arch/x86/include/asm/processor.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _ASM_X86_PROCESSOR_H
   3 #define _ASM_X86_PROCESSOR_H
   4
   5 #include <asm/processor-flags.h>
   6
   7 /* Forward declaration, a strange C thing */
   8 struct task_struct;
   9 struct mm_struct;
  10 struct vm86;
  11
  12 #include <asm/math_emu.h>
  13 #include <asm/segment.h>
  14 #include <asm/types.h>
  15 #include <uapi/asm/sigcontext.h>
  16 #include <asm/current.h>
  17 #include <asm/cpufeatures.h>
  18 #include <asm/page.h>
  19 #include <asm/pgtable_types.h>
  20 #include <asm/percpu.h>
  21 #include <asm/msr.h>
  22 #include <asm/desc_defs.h>
  23 #include <asm/nops.h>
  24 #include <asm/special_insns.h>
  25 #include <asm/fpu/types.h>
  26 #include <asm/unwind_hints.h>
  27
  28 #include <linux/personality.h>
  29 #include <linux/cache.h>
  30 #include <linux/threads.h>
  31 #include <linux/math64.h>
  32 #include <linux/err.h>
  33 #include <linux/irqflags.h>
  34 #include <linux/mem_encrypt.h>
  35
  36 /*
  37  * We handle most unaligned accesses in hardware.  On the other hand
  38  * unaligned DMA can be quite expensive on some Nehalem processors.
  39  *
  40  * Based on this we disable the IP header alignment in network drivers.
  41  */
  42 #define NET_IP_ALIGN    0
  43
  44 #define HBP_NUM 4
  45 /*
  46  * Default implementation of macro that returns current
  47  * instruction pointer ("program counter").
  48  */
  49 static inline void *current_text_addr(void)
  50 {
  51         void *pc;
  52
  53         asm volatile("mov $1f, %0; 1:":"=r" (pc));
  54
  55         return pc;
  56 }
  57
  58 /*
  59  * These alignment constraints are for performance in the vSMP case,
  60  * but in the task_struct case we must also meet hardware imposed
  61  * alignment requirements of the FPU state:
  62  */
  63 #ifdef CONFIG_X86_VSMP
  64 # define ARCH_MIN_TASKALIGN             (1 << INTERNODE_CACHE_SHIFT)
  65 # define ARCH_MIN_MMSTRUCT_ALIGN        (1 << INTERNODE_CACHE_SHIFT)
  66 #else
  67 # define ARCH_MIN_TASKALIGN             __alignof__(union fpregs_state)
  68 # define ARCH_MIN_MMSTRUCT_ALIGN        0
  69 #endif
  70
  71 enum tlb_infos {
  72         ENTRIES,
  73         NR_INFO
  74 };
  75
  76 extern u16 __read_mostly tlb_lli_4k[NR_INFO];
  77 extern u16 __read_mostly tlb_lli_2m[NR_INFO];
  78 extern u16 __read_mostly tlb_lli_4m[NR_INFO];
  79 extern u16 __read_mostly tlb_lld_4k[NR_INFO];
  80 extern u16 __read_mostly tlb_lld_2m[NR_INFO];
  81 extern u16 __read_mostly tlb_lld_4m[NR_INFO];
  82 extern u16 __read_mostly tlb_lld_1g[NR_INFO];
  83
  84 /*
  85  *  CPU type and hardware bug flags. Kept separately for each CPU.
  86  *  Members of this structure are referenced in head_32.S, so think twice
  87  *  before touching them. [mj]
  88  */
  89
  90 struct cpuinfo_x86 {
  91         __u8                    x86;            /* CPU family */
  92         __u8                    x86_vendor;     /* CPU vendor */
  93         __u8                    x86_model;
  94         __u8                    x86_mask;
  95 #ifdef CONFIG_X86_64
  96         /* Number of 4K pages in DTLB/ITLB combined(in pages): */
  97         int                     x86_tlbsize;
  98 #endif
  99         __u8                    x86_virt_bits;
 100         __u8                    x86_phys_bits;
 101         /* CPUID returned core id bits: */
 102         __u8                    x86_coreid_bits;
 103         __u8                    cu_id;
 104         /* Max extended CPUID function supported: */
 105         __u32                   extended_cpuid_level;
 106         /* Maximum supported CPUID level, -1=no CPUID: */
 107         int                     cpuid_level;
 108         __u32                   x86_capability[NCAPINTS + NBUGINTS];
 109         char                    x86_vendor_id[16];
 110         char                    x86_model_id[64];
 111         /* in KB - valid for CPUS which support this call: */
 112         int                     x86_cache_size;
 113         int                     x86_cache_alignment;    /* In bytes */
 114         /* Cache QoS architectural values: */
 115         int                     x86_cache_max_rmid;     /* max index */
 116         int                     x86_cache_occ_scale;    /* scale to bytes */
 117         int                     x86_power;
 118         unsigned long           loops_per_jiffy;
 119         /* cpuid returned max cores value: */
 120         u16                      x86_max_cores;
 121         u16                     apicid;
 122         u16                     initial_apicid;
 123         u16                     x86_clflush_size;
 124         /* number of cores as seen by the OS: */
 125         u16                     booted_cores;
 126         /* Physical processor id: */
 127         u16                     phys_proc_id;
 128         /* Logical processor id: */
 129         u16                     logical_proc_id;
 130         /* Core id: */
 131         u16                     cpu_core_id;
 132         /* Index into per_cpu list: */
 133         u16                     cpu_index;
 134         u32                     microcode;
 135         unsigned                initialized : 1;
 136 } __randomize_layout;
 137
 138 struct cpuid_regs {
 139         u32 eax, ebx, ecx, edx;
 140 };
 141
 142 enum cpuid_regs_idx {
 143         CPUID_EAX = 0,
 144         CPUID_EBX,
 145         CPUID_ECX,
 146         CPUID_EDX,
 147 };
 148
 149 #define X86_VENDOR_INTEL        0
 150 #define X86_VENDOR_CYRIX        1
 151 #define X86_VENDOR_AMD          2
 152 #define X86_VENDOR_UMC          3
 153 #define X86_VENDOR_CENTAUR      5
 154 #define X86_VENDOR_TRANSMETA    7
 155 #define X86_VENDOR_NSC          8
 156 #define X86_VENDOR_NUM          9
 157
 158 #define X86_VENDOR_UNKNOWN      0xff
 159
 160 /*
 161  * capabilities of CPUs
 162  */
 163 extern struct cpuinfo_x86       boot_cpu_data;
 164 extern struct cpuinfo_x86       new_cpu_data;
 165
 166 extern struct x86_hw_tss        doublefault_tss;
 167 extern __u32                    cpu_caps_cleared[NCAPINTS + NBUGINTS];
 168 extern __u32                    cpu_caps_set[NCAPINTS + NBUGINTS];
 169
 170 #ifdef CONFIG_SMP
 171 DECLARE_PER_CPU_READ_MOSTLY(struct cpuinfo_x86, cpu_info);
 172 #define cpu_data(cpu)           per_cpu(cpu_info, cpu)
 173 #else
 174 #define cpu_info                boot_cpu_data
 175 #define cpu_data(cpu)           boot_cpu_data
 176 #endif
 177
 178 extern const struct seq_operations cpuinfo_op;
 179
 180 #define cache_line_size()       (boot_cpu_data.x86_cache_alignment)
 181
 182 extern void cpu_detect(struct cpuinfo_x86 *c);
 183
 184 extern void early_cpu_init(void);
 185 extern void identify_boot_cpu(void);
 186 extern void identify_secondary_cpu(struct cpuinfo_x86 *);
 187 extern void print_cpu_info(struct cpuinfo_x86 *);
 188 void print_cpu_msr(struct cpuinfo_x86 *);
 189 extern void init_scattered_cpuid_features(struct cpuinfo_x86 *c);
 190 extern u32 get_scattered_cpuid_leaf(unsigned int level,
 191                                     unsigned int sub_leaf,
 192                                     enum cpuid_regs_idx reg);
 193 extern unsigned int init_intel_cacheinfo(struct cpuinfo_x86 *c);
 194 extern void init_amd_cacheinfo(struct cpuinfo_x86 *c);
 195
 196 extern void detect_extended_topology(struct cpuinfo_x86 *c);
 197 extern void detect_ht(struct cpuinfo_x86 *c);
 198
 199 #ifdef CONFIG_X86_32
 200 extern int have_cpuid_p(void);
 201 #else
 202 static inline int have_cpuid_p(void)
 203 {
 204         return 1;
 205 }
 206 #endif
 207 static inline void native_cpuid(unsigned int *eax, unsigned int *ebx,
 208                                 unsigned int *ecx, unsigned int *edx)
 209 {
 210         /* ecx is often an input as well as an output. */
 211         asm volatile("cpuid"
 212             : "=a" (*eax),
 213               "=b" (*ebx),
 214               "=c" (*ecx),
 215               "=d" (*edx)
 216             : "0" (*eax), "2" (*ecx)
 217             : "memory");
 218 }
 219
 220 #define native_cpuid_reg(reg)                                   \
 221 static inline unsigned int native_cpuid_##reg(unsigned int op)  \
 222 {                                                               \
 223         unsigned int eax = op, ebx, ecx = 0, edx;               \
 224                                                                 \
 225         native_cpuid(&eax, &ebx, &ecx, &edx);                   \
 226                                                                 \
 227         return reg;                                             \
 228 }
 229
 230 /*
 231  * Native CPUID functions returning a single datum.
 232  */
 233 native_cpuid_reg(eax)
 234 native_cpuid_reg(ebx)
 235 native_cpuid_reg(ecx)
 236 native_cpuid_reg(edx)
 237
 238 /*
 239  * Friendlier CR3 helpers.
 240  */
 241 static inline unsigned long read_cr3_pa(void)
 242 {
 243         return __read_cr3() & CR3_ADDR_MASK;
 244 }
 245
 246 static inline unsigned long native_read_cr3_pa(void)
 247 {
 248         return __native_read_cr3() & CR3_ADDR_MASK;
 249 }
 250
 251 static inline void load_cr3(pgd_t *pgdir)
 252 {
 253         write_cr3(__sme_pa(pgdir));
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Note that while the legacy 'TSS' name comes from 'Task State Segment',
 258  * on modern x86 CPUs the TSS also holds information important to 64-bit mode,
 259  * unrelated to the task-switch mechanism:
 260  */
 261 #ifdef CONFIG_X86_32
 262 /* This is the TSS defined by the hardware. */
 263 struct x86_hw_tss {
 264         unsigned short          back_link, __blh;
 265         unsigned long           sp0;
 266         unsigned short          ss0, __ss0h;
 267         unsigned long           sp1;
 268
 269         /*
 270          * We don't use ring 1, so ss1 is a convenient scratch space in
 271          * the same cacheline as sp0.  We use ss1 to cache the value in
 272          * MSR_IA32_SYSENTER_CS.  When we context switch
 273          * MSR_IA32_SYSENTER_CS, we first check if the new value being
 274          * written matches ss1, and, if it's not, then we wrmsr the new
 275          * value and update ss1.
 276          *
 277          * The only reason we context switch MSR_IA32_SYSENTER_CS is
 278          * that we set it to zero in vm86 tasks to avoid corrupting the
 279          * stack if we were to go through the sysenter path from vm86
 280          * mode.
 281          */
 282         unsigned short          ss1;    /* MSR_IA32_SYSENTER_CS */
 283
 284         unsigned short          __ss1h;
 285         unsigned long           sp2;
 286         unsigned short          ss2, __ss2h;
 287         unsigned long           __cr3;
 288         unsigned long           ip;
 289         unsigned long           flags;
 290         unsigned long           ax;
 291         unsigned long           cx;
 292         unsigned long           dx;
 293         unsigned long           bx;
 294         unsigned long           sp;
 295         unsigned long           bp;
 296         unsigned long           si;
 297         unsigned long           di;
 298         unsigned short          es, __esh;
 299         unsigned short          cs, __csh;
 300         unsigned short          ss, __ssh;
 301         unsigned short          ds, __dsh;
 302         unsigned short          fs, __fsh;
 303         unsigned short          gs, __gsh;
 304         unsigned short          ldt, __ldth;
 305         unsigned short          trace;
 306         unsigned short          io_bitmap_base;
 307
 308 } __attribute__((packed));
 309 #else
 310 struct x86_hw_tss {
 311         u32                     reserved1;
 312         u64                     sp0;
 313
 314         /*
 315          * We store cpu_current_top_of_stack in sp1 so it's always accessible.
 316          * Linux does not use ring 1, so sp1 is not otherwise needed.
 317          */
 318         u64                     sp1;
 319
 320         u64                     sp2;
 321         u64                     reserved2;
 322         u64                     ist[7];
 323         u32                     reserved3;
 324         u32                     reserved4;
 325         u16                     reserved5;
 326         u16                     io_bitmap_base;
 327
 328 } __attribute__((packed));
 329 #endif
 330
 331 /*
 332  * IO-bitmap sizes:
 333  */
 334 #define IO_BITMAP_BITS                  65536
 335 #define IO_BITMAP_BYTES                 (IO_BITMAP_BITS/8)
 336 #define IO_BITMAP_LONGS                 (IO_BITMAP_BYTES/sizeof(long))
 337 #define IO_BITMAP_OFFSET                (offsetof(struct tss_struct, io_bitmap) - offsetof(struct tss_struct, x86_tss))
 338 #define INVALID_IO_BITMAP_OFFSET        0x8000
 339
 340 struct entry_stack {
 341         unsigned long           words[64];
 342 };
 343
 344 struct entry_stack_page {
 345         struct entry_stack stack;
 346 } __aligned(PAGE_SIZE);
 347
 348 struct tss_struct {
 349         /*
 350          * The fixed hardware portion.  This must not cross a page boundary
 351          * at risk of violating the SDM's advice and potentially triggering
 352          * errata.
 353          */
 354         struct x86_hw_tss       x86_tss;
 355
 356         /*
 357          * The extra 1 is there because the CPU will access an
 358          * additional byte beyond the end of the IO permission
 359          * bitmap. The extra byte must be all 1 bits, and must
 360          * be within the limit.
 361          */
 362         unsigned long           io_bitmap[IO_BITMAP_LONGS + 1];
 363 } __aligned(PAGE_SIZE);
 364
 365 DECLARE_PER_CPU_PAGE_ALIGNED(struct tss_struct, cpu_tss_rw);
 366
 367 /*
 368  * sizeof(unsigned long) coming from an extra "long" at the end
 369  * of the iobitmap.
 370  *
 371  * -1? seg base+limit should be pointing to the address of the
 372  * last valid byte
 373  */
 374 #define __KERNEL_TSS_LIMIT      \
 375         (IO_BITMAP_OFFSET + IO_BITMAP_BYTES + sizeof(unsigned long) - 1)
 376
 377 #ifdef CONFIG_X86_32
 378 DECLARE_PER_CPU(unsigned long, cpu_current_top_of_stack);
 379 #else
 380 /* The RO copy can't be accessed with this_cpu_xyz(), so use the RW copy. */
 381 #define cpu_current_top_of_stack cpu_tss_rw.x86_tss.sp1
 382 #endif
 383
 384 /*
 385  * Save the original ist values for checking stack pointers during debugging
 386  */
 387 struct orig_ist {
 388         unsigned long           ist[7];
 389 };
 390
 391 #ifdef CONFIG_X86_64
 392 DECLARE_PER_CPU(struct orig_ist, orig_ist);
 393
 394 union irq_stack_union {
 395         char irq_stack[IRQ_STACK_SIZE];
 396         /*
 397          * GCC hardcodes the stack canary as %gs:40.  Since the
 398          * irq_stack is the object at %gs:0, we reserve the bottom
 399          * 48 bytes of the irq stack for the canary.
 400          */
 401         struct {
 402                 char gs_base[40];
 403                 unsigned long stack_canary;
 404         };
 405 };
 406
 407 DECLARE_PER_CPU_FIRST(union irq_stack_union, irq_stack_union) __visible;
 408 DECLARE_INIT_PER_CPU(irq_stack_union);
 409
 410 DECLARE_PER_CPU(char *, irq_stack_ptr);
 411 DECLARE_PER_CPU(unsigned int, irq_count);
 412 extern asmlinkage void ignore_sysret(void);
 413 #else   /* X86_64 */
 414 #ifdef CONFIG_CC_STACKPROTECTOR
 415 /*
 416  * Make sure stack canary segment base is cached-aligned:
 417  *   "For Intel Atom processors, avoid non zero segment base address
 418  *    that is not aligned to cache line boundary at all cost."
 419  * (Optim Ref Manual Assembly/Compiler Coding Rule 15.)
 420  */
 421 struct stack_canary {
 422         char __pad[20];         /* canary at %gs:20 */
 423         unsigned long canary;
 424 };
 425 DECLARE_PER_CPU_ALIGNED(struct stack_canary, stack_canary);
 426 #endif
 427 /*
 428  * per-CPU IRQ handling stacks
 429  */
 430 struct irq_stack {
 431         u32                     stack[THREAD_SIZE/sizeof(u32)];
 432 } __aligned(THREAD_SIZE);
 433
 434 DECLARE_PER_CPU(struct irq_stack *, hardirq_stack);
 435 DECLARE_PER_CPU(struct irq_stack *, softirq_stack);
 436 #endif  /* X86_64 */
 437
 438 extern unsigned int fpu_kernel_xstate_size;
 439 extern unsigned int fpu_user_xstate_size;
 440
 441 struct perf_event;
 442
 443 typedef struct {
 444         unsigned long           seg;
 445 } mm_segment_t;
 446
 447 struct thread_struct {
 448         /* Cached TLS descriptors: */
 449         struct desc_struct      tls_array[GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES];
 450 #ifdef CONFIG_X86_32
 451         unsigned long           sp0;
 452 #endif
 453         unsigned long           sp;
 454 #ifdef CONFIG_X86_32
 455         unsigned long           sysenter_cs;
 456 #else
 457         unsigned short          es;
 458         unsigned short          ds;
 459         unsigned short          fsindex;
 460         unsigned short          gsindex;
 461 #endif
 462
 463         u32                     status;         /* thread synchronous flags */
 464
 465 #ifdef CONFIG_X86_64
 466         unsigned long           fsbase;
 467         unsigned long           gsbase;
 468 #else
 469         /*
 470          * XXX: this could presumably be unsigned short.  Alternatively,
 471          * 32-bit kernels could be taught to use fsindex instead.
 472          */
 473         unsigned long fs;
 474         unsigned long gs;
 475 #endif
 476
 477         /* Save middle states of ptrace breakpoints */
 478         struct perf_event       *ptrace_bps[HBP_NUM];
 479         /* Debug status used for traps, single steps, etc... */
 480         unsigned long           debugreg6;
 481         /* Keep track of the exact dr7 value set by the user */
 482         unsigned long           ptrace_dr7;
 483         /* Fault info: */
 484         unsigned long           cr2;
 485         unsigned long           trap_nr;
 486         unsigned long           error_code;
 487 #ifdef CONFIG_VM86
 488         /* Virtual 86 mode info */
 489         struct vm86             *vm86;
 490 #endif
 491         /* IO permissions: */
 492         unsigned long           *io_bitmap_ptr;
 493         unsigned long           iopl;
 494         /* Max allowed port in the bitmap, in bytes: */
 495         unsigned                io_bitmap_max;
 496
 497         mm_segment_t            addr_limit;
 498
 499         unsigned int            sig_on_uaccess_err:1;
 500         unsigned int            uaccess_err:1;  /* uaccess failed */
 501
 502         /* Floating point and extended processor state */
 503         struct fpu              fpu;
 504         /*
 505          * WARNING: 'fpu' is dynamically-sized.  It *MUST* be at
 506          * the end.
 507          */
 508 };
 509
 510 /*
 511  * Thread-synchronous status.
 512  *
 513  * This is different from the flags in that nobody else
 514  * ever touches our thread-synchronous status, so we don't
 515  * have to worry about atomic accesses.
 516  */
 517 #define TS_COMPAT               0x0002  /* 32bit syscall active (64BIT)*/
 518
 519 /*
 520  * Set IOPL bits in EFLAGS from given mask
 521  */
 522 static inline void native_set_iopl_mask(unsigned mask)
 523 {
 524 #ifdef CONFIG_X86_32
 525         unsigned int reg;
 526
 527         asm volatile ("pushfl;"
 528                       "popl %0;"
 529                       "andl %1, %0;"
 530                       "orl %2, %0;"
 531                       "pushl %0;"
 532                       "popfl"
 533                       : "=&r" (reg)
 534                       : "i" (~X86_EFLAGS_IOPL), "r" (mask));
 535 #endif
 536 }
 537
 538 static inline void
 539 native_load_sp0(unsigned long sp0)
 540 {
 541         this_cpu_write(cpu_tss_rw.x86_tss.sp0, sp0);
 542 }
 543
 544 static inline void native_swapgs(void)
 545 {
 546 #ifdef CONFIG_X86_64
 547         asm volatile("swapgs" ::: "memory");
 548 #endif
 549 }
 550
 551 static inline unsigned long current_top_of_stack(void)
 552 {
 553         /*
 554          *  We can't read directly from tss.sp0: sp0 on x86_32 is special in
 555          *  and around vm86 mode and sp0 on x86_64 is special because of the
 556          *  entry trampoline.
 557          */
 558         return this_cpu_read_stable(cpu_current_top_of_stack);
 559 }
 560
 561 static inline bool on_thread_stack(void)
 562 {
 563         return (unsigned long)(current_top_of_stack() -
 564                                current_stack_pointer) < THREAD_SIZE;
 565 }
 566
 567 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
 568 #include <asm/paravirt.h>
 569 #else
 570 #define __cpuid                 native_cpuid
 571
 572 static inline void load_sp0(unsigned long sp0)
 573 {
 574         native_load_sp0(sp0);
 575 }
 576
 577 #define set_iopl_mask native_set_iopl_mask
 578 #endif /* CONFIG_PARAVIRT */
 579
 580 /* Free all resources held by a thread. */
 581 extern void release_thread(struct task_struct *);
 582
 583 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p);
 584
 585 /*
 586  * Generic CPUID function
 587  * clear %ecx since some cpus (Cyrix MII) do not set or clear %ecx
 588  * resulting in stale register contents being returned.
 589  */
 590 static inline void cpuid(unsigned int op,
 591                          unsigned int *eax, unsigned int *ebx,
 592                          unsigned int *ecx, unsigned int *edx)
 593 {
 594         *eax = op;
 595         *ecx = 0;
 596         __cpuid(eax, ebx, ecx, edx);
 597 }
 598
 599 /* Some CPUID calls want 'count' to be placed in ecx */
 600 static inline void cpuid_count(unsigned int op, int count,
 601                                unsigned int *eax, unsigned int *ebx,
 602                                unsigned int *ecx, unsigned int *edx)
 603 {
 604         *eax = op;
 605         *ecx = count;
 606         __cpuid(eax, ebx, ecx, edx);
 607 }
 608
 609 /*
 610  * CPUID functions returning a single datum
 611  */
 612 static inline unsigned int cpuid_eax(unsigned int op)
 613 {
 614         unsigned int eax, ebx, ecx, edx;
 615
 616         cpuid(op, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 617
 618         return eax;
 619 }
 620
 621 static inline unsigned int cpuid_ebx(unsigned int op)
 622 {
 623         unsigned int eax, ebx, ecx, edx;
 624
 625         cpuid(op, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 626
 627         return ebx;
 628 }
 629
 630 static inline unsigned int cpuid_ecx(unsigned int op)
 631 {
 632         unsigned int eax, ebx, ecx, edx;
 633
 634         cpuid(op, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 635
 636         return ecx;
 637 }
 638
 639 static inline unsigned int cpuid_edx(unsigned int op)
 640 {
 641         unsigned int eax, ebx, ecx, edx;
 642
 643         cpuid(op, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 644
 645         return edx;
 646 }
 647
 648 /* REP NOP (PAUSE) is a good thing to insert into busy-wait loops. */
 649 static __always_inline void rep_nop(void)
 650 {
 651         asm volatile("rep; nop" ::: "memory");
 652 }
 653
 654 static __always_inline void cpu_relax(void)
 655 {
 656         rep_nop();
 657 }
 658
 659 /*
 660  * This function forces the icache and prefetched instruction stream to
 661  * catch up with reality in two very specific cases:
 662  *
 663  *  a) Text was modified using one virtual address and is about to be executed
 664  *     from the same physical page at a different virtual address.
 665  *
 666  *  b) Text was modified on a different CPU, may subsequently be
 667  *     executed on this CPU, and you want to make sure the new version
 668  *     gets executed.  This generally means you're calling this in a IPI.
 669  *
 670  * If you're calling this for a different reason, you're probably doing
 671  * it wrong.
 672  */
 673 static inline void sync_core(void)
 674 {
 675         /*
 676          * There are quite a few ways to do this.  IRET-to-self is nice
 677          * because it works on every CPU, at any CPL (so it's compatible
 678          * with paravirtualization), and it never exits to a hypervisor.
 679          * The only down sides are that it's a bit slow (it seems to be
 680          * a bit more than 2x slower than the fastest options) and that
 681          * it unmasks NMIs.  The "push %cs" is needed because, in
 682          * paravirtual environments, __KERNEL_CS may not be a valid CS
 683          * value when we do IRET directly.
 684          *
 685          * In case NMI unmasking or performance ever becomes a problem,
 686          * the next best option appears to be MOV-to-CR2 and an
 687          * unconditional jump.  That sequence also works on all CPUs,
 688          * but it will fault at CPL3 (i.e. Xen PV).
 689          *
 690          * CPUID is the conventional way, but it's nasty: it doesn't
 691          * exist on some 486-like CPUs, and it usually exits to a
 692          * hypervisor.
 693          *
 694          * Like all of Linux's memory ordering operations, this is a
 695          * compiler barrier as well.
 696          */
 697 #ifdef CONFIG_X86_32
 698         asm volatile (
 699                 "pushfl\n\t"
 700                 "pushl %%cs\n\t"
 701                 "pushl $1f\n\t"
 702                 "iret\n\t"
 703                 "1:"
 704                 : ASM_CALL_CONSTRAINT : : "memory");
 705 #else
 706         unsigned int tmp;
 707
 708         asm volatile (
 709                 UNWIND_HINT_SAVE
 710                 "mov %%ss, %0\n\t"
 711                 "pushq %q0\n\t"
 712                 "pushq %%rsp\n\t"
 713                 "addq $8, (%%rsp)\n\t"
 714                 "pushfq\n\t"
 715                 "mov %%cs, %0\n\t"
 716                 "pushq %q0\n\t"
 717                 "pushq $1f\n\t"
 718                 "iretq\n\t"
 719                 UNWIND_HINT_RESTORE
 720                 "1:"
 721                 : "=&r" (tmp), ASM_CALL_CONSTRAINT : : "cc", "memory");
 722 #endif
 723 }
 724
 725 extern void select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c);
 726 extern void amd_e400_c1e_apic_setup(void);
 727
 728 extern unsigned long            boot_option_idle_override;
 729
 730 enum idle_boot_override {IDLE_NO_OVERRIDE=0, IDLE_HALT, IDLE_NOMWAIT,
 731                          IDLE_POLL};
 732
 733 extern void enable_sep_cpu(void);
 734 extern int sysenter_setup(void);
 735
 736 extern void early_trap_init(void);
 737 void early_trap_pf_init(void);
 738
 739 /* Defined in head.S */
 740 extern struct desc_ptr          early_gdt_descr;
 741
 742 extern void cpu_set_gdt(int);
 743 extern void switch_to_new_gdt(int);
 744 extern void load_direct_gdt(int);
 745 extern void load_fixmap_gdt(int);
 746 extern void load_percpu_segment(int);
 747 extern void cpu_init(void);
 748
 749 static inline unsigned long get_debugctlmsr(void)
 750 {
 751         unsigned long debugctlmsr = 0;
 752
 753 #ifndef CONFIG_X86_DEBUGCTLMSR
 754         if (boot_cpu_data.x86 < 6)
 755                 return 0;
 756 #endif
 757         rdmsrl(MSR_IA32_DEBUGCTLMSR, debugctlmsr);
 758
 759         return debugctlmsr;
 760 }
 761
 762 static inline void update_debugctlmsr(unsigned long debugctlmsr)
 763 {
 764 #ifndef CONFIG_X86_DEBUGCTLMSR
 765         if (boot_cpu_data.x86 < 6)
 766                 return;
 767 #endif
 768         wrmsrl(MSR_IA32_DEBUGCTLMSR, debugctlmsr);
 769 }
 770
 771 extern void set_task_blockstep(struct task_struct *task, bool on);
 772
 773 /* Boot loader type from the setup header: */
 774 extern int                      bootloader_type;
 775 extern int                      bootloader_version;
 776
 777 extern char                     ignore_fpu_irq;
 778
 779 #define HAVE_ARCH_PICK_MMAP_LAYOUT 1
 780 #define ARCH_HAS_PREFETCHW
 781 #define ARCH_HAS_SPINLOCK_PREFETCH
 782
 783 #ifdef CONFIG_X86_32
 784 # define BASE_PREFETCH          ""
 785 # define ARCH_HAS_PREFETCH
 786 #else
 787 # define BASE_PREFETCH          "prefetcht0 %P1"
 788 #endif
 789
 790 /*
 791  * Prefetch instructions for Pentium III (+) and AMD Athlon (+)
 792  *
 793  * It's not worth to care about 3dnow prefetches for the K6
 794  * because they are microcoded there and very slow.
 795  */
 796 static inline void prefetch(const void *x)
 797 {
 798         alternative_input(BASE_PREFETCH, "prefetchnta %P1",
 799                           X86_FEATURE_XMM,
 800                           "m" (*(const char *)x));
 801 }
 802
 803 /*
 804  * 3dnow prefetch to get an exclusive cache line.
 805  * Useful for spinlocks to avoid one state transition in the
 806  * cache coherency protocol:
 807  */
 808 static inline void prefetchw(const void *x)
 809 {
 810         alternative_input(BASE_PREFETCH, "prefetchw %P1",
 811                           X86_FEATURE_3DNOWPREFETCH,
 812                           "m" (*(const char *)x));
 813 }
 814
 815 static inline void spin_lock_prefetch(const void *x)
 816 {
 817         prefetchw(x);
 818 }
 819
 820 #define TOP_OF_INIT_STACK ((unsigned long)&init_stack + sizeof(init_stack) - \
 821                            TOP_OF_KERNEL_STACK_PADDING)
 822
 823 #define task_top_of_stack(task) ((unsigned long)(task_pt_regs(task) + 1))
 824
 825 #define task_pt_regs(task) \
 826 ({                                                                      \
 827         unsigned long __ptr = (unsigned long)task_stack_page(task);     \
 828         __ptr += THREAD_SIZE - TOP_OF_KERNEL_STACK_PADDING;             \
 829         ((struct pt_regs *)__ptr) - 1;                                  \
 830 })
 831
 832 #ifdef CONFIG_X86_32
 833 /*
 834  * User space process size: 3GB (default).
 835  */
 836 #define IA32_PAGE_OFFSET        PAGE_OFFSET
 837 #define TASK_SIZE               PAGE_OFFSET
 838 #define TASK_SIZE_LOW           TASK_SIZE
 839 #define TASK_SIZE_MAX           TASK_SIZE
 840 #define DEFAULT_MAP_WINDOW      TASK_SIZE
 841 #define STACK_TOP               TASK_SIZE
 842 #define STACK_TOP_MAX           STACK_TOP
 843
 844 #define INIT_THREAD  {                                                    \
 845         .sp0                    = TOP_OF_INIT_STACK,                      \
 846         .sysenter_cs            = __KERNEL_CS,                            \
 847         .io_bitmap_ptr          = NULL,                                   \
 848         .addr_limit             = KERNEL_DS,                              \
 849 }
 850
 851 #define KSTK_ESP(task)          (task_pt_regs(task)->sp)
 852
 853 #else
 854 /*
 855  * User space process size.  This is the first address outside the user range.
 856  * There are a few constraints that determine this:
 857  *
 858  * On Intel CPUs, if a SYSCALL instruction is at the highest canonical
 859  * address, then that syscall will enter the kernel with a
 860  * non-canonical return address, and SYSRET will explode dangerously.
 861  * We avoid this particular problem by preventing anything executable
 862  * from being mapped at the maximum canonical address.
 863  *
 864  * On AMD CPUs in the Ryzen family, there's a nasty bug in which the
 865  * CPUs malfunction if they execute code from the highest canonical page.
 866  * They'll speculate right off the end of the canonical space, and
 867  * bad things happen.  This is worked around in the same way as the
 868  * Intel problem.
 869  *
 870  * With page table isolation enabled, we map the LDT in ... [stay tuned]
 871  */
 872 #define TASK_SIZE_MAX   ((1UL << __VIRTUAL_MASK_SHIFT) - PAGE_SIZE)
 873
 874 #define DEFAULT_MAP_WINDOW      ((1UL << 47) - PAGE_SIZE)
 875
 876 /* This decides where the kernel will search for a free chunk of vm
 877  * space during mmap's.
 878  */
 879 #define IA32_PAGE_OFFSET        ((current->personality & ADDR_LIMIT_3GB) ? \
 880                                         0xc0000000 : 0xFFFFe000)
 881
 882 #define TASK_SIZE_LOW           (test_thread_flag(TIF_ADDR32) ? \
 883                                         IA32_PAGE_OFFSET : DEFAULT_MAP_WINDOW)
 884 #define TASK_SIZE               (test_thread_flag(TIF_ADDR32) ? \
 885                                         IA32_PAGE_OFFSET : TASK_SIZE_MAX)
 886 #define TASK_SIZE_OF(child)     ((test_tsk_thread_flag(child, TIF_ADDR32)) ? \
 887                                         IA32_PAGE_OFFSET : TASK_SIZE_MAX)
 888
 889 #define STACK_TOP               TASK_SIZE_LOW
 890 #define STACK_TOP_MAX           TASK_SIZE_MAX
 891
 892 #define INIT_THREAD  {                                          \
 893         .addr_limit             = KERNEL_DS,                    \
 894 }
 895
 896 extern unsigned long KSTK_ESP(struct task_struct *task);
 897
 898 #endif /* CONFIG_X86_64 */
 899
 900 extern void start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long new_ip,
 901                                                unsigned long new_sp);
 902
 903 /*
 904  * This decides where the kernel will search for a free chunk of vm
 905  * space during mmap's.
 906  */
 907 #define __TASK_UNMAPPED_BASE(task_size) (PAGE_ALIGN(task_size / 3))
 908 #define TASK_UNMAPPED_BASE              __TASK_UNMAPPED_BASE(TASK_SIZE_LOW)
 909
 910 #define KSTK_EIP(task)          (task_pt_regs(task)->ip)
 911
 912 /* Get/set a process' ability to use the timestamp counter instruction */
 913 #define GET_TSC_CTL(adr)        get_tsc_mode((adr))
 914 #define SET_TSC_CTL(val)        set_tsc_mode((val))
 915
 916 extern int get_tsc_mode(unsigned long adr);
 917 extern int set_tsc_mode(unsigned int val);
 918
 919 DECLARE_PER_CPU(u64, msr_misc_features_shadow);
 920
 921 /* Register/unregister a process' MPX related resource */
 922 #define MPX_ENABLE_MANAGEMENT() mpx_enable_management()
 923 #define MPX_DISABLE_MANAGEMENT()        mpx_disable_management()
 924
 925 #ifdef CONFIG_X86_INTEL_MPX
 926 extern int mpx_enable_management(void);
 927 extern int mpx_disable_management(void);
 928 #else
 929 static inline int mpx_enable_management(void)
 930 {
 931         return -EINVAL;
 932 }
 933 static inline int mpx_disable_management(void)
 934 {
 935         return -EINVAL;
 936 }
 937 #endif /* CONFIG_X86_INTEL_MPX */
 938
 939 #ifdef CONFIG_CPU_SUP_AMD
 940 extern u16 amd_get_nb_id(int cpu);
 941 extern u32 amd_get_nodes_per_socket(void);
 942 #else
 943 static inline u16 amd_get_nb_id(int cpu)                { return 0; }
 944 static inline u32 amd_get_nodes_per_socket(void)        { return 0; }
 945 #endif
 946
 947 static inline uint32_t hypervisor_cpuid_base(const char *sig, uint32_t leaves)
 948 {
 949         uint32_t base, eax, signature[3];
 950
 951         for (base = 0x40000000; base < 0x40010000; base += 0x100) {
 952                 cpuid(base, &eax, &signature[0], &signature[1], &signature[2]);
 953
 954                 if (!memcmp(sig, signature, 12) &&
 955                     (leaves == 0 || ((eax - base) >= leaves)))
 956                         return base;
 957         }
 958
 959         return 0;
 960 }
 961
 962 extern unsigned long arch_align_stack(unsigned long sp);
 963 extern void free_init_pages(char *what, unsigned long begin, unsigned long end);
 964
 965 void default_idle(void);
 966 #ifdef  CONFIG_XEN
 967 bool xen_set_default_idle(void);
 968 #else
 969 #define xen_set_default_idle 0
 970 #endif
 971
 972 void stop_this_cpu(void *dummy);
 973 void df_debug(struct pt_regs *regs, long error_code);
 974
 975 void __ibp_barrier(void);
 976
 977 #endif /* _ASM_X86_PROCESSOR_H */