a9b972718656d11a49bd291183f21cf5c49263e9
[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 (defconstant n-word-bits 32)
29
30 ;;; the number of bits per byte, where a byte is the smallest
31 ;;; addressable object
32 (defconstant n-byte-bits 8)
33
34 ;;; the number of bits to shift between word addresses and byte addresses
35 (defconstant word-shift (1- (integer-length (/ n-word-bits n-byte-bits))))
36
37 ;;; the number of bytes in a word
38 (defconstant n-word-bytes (/ n-word-bits n-byte-bits))
39
40 (defconstant 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 (defconstant 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 (defconstant single-float-normal-exponent-min 1)
53 (defconstant single-float-normal-exponent-max 254)
54 (defconstant single-float-hidden-bit (ash 1 23))
55 (defconstant single-float-trapping-nan-bit (ash 1 22))
56
57 (defconstant 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 (defconstant double-float-normal-exponent-min 1)
61 (defconstant double-float-normal-exponent-max #x7FE)
62 (defconstant double-float-hidden-bit (ash 1 20))
63 (defconstant double-float-trapping-nan-bit (ash 1 19))
64
65 (defconstant 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 (defconstant long-float-normal-exponent-min 1)
69 (defconstant long-float-normal-exponent-max #x7FFE)
70 (defconstant long-float-hidden-bit (ash 1 31))          ; actually not hidden
71 (defconstant long-float-trapping-nan-bit (ash 1 30))
72
73 (defconstant single-float-digits
74   (+ (byte-size single-float-significand-byte) 1))
75
76 (defconstant double-float-digits
77   (+ (byte-size double-float-significand-byte) n-word-bits 1))
78
79 (defconstant 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 (defconstant float-invalid-trap-bit        (ash 1 0))
84 (defconstant float-denormal-trap-bit       (ash 1 1))
85 (defconstant float-divide-by-zero-trap-bit (ash 1 2))
86 (defconstant float-overflow-trap-bit       (ash 1 3))
87 (defconstant float-underflow-trap-bit      (ash 1 4))
88 (defconstant float-inexact-trap-bit        (ash 1 5))
89
90 (defconstant float-round-to-nearest  0)
91 (defconstant float-round-to-negative 1)
92 (defconstant float-round-to-positive 2)
93 (defconstant 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 (defconstant 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   (defconstant read-only-space-start #x01000000)
139   (defconstant read-only-space-end   #x037ff000)
140
141   (defconstant static-space-start    #x05000000)
142   (defconstant static-space-end      #x07fff000)
143
144   (defconstant dynamic-space-start   #x09000000)
145   (defconstant dynamic-space-end     #x29000000)
146
147   (defconstant control-stack-start   #x50000000)
148   (defconstant control-stack-end     #x57fff000)
149
150   (defconstant binding-stack-start   #x60000000)
151   (defconstant binding-stack-end     #x67fff000))
152
153 #!+bsd
154 (progn
155
156   (defconstant read-only-space-start #x10000000)
157   (defconstant read-only-space-end   #x1ffff000)
158
159   (defconstant static-space-start
160     #!+freebsd #x30000000
161     #!+openbsd #x28000000)
162   (defconstant static-space-end      #x37fff000)
163
164   (defconstant binding-stack-start   #x38000000)
165   (defconstant binding-stack-end     #x3ffff000)
166
167   (defconstant control-stack-start
168     #!+freebsd #x40000000
169     #!+openbsd #x48000000)
170   (defconstant control-stack-end
171     #!+freebsd #x47fff000
172     #!+openbsd #x4ffff000)
173   (defconstant dynamic-space-start
174     #!+freebsd #x48000000
175     #!+openbsd #x50000000)
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   fun-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   fun-prologue
208   fun-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
225 ;;; FIXME: *!INITIAL-FDEFN-OBJECTS* and !COLD-INIT probably don't need
226 ;;; to be in the static symbols table any more. Also, if
227 ;;; *INTERNAL-GC-TRIGGER* really is not used, we can punt it.
228 (defparameter *static-symbols*
229   '(t
230
231     ;; The C startup code must fill these in.
232     *posix-argv*
233     sb!impl::*!initial-fdefn-objects*
234
235     ;; functions that the C code needs to call
236     maybe-gc
237     sb!kernel::internal-error
238     sb!di::handle-breakpoint
239     fdefinition-object
240
241     ;; free pointers
242     ;; 
243     ;; Note that these are FIXNUM word counts, not (as one might
244     ;; expect) byte counts or SAPs. The reason seems to be that by
245     ;; representing them this way, we can avoid consing bignums. 
246     ;; -- WHN 2000-10-02
247     *read-only-space-free-pointer*
248     *static-space-free-pointer*
249     *initial-dynamic-space-free-pointer*
250
251     ;; things needed for non-local exit
252     *current-catch-block*
253     *current-unwind-protect-block*
254     *alien-stack*
255
256     ;; interrupt handling
257     *pseudo-atomic-atomic*
258     *pseudo-atomic-interrupted*
259     sb!unix::*interrupts-enabled*
260     sb!unix::*interrupt-pending*
261     *free-interrupt-context-index*
262
263     *allocation-pointer*
264     *binding-stack-pointer*
265     *internal-gc-trigger*   ; Not used.
266
267     ;; the floating point constants
268     *fp-constant-0d0*
269     *fp-constant-1d0*
270     *fp-constant-0f0*
271     *fp-constant-1f0*
272     ;; The following are all long-floats.
273     *fp-constant-0l0*
274     *fp-constant-1l0*
275     *fp-constant-pi*
276     *fp-constant-l2t*
277     *fp-constant-l2e*
278     *fp-constant-lg2*
279     *fp-constant-ln2*
280
281     ;; The ..SLOT-UNBOUND.. symbol is static in order to optimise the
282     ;; common slot unbound check.
283     ;;
284     ;; FIXME: In SBCL, the CLOS code has become sufficiently tightly
285     ;; integrated into the system that it'd probably make sense to use
286     ;; the ordinary unbound marker for this.
287     sb!pcl::..slot-unbound..))
288
289 (defparameter *static-funs*
290   '(length
291     sb!kernel:two-arg-+
292     sb!kernel:two-arg--
293     sb!kernel:two-arg-*
294     sb!kernel:two-arg-/
295     sb!kernel:two-arg-<
296     sb!kernel:two-arg->
297     sb!kernel:two-arg-=
298     eql
299     sb!kernel:%negate
300     sb!kernel:two-arg-and
301     sb!kernel:two-arg-ior
302     sb!kernel:two-arg-xor
303     sb!kernel:two-arg-gcd
304     sb!kernel:two-arg-lcm))
305 \f
306 ;;;; stuff added by jrd
307
308 ;;; FIXME: Is this used? Delete it or document it.
309 ;;; cf the sparc PARMS.LISP
310 (defparameter *assembly-unit-length* 8)