gas/doc/c-m68k.texi

   1 @c Copyright 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, 2000, 2003, 2004
   2 @c Free Software Foundation, Inc.
   3 @c This is part of the GAS manual.
   4 @c For copying conditions, see the file as.texinfo.
   5 @ifset GENERIC
   6 @page
   7 @node M68K-Dependent
   8 @chapter M680x0 Dependent Features
   9 @end ifset
  10 @ifclear GENERIC
  11 @node Machine Dependencies
  12 @chapter M680x0 Dependent Features
  13 @end ifclear
  14
  15 @cindex M680x0 support
  16 @menu
  17 * M68K-Opts::                   M680x0 Options
  18 * M68K-Syntax::                 Syntax
  19 * M68K-Moto-Syntax::            Motorola Syntax
  20 * M68K-Float::                  Floating Point
  21 * M68K-Directives::             680x0 Machine Directives
  22 * M68K-opcodes::                Opcodes
  23 @end menu
  24
  25 @node M68K-Opts
  26 @section M680x0 Options
  27
  28 @cindex options, M680x0
  29 @cindex M680x0 options
  30 The Motorola 680x0 version of @code{@value{AS}} has a few machine
  31 dependent options:
  32
  33 @table @samp
  34
  35 @cindex @samp{-l} option, M680x0
  36 @item -l
  37 You can use the @samp{-l} option to shorten the size of references to undefined
  38 symbols.  If you do not use the @samp{-l} option, references to undefined
  39 symbols are wide enough for a full @code{long} (32 bits).  (Since
  40 @code{@value{AS}} cannot know where these symbols end up, @code{@value{AS}} can
  41 only allocate space for the linker to fill in later.  Since @code{@value{AS}}
  42 does not know how far away these symbols are, it allocates as much space as it
  43 can.)  If you use this option, the references are only one word wide (16 bits).
  44 This may be useful if you want the object file to be as small as possible, and
  45 you know that the relevant symbols are always less than 17 bits away.
  46
  47 @cindex @samp{--register-prefix-optional} option, M680x0
  48 @item --register-prefix-optional
  49 For some configurations, especially those where the compiler normally
  50 does not prepend an underscore to the names of user variables, the
  51 assembler requires a @samp{%} before any use of a register name.  This
  52 is intended to let the assembler distinguish between C variables and
  53 functions named @samp{a0} through @samp{a7}, and so on.  The @samp{%} is
  54 always accepted, but is not required for certain configurations, notably
  55 @samp{sun3}.  The @samp{--register-prefix-optional} option may be used
  56 to permit omitting the @samp{%} even for configurations for which it is
  57 normally required.  If this is done, it will generally be impossible to
  58 refer to C variables and functions with the same names as register
  59 names.
  60
  61 @cindex @samp{--bitwise-or} option, M680x0
  62 @item --bitwise-or
  63 Normally the character @samp{|} is treated as a comment character, which
  64 means that it can not be used in expressions.  The @samp{--bitwise-or}
  65 option turns @samp{|} into a normal character.  In this mode, you must
  66 either use C style comments, or start comments with a @samp{#} character
  67 at the beginning of a line.
  68
  69 @cindex @samp{--base-size-default-16}
  70 @cindex @samp{--base-size-default-32}
  71 @item --base-size-default-16  --base-size-default-32
  72 If you use an addressing mode with a base register without specifying
  73 the size, @code{@value{AS}} will normally use the full 32 bit value.
  74 For example, the addressing mode @samp{%a0@@(%d0)} is equivalent to
  75 @samp{%a0@@(%d0:l)}.  You may use the @samp{--base-size-default-16}
  76 option to tell @code{@value{AS}} to default to using the 16 bit value.
  77 In this case, @samp{%a0@@(%d0)} is equivalent to @samp{%a0@@(%d0:w)}.
  78 You may use the @samp{--base-size-default-32} option to restore the
  79 default behaviour.
  80
  81 @cindex @samp{--disp-size-default-16}
  82 @cindex @samp{--disp-size-default-32}
  83 @item --disp-size-default-16  --disp-size-default-32
  84 If you use an addressing mode with a displacement, and the value of the
  85 displacement is not known, @code{@value{AS}} will normally assume that
  86 the value is 32 bits.  For example, if the symbol @samp{disp} has not
  87 been defined, @code{@value{AS}} will assemble the addressing mode
  88 @samp{%a0@@(disp,%d0)} as though @samp{disp} is a 32 bit value.  You may
  89 use the @samp{--disp-size-default-16} option to tell @code{@value{AS}}
  90 to instead assume that the displacement is 16 bits.  In this case,
  91 @code{@value{AS}} will assemble @samp{%a0@@(disp,%d0)} as though
  92 @samp{disp} is a 16 bit value.  You may use the
  93 @samp{--disp-size-default-32} option to restore the default behaviour.
  94
  95 @cindex @samp{--pcrel}
  96 @item --pcrel
  97 Always keep branches PC-relative.  In the M680x0 architecture all branches
  98 are defined as PC-relative.  However, on some processors they are limited
  99 to word displacements maximum.  When @code{@value{AS}} needs a long branch
 100 that is not available, it normally emits an absolute jump instead.  This
 101 option disables this substitution.  When this option is given and no long
 102 branches are available, only word branches will be emitted.  An error
 103 message will be generated if a word branch cannot reach its target.  This
 104 option has no effect on 68020 and other processors that have long branches.
 105 @pxref{M68K-Branch,,Branch Improvement}.
 106
 107 @cindex @samp{-m68000} and related options
 108 @cindex architecture options, M680x0
 109 @cindex M680x0 architecture options
 110 @item -m68000
 111 @code{@value{AS}} can assemble code for several different members of the
 112 Motorola 680x0 family.  The default depends upon how @code{@value{AS}}
 113 was configured when it was built; normally, the default is to assemble
 114 code for the 68020 microprocessor.  The following options may be used to
 115 change the default.  These options control which instructions and
 116 addressing modes are permitted.  The members of the 680x0 family are
 117 very similar.  For detailed information about the differences, see the
 118 Motorola manuals.
 119
 120 @table @samp
 121 @item -m68000
 122 @itemx -m68ec000
 123 @itemx -m68hc000
 124 @itemx -m68hc001
 125 @itemx -m68008
 126 @itemx -m68302
 127 @itemx -m68306
 128 @itemx -m68307
 129 @itemx -m68322
 130 @itemx -m68356
 131 Assemble for the 68000. @samp{-m68008}, @samp{-m68302}, and so on are synonyms
 132 for @samp{-m68000}, since the chips are the same from the point of view
 133 of the assembler.
 134
 135 @item -m68010
 136 Assemble for the 68010.
 137
 138 @item -m68020
 139 @itemx -m68ec020
 140 Assemble for the 68020.  This is normally the default.
 141
 142 @item -m68030
 143 @itemx -m68ec030
 144 Assemble for the 68030.
 145
 146 @item -m68040
 147 @itemx -m68ec040
 148 Assemble for the 68040.
 149
 150 @item -m68060
 151 @itemx -m68ec060
 152 Assemble for the 68060.
 153
 154 @item -mcpu32
 155 @itemx -m68330
 156 @itemx -m68331
 157 @itemx -m68332
 158 @itemx -m68333
 159 @itemx -m68334
 160 @itemx -m68336
 161 @itemx -m68340
 162 @itemx -m68341
 163 @itemx -m68349
 164 @itemx -m68360
 165 Assemble for the CPU32 family of chips.
 166
 167 @item -m5200
 168 @item -m5202
 169 @item -m5204
 170 @item -m5206
 171 @item -m5206e
 172 @item -m521x
 173 @item -m5249
 174 @item -m528x
 175 @item -m5307
 176 @item -m5407
 177 @item -m547x
 178 @item -m548x
 179 @item -mcfv4
 180 @item -mcfv4e
 181 Assemble for the ColdFire family of chips.
 182
 183 @item -m68881
 184 @itemx -m68882
 185 Assemble 68881 floating point instructions.  This is the default for the
 186 68020, 68030, and the CPU32.  The 68040 and 68060 always support
 187 floating point instructions.
 188
 189 @item -mno-68881
 190 Do not assemble 68881 floating point instructions.  This is the default
 191 for 68000 and the 68010.  The 68040 and 68060 always support floating
 192 point instructions, even if this option is used.
 193
 194 @item -m68851
 195 Assemble 68851 MMU instructions.  This is the default for the 68020,
 196 68030, and 68060.  The 68040 accepts a somewhat different set of MMU
 197 instructions; @samp{-m68851} and @samp{-m68040} should not be used
 198 together.
 199
 200 @item -mno-68851
 201 Do not assemble 68851 MMU instructions.  This is the default for the
 202 68000, 68010, and the CPU32.  The 68040 accepts a somewhat different set
 203 of MMU instructions.
 204 @end table
 205 @end table
 206
 207 @node M68K-Syntax
 208 @section Syntax
 209
 210 @cindex @sc{mit}
 211 This syntax for the Motorola 680x0 was developed at @sc{mit}.
 212
 213 @cindex M680x0 syntax
 214 @cindex syntax, M680x0
 215 @cindex M680x0 size modifiers
 216 @cindex size modifiers, M680x0
 217 The 680x0 version of @code{@value{AS}} uses instructions names and
 218 syntax compatible with the Sun assembler.  Intervening periods are
 219 ignored; for example, @samp{movl} is equivalent to @samp{mov.l}.
 220
 221 In the following table @var{apc} stands for any of the address registers
 222 (@samp{%a0} through @samp{%a7}), the program counter (@samp{%pc}), the
 223 zero-address relative to the program counter (@samp{%zpc}), a suppressed
 224 address register (@samp{%za0} through @samp{%za7}), or it may be omitted
 225 entirely.  The use of @var{size} means one of @samp{w} or @samp{l}, and
 226 it may be omitted, along with the leading colon, unless a scale is also
 227 specified.  The use of @var{scale} means one of @samp{1}, @samp{2},
 228 @samp{4}, or @samp{8}, and it may always be omitted along with the
 229 leading colon.
 230
 231 @cindex M680x0 addressing modes
 232 @cindex addressing modes, M680x0
 233 The following addressing modes are understood:
 234 @table @dfn
 235 @item Immediate
 236 @samp{#@var{number}}
 237
 238 @item Data Register
 239 @samp{%d0} through @samp{%d7}
 240
 241 @item Address Register
 242 @samp{%a0} through @samp{%a7}@*
 243 @samp{%a7} is also known as @samp{%sp}, i.e. the Stack Pointer.  @code{%a6}
 244 is also known as @samp{%fp}, the Frame Pointer.
 245
 246 @item Address Register Indirect
 247 @samp{%a0@@} through @samp{%a7@@}
 248
 249 @item Address Register Postincrement
 250 @samp{%a0@@+} through @samp{%a7@@+}
 251
 252 @item Address Register Predecrement
 253 @samp{%a0@@-} through @samp{%a7@@-}
 254
 255 @item Indirect Plus Offset
 256 @samp{@var{apc}@@(@var{number})}
 257
 258 @item Index
 259 @samp{@var{apc}@@(@var{number},@var{register}:@var{size}:@var{scale})}
 260
 261 The @var{number} may be omitted.
 262
 263 @item Postindex
 264 @samp{@var{apc}@@(@var{number})@@(@var{onumber},@var{register}:@var{size}:@var{scale})}
 265
 266 The @var{onumber} or the @var{register}, but not both, may be omitted.
 267
 268 @item Preindex
 269 @samp{@var{apc}@@(@var{number},@var{register}:@var{size}:@var{scale})@@(@var{onumber})}
 270
 271 The @var{number} may be omitted.  Omitting the @var{register} produces
 272 the Postindex addressing mode.
 273
 274 @item Absolute
 275 @samp{@var{symbol}}, or @samp{@var{digits}}, optionally followed by
 276 @samp{:b}, @samp{:w}, or @samp{:l}.
 277 @end table
 278
 279 @node M68K-Moto-Syntax
 280 @section Motorola Syntax
 281
 282 @cindex Motorola syntax for the 680x0
 283 @cindex alternate syntax for the 680x0
 284
 285 The standard Motorola syntax for this chip differs from the syntax
 286 already discussed (@pxref{M68K-Syntax,,Syntax}).  @code{@value{AS}} can
 287 accept Motorola syntax for operands, even if @sc{mit} syntax is used for
 288 other operands in the same instruction.  The two kinds of syntax are
 289 fully compatible.
 290
 291 In the following table @var{apc} stands for any of the address registers
 292 (@samp{%a0} through @samp{%a7}), the program counter (@samp{%pc}), the
 293 zero-address relative to the program counter (@samp{%zpc}), or a
 294 suppressed address register (@samp{%za0} through @samp{%za7}).  The use
 295 of @var{size} means one of @samp{w} or @samp{l}, and it may always be
 296 omitted along with the leading dot.  The use of @var{scale} means one of
 297 @samp{1}, @samp{2}, @samp{4}, or @samp{8}, and it may always be omitted
 298 along with the leading asterisk.
 299
 300 The following additional addressing modes are understood:
 301
 302 @table @dfn
 303 @item Address Register Indirect
 304 @samp{(%a0)} through @samp{(%a7)}@*
 305 @samp{%a7} is also known as @samp{%sp}, i.e. the Stack Pointer.  @code{%a6}
 306 is also known as @samp{%fp}, the Frame Pointer.
 307
 308 @item Address Register Postincrement
 309 @samp{(%a0)+} through @samp{(%a7)+}
 310
 311 @item Address Register Predecrement
 312 @samp{-(%a0)} through @samp{-(%a7)}
 313
 314 @item Indirect Plus Offset
 315 @samp{@var{number}(@var{%a0})} through @samp{@var{number}(@var{%a7})},
 316 or @samp{@var{number}(@var{%pc})}.
 317
 318 The @var{number} may also appear within the parentheses, as in
 319 @samp{(@var{number},@var{%a0})}.  When used with the @var{pc}, the
 320 @var{number} may be omitted (with an address register, omitting the
 321 @var{number} produces Address Register Indirect mode).
 322
 323 @item Index
 324 @samp{@var{number}(@var{apc},@var{register}.@var{size}*@var{scale})}
 325
 326 The @var{number} may be omitted, or it may appear within the
 327 parentheses.  The @var{apc} may be omitted.  The @var{register} and the
 328 @var{apc} may appear in either order.  If both @var{apc} and
 329 @var{register} are address registers, and the @var{size} and @var{scale}
 330 are omitted, then the first register is taken as the base register, and
 331 the second as the index register.
 332
 333 @item Postindex
 334 @samp{([@var{number},@var{apc}],@var{register}.@var{size}*@var{scale},@var{onumber})}
 335
 336 The @var{onumber}, or the @var{register}, or both, may be omitted.
 337 Either the @var{number} or the @var{apc} may be omitted, but not both.
 338
 339 @item Preindex
 340 @samp{([@var{number},@var{apc},@var{register}.@var{size}*@var{scale}],@var{onumber})}
 341
 342 The @var{number}, or the @var{apc}, or the @var{register}, or any two of
 343 them, may be omitted.  The @var{onumber} may be omitted.  The
 344 @var{register} and the @var{apc} may appear in either order.  If both
 345 @var{apc} and @var{register} are address registers, and the @var{size}
 346 and @var{scale} are omitted, then the first register is taken as the
 347 base register, and the second as the index register.
 348 @end table
 349
 350 @node M68K-Float
 351 @section Floating Point
 352
 353 @cindex floating point, M680x0
 354 @cindex M680x0 floating point
 355 Packed decimal (P) format floating literals are not supported.
 356 Feel free to add the code!
 357
 358 The floating point formats generated by directives are these.
 359
 360 @table @code
 361 @cindex @code{float} directive, M680x0
 362 @item .float
 363 @code{Single} precision floating point constants.
 364
 365 @cindex @code{double} directive, M680x0
 366 @item .double
 367 @code{Double} precision floating point constants.
 368
 369 @cindex @code{extend} directive M680x0
 370 @cindex @code{ldouble} directive M680x0
 371 @item .extend
 372 @itemx .ldouble
 373 @code{Extended} precision (@code{long double}) floating point constants.
 374 @end table
 375
 376 @node M68K-Directives
 377 @section 680x0 Machine Directives
 378
 379 @cindex M680x0 directives
 380 @cindex directives, M680x0
 381 In order to be compatible with the Sun assembler the 680x0 assembler
 382 understands the following directives.
 383
 384 @table @code
 385 @cindex @code{data1} directive, M680x0
 386 @item .data1
 387 This directive is identical to a @code{.data 1} directive.
 388
 389 @cindex @code{data2} directive, M680x0
 390 @item .data2
 391 This directive is identical to a @code{.data 2} directive.
 392
 393 @cindex @code{even} directive, M680x0
 394 @item .even
 395 This directive is a special case of the @code{.align} directive; it
 396 aligns the output to an even byte boundary.
 397
 398 @cindex @code{skip} directive, M680x0
 399 @item .skip
 400 This directive is identical to a @code{.space} directive.
 401 @end table
 402
 403 @need 2000
 404 @node M68K-opcodes
 405 @section Opcodes
 406
 407 @cindex M680x0 opcodes
 408 @cindex opcodes, M680x0
 409 @cindex instruction set, M680x0
 410 @c doc@cygnus.com: I don't see any point in the following
 411 @c                   paragraph.  Bugs are bugs; how does saying this
 412 @c                   help anyone?
 413 @ignore
 414 Danger:  Several bugs have been found in the opcode table (and
 415 fixed).  More bugs may exist.  Be careful when using obscure
 416 instructions.
 417 @end ignore
 418
 419 @menu
 420 * M68K-Branch::                 Branch Improvement
 421 * M68K-Chars::                  Special Characters
 422 @end menu
 423
 424 @node M68K-Branch
 425 @subsection Branch Improvement
 426
 427 @cindex pseudo-opcodes, M680x0
 428 @cindex M680x0 pseudo-opcodes
 429 @cindex branch improvement, M680x0
 430 @cindex M680x0 branch improvement
 431 Certain pseudo opcodes are permitted for branch instructions.
 432 They expand to the shortest branch instruction that reach the
 433 target.  Generally these mnemonics are made by substituting @samp{j} for
 434 @samp{b} at the start of a Motorola mnemonic.
 435
 436 The following table summarizes the pseudo-operations.  A @code{*} flags
 437 cases that are more fully described after the table:
 438
 439 @smallexample
 440           Displacement
 441           +------------------------------------------------------------
 442           |                68020           68000/10, not PC-relative OK
 443 Pseudo-Op |BYTE    WORD    LONG            ABSOLUTE LONG JUMP    **
 444           +------------------------------------------------------------
 445      jbsr |bsrs    bsrw    bsrl            jsr
 446       jra |bras    braw    bral            jmp
 447 *     jXX |bXXs    bXXw    bXXl            bNXs;jmp
 448 *    dbXX | N/A    dbXXw   dbXX;bras;bral  dbXX;bras;jmp
 449      fjXX | N/A    fbXXw   fbXXl            N/A
 450
 451 XX: condition
 452 NX: negative of condition XX
 453
 454 @end smallexample
 455 @center @code{*}---see full description below
 456 @center @code{**}---this expansion mode is disallowed by @samp{--pcrel}
 457
 458 @table @code
 459 @item jbsr
 460 @itemx jra
 461 These are the simplest jump pseudo-operations; they always map to one
 462 particular machine instruction, depending on the displacement to the
 463 branch target.  This instruction will be a byte or word branch is that
 464 is sufficient.  Otherwise, a long branch will be emitted if available.
 465 If no long branches are available and the @samp{--pcrel} option is not
 466 given, an absolute long jump will be emitted instead.  If no long
 467 branches are available, the @samp{--pcrel} option is given, and a word
 468 branch cannot reach the target, an error message is generated.
 469
 470 In addition to standard branch operands, @code{@value{AS}} allows these
 471 pseudo-operations to have all operands that are allowed for jsr and jmp,
 472 substituting these instructions if the operand given is not valid for a
 473 branch instruction.
 474
 475 @item j@var{XX}
 476 Here, @samp{j@var{XX}} stands for an entire family of pseudo-operations,
 477 where @var{XX} is a conditional branch or condition-code test.  The full
 478 list of pseudo-ops in this family is:
 479 @smallexample
 480  jhi   jls   jcc   jcs   jne   jeq   jvc
 481  jvs   jpl   jmi   jge   jlt   jgt   jle
 482 @end smallexample
 483
 484 Usually, each of these pseudo-operations expands to a single branch
 485 instruction.  However, if a word branch is not sufficient, no long branches
 486 are available, and the @samp{--pcrel} option is not given, @code{@value{AS}}
 487 issues a longer code fragment in terms of @var{NX}, the opposite condition
 488 to @var{XX}.  For example, under these conditions:
 489 @smallexample
 490     j@var{XX} foo
 491 @end smallexample
 492 gives
 493 @smallexample
 494      b@var{NX}s oof
 495      jmp foo
 496  oof:
 497 @end smallexample
 498
 499 @item db@var{XX}
 500 The full family of pseudo-operations covered here is
 501 @smallexample
 502  dbhi   dbls   dbcc   dbcs   dbne   dbeq   dbvc
 503  dbvs   dbpl   dbmi   dbge   dblt   dbgt   dble
 504  dbf    dbra   dbt
 505 @end smallexample
 506
 507 Motorola @samp{db@var{XX}} instructions allow word displacements only.  When
 508 a word displacement is sufficient, each of these pseudo-operations expands
 509 to the corresponding Motorola instruction.  When a word displacement is not
 510 sufficient and long branches are available, when the source reads
 511 @samp{db@var{XX} foo}, @code{@value{AS}} emits
 512 @smallexample
 513      db@var{XX} oo1
 514      bras oo2
 515  oo1:bral foo
 516  oo2:
 517 @end smallexample
 518
 519 If, however, long branches are not available and the @samp{--pcrel} option is
 520 not given, @code{@value{AS}} emits
 521 @smallexample
 522      db@var{XX} oo1
 523      bras oo2
 524  oo1:jmp foo
 525  oo2:
 526 @end smallexample
 527
 528 @item fj@var{XX}
 529 This family includes
 530 @smallexample
 531  fjne   fjeq   fjge   fjlt   fjgt   fjle   fjf
 532  fjt    fjgl   fjgle  fjnge  fjngl  fjngle fjngt
 533  fjnle  fjnlt  fjoge  fjogl  fjogt  fjole  fjolt
 534  fjor   fjseq  fjsf   fjsne  fjst   fjueq  fjuge
 535  fjugt  fjule  fjult  fjun
 536 @end smallexample
 537
 538 Each of these pseudo-operations always expands to a single Motorola
 539 coprocessor branch instruction, word or long.  All Motorola coprocessor
 540 branch instructions allow both word and long displacements.
 541
 542 @end table
 543
 544 @node M68K-Chars
 545 @subsection Special Characters
 546
 547 @cindex special characters, M680x0
 548 @cindex M680x0 immediate character
 549 @cindex immediate character, M680x0
 550 @cindex M680x0 line comment character
 551 @cindex line comment character, M680x0
 552 @cindex comments, M680x0
 553 The immediate character is @samp{#} for Sun compatibility.  The
 554 line-comment character is @samp{|} (unless the @samp{--bitwise-or}
 555 option is used).  If a @samp{#} appears at the beginning of a line, it
 556 is treated as a comment unless it looks like @samp{# line file}, in
 557 which case it is treated normally.
 558