src/code/x86-vm.lisp

   1 ;;;; X86-specific runtime stuff
   2
   3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   4 ;;;; more information.
   5 ;;;;
   6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
   9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  10 ;;;; files for more information.
  11
  12 (in-package "SB!VM")
  13 \f
  14 ;;;; OS-CONTEXT-T
  15
  16 ;;; a POSIX signal context, i.e. the type passed as the third
  17 ;;; argument to an SA_SIGACTION-style signal handler
  18 ;;;
  19 ;;; The real type does have slots, but at Lisp level, we never
  20 ;;; access them, or care about the size of the object. Instead, we
  21 ;;; always refer to these objects by pointers handed to us by the C
  22 ;;; runtime library, and ask the runtime library any time we need
  23 ;;; information about the contents of one of these objects. Thus, it
  24 ;;; works to represent this as an object with no slots.
  25 ;;;
  26 ;;; KLUDGE: It would be nice to have a type definition analogous to
  27 ;;; C's "struct os_context_t;", for an incompletely specified object
  28 ;;; which can only be referred to by reference, but I don't know how
  29 ;;; to do that in the FFI, so instead we just this bogus no-slots
  30 ;;; representation. -- WHN 20000730
  31 ;;;
  32 ;;; FIXME: Since SBCL, unlike CMU CL, uses this as an opaque type,
  33 ;;; it's no longer architecture-dependent, and probably belongs in
  34 ;;; some other package, perhaps SB-KERNEL.
  35 (define-alien-type os-context-t (struct os-context-t-struct))
  36 \f
  37 ;;;; MACHINE-TYPE and MACHINE-VERSION
  38
  39 (defun machine-type ()
  40   #!+sb-doc
  41   "Return a string describing the type of the local machine."
  42   "X86")
  43
  44 ;;; arch-specific support for CL:MACHINE-VERSION, defined OAOO elsewhere
  45 (defun get-machine-version ()
  46   #!+linux
  47   (with-open-file (stream "/proc/cpuinfo"
  48                           ;; Even on Linux it's an option to build
  49                           ;; kernels without /proc filesystems, so
  50                           ;; degrade gracefully.
  51                           :if-does-not-exist nil)
  52     (loop with line while (setf line (read-line stream nil))
  53           ;; The field "model name" exists on kernel 2.4.21-rc6-ac1
  54           ;; anyway, with values e.g.
  55           ;;   "AMD Athlon(TM) XP 2000+"
  56           ;;   "Intel(R) Pentium(R) M processor 1300MHz"
  57           ;; which seem comparable to the information in the example
  58           ;; in the MACHINE-VERSION page of the ANSI spec.
  59           when (eql (search "model name" line) 0)
  60           return (string-trim " " (subseq line (1+ (position #\: line))))))
  61   #!-linux
  62   nil)
  63 \f
  64 ;;;; :CODE-OBJECT fixups
  65
  66 ;;; a counter to measure the storage overhead of these fixups
  67 (defvar *num-fixups* 0)
  68 ;;; FIXME: When the system runs, it'd be interesting to see what this is.
  69
  70 (declaim (inline adjust-fixup-array))
  71 (defun adjust-fixup-array (array size)
  72   (let ((length (length array))
  73         (new (make-array size :element-type '(unsigned-byte 32))))
  74     (replace new array)
  75     new))
  76
  77 ;;; This gets called by LOAD to resolve newly positioned objects
  78 ;;; with things (like code instructions) that have to refer to them.
  79 ;;;
  80 ;;; Add a fixup offset to the vector of fixup offsets for the given
  81 ;;; code object.
  82 (defun fixup-code-object (code offset fixup kind)
  83   (declare (type index offset))
  84   (flet ((add-fixup (code offset)
  85            ;; (We check for and ignore fixups for code objects in the
  86            ;; read-only and static spaces. (In the old CMU CL code
  87            ;; this check was conditional on *ENABLE-DYNAMIC-SPACE-CODE*,
  88            ;; but in SBCL relocatable dynamic space code is always in
  89            ;; use, so we always do the check.)
  90            (incf *num-fixups*)
  91            (let ((fixups (code-header-ref code code-constants-offset)))
  92              (cond ((typep fixups '(simple-array (unsigned-byte 32) (*)))
  93                     (let ((new-fixups
  94                            (adjust-fixup-array fixups (1+ (length fixups)))))
  95                       (setf (aref new-fixups (length fixups)) offset)
  96                       (setf (code-header-ref code code-constants-offset)
  97                             new-fixups)))
  98                    (t
  99                     (unless (or (eq (widetag-of fixups)
 100                                     unbound-marker-widetag)
 101                                 (zerop fixups))
 102                       (format t "** Init. code FU = ~S~%" fixups)) ; FIXME
 103                     (setf (code-header-ref code code-constants-offset)
 104                           (make-array
 105                            1
 106                            :element-type '(unsigned-byte 32)
 107                            :initial-element offset)))))))
 108     (sb!sys:without-gcing
 109      (let* ((sap (truly-the system-area-pointer
 110                             (sb!kernel:code-instructions code)))
 111             (obj-start-addr (logand (sb!kernel:get-lisp-obj-address code)
 112                                     #xfffffff8))
 113             ;; FIXME: what is this 5?
 114             #+nil (const-start-addr (+ obj-start-addr (* 5 n-word-bytes)))
 115             (code-start-addr (sb!sys:sap-int (sb!kernel:code-instructions
 116                                               code)))
 117             (ncode-words (sb!kernel:code-header-ref code 1))
 118             (code-end-addr (+ code-start-addr (* ncode-words n-word-bytes))))
 119        (unless (member kind '(:absolute :relative))
 120          (error "Unknown code-object-fixup kind ~S." kind))
 121        (ecase kind
 122          (:absolute
 123           ;; Word at sap + offset contains a value to be replaced by
 124           ;; adding that value to fixup.
 125           (setf (sap-ref-32 sap offset) (+ fixup (sap-ref-32 sap offset)))
 126           ;; Record absolute fixups that point within the code object.
 127           (when (> code-end-addr (sap-ref-32 sap offset) obj-start-addr)
 128             (add-fixup code offset)))
 129          (:relative
 130           ;; Fixup is the actual address wanted.
 131           ;;
 132           ;; Record relative fixups that point outside the code
 133           ;; object.
 134           (when (or (< fixup obj-start-addr) (> fixup code-end-addr))
 135             (add-fixup code offset))
 136           ;; Replace word with value to add to that loc to get there.
 137           (let* ((loc-sap (+ (sap-int sap) offset))
 138                  (rel-val (- fixup loc-sap n-word-bytes)))
 139             (declare (type (unsigned-byte 32) loc-sap)
 140                      (type (signed-byte 32) rel-val))
 141             (setf (signed-sap-ref-32 sap offset) rel-val))))))
 142     nil))
 143
 144 ;;; Add a code fixup to a code object generated by GENESIS. The fixup
 145 ;;; has already been applied, it's just a matter of placing the fixup
 146 ;;; in the code's fixup vector if necessary.
 147 ;;;
 148 ;;; KLUDGE: I'd like a good explanation of why this has to be done at
 149 ;;; load time instead of in GENESIS. It's probably simple, I just haven't
 150 ;;; figured it out, or found it written down anywhere. -- WHN 19990908
 151 #!+gencgc
 152 (defun !envector-load-time-code-fixup (code offset fixup kind)
 153   (flet ((frob (code offset)
 154            (let ((fixups (code-header-ref code code-constants-offset)))
 155              (cond ((typep fixups '(simple-array (unsigned-byte 32) (*)))
 156                     (let ((new-fixups
 157                            (adjust-fixup-array fixups (1+ (length fixups)))))
 158                       (setf (aref new-fixups (length fixups)) offset)
 159                       (setf (code-header-ref code code-constants-offset)
 160                             new-fixups)))
 161                    (t
 162                     (unless (or (eq (widetag-of fixups)
 163                                     unbound-marker-widetag)
 164                                 (zerop fixups))
 165                       (sb!impl::!cold-lose "Argh! can't process fixup"))
 166                     (setf (code-header-ref code code-constants-offset)
 167                           (make-array
 168                            1
 169                            :element-type '(unsigned-byte 32)
 170                            :initial-element offset)))))))
 171     (let* ((sap (truly-the system-area-pointer
 172                            (sb!kernel:code-instructions code)))
 173            (obj-start-addr
 174             ;; FIXME: looks like (LOGANDC2 foo typebits)
 175             (logand (sb!kernel:get-lisp-obj-address code) #xfffffff8))
 176            (code-start-addr (sb!sys:sap-int (sb!kernel:code-instructions
 177                                              code)))
 178            (ncode-words (sb!kernel:code-header-ref code 1))
 179          (code-end-addr (+ code-start-addr (* ncode-words n-word-bytes))))
 180       (ecase kind
 181         (:absolute
 182          ;; Record absolute fixups that point within the code object.
 183          (when (> code-end-addr (sap-ref-32 sap offset) obj-start-addr)
 184            (frob code offset)))
 185         (:relative
 186          ;; Record relative fixups that point outside the code object.
 187          (when (or (< fixup obj-start-addr) (> fixup code-end-addr))
 188            (frob code offset)))))))
 189 \f
 190 ;;;; low-level signal context access functions
 191 ;;;;
 192 ;;;; Note: In CMU CL, similar functions were hardwired to access
 193 ;;;; BSD-style sigcontext structures defined as alien objects. Our
 194 ;;;; approach is different in two ways:
 195 ;;;;   1. We use POSIX SA_SIGACTION-style signals, so our context is
 196 ;;;;      whatever the void pointer in the sigaction handler dereferences
 197 ;;;;      to, not necessarily a sigcontext.
 198 ;;;;   2. We don't try to maintain alien definitions of the context
 199 ;;;;      structure at Lisp level, but instead call alien C functions
 200 ;;;;      which take care of access for us. (Since the C functions can
 201 ;;;;      be defined in terms of system standard header files, they
 202 ;;;;      should be easier to maintain; and since Lisp code uses signal
 203 ;;;;      contexts only in interactive or exception code (like the debugger
 204 ;;;;      and internal error handling) the extra runtime cost should be
 205 ;;;;      negligible.
 206
 207 (define-alien-routine ("os_context_pc_addr" context-pc-addr) (* unsigned-int)
 208   ;; (Note: Just as in CONTEXT-REGISTER-ADDR, we intentionally use an
 209   ;; 'unsigned *' interpretation for the 32-bit word passed to us by
 210   ;; the C code, even though the C code may think it's an 'int *'.)
 211   (context (* os-context-t)))
 212
 213 (defun context-pc (context)
 214   (declare (type (alien (* os-context-t)) context))
 215   (let ((addr (context-pc-addr context)))
 216     (declare (type (alien (* unsigned-int)) addr))
 217     (int-sap (deref addr))))
 218
 219 (define-alien-routine ("os_context_register_addr" context-register-addr)
 220   (* unsigned-int)
 221   ;; (Note the mismatch here between the 'int *' value that the C code
 222   ;; may think it's giving us and the 'unsigned *' value that we
 223   ;; receive. It's intentional: the C header files may think of
 224   ;; register values as signed, but the CMU CL code tends to think of
 225   ;; register values as unsigned, and might get bewildered if we ask
 226   ;; it to work with signed values.)
 227   (context (* os-context-t))
 228   (index int))
 229
 230 (defun context-register (context index)
 231   (declare (type (alien (* os-context-t)) context))
 232   (let ((addr (context-register-addr context index)))
 233     (declare (type (alien (* unsigned-int)) addr))
 234     (deref addr)))
 235
 236 (defun %set-context-register (context index new)
 237   (declare (type (alien (* os-context-t)) context))
 238   (let ((addr (context-register-addr context index)))
 239     (declare (type (alien (* unsigned-int)) addr))
 240     (setf (deref addr) new)))
 241
 242 ;;; This is like CONTEXT-REGISTER, but returns the value of a float
 243 ;;; register. FORMAT is the type of float to return.
 244 ;;;
 245 ;;; As of sbcl-0.6.7, there is no working code which calls this code,
 246 ;;; so it's stubbed out. Someday, in order to make the debugger work
 247 ;;; better, it may be necessary to unstubify it.
 248 (defun context-float-register (context index format)
 249   (declare (ignore context index))
 250   (warn "stub CONTEXT-FLOAT-REGISTER")
 251   (coerce 0.0 format))
 252 (defun %set-context-float-register (context index format new-value)
 253   (declare (ignore context index))
 254   (warn "stub %SET-CONTEXT-FLOAT-REGISTER")
 255   (coerce new-value format))
 256
 257 ;;; Given a signal context, return the floating point modes word in
 258 ;;; the same format as returned by FLOATING-POINT-MODES.
 259 #!-linux
 260 (defun context-floating-point-modes (context)
 261   ;; FIXME: As of sbcl-0.6.7 and the big rewrite of signal handling for
 262   ;; POSIXness and (at the Lisp level) opaque signal contexts,
 263   ;; this is stubified. It needs to be rewritten as an
 264   ;; alien function.
 265   (declare (ignore context)) ; stub!
 266   (warn "stub CONTEXT-FLOATING-POINT-MODES")
 267
 268   ;; old code for Linux:
 269   #+nil
 270   (let ((cw (slot (deref (slot context 'fpstate) 0) 'cw))
 271         (sw (slot (deref (slot context 'fpstate) 0) 'sw)))
 272     ;;(format t "cw = ~4X~%sw = ~4X~%" cw sw)
 273     ;; NOT TESTED -- Clear sticky bits to clear interrupt condition.
 274     (setf (slot (deref (slot context 'fpstate) 0) 'sw) (logandc2 sw #x3f))
 275     ;;(format t "new sw = ~X~%" (slot (deref (slot context 'fpstate) 0) 'sw))
 276     ;; Simulate floating-point-modes VOP.
 277     (logior (ash (logand sw #xffff) 16) (logxor (logand cw #xffff) #x3f)))
 278
 279   0)
 280
 281 #!+linux
 282 (define-alien-routine ("os_context_fp_control" context-floating-point-modes)
 283     (sb!alien:unsigned 32)
 284   (context (* os-context-t)))
 285 \f
 286 ;;;; INTERNAL-ERROR-ARGS
 287
 288 ;;; Given a (POSIX) signal context, extract the internal error
 289 ;;; arguments from the instruction stream.
 290 (defun internal-error-args (context)
 291   (declare (type (alien (* os-context-t)) context))
 292   (/show0 "entering INTERNAL-ERROR-ARGS, CONTEXT=..")
 293   (/hexstr context)
 294   (let ((pc (context-pc context)))
 295     (declare (type system-area-pointer pc))
 296     (/show0 "got PC")
 297     ;; using INT3 the pc is .. INT3 <here> code length bytes...
 298     (let* ((length (sap-ref-8 pc 1))
 299            (vector (make-array length :element-type '(unsigned-byte 8))))
 300       (declare (type (unsigned-byte 8) length)
 301                (type (simple-array (unsigned-byte 8) (*)) vector))
 302       (/show0 "LENGTH,VECTOR,ERROR-NUMBER=..")
 303       (/hexstr length)
 304       (/hexstr vector)
 305       (copy-from-system-area pc (* n-byte-bits 2)
 306                              vector (* n-word-bits vector-data-offset)
 307                              (* length n-byte-bits))
 308       (let* ((index 0)
 309              (error-number (sb!c:read-var-integer vector index)))
 310         (/hexstr error-number)
 311         (collect ((sc-offsets))
 312           (loop
 313            (/show0 "INDEX=..")
 314            (/hexstr index)
 315            (when (>= index length)
 316              (return))
 317            (let ((sc-offset (sb!c:read-var-integer vector index)))
 318              (/show0 "SC-OFFSET=..")
 319              (/hexstr sc-offset)
 320              (sc-offsets sc-offset)))
 321           (values error-number (sc-offsets)))))))
 322 \f
 323 ;;; This is used in error.lisp to insure that floating-point exceptions
 324 ;;; are properly trapped. The compiler translates this to a VOP.
 325 (defun float-wait ()
 326   (float-wait))
 327
 328 ;;; float constants
 329 ;;;
 330 ;;; These are used by the FP MOVE-FROM-{SINGLE|DOUBLE} VOPs rather
 331 ;;; than the i387 load constant instructions to avoid consing in some
 332 ;;; cases. Note these are initialized by GENESIS as they are needed
 333 ;;; early.
 334 (defvar *fp-constant-0f0*)
 335 (defvar *fp-constant-1f0*)
 336 (defvar *fp-constant-0d0*)
 337 (defvar *fp-constant-1d0*)
 338 ;;; the long-float constants
 339 (defvar *fp-constant-0l0*)
 340 (defvar *fp-constant-1l0*)
 341 (defvar *fp-constant-pi*)
 342 (defvar *fp-constant-l2t*)
 343 (defvar *fp-constant-l2e*)
 344 (defvar *fp-constant-lg2*)
 345 (defvar *fp-constant-ln2*)
 346
 347 ;;; the current alien stack pointer; saved/restored for non-local exits
 348 (defvar *alien-stack*)
 349
 350 ;;; Support for the MT19937 random number generator. The update
 351 ;;; function is implemented as an assembly routine. This definition is
 352 ;;; transformed to a call to the assembly routine allowing its use in
 353 ;;; interpreted code.
 354 (defun random-mt19937 (state)
 355   (declare (type (simple-array (unsigned-byte 32) (627)) state))
 356   (random-mt19937 state))