Написание VOP, эквивалентного mul / imul - PullRequest
Новая
       111

Написание VOP, эквивалентного mul / imul

6 голосов
/ 20 июня 2020

Итак, инструкции mul и imul умножают машинные слова и сохраняют результат и переполнение в некоторых регистрах (см. Это, например, https://c9x.me/x86/html/file_module_x86_id_210.html). Я пытаюсь написать vop, который полностью использовал бы эту информацию и возвращал 2 значения. Это возможно? Я не могу найти никакой информации о том, как заставить vop возвращать несколько значений. Если кто-то может просто показать пример того, как все это будет выглядеть, я тоже был бы признателен.

EDIT: Итак, я кое-что понял, но этого все еще недостаточно. Я опубликую его здесь, а затем объясню проблему. 

(defpackage #:fixmul
  (:use #:CL)
  (:export #:fixmul))

(in-package #:fixmul)


(sb-c:defknown fixmul (fixnum fixnum) (values fixnum fixnum &optional)
    (sb-c:foldable sb-c:flushable sb-c:movable)
  :overwrite-fndb-silently t)

(in-package #:sb-vm)

(define-vop (fixmul:fixmul)
  (:policy :fast-safe)
  (:translate fixmul:fixmul)
  (:args (x :scs (signed-reg) :target eax)
         (y :scs (signed-reg signed-stack)))
  (:arg-types fixnum fixnum)
  (:args-var args)
  (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
               :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
  (:temporary (:sc signed-reg :offset edx-offset :target rem
               :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
  (:results (quo :scs (signed-reg))
            (rem :scs (signed-reg)))
  (:result-types fixnum fixnum)
  (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
  (:vop-var vop)
  (:save-p :compute-only)
  (:generator 5
              (move eax x)
              (inst mul eax y)
              (move quo eax)
              (move rem edx)))

(in-package #:fixmul)

(defun fixmul (a b)
  (fixmul a b))

Итак, это разбирается на: 

> (disassemble 'fixmul)
; disassembly for FIXMUL
; Size: 35 bytes. Origin: #x52C42F4F                          ; FIXMUL
; 4F:       48F7E7           MUL RAX, RDI
; 52:       488BFA           MOV RDI, RDX
; 55:       48D1E0           SHL RAX, 1
; 58:       48D1E7           SHL RDI, 1
; 5B:       488BD0           MOV RDX, RAX
; 5E:       488D5D10         LEA RBX, [RBP+16]
; 62:       B904000000       MOV ECX, 4
; 67:       BE17001050       MOV ESI, #x50100017              ; NIL
; 6C:       F9               STC
; 6D:       488BE5           MOV RSP, RBP
; 70:       5D               POP RBP
; 71:       C3               RET
NIL

Это неплохо, но я не понимаю большую часть что я делаю на стороне sbcl, в частности - почему я получаю LEA RBX, [RBP + 16] и MOV ESI, # x50100017 инструкции?

EDIT2: Кажется, эти инструкции в основном касаются возврата 2 значений. Однако все это проблематично c в том смысле, что он использует собственные исправления CL и c, а не только необработанные машинные слова. Я не знаю, как решить эту проблему, поэтому не отвечаю самостоятельно.

1 Ответ

1 голос
/ 25 июля 2020

Попробуйте: 

(defpackage #:fixmul
  (:use #:CL)
  (:export #:fixmul))

(in-package #:fixmul)

(sb-c:defknown fixmul ((signed-byte 64) (signed-byte 64)) 
               (values (signed-byte 64) (signed-byte 64) &optional)
               (sb-c:foldable sb-c:flushable sb-c:movable))

(in-package #:sb-vm)

(define-vop (fixmul:fixmul)
  (:policy :fast-safe)
  (:translate fixmul:fixmul)
  (:args (x :scs (signed-reg) :target eax)
         (y :scs (signed-reg signed-stack)))
  (:arg-types signed-num signed-num)
  ; (:args-var args)
  (:temporary (:sc signed-reg :offset eax-offset :target quo
               :from (:argument 0) :to (:result 0)) eax)
  (:temporary (:sc signed-reg :offset edx-offset :target rem
               :from (:argument 0) :to (:result 1)) edx)
  (:results (quo :scs (signed-reg))
            (rem :scs (signed-reg)))
  (:result-types signed-num signed-num)
  (:note "inline (unsigned-byte 64) arithmetic")
  (:vop-var vop)
  (:save-p :compute-only)
  (:generator 5
              (move eax x)
              (inst mul eax y)
              (move quo eax)
              (move rem edx)))

(in-package #:fixmul)

(defun fixmul (a b)
  (fixmul a b))

Теперь: (разобрать 'fixmul)

Показывает: 

; disassembly for FIXMUL
; 02E2D561:       498BC0           MOV RAX, R8                ; no-arg-parsing entry point
;       64:       49F7E1           MUL RAX, R9
;       67:       488BCA           MOV RCX, RDX
;       6A:       486BD002         IMUL RDX, RAX, 2
;       6E:       710E             JNO L0
;       70:       488BD0           MOV RDX, RAX
;       73:       4C8D1C2540060020 LEA R11, [#x20000640]      ; ALLOC-SIGNED-BIGNUM-IN-RDX
;       7B:       41FFD3           CALL R11
;       7E: L0:   486BF902         IMUL RDI, RCX, 2
;       82:       710E             JNO L1
;       84:       488BF9           MOV RDI, RCX
;       87:       4C8D1C2518070020 LEA R11, [#x20000718]      ; ALLOC-SIGNED-BIGNUM-IN-RDI
;       8F:       41FFD3           CALL R11
;       92: L1:   488D5D10         LEA RBX, [RBP+16]
;       96:       B904000000       MOV ECX, 4
;       9B:       BE17001020       MOV ESI, 537919511
;       A0:       F9               STC
;       A1:       488BE5           MOV RSP, RBP
;       A4:       5D               POP RBP
;       A5:       C3               RET
;       A6:       0F0B0A           BREAK 10                   ; error trap
;       A9:       02               BYTE #X02
;       AA:       18               BYTE #X18                  ; INVALID-ARG-COUNT-ERROR
;       AB:       54               BYTE #X54                  ; RCX
NIL

Как видно из

; 73: 4C8D1C2540060020 LEA R11, [#x20000640] ; ALLOC-SIGNED-BIGNUM-IN-RDX

и

; 87: 4C8D1C2518070020 LEA R11, [#x20000718] ; ALLOC-SIGNED-BIGNUM-IN-RDI

, что выделяется bignum, который равен (and integer (not fixnum)). Поскольку у меня 64-битная система, bignum умещается в одном машинном слове. В 32-битной системе разборка будет отличаться. В этом случае вы можете указать (signed-byte 32) в sb-c:defknown fixmul.

Тип вашего результата и типы аргументов тоже могут отличаться (таким образом, если вы знаете, что ваши входные значения будут небольшими, вы все равно можете получить результаты для значений, близких к максимальному значению (signed-byte 32).): 

(sb-c:defknown fixmul ((signed-byte 32) (signed-byte 32)) 
               (values (signed-byte 64) (signed-byte 64) &optional)
               (sb-c:foldable sb-c:flushable sb-c:movable))

Некоторые тесты: 

(fixmul 10000000000000000 100000000000000000)

> 4089650035136921600
  54210108624275


(fixmul 20 -200000)

> -4000000
  19

Примечание: мне пришлось закомментировать (:args-var args) и отказаться от :overwrite-fndb-silently t, чтобы мой код работал правильно. Вероятно, это связано с различием версий моего sbcl и вашего.

...