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/types.h>
  12 #include <linux/cpu.h>
  13 #include <linux/cpu_pm.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  * Dual-use variable.
  39  * Used in startup: set to non-zero if VFP checks fail
  40  * After startup, holds VFP architecture
  41  */
  42 unsigned int VFP_arch;
  43
  44 /*
  45  * The pointer to the vfpstate structure of the thread which currently
  46  * owns the context held in the VFP hardware, or NULL if the hardware
  47  * context is invalid.
  48  *
  49  * For UP, this is sufficient to tell which thread owns the VFP context.
  50  * However, for SMP, we also need to check the CPU number stored in the
  51  * saved state too to catch migrations.
  52  */
  53 union vfp_state *vfp_current_hw_state[NR_CPUS];
  54
  55 /*
  56  * Is 'thread's most up to date state stored in this CPUs hardware?
  57  * Must be called from non-preemptible context.
  58  */
  59 static bool vfp_state_in_hw(unsigned int cpu, struct thread_info *thread)
  60 {
  61 #ifdef CONFIG_SMP
  62         if (thread->vfpstate.hard.cpu != cpu)
  63                 return false;
  64 #endif
  65         return vfp_current_hw_state[cpu] == &thread->vfpstate;
  66 }
  67
  68 /*
  69  * Force a reload of the VFP context from the thread structure.  We do
  70  * this by ensuring that access to the VFP hardware is disabled, and
  71  * clear vfp_current_hw_state.  Must be called from non-preemptible context.
  72  */
  73 static void vfp_force_reload(unsigned int cpu, struct thread_info *thread)
  74 {
  75         if (vfp_state_in_hw(cpu, thread)) {
  76                 fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
  77                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
  78         }
  79 #ifdef CONFIG_SMP
  80         thread->vfpstate.hard.cpu = NR_CPUS;
  81 #endif
  82 }
  83
  84 /*
  85  * Per-thread VFP initialization.
  86  */
  87 static void vfp_thread_flush(struct thread_info *thread)
  88 {
  89         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
  90         unsigned int cpu;
  91
  92         /*
  93          * Disable VFP to ensure we initialize it first.  We must ensure
  94          * that the modification of vfp_current_hw_state[] and hardware
  95          * disable are done for the same CPU and without preemption.
  96          *
  97          * Do this first to ensure that preemption won't overwrite our
  98          * state saving should access to the VFP be enabled at this point.
  99          */
 100         cpu = get_cpu();
 101         if (vfp_current_hw_state[cpu] == vfp)
 102                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 103         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 104         put_cpu();
 105
 106         memset(vfp, 0, sizeof(union vfp_state));
 107
 108         vfp->hard.fpexc = FPEXC_EN;
 109         vfp->hard.fpscr = FPSCR_ROUND_NEAREST;
 110 #ifdef CONFIG_SMP
 111         vfp->hard.cpu = NR_CPUS;
 112 #endif
 113 }
 114
 115 static void vfp_thread_exit(struct thread_info *thread)
 116 {
 117         /* release case: Per-thread VFP cleanup. */
 118         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
 119         unsigned int cpu = get_cpu();
 120
 121         if (vfp_current_hw_state[cpu] == vfp)
 122                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 123         put_cpu();
 124 }
 125
 126 static void vfp_thread_copy(struct thread_info *thread)
 127 {
 128         struct thread_info *parent = current_thread_info();
 129
 130         vfp_sync_hwstate(parent);
 131         thread->vfpstate = parent->vfpstate;
 132 #ifdef CONFIG_SMP
 133         thread->vfpstate.hard.cpu = NR_CPUS;
 134 #endif
 135 }
 136
 137 /*
 138  * When this function is called with the following 'cmd's, the following
 139  * is true while this function is being run:
 140  *  THREAD_NOFTIFY_SWTICH:
 141  *   - the previously running thread will not be scheduled onto another CPU.
 142  *   - the next thread to be run (v) will not be running on another CPU.
 143  *   - thread->cpu is the local CPU number
 144  *   - not preemptible as we're called in the middle of a thread switch
 145  *  THREAD_NOTIFY_FLUSH:
 146  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
 147  *      v === current_thread_info()
 148  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
 149  *      but may change at any time.
 150  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
 151  *      it is unsafe to use thread->cpu.
 152  *  THREAD_NOTIFY_EXIT
 153  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
 154  *      v === current_thread_info()
 155  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
 156  *      but may change at any time.
 157  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
 158  *      it is unsafe to use thread->cpu.
 159  */
 160 static int vfp_notifier(struct notifier_block *self, unsigned long cmd, void *v)
 161 {
 162         struct thread_info *thread = v;
 163         u32 fpexc;
 164 #ifdef CONFIG_SMP
 165         unsigned int cpu;
 166 #endif
 167
 168         switch (cmd) {
 169         case THREAD_NOTIFY_SWITCH:
 170                 fpexc = fmrx(FPEXC);
 171
 172 #ifdef CONFIG_SMP
 173                 cpu = thread->cpu;
 174
 175                 /*
 176                  * On SMP, if VFP is enabled, save the old state in
 177                  * case the thread migrates to a different CPU. The
 178                  * restoring is done lazily.
 179                  */
 180                 if ((fpexc & FPEXC_EN) && vfp_current_hw_state[cpu])
 181                         vfp_save_state(vfp_current_hw_state[cpu], fpexc);
 182 #endif
 183
 184                 /*
 185                  * Always disable VFP so we can lazily save/restore the
 186                  * old state.
 187                  */
 188                 fmxr(FPEXC, fpexc & ~FPEXC_EN);
 189                 break;
 190
 191         case THREAD_NOTIFY_FLUSH:
 192                 vfp_thread_flush(thread);
 193                 break;
 194
 195         case THREAD_NOTIFY_EXIT:
 196                 vfp_thread_exit(thread);
 197                 break;
 198
 199         case THREAD_NOTIFY_COPY:
 200                 vfp_thread_copy(thread);
 201                 break;
 202         }
 203
 204         return NOTIFY_DONE;
 205 }
 206
 207 static struct notifier_block vfp_notifier_block = {
 208         .notifier_call  = vfp_notifier,
 209 };
 210
 211 /*
 212  * Raise a SIGFPE for the current process.
 213  * sicode describes the signal being raised.
 214  */
 215 static void vfp_raise_sigfpe(unsigned int sicode, struct pt_regs *regs)
 216 {
 217         siginfo_t info;
 218
 219         memset(&info, 0, sizeof(info));
 220
 221         info.si_signo = SIGFPE;
 222         info.si_code = sicode;
 223         info.si_addr = (void __user *)(instruction_pointer(regs) - 4);
 224
 225         /*
 226          * This is the same as NWFPE, because it's not clear what
 227          * this is used for
 228          */
 229         current->thread.error_code = 0;
 230         current->thread.trap_no = 6;
 231
 232         send_sig_info(SIGFPE, &info, current);
 233 }
 234
 235 static void vfp_panic(char *reason, u32 inst)
 236 {
 237         int i;
 238
 239         printk(KERN_ERR "VFP: Error: %s\n", reason);
 240         printk(KERN_ERR "VFP: EXC 0x%08x SCR 0x%08x INST 0x%08x\n",
 241                 fmrx(FPEXC), fmrx(FPSCR), inst);
 242         for (i = 0; i < 32; i += 2)
 243                 printk(KERN_ERR "VFP: s%2u: 0x%08x s%2u: 0x%08x\n",
 244                        i, vfp_get_float(i), i+1, vfp_get_float(i+1));
 245 }
 246
 247 /*
 248  * Process bitmask of exception conditions.
 249  */
 250 static void vfp_raise_exceptions(u32 exceptions, u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 251 {
 252         int si_code = 0;
 253
 254         pr_debug("VFP: raising exceptions %08x\n", exceptions);
 255
 256         if (exceptions == VFP_EXCEPTION_ERROR) {
 257                 vfp_panic("unhandled bounce", inst);
 258                 vfp_raise_sigfpe(0, regs);
 259                 return;
 260         }
 261
 262         /*
 263          * If any of the status flags are set, update the FPSCR.
 264          * Comparison instructions always return at least one of
 265          * these flags set.
 266          */
 267         if (exceptions & (FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V))
 268                 fpscr &= ~(FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V);
 269
 270         fpscr |= exceptions;
 271
 272         fmxr(FPSCR, fpscr);
 273
 274 #define RAISE(stat,en,sig)                              \
 275         if (exceptions & stat && fpscr & en)            \
 276                 si_code = sig;
 277
 278         /*
 279          * These are arranged in priority order, least to highest.
 280          */
 281         RAISE(FPSCR_DZC, FPSCR_DZE, FPE_FLTDIV);
 282         RAISE(FPSCR_IXC, FPSCR_IXE, FPE_FLTRES);
 283         RAISE(FPSCR_UFC, FPSCR_UFE, FPE_FLTUND);
 284         RAISE(FPSCR_OFC, FPSCR_OFE, FPE_FLTOVF);
 285         RAISE(FPSCR_IOC, FPSCR_IOE, FPE_FLTINV);
 286
 287         if (si_code)
 288                 vfp_raise_sigfpe(si_code, regs);
 289 }
 290
 291 /*
 292  * Emulate a VFP instruction.
 293  */
 294 static u32 vfp_emulate_instruction(u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 295 {
 296         u32 exceptions = VFP_EXCEPTION_ERROR;
 297
 298         pr_debug("VFP: emulate: INST=0x%08x SCR=0x%08x\n", inst, fpscr);
 299
 300         if (INST_CPRTDO(inst)) {
 301                 if (!INST_CPRT(inst)) {
 302                         /*
 303                          * CPDO
 304                          */
 305                         if (vfp_single(inst)) {
 306                                 exceptions = vfp_single_cpdo(inst, fpscr);
 307                         } else {
 308                                 exceptions = vfp_double_cpdo(inst, fpscr);
 309                         }
 310                 } else {
 311                         /*
 312                          * A CPRT instruction can not appear in FPINST2, nor
 313                          * can it cause an exception.  Therefore, we do not
 314                          * have to emulate it.
 315                          */
 316                 }
 317         } else {
 318                 /*
 319                  * A CPDT instruction can not appear in FPINST2, nor can
 320                  * it cause an exception.  Therefore, we do not have to
 321                  * emulate it.
 322                  */
 323         }
 324         return exceptions & ~VFP_NAN_FLAG;
 325 }
 326
 327 /*
 328  * Package up a bounce condition.
 329  */
 330 void VFP_bounce(u32 trigger, u32 fpexc, struct pt_regs *regs)
 331 {
 332         u32 fpscr, orig_fpscr, fpsid, exceptions;
 333
 334         pr_debug("VFP: bounce: trigger %08x fpexc %08x\n", trigger, fpexc);
 335
 336         /*
 337          * At this point, FPEXC can have the following configuration:
 338          *
 339          *  EX DEX IXE
 340          *  0   1   x   - synchronous exception
 341          *  1   x   0   - asynchronous exception
 342          *  1   x   1   - sychronous on VFP subarch 1 and asynchronous on later
 343          *  0   0   1   - synchronous on VFP9 (non-standard subarch 1
 344          *                implementation), undefined otherwise
 345          *
 346          * Clear various bits and enable access to the VFP so we can
 347          * handle the bounce.
 348          */
 349         fmxr(FPEXC, fpexc & ~(FPEXC_EX|FPEXC_DEX|FPEXC_FP2V|FPEXC_VV|FPEXC_TRAP_MASK));
 350
 351         fpsid = fmrx(FPSID);
 352         orig_fpscr = fpscr = fmrx(FPSCR);
 353
 354         /*
 355          * Check for the special VFP subarch 1 and FPSCR.IXE bit case
 356          */
 357         if ((fpsid & FPSID_ARCH_MASK) == (1 << FPSID_ARCH_BIT)
 358             && (fpscr & FPSCR_IXE)) {
 359                 /*
 360                  * Synchronous exception, emulate the trigger instruction
 361                  */
 362                 goto emulate;
 363         }
 364
 365         if (fpexc & FPEXC_EX) {
 366 #ifndef CONFIG_CPU_FEROCEON
 367                 /*
 368                  * Asynchronous exception. The instruction is read from FPINST
 369                  * and the interrupted instruction has to be restarted.
 370                  */
 371                 trigger = fmrx(FPINST);
 372                 regs->ARM_pc -= 4;
 373 #endif
 374         } else if (!(fpexc & FPEXC_DEX)) {
 375                 /*
 376                  * Illegal combination of bits. It can be caused by an
 377                  * unallocated VFP instruction but with FPSCR.IXE set and not
 378                  * on VFP subarch 1.
 379                  */
 380                  vfp_raise_exceptions(VFP_EXCEPTION_ERROR, trigger, fpscr, regs);
 381                 goto exit;
 382         }
 383
 384         /*
 385          * Modify fpscr to indicate the number of iterations remaining.
 386          * If FPEXC.EX is 0, FPEXC.DEX is 1 and the FPEXC.VV bit indicates
 387          * whether FPEXC.VECITR or FPSCR.LEN is used.
 388          */
 389         if (fpexc & (FPEXC_EX | FPEXC_VV)) {
 390                 u32 len;
 391
 392                 len = fpexc + (1 << FPEXC_LENGTH_BIT);
 393
 394                 fpscr &= ~FPSCR_LENGTH_MASK;
 395                 fpscr |= (len & FPEXC_LENGTH_MASK) << (FPSCR_LENGTH_BIT - FPEXC_LENGTH_BIT);
 396         }
 397
 398         /*
 399          * Handle the first FP instruction.  We used to take note of the
 400          * FPEXC bounce reason, but this appears to be unreliable.
 401          * Emulate the bounced instruction instead.
 402          */
 403         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, fpscr, regs);
 404         if (exceptions)
 405                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 406
 407         /*
 408          * If there isn't a second FP instruction, exit now. Note that
 409          * the FPEXC.FP2V bit is valid only if FPEXC.EX is 1.
 410          */
 411         if (fpexc ^ (FPEXC_EX | FPEXC_FP2V))
 412                 goto exit;
 413
 414         /*
 415          * The barrier() here prevents fpinst2 being read
 416          * before the condition above.
 417          */
 418         barrier();
 419         trigger = fmrx(FPINST2);
 420
 421  emulate:
 422         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, orig_fpscr, regs);
 423         if (exceptions)
 424                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 425  exit:
 426         preempt_enable();
 427 }
 428
 429 static void vfp_enable(void *unused)
 430 {
 431         u32 access = get_copro_access();
 432
 433         /*
 434          * Enable full access to VFP (cp10 and cp11)
 435          */
 436         set_copro_access(access | CPACC_FULL(10) | CPACC_FULL(11));
 437 }
 438
 439 #ifdef CONFIG_CPU_PM
 440 static int vfp_pm_suspend(void)
 441 {
 442         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 443         u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 444
 445         /* if vfp is on, then save state for resumption */
 446         if (fpexc & FPEXC_EN) {
 447                 printk(KERN_DEBUG "%s: saving vfp state\n", __func__);
 448                 vfp_save_state(&ti->vfpstate, fpexc);
 449
 450                 /* disable, just in case */
 451                 fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 452         }
 453
 454         /* clear any information we had about last context state */
 455         memset(vfp_current_hw_state, 0, sizeof(vfp_current_hw_state));
 456
 457         return 0;
 458 }
 459
 460 static void vfp_pm_resume(void)
 461 {
 462         /* ensure we have access to the vfp */
 463         vfp_enable(NULL);
 464
 465         /* and disable it to ensure the next usage restores the state */
 466         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 467 }
 468
 469 static int vfp_cpu_pm_notifier(struct notifier_block *self, unsigned long cmd,
 470         void *v)
 471 {
 472         switch (cmd) {
 473         case CPU_PM_ENTER:
 474                 vfp_pm_suspend();
 475                 break;
 476         case CPU_PM_ENTER_FAILED:
 477         case CPU_PM_EXIT:
 478                 vfp_pm_resume();
 479                 break;
 480         }
 481         return NOTIFY_OK;
 482 }
 483
 484 static struct notifier_block vfp_cpu_pm_notifier_block = {
 485         .notifier_call = vfp_cpu_pm_notifier,
 486 };
 487
 488 static void vfp_pm_init(void)
 489 {
 490         cpu_pm_register_notifier(&vfp_cpu_pm_notifier_block);
 491 }
 492
 493 #else
 494 static inline void vfp_pm_init(void) { }
 495 #endif /* CONFIG_CPU_PM */
 496
 497 /*
 498  * Ensure that the VFP state stored in 'thread->vfpstate' is up to date
 499  * with the hardware state.
 500  */
 501 void vfp_sync_hwstate(struct thread_info *thread)
 502 {
 503         unsigned int cpu = get_cpu();
 504
 505         if (vfp_state_in_hw(cpu, thread)) {
 506                 u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 507
 508                 /*
 509                  * Save the last VFP state on this CPU.
 510                  */
 511                 fmxr(FPEXC, fpexc | FPEXC_EN);
 512                 vfp_save_state(&thread->vfpstate, fpexc | FPEXC_EN);
 513                 fmxr(FPEXC, fpexc);
 514         }
 515
 516         put_cpu();
 517 }
 518
 519 /* Ensure that the thread reloads the hardware VFP state on the next use. */
 520 void vfp_flush_hwstate(struct thread_info *thread)
 521 {
 522         unsigned int cpu = get_cpu();
 523
 524         vfp_force_reload(cpu, thread);
 525
 526         put_cpu();
 527 }
 528
 529 /*
 530  * VFP hardware can lose all context when a CPU goes offline.
 531  * As we will be running in SMP mode with CPU hotplug, we will save the
 532  * hardware state at every thread switch.  We clear our held state when
 533  * a CPU has been killed, indicating that the VFP hardware doesn't contain
 534  * a threads VFP state.  When a CPU starts up, we re-enable access to the
 535  * VFP hardware.
 536  *
 537  * Both CPU_DYING and CPU_STARTING are called on the CPU which
 538  * is being offlined/onlined.
 539  */
 540 static int vfp_hotplug(struct notifier_block *b, unsigned long action,
 541         void *hcpu)
 542 {
 543         if (action == CPU_DYING || action == CPU_DYING_FROZEN) {
 544                 vfp_force_reload((long)hcpu, current_thread_info());
 545         } else if (action == CPU_STARTING || action == CPU_STARTING_FROZEN)
 546                 vfp_enable(NULL);
 547         return NOTIFY_OK;
 548 }
 549
 550 /*
 551  * VFP support code initialisation.
 552  */
 553 static int __init vfp_init(void)
 554 {
 555         unsigned int vfpsid;
 556         unsigned int cpu_arch = cpu_architecture();
 557
 558         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6)
 559                 vfp_enable(NULL);
 560
 561         /*
 562          * First check that there is a VFP that we can use.
 563          * The handler is already setup to just log calls, so
 564          * we just need to read the VFPSID register.
 565          */
 566         vfp_vector = vfp_testing_entry;
 567         barrier();
 568         vfpsid = fmrx(FPSID);
 569         barrier();
 570         vfp_vector = vfp_null_entry;
 571
 572         printk(KERN_INFO "VFP support v0.3: ");
 573         if (VFP_arch)
 574                 printk("not present\n");
 575         else if (vfpsid & FPSID_NODOUBLE) {
 576                 printk("no double precision support\n");
 577         } else {
 578                 hotcpu_notifier(vfp_hotplug, 0);
 579
 580                 smp_call_function(vfp_enable, NULL, 1);
 581
 582                 VFP_arch = (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT;  /* Extract the architecture version */
 583                 printk("implementor %02x architecture %d part %02x variant %x rev %x\n",
 584                         (vfpsid & FPSID_IMPLEMENTER_MASK) >> FPSID_IMPLEMENTER_BIT,
 585                         (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT,
 586                         (vfpsid & FPSID_PART_MASK) >> FPSID_PART_BIT,
 587                         (vfpsid & FPSID_VARIANT_MASK) >> FPSID_VARIANT_BIT,
 588                         (vfpsid & FPSID_REV_MASK) >> FPSID_REV_BIT);
 589
 590                 vfp_vector = vfp_support_entry;
 591
 592                 thread_register_notifier(&vfp_notifier_block);
 593                 vfp_pm_init();
 594
 595                 /*
 596                  * We detected VFP, and the support code is
 597                  * in place; report VFP support to userspace.
 598                  */
 599                 elf_hwcap |= HWCAP_VFP;
 600 #ifdef CONFIG_VFPv3
 601                 if (VFP_arch >= 2) {
 602                         elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3;
 603
 604                         /*
 605                          * Check for VFPv3 D16. CPUs in this configuration
 606                          * only have 16 x 64bit registers.
 607                          */
 608                         if (((fmrx(MVFR0) & MVFR0_A_SIMD_MASK)) == 1)
 609                                 elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3D16;
 610                 }
 611 #endif
 612                 /*
 613                  * Check for the presence of the Advanced SIMD
 614                  * load/store instructions, integer and single
 615                  * precision floating point operations. Only check
 616                  * for NEON if the hardware has the MVFR registers.
 617                  */
 618                 if ((read_cpuid_id() & 0x000f0000) == 0x000f0000) {
 619 #ifdef CONFIG_NEON
 620                         if ((fmrx(MVFR1) & 0x000fff00) == 0x00011100)
 621                                 elf_hwcap |= HWCAP_NEON;
 622 #endif
 623                         if ((fmrx(MVFR1) & 0xf0000000) == 0x10000000)
 624                                 elf_hwcap |= HWCAP_VFPv4;
 625                 }
 626         }
 627         return 0;
 628 }
 629
 630 late_initcall(vfp_init);