arch/m68k/ifpsp060/fpsp.doc

   1 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
   2 MOTOROLA MICROPROCESSOR & MEMORY TECHNOLOGY GROUP
   3 M68000 Hi-Performance Microprocessor Division
   4 M68060 Software Package
   5 Production Release P1.00 -- October 10, 1994
   6
   7 M68060 Software Package Copyright © 1993, 1994 Motorola Inc.  All rights reserved.
   8
   9 THE SOFTWARE is provided on an "AS IS" basis and without warranty.
  10 To the maximum extent permitted by applicable law,
  11 MOTOROLA DISCLAIMS ALL WARRANTIES WHETHER EXPRESS OR IMPLIED,
  12 INCLUDING IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  13 and any warranty against infringement with regard to the SOFTWARE
  14 (INCLUDING ANY MODIFIED VERSIONS THEREOF) and any accompanying written materials.
  15
  16 To the maximum extent permitted by applicable law,
  17 IN NO EVENT SHALL MOTOROLA BE LIABLE FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER
  18 (INCLUDING WITHOUT LIMITATION, DAMAGES FOR LOSS OF BUSINESS PROFITS,
  19 BUSINESS INTERRUPTION, LOSS OF BUSINESS INFORMATION, OR OTHER PECUNIARY LOSS)
  20 ARISING OF THE USE OR INABILITY TO USE THE SOFTWARE.
  21 Motorola assumes no responsibility for the maintenance and support of the SOFTWARE.
  22
  23 You are hereby granted a copyright license to use, modify, and distribute the SOFTWARE
  24 so long as this entire notice is retained without alteration in any modified and/or
  25 redistributed versions, and that such modified versions are clearly identified as such.
  26 No licenses are granted by implication, estoppel or otherwise under any patents
  27 or trademarks of Motorola, Inc.
  28 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  29 68060 FLOATING-POINT SOFTWARE PACKAGE (Kernel version)
  30 -------------------------------------------------------
  31
  32 The file fpsp.sa contains the 68060 Floating-Point Software
  33 Package. This package is essentially a set of exception handlers
  34 that can be integrated into an operating system.
  35 These exception handlers emulate Unimplemented FP instructions,
  36 instructions using unimplemented data types, and instructions
  37 using unimplemented addressing modes. In addition, this package
  38 includes exception handlers to provide full IEEE-754 compliant
  39 exception handling.
  40
  41 Release file format:
  42 --------------------
  43 The file fpsp.sa is essentially a hexadecimal image of the
  44 release package. This is the ONLY format which will be supported.
  45 The hex image was created by assembling the source code and
  46 then converting the resulting binary output image into an
  47 ASCII text file. The hexadecimal numbers are listed
  48 using the Motorola Assembly Syntax assembler directive "dc.l"
  49 (define constant longword). The file can be converted to other
  50 assembly syntaxes by using any word processor with a global
  51 search and replace function.
  52
  53 To assist in assembling and linking this module with other modules,
  54 the installer should add a symbolic label to the top of the file.
  55 This will allow calling routines to access the entry points
  56 of this package.
  57
  58 The source code fpsp.s has also been included but only for
  59 documentation purposes.
  60
  61 Release file structure:
  62 -----------------------
  63
  64 (top of module)
  65         -----------------
  66         |               | - 128 byte-sized section
  67    (1)  |   Call-Out    | - 4 bytes per entry (user fills these in)
  68         |               | - example routines in fskeleton.s
  69         -----------------
  70         |               | - 8 bytes per entry
  71    (2)  | Entry Point   | - user does "bra" or "jmp" to this address
  72         |               |
  73         -----------------
  74         |               | - code section
  75    (3)  ~               ~
  76         |               |
  77         -----------------
  78 (bottom of module)
  79
  80 The first section of this module is the "Call-out" section. This section
  81 is NOT INCLUDED in fpsp.sa (an example "Call-out" section is provided at
  82 the end of the file fskeleton.s). The purpose of this section is to allow
  83 the FPSP routines to reference external functions that must be provided
  84 by the host operating system. This section MUST be exactly 128 bytes in
  85 size. There are 32 fields, each 4 bytes in size. Each field corresponds
  86 to a function required by the FPSP (these functions and their location are
  87 listed in "68060FPSP call-outs" below). Each field entry should contain
  88 the address of the corresponding function RELATIVE to the starting address
  89 of the "call-out" section. The "Call-out" section must sit adjacent to the
  90 fpsp.sa image in memory.
  91
  92 The second section, the "Entry-point" section, is used by external routines
  93 to access the functions within the FPSP. Since the fpsp.sa hex file contains
  94 no symbol names, this section contains function entry points that are fixed
  95 with respect to the top of the package. The currently defined entry-points
  96 are listed in section "68060 FPSP entry points" below. A calling routine
  97 would simply execute a "bra" or "jmp" that jumped to the selected function
  98 entry-point.
  99
 100 For example, if the 68060 hardware took a "Line-F Emulator" exception
 101 (vector #11), the operating system should execute something similar to:
 102
 103         bra     _060FPSP_TOP+128+48
 104
 105 (_060FPSP_TOP is the starting address of the "Call-out" section; the "Call-out"
 106 section is 128 bytes long; and the F-Line FPSP handler entry point is located
 107 48 bytes from the top of the "Entry-point" section.)
 108
 109 The third section is the code section. After entering through an "Entry-point",
 110 the entry code jumps to the appropriate emulation code within the code section.
 111
 112 68060FPSP call-outs: (details in fskeleton.s)
 113 --------------------
 114 0x000:  _060_real_bsun
 115 0x004:  _060_real_snan
 116 0x008:  _060_real_operr
 117 0x00c:  _060_real_ovfl
 118 0x010:  _060_real_unfl
 119 0x014:  _060_real_dz
 120 0x018:  _060_real_inex
 121 0x01c:  _060_real_fline
 122 0x020:  _060_real_fpu_disabled
 123 0x024:  _060_real_trap
 124 0x028:  _060_real_trace
 125 0x02c:  _060_real_access
 126 0x030:  _060_fpsp_done
 127
 128 0x034:  (Motorola reserved)
 129 0x038:  (Motorola reserved)
 130 0x03c:  (Motorola reserved)
 131
 132 0x040:  _060_imem_read
 133 0x044:  _060_dmem_read
 134 0x048:  _060_dmem_write
 135 0x04c:  _060_imem_read_word
 136 0x050:  _060_imem_read_long
 137 0x054:  _060_dmem_read_byte
 138 0x058:  _060_dmem_read_word
 139 0x05c:  _060_dmem_read_long
 140 0x060:  _060_dmem_write_byte
 141 0x064:  _060_dmem_write_word
 142 0x068:  _060_dmem_write_long
 143
 144 0x06c:  (Motorola reserved)
 145 0x070:  (Motorola reserved)
 146 0x074:  (Motorola reserved)
 147 0x078:  (Motorola reserved)
 148 0x07c:  (Motorola reserved)
 149
 150 68060FPSP entry points:
 151 -----------------------
 152 0x000:  _060_fpsp_snan
 153 0x008:  _060_fpsp_operr
 154 0x010:  _060_fpsp_ovfl
 155 0x018:  _060_fpsp_unfl
 156 0x020:  _060_fpsp_dz
 157 0x028:  _060_fpsp_inex
 158 0x030:  _060_fpsp_fline
 159 0x038:  _060_fpsp_unsupp
 160 0x040:  _060_fpsp_effadd
 161
 162
 163
 164 Miscellaneous:
 165 --------------
 166
 167 _060_fpsp_snan:
 168 ----------------
 169 - documented in 3.5 of 060SP spec.
 170 - Basic flow:
 171         exception taken ---> enter _060_fpsp_snan --|
 172                                                     |
 173             always exits through _060_real_snan <----
 174
 175 _060_fpsp_operr:
 176 ----------------
 177 - documented in 3.5 of 060SP spec.
 178 - Basic flow:
 179         exception taken ---> enter _060_fpsp_operr --|
 180                                                      |
 181            always exits through _060_real_operr <-----
 182
 183 _060_fpsp_dz:
 184 ----------------
 185 - documented in 3.7 of 060SP spec.
 186 - Basic flow:
 187         exception taken ---> enter _060_fpsp_dz   --|
 188                                                     |
 189             always exits through _060_real_dz   <----
 190
 191 _060_fpsp_inex:
 192 ----------------
 193 - documented in 3.6 of 060SP spec.
 194 - Basic flow:
 195         exception taken ---> enter _060_fpsp_inex --|
 196                                                     |
 197             always exits through _060_real_inex <----
 198
 199
 200 _060_fpsp_ovfl:
 201 ----------------
 202 - documented in 3.4 of 060SP spec.
 203 - Basic flow:
 204         exception taken ---> enter _060_fpsp_ovfl --|
 205                                                     |
 206             may exit through _060_real_inex     <---|
 207                                                  or |
 208             may exit through _060_real_ovfl     <---|
 209                                                  or |
 210             may exit through _060_fpsp_done     <---|
 211
 212 _060_fpsp_unfl:
 213 ----------------
 214 - documented in 3.4 of 060SP spec.
 215 - Basic flow:
 216         exception taken ---> enter _060_fpsp_unfl --|
 217                                                     |
 218             may exit through _060_real_inex     <---|
 219                                                  or |
 220             may exit through _060_real_unfl     <---|
 221                                                  or |
 222             may exit through _060_fpsp_done     <---|
 223
 224
 225 _060_fpsp_fline:
 226 -----------------
 227 - not fully documented in 060SP spec.
 228 - Basic flow:
 229         exception taken ---> enter _060_fpsp_fline --|
 230                                                      |
 231             -------------------------------------------
 232             |               |                     |
 233             v               v                     v
 234    (unimplemented   (fpu disabled)       (possible F-line illegal)
 235      stack frame)           |                     v
 236             |               v               special case "fmovecr"?
 237             |         exit through                    |
 238             |     _060_real_fpu_disabled        -------------
 239             |                                   |           |
 240             |               ^                   v           v
 241             |               |                 (yes)        (no)
 242             |               |                   v           v
 243             |               |             fpu disabled?   exit through
 244             |               |                   |         _060_real_fline
 245             v               |             -------------
 246             |               |             |           |
 247             |               |             v           v
 248             |               |-----------(yes)        (no)
 249             |                                         |
 250             |----<------------------------------------|
 251             |
 252             |
 253             |----> may exit through _060_real_trace
 254             |
 255             |----> may exit through _060_real_trap
 256             |
 257             |----> may exit through _060_real_bsun
 258             |
 259             |----> may exit through _060_fpsp_done
 260
 261
 262 _060_fpsp_unsupp:
 263 ------------------
 264 - documented in 3.1 of 060SP spec.
 265 - Basic flow:
 266         exception taken ---> enter _060_fpsp_unsupp --|
 267                                                       |
 268                                                       |
 269             may exit through _060_real_snan      <----|
 270                                                   or  |
 271             may exit through _060_real_operr     <----|
 272                                                   or  |
 273             may exit through _060_real_ovfl      <----|
 274                                                   or  |
 275             may exit through _060_real_unfl      <----|
 276                                                   or  |
 277             may exit through _060_real_inex      <----|
 278                                                   or  |
 279             may exit through _060_real_trace     <----|
 280                                                   or  |
 281             may exit through _060_fpsp_done      <----|
 282
 283
 284 _060_fpsp_effadd:
 285 ------------------
 286 - documented in 3.3 of 060 spec.
 287 - Basic flow:
 288         exception taken ---> enter _060_fpsp_effadd --|
 289                                                       |
 290                                                       |
 291             may exit through _060_real_trace     <----|
 292                                                   or  |
 293      may exit through _060_real_fpu_disabled     <----|
 294                                                   or  |
 295             may exit through _060_fpsp_done      <----|