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 minimum immediate offset in a memory-referencing instruction.
  39 (def!constant minimum-immediate-offset (- (expt 2 31)))
  40
  41 ;;; The maximum immediate offset in a memory-referencing instruction.
  42 (def!constant maximum-immediate-offset (1- (expt 2 31)))
  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 #!+win32
 157 (progn
 158
 159   (def!constant read-only-space-start #x02000000)
 160   (def!constant read-only-space-end   #x047ff000)
 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   (def!constant linkage-table-space-start #x30000000)
 169   (def!constant linkage-table-space-end   #x40000000))
 170
 171 #!+linux
 172 (progn
 173   (def!constant read-only-space-start     #x01000000)
 174   (def!constant read-only-space-end       #x037ff000)
 175
 176   (def!constant static-space-start        #x05000000)
 177   (def!constant static-space-end          #x07fff000)
 178
 179   (def!constant dynamic-space-start       #x09000000)
 180   (def!constant dynamic-space-end         #x29000000)
 181
 182   (def!constant linkage-table-space-start #x70000000)
 183   (def!constant linkage-table-space-end   #x7ffff000))
 184
 185 #!+sunos
 186 (progn
 187   (def!constant read-only-space-start     #x20000000)
 188   (def!constant read-only-space-end       #x2ffff000)
 189
 190   (def!constant static-space-start        #x40000000)
 191   (def!constant static-space-end          #x42fff000)
 192
 193   (def!constant dynamic-space-start       #x48000000)
 194   (def!constant dynamic-space-end         #xA0000000)
 195
 196   (def!constant linkage-table-space-start #xA2000000)
 197   (def!constant linkage-table-space-end   #xA3000000))
 198
 199 #!+freebsd
 200 (progn
 201   (def!constant read-only-space-start     #x10000000)
 202   (def!constant read-only-space-end       #x1ffff000)
 203
 204   (def!constant static-space-start        #x30000000)
 205   (def!constant static-space-end          #x37fff000)
 206
 207   (def!constant dynamic-space-start       #x48000000)
 208   (def!constant dynamic-space-end         #x88000000)
 209
 210   ;; In CMUCL:  0xB0000000->0xB1000000
 211   (def!constant linkage-table-space-start #x90000000)
 212   (def!constant linkage-table-space-end   #x91000000))
 213
 214 #!+openbsd
 215 (progn
 216   (def!constant read-only-space-start     #x40000000)
 217   (def!constant read-only-space-end       #x47fff000)
 218
 219   (def!constant static-space-start        #x50000000)
 220   (def!constant static-space-end          #x5ffff000)
 221
 222   (def!constant dynamic-space-start       #x80000000)
 223   (def!constant dynamic-space-end         #xA0000000)
 224
 225   ;; In CMUCL: 0xB0000000->0xB1000000
 226   (def!constant linkage-table-space-start #xA0000000)
 227   (def!constant linkage-table-space-end   #xA1000000))
 228
 229 #!+netbsd
 230 (progn
 231   (def!constant read-only-space-start     #x20000000)
 232   (def!constant read-only-space-end       #x2ffff000)
 233
 234   (def!constant static-space-start        #x30000000)
 235   (def!constant static-space-end          #x37fff000)
 236
 237   (def!constant dynamic-space-start       #x60000000)
 238   (def!constant dynamic-space-end         #x98000000)
 239
 240   ;; In CMUCL: 0xB0000000->0xB1000000
 241   (def!constant linkage-table-space-start #xA0000000)
 242   (def!constant linkage-table-space-end   #xA1000000))
 243
 244
 245 #!+darwin
 246 (progn
 247   (def!constant read-only-space-start #x04000000)
 248   (def!constant read-only-space-end   #x07ff8000)
 249
 250   (def!constant static-space-start    #x08000000)
 251   (def!constant static-space-end      #x097fff00)
 252
 253   (def!constant dynamic-space-start #x10000000)
 254   (def!constant dynamic-space-end   #x6ffff000)
 255
 256   (def!constant linkage-table-space-start #x0a000000)
 257   (def!constant linkage-table-space-end   #x0b000000))
 258
 259 ;;; Size of one linkage-table entry in bytes.
 260 (def!constant linkage-table-entry-size 8)
 261
 262 ;;; Given that NIL is the first thing allocated in static space, we
 263 ;;; know its value at compile time:
 264 (def!constant nil-value (+ static-space-start #xb))
 265 \f
 266 ;;;; other miscellaneous constants
 267
 268 (defenum (:suffix -trap :start 8)
 269   halt
 270   pending-interrupt
 271   error
 272   cerror
 273   breakpoint
 274   fun-end-breakpoint
 275   single-step-around
 276   single-step-before)
 277 ;;; FIXME: It'd be nice to replace all the DEFENUMs with something like
 278 ;;;   (WITH-DEF-ENUM (:START 8)
 279 ;;;     (DEF-ENUM HALT-TRAP)
 280 ;;;     (DEF-ENUM PENDING-INTERRUPT-TRAP)
 281 ;;;     ..)
 282 ;;; for the benefit of anyone doing a lexical search for definitions
 283 ;;; of these symbols.
 284
 285 (defenum (:prefix object-not- :suffix -trap :start 24)
 286   list
 287   instance)
 288
 289 (defenum (:prefix trace-table-)
 290   normal
 291   call-site
 292   fun-prologue
 293   fun-epilogue)
 294 \f
 295 ;;;; static symbols
 296
 297 ;;; These symbols are loaded into static space directly after NIL so
 298 ;;; that the system can compute their address by adding a constant
 299 ;;; amount to NIL.
 300 ;;;
 301 ;;; The fdefn objects for the static functions are loaded into static
 302 ;;; space directly after the static symbols. That way, the raw-addr
 303 ;;; can be loaded directly out of them by indirecting relative to NIL.
 304 ;;;
 305 ;;; pfw X86 doesn't have enough registers to keep these things there.
 306 ;;;     Note these spaces grow from low to high addresses.
 307 (defvar *allocation-pointer*)
 308 (defvar *binding-stack-pointer*)
 309
 310 (defparameter *static-symbols*
 311   (append
 312    *common-static-symbols*
 313    *c-callable-static-symbols*
 314    '(*alien-stack*
 315
 316      ;; interrupt handling
 317      *pseudo-atomic-bits*
 318      #!+sb-thread *stop-for-gc-pending*
 319      #!+sb-thread *free-tls-index*
 320      #!+sb-thread *tls-index-lock*
 321
 322      *allocation-pointer*
 323      *binding-stack-pointer*
 324
 325      ;; the floating point constants
 326      *fp-constant-0d0*
 327      *fp-constant-1d0*
 328      *fp-constant-0f0*
 329      *fp-constant-1f0*
 330      ;; The following are all long-floats.
 331      *fp-constant-0l0*
 332      *fp-constant-1l0*
 333      *fp-constant-pi*
 334      *fp-constant-l2t*
 335      *fp-constant-l2e*
 336      *fp-constant-lg2*
 337      *fp-constant-ln2*
 338
 339      ;; For GC-AND-SAVE
 340      *restart-lisp-function*
 341
 342      ;; Needed for callbacks to work across saving cores. see
 343      ;; ALIEN-CALLBACK-ASSEMBLER-WRAPPER in c-call.lisp for gory
 344      ;; details.
 345      sb!alien::*enter-alien-callback*
 346
 347      ;; see comments in ../x86-64/parms.lisp
 348      sb!pcl::..slot-unbound..)))
 349
 350 (defparameter *static-funs*
 351   '(length
 352     sb!kernel:two-arg-+
 353     sb!kernel:two-arg--
 354     sb!kernel:two-arg-*
 355     sb!kernel:two-arg-/
 356     sb!kernel:two-arg-<
 357     sb!kernel:two-arg->
 358     sb!kernel:two-arg-=
 359     eql
 360     sb!kernel:%negate
 361     sb!kernel:two-arg-and
 362     sb!kernel:two-arg-ior
 363     sb!kernel:two-arg-xor
 364     sb!kernel:two-arg-gcd
 365     sb!kernel:two-arg-lcm))
 366 \f
 367 ;;;; stuff added by jrd
 368
 369 ;;; FIXME: Is this used? Delete it or document it.
 370 ;;; cf the sparc PARMS.LISP
 371 (defparameter *assembly-unit-length* 8)