arch/xtensa/kernel/process.c

   1 // TODO verify coprocessor handling
   2 /*
   3  * arch/xtensa/kernel/process.c
   4  *
   5  * Xtensa Processor version.
   6  *
   7  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
   8  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
   9  * for more details.
  10  *
  11  * Copyright (C) 2001 - 2005 Tensilica Inc.
  12  *
  13  * Joe Taylor <joe@tensilica.com, joetylr@yahoo.com>
  14  * Chris Zankel <chris@zankel.net>
  15  * Marc Gauthier <marc@tensilica.com, marc@alumni.uwaterloo.ca>
  16  * Kevin Chea
  17  */
  18
  19 #include <linux/config.h>
  20 #include <linux/errno.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/smp.h>
  25 #include <linux/smp_lock.h>
  26 #include <linux/stddef.h>
  27 #include <linux/unistd.h>
  28 #include <linux/ptrace.h>
  29 #include <linux/slab.h>
  30 #include <linux/elf.h>
  31 #include <linux/init.h>
  32 #include <linux/prctl.h>
  33 #include <linux/init_task.h>
  34 #include <linux/module.h>
  35 #include <linux/mqueue.h>
  36
  37 #include <asm/pgtable.h>
  38 #include <asm/uaccess.h>
  39 #include <asm/system.h>
  40 #include <asm/io.h>
  41 #include <asm/processor.h>
  42 #include <asm/platform.h>
  43 #include <asm/mmu.h>
  44 #include <asm/irq.h>
  45 #include <asm/atomic.h>
  46 #include <asm/asm-offsets.h>
  47 #include <asm/coprocessor.h>
  48
  49 extern void ret_from_fork(void);
  50
  51 static struct fs_struct init_fs = INIT_FS;
  52 static struct files_struct init_files = INIT_FILES;
  53 static struct signal_struct init_signals = INIT_SIGNALS(init_signals);
  54 static struct sighand_struct init_sighand = INIT_SIGHAND(init_sighand);
  55 struct mm_struct init_mm = INIT_MM(init_mm);
  56 EXPORT_SYMBOL(init_mm);
  57
  58 union thread_union init_thread_union
  59         __attribute__((__section__(".data.init_task"))) =
  60 { INIT_THREAD_INFO(init_task) };
  61
  62 struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task);
  63 EXPORT_SYMBOL(init_task);
  64
  65 struct task_struct *current_set[NR_CPUS] = {&init_task, };
  66
  67
  68 #if XCHAL_CP_NUM > 0
  69
  70 /*
  71  * Coprocessor ownership.
  72  */
  73
  74 coprocessor_info_t coprocessor_info[] = {
  75         { 0, XTENSA_CPE_CP0_OFFSET },
  76         { 0, XTENSA_CPE_CP1_OFFSET },
  77         { 0, XTENSA_CPE_CP2_OFFSET },
  78         { 0, XTENSA_CPE_CP3_OFFSET },
  79         { 0, XTENSA_CPE_CP4_OFFSET },
  80         { 0, XTENSA_CPE_CP5_OFFSET },
  81         { 0, XTENSA_CPE_CP6_OFFSET },
  82         { 0, XTENSA_CPE_CP7_OFFSET },
  83 };
  84
  85 #endif
  86
  87 /*
  88  * Powermanagement idle function, if any is provided by the platform.
  89  */
  90
  91 void cpu_idle(void)
  92 {
  93         local_irq_enable();
  94
  95         /* endless idle loop with no priority at all */
  96         while (1) {
  97                 while (!need_resched())
  98                         platform_idle();
  99                 preempt_enable();
 100                 schedule();
 101         }
 102 }
 103
 104 /*
 105  * Free current thread data structures etc..
 106  */
 107
 108 void exit_thread(void)
 109 {
 110         release_coprocessors(current);  /* Empty macro if no CPs are defined */
 111 }
 112
 113 void flush_thread(void)
 114 {
 115         release_coprocessors(current);  /* Empty macro if no CPs are defined */
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Copy thread.
 120  *
 121  * The stack layout for the new thread looks like this:
 122  *
 123  *      +------------------------+ <- sp in childregs (= tos)
 124  *      |       childregs        |
 125  *      +------------------------+ <- thread.sp = sp in dummy-frame
 126  *      |      dummy-frame       |    (saved in dummy-frame spill-area)
 127  *      +------------------------+
 128  *
 129  * We create a dummy frame to return to ret_from_fork:
 130  *   a0 points to ret_from_fork (simulating a call4)
 131  *   sp points to itself (thread.sp)
 132  *   a2, a3 are unused.
 133  *
 134  * Note: This is a pristine frame, so we don't need any spill region on top of
 135  *       childregs.
 136  */
 137
 138 int copy_thread(int nr, unsigned long clone_flags, unsigned long usp,
 139                 unsigned long unused,
 140                 struct task_struct * p, struct pt_regs * regs)
 141 {
 142         struct pt_regs *childregs;
 143         unsigned long tos;
 144         int user_mode = user_mode(regs);
 145
 146         /* Set up new TSS. */
 147         tos = (unsigned long)p->thread_info + THREAD_SIZE;
 148         if (user_mode)
 149                 childregs = (struct pt_regs*)(tos - PT_USER_SIZE);
 150         else
 151                 childregs = (struct pt_regs*)tos - 1;
 152
 153         *childregs = *regs;
 154
 155         /* Create a call4 dummy-frame: a0 = 0, a1 = childregs. */
 156         *((int*)childregs - 3) = (unsigned long)childregs;
 157         *((int*)childregs - 4) = 0;
 158
 159         childregs->areg[1] = tos;
 160         childregs->areg[2] = 0;
 161         p->set_child_tid = p->clear_child_tid = NULL;
 162         p->thread.ra = MAKE_RA_FOR_CALL((unsigned long)ret_from_fork, 0x1);
 163         p->thread.sp = (unsigned long)childregs;
 164         if (user_mode(regs)) {
 165
 166                 int len = childregs->wmask & ~0xf;
 167                 childregs->areg[1] = usp;
 168                 memcpy(&childregs->areg[XCHAL_NUM_AREGS - len/4],
 169                        &regs->areg[XCHAL_NUM_AREGS - len/4], len);
 170
 171                 if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
 172                         childregs->areg[2] = childregs->areg[6];
 173
 174         } else {
 175                 /* In kernel space, we start a new thread with a new stack. */
 176                 childregs->wmask = 1;
 177         }
 178         return 0;
 179 }
 180
 181
 182 /*
 183  * Create a kernel thread
 184  */
 185
 186 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void * arg, unsigned long flags)
 187 {
 188         long retval;
 189         __asm__ __volatile__
 190                 ("mov           a5, %4\n\t" /* preserve fn in a5 */
 191                  "mov           a6, %3\n\t" /* preserve and setup arg in a6 */
 192                  "movi          a2, %1\n\t" /* load __NR_clone for syscall*/
 193                  "mov           a3, sp\n\t" /* sp check and sys_clone */
 194                  "mov           a4, %5\n\t" /* load flags for syscall */
 195                  "syscall\n\t"
 196                  "beq           a3, sp, 1f\n\t" /* branch if parent */
 197                  "callx4        a5\n\t"     /* call fn */
 198                  "movi          a2, %2\n\t" /* load __NR_exit for syscall */
 199                  "mov           a3, a6\n\t" /* load fn return value */
 200                  "syscall\n"
 201                  "1:\n\t"
 202                  "mov           %0, a2\n\t" /* parent returns zero */
 203                  :"=r" (retval)
 204                  :"i" (__NR_clone), "i" (__NR_exit),
 205                  "r" (arg), "r" (fn),
 206                  "r" (flags | CLONE_VM)
 207                  : "a2", "a3", "a4", "a5", "a6" );
 208         return retval;
 209 }
 210
 211
 212 /*
 213  * These bracket the sleeping functions..
 214  */
 215
 216 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 217 {
 218         unsigned long sp, pc;
 219         unsigned long stack_page = (unsigned long) p->thread_info;
 220         int count = 0;
 221
 222         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 223                 return 0;
 224
 225         sp = p->thread.sp;
 226         pc = MAKE_PC_FROM_RA(p->thread.ra, p->thread.sp);
 227
 228         do {
 229                 if (sp < stack_page + sizeof(struct task_struct) ||
 230                     sp >= (stack_page + THREAD_SIZE) ||
 231                     pc == 0)
 232                         return 0;
 233                 if (!in_sched_functions(pc))
 234                         return pc;
 235
 236                 /* Stack layout: sp-4: ra, sp-3: sp' */
 237
 238                 pc = MAKE_PC_FROM_RA(*(unsigned long*)sp - 4, sp);
 239                 sp = *(unsigned long *)sp - 3;
 240         } while (count++ < 16);
 241         return 0;
 242 }
 243
 244 /*
 245  * do_copy_regs() gathers information from 'struct pt_regs' and
 246  * 'current->thread.areg[]' to fill in the xtensa_gregset_t
 247  * structure.
 248  *
 249  * xtensa_gregset_t and 'struct pt_regs' are vastly different formats
 250  * of processor registers.  Besides different ordering,
 251  * xtensa_gregset_t contains non-live register information that
 252  * 'struct pt_regs' does not.  Exception handling (primarily) uses
 253  * 'struct pt_regs'.  Core files and ptrace use xtensa_gregset_t.
 254  *
 255  */
 256
 257 void do_copy_regs (xtensa_gregset_t *elfregs, struct pt_regs *regs,
 258                    struct task_struct *tsk)
 259 {
 260         int i, n, wb_offset;
 261
 262         elfregs->xchal_config_id0 = XCHAL_HW_CONFIGID0;
 263         elfregs->xchal_config_id1 = XCHAL_HW_CONFIGID1;
 264
 265         __asm__ __volatile__ ("rsr  %0, 176\n" : "=a" (i));
 266         elfregs->cpux = i;
 267         __asm__ __volatile__ ("rsr  %0, 208\n" : "=a" (i));
 268         elfregs->cpuy = i;
 269
 270         /* Note:  PS.EXCM is not set while user task is running; its
 271          * being set in regs->ps is for exception handling convenience.
 272          */
 273
 274         elfregs->pc             = regs->pc;
 275         elfregs->ps             = (regs->ps & ~XCHAL_PS_EXCM_MASK);
 276         elfregs->exccause       = regs->exccause;
 277         elfregs->excvaddr       = regs->excvaddr;
 278         elfregs->windowbase     = regs->windowbase;
 279         elfregs->windowstart    = regs->windowstart;
 280         elfregs->lbeg           = regs->lbeg;
 281         elfregs->lend           = regs->lend;
 282         elfregs->lcount         = regs->lcount;
 283         elfregs->sar            = regs->sar;
 284         elfregs->syscall        = regs->syscall;
 285
 286         /* Copy register file.
 287          * The layout looks like this:
 288          *
 289          * |  a0 ... a15  | Z ... Z |  arX ... arY  |
 290          *  current window  unused    saved frames
 291          */
 292
 293         memset (elfregs->ar, 0, sizeof(elfregs->ar));
 294
 295         wb_offset = regs->windowbase * 4;
 296         n = (regs->wmask&1)? 4 : (regs->wmask&2)? 8 : (regs->wmask&4)? 12 : 16;
 297
 298         for (i = 0; i < n; i++)
 299                 elfregs->ar[(wb_offset + i) % XCHAL_NUM_AREGS] = regs->areg[i];
 300
 301         n = (regs->wmask >> 4) * 4;
 302
 303         for (i = XCHAL_NUM_AREGS - n; n > 0; i++, n--)
 304                 elfregs->ar[(wb_offset + i) % XCHAL_NUM_AREGS] = regs->areg[i];
 305 }
 306
 307 void xtensa_elf_core_copy_regs (xtensa_gregset_t *elfregs, struct pt_regs *regs)
 308 {
 309         do_copy_regs ((xtensa_gregset_t *)elfregs, regs, current);
 310 }
 311
 312
 313 /* The inverse of do_copy_regs().  No error or sanity checking. */
 314
 315 void do_restore_regs (xtensa_gregset_t *elfregs, struct pt_regs *regs,
 316                       struct task_struct *tsk)
 317 {
 318         int i, n, wb_offset;
 319
 320         /* Note:  PS.EXCM is not set while user task is running; it
 321          * needs to be set in regs->ps is for exception handling convenience.
 322          */
 323
 324         regs->pc                = elfregs->pc;
 325         regs->ps                = (elfregs->ps | XCHAL_PS_EXCM_MASK);
 326         regs->exccause          = elfregs->exccause;
 327         regs->excvaddr          = elfregs->excvaddr;
 328         regs->windowbase        = elfregs->windowbase;
 329         regs->windowstart       = elfregs->windowstart;
 330         regs->lbeg              = elfregs->lbeg;
 331         regs->lend              = elfregs->lend;
 332         regs->lcount            = elfregs->lcount;
 333         regs->sar               = elfregs->sar;
 334         regs->syscall   = elfregs->syscall;
 335
 336         /* Clear everything. */
 337
 338         memset (regs->areg, 0, sizeof(regs->areg));
 339
 340         /* Copy regs from live window frame. */
 341
 342         wb_offset = regs->windowbase * 4;
 343         n = (regs->wmask&1)? 4 : (regs->wmask&2)? 8 : (regs->wmask&4)? 12 : 16;
 344
 345         for (i = 0; i < n; i++)
 346                 regs->areg[(wb_offset+i) % XCHAL_NUM_AREGS] = elfregs->ar[i];
 347
 348         n = (regs->wmask >> 4) * 4;
 349
 350         for (i = XCHAL_NUM_AREGS - n; n > 0; i++, n--)
 351                 regs->areg[(wb_offset+i) % XCHAL_NUM_AREGS] = elfregs->ar[i];
 352 }
 353
 354 /*
 355  * do_save_fpregs() gathers information from 'struct pt_regs' and
 356  * 'current->thread' to fill in the elf_fpregset_t structure.
 357  *
 358  * Core files and ptrace use elf_fpregset_t.
 359  */
 360
 361 void do_save_fpregs (elf_fpregset_t *fpregs, struct pt_regs *regs,
 362                      struct task_struct *tsk)
 363 {
 364 #if XCHAL_HAVE_CP
 365
 366         extern unsigned char    _xtensa_reginfo_tables[];
 367         extern unsigned         _xtensa_reginfo_table_size;
 368         int i;
 369         unsigned long flags;
 370
 371         /* Before dumping coprocessor state from memory,
 372          * ensure any live coprocessor contents for this
 373          * task are first saved to memory:
 374          */
 375         local_irq_save(flags);
 376
 377         for (i = 0; i < XCHAL_CP_MAX; i++) {
 378                 if (tsk == coprocessor_info[i].owner) {
 379                         enable_coprocessor(i);
 380                         save_coprocessor_registers(
 381                             tsk->thread.cp_save+coprocessor_info[i].offset,i);
 382                         disable_coprocessor(i);
 383                 }
 384         }
 385
 386         local_irq_restore(flags);
 387
 388         /* Now dump coprocessor & extra state: */
 389         memcpy((unsigned char*)fpregs,
 390                 _xtensa_reginfo_tables, _xtensa_reginfo_table_size);
 391         memcpy((unsigned char*)fpregs + _xtensa_reginfo_table_size,
 392                 tsk->thread.cp_save, XTENSA_CP_EXTRA_SIZE);
 393 #endif
 394 }
 395
 396 /*
 397  * The inverse of do_save_fpregs().
 398  * Copies coprocessor and extra state from fpregs into regs and tsk->thread.
 399  * Returns 0 on success, non-zero if layout doesn't match.
 400  */
 401
 402 int  do_restore_fpregs (elf_fpregset_t *fpregs, struct pt_regs *regs,
 403                         struct task_struct *tsk)
 404 {
 405 #if XCHAL_HAVE_CP
 406
 407         extern unsigned char    _xtensa_reginfo_tables[];
 408         extern unsigned         _xtensa_reginfo_table_size;
 409         int i;
 410         unsigned long flags;
 411
 412         /* Make sure save area layouts match.
 413          * FIXME:  in the future we could allow restoring from
 414          * a different layout of the same registers, by comparing
 415          * fpregs' table with _xtensa_reginfo_tables and matching
 416          * entries and copying registers one at a time.
 417          * Not too sure yet whether that's very useful.
 418          */
 419
 420         if( memcmp((unsigned char*)fpregs,
 421                 _xtensa_reginfo_tables, _xtensa_reginfo_table_size) ) {
 422             return -1;
 423         }
 424
 425         /* Before restoring coprocessor state from memory,
 426          * ensure any live coprocessor contents for this
 427          * task are first invalidated.
 428          */
 429
 430         local_irq_save(flags);
 431
 432         for (i = 0; i < XCHAL_CP_MAX; i++) {
 433                 if (tsk == coprocessor_info[i].owner) {
 434                         enable_coprocessor(i);
 435                         save_coprocessor_registers(
 436                             tsk->thread.cp_save+coprocessor_info[i].offset,i);
 437                         coprocessor_info[i].owner = 0;
 438                         disable_coprocessor(i);
 439                 }
 440         }
 441
 442         local_irq_restore(flags);
 443
 444         /*  Now restore coprocessor & extra state:  */
 445
 446         memcpy(tsk->thread.cp_save,
 447                 (unsigned char*)fpregs + _xtensa_reginfo_table_size,
 448                 XTENSA_CP_EXTRA_SIZE);
 449 #endif
 450         return 0;
 451 }
 452 /*
 453  * Fill in the CP structure for a core dump for a particular task.
 454  */
 455
 456 int
 457 dump_task_fpu(struct pt_regs *regs, struct task_struct *task, elf_fpregset_t *r)
 458 {
 459 /* see asm/coprocessor.h for this magic number 16 */
 460 #if XTENSA_CP_EXTRA_SIZE > 16
 461         do_save_fpregs (r, regs, task);
 462
 463         /*  For now, bit 16 means some extra state may be present:  */
 464 // FIXME!! need to track to return more accurate mask
 465         return 0x10000 | XCHAL_CP_MASK;
 466 #else
 467         return 0;       /* no coprocessors active on this processor */
 468 #endif
 469 }
 470
 471 /*
 472  * Fill in the CP structure for a core dump.
 473  * This includes any FPU coprocessor.
 474  * Here, we dump all coprocessors, and other ("extra") custom state.
 475  *
 476  * This function is called by elf_core_dump() in fs/binfmt_elf.c
 477  * (in which case 'regs' comes from calls to do_coredump, see signals.c).
 478  */
 479 int  dump_fpu(struct pt_regs *regs, elf_fpregset_t *r)
 480 {
 481         return dump_task_fpu(regs, current, r);
 482 }