c6edb03269d42572bc014cfd5e92e8871d97b819
[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 size in bytes of the GENCGC pages. Should be a multiple of the
39 ;;; architecture code size.
40 (def!constant gencgc-page-size 4096)
41
42 (def!constant float-sign-shift 31)
43
44 ;;; comment from CMU CL:
45 ;;;   These values were taken from the alpha code. The values for
46 ;;;   bias and exponent min/max are not the same as shown in the 486 book.
47 ;;;   They may be correct for how Python uses them.
48 (def!constant single-float-bias 126)    ; Intel says 127.
49 (defconstant-eqx single-float-exponent-byte    (byte 8 23) #'equalp)
50 (defconstant-eqx single-float-significand-byte (byte 23 0) #'equalp)
51 ;;; comment from CMU CL:
52 ;;;   The 486 book shows the exponent range -126 to +127. The Lisp
53 ;;;   code that uses these values seems to want already biased numbers.
54 (def!constant single-float-normal-exponent-min 1)
55 (def!constant single-float-normal-exponent-max 254)
56 (def!constant single-float-hidden-bit (ash 1 23))
57 (def!constant single-float-trapping-nan-bit (ash 1 22))
58
59 (def!constant double-float-bias 1022)
60 (defconstant-eqx double-float-exponent-byte    (byte 11 20) #'equalp)
61 (defconstant-eqx double-float-significand-byte (byte 20 0)  #'equalp)
62 (def!constant double-float-normal-exponent-min 1)
63 (def!constant double-float-normal-exponent-max #x7FE)
64 (def!constant double-float-hidden-bit (ash 1 20))
65 (def!constant double-float-trapping-nan-bit (ash 1 19))
66
67 (def!constant long-float-bias 16382)
68 (defconstant-eqx long-float-exponent-byte    (byte 15 0) #'equalp)
69 (defconstant-eqx long-float-significand-byte (byte 31 0) #'equalp)
70 (def!constant long-float-normal-exponent-min 1)
71 (def!constant long-float-normal-exponent-max #x7FFE)
72 (def!constant long-float-hidden-bit (ash 1 31))         ; actually not hidden
73 (def!constant long-float-trapping-nan-bit (ash 1 30))
74
75 (def!constant single-float-digits
76   (+ (byte-size single-float-significand-byte) 1))
77
78 (def!constant double-float-digits
79   (+ (byte-size double-float-significand-byte) n-word-bits 1))
80
81 (def!constant long-float-digits
82   (+ (byte-size long-float-significand-byte) n-word-bits 1))
83
84 ;;; pfw -- from i486 microprocessor programmer's reference manual
85 (def!constant float-invalid-trap-bit       (ash 1 0))
86 (def!constant float-denormal-trap-bit       (ash 1 1))
87 (def!constant float-divide-by-zero-trap-bit (ash 1 2))
88 (def!constant float-overflow-trap-bit       (ash 1 3))
89 (def!constant float-underflow-trap-bit      (ash 1 4))
90 (def!constant float-inexact-trap-bit       (ash 1 5))
91
92 (def!constant float-round-to-nearest  0)
93 (def!constant float-round-to-negative 1)
94 (def!constant float-round-to-positive 2)
95 (def!constant float-round-to-zero     3)
96
97 (def!constant float-precision-24-bit 0)
98 (def!constant float-precision-53-bit 2)
99 (def!constant float-precision-64-bit 3)
100
101 (defconstant-eqx float-rounding-mode     (byte 2 10) #'equalp)
102 (defconstant-eqx float-sticky-bits       (byte 6 16) #'equalp)
103 (defconstant-eqx float-traps-byte        (byte 6  0) #'equalp)
104 (defconstant-eqx float-exceptions-byte   (byte 6 16) #'equalp)
105 (defconstant-eqx float-precision-control (byte 2  8) #'equalp)
106 (def!constant float-fast-bit 0) ; no fast mode on x86
107 \f
108 ;;;; description of the target address space
109
110 ;;; where to put the different spaces
111 ;;;
112 ;;; Note: Mostly these values are black magic, inherited from CMU CL
113 ;;; without any documentation. However, there were a few explanatory
114 ;;; comments in the CMU CL sources:
115 ;;;   * On Linux,
116 ;;;     ** The space 0x08000000-0x10000000 is "C program and memory allocation".
117 ;;;     ** The space 0x40000000-0x48000000 is reserved for shared libs.
118 ;;;     ** The space >0xE0000000 is "C stack - Alien stack".
119 ;;;   * On FreeBSD,
120 ;;;     ** The space 0x0E000000-0x10000000 is "Foreign segment".
121 ;;;     ** The space 0x20000000-0x30000000 is reserved for shared libs.
122 ;;; And there have been some changes since the fork from CMU CL:
123 ;;;   * The OpenBSD port is new since the fork. We started with
124 ;;;     the FreeBSD address map, which actually worked until the
125 ;;;     Alpha port patches, for reasons which in retrospect are rather
126 ;;;     mysterious. After the Alpha port patches were added, the
127 ;;;     OpenBSD port suffered memory corruption problems. While
128 ;;;     debugging those, it was discovered that src/runtime/trymap
129 ;;;     failed for the control stack region #x40000000-#x47fff000.
130 ;;;     After the control stack was moved upward out of this region
131 ;;;     (stealing some bytes from dynamic space) the problems went
132 ;;;     away.
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
137 ;;;     use. (They want to use this address range even if we try to
138 ;;;     reserve it with a call to validate() as the first operation in
139 ;;;     main().)
140 ;;;   * For NetBSD 2.0, the following ranges are used by normal
141 ;;;     executables and mmap:
142 ;;;     ** Executables are (by default) loaded at 0x08048000.
143 ;;;     ** The break for the sbcl runtime seems to end around 0x08400000
144 ;;;     We set read only space around 0x20000000, static
145 ;;;     space around 0x30000000, all ending below 0x37fff000
146 ;;;     ** ld.so and other mmap'ed stuff like shared libs start around
147 ;;;        0x48000000
148 ;;;     We set dynamic space between 0x60000000 and 0x98000000
149 ;;;     ** Bottom of the stack is typically not below 0xb0000000
150 ;;;     FYI, this can be looked at with the "pmap" program, and if you
151 ;;;     set the top-down mmap allocation option in the kernel (not yet
152 ;;;     the default), all bets are totally off!
153
154 #!+linux
155 (progn
156   (def!constant read-only-space-start     #x01000000)
157   (def!constant read-only-space-end       #x037ff000)
158
159   (def!constant static-space-start        #x05000000)
160   (def!constant static-space-end          #x07fff000)
161
162   (def!constant dynamic-space-start       #x09000000)
163   (def!constant dynamic-space-end         #x29000000)
164
165   (def!constant linkage-table-space-start #x70000000)
166   (def!constant linkage-table-space-end   #x7ffff000))
167
168 #!+sunos
169 (progn
170   (def!constant read-only-space-start     #x20000000)
171   (def!constant read-only-space-end       #x2ffff000)
172
173   (def!constant static-space-start        #x40000000)
174   (def!constant static-space-end          #x42fff000)
175
176   (def!constant dynamic-space-start       #x48000000)
177   (def!constant dynamic-space-end         #xA0000000)
178
179   (def!constant linkage-table-space-start #xA2000000)
180   (def!constant linkage-table-space-end   #xA3000000))
181
182 #!+freebsd
183 (progn
184   (def!constant read-only-space-start     #x10000000)
185   (def!constant read-only-space-end       #x1ffff000)
186
187   (def!constant static-space-start        #x30000000)
188   (def!constant static-space-end          #x37fff000)
189
190   (def!constant dynamic-space-start       #x48000000)
191   (def!constant dynamic-space-end         #x88000000)
192
193   ;; In CMUCL:  0xB0000000->0xB1000000
194   (def!constant linkage-table-space-start #x90000000)
195   (def!constant linkage-table-space-end   #x91000000))
196
197 #!+openbsd
198 (progn
199   (def!constant read-only-space-start     #x40000000)
200   (def!constant read-only-space-end       #x47fff000)
201
202   (def!constant static-space-start        #x50000000)
203   (def!constant static-space-end          #x5ffff000)
204
205   (def!constant dynamic-space-start       #x80000000)
206   (def!constant dynamic-space-end         #xA0000000)
207
208   ;; In CMUCL: 0xB0000000->0xB1000000
209   (def!constant linkage-table-space-start #xA0000000)
210   (def!constant linkage-table-space-end   #xA1000000))
211
212 #!+netbsd
213 (progn
214   (def!constant read-only-space-start     #x20000000)
215   (def!constant read-only-space-end       #x2ffff000)
216
217   (def!constant static-space-start        #x30000000)
218   (def!constant static-space-end          #x37fff000)
219
220   (def!constant dynamic-space-start       #x60000000)
221   (def!constant dynamic-space-end         #x98000000)
222
223   ;; In CMUCL: 0xB0000000->0xB1000000
224   (def!constant linkage-table-space-start #xA0000000)
225   (def!constant linkage-table-space-end   #xA1000000))
226
227 ;;; Size of one linkage-table entry in bytes.
228 (def!constant linkage-table-entry-size 8)
229
230 ;;; Given that NIL is the first thing allocated in static space, we
231 ;;; know its value at compile time:
232 (def!constant nil-value (+ static-space-start #xb))
233 \f
234 ;;;; other miscellaneous constants
235
236 (defenum (:suffix -trap :start 8)
237   halt
238   pending-interrupt
239   error
240   cerror
241   breakpoint
242   fun-end-breakpoint
243   single-step-breakpoint)
244 ;;; FIXME: It'd be nice to replace all the DEFENUMs with something like
245 ;;;   (WITH-DEF-ENUM (:START 8)
246 ;;;     (DEF-ENUM HALT-TRAP)
247 ;;;     (DEF-ENUM PENDING-INTERRUPT-TRAP)
248 ;;;     ..)
249 ;;; for the benefit of anyone doing a lexical search for definitions
250 ;;; of these symbols.
251
252 (defenum (:prefix object-not- :suffix -trap :start 16)
253   list
254   instance)
255
256 (defenum (:prefix trace-table-)
257   normal
258   call-site
259   fun-prologue
260   fun-epilogue)
261 \f
262 ;;;; static symbols
263
264 ;;; These symbols are loaded into static space directly after NIL so
265 ;;; that the system can compute their address by adding a constant
266 ;;; amount to NIL.
267 ;;;
268 ;;; The fdefn objects for the static functions are loaded into static
269 ;;; space directly after the static symbols. That way, the raw-addr
270 ;;; can be loaded directly out of them by indirecting relative to NIL.
271 ;;;
272 ;;; pfw X86 doesn't have enough registers to keep these things there.
273 ;;;     Note these spaces grow from low to high addresses.
274 (defvar *allocation-pointer*)
275 (defvar *binding-stack-pointer*)
276
277 ;;; FIXME: !COLD-INIT probably doesn't need
278 ;;; to be in the static symbols table any more.
279 (defparameter *static-symbols*
280   '(t
281
282     ;; The C startup code must fill these in.
283     *posix-argv*
284
285     ;; functions that the C code needs to call.  When adding to this list,
286     ;; also add a `frob' form in genesis.lisp finish-symbols.
287     sub-gc
288     sb!kernel::internal-error
289     sb!kernel::control-stack-exhausted-error
290     sb!kernel::undefined-alien-variable-error
291     sb!kernel::undefined-alien-function-error
292     sb!kernel::memory-fault-error
293     sb!di::handle-breakpoint
294     fdefinition-object
295
296     ;; free pointers
297     ;;
298     ;; Note that these are FIXNUM word counts, not (as one might
299     ;; expect) byte counts or SAPs. The reason seems to be that by
300     ;; representing them this way, we can avoid consing bignums.
301     ;; -- WHN 2000-10-02
302     *read-only-space-free-pointer*
303     *static-space-free-pointer*
304     *initial-dynamic-space-free-pointer*
305
306     ;; things needed for non-local exit
307     *current-catch-block*
308     *current-unwind-protect-block*
309     *alien-stack*
310
311     ;; interrupt handling
312     *pseudo-atomic-atomic*
313     *pseudo-atomic-interrupted*
314     sb!unix::*interrupts-enabled*
315     sb!unix::*interrupt-pending*
316     *free-interrupt-context-index*
317     *gc-inhibit*
318     #!+sb-thread *stop-for-gc-pending*
319     *gc-pending*
320     #!+sb-thread sb!thread::run-interruption
321
322     *free-tls-index*
323     *tls-index-lock*
324
325     *allocation-pointer*
326     *binding-stack-pointer*
327     *binding-stack-start*
328     *control-stack-start*
329     *control-stack-end*
330
331     ;; the floating point constants
332     *fp-constant-0d0*
333     *fp-constant-1d0*
334     *fp-constant-0f0*
335     *fp-constant-1f0*
336     ;; The following are all long-floats.
337     *fp-constant-0l0*
338     *fp-constant-1l0*
339     *fp-constant-pi*
340     *fp-constant-l2t*
341     *fp-constant-l2e*
342     *fp-constant-lg2*
343     *fp-constant-ln2*
344
345     ;; For GC-AND-SAVE
346     *restart-lisp-function*
347
348     ;; The ..SLOT-UNBOUND.. symbol is static in order to optimise the
349     ;; common slot unbound check.
350     ;;
351     ;; FIXME: In SBCL, the CLOS code has become sufficiently tightly
352     ;; integrated into the system that it'd probably make sense to use
353     ;; the ordinary unbound marker for this.
354     sb!pcl::..slot-unbound..
355     ))
356
357 (defparameter *static-funs*
358   '(length
359     sb!kernel:two-arg-+
360     sb!kernel:two-arg--
361     sb!kernel:two-arg-*
362     sb!kernel:two-arg-/
363     sb!kernel:two-arg-<
364     sb!kernel:two-arg->
365     sb!kernel:two-arg-=
366     eql
367     sb!kernel:%negate
368     sb!kernel:two-arg-and
369     sb!kernel:two-arg-ior
370     sb!kernel:two-arg-xor
371     sb!kernel:two-arg-gcd
372     sb!kernel:two-arg-lcm))
373 \f
374 ;;;; stuff added by jrd
375
376 ;;; FIXME: Is this used? Delete it or document it.
377 ;;; cf the sparc PARMS.LISP
378 (defparameter *assembly-unit-length* 8)