b15bb061d708bf5427da2e5c4f23a8c277041ce8
[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 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 (defconstant-eqx float-rounding-mode     (byte 2 10) #'equalp)
100 (defconstant-eqx float-sticky-bits       (byte 6 16) #'equalp)
101 (defconstant-eqx float-traps-byte        (byte 6  0) #'equalp)
102 (defconstant-eqx float-exceptions-byte   (byte 6 16) #'equalp)
103 (defconstant-eqx float-precision-control (byte 2  8) #'equalp)
104 (def!constant float-fast-bit 0) ; no fast mode on x86
105 \f
106 ;;;; description of the target address space
107
108 ;;; where to put the different spaces
109 ;;;
110 ;;; Note: Mostly these values are black magic, inherited from CMU CL
111 ;;; without any documentation. However, there were a few explanatory
112 ;;; comments in the CMU CL sources:
113 ;;;   * On Linux,
114 ;;;     ** The space 0x08000000-0x10000000 is "C program and memory allocation".
115 ;;;     ** The space 0x40000000-0x48000000 is reserved for shared libs.
116 ;;;     ** The space >0xE0000000 is "C stack - Alien stack".
117 ;;;   * On FreeBSD,
118 ;;;     ** The space 0x0E000000-0x10000000 is "Foreign segment".
119 ;;;     ** The space 0x20000000-0x30000000 is reserved for shared libs.
120 ;;; And there have been some changes since the fork from CMU CL:
121 ;;;   * The OpenBSD port is new since the fork. We started with
122 ;;;     the FreeBSD address map, which actually worked until the
123 ;;;     Alpha port patches, for reasons which in retrospect are rather
124 ;;;     mysterious. After the Alpha port patches were added, the
125 ;;;     OpenBSD port suffered memory corruption problems. While
126 ;;;     debugging those, it was discovered that src/runtime/trymap
127 ;;;     failed for the control stack region #x40000000-#x47fff000.
128 ;;;     After the control stack was moved upward out of this region
129 ;;;     (stealing some bytes from dynamic space) the problems went
130 ;;;     away.
131 ;;;   * The FreeBSD STATIC-SPACE-START value was bumped up from
132 ;;;     #x28000000 to #x30000000 when FreeBSD ld.so dynamic linking
133 ;;;     support was added for FreeBSD ca. 20000910. This was to keep from
134 ;;;     stomping on an address range that the dynamic libraries want to
135 ;;;     use. (They want to use this address range even if we try to
136 ;;;     reserve it with a call to validate() as the first operation in
137 ;;;     main().)
138 ;;;   * For NetBSD 2.0, the following ranges are used by normal
139 ;;;     executables and mmap:
140 ;;;     ** Executables are (by default) loaded at 0x08048000.
141 ;;;     ** The break for the sbcl runtime seems to end around 0x08400000
142 ;;;     We set read only space around 0x20000000, static
143 ;;;     space around 0x30000000, all ending below 0x37fff000
144 ;;;     ** ld.so and other mmap'ed stuff like shared libs start around
145 ;;;        0x48000000
146 ;;;     We set dynamic space between 0x60000000 and 0x98000000
147 ;;;     ** Bottom of the stack is typically not below 0xb0000000
148 ;;;     FYI, this can be looked at with the "pmap" program, and if you
149 ;;;     set the top-down mmap allocation option in the kernel (not yet
150 ;;;     the default), all bets are totally off!
151
152 #!+linux
153 (progn
154
155   (def!constant read-only-space-start #x01000000)
156   (def!constant read-only-space-end   #x037ff000)
157
158   (def!constant static-space-start    #x05000000)
159   (def!constant static-space-end      #x07fff000)
160
161   (def!constant dynamic-space-start   #x09000000)
162   (def!constant dynamic-space-end     #x29000000))
163
164 #!+(or freebsd openbsd)
165 (progn
166
167   (def!constant read-only-space-start
168     #!+freebsd #x10000000
169     #!+openbsd #x40000000)
170   (def!constant read-only-space-end
171     #!+freebsd #x1ffff000
172     #!+openbsd #x47fff000)
173
174   (def!constant static-space-start
175     #!+freebsd #x30000000
176     #!+openbsd #x50000000)
177   (def!constant static-space-end
178     #!+freebsd #x37fff000
179     #!+openbsd #x5ffff000)
180
181   (def!constant dynamic-space-start
182     #!+freebsd  #x48000000
183     #!+openbsd  #x80000000)
184   (def!constant dynamic-space-end
185     #!+freebsd #x88000000
186     #!+openbsd #xA0000000))
187
188 #!+netbsd
189 (progn
190
191   (def!constant read-only-space-start #x20000000)
192   (def!constant read-only-space-end   #x2ffff000)
193
194   (def!constant static-space-start    #x30000000)
195   (def!constant static-space-end      #x37fff000)
196
197   (def!constant dynamic-space-start   #x60000000)
198   (def!constant dynamic-space-end     #x98000000))
199
200
201 ;;; Given that NIL is the first thing allocated in static space, we
202 ;;; know its value at compile time:
203 (def!constant nil-value (+ static-space-start #xb))
204 \f
205 ;;;; other miscellaneous constants
206
207 (defenum (:suffix -trap :start 8)
208   halt
209   pending-interrupt
210   error
211   cerror
212   breakpoint
213   fun-end-breakpoint
214   single-step-breakpoint)
215 ;;; FIXME: It'd be nice to replace all the DEFENUMs with something like
216 ;;;   (WITH-DEF-ENUM (:START 8)
217 ;;;     (DEF-ENUM HALT-TRAP)
218 ;;;     (DEF-ENUM PENDING-INTERRUPT-TRAP)
219 ;;;     ..)
220 ;;; for the benefit of anyone doing a lexical search for definitions
221 ;;; of these symbols.
222
223 (defenum (:prefix object-not- :suffix -trap :start 16)
224   list
225   instance)
226
227 (defenum (:prefix trace-table-)
228   normal
229   call-site
230   fun-prologue
231   fun-epilogue)
232 \f
233 ;;;; static symbols
234
235 ;;; These symbols are loaded into static space directly after NIL so
236 ;;; that the system can compute their address by adding a constant
237 ;;; amount to NIL.
238 ;;;
239 ;;; The fdefn objects for the static functions are loaded into static
240 ;;; space directly after the static symbols. That way, the raw-addr
241 ;;; can be loaded directly out of them by indirecting relative to NIL.
242 ;;;
243 ;;; pfw X86 doesn't have enough registers to keep these things there.
244 ;;;     Note these spaces grow from low to high addresses.
245 (defvar *allocation-pointer*)
246 (defvar *binding-stack-pointer*)
247
248 ;;; FIXME: !COLD-INIT probably doesn't need
249 ;;; to be in the static symbols table any more.
250 (defparameter *static-symbols*
251   '(t
252
253     ;; The C startup code must fill these in.
254     *posix-argv*
255
256     ;; functions that the C code needs to call.  When adding to this list,
257     ;; also add a `frob' form in genesis.lisp finish-symbols.
258     sub-gc
259     sb!kernel::internal-error
260     sb!kernel::control-stack-exhausted-error
261     sb!di::handle-breakpoint
262     fdefinition-object
263     #!+sb-thread sb!thread::handle-thread-exit
264
265     ;; free pointers
266     ;; 
267     ;; Note that these are FIXNUM word counts, not (as one might
268     ;; expect) byte counts or SAPs. The reason seems to be that by
269     ;; representing them this way, we can avoid consing bignums. 
270     ;; -- WHN 2000-10-02
271     *read-only-space-free-pointer*
272     *static-space-free-pointer*
273     *initial-dynamic-space-free-pointer*
274
275     ;; things needed for non-local exit
276     *current-catch-block*
277     *current-unwind-protect-block*
278     *alien-stack*
279
280     ;; interrupt handling
281     *pseudo-atomic-atomic*
282     *pseudo-atomic-interrupted*
283     sb!unix::*interrupts-enabled*
284     sb!unix::*interrupt-pending*
285     *free-interrupt-context-index*
286
287     *free-tls-index*
288     
289     *allocation-pointer*
290     *binding-stack-pointer*
291     *binding-stack-start*
292     *control-stack-start*
293     *control-stack-end*
294
295     ;; the floating point constants
296     *fp-constant-0d0*
297     *fp-constant-1d0*
298     *fp-constant-0f0*
299     *fp-constant-1f0*
300     ;; The following are all long-floats.
301     *fp-constant-0l0*
302     *fp-constant-1l0*
303     *fp-constant-pi*
304     *fp-constant-l2t*
305     *fp-constant-l2e*
306     *fp-constant-lg2*
307     *fp-constant-ln2*
308
309     ;; The ..SLOT-UNBOUND.. symbol is static in order to optimise the
310     ;; common slot unbound check.
311     ;;
312     ;; FIXME: In SBCL, the CLOS code has become sufficiently tightly
313     ;; integrated into the system that it'd probably make sense to use
314     ;; the ordinary unbound marker for this.
315     sb!pcl::..slot-unbound..))
316
317 (defparameter *static-funs*
318   '(length
319     sb!kernel:two-arg-+
320     sb!kernel:two-arg--
321     sb!kernel:two-arg-*
322     sb!kernel:two-arg-/
323     sb!kernel:two-arg-<
324     sb!kernel:two-arg->
325     sb!kernel:two-arg-=
326     eql
327     sb!kernel:%negate
328     sb!kernel:two-arg-and
329     sb!kernel:two-arg-ior
330     sb!kernel:two-arg-xor
331     sb!kernel:two-arg-gcd
332     sb!kernel:two-arg-lcm))
333 \f
334 ;;;; stuff added by jrd
335
336 ;;; FIXME: Is this used? Delete it or document it.
337 ;;; cf the sparc PARMS.LISP
338 (defparameter *assembly-unit-length* 8)