d294c4fdf48d8694ff72b4231e1ab71b6b1e8aa5
[sbcl.git] / src / compiler / x86-64 / 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 64)
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 64)
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 minimum immediate offset in a memory-referencing instruction.
39 (def!constant minimum-immediate-offset (- (expt 2 31)))
40
41 ;;; The maximum immediate offset in a memory-referencing instruction.
42 (def!constant maximum-immediate-offset (1- (expt 2 31)))
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 single-float-digits
70   (+ (byte-size single-float-significand-byte) 1))
71
72 (def!constant double-float-digits
73   (+ (byte-size double-float-significand-byte) 32 1))
74
75 ;;; from AMD64 Architecture manual
76 (def!constant float-invalid-trap-bit       (ash 1 0))
77 (def!constant float-denormal-trap-bit       (ash 1 1))
78 (def!constant float-divide-by-zero-trap-bit (ash 1 2))
79 (def!constant float-overflow-trap-bit       (ash 1 3))
80 (def!constant float-underflow-trap-bit      (ash 1 4))
81 (def!constant float-inexact-trap-bit       (ash 1 5))
82
83 (def!constant float-round-to-nearest  0)
84 (def!constant float-round-to-negative 1)
85 (def!constant float-round-to-positive 2)
86 (def!constant float-round-to-zero     3)
87
88 (defconstant-eqx float-rounding-mode     (byte 2 13) #'equalp)
89 (defconstant-eqx float-sticky-bits       (byte 6  0) #'equalp)
90 (defconstant-eqx float-traps-byte        (byte 6  7) #'equalp)
91 (defconstant-eqx float-exceptions-byte   (byte 6  0) #'equalp)
92 (def!constant float-fast-bit 0) ; no fast mode on x86-64
93 \f
94 ;;;; description of the target address space
95
96 ;;; where to put the different spaces.
97
98 ;;; Currently the read-only and static spaces must be located in low
99 ;;; memory (certainly under the 4GB limit, very probably under 2GB
100 ;;; limit). This is due to the inability of using immediate values of
101 ;;; more than 32 bits (31 bits if you take sign extension into
102 ;;; account) in any other instructions except MOV. Removing this limit
103 ;;; would be possible, but probably not worth the time and code bloat
104 ;;; it would cause. -- JES, 2005-12-11
105
106 (progn
107   (def!constant read-only-space-start     #x20000000)
108   (def!constant read-only-space-end       #x200ff000)
109
110   (def!constant static-space-start        #x20100000)
111   (def!constant static-space-end          #x201ff000)
112
113   (def!constant dynamic-space-start       #x1000000000)
114   #!-openbsd
115   (def!constant dynamic-space-end         (!configure-dynamic-space-end))
116   #!+openbsd
117   ;; This is lower on OpenBSD to allow SBCL to run under the default
118   ;; 512M data size limit.
119   (def!constant dynamic-space-end         (!configure-dynamic-space-end #x101bcf0000))
120
121   (def!constant linkage-table-space-start #x20200000)
122   (def!constant linkage-table-space-end   #x202ff000)
123
124   (def!constant linkage-table-entry-size 16))
125
126 \f
127 ;;;; other miscellaneous constants
128
129 (defenum (:start 8)
130   halt-trap
131   pending-interrupt-trap
132   error-trap
133   cerror-trap
134   breakpoint-trap
135   fun-end-breakpoint-trap
136   single-step-around-trap
137   single-step-before-trap)
138
139 (defenum (:start 24)
140   object-not-list-trap
141   object-not-instance-trap
142   #!+sb-safepoint global-safepoint-trap
143   #!+sb-safepoint csp-safepoint-trap)
144 \f
145 ;;;; static symbols
146
147 ;;; These symbols are loaded into static space directly after NIL so
148 ;;; that the system can compute their address by adding a constant
149 ;;; amount to NIL.
150 ;;;
151 ;;; The fdefn objects for the static functions are loaded into static
152 ;;; space directly after the static symbols. That way, the raw-addr
153 ;;; can be loaded directly out of them by indirecting relative to NIL.
154 ;;;
155 ;;; we could profitably keep these in registers on x86-64 now we have
156 ;;; r8-r15 as well
157 ;;;     Note these spaces grow from low to high addresses.
158 (defvar *allocation-pointer*)
159 (defvar *binding-stack-pointer*)
160
161 (defparameter *static-symbols*
162   (append
163    *common-static-symbols*
164    *c-callable-static-symbols*
165    '(*alien-stack*
166
167      ;; interrupt handling
168      *pseudo-atomic-bits*
169
170      *allocation-pointer*
171      *binding-stack-pointer*
172
173      ;; the floating point constants
174      *fp-constant-0d0*
175      *fp-constant-1d0*
176      *fp-constant-0f0*
177      *fp-constant-1f0*
178
179      ;; For GC-AND-SAVE
180      *restart-lisp-function*
181
182      ;; Needed for callbacks to work across saving cores. see
183      ;; ALIEN-CALLBACK-ASSEMBLER-WRAPPER in c-call.lisp for gory
184      ;; details.
185      sb!alien::*enter-alien-callback*
186
187      ;; The ..SLOT-UNBOUND.. symbol is static in order to optimise the
188      ;; common slot unbound check.
189      ;;
190      ;; FIXME: In SBCL, the CLOS code has become sufficiently tightly
191      ;; integrated into the system that it'd probably make sense to
192      ;; use the ordinary unbound marker for this.
193      ;;
194      ;; FIXME II: if it doesn't make sense, why is this X86-ish only?
195      sb!pcl::..slot-unbound..)))
196
197 (defparameter *static-funs*
198   '(length
199     sb!kernel:two-arg-+
200     sb!kernel:two-arg--
201     sb!kernel:two-arg-*
202     sb!kernel:two-arg-/
203     sb!kernel:two-arg-<
204     sb!kernel:two-arg->
205     sb!kernel:two-arg-=
206     eql
207     sb!kernel:%negate
208     sb!kernel:two-arg-and
209     sb!kernel:two-arg-ior
210     sb!kernel:two-arg-xor
211     sb!kernel:two-arg-gcd
212     sb!kernel:two-arg-lcm))