jit_aarch64.c 9.7 KB

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499
  1. #include <stdint.h>
  2. enum jit_reg {
  3. R0 = 0,
  4. R1,
  5. R2,
  6. R3,
  7. R4,
  8. R5,
  9. R6,
  10. R7,
  11. R8,
  12. R9,
  13. R10,
  14. R11,
  15. R12,
  16. R13, // SP Stack Pointer
  17. R14, // LR Link Register
  18. R15 // PC Program Counter
  19. };
  20. enum arg_reg {
  21. ARGR0 = 0,
  22. ARGR1,
  23. ARGR2
  24. };
  25. #define RSP R13
  26. static uint32_t* code;
  27. static uint32_t code_idx;
  28. static uint32_t cpool_idx; // constant pool
  29. #define JIT_MAX_LABELS 32
  30. static int label_idx = 0;
  31. static Label jit_labels[JIT_MAX_LABELS];
  32. static Label jit_labels_unres[JIT_MAX_LABELS]; // unresolved (forward) labels
  33. static int unres_labels = 0;
  34. /*
  35. 31-28 cond
  36. 27: 0
  37. 26: 1
  38. 25: 0
  39. 24: P (1 = offset addressing)
  40. 23: U (1 = +, 0 = -)
  41. 22: 0 (1 = byte access)
  42. 21: W (0 = offset addressing)
  43. 20: L (0 = store 1 = load)
  44. */
  45. void jit_init(int gap) {
  46. // cleans up jit state
  47. label_idx = 0;
  48. unres_labels = 0;
  49. code_idx = 0;
  50. cpool_idx = gap;
  51. for (int i=0; i<JIT_MAX_LABELS; i++) {
  52. if (jit_labels[i].name) free(jit_labels[i].name);
  53. jit_labels[i].name = NULL;
  54. jit_labels[i].idx = 0;
  55. if (jit_labels_unres[i].name) free(jit_labels_unres[i].name);
  56. jit_labels_unres[i].name = NULL;
  57. jit_labels_unres[i].idx = 0;
  58. }
  59. }
  60. // why is this 32 bit?
  61. void jit_movi(int reg, uint64_t imm) {
  62. // load from constant pool
  63. // adr x0, pc+0
  64. uint32_t op = 0x10000000;
  65. op |= reg; // dreg
  66. op |= (((cpool_idx*2)-code_idx))<<5;
  67. uint64_t* pool = (uint64_t*)(((uint64_t)code)+cpool_idx * 8);
  68. printf("code: %p pool: %p\n", code, pool);
  69. *pool = imm; // store in constant pool
  70. cpool_idx++;
  71. code[code_idx++] = op;
  72. // ldr x0, [x0]
  73. op = 0xf9400000;
  74. op |= reg; // dest
  75. op |= (reg<<5); // source
  76. code[code_idx++] = op;
  77. }
  78. void jit_movr(int dreg, int sreg) {
  79. uint32_t op = 0xaa0003e0;
  80. op |= (sreg<<16);
  81. op |= (dreg<<0);
  82. code[code_idx++] = op;
  83. }
  84. void jit_movneg(int dreg, int sreg) {
  85. // TODO
  86. uint32_t op = 0x41a00000;
  87. op |= (sreg<<0); // base reg = pc
  88. op |= (dreg<<12); // dreg
  89. code[code_idx++] = op;
  90. }
  91. void jit_movne(int dreg, int sreg) {
  92. // TODO
  93. uint32_t op = 0x11a00000;
  94. op |= (sreg<<0); // base reg = pc
  95. op |= (dreg<<12); // dreg
  96. code[code_idx++] = op;
  97. }
  98. void jit_moveq(int dreg, int sreg) {
  99. // TODO
  100. uint32_t op = 0xaa0003e0;
  101. op |= (sreg<<16); // base reg = pc
  102. op |= (dreg<<0); // dreg
  103. code[code_idx++] = op;
  104. }
  105. void jit_lea(int reg, void* addr) {
  106. jit_movi(reg, (uint64_t)addr);
  107. }
  108. void jit_ldr(int reg) {
  109. uint32_t op = 0xf9400000;
  110. op |= (reg<<5); // sreg
  111. op |= reg; // dreg
  112. code[code_idx++] = op;
  113. }
  114. void jit_ldr_stack(int dreg, int offset) {
  115. // ldur
  116. uint32_t op = 0xf84003e0;
  117. if (offset == 0) {
  118. op = 0xf94003e0;
  119. }
  120. op |= ((offset)&0xff)<<12;
  121. op |= (dreg)&0xf; // dreg
  122. code[code_idx++] = op;
  123. }
  124. void jit_str_stack(int sreg, int offset) {
  125. // stur
  126. uint32_t op = 0xf80003e0;
  127. if (offset == 0) {
  128. // str
  129. op = 0xf90003e0;
  130. }
  131. if (offset<0) {
  132. offset = -1*offset;
  133. }
  134. op |= (offset)&0xfff;
  135. op |= (sreg<<12); // dreg
  136. code[code_idx++] = op;
  137. }
  138. void jit_inc_stack(int64_t offset) {
  139. // FIXME optimize
  140. jit_movi(9, offset*2); // FIXME
  141. uint32_t op = 0x8b2963ff;
  142. code[code_idx++] = op;
  143. }
  144. void jit_dec_stack(int64_t offset) {
  145. // FIXME optimize
  146. jit_movi(9, offset*2);
  147. uint32_t op = 0xcb2963ff;
  148. code[code_idx++] = op;
  149. }
  150. void jit_ldrw(int reg) {
  151. jit_ldr(reg);
  152. }
  153. // 8 bit only from rdx! (R3)
  154. void jit_ldrb(int reg) {
  155. // TODO
  156. uint32_t op = 0;
  157. op |= 1<<22; // byte access
  158. op |= (reg<<16); // r3
  159. op |= (3<<12); // dreg
  160. code[code_idx++] = op;
  161. }
  162. // 8 bit only from rdx! (R3)
  163. void jit_ldrs(int reg) {
  164. // TODO
  165. uint32_t op = 0; // ldrh
  166. op |= 1<<22; // byte access
  167. op |= (reg<<16); // r3
  168. op |= (3<<12); // dreg
  169. code[code_idx++] = op;
  170. }
  171. // 8 bit only from rdx! (R3)
  172. void jit_strb(int reg) {
  173. // TODO
  174. uint32_t op = 0;
  175. op |= 1<<22; // byte access
  176. op |= (reg<<16); // r3
  177. op |= (3<<12); // dreg
  178. code[code_idx++] = op;
  179. }
  180. // 16 bit only from rdx! (R3)
  181. void jit_strs(int reg) {
  182. // TODO
  183. uint32_t op = 0; // strh
  184. op |= 1<<22; // byte access
  185. op |= (reg<<16); // r3
  186. op |= (3<<12); // dreg
  187. code[code_idx++] = op;
  188. }
  189. // 32 bit only from rdx!
  190. void jit_strw(int reg) {
  191. // TODO
  192. uint32_t op = 0;
  193. op |= (reg<<16); // r3
  194. op |= (3<<12); // dreg
  195. code[code_idx++] = op;
  196. }
  197. #define jit_stra jit_strw
  198. void jit_addr(int dreg, int sreg) {
  199. uint32_t op = 0x8b000000;
  200. op |= (sreg<<16);
  201. op |= (dreg<<5);
  202. op |= (dreg);
  203. code[code_idx++] = op;
  204. }
  205. void jit_addi(int dreg, int imm) {
  206. // FIXME
  207. jit_movi(9,imm);
  208. jit_addr(dreg,9);
  209. }
  210. void jit_subr(int dreg, int sreg) {
  211. uint32_t op = 0xcb000000;
  212. op |= (sreg<<16);
  213. op |= (dreg<<5);
  214. op |= (dreg);
  215. code[code_idx++] = op;
  216. }
  217. // addi 0x11000000
  218. // subi 0xd1000000
  219. void jit_mulr(int dreg, int sreg) {
  220. uint32_t op = 0x1b007c00;
  221. op |= (sreg<<5);
  222. op |= (dreg<<0);
  223. op |= (dreg<<16);
  224. code[code_idx++] = op;
  225. }
  226. void jit_andr(int dreg, int sreg) {
  227. uint32_t op = 0x0a000000;
  228. op |= (sreg<<16);
  229. op |= (dreg<<5);
  230. op |= (dreg);
  231. code[code_idx++] = op;
  232. }
  233. void jit_notr(int dreg) {
  234. uint32_t op = 0x2a200000;
  235. op |= (dreg<<0);
  236. op |= (dreg<<12);
  237. code[code_idx++] = op;
  238. }
  239. void jit_orr(int dreg, int sreg) {
  240. uint32_t op = 0x2a000000;
  241. op |= (sreg<<16);
  242. op |= (dreg<<5);
  243. op |= (dreg);
  244. code[code_idx++] = op;
  245. }
  246. // FIXME
  247. void jit_xorr(int dreg, int sreg) {
  248. uint32_t op = 0xe0200000;
  249. op |= (sreg<<16);
  250. op |= (dreg<<5);
  251. op |= (dreg);
  252. code[code_idx++] = op;
  253. }
  254. void jit_shlr(int dreg, int sreg) {
  255. uint32_t op = 0x1ac02000;
  256. op |= (sreg<<16);
  257. op |= (dreg<<5);
  258. op |= (dreg);
  259. code[code_idx++] = op;
  260. }
  261. void jit_shrr(int dreg, int sreg) {
  262. uint32_t op = 0x1ac02400;
  263. op |= (sreg<<16);
  264. op |= (dreg<<5);
  265. op |= (dreg);
  266. code[code_idx++] = op;
  267. }
  268. void jit_push(int r1, int r2) {
  269. for (int i=r1; i<=r2; i++) {
  270. uint32_t op = 0xf81f0fe0;
  271. op |= i;
  272. code[code_idx++] = op;
  273. }
  274. }
  275. void jit_pop(int r1, int r2) {
  276. for (int i=r1; i<=r2; i++) {
  277. uint32_t op = 0xf84107e0;
  278. op |= i;
  279. code[code_idx++] = op;
  280. }
  281. }
  282. void jit_call(void* func, char* note) {
  283. uint32_t op;
  284. uint32_t reg = 10;
  285. jit_push(30,30); // push LR
  286. //jit_movr(4,30);
  287. jit_movi(reg, (uint64_t)func); // FIXME
  288. //code[code_idx++] = 0x1000005e; // ADR x30 + 4
  289. op = 0xd63f0000; // BLR
  290. op |= (reg<<5);
  291. code[code_idx++] = op;
  292. jit_pop(30,30); // pop LR
  293. //jit_movr(30,4);
  294. }
  295. #define jit_call2 jit_call
  296. #define jit_call3 jit_call
  297. void jit_callr(int reg) {
  298. uint32_t op;
  299. jit_push(30,30); // push LR
  300. //code[code_idx++] = 0x1000005e; // ADR x30 + 4
  301. op = 0xd63f0000; // BLR
  302. op |= (reg<<5);
  303. code[code_idx++] = op;
  304. jit_pop(30,30); // pop LR
  305. }
  306. int64_t inline_div(int64_t a, int64_t b) {
  307. return a/b;
  308. }
  309. // FIXME
  310. void jit_divr(int dreg, int sreg) {
  311. jit_movr(0,dreg);
  312. jit_movr(1,sreg);
  313. jit_call(inline_div,"div");
  314. if (dreg!=0) jit_movr(dreg,0);
  315. // call the c lib function
  316. // later: http://thinkingeek.com/2013/08/11/arm-assembler-raspberry-pi-chapter-15/
  317. }
  318. int64_t inline_mod(int64_t a, int64_t b) {
  319. return a%b;
  320. }
  321. void jit_modr(int dreg, int sreg) {
  322. jit_movr(0,dreg);
  323. jit_movr(1,sreg);
  324. jit_call(inline_mod,"mod");
  325. if (dreg!=0) jit_movr(dreg,0);
  326. }
  327. void jit_cmpr(int sreg, int dreg) {
  328. uint32_t op = 0xe1500000;
  329. op|=(sreg<<0);
  330. op|=(dreg<<16);
  331. code[code_idx++] = op;
  332. }
  333. void jit_cmpi(int sreg, int imm) {
  334. uint32_t op = 0xe3500000;
  335. op|=imm&0xffff; // TODO double check
  336. op|=(sreg<<16);
  337. code[code_idx++] = op;
  338. }
  339. Label* find_label(char* label) {
  340. for (int i=0; i<label_idx; i++) {
  341. if (jit_labels[i].name) {
  342. //printf("find_label %s label vs %s\r\n",label,jit_labels[i].name);
  343. }
  344. if (jit_labels[i].name && (strcmp(jit_labels[i].name,label)==0)) {
  345. return &jit_labels[i];
  346. }
  347. }
  348. return NULL;
  349. }
  350. Label* find_unresolved_label(char* label) {
  351. for (int i=0; i<unres_labels; i++) {
  352. if (jit_labels_unres[i].name) {
  353. //printf("find_unres_label %s label vs %s\r\n",label,jit_labels_unres[i].name);
  354. }
  355. if (jit_labels_unres[i].name && (strcmp(jit_labels_unres[i].name,label)==0)) {
  356. return &jit_labels_unres[i];
  357. }
  358. }
  359. return NULL;
  360. }
  361. void jit_emit_branch(uint32_t op, char* label) {
  362. Label* lbl = find_label(label);
  363. if (lbl) {
  364. int offset = (lbl->idx - code_idx) - 2;
  365. //printf("offset to %s: %d (*4)\r\n",label,offset);
  366. if (offset<0) {
  367. offset = 0x1000000-(-offset);
  368. op|=offset;
  369. code[code_idx++] = op;
  370. }
  371. } else {
  372. //printf("! label not found %s, adding unresolved.\r\n",label);
  373. jit_labels_unres[unres_labels].name = strdup(label);
  374. jit_labels_unres[unres_labels].idx = code_idx;
  375. code[code_idx++] = op;
  376. unres_labels++;
  377. }
  378. }
  379. void jit_je(char* label) {
  380. uint32_t op = 0x0a000000; // beq
  381. jit_emit_branch(op, label);
  382. }
  383. void jit_jge(char* label) {
  384. uint32_t op = 0xaa000000; // bge
  385. jit_emit_branch(op, label);
  386. }
  387. void jit_jne(char* label) {
  388. uint32_t op = 0x1a000000; // bne
  389. jit_emit_branch(op, label);
  390. }
  391. void jit_jneg(char* label) {
  392. uint32_t op = 0x4a000000; // bmi
  393. jit_emit_branch(op, label);
  394. }
  395. void jit_jmp(char* label) {
  396. //printf("jmp to label: %s\r\n",label);
  397. uint32_t op = 0xea000000; // b
  398. jit_emit_branch(op, label);
  399. }
  400. void jit_label(char* label) {
  401. jit_labels[label_idx].name = strdup(label);
  402. jit_labels[label_idx].idx = code_idx;
  403. Label* unres_lbl = NULL;
  404. while ((unres_lbl = find_unresolved_label(label))) {
  405. //printf("! forward label to %s at idx %d resolved.\r\n",label,unres_lbl->idx);
  406. code[unres_lbl->idx] |= (code_idx - unres_lbl->idx) - 2;
  407. free(unres_lbl->name);
  408. unres_lbl->name = NULL;
  409. unres_lbl->idx = 0;
  410. }
  411. label_idx++;
  412. }
  413. void jit_ret() {
  414. uint32_t op = 0xd65f03c0;
  415. code[code_idx++] = op;
  416. }
  417. // do any needed stack alignment etc. here for host ABI
  418. void jit_host_call_enter() {
  419. }
  420. void jit_host_call_exit() {
  421. }
  422. void jit_comment(char* comment) {
  423. }
  424. void debug_handler() {
  425. // NYI
  426. }