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[smlnj] Annotation of /sml/trunk/src/MLRISC/x86/instructions/x86Props.sml
ViewVC logotype

Annotation of /sml/trunk/src/MLRISC/x86/instructions/x86Props.sml

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Revision 1003 - (view) (download)

1 : monnier 247 (* x86Props.sml -- 32bit, x86 instruction semantic properties
2 :     *
3 :     * COPYRIGHT (c) 1997 Bell Laboratories.
4 :     *)
5 :    
6 : george 984 functor X86Props
7 :     (structure Instr : X86INSTR
8 :     structure MLTreeHash : MLTREE_HASH where T = Instr.T
9 :     structure MLTreeEval : MLTREE_EVAL where T = Instr.T
10 :     ) : INSN_PROPERTIES =
11 : monnier 247 struct
12 : george 984 structure I = Instr
13 : monnier 247 structure C = I.C
14 : leunga 775 structure T = I.T
15 : george 889 structure CB = CellsBasis
16 : monnier 247
17 :     exception NegateConditional
18 :    
19 : monnier 411 fun error msg = MLRiscErrorMsg.error("X86Props",msg)
20 : monnier 247
21 : george 545 datatype kind = IK_JUMP | IK_NOP | IK_INSTR | IK_COPY | IK_CALL
22 : leunga 796 | IK_CALL_WITH_CUTS | IK_PHI | IK_SOURCE | IK_SINK
23 : monnier 247 datatype target = LABELLED of Label.label | FALLTHROUGH | ESCAPES
24 :     (*========================================================================
25 :     * Instruction Kinds
26 :     *========================================================================*)
27 : george 1003 fun instrKind (I.ANNOTATION{i, ...}) = instrKind i
28 :     | instrKind (I.INSTR i) =
29 :     (case i
30 :     of I.JMP _ => IK_JUMP
31 :     | I.JCC _ => IK_JUMP
32 :     | I.COPY _ => IK_COPY
33 :     | I.FCOPY _ => IK_COPY
34 :     | I.CALL{cutsTo=_::_,...} => IK_CALL_WITH_CUTS
35 :     | I.CALL _ => IK_CALL
36 :     | I.PHI _ => IK_PHI
37 :     | I.SOURCE _ => IK_SOURCE
38 :     | I.SINK _ => IK_SINK
39 :     | I.RET _ => IK_JUMP
40 :     | _ => IK_INSTR)
41 : monnier 247 | instrKind _ = IK_INSTR
42 :    
43 : george 1003 fun moveInstr(I.ANNOTATION{i, ...}) = moveInstr i
44 :     | moveInstr(I.LIVE _) = false
45 :     | moveInstr(I.KILL _) = false
46 :     | moveInstr(I.INSTR i) =
47 :     (case i
48 :     of I.COPY _ => true
49 :     | I.FCOPY _ =>true
50 :     | I.MOVE{mvOp=I.MOVL, src=I.Direct _, dst=I.MemReg _, ...} => true
51 :     | I.MOVE{mvOp=I.MOVL, src=I.MemReg _, dst=I.Direct _, ...} => true
52 :     | I.FMOVE{fsize=I.FP64,src=I.FPR _,dst=I.FPR _, ...} => true
53 :     | I.FMOVE{fsize=I.FP64,src=I.FPR _,dst=I.FDirect _, ...} => true
54 :     | I.FMOVE{fsize=I.FP64,src=I.FDirect _,dst=I.FPR _, ...} => true
55 :     | I.FMOVE{fsize=I.FP64,src=I.FDirect _,dst=I.FDirect _, ...} => true
56 :     | _ => false )
57 :     | moveInstr _ = false
58 : monnier 247
59 :    
60 : george 1003 val nop = fn () => I.nop
61 : monnier 247
62 :    
63 :     (*========================================================================
64 :     * Parallel Move
65 :     *========================================================================*)
66 : george 1003 fun moveTmpR(I.ANNOTATION{i,...}) = moveTmpR i
67 :     | moveTmpR(I.INSTR i) =
68 :     (case i
69 :     of I.COPY{tmp=SOME(I.Direct r), ...} => SOME r
70 :     | I.FCOPY{tmp=SOME(I.FDirect f), ...} => SOME f
71 :     | I.FCOPY{tmp=SOME(I.FPR f), ...} => SOME f
72 :     | _ => NONE)
73 : monnier 247 | moveTmpR _ = NONE
74 :    
75 : george 1003 fun moveDstSrc(I.ANNOTATION{i,...}) = moveDstSrc i
76 :     | moveDstSrc(I.INSTR i) =
77 :     (case i
78 :     of I.COPY{src, dst, ...} => (dst, src)
79 :     | I.FCOPY{src, dst, ...} => (dst, src)
80 :     | I.MOVE{src=I.Direct rs, dst=I.MemReg rd, ...} => ([rd], [rs])
81 :     | I.MOVE{src=I.MemReg rs, dst=I.Direct rd, ...} => ([rd], [rs])
82 :     | I.FMOVE{src=I.FPR rs, dst=I.FPR rd, ...} => ([rd], [rs])
83 :     | I.FMOVE{src=I.FDirect rs, dst=I.FPR rd, ...} => ([rd], [rs])
84 :     | I.FMOVE{src=I.FPR rs, dst=I.FDirect rd, ...} => ([rd], [rs])
85 :     | I.FMOVE{src=I.FDirect rs, dst=I.FDirect rd, ...} => ([rd], [rs])
86 :     | _ => error "moveDstSrc")
87 :     | moveDstSrc _ = error "moveDstSrc2"
88 : monnier 247 (*=====================================================================
89 :     * Branches and Calls/Returns
90 :     *=====================================================================*)
91 : george 1003 fun branchTargets(I.ANNOTATION{i,...}) = branchTargets i
92 :     | branchTargets(I.INSTR i) =
93 :     (case i
94 :     of I.JMP(_, []) => [ESCAPES]
95 :     | I.JMP(_, labs) => map LABELLED labs
96 :     | I.RET _ => [ESCAPES]
97 :     | I.JCC{opnd=I.ImmedLabel(T.LABEL(lab)), ...} =>
98 :     [FALLTHROUGH, LABELLED lab]
99 :     | I.CALL{cutsTo, ...} => FALLTHROUGH :: map LABELLED cutsTo
100 :     | _ => error "branchTargets")
101 : monnier 247 | branchTargets _ = error "branchTargets"
102 :    
103 : george 1003 fun jump label = I.jmp (I.ImmedLabel(T.LABEL label), [label])
104 : monnier 247
105 :     exception NotImplemented
106 : george 1003
107 :     fun setTargets(I.ANNOTATION{i,a},l) = I.ANNOTATION{i=setTargets(i,l),a=a}
108 :     | setTargets(I.INSTR(I.JMP(I.ImmedLabel _,_)), [l]) = jump l
109 :     | setTargets(I.INSTR(I.JMP _), _) = error "setTargets"
110 :     | setTargets(I.INSTR(I.JCC{cond,opnd=I.ImmedLabel _}),[f,t]) =
111 :     I.jcc{cond=cond,opnd=I.ImmedLabel(T.LABEL t)}
112 :     | setTargets(I.INSTR(I.JCC _),_) = error "setTargets"
113 : monnier 429 | setTargets(i,_) = i
114 : george 1003
115 : monnier 247 fun negateConditional _ = raise NotImplemented
116 :    
117 : monnier 411 val immedRange={lo= ~1073741824, hi=1073741823}
118 :     val toInt32 = Int32.fromLarge o Int.toLarge
119 :     fun loadImmed{immed,t} =
120 : george 1003 I.move{mvOp=I.MOVL,src=I.Immed(toInt32 immed),dst=I.Direct t}
121 :     fun loadOperand{opn,t} = I.move{mvOp=I.MOVL,src=opn,dst=I.Direct t}
122 : monnier 411
123 :     (*=====================================================================
124 :     * Hashing and Equality on operands
125 :     *=====================================================================*)
126 :     fun hashOpn(I.Immed i) = Word.fromInt(Int32.toInt i)
127 : george 984 | hashOpn(I.ImmedLabel le) = MLTreeHash.hash le + 0w123
128 : monnier 411 | hashOpn(I.Relative i) = Word.fromInt i + 0w1232
129 : george 984 | hashOpn(I.LabelEA le) = MLTreeHash.hash le + 0w44444
130 : george 889 | hashOpn(I.Direct r) = CB.hashCell r
131 :     | hashOpn(I.MemReg r) = CB.hashCell r + 0w2123
132 :     | hashOpn(I.ST f) = CB.hashCell f + 0w88
133 :     | hashOpn(I.FPR f) = CB.hashCell f + 0w881
134 :     | hashOpn(I.FDirect f) = CB.hashCell f + 0w31245
135 : george 545 | hashOpn(I.Displace {base, disp, ...}) =
136 : george 889 hashOpn disp + CB.hashCell base
137 : monnier 411 | hashOpn(I.Indexed {base, index, scale, disp, ...}) =
138 : george 889 CB.hashCell index + Word.fromInt scale + hashOpn disp
139 : monnier 411 fun eqOpn(I.Immed a,I.Immed b) = a = b
140 : george 984 | eqOpn(I.ImmedLabel a,I.ImmedLabel b) = MLTreeEval.==(a,b)
141 : monnier 411 | eqOpn(I.Relative a,I.Relative b) = a = b
142 : george 984 | eqOpn(I.LabelEA a,I.LabelEA b) = MLTreeEval.==(a,b)
143 : george 889 | eqOpn(I.Direct a,I.Direct b) = CB.sameColor(a,b)
144 :     | eqOpn(I.MemReg a,I.MemReg b) = CB.sameColor(a,b)
145 :     | eqOpn(I.FDirect a,I.FDirect b) = CB.sameColor(a,b)
146 :     | eqOpn(I.ST a,I.ST b) = CB.sameColor(a,b)
147 :     | eqOpn(I.FPR a,I.FPR b) = CB.sameColor(a,b)
148 : monnier 411 | eqOpn(I.Displace{base=a,disp=b,...},I.Displace{base=c,disp=d,...}) =
149 : george 889 CB.sameColor(a,c) andalso eqOpn(b,d)
150 : monnier 411 | eqOpn(I.Indexed{base=a,index=b,scale=c,disp=d,...},
151 :     I.Indexed{base=e,index=f,scale=g,disp=h,...}) =
152 : george 889 CB.sameColor(b,f) andalso c = g
153 : leunga 744 andalso sameCellOption(a,e) andalso eqOpn(d,h)
154 : monnier 411 | eqOpn _ = false
155 : leunga 744 and sameCellOption(NONE, NONE) = true
156 : george 889 | sameCellOption(SOME x, SOME y) = CB.sameColor(x,y)
157 : leunga 744 | sameCellOption _ = false
158 : monnier 411
159 : monnier 247 (*========================================================================
160 :     * Definition and use (for register allocation mainly)
161 :     *========================================================================*)
162 :     val eaxPair = [C.edx, C.eax]
163 :    
164 :     fun defUseR instr = let
165 : george 1003 fun x86DefUseR instr = let
166 :     fun operandAcc(I.Direct r, acc) = r::acc
167 :     | operandAcc(I.MemReg r, acc) = r::acc
168 :     | operandAcc(I.Displace{base, ...}, acc) = base::acc
169 :     | operandAcc(I.Indexed{base=SOME b, index, ...}, acc) = b::index::acc
170 :     | operandAcc(I.Indexed{base=NONE, index, ...}, acc) = index::acc
171 :     | operandAcc(_, acc) = acc
172 : monnier 247
173 : george 1003 fun operandUse opnd = operandAcc(opnd, [])
174 : monnier 247
175 : george 1003 fun operandUse2(src1, src2) = ([], operandAcc(src1, operandUse src2))
176 :     fun operandUse3(x, y, z) = ([], operandAcc(x, operandAcc(y, operandUse y)))
177 : leunga 731
178 : george 1003 fun operandDef(I.Direct r) = [r]
179 :     | operandDef(I.MemReg r) = [r]
180 :     | operandDef _ = []
181 : monnier 247
182 : george 1003 fun multdiv{src, multDivOp} = let
183 :     val uses = operandUse src
184 :     in
185 :     case multDivOp
186 :     of (I.IDIVL1 | I.DIVL1) => (eaxPair, C.edx::C.eax::uses)
187 :     | I.MULL1 => (eaxPair, C.eax::uses)
188 :     end
189 :    
190 :     fun unary opnd = (operandDef opnd, operandUse opnd)
191 :     fun cmptest{lsrc, rsrc} = ([], operandAcc(lsrc, operandUse rsrc))
192 :     fun espOnly() = let val sp = [C.stackptrR] in (sp, sp) end
193 :     fun push arg = ([C.stackptrR], operandAcc(arg, [C.stackptrR]))
194 :     fun float opnd = ([], operandUse opnd)
195 : monnier 247 in
196 : george 1003 case instr
197 :     of I.JMP(opnd, _) => ([], operandUse opnd)
198 :     | I.JCC{opnd, ...} => ([], operandUse opnd)
199 :     | I.CALL{opnd,defs,uses,...} =>
200 :     (C.getReg defs, operandAcc(opnd, C.getReg uses))
201 :     | I.MOVE{src, dst=I.Direct r, ...} => ([r], operandUse src)
202 :     | I.MOVE{src, dst=I.MemReg r, ...} => ([r], operandUse src)
203 :     | I.MOVE{src, dst, ...} => ([], operandAcc(dst, operandUse src))
204 :     | I.LEA{r32, addr} => ([r32], operandUse addr)
205 :     | ( I.CMPL arg | I.CMPW arg | I.CMPB arg
206 :     | I.TESTL arg | I.TESTW arg | I.TESTB arg ) => cmptest arg
207 :     | I.BITOP{lsrc, rsrc, ...} => cmptest{lsrc=lsrc,rsrc=rsrc}
208 :     | I.BINARY{binOp=I.XORL,src=I.Direct rs,dst=I.Direct rd,...} =>
209 :     if CB.sameColor(rs,rd) then ([rd],[]) else ([rd],[rs,rd])
210 :     | I.BINARY{src,dst,...} =>
211 :     (operandDef dst, operandAcc(src, operandUse dst))
212 :     | I.CMPXCHG{src, dst, ...} =>
213 :     (C.eax::operandDef dst, C.eax::operandAcc(src, operandUse dst))
214 :     | I.ENTER _ => ([C.esp, C.ebp], [C.esp, C.ebp])
215 :     | I.LEAVE => ([C.esp, C.ebp], [C.esp, C.ebp])
216 :     | I.MULTDIV arg => multdiv arg
217 :     | I.MUL3{src1, dst, ...}=> ([dst], operandUse src1)
218 : monnier 247
219 : george 1003 | I.UNARY{opnd, ...} => unary opnd
220 :     | I.SET{opnd, ...} => unary opnd
221 :     | ( I.PUSHL arg | I.PUSHW arg | I.PUSHB arg ) => push arg
222 :     | I.POP arg => (C.stackptrR::operandDef arg, [C.stackptrR])
223 :     | I.PUSHFD => espOnly()
224 :     | I.POPFD => espOnly()
225 :     | I.CDQ => ([C.edx], [C.eax])
226 : monnier 247
227 : george 1003 | I.COPY{dst, src, tmp=SOME(I.Direct r), ...} => (r::dst, src)
228 :     | I.COPY{dst, src, ...} => (dst, src)
229 :     | I.FSTPT opnd => float opnd
230 :     | I.FSTPL opnd => float opnd
231 :     | I.FSTPS opnd => float opnd
232 :     | I.FSTL opnd => float opnd
233 :     | I.FSTS opnd => float opnd
234 :     | I.FLDL opnd => float opnd
235 :     | I.FLDS opnd => float opnd
236 :     | I.FILD opnd => float opnd
237 :     | I.FILDL opnd => float opnd
238 :     | I.FILDLL opnd => float opnd
239 :     | I.FBINARY{src, ...} => ([], operandUse src)
240 :     | I.FIBINARY{src, ...} => ([], operandUse src)
241 :     | I.FENV{opnd, ...} => ([], operandUse opnd)
242 :     | I.FNSTSW => ([C.eax], [])
243 :     | I.FUCOM opnd => float opnd
244 :     | I.FUCOMP opnd => float opnd
245 : monnier 247
246 : george 1003 | I.FMOVE{src, dst, ...} => operandUse2(src, dst)
247 :     | I.FILOAD{ea, dst, ...} => operandUse2(ea, dst)
248 :     | I.FCMP{lsrc, rsrc, ...} => operandUse2(lsrc, rsrc)
249 :     | I.FBINOP{lsrc, rsrc, dst, ...} => operandUse3(lsrc, rsrc, dst)
250 :     | I.FIBINOP{lsrc, rsrc, dst, ...} => operandUse3(lsrc, rsrc, dst)
251 :     | I.FUNOP{src, dst, ...} => operandUse2(src, dst)
252 : leunga 731
253 : george 1003 | I.SAHF => ([], [C.eax])
254 :     | I.LAHF => ([C.eax], [])
255 :     (* This sets the low order byte,
256 :     * do potentially it may define *and* use
257 :     *)
258 :     | I.CMOV{src,dst,...} => ([dst], operandAcc(src, [dst]))
259 :     | _ => ([], [])
260 :     end
261 :     in
262 :     case instr
263 :     of I.ANNOTATION{i, ...} => defUseR i
264 :     | I.LIVE{regs, ...} => ([], C.getReg regs)
265 :     | I.KILL{regs, ...} => (C.getReg regs, [])
266 :     | I.INSTR i => x86DefUseR(i)
267 :     | _ => error "defUseR"
268 :     end
269 : leunga 731
270 : monnier 247 fun defUseF instr = let
271 : leunga 731
272 : george 1003 fun x86DefUseF instr = let
273 :     fun operand(I.FDirect f) = [f]
274 :     | operand(I.FPR f) = [f]
275 :     | operand _ = []
276 : leunga 731
277 : george 1003 fun operandAcc(I.FDirect f, acc) = f::acc
278 :     | operandAcc(I.FPR f, acc) = f::acc
279 :     | operandAcc(_ , acc) = acc
280 : leunga 731
281 : george 1003 fun fbinop(lsrc, rsrc, dst) =
282 :     let val def = operand dst
283 :     val use = operandAcc(lsrc, operand rsrc)
284 :     in (def, use)
285 :     end
286 : leunga 731
287 : george 1003 val fcmpTmp = [C.ST 0]
288 : leunga 731
289 : george 1003 in
290 :     case instr
291 :     of I.FSTPT opnd => (operand opnd, [])
292 :     | I.FSTPL opnd => (operand opnd, [])
293 :     | I.FSTPS opnd => (operand opnd, [])
294 :     | I.FSTL opnd => (operand opnd, [])
295 :     | I.FSTS opnd => (operand opnd, [])
296 :     | I.FLDT opnd => ([], operand opnd)
297 :     | I.FLDL opnd => ([], operand opnd)
298 :     | I.FLDS opnd => ([], operand opnd)
299 :     | I.FUCOM opnd => ([], operand opnd)
300 :     | I.FUCOMP opnd => ([], operand opnd)
301 :     | I.CALL{defs, uses, ...} => (C.getFreg defs, C.getFreg uses)
302 :     | I.FBINARY{dst, src, ...}=> (operand dst, operand dst @ operand src)
303 :     | I.FCOPY{dst, src, tmp=SOME(I.FDirect f), ...} => (f::dst, src)
304 :     | I.FCOPY{dst, src, tmp=SOME(I.FPR f), ...} => (f::dst, src)
305 :     | I.FCOPY{dst, src, ...} => (dst, src)
306 : leunga 731
307 : george 1003 | I.FMOVE{src, dst, ...} => (operand dst, operand src)
308 :     | I.FILOAD{ea, dst, ...} => (operand dst, [])
309 :     | I.FCMP{lsrc, rsrc, ...} => (fcmpTmp, operandAcc(lsrc, operand rsrc))
310 :     | I.FBINOP{lsrc, rsrc, dst, ...} => fbinop(lsrc, rsrc, dst)
311 :     | I.FIBINOP{lsrc, rsrc, dst, ...} => fbinop(lsrc, rsrc, dst)
312 :     | I.FUNOP{src, dst, ...} => (operand dst, operand src)
313 :     | _ => ([], [])
314 :     end
315 :     in
316 :     case instr
317 :     of (I.ANNOTATION{i, ...}) => defUseF(i)
318 :     | I.LIVE{regs, ...} => ([], C.getFreg regs)
319 :     | I.KILL{regs, ...} => (C.getFreg regs, [])
320 :     | (I.INSTR i) => x86DefUseF(i)
321 :     | _ => error "defUseF not implemented"
322 : monnier 247 end
323 :    
324 : george 889 fun defUse CB.GP = defUseR
325 :     | defUse CB.FP = defUseF
326 : monnier 247 | defUse _ = error "defUse"
327 : monnier 411
328 :     (*========================================================================
329 :     * Annotations
330 :     *========================================================================*)
331 : monnier 469 fun getAnnotations(I.ANNOTATION{i,a}) =
332 :     let val (i,an) = getAnnotations i in (i,a::an) end
333 :     | getAnnotations i = (i,[])
334 : george 1003
335 : monnier 411 fun annotate(i,a) = I.ANNOTATION{i=i,a=a}
336 : leunga 657
337 :     (*========================================================================
338 :     * Replicate an instruction
339 :     *========================================================================*)
340 :     fun replicate(I.ANNOTATION{i,a}) = I.ANNOTATION{i=replicate i,a=a}
341 : george 1003 (*
342 : leunga 657 | replicate(I.COPY{tmp=SOME _, dst, src}) =
343 :     I.COPY{tmp=SOME(I.Direct(C.newReg())), dst=dst, src=src}
344 :     | replicate(I.FCOPY{tmp=SOME _, dst, src}) =
345 :     I.FCOPY{tmp=SOME(I.FDirect(C.newFreg())), dst=dst, src=src}
346 : george 1003 *)
347 : leunga 657 | replicate i = i
348 : monnier 247 end
349 :    

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