src/compiler/x86/parms.lisp

   1 ;;;; This file contains some parameterizations of various VM
   2 ;;;; attributes for the x86. This file is separate from other stuff so
   3 ;;;; that it can be compiled and loaded earlier.
   4
   5 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   6 ;;;; more information.
   7 ;;;;
   8 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   9 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
  10 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
  11 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  12 ;;;; files for more information.
  13
  14 (in-package "SB!VM")
  15
  16 ;;; ### Note: we simultaneously use ``word'' to mean a 32 bit quantity
  17 ;;; and a 16 bit quantity depending on context. This is because Intel
  18 ;;; insists on calling 16 bit things words and 32 bit things
  19 ;;; double-words (or dwords). Therefore, in the instruction definition
  20 ;;; and register specs, we use the Intel convention. But whenever we
  21 ;;; are talking about stuff the rest of the lisp system might be
  22 ;;; interested in, we use ``word'' to mean the size of a descriptor
  23 ;;; object, which is 32 bits.
  24 \f
  25 ;;;; machine architecture parameters
  26
  27 ;;; the number of bits per word, where a word holds one lisp descriptor
  28 (def!constant n-word-bits 32)
  29
  30 ;;; the natural width of a machine word (as seen in e.g. register width,
  31 ;;; address space)
  32 (def!constant n-machine-word-bits 32)
  33
  34 ;;; the number of bits per byte, where a byte is the smallest
  35 ;;; addressable object
  36 (def!constant n-byte-bits 8)
  37
  38 ;;; the number of bits to shift between word addresses and byte addresses
  39 (def!constant word-shift (1- (integer-length (/ n-word-bits n-byte-bits))))
  40
  41 ;;; the number of bytes in a word
  42 (def!constant n-word-bytes (/ n-word-bits n-byte-bits))
  43
  44 (def!constant float-sign-shift 31)
  45
  46 ;;; comment from CMU CL:
  47 ;;;   These values were taken from the alpha code. The values for
  48 ;;;   bias and exponent min/max are not the same as shown in the 486 book.
  49 ;;;   They may be correct for how Python uses them.
  50 (def!constant single-float-bias 126)    ; Intel says 127.
  51 (defconstant-eqx single-float-exponent-byte    (byte 8 23) #'equalp)
  52 (defconstant-eqx single-float-significand-byte (byte 23 0) #'equalp)
  53 ;;; comment from CMU CL:
  54 ;;;   The 486 book shows the exponent range -126 to +127. The Lisp
  55 ;;;   code that uses these values seems to want already biased numbers.
  56 (def!constant single-float-normal-exponent-min 1)
  57 (def!constant single-float-normal-exponent-max 254)
  58 (def!constant single-float-hidden-bit (ash 1 23))
  59 (def!constant single-float-trapping-nan-bit (ash 1 22))
  60
  61 (def!constant double-float-bias 1022)
  62 (defconstant-eqx double-float-exponent-byte    (byte 11 20) #'equalp)
  63 (defconstant-eqx double-float-significand-byte (byte 20 0)  #'equalp)
  64 (def!constant double-float-normal-exponent-min 1)
  65 (def!constant double-float-normal-exponent-max #x7FE)
  66 (def!constant double-float-hidden-bit (ash 1 20))
  67 (def!constant double-float-trapping-nan-bit (ash 1 19))
  68
  69 (def!constant long-float-bias 16382)
  70 (defconstant-eqx long-float-exponent-byte    (byte 15 0) #'equalp)
  71 (defconstant-eqx long-float-significand-byte (byte 31 0) #'equalp)
  72 (def!constant long-float-normal-exponent-min 1)
  73 (def!constant long-float-normal-exponent-max #x7FFE)
  74 (def!constant long-float-hidden-bit (ash 1 31))         ; actually not hidden
  75 (def!constant long-float-trapping-nan-bit (ash 1 30))
  76
  77 (def!constant single-float-digits
  78   (+ (byte-size single-float-significand-byte) 1))
  79
  80 (def!constant double-float-digits
  81   (+ (byte-size double-float-significand-byte) n-word-bits 1))
  82
  83 (def!constant long-float-digits
  84   (+ (byte-size long-float-significand-byte) n-word-bits 1))
  85
  86 ;;; pfw -- from i486 microprocessor programmer's reference manual
  87 (def!constant float-invalid-trap-bit       (ash 1 0))
  88 (def!constant float-denormal-trap-bit       (ash 1 1))
  89 (def!constant float-divide-by-zero-trap-bit (ash 1 2))
  90 (def!constant float-overflow-trap-bit       (ash 1 3))
  91 (def!constant float-underflow-trap-bit      (ash 1 4))
  92 (def!constant float-inexact-trap-bit       (ash 1 5))
  93
  94 (def!constant float-round-to-nearest  0)
  95 (def!constant float-round-to-negative 1)
  96 (def!constant float-round-to-positive 2)
  97 (def!constant float-round-to-zero     3)
  98
  99 (def!constant float-precision-24-bit 0)
 100 (def!constant float-precision-53-bit 2)
 101 (def!constant float-precision-64-bit 3)
 102
 103 (defconstant-eqx float-rounding-mode     (byte 2 10) #'equalp)
 104 (defconstant-eqx float-sticky-bits       (byte 6 16) #'equalp)
 105 (defconstant-eqx float-traps-byte        (byte 6  0) #'equalp)
 106 (defconstant-eqx float-exceptions-byte   (byte 6 16) #'equalp)
 107 (defconstant-eqx float-precision-control (byte 2  8) #'equalp)
 108 (def!constant float-fast-bit 0) ; no fast mode on x86
 109 \f
 110 ;;;; description of the target address space
 111
 112 ;;; where to put the different spaces
 113 ;;;
 114 ;;; Note: Mostly these values are black magic, inherited from CMU CL
 115 ;;; without any documentation. However, there were a few explanatory
 116 ;;; comments in the CMU CL sources:
 117 ;;;   * On Linux,
 118 ;;;     ** The space 0x08000000-0x10000000 is "C program and memory allocation".
 119 ;;;     ** The space 0x40000000-0x48000000 is reserved for shared libs.
 120 ;;;     ** The space >0xE0000000 is "C stack - Alien stack".
 121 ;;;   * On FreeBSD,
 122 ;;;     ** The space 0x0E000000-0x10000000 is "Foreign segment".
 123 ;;;     ** The space 0x20000000-0x30000000 is reserved for shared libs.
 124 ;;; And there have been some changes since the fork from CMU CL:
 125 ;;;   * The OpenBSD port is new since the fork. We started with
 126 ;;;     the FreeBSD address map, which actually worked until the
 127 ;;;     Alpha port patches, for reasons which in retrospect are rather
 128 ;;;     mysterious. After the Alpha port patches were added, the
 129 ;;;     OpenBSD port suffered memory corruption problems. While
 130 ;;;     debugging those, it was discovered that src/runtime/trymap
 131 ;;;     failed for the control stack region #x40000000-#x47fff000.
 132 ;;;     After the control stack was moved upward out of this region
 133 ;;;     (stealing some bytes from dynamic space) the problems went
 134 ;;;     away.
 135 ;;;   * The FreeBSD STATIC-SPACE-START value was bumped up from
 136 ;;;     #x28000000 to #x30000000 when FreeBSD ld.so dynamic linking
 137 ;;;     support was added for FreeBSD ca. 20000910. This was to keep from
 138 ;;;     stomping on an address range that the dynamic libraries want to
 139 ;;;     use. (They want to use this address range even if we try to
 140 ;;;     reserve it with a call to validate() as the first operation in
 141 ;;;     main().)
 142 ;;;   * For NetBSD 2.0, the following ranges are used by normal
 143 ;;;     executables and mmap:
 144 ;;;     ** Executables are (by default) loaded at 0x08048000.
 145 ;;;     ** The break for the sbcl runtime seems to end around 0x08400000
 146 ;;;     We set read only space around 0x20000000, static
 147 ;;;     space around 0x30000000, all ending below 0x37fff000
 148 ;;;     ** ld.so and other mmap'ed stuff like shared libs start around
 149 ;;;        0x48000000
 150 ;;;     We set dynamic space between 0x60000000 and 0x98000000
 151 ;;;     ** Bottom of the stack is typically not below 0xb0000000
 152 ;;;     FYI, this can be looked at with the "pmap" program, and if you
 153 ;;;     set the top-down mmap allocation option in the kernel (not yet
 154 ;;;     the default), all bets are totally off!
 155
 156 #!+linux
 157 (progn
 158
 159   (def!constant read-only-space-start #x01000000)
 160   (def!constant read-only-space-end   #x037ff000)
 161
 162   (def!constant static-space-start    #x05000000)
 163   (def!constant static-space-end      #x07fff000)
 164
 165   (def!constant dynamic-space-start   #x09000000)
 166   (def!constant dynamic-space-end     #x29000000))
 167
 168 #!+(or freebsd openbsd)
 169 (progn
 170
 171   (def!constant read-only-space-start
 172     #!+freebsd #x10000000
 173     #!+openbsd #x40000000)
 174   (def!constant read-only-space-end
 175     #!+freebsd #x1ffff000
 176     #!+openbsd #x47fff000)
 177
 178   (def!constant static-space-start
 179     #!+freebsd #x30000000
 180     #!+openbsd #x50000000)
 181   (def!constant static-space-end
 182     #!+freebsd #x37fff000
 183     #!+openbsd #x5ffff000)
 184
 185   (def!constant dynamic-space-start
 186     #!+freebsd  #x48000000
 187     #!+openbsd  #x80000000)
 188   (def!constant dynamic-space-end
 189     #!+freebsd #x88000000
 190     #!+openbsd #xA0000000))
 191
 192 #!+netbsd
 193 (progn
 194
 195   (def!constant read-only-space-start #x20000000)
 196   (def!constant read-only-space-end   #x2ffff000)
 197
 198   (def!constant static-space-start    #x30000000)
 199   (def!constant static-space-end      #x37fff000)
 200
 201   (def!constant dynamic-space-start   #x60000000)
 202   (def!constant dynamic-space-end     #x98000000))
 203
 204
 205 ;;; Given that NIL is the first thing allocated in static space, we
 206 ;;; know its value at compile time:
 207 (def!constant nil-value (+ static-space-start #xb))
 208 \f
 209 ;;;; other miscellaneous constants
 210
 211 (defenum (:suffix -trap :start 8)
 212   halt
 213   pending-interrupt
 214   error
 215   cerror
 216   breakpoint
 217   fun-end-breakpoint
 218   single-step-breakpoint)
 219 ;;; FIXME: It'd be nice to replace all the DEFENUMs with something like
 220 ;;;   (WITH-DEF-ENUM (:START 8)
 221 ;;;     (DEF-ENUM HALT-TRAP)
 222 ;;;     (DEF-ENUM PENDING-INTERRUPT-TRAP)
 223 ;;;     ..)
 224 ;;; for the benefit of anyone doing a lexical search for definitions
 225 ;;; of these symbols.
 226
 227 (defenum (:prefix object-not- :suffix -trap :start 16)
 228   list
 229   instance)
 230
 231 (defenum (:prefix trace-table-)
 232   normal
 233   call-site
 234   fun-prologue
 235   fun-epilogue)
 236 \f
 237 ;;;; static symbols
 238
 239 ;;; These symbols are loaded into static space directly after NIL so
 240 ;;; that the system can compute their address by adding a constant
 241 ;;; amount to NIL.
 242 ;;;
 243 ;;; The fdefn objects for the static functions are loaded into static
 244 ;;; space directly after the static symbols. That way, the raw-addr
 245 ;;; can be loaded directly out of them by indirecting relative to NIL.
 246 ;;;
 247 ;;; pfw X86 doesn't have enough registers to keep these things there.
 248 ;;;     Note these spaces grow from low to high addresses.
 249 (defvar *allocation-pointer*)
 250 (defvar *binding-stack-pointer*)
 251
 252 ;;; FIXME: !COLD-INIT probably doesn't need
 253 ;;; to be in the static symbols table any more.
 254 (defparameter *static-symbols*
 255   '(t
 256
 257     ;; The C startup code must fill these in.
 258     *posix-argv*
 259
 260     ;; functions that the C code needs to call.  When adding to this list,
 261     ;; also add a `frob' form in genesis.lisp finish-symbols.
 262     sub-gc
 263     sb!kernel::internal-error
 264     sb!kernel::control-stack-exhausted-error
 265     sb!di::handle-breakpoint
 266     fdefinition-object
 267     #!+sb-thread sb!thread::handle-thread-exit
 268
 269     ;; free pointers
 270     ;;
 271     ;; Note that these are FIXNUM word counts, not (as one might
 272     ;; expect) byte counts or SAPs. The reason seems to be that by
 273     ;; representing them this way, we can avoid consing bignums.
 274     ;; -- WHN 2000-10-02
 275     *read-only-space-free-pointer*
 276     *static-space-free-pointer*
 277     *initial-dynamic-space-free-pointer*
 278
 279     ;; things needed for non-local exit
 280     *current-catch-block*
 281     *current-unwind-protect-block*
 282     *alien-stack*
 283
 284     ;; interrupt handling
 285     *pseudo-atomic-atomic*
 286     *pseudo-atomic-interrupted*
 287     sb!unix::*interrupts-enabled*
 288     sb!unix::*interrupt-pending*
 289     *free-interrupt-context-index*
 290
 291     *free-tls-index*
 292
 293     *allocation-pointer*
 294     *binding-stack-pointer*
 295     *binding-stack-start*
 296     *control-stack-start*
 297     *control-stack-end*
 298
 299     ;; the floating point constants
 300     *fp-constant-0d0*
 301     *fp-constant-1d0*
 302     *fp-constant-0f0*
 303     *fp-constant-1f0*
 304     ;; The following are all long-floats.
 305     *fp-constant-0l0*
 306     *fp-constant-1l0*
 307     *fp-constant-pi*
 308     *fp-constant-l2t*
 309     *fp-constant-l2e*
 310     *fp-constant-lg2*
 311     *fp-constant-ln2*
 312
 313     ;; The ..SLOT-UNBOUND.. symbol is static in order to optimise the
 314     ;; common slot unbound check.
 315     ;;
 316     ;; FIXME: In SBCL, the CLOS code has become sufficiently tightly
 317     ;; integrated into the system that it'd probably make sense to use
 318     ;; the ordinary unbound marker for this.
 319     sb!pcl::..slot-unbound..))
 320
 321 (defparameter *static-funs*
 322   '(length
 323     sb!kernel:two-arg-+
 324     sb!kernel:two-arg--
 325     sb!kernel:two-arg-*
 326     sb!kernel:two-arg-/
 327     sb!kernel:two-arg-<
 328     sb!kernel:two-arg->
 329     sb!kernel:two-arg-=
 330     eql
 331     sb!kernel:%negate
 332     sb!kernel:two-arg-and
 333     sb!kernel:two-arg-ior
 334     sb!kernel:two-arg-xor
 335     sb!kernel:two-arg-gcd
 336     sb!kernel:two-arg-lcm))
 337 \f
 338 ;;;; stuff added by jrd
 339
 340 ;;; FIXME: Is this used? Delete it or document it.
 341 ;;; cf the sparc PARMS.LISP
 342 (defparameter *assembly-unit-length* 8)