hw/tricore: Clean up includes
[qemu/armbru.git] / docs / devel / tcg-ops.rst
blob9adc0c9b6cc2e01284b67128886e6bd79b7070b5
1 .. _tcg-ops-ref:
3 *******************************
4 TCG Intermediate Representation
5 *******************************
7 Introduction
8 ============
10 TCG (Tiny Code Generator) began as a generic backend for a C
11 compiler. It was simplified to be used in QEMU. It also has its roots
12 in the QOP code generator written by Paul Brook.
14 Definitions
15 ===========
17 TCG receives RISC-like *TCG ops* and performs some optimizations on them,
18 including liveness analysis and trivial constant expression
19 evaluation.  TCG ops are then implemented in the host CPU back end,
20 also known as the TCG target.
22 The TCG *target* is the architecture for which we generate the
23 code. It is of course not the same as the "target" of QEMU which is
24 the emulated architecture. As TCG started as a generic C backend used
25 for cross compiling, it is assumed that the TCG target is different
26 from the host, although it is never the case for QEMU.
28 In this document, we use *guest* to specify what architecture we are
29 emulating; *target* always means the TCG target, the machine on which
30 we are running QEMU.
32 A TCG *function* corresponds to a QEMU Translated Block (TB).
34 A TCG *temporary* is a variable only live in a basic block. Temporaries are allocated explicitly in each function.
36 A TCG *local temporary* is a variable only live in a function. Local temporaries are allocated explicitly in each function.
38 A TCG *global* is a variable which is live in all the functions
39 (equivalent of a C global variable). They are defined before the
40 functions defined. A TCG global can be a memory location (e.g. a QEMU
41 CPU register), a fixed host register (e.g. the QEMU CPU state pointer)
42 or a memory location which is stored in a register outside QEMU TBs
43 (not implemented yet).
45 A TCG *basic block* corresponds to a list of instructions terminated
46 by a branch instruction.
48 An operation with *undefined behavior* may result in a crash.
50 An operation with *unspecified behavior* shall not crash.  However,
51 the result may be one of several possibilities so may be considered
52 an *undefined result*.
54 Intermediate representation
55 ===========================
57 Introduction
58 ------------
60 TCG instructions operate on variables which are temporaries, local
61 temporaries or globals. TCG instructions and variables are strongly
62 typed. Two types are supported: 32 bit integers and 64 bit
63 integers. Pointers are defined as an alias to 32 bit or 64 bit
64 integers depending on the TCG target word size.
66 Each instruction has a fixed number of output variable operands, input
67 variable operands and always constant operands.
69 The notable exception is the call instruction which has a variable
70 number of outputs and inputs.
72 In the textual form, output operands usually come first, followed by
73 input operands, followed by constant operands. The output type is
74 included in the instruction name. Constants are prefixed with a '$'.
76 .. code-block:: none
78    add_i32 t0, t1, t2    /* (t0 <- t1 + t2) */
81 Assumptions
82 -----------
84 Basic blocks
85 ^^^^^^^^^^^^
87 * Basic blocks end after branches (e.g. brcond_i32 instruction),
88   goto_tb and exit_tb instructions.
90 * Basic blocks start after the end of a previous basic block, or at a
91   set_label instruction.
93 After the end of a basic block, the content of temporaries is
94 destroyed, but local temporaries and globals are preserved.
96 Floating point types
97 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
99 * Floating point types are not supported yet
101 Pointers
102 ^^^^^^^^
104 * Depending on the TCG target, pointer size is 32 bit or 64
105   bit. The type ``TCG_TYPE_PTR`` is an alias to ``TCG_TYPE_I32`` or
106   ``TCG_TYPE_I64``.
108 Helpers
109 ^^^^^^^
111 * Using the tcg_gen_helper_x_y it is possible to call any function
112   taking i32, i64 or pointer types. By default, before calling a helper,
113   all globals are stored at their canonical location and it is assumed
114   that the function can modify them. By default, the helper is allowed to
115   modify the CPU state or raise an exception.
117   This can be overridden using the following function modifiers:
119   - ``TCG_CALL_NO_READ_GLOBALS`` means that the helper does not read globals,
120     either directly or via an exception. They will not be saved to their
121     canonical locations before calling the helper.
123   - ``TCG_CALL_NO_WRITE_GLOBALS`` means that the helper does not modify any globals.
124     They will only be saved to their canonical location before calling helpers,
125     but they won't be reloaded afterwards.
127   - ``TCG_CALL_NO_SIDE_EFFECTS`` means that the call to the function is removed if
128     the return value is not used.
130   Note that ``TCG_CALL_NO_READ_GLOBALS`` implies ``TCG_CALL_NO_WRITE_GLOBALS``.
132   On some TCG targets (e.g. x86), several calling conventions are
133   supported.
135 Branches
136 ^^^^^^^^
138 * Use the instruction 'br' to jump to a label.
140 Code Optimizations
141 ------------------
143 When generating instructions, you can count on at least the following
144 optimizations:
146 - Single instructions are simplified, e.g.
148   .. code-block:: none
150      and_i32 t0, t0, $0xffffffff
152   is suppressed.
154 - A liveness analysis is done at the basic block level. The
155   information is used to suppress moves from a dead variable to
156   another one. It is also used to remove instructions which compute
157   dead results. The later is especially useful for condition code
158   optimization in QEMU.
160   In the following example:
162   .. code-block:: none
164      add_i32 t0, t1, t2
165      add_i32 t0, t0, $1
166      mov_i32 t0, $1
168   only the last instruction is kept.
171 Instruction Reference
172 =====================
174 Function call
175 -------------
177 .. list-table::
179    * - call *<ret>* *<params>* ptr
181      - |  call function 'ptr' (pointer type)
182        |
183        |  *<ret>* optional 32 bit or 64 bit return value
184        |  *<params>* optional 32 bit or 64 bit parameters
186 Jumps/Labels
187 ------------
189 .. list-table::
191    * - set_label $label
193      - | Define label 'label' at the current program point.
195    * - br $label
197      - | Jump to label.
199    * - brcond_i32/i64 *t0*, *t1*, *cond*, *label*
201      - | Conditional jump if *t0* *cond* *t1* is true. *cond* can be:
202        |
203        |   ``TCG_COND_EQ``
204        |   ``TCG_COND_NE``
205        |   ``TCG_COND_LT /* signed */``
206        |   ``TCG_COND_GE /* signed */``
207        |   ``TCG_COND_LE /* signed */``
208        |   ``TCG_COND_GT /* signed */``
209        |   ``TCG_COND_LTU /* unsigned */``
210        |   ``TCG_COND_GEU /* unsigned */``
211        |   ``TCG_COND_LEU /* unsigned */``
212        |   ``TCG_COND_GTU /* unsigned */``
214 Arithmetic
215 ----------
217 .. list-table::
219    * - add_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
221      - | *t0* = *t1* + *t2*
223    * - sub_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
225      - | *t0* = *t1* - *t2*
227    * - neg_i32/i64 *t0*, *t1*
229      - | *t0* = -*t1* (two's complement)
231    * - mul_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
233      - | *t0* = *t1* * *t2*
235    * - div_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
237      - | *t0* = *t1* / *t2* (signed)
238        | Undefined behavior if division by zero or overflow.
240    * - divu_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
242      - | *t0* = *t1* / *t2* (unsigned)
243        | Undefined behavior if division by zero.
245    * - rem_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
247      - | *t0* = *t1* % *t2* (signed)
248        | Undefined behavior if division by zero or overflow.
250    * - remu_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
252      - | *t0* = *t1* % *t2* (unsigned)
253        | Undefined behavior if division by zero.
256 Logical
257 -------
259 .. list-table::
261    * - and_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
263      - | *t0* = *t1* & *t2*
265    * - or_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
267      - | *t0* = *t1* | *t2*
269    * - xor_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
271      - | *t0* = *t1* ^ *t2*
273    * - not_i32/i64 *t0*, *t1*
275      - | *t0* = ~\ *t1*
277    * - andc_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
279      - | *t0* = *t1* & ~\ *t2*
281    * - eqv_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
283      - | *t0* = ~(*t1* ^ *t2*), or equivalently, *t0* = *t1* ^ ~\ *t2*
285    * - nand_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
287      - | *t0* = ~(*t1* & *t2*)
289    * - nor_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
291      - | *t0* = ~(*t1* | *t2*)
293    * - orc_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
295      - | *t0* = *t1* | ~\ *t2*
297    * - clz_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
299      - | *t0* = *t1* ? clz(*t1*) : *t2*
301    * - ctz_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
303      - | *t0* = *t1* ? ctz(*t1*) : *t2*
305    * - ctpop_i32/i64 *t0*, *t1*
307      - | *t0* = number of bits set in *t1*
308        |
309        | With *ctpop* short for "count population", matching
310        | the function name used in ``include/qemu/host-utils.h``.
313 Shifts/Rotates
314 --------------
316 .. list-table::
318    * - shl_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
320      - | *t0* = *t1* << *t2*
321        | Unspecified behavior if *t2* < 0 or *t2* >= 32 (resp 64)
323    * - shr_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
325      - | *t0* = *t1* >> *t2* (unsigned)
326        | Unspecified behavior if *t2* < 0 or *t2* >= 32 (resp 64)
328    * - sar_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
330      - | *t0* = *t1* >> *t2* (signed)
331        | Unspecified behavior if *t2* < 0 or *t2* >= 32 (resp 64)
333    * - rotl_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
335      - | Rotation of *t2* bits to the left
336        | Unspecified behavior if *t2* < 0 or *t2* >= 32 (resp 64)
338    * - rotr_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
340      - | Rotation of *t2* bits to the right.
341        | Unspecified behavior if *t2* < 0 or *t2* >= 32 (resp 64)
344 Misc
345 ----
347 .. list-table::
349    * - mov_i32/i64 *t0*, *t1*
351      - | *t0* = *t1*
352        | Move *t1* to *t0* (both operands must have the same type).
354    * - ext8s_i32/i64 *t0*, *t1*
356        ext8u_i32/i64 *t0*, *t1*
358        ext16s_i32/i64 *t0*, *t1*
360        ext16u_i32/i64 *t0*, *t1*
362        ext32s_i64 *t0*, *t1*
364        ext32u_i64 *t0*, *t1*
366      - | 8, 16 or 32 bit sign/zero extension (both operands must have the same type)
368    * - bswap16_i32/i64 *t0*, *t1*, *flags*
370      - | 16 bit byte swap on the low bits of a 32/64 bit input.
371        |
372        | If *flags* & ``TCG_BSWAP_IZ``, then *t1* is known to be zero-extended from bit 15.
373        | If *flags* & ``TCG_BSWAP_OZ``, then *t0* will be zero-extended from bit 15.
374        | If *flags* & ``TCG_BSWAP_OS``, then *t0* will be sign-extended from bit 15.
375        |
376        | If neither ``TCG_BSWAP_OZ`` nor ``TCG_BSWAP_OS`` are set, then the bits of *t0* above bit 15 may contain any value.
378    * - bswap32_i64 *t0*, *t1*, *flags*
380      - | 32 bit byte swap on a 64-bit value.  The flags are the same as for bswap16,
381          except they apply from bit 31 instead of bit 15.
383    * - bswap32_i32 *t0*, *t1*, *flags*
385        bswap64_i64 *t0*, *t1*, *flags*
387      - | 32/64 bit byte swap. The flags are ignored, but still present
388          for consistency with the other bswap opcodes.
390    * - discard_i32/i64 *t0*
392      - | Indicate that the value of *t0* won't be used later. It is useful to
393          force dead code elimination.
395    * - deposit_i32/i64 *dest*, *t1*, *t2*, *pos*, *len*
397      - | Deposit *t2* as a bitfield into *t1*, placing the result in *dest*.
398        |
399        | The bitfield is described by *pos*/*len*, which are immediate values:
400        |
401        |     *len* - the length of the bitfield
402        |     *pos* - the position of the first bit, counting from the LSB
403        |
404        | For example, "deposit_i32 dest, t1, t2, 8, 4" indicates a 4-bit field
405          at bit 8. This operation would be equivalent to
406        |
407        |     *dest* = (*t1* & ~0x0f00) | ((*t2* << 8) & 0x0f00)
409    * - extract_i32/i64 *dest*, *t1*, *pos*, *len*
411        sextract_i32/i64 *dest*, *t1*, *pos*, *len*
413      - | Extract a bitfield from *t1*, placing the result in *dest*.
414        |
415        | The bitfield is described by *pos*/*len*, which are immediate values,
416          as above for deposit.  For extract_*, the result will be extended
417          to the left with zeros; for sextract_*, the result will be extended
418          to the left with copies of the bitfield sign bit at *pos* + *len* - 1.
419        |
420        | For example, "sextract_i32 dest, t1, 8, 4" indicates a 4-bit field
421          at bit 8. This operation would be equivalent to
422        |
423        |    *dest* = (*t1* << 20) >> 28
424        |
425        | (using an arithmetic right shift).
427    * - extract2_i32/i64 *dest*, *t1*, *t2*, *pos*
429      - | For N = {32,64}, extract an N-bit quantity from the concatenation
430          of *t2*:*t1*, beginning at *pos*. The tcg_gen_extract2_{i32,i64} expander
431          accepts 0 <= *pos* <= N as inputs. The backend code generator will
432          not see either 0 or N as inputs for these opcodes.
434    * - extrl_i64_i32 *t0*, *t1*
436      - | For 64-bit hosts only, extract the low 32-bits of input *t1* and place it
437          into 32-bit output *t0*.  Depending on the host, this may be a simple move,
438          or may require additional canonicalization.
440    * - extrh_i64_i32 *t0*, *t1*
442      - | For 64-bit hosts only, extract the high 32-bits of input *t1* and place it
443          into 32-bit output *t0*.  Depending on the host, this may be a simple shift,
444          or may require additional canonicalization.
447 Conditional moves
448 -----------------
450 .. list-table::
452    * - setcond_i32/i64 *dest*, *t1*, *t2*, *cond*
454      - | *dest* = (*t1* *cond* *t2*)
455        |
456        | Set *dest* to 1 if (*t1* *cond* *t2*) is true, otherwise set to 0.
458    * - movcond_i32/i64 *dest*, *c1*, *c2*, *v1*, *v2*, *cond*
460      - | *dest* = (*c1* *cond* *c2* ? *v1* : *v2*)
461        |
462        | Set *dest* to *v1* if (*c1* *cond* *c2*) is true, otherwise set to *v2*.
465 Type conversions
466 ----------------
468 .. list-table::
470    * - ext_i32_i64 *t0*, *t1*
472      - | Convert *t1* (32 bit) to *t0* (64 bit) and does sign extension
474    * - extu_i32_i64 *t0*, *t1*
476      - | Convert *t1* (32 bit) to *t0* (64 bit) and does zero extension
478    * - trunc_i64_i32 *t0*, *t1*
480      - | Truncate *t1* (64 bit) to *t0* (32 bit)
482    * - concat_i32_i64 *t0*, *t1*, *t2*
484      - | Construct *t0* (64-bit) taking the low half from *t1* (32 bit) and the high half
485          from *t2* (32 bit).
487    * - concat32_i64 *t0*, *t1*, *t2*
489      - | Construct *t0* (64-bit) taking the low half from *t1* (64 bit) and the high half
490          from *t2* (64 bit).
493 Load/Store
494 ----------
496 .. list-table::
498    * - ld_i32/i64 *t0*, *t1*, *offset*
500        ld8s_i32/i64 *t0*, *t1*, *offset*
502        ld8u_i32/i64 *t0*, *t1*, *offset*
504        ld16s_i32/i64 *t0*, *t1*, *offset*
506        ld16u_i32/i64 *t0*, *t1*, *offset*
508        ld32s_i64 t0, *t1*, *offset*
510        ld32u_i64 t0, *t1*, *offset*
512      - | *t0* = read(*t1* + *offset*)
513        |
514        | Load 8, 16, 32 or 64 bits with or without sign extension from host memory.
515          *offset* must be a constant.
517    * - st_i32/i64 *t0*, *t1*, *offset*
519        st8_i32/i64 *t0*, *t1*, *offset*
521        st16_i32/i64 *t0*, *t1*, *offset*
523        st32_i64 *t0*, *t1*, *offset*
525      - | write(*t0*, *t1* + *offset*)
526        |
527        | Write 8, 16, 32 or 64 bits to host memory.
529 All this opcodes assume that the pointed host memory doesn't correspond
530 to a global. In the latter case the behaviour is unpredictable.
533 Multiword arithmetic support
534 ----------------------------
536 .. list-table::
538    * - add2_i32/i64 *t0_low*, *t0_high*, *t1_low*, *t1_high*, *t2_low*, *t2_high*
540        sub2_i32/i64 *t0_low*, *t0_high*, *t1_low*, *t1_high*, *t2_low*, *t2_high*
542      - | Similar to add/sub, except that the double-word inputs *t1* and *t2* are
543          formed from two single-word arguments, and the double-word output *t0*
544          is returned in two single-word outputs.
546    * - mulu2_i32/i64 *t0_low*, *t0_high*, *t1*, *t2*
548      - | Similar to mul, except two unsigned inputs *t1* and *t2* yielding the full
549          double-word product *t0*. The latter is returned in two single-word outputs.
551    * - muls2_i32/i64 *t0_low*, *t0_high*, *t1*, *t2*
553      - | Similar to mulu2, except the two inputs *t1* and *t2* are signed.
555    * - mulsh_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
557        muluh_i32/i64 *t0*, *t1*, *t2*
559      - | Provide the high part of a signed or unsigned multiply, respectively.
560        |
561        | If mulu2/muls2 are not provided by the backend, the tcg-op generator
562          can obtain the same results by emitting a pair of opcodes, mul + muluh/mulsh.
565 Memory Barrier support
566 ----------------------
568 .. list-table::
570    * - mb *<$arg>*
572      - | Generate a target memory barrier instruction to ensure memory ordering
573          as being  enforced by a corresponding guest memory barrier instruction.
574        |
575        | The ordering enforced by the backend may be stricter than the ordering
576          required by the guest. It cannot be weaker. This opcode takes a constant
577          argument which is required to generate the appropriate barrier
578          instruction. The backend should take care to emit the target barrier
579          instruction only when necessary i.e., for SMP guests and when MTTCG is
580          enabled.
581        |
582        | The guest translators should generate this opcode for all guest instructions
583          which have ordering side effects.
584        |
585        | Please see :ref:`atomics-ref` for more information on memory barriers.
588 64-bit guest on 32-bit host support
589 -----------------------------------
591 The following opcodes are internal to TCG.  Thus they are to be implemented by
592 32-bit host code generators, but are not to be emitted by guest translators.
593 They are emitted as needed by inline functions within ``tcg-op.h``.
595 .. list-table::
597    * - brcond2_i32 *t0_low*, *t0_high*, *t1_low*, *t1_high*, *cond*, *label*
599      - | Similar to brcond, except that the 64-bit values *t0* and *t1*
600          are formed from two 32-bit arguments.
602    * - setcond2_i32 *dest*, *t1_low*, *t1_high*, *t2_low*, *t2_high*, *cond*
604      - | Similar to setcond, except that the 64-bit values *t1* and *t2* are
605          formed from two 32-bit arguments. The result is a 32-bit value.
608 QEMU specific operations
609 ------------------------
611 .. list-table::
613    * - exit_tb *t0*
615      - | Exit the current TB and return the value *t0* (word type).
617    * - goto_tb *index*
619      - | Exit the current TB and jump to the TB index *index* (constant) if the
620          current TB was linked to this TB. Otherwise execute the next
621          instructions. Only indices 0 and 1 are valid and tcg_gen_goto_tb may be issued
622          at most once with each slot index per TB.
624    * - lookup_and_goto_ptr *tb_addr*
626      - | Look up a TB address *tb_addr* and jump to it if valid. If not valid,
627          jump to the TCG epilogue to go back to the exec loop.
628        |
629        | This operation is optional. If the TCG backend does not implement the
630          goto_ptr opcode, emitting this op is equivalent to emitting exit_tb(0).
632    * - qemu_ld_i32/i64 *t0*, *t1*, *flags*, *memidx*
634        qemu_st_i32/i64 *t0*, *t1*, *flags*, *memidx*
636        qemu_st8_i32 *t0*, *t1*, *flags*, *memidx*
638      - | Load data at the guest address *t1* into *t0*, or store data in *t0* at guest
639          address *t1*.  The _i32/_i64 size applies to the size of the input/output
640          register *t0* only.  The address *t1* is always sized according to the guest,
641          and the width of the memory operation is controlled by *flags*.
642        |
643        | Both *t0* and *t1* may be split into little-endian ordered pairs of registers
644          if dealing with 64-bit quantities on a 32-bit host.
645        |
646        | The *memidx* selects the qemu tlb index to use (e.g. user or kernel access).
647          The flags are the MemOp bits, selecting the sign, width, and endianness
648          of the memory access.
649        |
650        | For a 32-bit host, qemu_ld/st_i64 is guaranteed to only be used with a
651          64-bit memory access specified in *flags*.
652        |
653        | For i386, qemu_st8_i32 is exactly like qemu_st_i32, except the size of
654          the memory operation is known to be 8-bit.  This allows the backend to
655          provide a different set of register constraints.
658 Host vector operations
659 ----------------------
661 All of the vector ops have two parameters, ``TCGOP_VECL`` & ``TCGOP_VECE``.
662 The former specifies the length of the vector in log2 64-bit units; the
663 latter specifies the length of the element (if applicable) in log2 8-bit units.
664 E.g. VECL = 1 -> 64 << 1 -> v128, and VECE = 2 -> 1 << 2 -> i32.
666 .. list-table::
668    * - mov_vec *v0*, *v1*
669        ld_vec *v0*, *t1*
670        st_vec *v0*, *t1*
672      - | Move, load and store.
674    * - dup_vec *v0*, *r1*
676      - | Duplicate the low N bits of *r1* into VECL/VECE copies across *v0*.
678    * - dupi_vec *v0*, *c*
680      - | Similarly, for a constant.
681        | Smaller values will be replicated to host register size by the expanders.
683    * - dup2_vec *v0*, *r1*, *r2*
685      - | Duplicate *r2*:*r1* into VECL/64 copies across *v0*. This opcode is
686          only present for 32-bit hosts.
688    * - add_vec *v0*, *v1*, *v2*
690      - | *v0* = *v1* + *v2*, in elements across the vector.
692    * - sub_vec *v0*, *v1*, *v2*
694      - | Similarly, *v0* = *v1* - *v2*.
696    * - mul_vec *v0*, *v1*, *v2*
698      - | Similarly, *v0* = *v1* * *v2*.
700    * - neg_vec *v0*, *v1*
702      - | Similarly, *v0* = -*v1*.
704    * - abs_vec *v0*, *v1*
706      - | Similarly, *v0* = *v1* < 0 ? -*v1* : *v1*, in elements across the vector.
708    * - smin_vec *v0*, *v1*, *v2*
710        umin_vec *v0*, *v1*, *v2*
712      - | Similarly, *v0* = MIN(*v1*, *v2*), for signed and unsigned element types.
714    * - smax_vec *v0*, *v1*, *v2*
716        umax_vec *v0*, *v1*, *v2*
718      - | Similarly, *v0* = MAX(*v1*, *v2*), for signed and unsigned element types.
720    * - ssadd_vec *v0*, *v1*, *v2*
722        sssub_vec *v0*, *v1*, *v2*
724        usadd_vec *v0*, *v1*, *v2*
726        ussub_vec *v0*, *v1*, *v2*
728      - | Signed and unsigned saturating addition and subtraction.
729        |
730        | If the true result is not representable within the element type, the
731          element is set to the minimum or maximum value for the type.
733    * - and_vec *v0*, *v1*, *v2*
735        or_vec *v0*, *v1*, *v2*
737        xor_vec *v0*, *v1*, *v2*
739        andc_vec *v0*, *v1*, *v2*
741        orc_vec *v0*, *v1*, *v2*
743        not_vec *v0*, *v1*
745      - | Similarly, logical operations with and without complement.
746        |
747        | Note that VECE is unused.
749    * - shli_vec *v0*, *v1*, *i2*
751        shls_vec *v0*, *v1*, *s2*
753      - | Shift all elements from v1 by a scalar *i2*/*s2*. I.e.
755        .. code-block:: c
757           for (i = 0; i < VECL/VECE; ++i) {
758               v0[i] = v1[i] << s2;
759           }
761    * - shri_vec *v0*, *v1*, *i2*
763        sari_vec *v0*, *v1*, *i2*
765        rotli_vec *v0*, *v1*, *i2*
767        shrs_vec *v0*, *v1*, *s2*
769        sars_vec *v0*, *v1*, *s2*
771      - | Similarly for logical and arithmetic right shift, and left rotate.
773    * - shlv_vec *v0*, *v1*, *v2*
775      - | Shift elements from *v1* by elements from *v2*. I.e.
777        .. code-block:: c
779           for (i = 0; i < VECL/VECE; ++i) {
780               v0[i] = v1[i] << v2[i];
781           }
783    * - shrv_vec *v0*, *v1*, *v2*
785        sarv_vec *v0*, *v1*, *v2*
787        rotlv_vec *v0*, *v1*, *v2*
789        rotrv_vec *v0*, *v1*, *v2*
791      - | Similarly for logical and arithmetic right shift, and rotates.
793    * - cmp_vec *v0*, *v1*, *v2*, *cond*
795      - | Compare vectors by element, storing -1 for true and 0 for false.
797    * - bitsel_vec *v0*, *v1*, *v2*, *v3*
799      - | Bitwise select, *v0* = (*v2* & *v1*) | (*v3* & ~\ *v1*), across the entire vector.
801    * - cmpsel_vec *v0*, *c1*, *c2*, *v3*, *v4*, *cond*
803      - | Select elements based on comparison results:
805        .. code-block:: c
807           for (i = 0; i < n; ++i) {
808               v0[i] = (c1[i] cond c2[i]) ? v3[i] : v4[i].
809           }
811 **Note 1**: Some shortcuts are defined when the last operand is known to be
812 a constant (e.g. addi for add, movi for mov).
814 **Note 2**: When using TCG, the opcodes must never be generated directly
815 as some of them may not be available as "real" opcodes. Always use the
816 function tcg_gen_xxx(args).
819 Backend
820 =======
822 ``tcg-target.h`` contains the target specific definitions. ``tcg-target.c.inc``
823 contains the target specific code; it is #included by ``tcg/tcg.c``, rather
824 than being a standalone C file.
826 Assumptions
827 -----------
829 The target word size (``TCG_TARGET_REG_BITS``) is expected to be 32 bit or
830 64 bit. It is expected that the pointer has the same size as the word.
832 On a 32 bit target, all 64 bit operations are converted to 32 bits. A
833 few specific operations must be implemented to allow it (see add2_i32,
834 sub2_i32, brcond2_i32).
836 On a 64 bit target, the values are transferred between 32 and 64-bit
837 registers using the following ops:
839 - trunc_shr_i64_i32
840 - ext_i32_i64
841 - extu_i32_i64
843 They ensure that the values are correctly truncated or extended when
844 moved from a 32-bit to a 64-bit register or vice-versa. Note that the
845 trunc_shr_i64_i32 is an optional op. It is not necessary to implement
846 it if all the following conditions are met:
848 - 64-bit registers can hold 32-bit values
849 - 32-bit values in a 64-bit register do not need to stay zero or
850   sign extended
851 - all 32-bit TCG ops ignore the high part of 64-bit registers
853 Floating point operations are not supported in this version. A
854 previous incarnation of the code generator had full support of them,
855 but it is better to concentrate on integer operations first.
857 Constraints
858 ----------------
860 GCC like constraints are used to define the constraints of every
861 instruction. Memory constraints are not supported in this
862 version. Aliases are specified in the input operands as for GCC.
864 The same register may be used for both an input and an output, even when
865 they are not explicitly aliased.  If an op expands to multiple target
866 instructions then care must be taken to avoid clobbering input values.
867 GCC style "early clobber" outputs are supported, with '``&``'.
869 A target can define specific register or constant constraints. If an
870 operation uses a constant input constraint which does not allow all
871 constants, it must also accept registers in order to have a fallback.
872 The constraint '``i``' is defined generically to accept any constant.
873 The constraint '``r``' is not defined generically, but is consistently
874 used by each backend to indicate all registers.
876 The movi_i32 and movi_i64 operations must accept any constants.
878 The mov_i32 and mov_i64 operations must accept any registers of the
879 same type.
881 The ld/st/sti instructions must accept signed 32 bit constant offsets.
882 This can be implemented by reserving a specific register in which to
883 compute the address if the offset is too big.
885 The ld/st instructions must accept any destination (ld) or source (st)
886 register.
888 The sti instruction may fail if it cannot store the given constant.
890 Function call assumptions
891 -------------------------
893 - The only supported types for parameters and return value are: 32 and
894   64 bit integers and pointer.
895 - The stack grows downwards.
896 - The first N parameters are passed in registers.
897 - The next parameters are passed on the stack by storing them as words.
898 - Some registers are clobbered during the call.
899 - The function can return 0 or 1 value in registers. On a 32 bit
900   target, functions must be able to return 2 values in registers for
901   64 bit return type.
904 Recommended coding rules for best performance
905 =============================================
907 - Use globals to represent the parts of the QEMU CPU state which are
908   often modified, e.g. the integer registers and the condition
909   codes. TCG will be able to use host registers to store them.
911 - Avoid globals stored in fixed registers. They must be used only to
912   store the pointer to the CPU state and possibly to store a pointer
913   to a register window.
915 - Use temporaries. Use local temporaries only when really needed,
916   e.g. when you need to use a value after a jump. Local temporaries
917   introduce a performance hit in the current TCG implementation: their
918   content is saved to memory at end of each basic block.
920 - Free temporaries and local temporaries when they are no longer used
921   (tcg_temp_free). Since tcg_const_x() also creates a temporary, you
922   should free it after it is used. Freeing temporaries does not yield
923   a better generated code, but it reduces the memory usage of TCG and
924   the speed of the translation.
926 - Don't hesitate to use helpers for complicated or seldom used guest
927   instructions. There is little performance advantage in using TCG to
928   implement guest instructions taking more than about twenty TCG
929   instructions. Note that this rule of thumb is more applicable to
930   helpers doing complex logic or arithmetic, where the C compiler has
931   scope to do a good job of optimisation; it is less relevant where
932   the instruction is mostly doing loads and stores, and in those cases
933   inline TCG may still be faster for longer sequences.
935 - The hard limit on the number of TCG instructions you can generate
936   per guest instruction is set by ``MAX_OP_PER_INSTR`` in ``exec-all.h`` --
937   you cannot exceed this without risking a buffer overrun.
939 - Use the 'discard' instruction if you know that TCG won't be able to
940   prove that a given global is "dead" at a given program point. The
941   x86 guest uses it to improve the condition codes optimisation.