toplevel:
[binutils.git] / gas / doc / c-m68k.texi
blobd3c849c39182d7ec7e1be40eff96bb4a66924232
1 @c Copyright 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, 2000, 2003,
2 @c 2004 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
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
25 @node M68K-Opts
26 @section M680x0 Options
28 @cindex options, M680x0
29 @cindex M680x0 options
30 The Motorola 680x0 version of @code{@value{AS}} has a few machine
31 dependent options:
33 @table @samp
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.
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.
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.
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.
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.
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}.
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.
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.
135 @item -m68010
136 Assemble for the 68010.
138 @item -m68020
139 @itemx -m68ec020
140 Assemble for the 68020.  This is normally the default.
142 @item -m68030
143 @itemx -m68ec030
144 Assemble for the 68030.
146 @item -m68040
147 @itemx -m68ec040
148 Assemble for the 68040.
150 @item -m68060
151 @itemx -m68ec060
152 Assemble for the 68060.
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.
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.
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.
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.
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.
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
207 @node M68K-Syntax
208 @section Syntax
210 @cindex @sc{mit}
211 This syntax for the Motorola 680x0 was developed at @sc{mit}.
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}.
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.
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}}
238 @item Data Register
239 @samp{%d0} through @samp{%d7}
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.
246 @item Address Register Indirect
247 @samp{%a0@@} through @samp{%a7@@}
249 @item Address Register Postincrement
250 @samp{%a0@@+} through @samp{%a7@@+}
252 @item Address Register Predecrement
253 @samp{%a0@@-} through @samp{%a7@@-}
255 @item Indirect Plus Offset
256 @samp{@var{apc}@@(@var{number})}
258 @item Index
259 @samp{@var{apc}@@(@var{number},@var{register}:@var{size}:@var{scale})}
261 The @var{number} may be omitted.
263 @item Postindex
264 @samp{@var{apc}@@(@var{number})@@(@var{onumber},@var{register}:@var{size}:@var{scale})}
266 The @var{onumber} or the @var{register}, but not both, may be omitted.
268 @item Preindex
269 @samp{@var{apc}@@(@var{number},@var{register}:@var{size}:@var{scale})@@(@var{onumber})}
271 The @var{number} may be omitted.  Omitting the @var{register} produces
272 the Postindex addressing mode.
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
279 @node M68K-Moto-Syntax
280 @section Motorola Syntax
282 @cindex Motorola syntax for the 680x0
283 @cindex alternate syntax for the 680x0
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.
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.
300 The following additional addressing modes are understood:
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.
308 @item Address Register Postincrement
309 @samp{(%a0)+} through @samp{(%a7)+}
311 @item Address Register Predecrement
312 @samp{-(%a0)} through @samp{-(%a7)}
314 @item Indirect Plus Offset
315 @samp{@var{number}(@var{%a0})} through @samp{@var{number}(@var{%a7})},
316 or @samp{@var{number}(@var{%pc})}.
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).
323 @item Index
324 @samp{@var{number}(@var{apc},@var{register}.@var{size}*@var{scale})}
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.
333 @item Postindex
334 @samp{([@var{number},@var{apc}],@var{register}.@var{size}*@var{scale},@var{onumber})}
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.
339 @item Preindex
340 @samp{([@var{number},@var{apc},@var{register}.@var{size}*@var{scale}],@var{onumber})}
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
350 @node M68K-Float
351 @section Floating Point
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!
358 The floating point formats generated by directives are these.
360 @table @code
361 @cindex @code{float} directive, M680x0
362 @item .float
363 @code{Single} precision floating point constants.
365 @cindex @code{double} directive, M680x0
366 @item .double
367 @code{Double} precision floating point constants.
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
376 @node M68K-Directives
377 @section 680x0 Machine Directives
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.
384 @table @code
385 @cindex @code{data1} directive, M680x0
386 @item .data1
387 This directive is identical to a @code{.data 1} directive.
389 @cindex @code{data2} directive, M680x0
390 @item .data2
391 This directive is identical to a @code{.data 2} directive.
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.
398 @cindex @code{skip} directive, M680x0
399 @item .skip
400 This directive is identical to a @code{.space} directive.
401 @end table
403 @need 2000
404 @node M68K-opcodes
405 @section Opcodes
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
419 @menu
420 * M68K-Branch::                 Branch Improvement
421 * M68K-Chars::                  Special Characters
422 @end menu
424 @node M68K-Branch
425 @subsection Branch Improvement
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.
436 The following table summarizes the pseudo-operations.  A @code{*} flags
437 cases that are more fully described after the table:
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
451 XX: condition
452 NX: negative of condition XX
454 @end smallexample
455 @center @code{*}---see full description below
456 @center @code{**}---this expansion mode is disallowed by @samp{--pcrel}
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.
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.
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
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
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
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
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
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
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.
542 @end table
544 @node M68K-Chars
545 @subsection Special Characters
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.