cb4d029808883ec6a9d7c4e832d908be9b4cf502
[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 (def!constant float-sign-shift 31)
39
40 ;;; comment from CMU CL:
41 ;;;   These values were taken from the alpha code. The values for
42 ;;;   bias and exponent min/max are not the same as shown in the 486 book.
43 ;;;   They may be correct for how Python uses them.
44 (def!constant single-float-bias 126)    ; Intel says 127.
45 (defconstant-eqx single-float-exponent-byte    (byte 8 23) #'equalp)
46 (defconstant-eqx single-float-significand-byte (byte 23 0) #'equalp)
47 ;;; comment from CMU CL:
48 ;;;   The 486 book shows the exponent range -126 to +127. The Lisp
49 ;;;   code that uses these values seems to want already biased numbers.
50 (def!constant single-float-normal-exponent-min 1)
51 (def!constant single-float-normal-exponent-max 254)
52 (def!constant single-float-hidden-bit (ash 1 23))
53 (def!constant single-float-trapping-nan-bit (ash 1 22))
54
55 (def!constant double-float-bias 1022)
56 (defconstant-eqx double-float-exponent-byte    (byte 11 20) #'equalp)
57 (defconstant-eqx double-float-significand-byte (byte 20 0)  #'equalp)
58 (def!constant double-float-normal-exponent-min 1)
59 (def!constant double-float-normal-exponent-max #x7FE)
60 (def!constant double-float-hidden-bit (ash 1 20))
61 (def!constant double-float-trapping-nan-bit (ash 1 19))
62
63 (def!constant long-float-bias 16382)
64 (defconstant-eqx long-float-exponent-byte    (byte 15 0) #'equalp)
65 (defconstant-eqx long-float-significand-byte (byte 31 0) #'equalp)
66 (def!constant long-float-normal-exponent-min 1)
67 (def!constant long-float-normal-exponent-max #x7FFE)
68 (def!constant long-float-hidden-bit (ash 1 31))         ; actually not hidden
69 (def!constant long-float-trapping-nan-bit (ash 1 30))
70
71 (def!constant single-float-digits
72   (+ (byte-size single-float-significand-byte) 1))
73
74 (def!constant double-float-digits
75   (+ (byte-size double-float-significand-byte) n-word-bits 1))
76
77 (def!constant long-float-digits
78   (+ (byte-size long-float-significand-byte) n-word-bits 1))
79
80 ;;; pfw -- from i486 microprocessor programmer's reference manual
81 (def!constant float-invalid-trap-bit       (ash 1 0))
82 (def!constant float-denormal-trap-bit       (ash 1 1))
83 (def!constant float-divide-by-zero-trap-bit (ash 1 2))
84 (def!constant float-overflow-trap-bit       (ash 1 3))
85 (def!constant float-underflow-trap-bit      (ash 1 4))
86 (def!constant float-inexact-trap-bit       (ash 1 5))
87
88 (def!constant float-round-to-nearest  0)
89 (def!constant float-round-to-negative 1)
90 (def!constant float-round-to-positive 2)
91 (def!constant float-round-to-zero     3)
92
93 (def!constant float-precision-24-bit 0)
94 (def!constant float-precision-53-bit 2)
95 (def!constant float-precision-64-bit 3)
96
97 (defconstant-eqx float-rounding-mode     (byte 2 10) #'equalp)
98 (defconstant-eqx float-sticky-bits       (byte 6 16) #'equalp)
99 (defconstant-eqx float-traps-byte        (byte 6  0) #'equalp)
100 (defconstant-eqx float-exceptions-byte   (byte 6 16) #'equalp)
101 (defconstant-eqx float-precision-control (byte 2  8) #'equalp)
102 (def!constant float-fast-bit 0) ; no fast mode on x86
103 \f
104 ;;;; description of the target address space
105
106 ;;; where to put the different spaces
107 ;;;
108 ;;; Note: Mostly these values are black magic, inherited from CMU CL
109 ;;; without any documentation. However, there were a few explanatory
110 ;;; comments in the CMU CL sources:
111 ;;;   * On Linux,
112 ;;;     ** The space 0x08000000-0x10000000 is "C program and memory allocation".
113 ;;;     ** The space 0x40000000-0x48000000 is reserved for shared libs.
114 ;;;     ** The space >0xE0000000 is "C stack - Alien stack".
115 ;;;   * On FreeBSD,
116 ;;;     ** The space 0x0E000000-0x10000000 is "Foreign segment".
117 ;;;     ** The space 0x20000000-0x30000000 is reserved for shared libs.
118 ;;; And there have been some changes since the fork from CMU CL:
119 ;;;   * The OpenBSD port is new since the fork. We started with
120 ;;;     the FreeBSD address map, which actually worked until the
121 ;;;     Alpha port patches, for reasons which in retrospect are rather
122 ;;;     mysterious. After the Alpha port patches were added, the
123 ;;;     OpenBSD port suffered memory corruption problems. While
124 ;;;     debugging those, it was discovered that src/runtime/trymap
125 ;;;     failed for the control stack region #x40000000-#x47fff000.
126 ;;;     After the control stack was moved upward out of this region
127 ;;;     (stealing some bytes from dynamic space) the problems went
128 ;;;     away.
129 ;;;   * The FreeBSD STATIC-SPACE-START value was bumped up from
130 ;;;     #x28000000 to #x30000000 when FreeBSD ld.so dynamic linking
131 ;;;     support was added for FreeBSD ca. 20000910. This was to keep from
132 ;;;     stomping on an address range that the dynamic libraries want to
133 ;;;     use. (They want to use this address range even if we try to
134 ;;;     reserve it with a call to validate() as the first operation in
135 ;;;     main().)
136 ;;;   * For NetBSD 2.0, the following ranges are used by normal
137 ;;;     executables and mmap:
138 ;;;     ** Executables are (by default) loaded at 0x08048000.
139 ;;;     ** The break for the sbcl runtime seems to end around 0x08400000
140 ;;;     We set read only space around 0x20000000, static
141 ;;;     space around 0x30000000, all ending below 0x37fff000
142 ;;;     ** ld.so and other mmap'ed stuff like shared libs start around
143 ;;;        0x48000000
144 ;;;     We set dynamic space between 0x60000000 and 0x98000000
145 ;;;     ** Bottom of the stack is typically not below 0xb0000000
146 ;;;     FYI, this can be looked at with the "pmap" program, and if you
147 ;;;     set the top-down mmap allocation option in the kernel (not yet
148 ;;;     the default), all bets are totally off!
149
150 #!+linux
151 (progn
152
153   (def!constant read-only-space-start #x01000000)
154   (def!constant read-only-space-end   #x037ff000)
155
156   (def!constant static-space-start    #x05000000)
157   (def!constant static-space-end      #x07fff000)
158
159   (def!constant dynamic-space-start   #x09000000)
160   (def!constant dynamic-space-end     #x29000000))
161
162 #!+(or freebsd openbsd)
163 (progn
164
165   (def!constant read-only-space-start
166     #!+freebsd #x10000000
167     #!+openbsd #x40000000)
168   (def!constant read-only-space-end
169     #!+freebsd #x1ffff000
170     #!+openbsd #x47fff000)
171
172   (def!constant static-space-start
173     #!+freebsd #x30000000
174     #!+openbsd #x50000000)
175   (def!constant static-space-end
176     #!+freebsd #x37fff000
177     #!+openbsd #x5ffff000)
178
179   (def!constant dynamic-space-start
180     #!+freebsd  #x48000000
181     #!+openbsd  #x80000000)
182   (def!constant dynamic-space-end
183     #!+freebsd #x88000000
184     #!+openbsd #xA0000000))
185
186 #!+netbsd
187 (progn
188
189   (def!constant read-only-space-start #x20000000)
190   (def!constant read-only-space-end   #x2ffff000)
191
192   (def!constant static-space-start    #x30000000)
193   (def!constant static-space-end      #x37fff000)
194
195   (def!constant dynamic-space-start   #x60000000)
196   (def!constant dynamic-space-end     #x98000000))
197
198
199 ;;; Given that NIL is the first thing allocated in static space, we
200 ;;; know its value at compile time:
201 (def!constant nil-value (+ static-space-start #xb))
202 \f
203 ;;;; other miscellaneous constants
204
205 (defenum (:suffix -trap :start 8)
206   halt
207   pending-interrupt
208   error
209   cerror
210   breakpoint
211   fun-end-breakpoint
212   single-step-breakpoint)
213 ;;; FIXME: It'd be nice to replace all the DEFENUMs with something like
214 ;;;   (WITH-DEF-ENUM (:START 8)
215 ;;;     (DEF-ENUM HALT-TRAP)
216 ;;;     (DEF-ENUM PENDING-INTERRUPT-TRAP)
217 ;;;     ..)
218 ;;; for the benefit of anyone doing a lexical search for definitions
219 ;;; of these symbols.
220
221 (defenum (:prefix object-not- :suffix -trap :start 16)
222   list
223   instance)
224
225 (defenum (:prefix trace-table-)
226   normal
227   call-site
228   fun-prologue
229   fun-epilogue)
230 \f
231 ;;;; static symbols
232
233 ;;; These symbols are loaded into static space directly after NIL so
234 ;;; that the system can compute their address by adding a constant
235 ;;; amount to NIL.
236 ;;;
237 ;;; The fdefn objects for the static functions are loaded into static
238 ;;; space directly after the static symbols. That way, the raw-addr
239 ;;; can be loaded directly out of them by indirecting relative to NIL.
240 ;;;
241 ;;; pfw X86 doesn't have enough registers to keep these things there.
242 ;;;     Note these spaces grow from low to high addresses.
243 (defvar *allocation-pointer*)
244 (defvar *binding-stack-pointer*)
245
246 ;;; FIXME: !COLD-INIT probably doesn't need
247 ;;; to be in the static symbols table any more.
248 (defparameter *static-symbols*
249   '(t
250
251     ;; The C startup code must fill these in.
252     *posix-argv*
253
254     ;; functions that the C code needs to call.  When adding to this list,
255     ;; also add a `frob' form in genesis.lisp finish-symbols.
256     sub-gc
257     sb!kernel::internal-error
258     sb!kernel::control-stack-exhausted-error
259     sb!di::handle-breakpoint
260     fdefinition-object
261     #!+sb-thread sb!thread::handle-thread-exit
262
263     ;; free pointers
264     ;; 
265     ;; Note that these are FIXNUM word counts, not (as one might
266     ;; expect) byte counts or SAPs. The reason seems to be that by
267     ;; representing them this way, we can avoid consing bignums. 
268     ;; -- WHN 2000-10-02
269     *read-only-space-free-pointer*
270     *static-space-free-pointer*
271     *initial-dynamic-space-free-pointer*
272
273     ;; things needed for non-local exit
274     *current-catch-block*
275     *current-unwind-protect-block*
276     *alien-stack*
277
278     ;; interrupt handling
279     *pseudo-atomic-atomic*
280     *pseudo-atomic-interrupted*
281     sb!unix::*interrupts-enabled*
282     sb!unix::*interrupt-pending*
283     *free-interrupt-context-index*
284
285     *free-tls-index*
286     
287     *allocation-pointer*
288     *binding-stack-pointer*
289     *binding-stack-start*
290     *control-stack-start*
291     *control-stack-end*
292
293     ;; the floating point constants
294     *fp-constant-0d0*
295     *fp-constant-1d0*
296     *fp-constant-0f0*
297     *fp-constant-1f0*
298     ;; The following are all long-floats.
299     *fp-constant-0l0*
300     *fp-constant-1l0*
301     *fp-constant-pi*
302     *fp-constant-l2t*
303     *fp-constant-l2e*
304     *fp-constant-lg2*
305     *fp-constant-ln2*
306
307     ;; The ..SLOT-UNBOUND.. symbol is static in order to optimise the
308     ;; common slot unbound check.
309     ;;
310     ;; FIXME: In SBCL, the CLOS code has become sufficiently tightly
311     ;; integrated into the system that it'd probably make sense to use
312     ;; the ordinary unbound marker for this.
313     sb!pcl::..slot-unbound..))
314
315 (defparameter *static-funs*
316   '(length
317     sb!kernel:two-arg-+
318     sb!kernel:two-arg--
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     eql
325     sb!kernel:%negate
326     sb!kernel:two-arg-and
327     sb!kernel:two-arg-ior
328     sb!kernel:two-arg-xor
329     sb!kernel:two-arg-gcd
330     sb!kernel:two-arg-lcm))
331 \f
332 ;;;; stuff added by jrd
333
334 ;;; FIXME: Is this used? Delete it or document it.
335 ;;; cf the sparc PARMS.LISP
336 (defparameter *assembly-unit-length* 8)