_r_r(d, s); \
        EMIT_OP_MODRM(0xf7, 3, 2, d); /* NOT d */ \
-}
+} while (0)
 
-#define emith_negc_r_r(d, s) { \
+#define emith_negc_r_r(d, s) do { \
        int tmp_ = rcache_get_tmp(); \
        emith_move_r_imm(tmp_, 0); \
        emith_sbc_r_r(tmp_, s); \
        emith_move_r_r(d, tmp_); \
        rcache_free_tmp(tmp_); \
-}
+} while (0)
 
-#define emith_neg_r_r(d, s) { \
+#define emith_neg_r_r(d, s) do { \
        if (d != s) \
                emith_move_r_r(d, s); \
        EMIT_OP_MODRM(0xf7, 3, 3, d); /* NEG d */ \
-}
+} while (0)
 
 // _r_r_r
-#define emith_add_r_r_r(d, s1, s2) { \
+#define emith_add_r_r_r(d, s1, s2) do { \
        if (d == s1) { \
                emith_add_r_r(d, s2); \
        } else if (d == s2) { \
@@ -154,9 +163,9 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
                emith_move_r_r(d, s1); \
                emith_add_r_r(d, s2); \
        } \
-}
+} while (0)
 
-#define emith_eor_r_r_r(d, s1, s2) { \
+#define emith_eor_r_r_r(d, s1, s2) do { \
        if (d == s1) { \
                emith_eor_r_r(d, s2); \
        } else if (d == s2) { \
@@ -165,29 +174,29 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
                emith_move_r_r(d, s1); \
                emith_eor_r_r(d, s2); \
        } \
-}
+} while (0)
 
 // _r_r_shift
-#define emith_or_r_r_lsl(d, s, lslimm) { \
+#define emith_or_r_r_lsl(d, s, lslimm) do { \
        int tmp_ = rcache_get_tmp(); \
        emith_lsl(tmp_, s, lslimm); \
        emith_or_r_r(d, tmp_); \
        rcache_free_tmp(tmp_); \
-}
+} while (0)
 
 // d != s
-#define emith_eor_r_r_lsr(d, s, lsrimm) { \
+#define emith_eor_r_r_lsr(d, s, lsrimm) do { \
        emith_push(s); \
        emith_lsr(s, s, lsrimm); \
        emith_eor_r_r(d, s); \
        emith_pop(s); \
-}
+} while (0)
 
 // _r_imm
-#define emith_move_r_imm(r, imm) { \
+#define emith_move_r_imm(r, imm) do { \
        EMIT_OP(0xb8 + (r)); \
        EMIT(imm, u32); \
-}
+} while (0)
 
 #define emith_move_r_imm_s8(r, imm) \
        emith_move_r_imm(r, (u32)(signed int)(signed char)(imm))
@@ -212,7 +221,14 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 #define emith_and_r_imm(r, imm) \
        emith_arith_r_imm(4, r, imm)
 
-#define emith_sub_r_imm(r, imm) \
+/* used for sub cycles after test, so retain flags with lea */
+#define emith_sub_r_imm(r, imm) do { \
+       assert(r != xSP); \
+       EMIT_OP_MODRM(0x8d, 2, r, r); \
+       EMIT(-(s32)(imm), s32); \
+} while (0)
+
+#define emith_subf_r_imm(r, imm) \
        emith_arith_r_imm(5, r, imm)
 
 #define emith_eor_r_imm(r, imm) \
@@ -231,20 +247,20 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
        emith_arith_r_imm(4, r, ~(imm))
 
 // fake conditionals (using SJMP instead)
-#define emith_move_r_imm_c(cond, r, imm) { \
+#define emith_move_r_imm_c(cond, r, imm) do { \
        (void)(cond); \
        emith_move_r_imm(r, imm); \
-}
+} while (0)
 
-#define emith_add_r_imm_c(cond, r, imm) { \
+#define emith_add_r_imm_c(cond, r, imm) do { \
        (void)(cond); \
        emith_add_r_imm(r, imm); \
-}
+} while (0)
 
-#define emith_sub_r_imm_c(cond, r, imm) { \
+#define emith_sub_r_imm_c(cond, r, imm) do { \
        (void)(cond); \
        emith_sub_r_imm(r, imm); \
-}
+} while (0)
 
 #define emith_or_r_imm_c(cond, r, imm) \
        emith_or_r_imm(r, imm)
@@ -274,26 +290,40 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 #define emith_ret_c(cond) \
        emith_ret()
 
-// _r_r_imm
-#define emith_add_r_r_imm(d, s, imm) { \
-       if (d != s) \
-               emith_move_r_r(d, s); \
-       emith_add_r_imm(d, imm); \
-}
+// _r_r_imm - use lea
+#define emith_add_r_r_imm(d, s, imm) do { \
+       assert(s != xSP); \
+       EMIT_OP_MODRM(0x8d, 2, d, s); /* lea */ \
+       EMIT(imm, s32); \
+} while (0)
+
+#define emith_add_r_r_ptr_imm(d, s, imm) do { \
+       if (s != xSP) { \
+               EMIT_REX_FOR_PTR(); \
+               EMIT_OP_MODRM(0x8d, 2, d, s); /* lea */ \
+       } \
+       else { \
+               if (d != s) \
+                       emith_move_r_r_ptr(d, s); \
+               EMIT_REX_FOR_PTR(); \
+               EMIT_OP_MODRM(0x81, 3, 0, d); /* add */ \
+       } \
+       EMIT(imm, s32); \
+} while (0)
 
-#define emith_and_r_r_imm(d, s, imm) { \
+#define emith_and_r_r_imm(d, s, imm) do { \
        if (d != s) \
                emith_move_r_r(d, s); \
        emith_and_r_imm(d, imm); \
-}
+} while (0)
 
 // shift
-#define emith_shift(op, d, s, cnt) { \
+#define emith_shift(op, d, s, cnt) do { \
        if (d != s) \
                emith_move_r_r(d, s); \
        EMIT_OP_MODRM(0xc1, 3, op, d); \
        EMIT(cnt, u8); \
-}
+} while (0)
 
 #define emith_lsl(d, s, cnt) \
        emith_shift(4, d, s, cnt)
@@ -320,10 +350,10 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 #define emith_push(r) \
        EMIT_OP(0x50 + (r))
 
-#define emith_push_imm(imm) { \
+#define emith_push_imm(imm) do { \
        EMIT_OP(0x68); \
        EMIT(imm, u32); \
-}
+} while (0)
 
 #define emith_pop(r) \
        EMIT_OP(0x58 + (r))
@@ -349,13 +379,14 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
        emith_asr(d, d, 32 - (bits)); \
 }
 
-#define emith_setc(r) { \
+#define emith_setc(r) do { \
+       assert(is_abcdx(r)); \
        EMIT_OP(0x0f); \
        EMIT_OP_MODRM(0x92, 3, 0, r); /* SETC r */ \
-}
+} while (0)
 
 // XXX: stupid mess
-#define emith_mul_(op, dlo, dhi, s1, s2) { \
+#define emith_mul_(op, dlo, dhi, s1, s2) do { \
        int rmr; \
        if (dlo != xAX && dhi != xAX) \
                emith_push(xAX); \
@@ -381,7 +412,7 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
                emith_pop(xDX); \
        if (dlo != xAX && dhi != xAX) \
                emith_pop(xAX); \
-}
+} while (0)
 
 #define emith_mul_u64(dlo, dhi, s1, s2) \
        emith_mul_(4, dlo, dhi, s1, s2) /* MUL */
@@ -393,20 +424,19 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
        emith_mul_(4, d, -1, s1, s2)
 
 // (dlo,dhi) += signed(s1) * signed(s2)
-#define emith_mula_s64(dlo, dhi, s1, s2) { \
+#define emith_mula_s64(dlo, dhi, s1, s2) do { \
        emith_push(dhi); \
        emith_push(dlo); \
        emith_mul_(5, dlo, dhi, s1, s2); \
        EMIT_OP_MODRM(0x03, 0, dlo, 4); \
-       EMIT_SIB(0, 4, 4); /* add dlo, [esp] */ \
+       EMIT_SIB(0, 4, 4); /* add dlo, [xsp] */ \
        EMIT_OP_MODRM(0x13, 1, dhi, 4); \
        EMIT_SIB(0, 4, 4); \
-       EMIT(4, u8); /* adc dhi, [esp+4] */ \
-       emith_add_r_imm(xSP, 4*2); \
-}
+       EMIT(sizeof(void *), u8); /* adc dhi, [xsp+{4,8}] */ \
+       emith_add_r_r_ptr_imm(xSP, xSP, sizeof(void *) * 2); \
+} while (0)
 
 // "flag" instructions are the same
-#define emith_subf_r_imm emith_sub_r_imm
 #define emith_addf_r_r   emith_add_r_r
 #define emith_subf_r_r   emith_sub_r_r
 #define emith_adcf_r_r   emith_adc_r_r
@@ -464,19 +494,24 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
                rcache_free_tmp(r_); \
 } while (0)
 
-#define emith_read16_r_r_offs(r, rs, offs) { \
+#define emith_read16_r_r_offs(r, rs, offs) do { \
        EMIT(0x66, u8); /* operand override */ \
        emith_read_r_r_offs(r, rs, offs); \
-}
+} while (0)
 
-#define emith_write16_r_r_offs(r, rs, offs) { \
+#define emith_write16_r_r_offs(r, rs, offs) do { \
        EMIT(0x66, u8); \
        emith_write_r_r_offs(r, rs, offs); \
-}
+} while (0)
 
 #define emith_ctx_read(r, offs) \
        emith_read_r_r_offs(r, CONTEXT_REG, offs)
 
+#define emith_ctx_read_ptr(r, offs) do { \
+       EMIT_REX_FOR_PTR(); \
+       emith_deref_op(0x8b, r, CONTEXT_REG, offs); \
+} while (0)
+
 #define emith_ctx_write(r, offs) \
        emith_write_r_r_offs(r, CONTEXT_REG, offs)
 
@@ -499,7 +534,7 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 }
 
 #define emith_jump(ptr) { \
-       u32 disp = (u32)(ptr) - ((u32)tcache_ptr + 5); \
+       u32 disp = (u8 *)(ptr) - ((u8 *)tcache_ptr + 5); \
        EMIT_OP(0xe9); \
        EMIT(disp, u32); \
 }
@@ -507,30 +542,30 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 #define emith_jump_patchable(target) \
        emith_jump(target)
 
-#define emith_jump_cond(cond, ptr) { \
-       u32 disp = (u32)(ptr) - ((u32)tcache_ptr + 6); \
+#define emith_jump_cond(cond, ptr) do { \
+       u32 disp = (u8 *)(ptr) - ((u8 *)tcache_ptr + 6); \
        EMIT(0x0f, u8); \
        EMIT_OP(0x80 | (cond)); \
        EMIT(disp, u32); \
-}
+} while (0)
 
 #define emith_jump_cond_patchable(cond, target) \
        emith_jump_cond(cond, target)
 
 #define emith_jump_patch(ptr, target) do { \
-       u32 disp_ = (u32)(target) - ((u32)(ptr) + 4); \
+       u32 disp_ = (u8 *)(target) - ((u8 *)(ptr) + 4); \
        u32 offs_ = (*(u8 *)(ptr) == 0x0f) ? 2 : 1; \
        EMIT_PTR((u8 *)(ptr) + offs_, disp_ - offs_, u32); \
 } while (0)
 
 #define emith_jump_at(ptr, target) { \
-       u32 disp_ = (u32)(target) - ((u32)(ptr) + 5); \
+       u32 disp_ = (u8 *)(target) - ((u8 *)(ptr) + 5); \
        EMIT_PTR(ptr, 0xe9, u8); \
        EMIT_PTR((u8 *)(ptr) + 1, disp_, u32); \
 }
 
 #define emith_call(ptr) { \
-       u32 disp = (u32)(ptr) - ((u32)tcache_ptr + 5); \
+       u32 disp = (u8 *)(ptr) - ((u8 *)tcache_ptr + 5); \
        EMIT_OP(0xe8); \
        EMIT(disp, u32); \
 }
@@ -541,10 +576,10 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 #define emith_call_reg(r) \
        EMIT_OP_MODRM(0xff, 3, 2, r)
 
-#define emith_call_ctx(offs) { \
+#define emith_call_ctx(offs) do { \
        EMIT_OP_MODRM(0xff, 2, 2, CONTEXT_REG); \
        EMIT(offs, u32); \
-}
+} while (0)
 
 #define emith_ret() \
        EMIT_OP(0xc3)
@@ -552,10 +587,10 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 #define emith_jump_reg(r) \
        EMIT_OP_MODRM(0xff, 3, 4, r)
 
-#define emith_jump_ctx(offs) { \
+#define emith_jump_ctx(offs) do { \
        EMIT_OP_MODRM(0xff, 2, 4, CONTEXT_REG); \
        EMIT(offs, u32); \
-}
+} while (0)
 
 #define emith_push_ret()
 
@@ -584,6 +619,15 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 
 // "simple" jump (no more then a few insns)
 // ARM will use conditional instructions here
+#define EMITH_SJMP_DECL_() \
+       u8 *cond_ptr
+
+#define EMITH_SJMP_START_(cond) \
+       JMP8_POS(cond_ptr)
+
+#define EMITH_SJMP_END_(cond) \
+       JMP8_EMIT(cond, cond_ptr)
+
 #define EMITH_SJMP_START EMITH_JMP_START
 #define EMITH_SJMP_END EMITH_JMP_END
 
@@ -591,20 +635,55 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
 #define EMITH_SJMP3_MID EMITH_JMP3_MID
 #define EMITH_SJMP3_END EMITH_JMP3_END
 
-#define emith_pass_arg_r(arg, reg) { \
+#define emith_pass_arg_r(arg, reg) do { \
        int rd = 7; \
        host_arg2reg(rd, arg); \
-       emith_move_r_r(rd, reg); \
-}
+       emith_move_r_r_ptr(rd, reg); \
+} while (0)
 
-#define emith_pass_arg_imm(arg, imm) { \
+#define emith_pass_arg_imm(arg, imm) do { \
        int rd = 7; \
        host_arg2reg(rd, arg); \
        emith_move_r_imm(rd, imm); \
-}
+} while (0)
 
 #define host_instructions_updated(base, end)
 
+#ifdef __x86_64__
+
+#define PTR_SCALE 3
+#define NA_TMP_REG xCX // non-arg tmp from reg_temp[]
+
+#define EMIT_REX_FOR_PTR() \
+       EMIT_REX(1,0,0,0)
+
+#define host_arg2reg(rd, arg) \
+       switch (arg) { \
+       case 0: rd = xDI; break; \
+       case 1: rd = xSI; break; \
+       case 2: rd = xDX; break; \
+       }
+
+#define emith_sh2_drc_entry() { \
+       emith_push(xBX); \
+       emith_push(xBP); \
+       emith_push(xSI); /* to align */ \
+}
+
+#define emith_sh2_drc_exit() {  \
+       emith_pop(xSI); \
+       emith_pop(xBP); \
+       emith_pop(xBX); \
+       emith_ret(); \
+}
+
+#else
+
+#define PTR_SCALE 2
+#define NA_TMP_REG xBX // non-arg tmp from reg_temp[]
+
+#define EMIT_REX_FOR_PTR()
+
 #define host_arg2reg(rd, arg) \
        switch (arg) { \
        case 0: rd = xAX; break; \
@@ -612,7 +691,6 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
        case 2: rd = xCX; break; \
        }
 
-/* SH2 drc specific */
 #define emith_sh2_drc_entry() { \
        emith_push(xBX);        \
        emith_push(xBP);        \
@@ -628,15 +706,33 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
        emith_ret();            \
 }
 
-// assumes EBX is free temporary
+#endif
+
+#define emith_save_caller_regs(mask) do { \
+       if ((mask) & (1 << xAX)) emith_push(xAX); \
+       if ((mask) & (1 << xCX)) emith_push(xCX); \
+       if ((mask) & (1 << xDX)) emith_push(xDX); \
+       if ((mask) & (1 << xSI)) emith_push(xSI); \
+       if ((mask) & (1 << xDI)) emith_push(xDI); \
+} while (0)
+
+#define emith_restore_caller_regs(mask) do { \
+       if ((mask) & (1 << xDI)) emith_pop(xDI); \
+       if ((mask) & (1 << xSI)) emith_pop(xSI); \
+       if ((mask) & (1 << xDX)) emith_pop(xDX); \
+       if ((mask) & (1 << xCX)) emith_pop(xCX); \
+       if ((mask) & (1 << xAX)) emith_pop(xAX); \
+} while (0)
+
 #define emith_sh2_wcall(a, tab) { \
        int arg2_; \
        host_arg2reg(arg2_, 2); \
-       emith_lsr(xBX, a, SH2_WRITE_SHIFT); \
-       EMIT_OP_MODRM(0x8b, 0, xBX, 4); \
-       EMIT_SIB(2, xBX, tab); /* mov ebx, [tab + ebx * 4] */ \
-       emith_move_r_r(arg2_, CONTEXT_REG); \
-       emith_jump_reg(xBX); \
+       emith_lsr(NA_TMP_REG, a, SH2_WRITE_SHIFT); \
+       EMIT_REX_FOR_PTR(); \
+       EMIT_OP_MODRM(0x8b, 0, NA_TMP_REG, 4); \
+       EMIT_SIB(PTR_SCALE, NA_TMP_REG, tab); /* mov tmp, [tab + tmp * {4,8}] */ \
+       emith_move_r_r_ptr(arg2_, CONTEXT_REG); \
+       emith_jump_reg(NA_TMP_REG); \
 }
 
 #define emith_sh2_dtbf_loop() { \
@@ -697,8 +793,8 @@ enum { xAX = 0, xCX, xDX, xBX, xSP, xBP, xSI, xDI };
        JMP8_EMIT(ICOND_JE, jmp0); /* do_sub: */  \
        emith_sub_r_r(rn, rm);                    \
        JMP8_EMIT_NC(jmp1);      /* done: */      \
-       emith_setc(tmp_);                         \
-       EMIT_OP_MODRM(0x31, 3, tmp_, sr); /* T = Q1 ^ Q2 */ \
+       emith_adc_r_r(tmp_, tmp_);                \
+       emith_eor_r_r(sr, tmp_);                  \
        rcache_free_tmp(tmp_);                    \
 }