程序14-24 linux/include/linux/math_emu.h
1 /*
2 * linux/include/linux/math_emu.h
3 *
4 * (C) 1991 Linus Torvalds
5 */
6 #ifndef _LINUX_MATH_EMU_H
7 #define _LINUX_MATH_EMU_H
8
9 #include <linux/sched.h> // 调度程序头文件。定义了任务结构task_struct、任务0 的数据，
// 还有一些有关描述符参数设置和获取的嵌入式汇编函数宏语句。
10
// CPU产生异常中断int 7时在栈中分布的数据构成的结构，与系统调用时内核栈中数据分布类似。
11 struct info {
12 long ___math_ret; // math_emulate()调用者（int7）返回地址。
13 long ___orig_eip; // 临时保存原EIP 的地方。
14 long ___edi; // 异常中断int7 处理过程入栈的寄存器。
15 long ___esi;
16 long ___ebp;
17 long ___sys_call_ret; // 中断7 返回时将去执行系统调用的返回处理代码。
18 long ___eax; // 以下部分（18--30 行）与系统调用时栈中结构相同。
19 long ___ebx;
20 long ___ecx;
21 long ___edx;
22 long ___orig_eax; // 如不是系统调用而是其它中断时，该值为-1。
23 long ___fs;
24 long ___es;
25 long ___ds;
26 long ___eip; // 26 -- 30 行 由CPU 自动入栈。
27 long ___cs;
28 long ___eflags;
29 long ___esp;
30 long ___ss;
31 };
32
// 为便于引用info结构中各字段（栈中数据）所定义的一些常量。
33 #define EAX (info->___eax)
34 #define EBX (info->___ebx)
35 #define ECX (info->___ecx)
36 #define EDX (info->___edx)
37 #define ESI (info->___esi)
38 #define EDI (info->___edi)
39 #define EBP (info->___ebp)
40 #define ESP (info->___esp)
41 #define EIP (info->___eip)
42 #define ORIG_EIP (info->___orig_eip)
43 #define EFLAGS (info->___eflags)
44 #define DS (*(unsigned short *) &(info->___ds))
45 #define ES (*(unsigned short *) &(info->___es))
46 #define FS (*(unsigned short *) &(info->___fs))
47 #define CS (*(unsigned short *) &(info->___cs))
48 #define SS (*(unsigned short *) &(info->___ss))
49
// 终止数学协处理器仿真操作。在math_emulation.c程序中实现(L488行）。
// 下面52-53行上宏定义的实际作用是把__math_abort重新定义为一个不会返回的函数
// （即在前面加上了volatile）。该宏的前部分：
// (volatile void (*)(struct info *,unsigned int))
// 是函数类型定义，用于重新指明 __math_abort函数的定义。后面是其相应的参数。
// 关键词volatile 放在函数名前来修饰函数，是用来通知gcc 编译器该函数不会返回,
// 以让gcc 产生更好一些的代码。详细说明请参见第3章 $3.3.2节内容。
// 因此下面的宏定义，其主要目的就是利用__math_abort，让它即可用作普通有返回函数，
// 又可以在使用宏定义math_abort() 时用作不返回的函数。
50 void __math_abort(struct info *, unsigned int);
51
52 #define math_abort(x,y) \
53 (((volatile void (*)(struct info *,unsigned int)) __math_abort)((x),(y)))
54
55 /*
56 * Gcc forces this stupid alignment problem: I want to use only two longs
57 * for the temporary real 64-bit mantissa, but then gcc aligns out the
58 * structure to 12 bytes which breaks things in math_emulate.c. Shit. I
59 * want some kind of "no-alignt" pragma or something.
60 */
/*
* Gcc会强迫这种愚蠢的对齐问题：我只想使用两个long类型数据来表示64比特的
* 临时实数尾数，但是gcc却会将该结构以12字节来对齐，这将导致math_emulate.c
* 中程序出问题。唉，我真需要某种非对齐“no-align”编译指令。
*/
61
// 临时实数对应的结构。
62 typedef struct {
63 long a,b; // 共64比特尾数。其中a为低32位，b为高32位（包括1位固定位）。
64 short exponent; // 指数值。
65 } temp_real;
66
// 为了解决上面英文注释中所提及的对齐问题而设计的结构，作用同上面temp_real结构。
67 typedef struct {
68 short m0,m1,m2,m3;
69 short exponent;
70 } temp_real_unaligned;
71
// 把temp_real类型值a赋值给80387栈寄存器b (ST(i))。
72 #define real_to_real(a,b) \
73 ((*(long long *) (b) = *(long long *) (a)),((b)->exponent = (a)->exponent))
74
// 长实数（双精度）结构。
75 typedef struct {
76 long a,b; // a 为长实数的低32位；b为高32位。
77 } long_real;
78
79 typedef long short_real; // 定义短实数类型。
80
// 临时整数结构。
81 typedef struct {
82 long a,b; // a 为低32位；b为高32位。
83 short sign; // 符号标志。
84 } temp_int;
85
// 80387协处理器内部的状态字寄存器内容对应的结构。（参见图11-6）
86 struct swd {
87 int ie:1; // 无效操作异常。
88 int de:1; // 非规格化异常。
89 int ze:1; // 除零异常。
90 int oe:1; // 上溢出异常。
91 int ue:1; // 下溢出异常。
92 int pe:1; // 精度异常。
93 int sf:1; // 栈出错标志，表示累加器溢出造成的异常。
94 int ir:1; // ir, b: 若上面6位任何未屏蔽异常发生，则置位。
95 int c0:1; // c0--c3: 条件码比特位。
96 int c1:1;
97 int c2:1;
98 int top:3; // 指示80387中当前位于栈顶的80位寄存器。
99 int c3:1;
100 int b:1;
101 };
102
// 80387内部寄存器控制方式常量。
103 #define I387 (current->tss.i387) // 进程的80387状态信息。参见sched.h文件。
104 #define SWD (*(struct swd *) &I387.swd) // 80387中状态控制字。
105 #define ROUNDING ((I387.cwd >> 10) & 3) // 取控制字中舍入控制方式。
106 #define PRECISION ((I387.cwd >> 8) & 3) // 取控制字中精度控制方式。
107
// 定义精度有效位常量。
108 #define BITS24 0 // 精度有效数：24位。（参见图11-6）
109 #define BITS53 2 // 精度有效数：53位。
110 #define BITS64 3 // 精度有效数：64位。
111
// 定义舍入方式常量。
112 #define ROUND_NEAREST 0 // 舍入方式：舍入到最近或偶数。
113 #define ROUND_DOWN 1 // 舍入方式：趋向负无限。
114 #define ROUND_UP 2 // 舍入方式：趋向正无限。
115 #define ROUND_0 3 // 舍入方式：趋向截0。
116
// 常数定义。
117 #define CONSTZ (temp_real_unaligned) {0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000} // 0
118 #define CONST1 (temp_real_unaligned) {0x0000,0x0000,0x0000,0x8000,0x3FFF} // 1.0
119 #define CONSTPI (temp_real_unaligned) {0xC235,0x2168,0xDAA2,0xC90F,0x4000} // Pi
120 #define CONSTLN2 (temp_real_unaligned) {0x79AC,0xD1CF,0x17F7,0xB172,0x3FFE} // Loge(2)
121 #define CONSTLG2 (temp_real_unaligned) {0xF799,0xFBCF,0x9A84,0x9A20,0x3FFD} // Log10(2)
122 #define CONSTL2E (temp_real_unaligned) {0xF0BC,0x5C17,0x3B29,0xB8AA,0x3FFF} // Log2(e)
123 #define CONSTL2T (temp_real_unaligned) {0x8AFE,0xCD1B,0x784B,0xD49A,0x4000} // Log2(10)
124
// 设置80387各状态
125 #define set_IE() (I387.swd |= 1)
126 #define set_DE() (I387.swd |= 2)
127 #define set_ZE() (I387.swd |= 4)
128 #define set_OE() (I387.swd |= 8)
129 #define set_UE() (I387.swd |= 16)
130 #define set_PE() (I387.swd |= 32)
131
// 设置80387各控制条件
132 #define set_C0() (I387.swd |= 0x0100)
133 #define set_C1() (I387.swd |= 0x0200)
134 #define set_C2() (I387.swd |= 0x0400)
135 #define set_C3() (I387.swd |= 0x4000)
136
137 /* ea.c */
138
// 计算仿真指令中操作数使用到的有效地址值，即根据指令中寻址模式字节计算有效地址值。
// 参数：__info - 中断时栈中内容对应结构；__code - 指令代码。
// 返回：有效地址值。
139 char * ea(struct info * __info, unsigned short __code);
140
141 /* convert.c */
142
// 各种数据类型转换函数。在convert.c文件中实现。
143 void short_to_temp(const short_real * __a, temp_real * __b);
144 void long_to_temp(const long_real * __a, temp_real * __b);
145 void temp_to_short(const temp_real * __a, short_real * __b);
146 void temp_to_long(const temp_real * __a, long_real * __b);
147 void real_to_int(const temp_real * __a, temp_int * __b);
148 void int_to_real(const temp_int * __a, temp_real * __b);
149
150 /* get_put.c */
151
// 存取各种类型数的函数。
152 void get_short_real(temp_real *, struct info *, unsigned short);
153 void get_long_real(temp_real *, struct info *, unsigned short);
154 void get_temp_real(temp_real *, struct info *, unsigned short);
155 void get_short_int(temp_real *, struct info *, unsigned short);
156 void get_long_int(temp_real *, struct info *, unsigned short);
157 void get_longlong_int(temp_real *, struct info *, unsigned short);
158 void get_BCD(temp_real *, struct info *, unsigned short);
159 void put_short_real(const temp_real *, struct info *, unsigned short);
160 void put_long_real(const temp_real *, struct info *, unsigned short);
161 void put_temp_real(const temp_real *, struct info *, unsigned short);
162 void put_short_int(const temp_real *, struct info *, unsigned short);
163 void put_long_int(const temp_real *, struct info *, unsigned short);
164 void put_longlong_int(const temp_real *, struct info *, unsigned short);
165 void put_BCD(const temp_real *, struct info *, unsigned short);
166
167 /* add.c */
168
// 仿真浮点加法指令的函数。
169 void fadd(const temp_real *, const temp_real *, temp_real *);
170
171 /* mul.c */
172
// 仿真浮点乘法指令。
173 void fmul(const temp_real *, const temp_real *, temp_real *);
174
175 /* div.c */
176
// 仿真浮点除法指令。
177 void fdiv(const temp_real *, const temp_real *, temp_real *);
178
179 /* compare.c */
180
// 比较函数。
181 void fcom(const temp_real *, const temp_real *); // 仿真浮点指令FCOM，比较两个数。
182 void fucom(const temp_real *, const temp_real *); // 仿真浮点指令FUCOM，无次序比较。
183 void ftst(const temp_real *); // 仿真浮点指令FTST，栈顶累加器与0比较。
184
185 #endif
186