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