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