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 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
  28
  29 (defconstant word-bits 32
  30   #!+sb-doc
  31   "Number of bits per word where a word holds one lisp descriptor.")
  32
  33 (defconstant byte-bits 8
  34   #!+sb-doc
  35   "Number of bits per byte where a byte is the smallest addressable object.")
  36
  37 (defconstant word-shift (1- (integer-length (/ word-bits byte-bits)))
  38   #!+sb-doc
  39   "Number of bits to shift between word addresses and byte addresses.")
  40
  41 (defconstant word-bytes (/ word-bits byte-bits)
  42   #!+sb-doc
  43   "Number of bytes in a word.")
  44
  45 ) ; EVAL-WHEN
  46
  47 (eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
  48 (defconstant float-sign-shift 31)
  49
  50 ;; These values were taken from the alpha code. The values for
  51 ;; bias and exponent min/max are not the same as shown in the 486 book.
  52 ;; They may be correct for how Python uses them.
  53 (defconstant single-float-bias 126)     ; Intel says 127
  54 (defconstant single-float-exponent-byte (byte 8 23))
  55 (defconstant single-float-significand-byte (byte 23 0))
  56 ;; The 486 book shows the exponent range -126 to +127. The Lisp
  57 ;; code that uses these values seems to want already biased numbers.
  58 (defconstant single-float-normal-exponent-min 1)
  59 (defconstant single-float-normal-exponent-max 254)
  60 (defconstant single-float-hidden-bit (ash 1 23))
  61 (defconstant single-float-trapping-nan-bit (ash 1 22))
  62
  63 (defconstant double-float-bias 1022)
  64 (defconstant double-float-exponent-byte (byte 11 20))
  65 (defconstant double-float-significand-byte (byte 20 0))
  66 (defconstant double-float-normal-exponent-min 1)
  67 (defconstant double-float-normal-exponent-max #x7FE)
  68 (defconstant double-float-hidden-bit (ash 1 20))
  69 (defconstant double-float-trapping-nan-bit (ash 1 19))
  70
  71 (defconstant long-float-bias 16382)
  72 (defconstant long-float-exponent-byte (byte 15 0))
  73 (defconstant long-float-significand-byte (byte 31 0))
  74 (defconstant long-float-normal-exponent-min 1)
  75 (defconstant long-float-normal-exponent-max #x7FFE)
  76 (defconstant long-float-hidden-bit (ash 1 31))          ; Actually not hidden
  77 (defconstant long-float-trapping-nan-bit (ash 1 30))
  78
  79 (defconstant single-float-digits
  80   (+ (byte-size single-float-significand-byte) 1))
  81
  82 (defconstant double-float-digits
  83   (+ (byte-size double-float-significand-byte) word-bits 1))
  84
  85 (defconstant long-float-digits
  86   (+ (byte-size long-float-significand-byte) word-bits 1))
  87
  88 ;;; pfw -- from i486 microprocessor programmers reference manual
  89 (defconstant float-invalid-trap-bit     (ash 1 0))
  90 (defconstant float-denormal-trap-bit       (ash 1 1))
  91 (defconstant float-divide-by-zero-trap-bit (ash 1 2))
  92 (defconstant float-overflow-trap-bit       (ash 1 3))
  93 (defconstant float-underflow-trap-bit      (ash 1 4))
  94 (defconstant float-inexact-trap-bit     (ash 1 5))
  95
  96 (defconstant float-round-to-nearest  0)
  97 (defconstant float-round-to-negative 1)
  98 (defconstant float-round-to-positive 2)
  99 (defconstant float-round-to-zero     3)
 100
 101 (defconstant float-rounding-mode   (byte 2 10))
 102 (defconstant float-sticky-bits     (byte 6 16))
 103 (defconstant float-traps-byte      (byte 6  0))
 104 (defconstant float-exceptions-byte (byte 6 16))
 105 (defconstant float-precision-control (byte 2 8))
 106 (defconstant float-fast-bit 0) ; No fast mode on x86
 107
 108 ); EVAL-WHEN
 109 \f
 110 ;;;; description of the target address space
 111
 112 ;;; where to put the different spaces
 113 ;;;
 114 ;;; FIXME: Couldn't/shouldn't these be DEFCONSTANT instead of DEFPARAMETER?
 115 ;;;
 116 ;;; FIXME: Since SBCL has a different way of distinguishing between target
 117 ;;; and host than the old CMU CL code used, the "TARGET-" prefix is
 118 ;;; redundant. Perhaps each *TARGET-FOO* should become *FOO*, probably
 119 ;;; at the same time that we unscrew the kludgy way that constants are
 120 ;;; duplicated between this file and runtime/x86-validate.h.
 121 ;;;
 122 ;;; Note: Mostly these values are black magic, inherited from CMU CL
 123 ;;; without any documentation. However, there were a few explanatory
 124 ;;; comments in the CMU CL sources:
 125 ;;;   * On Linux,
 126 ;;;     ** The space 0x08000000-0x10000000 is "C program and memory allocation".
 127 ;;;     ** The space 0x40000000-0x48000000 is reserved for shared libs.
 128 ;;;     ** The space >0xE0000000 is "C stack - Alien stack".
 129 ;;;   * On FreeBSD,
 130 ;;;     ** The space 0x0E000000-0x10000000 is "Foreign segment".
 131 ;;;     ** The space 0x20000000-0x30000000 is reserved for shared libs.
 132 ;;; And there have been a few changes since the fork:
 133 ;;;   * The FreeBSD STATIC-SPACE-START value was bumped up from
 134 ;;;     #x28000000 to #x30000000 when FreeBSD ld.so dynamic linking
 135 ;;;     support was added for FreeBSD ca. 20000910. This was to keep from
 136 ;;;     stomping on an address range that the dynamic libraries want to use.
 137 ;;;     (They want to use this address range even if we try to reserve it
 138 ;;;     with a call to validate() as the first operation in main().)
 139
 140 #!+linux
 141 (progn
 142
 143   (defconstant read-only-space-start #x01000000)
 144   (defconstant read-only-space-end   #x037ff000)
 145
 146   (defconstant static-space-start    #x05000000)
 147   (defconstant static-space-end      #x07fff000)
 148
 149   (defconstant dynamic-space-start   #x09000000)
 150   (defconstant dynamic-space-end     #x29000000)
 151
 152   (defconstant control-stack-start   #x50000000)
 153   (defconstant control-stack-end     #x57fff000)
 154
 155   (defconstant binding-stack-start   #x60000000)
 156   (defconstant binding-stack-end     #x67fff000))
 157
 158 #!+bsd
 159 (progn
 160
 161   (defconstant read-only-space-start #x10000000)
 162   (defconstant read-only-space-end   #x1ffff000)
 163
 164   (defconstant static-space-start
 165     #!+freebsd #x30000000
 166     #!+openbsd #x28000000)
 167   (defconstant static-space-end      #x37fff000)
 168
 169   (defconstant binding-stack-start   #x38000000)
 170   (defconstant binding-stack-end     #x3ffff000)
 171
 172   (defconstant control-stack-start   #x40000000)
 173   (defconstant control-stack-end     #x47fff000)
 174
 175   (defconstant dynamic-space-start   #x48000000)
 176   (defconstant dynamic-space-end     #x88000000))
 177
 178 ;;; Given that NIL is the first thing allocated in static space, we
 179 ;;; know its value at compile time:
 180 (defconstant nil-value (+ static-space-start #xb))
 181 \f
 182 ;;;; other miscellaneous constants
 183
 184 (defenum (:suffix -trap :start 8)
 185   halt
 186   pending-interrupt
 187   error
 188   cerror
 189   breakpoint
 190   function-end-breakpoint
 191   single-step-breakpoint)
 192 ;;; FIXME: It'd be nice to replace all the DEFENUMs with something like
 193 ;;;   (WITH-DEF-ENUM (:START 8)
 194 ;;;     (DEF-ENUM HALT-TRAP)
 195 ;;;     (DEF-ENUM PENDING-INTERRUPT-TRAP)
 196 ;;;     ..)
 197 ;;; for the benefit of anyone doing a lexical search for definitions
 198 ;;; of these symbols.
 199
 200 (defenum (:prefix object-not- :suffix -trap :start 16)
 201   list
 202   instance)
 203
 204 (defenum (:prefix trace-table-)
 205   normal
 206   call-site
 207   function-prologue
 208   function-epilogue)
 209 \f
 210 ;;;; static symbols
 211
 212 ;;; These symbols are loaded into static space directly after NIL so
 213 ;;; that the system can compute their address by adding a constant
 214 ;;; amount to NIL.
 215 ;;;
 216 ;;; The fdefn objects for the static functions are loaded into static
 217 ;;; space directly after the static symbols. That way, the raw-addr
 218 ;;; can be loaded directly out of them by indirecting relative to NIL.
 219 ;;;
 220 ;;; pfw X86 doesn't have enough registers to keep these things there.
 221 ;;;     Note these spaces grow from low to high addresses.
 222 (defvar *allocation-pointer*)
 223 (defvar *binding-stack-pointer*)
 224 (defvar *x86-cgc-active-p*) ; FIXME: Document this.
 225 (defvar *static-blue-bag* nil)
 226
 227 ;;; FIXME: *!INITIAL-FDEFN-OBJECTS* and !COLD-INIT probably don't need
 228 ;;; to be in the static symbols table any more. Also, if
 229 ;;; *INTERNAL-GC-TRIGGER* really is not used, we can punt it.
 230 (defparameter *static-symbols*
 231   '(t
 232
 233     ;; The C startup code must fill these in.
 234     *posix-argv*
 235     sb!impl::*!initial-fdefn-objects*
 236
 237     ;; functions that the C code needs to call
 238     sb!impl::!cold-init
 239     sb!impl::maybe-gc
 240     sb!kernel::internal-error
 241     sb!di::handle-breakpoint
 242     sb!impl::fdefinition-object
 243
 244     ;; free pointers
 245     ;;
 246     ;; Note that these are FIXNUM word counts, not (as one might
 247     ;; expect) byte counts or SAPs. The reason seems to be that by
 248     ;; representing them this way, we can avoid consing bignums.
 249     ;; -- WHN 2000-10-02
 250     *read-only-space-free-pointer*
 251     *static-space-free-pointer*
 252     *initial-dynamic-space-free-pointer*
 253
 254     ;; things needed for non-local exit
 255     sb!impl::*current-catch-block*
 256     sb!impl::*current-unwind-protect-block*
 257     sb!c::*eval-stack-top*
 258     sb!vm::*alien-stack*
 259
 260     ;; interrupt handling
 261     sb!impl::*pseudo-atomic-atomic*
 262     sb!impl::*pseudo-atomic-interrupted*
 263     sb!unix::*interrupts-enabled*
 264     sb!unix::*interrupt-pending*
 265     sb!impl::*free-interrupt-context-index*
 266
 267     sb!vm::*allocation-pointer*
 268     sb!vm::*binding-stack-pointer*
 269     sb!vm::*internal-gc-trigger*   ; Not used.
 270
 271     ;; the floating point constants
 272     sb!vm::*fp-constant-0d0*
 273     sb!vm::*fp-constant-1d0*
 274     sb!vm::*fp-constant-0s0*
 275     sb!vm::*fp-constant-1s0*
 276     ;; The following are all long-floats.
 277     sb!vm::*fp-constant-0l0*
 278     sb!vm::*fp-constant-1l0*
 279     sb!vm::*fp-constant-pi*
 280     sb!vm::*fp-constant-l2t*
 281     sb!vm::*fp-constant-l2e*
 282     sb!vm::*fp-constant-lg2*
 283     sb!vm::*fp-constant-ln2*
 284
 285     ;; used by gencgc
 286     sb!vm::*scavenge-read-only-space*
 287
 288     ;; The ..SLOT-UNBOUND.. symbol is static in order to optimise the
 289     ;; common slot unbound check.
 290     sb!pcl::..slot-unbound..
 291
 292     ;; spare symbols
 293     sb!vm::spare-10
 294     sb!vm::spare-9
 295     sb!vm::spare-8
 296     sb!vm::spare-7
 297     sb!vm::spare-6
 298     sb!vm::spare-5
 299     sb!vm::spare-4
 300     sb!vm::spare-3
 301     sb!vm::spare-2
 302     sb!vm::spare-1
 303
 304     ;; used by cgc
 305     sb!vm::*x86-cgc-active-p*
 306     sb!vm::*static-blue-bag*            ; must be last or change C code
 307     ))
 308
 309 (defparameter *static-functions*
 310   '(length
 311     sb!kernel:two-arg-+
 312     sb!kernel:two-arg--
 313     sb!kernel:two-arg-*
 314     sb!kernel:two-arg-/
 315     sb!kernel:two-arg-<
 316     sb!kernel:two-arg->
 317     sb!kernel:two-arg-=
 318     eql
 319     sb!kernel:%negate
 320     sb!kernel:two-arg-and
 321     sb!kernel:two-arg-ior
 322     sb!kernel:two-arg-xor
 323     sb!kernel:two-arg-gcd
 324     sb!kernel:two-arg-lcm))
 325 \f
 326 ;;;; stuff added by jrd
 327
 328 ;;; FIXME: Is this used? Delete it or document it.
 329 ;;; cf the sparc PARMS.LISP
 330 (defparameter *assembly-unit-length* 8)