arch/arm/vfp/vfpmodule.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/vfp/vfpmodule.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2004 ARM Limited.
   5  *  Written by Deep Blue Solutions Limited.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  */
  11 #include <linux/module.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/cpu.h>
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/notifier.h>
  16 #include <linux/signal.h>
  17 #include <linux/sched.h>
  18 #include <linux/smp.h>
  19 #include <linux/init.h>
  20
  21 #include <asm/cputype.h>
  22 #include <asm/thread_notify.h>
  23 #include <asm/vfp.h>
  24
  25 #include "vfpinstr.h"
  26 #include "vfp.h"
  27
  28 /*
  29  * Our undef handlers (in entry.S)
  30  */
  31 void vfp_testing_entry(void);
  32 void vfp_support_entry(void);
  33 void vfp_null_entry(void);
  34
  35 void (*vfp_vector)(void) = vfp_null_entry;
  36
  37 /*
  38  * The pointer to the vfpstate structure of the thread which currently
  39  * owns the context held in the VFP hardware, or NULL if the hardware
  40  * context is invalid.
  41  */
  42 union vfp_state *vfp_current_hw_state[NR_CPUS];
  43
  44 /*
  45  * Dual-use variable.
  46  * Used in startup: set to non-zero if VFP checks fail
  47  * After startup, holds VFP architecture
  48  */
  49 unsigned int VFP_arch;
  50
  51 /*
  52  * Per-thread VFP initialization.
  53  */
  54 static void vfp_thread_flush(struct thread_info *thread)
  55 {
  56         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
  57         unsigned int cpu;
  58
  59         memset(vfp, 0, sizeof(union vfp_state));
  60
  61         vfp->hard.fpexc = FPEXC_EN;
  62         vfp->hard.fpscr = FPSCR_ROUND_NEAREST;
  63
  64         /*
  65          * Disable VFP to ensure we initialize it first.  We must ensure
  66          * that the modification of vfp_current_hw_state[] and hardware disable
  67          * are done for the same CPU and without preemption.
  68          */
  69         cpu = get_cpu();
  70         if (vfp_current_hw_state[cpu] == vfp)
  71                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
  72         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
  73         put_cpu();
  74 }
  75
  76 static void vfp_thread_exit(struct thread_info *thread)
  77 {
  78         /* release case: Per-thread VFP cleanup. */
  79         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
  80         unsigned int cpu = get_cpu();
  81
  82         if (vfp_current_hw_state[cpu] == vfp)
  83                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
  84         put_cpu();
  85 }
  86
  87 static void vfp_thread_copy(struct thread_info *thread)
  88 {
  89         struct thread_info *parent = current_thread_info();
  90
  91         vfp_sync_hwstate(parent);
  92         thread->vfpstate = parent->vfpstate;
  93 }
  94
  95 /*
  96  * When this function is called with the following 'cmd's, the following
  97  * is true while this function is being run:
  98  *  THREAD_NOFTIFY_SWTICH:
  99  *   - the previously running thread will not be scheduled onto another CPU.
 100  *   - the next thread to be run (v) will not be running on another CPU.
 101  *   - thread->cpu is the local CPU number
 102  *   - not preemptible as we're called in the middle of a thread switch
 103  *  THREAD_NOTIFY_FLUSH:
 104  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
 105  *      v === current_thread_info()
 106  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
 107  *      but may change at any time.
 108  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
 109  *      it is unsafe to use thread->cpu.
 110  *  THREAD_NOTIFY_EXIT
 111  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
 112  *      v === current_thread_info()
 113  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
 114  *      but may change at any time.
 115  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
 116  *      it is unsafe to use thread->cpu.
 117  */
 118 static int vfp_notifier(struct notifier_block *self, unsigned long cmd, void *v)
 119 {
 120         struct thread_info *thread = v;
 121         u32 fpexc;
 122 #ifdef CONFIG_SMP
 123         unsigned int cpu;
 124 #endif
 125
 126         switch (cmd) {
 127         case THREAD_NOTIFY_SWITCH:
 128                 fpexc = fmrx(FPEXC);
 129
 130 #ifdef CONFIG_SMP
 131                 cpu = thread->cpu;
 132
 133                 /*
 134                  * On SMP, if VFP is enabled, save the old state in
 135                  * case the thread migrates to a different CPU. The
 136                  * restoring is done lazily.
 137                  */
 138                 if ((fpexc & FPEXC_EN) && vfp_current_hw_state[cpu]) {
 139                         vfp_save_state(vfp_current_hw_state[cpu], fpexc);
 140                         vfp_current_hw_state[cpu]->hard.cpu = cpu;
 141                 }
 142                 /*
 143                  * Thread migration, just force the reloading of the
 144                  * state on the new CPU in case the VFP registers
 145                  * contain stale data.
 146                  */
 147                 if (thread->vfpstate.hard.cpu != cpu)
 148                         vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 149 #endif
 150
 151                 /*
 152                  * Always disable VFP so we can lazily save/restore the
 153                  * old state.
 154                  */
 155                 fmxr(FPEXC, fpexc & ~FPEXC_EN);
 156                 break;
 157
 158         case THREAD_NOTIFY_FLUSH:
 159                 vfp_thread_flush(thread);
 160                 break;
 161
 162         case THREAD_NOTIFY_EXIT:
 163                 vfp_thread_exit(thread);
 164                 break;
 165
 166         case THREAD_NOTIFY_COPY:
 167                 vfp_thread_copy(thread);
 168                 break;
 169         }
 170
 171         return NOTIFY_DONE;
 172 }
 173
 174 static struct notifier_block vfp_notifier_block = {
 175         .notifier_call  = vfp_notifier,
 176 };
 177
 178 /*
 179  * Raise a SIGFPE for the current process.
 180  * sicode describes the signal being raised.
 181  */
 182 static void vfp_raise_sigfpe(unsigned int sicode, struct pt_regs *regs)
 183 {
 184         siginfo_t info;
 185
 186         memset(&info, 0, sizeof(info));
 187
 188         info.si_signo = SIGFPE;
 189         info.si_code = sicode;
 190         info.si_addr = (void __user *)(instruction_pointer(regs) - 4);
 191
 192         /*
 193          * This is the same as NWFPE, because it's not clear what
 194          * this is used for
 195          */
 196         current->thread.error_code = 0;
 197         current->thread.trap_no = 6;
 198
 199         send_sig_info(SIGFPE, &info, current);
 200 }
 201
 202 static void vfp_panic(char *reason, u32 inst)
 203 {
 204         int i;
 205
 206         printk(KERN_ERR "VFP: Error: %s\n", reason);
 207         printk(KERN_ERR "VFP: EXC 0x%08x SCR 0x%08x INST 0x%08x\n",
 208                 fmrx(FPEXC), fmrx(FPSCR), inst);
 209         for (i = 0; i < 32; i += 2)
 210                 printk(KERN_ERR "VFP: s%2u: 0x%08x s%2u: 0x%08x\n",
 211                        i, vfp_get_float(i), i+1, vfp_get_float(i+1));
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Process bitmask of exception conditions.
 216  */
 217 static void vfp_raise_exceptions(u32 exceptions, u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 218 {
 219         int si_code = 0;
 220
 221         pr_debug("VFP: raising exceptions %08x\n", exceptions);
 222
 223         if (exceptions == VFP_EXCEPTION_ERROR) {
 224                 vfp_panic("unhandled bounce", inst);
 225                 vfp_raise_sigfpe(0, regs);
 226                 return;
 227         }
 228
 229         /*
 230          * If any of the status flags are set, update the FPSCR.
 231          * Comparison instructions always return at least one of
 232          * these flags set.
 233          */
 234         if (exceptions & (FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V))
 235                 fpscr &= ~(FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V);
 236
 237         fpscr |= exceptions;
 238
 239         fmxr(FPSCR, fpscr);
 240
 241 #define RAISE(stat,en,sig)                              \
 242         if (exceptions & stat && fpscr & en)            \
 243                 si_code = sig;
 244
 245         /*
 246          * These are arranged in priority order, least to highest.
 247          */
 248         RAISE(FPSCR_DZC, FPSCR_DZE, FPE_FLTDIV);
 249         RAISE(FPSCR_IXC, FPSCR_IXE, FPE_FLTRES);
 250         RAISE(FPSCR_UFC, FPSCR_UFE, FPE_FLTUND);
 251         RAISE(FPSCR_OFC, FPSCR_OFE, FPE_FLTOVF);
 252         RAISE(FPSCR_IOC, FPSCR_IOE, FPE_FLTINV);
 253
 254         if (si_code)
 255                 vfp_raise_sigfpe(si_code, regs);
 256 }
 257
 258 /*
 259  * Emulate a VFP instruction.
 260  */
 261 static u32 vfp_emulate_instruction(u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 262 {
 263         u32 exceptions = VFP_EXCEPTION_ERROR;
 264
 265         pr_debug("VFP: emulate: INST=0x%08x SCR=0x%08x\n", inst, fpscr);
 266
 267         if (INST_CPRTDO(inst)) {
 268                 if (!INST_CPRT(inst)) {
 269                         /*
 270                          * CPDO
 271                          */
 272                         if (vfp_single(inst)) {
 273                                 exceptions = vfp_single_cpdo(inst, fpscr);
 274                         } else {
 275                                 exceptions = vfp_double_cpdo(inst, fpscr);
 276                         }
 277                 } else {
 278                         /*
 279                          * A CPRT instruction can not appear in FPINST2, nor
 280                          * can it cause an exception.  Therefore, we do not
 281                          * have to emulate it.
 282                          */
 283                 }
 284         } else {
 285                 /*
 286                  * A CPDT instruction can not appear in FPINST2, nor can
 287                  * it cause an exception.  Therefore, we do not have to
 288                  * emulate it.
 289                  */
 290         }
 291         return exceptions & ~VFP_NAN_FLAG;
 292 }
 293
 294 /*
 295  * Package up a bounce condition.
 296  */
 297 void VFP_bounce(u32 trigger, u32 fpexc, struct pt_regs *regs)
 298 {
 299         u32 fpscr, orig_fpscr, fpsid, exceptions;
 300
 301         pr_debug("VFP: bounce: trigger %08x fpexc %08x\n", trigger, fpexc);
 302
 303         /*
 304          * At this point, FPEXC can have the following configuration:
 305          *
 306          *  EX DEX IXE
 307          *  0   1   x   - synchronous exception
 308          *  1   x   0   - asynchronous exception
 309          *  1   x   1   - sychronous on VFP subarch 1 and asynchronous on later
 310          *  0   0   1   - synchronous on VFP9 (non-standard subarch 1
 311          *                implementation), undefined otherwise
 312          *
 313          * Clear various bits and enable access to the VFP so we can
 314          * handle the bounce.
 315          */
 316         fmxr(FPEXC, fpexc & ~(FPEXC_EX|FPEXC_DEX|FPEXC_FP2V|FPEXC_VV|FPEXC_TRAP_MASK));
 317
 318         fpsid = fmrx(FPSID);
 319         orig_fpscr = fpscr = fmrx(FPSCR);
 320
 321         /*
 322          * Check for the special VFP subarch 1 and FPSCR.IXE bit case
 323          */
 324         if ((fpsid & FPSID_ARCH_MASK) == (1 << FPSID_ARCH_BIT)
 325             && (fpscr & FPSCR_IXE)) {
 326                 /*
 327                  * Synchronous exception, emulate the trigger instruction
 328                  */
 329                 goto emulate;
 330         }
 331
 332         if (fpexc & FPEXC_EX) {
 333 #ifndef CONFIG_CPU_FEROCEON
 334                 /*
 335                  * Asynchronous exception. The instruction is read from FPINST
 336                  * and the interrupted instruction has to be restarted.
 337                  */
 338                 trigger = fmrx(FPINST);
 339                 regs->ARM_pc -= 4;
 340 #endif
 341         } else if (!(fpexc & FPEXC_DEX)) {
 342                 /*
 343                  * Illegal combination of bits. It can be caused by an
 344                  * unallocated VFP instruction but with FPSCR.IXE set and not
 345                  * on VFP subarch 1.
 346                  */
 347                  vfp_raise_exceptions(VFP_EXCEPTION_ERROR, trigger, fpscr, regs);
 348                 goto exit;
 349         }
 350
 351         /*
 352          * Modify fpscr to indicate the number of iterations remaining.
 353          * If FPEXC.EX is 0, FPEXC.DEX is 1 and the FPEXC.VV bit indicates
 354          * whether FPEXC.VECITR or FPSCR.LEN is used.
 355          */
 356         if (fpexc & (FPEXC_EX | FPEXC_VV)) {
 357                 u32 len;
 358
 359                 len = fpexc + (1 << FPEXC_LENGTH_BIT);
 360
 361                 fpscr &= ~FPSCR_LENGTH_MASK;
 362                 fpscr |= (len & FPEXC_LENGTH_MASK) << (FPSCR_LENGTH_BIT - FPEXC_LENGTH_BIT);
 363         }
 364
 365         /*
 366          * Handle the first FP instruction.  We used to take note of the
 367          * FPEXC bounce reason, but this appears to be unreliable.
 368          * Emulate the bounced instruction instead.
 369          */
 370         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, fpscr, regs);
 371         if (exceptions)
 372                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 373
 374         /*
 375          * If there isn't a second FP instruction, exit now. Note that
 376          * the FPEXC.FP2V bit is valid only if FPEXC.EX is 1.
 377          */
 378         if (fpexc ^ (FPEXC_EX | FPEXC_FP2V))
 379                 goto exit;
 380
 381         /*
 382          * The barrier() here prevents fpinst2 being read
 383          * before the condition above.
 384          */
 385         barrier();
 386         trigger = fmrx(FPINST2);
 387
 388  emulate:
 389         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, orig_fpscr, regs);
 390         if (exceptions)
 391                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 392  exit:
 393         preempt_enable();
 394 }
 395
 396 static void vfp_enable(void *unused)
 397 {
 398         u32 access = get_copro_access();
 399
 400         /*
 401          * Enable full access to VFP (cp10 and cp11)
 402          */
 403         set_copro_access(access | CPACC_FULL(10) | CPACC_FULL(11));
 404 }
 405
 406 #ifdef CONFIG_PM
 407 #include <linux/syscore_ops.h>
 408
 409 static int vfp_pm_suspend(void)
 410 {
 411         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 412         u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 413
 414         /* if vfp is on, then save state for resumption */
 415         if (fpexc & FPEXC_EN) {
 416                 printk(KERN_DEBUG "%s: saving vfp state\n", __func__);
 417                 vfp_save_state(&ti->vfpstate, fpexc);
 418
 419                 /* disable, just in case */
 420                 fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 421         }
 422
 423         /* clear any information we had about last context state */
 424         memset(vfp_current_hw_state, 0, sizeof(vfp_current_hw_state));
 425
 426         return 0;
 427 }
 428
 429 static void vfp_pm_resume(void)
 430 {
 431         /* ensure we have access to the vfp */
 432         vfp_enable(NULL);
 433
 434         /* and disable it to ensure the next usage restores the state */
 435         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 436 }
 437
 438 static struct syscore_ops vfp_pm_syscore_ops = {
 439         .suspend        = vfp_pm_suspend,
 440         .resume         = vfp_pm_resume,
 441 };
 442
 443 static void vfp_pm_init(void)
 444 {
 445         register_syscore_ops(&vfp_pm_syscore_ops);
 446 }
 447
 448 #else
 449 static inline void vfp_pm_init(void) { }
 450 #endif /* CONFIG_PM */
 451
 452 void vfp_sync_hwstate(struct thread_info *thread)
 453 {
 454         unsigned int cpu = get_cpu();
 455
 456         /*
 457          * If the thread we're interested in is the current owner of the
 458          * hardware VFP state, then we need to save its state.
 459          */
 460         if (vfp_current_hw_state[cpu] == &thread->vfpstate) {
 461                 u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 462
 463                 /*
 464                  * Save the last VFP state on this CPU.
 465                  */
 466                 fmxr(FPEXC, fpexc | FPEXC_EN);
 467                 vfp_save_state(&thread->vfpstate, fpexc | FPEXC_EN);
 468                 fmxr(FPEXC, fpexc);
 469         }
 470
 471         put_cpu();
 472 }
 473
 474 void vfp_flush_hwstate(struct thread_info *thread)
 475 {
 476         unsigned int cpu = get_cpu();
 477
 478         /*
 479          * If the thread we're interested in is the current owner of the
 480          * hardware VFP state, then we need to save its state.
 481          */
 482         if (vfp_current_hw_state[cpu] == &thread->vfpstate) {
 483                 u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 484
 485                 fmxr(FPEXC, fpexc & ~FPEXC_EN);
 486
 487                 /*
 488                  * Set the context to NULL to force a reload the next time
 489                  * the thread uses the VFP.
 490                  */
 491                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 492         }
 493
 494 #ifdef CONFIG_SMP
 495         /*
 496          * For SMP we still have to take care of the case where the thread
 497          * migrates to another CPU and then back to the original CPU on which
 498          * the last VFP user is still the same thread. Mark the thread VFP
 499          * state as belonging to a non-existent CPU so that the saved one will
 500          * be reloaded in the above case.
 501          */
 502         thread->vfpstate.hard.cpu = NR_CPUS;
 503 #endif
 504         put_cpu();
 505 }
 506
 507 /*
 508  * VFP hardware can lose all context when a CPU goes offline.
 509  * As we will be running in SMP mode with CPU hotplug, we will save the
 510  * hardware state at every thread switch.  We clear our held state when
 511  * a CPU has been killed, indicating that the VFP hardware doesn't contain
 512  * a threads VFP state.  When a CPU starts up, we re-enable access to the
 513  * VFP hardware.
 514  *
 515  * Both CPU_DYING and CPU_STARTING are called on the CPU which
 516  * is being offlined/onlined.
 517  */
 518 static int vfp_hotplug(struct notifier_block *b, unsigned long action,
 519         void *hcpu)
 520 {
 521         if (action == CPU_DYING || action == CPU_DYING_FROZEN) {
 522                 unsigned int cpu = (long)hcpu;
 523                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 524         } else if (action == CPU_STARTING || action == CPU_STARTING_FROZEN)
 525                 vfp_enable(NULL);
 526         return NOTIFY_OK;
 527 }
 528
 529 /*
 530  * VFP support code initialisation.
 531  */
 532 static int __init vfp_init(void)
 533 {
 534         unsigned int vfpsid;
 535         unsigned int cpu_arch = cpu_architecture();
 536
 537         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6)
 538                 vfp_enable(NULL);
 539
 540         /*
 541          * First check that there is a VFP that we can use.
 542          * The handler is already setup to just log calls, so
 543          * we just need to read the VFPSID register.
 544          */
 545         vfp_vector = vfp_testing_entry;
 546         barrier();
 547         vfpsid = fmrx(FPSID);
 548         barrier();
 549         vfp_vector = vfp_null_entry;
 550
 551         printk(KERN_INFO "VFP support v0.3: ");
 552         if (VFP_arch)
 553                 printk("not present\n");
 554         else if (vfpsid & FPSID_NODOUBLE) {
 555                 printk("no double precision support\n");
 556         } else {
 557                 hotcpu_notifier(vfp_hotplug, 0);
 558
 559                 smp_call_function(vfp_enable, NULL, 1);
 560
 561                 VFP_arch = (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT;  /* Extract the architecture version */
 562                 printk("implementor %02x architecture %d part %02x variant %x rev %x\n",
 563                         (vfpsid & FPSID_IMPLEMENTER_MASK) >> FPSID_IMPLEMENTER_BIT,
 564                         (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT,
 565                         (vfpsid & FPSID_PART_MASK) >> FPSID_PART_BIT,
 566                         (vfpsid & FPSID_VARIANT_MASK) >> FPSID_VARIANT_BIT,
 567                         (vfpsid & FPSID_REV_MASK) >> FPSID_REV_BIT);
 568
 569                 vfp_vector = vfp_support_entry;
 570
 571                 thread_register_notifier(&vfp_notifier_block);
 572                 vfp_pm_init();
 573
 574                 /*
 575                  * We detected VFP, and the support code is
 576                  * in place; report VFP support to userspace.
 577                  */
 578                 elf_hwcap |= HWCAP_VFP;
 579 #ifdef CONFIG_VFPv3
 580                 if (VFP_arch >= 2) {
 581                         elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3;
 582
 583                         /*
 584                          * Check for VFPv3 D16. CPUs in this configuration
 585                          * only have 16 x 64bit registers.
 586                          */
 587                         if (((fmrx(MVFR0) & MVFR0_A_SIMD_MASK)) == 1)
 588                                 elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3D16;
 589                 }
 590 #endif
 591 #ifdef CONFIG_NEON
 592                 /*
 593                  * Check for the presence of the Advanced SIMD
 594                  * load/store instructions, integer and single
 595                  * precision floating point operations. Only check
 596                  * for NEON if the hardware has the MVFR registers.
 597                  */
 598                 if ((read_cpuid_id() & 0x000f0000) == 0x000f0000) {
 599                         if ((fmrx(MVFR1) & 0x000fff00) == 0x00011100)
 600                                 elf_hwcap |= HWCAP_NEON;
 601                 }
 602 #endif
 603         }
 604         return 0;
 605 }
 606
 607 late_initcall(vfp_init);