63d7d5c573ec6dfae716212204ef316d555f68e4
[sbcl.git] / 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 number of bits per byte, where a byte is the smallest
31 ;;; addressable object
32 (def!constant n-byte-bits 8)
33
34 ;;; the number of bits to shift between word addresses and byte addresses
35 (def!constant word-shift (1- (integer-length (/ n-word-bits n-byte-bits))))
36
37 ;;; the number of bytes in a word
38 (def!constant n-word-bytes (/ n-word-bits n-byte-bits))
39
40 (def!constant float-sign-shift 31)
41
42 ;;; comment from CMU CL:
43 ;;;   These values were taken from the alpha code. The values for
44 ;;;   bias and exponent min/max are not the same as shown in the 486 book.
45 ;;;   They may be correct for how Python uses them.
46 (def!constant single-float-bias 126)    ; Intel says 127.
47 (defconstant-eqx single-float-exponent-byte    (byte 8 23) #'equalp)
48 (defconstant-eqx single-float-significand-byte (byte 23 0) #'equalp)
49 ;;; comment from CMU CL:
50 ;;;   The 486 book shows the exponent range -126 to +127. The Lisp
51 ;;;   code that uses these values seems to want already biased numbers.
52 (def!constant single-float-normal-exponent-min 1)
53 (def!constant single-float-normal-exponent-max 254)
54 (def!constant single-float-hidden-bit (ash 1 23))
55 (def!constant single-float-trapping-nan-bit (ash 1 22))
56
57 (def!constant double-float-bias 1022)
58 (defconstant-eqx double-float-exponent-byte    (byte 11 20) #'equalp)
59 (defconstant-eqx double-float-significand-byte (byte 20 0)  #'equalp)
60 (def!constant double-float-normal-exponent-min 1)
61 (def!constant double-float-normal-exponent-max #x7FE)
62 (def!constant double-float-hidden-bit (ash 1 20))
63 (def!constant double-float-trapping-nan-bit (ash 1 19))
64
65 (def!constant long-float-bias 16382)
66 (defconstant-eqx long-float-exponent-byte    (byte 15 0) #'equalp)
67 (defconstant-eqx long-float-significand-byte (byte 31 0) #'equalp)
68 (def!constant long-float-normal-exponent-min 1)
69 (def!constant long-float-normal-exponent-max #x7FFE)
70 (def!constant long-float-hidden-bit (ash 1 31))         ; actually not hidden
71 (def!constant long-float-trapping-nan-bit (ash 1 30))
72
73 (def!constant single-float-digits
74   (+ (byte-size single-float-significand-byte) 1))
75
76 (def!constant double-float-digits
77   (+ (byte-size double-float-significand-byte) n-word-bits 1))
78
79 (def!constant long-float-digits
80   (+ (byte-size long-float-significand-byte) n-word-bits 1))
81
82 ;;; pfw -- from i486 microprocessor programmer's reference manual
83 (def!constant float-invalid-trap-bit       (ash 1 0))
84 (def!constant float-denormal-trap-bit       (ash 1 1))
85 (def!constant float-divide-by-zero-trap-bit (ash 1 2))
86 (def!constant float-overflow-trap-bit       (ash 1 3))
87 (def!constant float-underflow-trap-bit      (ash 1 4))
88 (def!constant float-inexact-trap-bit       (ash 1 5))
89
90 (def!constant float-round-to-nearest  0)
91 (def!constant float-round-to-negative 1)
92 (def!constant float-round-to-positive 2)
93 (def!constant float-round-to-zero     3)
94
95 (defconstant-eqx float-rounding-mode     (byte 2 10) #'equalp)
96 (defconstant-eqx float-sticky-bits       (byte 6 16) #'equalp)
97 (defconstant-eqx float-traps-byte        (byte 6  0) #'equalp)
98 (defconstant-eqx float-exceptions-byte   (byte 6 16) #'equalp)
99 (defconstant-eqx float-precision-control (byte 2  8) #'equalp)
100 (def!constant float-fast-bit 0) ; no fast mode on x86
101 \f
102 ;;;; description of the target address space
103
104 ;;; where to put the different spaces
105 ;;;
106 ;;; Note: Mostly these values are black magic, inherited from CMU CL
107 ;;; without any documentation. However, there were a few explanatory
108 ;;; comments in the CMU CL sources:
109 ;;;   * On Linux,
110 ;;;     ** The space 0x08000000-0x10000000 is "C program and memory allocation".
111 ;;;     ** The space 0x40000000-0x48000000 is reserved for shared libs.
112 ;;;     ** The space >0xE0000000 is "C stack - Alien stack".
113 ;;;   * On FreeBSD,
114 ;;;     ** The space 0x0E000000-0x10000000 is "Foreign segment".
115 ;;;     ** The space 0x20000000-0x30000000 is reserved for shared libs.
116 ;;; And there have been some changes since the fork from CMU CL:
117 ;;;   * The OpenBSD port is new since the fork. We started with
118 ;;;     the FreeBSD address map, which actually worked until the
119 ;;;     Alpha port patches, for reasons which in retrospect are rather
120 ;;;     mysterious. After the Alpha port patches were added, the
121 ;;;     OpenBSD port suffered memory corruption problems. While
122 ;;;     debugging those, it was discovered that src/runtime/trymap
123 ;;;     failed for the control stack region #x40000000-#x47fff000.
124 ;;;     After the control stack was moved upward out of this region
125 ;;;     (stealing some bytes from dynamic space) the problems went
126 ;;;     away.
127 ;;;   * The FreeBSD STATIC-SPACE-START value was bumped up from
128 ;;;     #x28000000 to #x30000000 when FreeBSD ld.so dynamic linking
129 ;;;     support was added for FreeBSD ca. 20000910. This was to keep from
130 ;;;     stomping on an address range that the dynamic libraries want to
131 ;;;     use. (They want to use this address range even if we try to
132 ;;;     reserve it with a call to validate() as the first operation in
133 ;;;     main().)
134
135 #!+linux
136 (progn
137
138   (def!constant read-only-space-start #x01000000)
139   (def!constant read-only-space-end   #x037ff000)
140
141   (def!constant static-space-start    #x05000000)
142   (def!constant static-space-end      #x07fff000)
143
144   (def!constant dynamic-space-start   #x09000000)
145   (def!constant dynamic-space-end     #x29000000)
146
147   (def!constant control-stack-start   #x50000000)
148   (def!constant control-stack-end     #x57fff000)
149
150   (def!constant binding-stack-start   #x60000000)
151   (def!constant binding-stack-end     #x67fff000)
152   (def!constant alternate-signal-stack-start #x58000000))
153
154 #!+bsd
155 (progn
156
157   (def!constant read-only-space-start #x10000000)
158   (def!constant read-only-space-end   #x1ffff000)
159
160   (def!constant static-space-start
161     #!+freebsd #x30000000
162     #!+openbsd #x28000000)
163   (def!constant static-space-end      #x37fff000)
164
165   (def!constant binding-stack-start   #x38000000)
166   (def!constant binding-stack-end     #x3ffff000)
167
168   (def!constant control-stack-start
169     #!+freebsd #x40000000
170     #!+openbsd #x48000000)
171   (def!constant control-stack-end
172     #!+freebsd #x43fff000
173     #!+openbsd #x4bfff000)
174   (def!constant dynamic-space-start
175     #!+freebsd                             #x48000000
176     #!+openbsd                             #x50000000)
177   (def!constant dynamic-space-end          #x88000000)
178   (def!constant alternate-signal-stack-start
179       #!+freebsd #x44000000
180       #!+openbsd #x4c000000))
181
182
183 ;;; don't need alternate-signal-stack-end : it's -start+SIGSTKSZ
184
185
186 ;;; Given that NIL is the first thing allocated in static space, we
187 ;;; know its value at compile time:
188 (def!constant nil-value (+ static-space-start #xb))
189 \f
190 ;;;; other miscellaneous constants
191
192 (defenum (:suffix -trap :start 8)
193   halt
194   pending-interrupt
195   error
196   cerror
197   breakpoint
198   fun-end-breakpoint
199   single-step-breakpoint)
200 ;;; FIXME: It'd be nice to replace all the DEFENUMs with something like
201 ;;;   (WITH-DEF-ENUM (:START 8)
202 ;;;     (DEF-ENUM HALT-TRAP)
203 ;;;     (DEF-ENUM PENDING-INTERRUPT-TRAP)
204 ;;;     ..)
205 ;;; for the benefit of anyone doing a lexical search for definitions
206 ;;; of these symbols.
207
208 (defenum (:prefix object-not- :suffix -trap :start 16)
209   list
210   instance)
211
212 (defenum (:prefix trace-table-)
213   normal
214   call-site
215   fun-prologue
216   fun-epilogue)
217 \f
218 ;;;; static symbols
219
220 ;;; These symbols are loaded into static space directly after NIL so
221 ;;; that the system can compute their address by adding a constant
222 ;;; amount to NIL.
223 ;;;
224 ;;; The fdefn objects for the static functions are loaded into static
225 ;;; space directly after the static symbols. That way, the raw-addr
226 ;;; can be loaded directly out of them by indirecting relative to NIL.
227 ;;;
228 ;;; pfw X86 doesn't have enough registers to keep these things there.
229 ;;;     Note these spaces grow from low to high addresses.
230 (defvar *allocation-pointer*)
231 (defvar *binding-stack-pointer*)
232
233 ;;; FIXME: !COLD-INIT probably doesn't need
234 ;;; to be in the static symbols table any more.
235 (defparameter *static-symbols*
236   '(t
237
238     ;; The C startup code must fill these in.
239     *posix-argv*
240
241     ;; functions that the C code needs to call.  When adding to this list,
242     ;; also add a `frob' form in genesis.lisp finish-symbols.
243     maybe-gc
244     sb!kernel::internal-error
245     sb!kernel::control-stack-exhausted-error
246     sb!di::handle-breakpoint
247     fdefinition-object
248
249     ;; free pointers
250     ;; 
251     ;; Note that these are FIXNUM word counts, not (as one might
252     ;; expect) byte counts or SAPs. The reason seems to be that by
253     ;; representing them this way, we can avoid consing bignums. 
254     ;; -- WHN 2000-10-02
255     *read-only-space-free-pointer*
256     *static-space-free-pointer*
257     *initial-dynamic-space-free-pointer*
258
259     ;; things needed for non-local exit
260     *current-catch-block*
261     *current-unwind-protect-block*
262     *alien-stack*
263
264     ;; interrupt handling
265     *pseudo-atomic-atomic*
266     *pseudo-atomic-interrupted*
267     sb!unix::*interrupts-enabled*
268     sb!unix::*interrupt-pending*
269     *free-interrupt-context-index*
270
271     *allocation-pointer*
272     *binding-stack-pointer*
273
274     ;; the floating point constants
275     *fp-constant-0d0*
276     *fp-constant-1d0*
277     *fp-constant-0f0*
278     *fp-constant-1f0*
279     ;; The following are all long-floats.
280     *fp-constant-0l0*
281     *fp-constant-1l0*
282     *fp-constant-pi*
283     *fp-constant-l2t*
284     *fp-constant-l2e*
285     *fp-constant-lg2*
286     *fp-constant-ln2*
287
288     ;; The ..SLOT-UNBOUND.. symbol is static in order to optimise the
289     ;; common slot unbound check.
290     ;;
291     ;; FIXME: In SBCL, the CLOS code has become sufficiently tightly
292     ;; integrated into the system that it'd probably make sense to use
293     ;; the ordinary unbound marker for this.
294     sb!pcl::..slot-unbound..))
295
296 (defparameter *static-funs*
297   '(length
298     sb!kernel:two-arg-+
299     sb!kernel:two-arg--
300     sb!kernel:two-arg-*
301     sb!kernel:two-arg-/
302     sb!kernel:two-arg-<
303     sb!kernel:two-arg->
304     sb!kernel:two-arg-=
305     eql
306     sb!kernel:%negate
307     sb!kernel:two-arg-and
308     sb!kernel:two-arg-ior
309     sb!kernel:two-arg-xor
310     sb!kernel:two-arg-gcd
311     sb!kernel:two-arg-lcm))
312 \f
313 ;;;; stuff added by jrd
314
315 ;;; FIXME: Is this used? Delete it or document it.
316 ;;; cf the sparc PARMS.LISP
317 (defparameter *assembly-unit-length* 8)