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

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Revision 744 - (view) (download)

1 : monnier 247 (* x86Props.sml -- 32bit, x86 instruction semantic properties
2 :     *
3 :     * COPYRIGHT (c) 1997 Bell Laboratories.
4 :     *)
5 :    
6 : monnier 411 functor X86Props(X86Instr : X86INSTR) : INSN_PROPERTIES =
7 : monnier 247 struct
8 :     structure I = X86Instr
9 :     structure C = I.C
10 : george 545 structure LE = I.LabelExp
11 : monnier 247
12 :     exception NegateConditional
13 :    
14 : monnier 411 fun error msg = MLRiscErrorMsg.error("X86Props",msg)
15 : monnier 247
16 : george 545 datatype kind = IK_JUMP | IK_NOP | IK_INSTR | IK_COPY | IK_CALL
17 : monnier 411 | IK_PHI | IK_SOURCE | IK_SINK
18 : monnier 247 datatype target = LABELLED of Label.label | FALLTHROUGH | ESCAPES
19 :     (*========================================================================
20 :     * Instruction Kinds
21 :     *========================================================================*)
22 :     fun instrKind (I.JMP _) = IK_JUMP
23 :     | instrKind (I.JCC _) = IK_JUMP
24 : monnier 411 | instrKind (I.COPY _) = IK_COPY
25 :     | instrKind (I.FCOPY _) = IK_COPY
26 :     | instrKind (I.CALL _) = IK_CALL
27 : leunga 624 | instrKind (I.PHI _) = IK_PHI
28 :     | instrKind (I.SOURCE _) = IK_SOURCE
29 :     | instrKind (I.SINK _) = IK_SINK
30 : leunga 683 | instrKind (I.RET _) = IK_JUMP
31 : monnier 411 | instrKind (I.ANNOTATION{i,...}) = instrKind i
32 : monnier 247 | instrKind _ = IK_INSTR
33 :    
34 :    
35 :     fun moveInstr(I.COPY _) = true
36 :     | moveInstr(I.FCOPY _) = true
37 : monnier 498 | moveInstr(I.MOVE{mvOp=I.MOVL, src=I.Direct _, dst=I.MemReg _, ...}) = true
38 :     | moveInstr(I.MOVE{mvOp=I.MOVL, src=I.MemReg _, dst=I.Direct _, ...}) = true
39 : leunga 731 | moveInstr(I.FMOVE{fsize=I.FP64,src=I.FPR _,dst=I.FPR _, ...}) = true
40 :     | moveInstr(I.FMOVE{fsize=I.FP64,src=I.FPR _,dst=I.FDirect _, ...}) = true
41 :     | moveInstr(I.FMOVE{fsize=I.FP64,src=I.FDirect _,dst=I.FPR _, ...}) = true
42 :     | moveInstr(I.FMOVE{fsize=I.FP64,src=I.FDirect _,dst=I.FDirect _, ...}) = true
43 : monnier 411 | moveInstr(I.ANNOTATION{i,...}) = moveInstr i
44 : monnier 247 | moveInstr _ = false
45 :    
46 :     val nop = fn () => I.NOP
47 :    
48 :    
49 :     (*========================================================================
50 :     * Parallel Move
51 :     *========================================================================*)
52 :     fun moveTmpR(I.COPY{tmp=SOME(I.Direct r), ...}) = SOME r
53 :     | moveTmpR(I.FCOPY{tmp=SOME(I.FDirect f), ...}) = SOME f
54 : leunga 731 | moveTmpR(I.FCOPY{tmp=SOME(I.FPR f), ...}) = SOME f
55 : monnier 411 | moveTmpR(I.ANNOTATION{i,...}) = moveTmpR i
56 : monnier 247 | moveTmpR _ = NONE
57 :    
58 :     fun moveDstSrc(I.COPY{src, dst, ...}) = (dst, src)
59 :     | moveDstSrc(I.FCOPY{src, dst, ...}) = (dst, src)
60 : monnier 498 | moveDstSrc(I.MOVE{src=I.Direct rs, dst=I.MemReg rd, ...}) = ([rd], [rs])
61 :     | moveDstSrc(I.MOVE{src=I.MemReg rs, dst=I.Direct rd, ...}) = ([rd], [rs])
62 : leunga 731 | moveDstSrc(I.FMOVE{src=I.FPR rs, dst=I.FPR rd, ...}) = ([rd], [rs])
63 :     | moveDstSrc(I.FMOVE{src=I.FDirect rs, dst=I.FPR rd, ...}) = ([rd], [rs])
64 :     | moveDstSrc(I.FMOVE{src=I.FPR rs, dst=I.FDirect rd, ...}) = ([rd], [rs])
65 :     | moveDstSrc(I.FMOVE{src=I.FDirect rs, dst=I.FDirect rd, ...}) = ([rd], [rs])
66 : monnier 411 | moveDstSrc(I.ANNOTATION{i,...}) = moveDstSrc i
67 : monnier 247 | moveDstSrc _ = error "moveDstSrc"
68 :    
69 :     (*=====================================================================
70 :     * Branches and Calls/Returns
71 :     *=====================================================================*)
72 :     fun branchTargets(I.JMP(_, [])) = [ESCAPES]
73 :     | branchTargets(I.JMP(_, labs)) = map LABELLED labs
74 : monnier 429 | branchTargets(I.RET _) = [ESCAPES]
75 : monnier 247 | branchTargets(I.JCC{opnd=I.ImmedLabel(LE.LABEL(lab)), ...}) =
76 :     [FALLTHROUGH, LABELLED lab]
77 : monnier 411 | branchTargets(I.ANNOTATION{i,...}) = branchTargets i
78 : monnier 247 | branchTargets _ = error "branchTargets"
79 :    
80 :     fun jump label = I.JMP (I.ImmedLabel(LE.LABEL label), [label])
81 :    
82 :     exception NotImplemented
83 : monnier 429 fun setTargets(I.JMP(I.ImmedLabel _,_),[l]) = jump l
84 :     | setTargets(I.JMP(opnd,_),_) = error "setTargets"
85 :     | setTargets(I.JCC{cond,opnd=I.ImmedLabel _},[f,t]) =
86 :     I.JCC{cond=cond,opnd=I.ImmedLabel(LE.LABEL t)}
87 :     | setTargets(I.JCC _,_) = error "setTargets"
88 :     | setTargets(I.ANNOTATION{i,a},l) = I.ANNOTATION{i=setTargets(i,l),a=a}
89 :     | setTargets(i,_) = i
90 : monnier 247 fun negateConditional _ = raise NotImplemented
91 :    
92 : monnier 411 val immedRange={lo= ~1073741824, hi=1073741823}
93 :     val toInt32 = Int32.fromLarge o Int.toLarge
94 :     fun loadImmed{immed,t} =
95 :     I.MOVE{mvOp=I.MOVL,src=I.Immed(toInt32 immed),dst=I.Direct t}
96 : leunga 657 fun loadOperand{opn,t} = I.MOVE{mvOp=I.MOVL,src=opn,dst=I.Direct t}
97 : monnier 411
98 :     (*=====================================================================
99 :     * Hashing and Equality on operands
100 :     *=====================================================================*)
101 :     fun hashOpn(I.Immed i) = Word.fromInt(Int32.toInt i)
102 : george 545 | hashOpn(I.ImmedLabel le) = LE.hash le + 0w123
103 : monnier 411 | hashOpn(I.Relative i) = Word.fromInt i + 0w1232
104 : george 545 | hashOpn(I.LabelEA le) = LE.hash le + 0w44444
105 : leunga 744 | hashOpn(I.Direct r) = C.hashCell r
106 :     | hashOpn(I.MemReg r) = C.hashCell r + 0w2123
107 :     | hashOpn(I.ST f) = C.hashCell f + 0w88
108 :     | hashOpn(I.FPR f) = C.hashCell f + 0w881
109 :     | hashOpn(I.FDirect f) = C.hashCell f + 0w31245
110 : george 545 | hashOpn(I.Displace {base, disp, ...}) =
111 : leunga 744 hashOpn disp + C.hashCell base
112 : monnier 411 | hashOpn(I.Indexed {base, index, scale, disp, ...}) =
113 : leunga 744 C.hashCell index + Word.fromInt scale + hashOpn disp
114 : monnier 411 fun eqOpn(I.Immed a,I.Immed b) = a = b
115 : george 545 | eqOpn(I.ImmedLabel a,I.ImmedLabel b) = LE.==(a,b)
116 : monnier 411 | eqOpn(I.Relative a,I.Relative b) = a = b
117 : george 545 | eqOpn(I.LabelEA a,I.LabelEA b) = LE.==(a,b)
118 : leunga 744 | eqOpn(I.Direct a,I.Direct b) = C.sameColor(a,b)
119 :     | eqOpn(I.MemReg a,I.MemReg b) = C.sameColor(a,b)
120 :     | eqOpn(I.FDirect a,I.FDirect b) = C.sameColor(a,b)
121 :     | eqOpn(I.ST a,I.ST b) = C.sameColor(a,b)
122 :     | eqOpn(I.FPR a,I.FPR b) = C.sameColor(a,b)
123 : monnier 411 | eqOpn(I.Displace{base=a,disp=b,...},I.Displace{base=c,disp=d,...}) =
124 : leunga 744 C.sameColor(a,c) andalso eqOpn(b,d)
125 : monnier 411 | eqOpn(I.Indexed{base=a,index=b,scale=c,disp=d,...},
126 :     I.Indexed{base=e,index=f,scale=g,disp=h,...}) =
127 : leunga 744 C.sameColor(b,f) andalso c = g
128 :     andalso sameCellOption(a,e) andalso eqOpn(d,h)
129 : monnier 411 | eqOpn _ = false
130 : leunga 744 and sameCellOption(NONE, NONE) = true
131 :     | sameCellOption(SOME x, SOME y) = C.sameColor(x,y)
132 :     | sameCellOption _ = false
133 : monnier 411
134 : monnier 247 (*========================================================================
135 :     * Definition and use (for register allocation mainly)
136 :     *========================================================================*)
137 :     val eaxPair = [C.edx, C.eax]
138 :    
139 :     fun defUseR instr = let
140 :     fun operandAcc(I.Direct r, acc) = r::acc
141 : monnier 498 | operandAcc(I.MemReg r, acc) = r::acc
142 : monnier 247 | operandAcc(I.Displace{base, ...}, acc) = base::acc
143 :     | operandAcc(I.Indexed{base=SOME b, index, ...}, acc) = b::index::acc
144 :     | operandAcc(I.Indexed{base=NONE, index, ...}, acc) = index::acc
145 :     | operandAcc(_, acc) = acc
146 :    
147 :     fun operandUse opnd = operandAcc(opnd, [])
148 :    
149 : leunga 731 fun operandUse2(src1, src2) = ([], operandAcc(src1, operandUse src2))
150 :     fun operandUse3(x, y, z) = ([], operandAcc(x, operandAcc(y, operandUse y)))
151 :    
152 : monnier 247 fun operandDef(I.Direct r) = [r]
153 : monnier 498 | operandDef(I.MemReg r) = [r]
154 : monnier 247 | operandDef _ = []
155 :    
156 :     fun multdiv{src, multDivOp} = let
157 :     val uses = operandUse src
158 :     in
159 :     case multDivOp
160 : leunga 606 of (I.IDIVL | I.DIVL) => (eaxPair, C.edx::C.eax::uses)
161 :     | I.MULL => (eaxPair, C.eax::uses)
162 : monnier 247 end
163 :    
164 : george 545 fun unary opnd = (operandDef opnd, operandUse opnd)
165 :     fun cmptest{lsrc, rsrc} = ([], operandAcc(lsrc, operandUse rsrc))
166 : leunga 593 fun push arg = ([C.stackptrR], operandAcc(arg, [C.stackptrR]))
167 : george 545 fun float opnd = ([], operandUse opnd)
168 : monnier 247 in
169 :     case instr
170 :     of I.JMP(opnd, _) => ([], operandUse opnd)
171 :     | I.JCC{opnd, ...} => ([], operandUse opnd)
172 : leunga 744 | I.CALL(opnd,defs,uses,_)=>
173 :     (C.getReg defs, operandAcc(opnd, C.getReg uses))
174 : monnier 498 | I.MOVE{src, dst=I.Direct r, ...} => ([r], operandUse src)
175 :     | I.MOVE{src, dst=I.MemReg r, ...} => ([r], operandUse src)
176 : monnier 247 | I.MOVE{src, dst, ...} => ([], operandAcc(dst, operandUse src))
177 :     | I.LEA{r32, addr} => ([r32], operandUse addr)
178 : george 545 | ( I.CMPL arg | I.CMPW arg | I.CMPB arg
179 : leunga 646 | I.TESTL arg | I.TESTW arg | I.TESTB arg ) => cmptest arg
180 :     | I.BITOP{lsrc, rsrc, ...} => cmptest{lsrc=lsrc,rsrc=rsrc}
181 : george 545 | I.BINARY{binOp=I.XORL,src=I.Direct rs,dst=I.Direct rd,...} =>
182 : leunga 744 if C.sameColor(rs,rd) then ([rd],[]) else ([rd],[rs,rd])
183 : george 545 | I.BINARY{src,dst,...} =>
184 :     (operandDef dst, operandAcc(src, operandUse dst))
185 : leunga 601 | I.ENTER _ => ([C.esp, C.ebp], [C.esp, C.ebp])
186 :     | I.LEAVE => ([C.esp, C.ebp], [C.esp, C.ebp])
187 : monnier 247 | I.MULTDIV arg => multdiv arg
188 :     | I.MUL3{src1, src2=SOME _, dst}=> ([dst], operandUse src1)
189 :     | I.MUL3{src1, dst, ...}=> ([dst], dst::operandUse src1)
190 :    
191 : george 545 | I.UNARY{opnd, ...} => unary opnd
192 :     | I.SET{opnd, ...} => unary opnd
193 :     | ( I.PUSHL arg | I.PUSHW arg | I.PUSHB arg ) => push arg
194 : leunga 641 | I.POP arg => (C.stackptrR::operandDef arg, [C.stackptrR])
195 : monnier 247 | I.CDQ => ([C.edx], [C.eax])
196 :    
197 :     | I.COPY{dst, src, tmp=SOME(I.Direct r), ...} => (r::dst, src)
198 :     | I.COPY{dst, src, ...} => (dst, src)
199 : george 555 | I.FSTPT opnd => float opnd
200 : george 545 | I.FSTPL opnd => float opnd
201 :     | I.FSTPS opnd => float opnd
202 : leunga 579 | I.FSTL opnd => float opnd
203 :     | I.FSTS opnd => float opnd
204 : george 545 | I.FLDL opnd => float opnd
205 :     | I.FLDS opnd => float opnd
206 :     | I.FILD opnd => float opnd
207 : leunga 565 | I.FILDL opnd => float opnd
208 :     | I.FILDLL opnd => float opnd
209 : monnier 247 | I.FBINARY{src, ...} => ([], operandUse src)
210 : leunga 565 | I.FIBINARY{src, ...} => ([], operandUse src)
211 : george 545 | I.FENV{opnd, ...} => ([], operandUse opnd)
212 : monnier 247 | I.FNSTSW => ([C.eax], [])
213 : leunga 731 | I.FUCOM opnd => float opnd
214 :     | I.FUCOMP opnd => float opnd
215 :    
216 :     | I.FMOVE{src, dst, ...} => operandUse2(src, dst)
217 :     | I.FILOAD{ea, dst, ...} => operandUse2(ea, dst)
218 :     | I.FCMP{lsrc, rsrc, ...} => operandUse2(lsrc, rsrc)
219 :     | I.FBINOP{lsrc, rsrc, dst, ...} => operandUse3(lsrc, rsrc, dst)
220 :     | I.FIBINOP{lsrc, rsrc, dst, ...} => operandUse3(lsrc, rsrc, dst)
221 :     | I.FUNOP{src, dst, ...} => operandUse2(src, dst)
222 :    
223 : monnier 247 | I.SAHF => ([], [C.eax])
224 : george 545 (* This sets the low order byte,
225 :     * do potentially it may define *and* use
226 :     *)
227 :     | I.CMOV{src,dst,...} => ([dst], operandAcc(src, [dst]))
228 : leunga 657 | I.ANNOTATION{a=C.DEF_USE{cellkind=C.GP,defs,uses}, i, ...} =>
229 :     let val (d,u) = defUseR i in (defs@d, u@uses) end
230 : monnier 498 | I.ANNOTATION{a, i, ...} => defUseR i
231 : monnier 247 | _ => ([], [])
232 :     end (* defUseR *)
233 :    
234 :     fun defUseF instr = let
235 :     fun operand(I.FDirect f) = [f]
236 : leunga 731 | operand(I.FPR f) = [f]
237 : monnier 247 | operand _ = []
238 : leunga 731
239 :     fun operandAcc(I.FDirect f, acc) = f::acc
240 :     | operandAcc(I.FPR f, acc) = f::acc
241 :     | operandAcc(_ , acc) = acc
242 :    
243 :     fun fbinop(lsrc, rsrc, dst) =
244 :     let val def = operand dst
245 :     val use = operandAcc(lsrc, operand rsrc)
246 :     in (def, use)
247 :     end
248 :    
249 :     val fcmpTmp = [C.ST 0]
250 :    
251 : monnier 247 in
252 :     case instr
253 : george 555 of I.FSTPT opnd => (operand opnd, [])
254 :     | I.FSTPL opnd => (operand opnd, [])
255 : george 545 | I.FSTPS opnd => (operand opnd, [])
256 : leunga 579 | I.FSTL opnd => (operand opnd, [])
257 :     | I.FSTS opnd => (operand opnd, [])
258 : george 555 | I.FLDT opnd => ([], operand opnd)
259 : george 545 | I.FLDL opnd => ([], operand opnd)
260 :     | I.FLDS opnd => ([], operand opnd)
261 : leunga 731 | I.FUCOM opnd => ([], operand opnd)
262 :     | I.FUCOMP opnd => ([], operand opnd)
263 : leunga 744 | I.CALL(_, defs, uses,_) => (C.getFreg defs, C.getFreg uses)
264 : monnier 247 | I.FBINARY{dst, src, ...}=> (operand dst, operand dst @ operand src)
265 :     | I.FCOPY{dst, src, tmp=SOME(I.FDirect f), ...} => (f::dst, src)
266 : leunga 731 | I.FCOPY{dst, src, tmp=SOME(I.FPR f), ...} => (f::dst, src)
267 : monnier 247 | I.FCOPY{dst, src, ...} => (dst, src)
268 : leunga 731
269 :     | I.FMOVE{src, dst, ...} => (operand dst, operand src)
270 :     | I.FILOAD{ea, dst, ...} => (operand dst, [])
271 :     | I.FCMP{lsrc, rsrc, ...} => (fcmpTmp, operandAcc(lsrc, operand rsrc))
272 :     | I.FBINOP{lsrc, rsrc, dst, ...} => fbinop(lsrc, rsrc, dst)
273 :     | I.FIBINOP{lsrc, rsrc, dst, ...} => fbinop(lsrc, rsrc, dst)
274 :     | I.FUNOP{src, dst, ...} => (operand dst, operand src)
275 :    
276 : leunga 657 | I.ANNOTATION{a=C.DEF_USE{cellkind=C.FP,defs,uses}, i, ...} =>
277 :     let val (d,u) = defUseF i in (defs@d, u@uses) end
278 : monnier 498 | I.ANNOTATION{a, i, ...} => defUseF i
279 : monnier 247 | _ => ([], [])
280 :     end
281 :    
282 :     fun defUse C.GP = defUseR
283 :     | defUse C.FP = defUseF
284 :     | defUse _ = error "defUse"
285 : monnier 411
286 :     (*========================================================================
287 :     * Annotations
288 :     *========================================================================*)
289 : monnier 469 fun getAnnotations(I.ANNOTATION{i,a}) =
290 :     let val (i,an) = getAnnotations i in (i,a::an) end
291 :     | getAnnotations i = (i,[])
292 : monnier 411 fun annotate(i,a) = I.ANNOTATION{i=i,a=a}
293 : leunga 657
294 :     (*========================================================================
295 :     * Replicate an instruction
296 :     *========================================================================*)
297 :     fun replicate(I.ANNOTATION{i,a}) = I.ANNOTATION{i=replicate i,a=a}
298 :     | replicate(I.COPY{tmp=SOME _, dst, src}) =
299 :     I.COPY{tmp=SOME(I.Direct(C.newReg())), dst=dst, src=src}
300 :     | replicate(I.FCOPY{tmp=SOME _, dst, src}) =
301 :     I.FCOPY{tmp=SOME(I.FDirect(C.newFreg())), dst=dst, src=src}
302 :     | replicate i = i
303 : monnier 247 end
304 :    

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