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