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