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          * Update the FPSCR with the additional exception flags.
 201          * Comparison instructions always return at least one of
 202          * these flags set.
 203          */
 204         fpscr |= exceptions;
 205
 206         fmxr(FPSCR, fpscr);
 207
 208 #define RAISE(stat,en,sig)                              \
 209         if (exceptions & stat && fpscr & en)            \
 210                 si_code = sig;
 211
 212         /*
 213          * These are arranged in priority order, least to highest.
 214          */
 215         RAISE(FPSCR_DZC, FPSCR_DZE, FPE_FLTDIV);
 216         RAISE(FPSCR_IXC, FPSCR_IXE, FPE_FLTRES);
 217         RAISE(FPSCR_UFC, FPSCR_UFE, FPE_FLTUND);
 218         RAISE(FPSCR_OFC, FPSCR_OFE, FPE_FLTOVF);
 219         RAISE(FPSCR_IOC, FPSCR_IOE, FPE_FLTINV);
 220
 221         if (si_code)
 222                 vfp_raise_sigfpe(si_code, regs);
 223 }
 224
 225 /*
 226  * Emulate a VFP instruction.
 227  */
 228 static u32 vfp_emulate_instruction(u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 229 {
 230         u32 exceptions = VFP_EXCEPTION_ERROR;
 231
 232         pr_debug("VFP: emulate: INST=0x%08x SCR=0x%08x\n", inst, fpscr);
 233
 234         if (INST_CPRTDO(inst)) {
 235                 if (!INST_CPRT(inst)) {
 236                         /*
 237                          * CPDO
 238                          */
 239                         if (vfp_single(inst)) {
 240                                 exceptions = vfp_single_cpdo(inst, fpscr);
 241                         } else {
 242                                 exceptions = vfp_double_cpdo(inst, fpscr);
 243                         }
 244                 } else {
 245                         /*
 246                          * A CPRT instruction can not appear in FPINST2, nor
 247                          * can it cause an exception.  Therefore, we do not
 248                          * have to emulate it.
 249                          */
 250                 }
 251         } else {
 252                 /*
 253                  * A CPDT instruction can not appear in FPINST2, nor can
 254                  * it cause an exception.  Therefore, we do not have to
 255                  * emulate it.
 256                  */
 257         }
 258         return exceptions & ~VFP_NAN_FLAG;
 259 }
 260
 261 /*
 262  * Package up a bounce condition.
 263  */
 264 void VFP_bounce(u32 trigger, u32 fpexc, struct pt_regs *regs)
 265 {
 266         u32 fpscr, orig_fpscr, fpsid, exceptions;
 267
 268         pr_debug("VFP: bounce: trigger %08x fpexc %08x\n", trigger, fpexc);
 269
 270         /*
 271          * At this point, FPEXC can have the following configuration:
 272          *
 273          *  EX DEX IXE
 274          *  0   1   x   - synchronous exception
 275          *  1   x   0   - asynchronous exception
 276          *  1   x   1   - sychronous on VFP subarch 1 and asynchronous on later
 277          *  0   0   1   - synchronous on VFP9 (non-standard subarch 1
 278          *                implementation), undefined otherwise
 279          *
 280          * Clear various bits and enable access to the VFP so we can
 281          * handle the bounce.
 282          */
 283         fmxr(FPEXC, fpexc & ~(FPEXC_EX|FPEXC_DEX|FPEXC_FP2V|FPEXC_VV|FPEXC_TRAP_MASK));
 284
 285         fpsid = fmrx(FPSID);
 286         orig_fpscr = fpscr = fmrx(FPSCR);
 287
 288         /*
 289          * Check for the special VFP subarch 1 and FPSCR.IXE bit case
 290          */
 291         if ((fpsid & FPSID_ARCH_MASK) == (1 << FPSID_ARCH_BIT)
 292             && (fpscr & FPSCR_IXE)) {
 293                 /*
 294                  * Synchronous exception, emulate the trigger instruction
 295                  */
 296                 goto emulate;
 297         }
 298
 299         if (fpexc & FPEXC_EX) {
 300 #ifndef CONFIG_CPU_FEROCEON
 301                 /*
 302                  * Asynchronous exception. The instruction is read from FPINST
 303                  * and the interrupted instruction has to be restarted.
 304                  */
 305                 trigger = fmrx(FPINST);
 306                 regs->ARM_pc -= 4;
 307 #endif
 308         } else if (!(fpexc & FPEXC_DEX)) {
 309                 /*
 310                  * Illegal combination of bits. It can be caused by an
 311                  * unallocated VFP instruction but with FPSCR.IXE set and not
 312                  * on VFP subarch 1.
 313                  */
 314                  vfp_raise_exceptions(VFP_EXCEPTION_ERROR, trigger, fpscr, regs);
 315                 goto exit;
 316         }
 317
 318         /*
 319          * Modify fpscr to indicate the number of iterations remaining.
 320          * If FPEXC.EX is 0, FPEXC.DEX is 1 and the FPEXC.VV bit indicates
 321          * whether FPEXC.VECITR or FPSCR.LEN is used.
 322          */
 323         if (fpexc & (FPEXC_EX | FPEXC_VV)) {
 324                 u32 len;
 325
 326                 len = fpexc + (1 << FPEXC_LENGTH_BIT);
 327
 328                 fpscr &= ~FPSCR_LENGTH_MASK;
 329                 fpscr |= (len & FPEXC_LENGTH_MASK) << (FPSCR_LENGTH_BIT - FPEXC_LENGTH_BIT);
 330         }
 331
 332         /*
 333          * Handle the first FP instruction.  We used to take note of the
 334          * FPEXC bounce reason, but this appears to be unreliable.
 335          * Emulate the bounced instruction instead.
 336          */
 337         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, fpscr, regs);
 338         if (exceptions)
 339                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 340
 341         /*
 342          * If there isn't a second FP instruction, exit now. Note that
 343          * the FPEXC.FP2V bit is valid only if FPEXC.EX is 1.
 344          */
 345         if (fpexc ^ (FPEXC_EX | FPEXC_FP2V))
 346                 goto exit;
 347
 348         /*
 349          * The barrier() here prevents fpinst2 being read
 350          * before the condition above.
 351          */
 352         barrier();
 353         trigger = fmrx(FPINST2);
 354
 355  emulate:
 356         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, orig_fpscr, regs);
 357         if (exceptions)
 358                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 359  exit:
 360         preempt_enable();
 361 }
 362
 363 static void vfp_enable(void *unused)
 364 {
 365         u32 access = get_copro_access();
 366
 367         /*
 368          * Enable full access to VFP (cp10 and cp11)
 369          */
 370         set_copro_access(access | CPACC_FULL(10) | CPACC_FULL(11));
 371 }
 372
 373 #ifdef CONFIG_PM
 374 #include <linux/sysdev.h>
 375
 376 static int vfp_pm_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 377 {
 378         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 379         u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 380
 381         /* if vfp is on, then save state for resumption */
 382         if (fpexc & FPEXC_EN) {
 383                 printk(KERN_DEBUG "%s: saving vfp state\n", __func__);
 384                 vfp_save_state(&ti->vfpstate, fpexc);
 385
 386                 /* disable, just in case */
 387                 fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 388         }
 389
 390         /* clear any information we had about last context state */
 391         memset(last_VFP_context, 0, sizeof(last_VFP_context));
 392
 393         return 0;
 394 }
 395
 396 static int vfp_pm_resume(struct sys_device *dev)
 397 {
 398         /* ensure we have access to the vfp */
 399         vfp_enable(NULL);
 400
 401         /* and disable it to ensure the next usage restores the state */
 402         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 403
 404         return 0;
 405 }
 406
 407 static struct sysdev_class vfp_pm_sysclass = {
 408         .name           = "vfp",
 409         .suspend        = vfp_pm_suspend,
 410         .resume         = vfp_pm_resume,
 411 };
 412
 413 static struct sys_device vfp_pm_sysdev = {
 414         .cls    = &vfp_pm_sysclass,
 415 };
 416
 417 static void vfp_pm_init(void)
 418 {
 419         sysdev_class_register(&vfp_pm_sysclass);
 420         sysdev_register(&vfp_pm_sysdev);
 421 }
 422
 423
 424 #else
 425 static inline void vfp_pm_init(void) { }
 426 #endif /* CONFIG_PM */
 427
 428 /*
 429  * Synchronise the hardware VFP state of a thread other than current with the
 430  * saved one. This function is used by the ptrace mechanism.
 431  */
 432 #ifdef CONFIG_SMP
 433 void vfp_sync_state(struct thread_info *thread)
 434 {
 435         /*
 436          * On SMP systems, the VFP state is automatically saved at every
 437          * context switch. We mark the thread VFP state as belonging to a
 438          * non-existent CPU so that the saved one will be reloaded when
 439          * needed.
 440          */
 441         thread->vfpstate.hard.cpu = NR_CPUS;
 442 }
 443 #else
 444 void vfp_sync_state(struct thread_info *thread)
 445 {
 446         unsigned int cpu = get_cpu();
 447         u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 448
 449         /*
 450          * If VFP is enabled, the previous state was already saved and
 451          * last_VFP_context updated.
 452          */
 453         if (fpexc & FPEXC_EN)
 454                 goto out;
 455
 456         if (!last_VFP_context[cpu])
 457                 goto out;
 458
 459         /*
 460          * Save the last VFP state on this CPU.
 461          */
 462         fmxr(FPEXC, fpexc | FPEXC_EN);
 463         vfp_save_state(last_VFP_context[cpu], fpexc);
 464         fmxr(FPEXC, fpexc);
 465
 466         /*
 467          * Set the context to NULL to force a reload the next time the thread
 468          * uses the VFP.
 469          */
 470         last_VFP_context[cpu] = NULL;
 471
 472 out:
 473         put_cpu();
 474 }
 475 #endif
 476
 477 #include <linux/smp.h>
 478
 479 /*
 480  * VFP support code initialisation.
 481  */
 482 static int __init vfp_init(void)
 483 {
 484         unsigned int vfpsid;
 485         unsigned int cpu_arch = cpu_architecture();
 486
 487         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6)
 488                 vfp_enable(NULL);
 489
 490         /*
 491          * First check that there is a VFP that we can use.
 492          * The handler is already setup to just log calls, so
 493          * we just need to read the VFPSID register.
 494          */
 495         vfp_vector = vfp_testing_entry;
 496         barrier();
 497         vfpsid = fmrx(FPSID);
 498         barrier();
 499         vfp_vector = vfp_null_entry;
 500
 501         printk(KERN_INFO "VFP support v0.3: ");
 502         if (VFP_arch)
 503                 printk("not present\n");
 504         else if (vfpsid & FPSID_NODOUBLE) {
 505                 printk("no double precision support\n");
 506         } else {
 507                 smp_call_function(vfp_enable, NULL, 1);
 508
 509                 VFP_arch = (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT;  /* Extract the architecture version */
 510                 printk("implementor %02x architecture %d part %02x variant %x rev %x\n",
 511                         (vfpsid & FPSID_IMPLEMENTER_MASK) >> FPSID_IMPLEMENTER_BIT,
 512                         (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT,
 513                         (vfpsid & FPSID_PART_MASK) >> FPSID_PART_BIT,
 514                         (vfpsid & FPSID_VARIANT_MASK) >> FPSID_VARIANT_BIT,
 515                         (vfpsid & FPSID_REV_MASK) >> FPSID_REV_BIT);
 516
 517                 vfp_vector = vfp_support_entry;
 518
 519                 thread_register_notifier(&vfp_notifier_block);
 520                 vfp_pm_init();
 521
 522                 /*
 523                  * We detected VFP, and the support code is
 524                  * in place; report VFP support to userspace.
 525                  */
 526                 elf_hwcap |= HWCAP_VFP;
 527 #ifdef CONFIG_VFPv3
 528                 if (VFP_arch >= 3) {
 529                         elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3;
 530
 531                         /*
 532                          * Check for VFPv3 D16. CPUs in this configuration
 533                          * only have 16 x 64bit registers.
 534                          */
 535                         if (((fmrx(MVFR0) & MVFR0_A_SIMD_MASK)) == 1)
 536                                 elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3D16;
 537                 }
 538 #endif
 539 #ifdef CONFIG_NEON
 540                 /*
 541                  * Check for the presence of the Advanced SIMD
 542                  * load/store instructions, integer and single
 543                  * precision floating point operations.
 544                  */
 545                 if ((fmrx(MVFR1) & 0x000fff00) == 0x00011100)
 546                         elf_hwcap |= HWCAP_NEON;
 547 #endif
 548         }
 549         return 0;
 550 }
 551
 552 late_initcall(vfp_init);