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/cpu.h>
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/notifier.h>
  16 #include <linux/signal.h>
  17 #include <linux/sched.h>
  18 #include <linux/smp.h>
  19 #include <linux/init.h>
  20
  21 #include <asm/cputype.h>
  22 #include <asm/thread_notify.h>
  23 #include <asm/vfp.h>
  24
  25 #include "vfpinstr.h"
  26 #include "vfp.h"
  27
  28 /*
  29  * Our undef handlers (in entry.S)
  30  */
  31 void vfp_testing_entry(void);
  32 void vfp_support_entry(void);
  33 void vfp_null_entry(void);
  34
  35 void (*vfp_vector)(void) = vfp_null_entry;
  36
  37 /*
  38  * Dual-use variable.
  39  * Used in startup: set to non-zero if VFP checks fail
  40  * After startup, holds VFP architecture
  41  */
  42 unsigned int VFP_arch;
  43
  44 /*
  45  * The pointer to the vfpstate structure of the thread which currently
  46  * owns the context held in the VFP hardware, or NULL if the hardware
  47  * context is invalid.
  48  *
  49  * For UP, this is sufficient to tell which thread owns the VFP context.
  50  * However, for SMP, we also need to check the CPU number stored in the
  51  * saved state too to catch migrations.
  52  */
  53 union vfp_state *vfp_current_hw_state[NR_CPUS];
  54
  55 /*
  56  * Is 'thread's most up to date state stored in this CPUs hardware?
  57  * Must be called from non-preemptible context.
  58  */
  59 static bool vfp_state_in_hw(unsigned int cpu, struct thread_info *thread)
  60 {
  61 #ifdef CONFIG_SMP
  62         if (thread->vfpstate.hard.cpu != cpu)
  63                 return false;
  64 #endif
  65         return vfp_current_hw_state[cpu] == &thread->vfpstate;
  66 }
  67
  68 /*
  69  * Force a reload of the VFP context from the thread structure.  We do
  70  * this by ensuring that access to the VFP hardware is disabled, and
  71  * clear last_VFP_context.  Must be called from non-preemptible context.
  72  */
  73 static void vfp_force_reload(unsigned int cpu, struct thread_info *thread)
  74 {
  75         if (vfp_state_in_hw(cpu, thread)) {
  76                 fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
  77                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
  78         }
  79 #ifdef CONFIG_SMP
  80         thread->vfpstate.hard.cpu = NR_CPUS;
  81 #endif
  82 }
  83
  84 /*
  85  * Per-thread VFP initialization.
  86  */
  87 static void vfp_thread_flush(struct thread_info *thread)
  88 {
  89         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
  90         unsigned int cpu;
  91
  92         memset(vfp, 0, sizeof(union vfp_state));
  93
  94         vfp->hard.fpexc = FPEXC_EN;
  95         vfp->hard.fpscr = FPSCR_ROUND_NEAREST;
  96 #ifdef CONFIG_SMP
  97         vfp->hard.cpu = NR_CPUS;
  98 #endif
  99
 100         /*
 101          * Disable VFP to ensure we initialize it first.  We must ensure
 102          * that the modification of vfp_current_hw_state[] and hardware disable
 103          * are done for the same CPU and without preemption.
 104          */
 105         cpu = get_cpu();
 106         if (vfp_current_hw_state[cpu] == vfp)
 107                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 108         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 109         put_cpu();
 110 }
 111
 112 static void vfp_thread_exit(struct thread_info *thread)
 113 {
 114         /* release case: Per-thread VFP cleanup. */
 115         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
 116         unsigned int cpu = get_cpu();
 117
 118         if (vfp_current_hw_state[cpu] == vfp)
 119                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 120         put_cpu();
 121 }
 122
 123 static void vfp_thread_copy(struct thread_info *thread)
 124 {
 125         struct thread_info *parent = current_thread_info();
 126
 127         vfp_sync_hwstate(parent);
 128         thread->vfpstate = parent->vfpstate;
 129 #ifdef CONFIG_SMP
 130         thread->vfpstate.hard.cpu = NR_CPUS;
 131 #endif
 132 }
 133
 134 /*
 135  * When this function is called with the following 'cmd's, the following
 136  * is true while this function is being run:
 137  *  THREAD_NOFTIFY_SWTICH:
 138  *   - the previously running thread will not be scheduled onto another CPU.
 139  *   - the next thread to be run (v) will not be running on another CPU.
 140  *   - thread->cpu is the local CPU number
 141  *   - not preemptible as we're called in the middle of a thread switch
 142  *  THREAD_NOTIFY_FLUSH:
 143  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
 144  *      v === current_thread_info()
 145  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
 146  *      but may change at any time.
 147  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
 148  *      it is unsafe to use thread->cpu.
 149  *  THREAD_NOTIFY_EXIT
 150  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
 151  *      v === current_thread_info()
 152  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
 153  *      but may change at any time.
 154  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
 155  *      it is unsafe to use thread->cpu.
 156  */
 157 static int vfp_notifier(struct notifier_block *self, unsigned long cmd, void *v)
 158 {
 159         struct thread_info *thread = v;
 160         u32 fpexc;
 161 #ifdef CONFIG_SMP
 162         unsigned int cpu;
 163 #endif
 164
 165         switch (cmd) {
 166         case THREAD_NOTIFY_SWITCH:
 167                 fpexc = fmrx(FPEXC);
 168
 169 #ifdef CONFIG_SMP
 170                 cpu = thread->cpu;
 171
 172                 /*
 173                  * On SMP, if VFP is enabled, save the old state in
 174                  * case the thread migrates to a different CPU. The
 175                  * restoring is done lazily.
 176                  */
 177                 if ((fpexc & FPEXC_EN) && vfp_current_hw_state[cpu])
 178                         vfp_save_state(vfp_current_hw_state[cpu], fpexc);
 179 #endif
 180
 181                 /*
 182                  * Always disable VFP so we can lazily save/restore the
 183                  * old state.
 184                  */
 185                 fmxr(FPEXC, fpexc & ~FPEXC_EN);
 186                 break;
 187
 188         case THREAD_NOTIFY_FLUSH:
 189                 vfp_thread_flush(thread);
 190                 break;
 191
 192         case THREAD_NOTIFY_EXIT:
 193                 vfp_thread_exit(thread);
 194                 break;
 195
 196         case THREAD_NOTIFY_COPY:
 197                 vfp_thread_copy(thread);
 198                 break;
 199         }
 200
 201         return NOTIFY_DONE;
 202 }
 203
 204 static struct notifier_block vfp_notifier_block = {
 205         .notifier_call  = vfp_notifier,
 206 };
 207
 208 /*
 209  * Raise a SIGFPE for the current process.
 210  * sicode describes the signal being raised.
 211  */
 212 static void vfp_raise_sigfpe(unsigned int sicode, struct pt_regs *regs)
 213 {
 214         siginfo_t info;
 215
 216         memset(&info, 0, sizeof(info));
 217
 218         info.si_signo = SIGFPE;
 219         info.si_code = sicode;
 220         info.si_addr = (void __user *)(instruction_pointer(regs) - 4);
 221
 222         /*
 223          * This is the same as NWFPE, because it's not clear what
 224          * this is used for
 225          */
 226         current->thread.error_code = 0;
 227         current->thread.trap_no = 6;
 228
 229         send_sig_info(SIGFPE, &info, current);
 230 }
 231
 232 static void vfp_panic(char *reason, u32 inst)
 233 {
 234         int i;
 235
 236         printk(KERN_ERR "VFP: Error: %s\n", reason);
 237         printk(KERN_ERR "VFP: EXC 0x%08x SCR 0x%08x INST 0x%08x\n",
 238                 fmrx(FPEXC), fmrx(FPSCR), inst);
 239         for (i = 0; i < 32; i += 2)
 240                 printk(KERN_ERR "VFP: s%2u: 0x%08x s%2u: 0x%08x\n",
 241                        i, vfp_get_float(i), i+1, vfp_get_float(i+1));
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Process bitmask of exception conditions.
 246  */
 247 static void vfp_raise_exceptions(u32 exceptions, u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 248 {
 249         int si_code = 0;
 250
 251         pr_debug("VFP: raising exceptions %08x\n", exceptions);
 252
 253         if (exceptions == VFP_EXCEPTION_ERROR) {
 254                 vfp_panic("unhandled bounce", inst);
 255                 vfp_raise_sigfpe(0, regs);
 256                 return;
 257         }
 258
 259         /*
 260          * If any of the status flags are set, update the FPSCR.
 261          * Comparison instructions always return at least one of
 262          * these flags set.
 263          */
 264         if (exceptions & (FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V))
 265                 fpscr &= ~(FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V);
 266
 267         fpscr |= exceptions;
 268
 269         fmxr(FPSCR, fpscr);
 270
 271 #define RAISE(stat,en,sig)                              \
 272         if (exceptions & stat && fpscr & en)            \
 273                 si_code = sig;
 274
 275         /*
 276          * These are arranged in priority order, least to highest.
 277          */
 278         RAISE(FPSCR_DZC, FPSCR_DZE, FPE_FLTDIV);
 279         RAISE(FPSCR_IXC, FPSCR_IXE, FPE_FLTRES);
 280         RAISE(FPSCR_UFC, FPSCR_UFE, FPE_FLTUND);
 281         RAISE(FPSCR_OFC, FPSCR_OFE, FPE_FLTOVF);
 282         RAISE(FPSCR_IOC, FPSCR_IOE, FPE_FLTINV);
 283
 284         if (si_code)
 285                 vfp_raise_sigfpe(si_code, regs);
 286 }
 287
 288 /*
 289  * Emulate a VFP instruction.
 290  */
 291 static u32 vfp_emulate_instruction(u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 292 {
 293         u32 exceptions = VFP_EXCEPTION_ERROR;
 294
 295         pr_debug("VFP: emulate: INST=0x%08x SCR=0x%08x\n", inst, fpscr);
 296
 297         if (INST_CPRTDO(inst)) {
 298                 if (!INST_CPRT(inst)) {
 299                         /*
 300                          * CPDO
 301                          */
 302                         if (vfp_single(inst)) {
 303                                 exceptions = vfp_single_cpdo(inst, fpscr);
 304                         } else {
 305                                 exceptions = vfp_double_cpdo(inst, fpscr);
 306                         }
 307                 } else {
 308                         /*
 309                          * A CPRT instruction can not appear in FPINST2, nor
 310                          * can it cause an exception.  Therefore, we do not
 311                          * have to emulate it.
 312                          */
 313                 }
 314         } else {
 315                 /*
 316                  * A CPDT instruction can not appear in FPINST2, nor can
 317                  * it cause an exception.  Therefore, we do not have to
 318                  * emulate it.
 319                  */
 320         }
 321         return exceptions & ~VFP_NAN_FLAG;
 322 }
 323
 324 /*
 325  * Package up a bounce condition.
 326  */
 327 void VFP_bounce(u32 trigger, u32 fpexc, struct pt_regs *regs)
 328 {
 329         u32 fpscr, orig_fpscr, fpsid, exceptions;
 330
 331         pr_debug("VFP: bounce: trigger %08x fpexc %08x\n", trigger, fpexc);
 332
 333         /*
 334          * At this point, FPEXC can have the following configuration:
 335          *
 336          *  EX DEX IXE
 337          *  0   1   x   - synchronous exception
 338          *  1   x   0   - asynchronous exception
 339          *  1   x   1   - sychronous on VFP subarch 1 and asynchronous on later
 340          *  0   0   1   - synchronous on VFP9 (non-standard subarch 1
 341          *                implementation), undefined otherwise
 342          *
 343          * Clear various bits and enable access to the VFP so we can
 344          * handle the bounce.
 345          */
 346         fmxr(FPEXC, fpexc & ~(FPEXC_EX|FPEXC_DEX|FPEXC_FP2V|FPEXC_VV|FPEXC_TRAP_MASK));
 347
 348         fpsid = fmrx(FPSID);
 349         orig_fpscr = fpscr = fmrx(FPSCR);
 350
 351         /*
 352          * Check for the special VFP subarch 1 and FPSCR.IXE bit case
 353          */
 354         if ((fpsid & FPSID_ARCH_MASK) == (1 << FPSID_ARCH_BIT)
 355             && (fpscr & FPSCR_IXE)) {
 356                 /*
 357                  * Synchronous exception, emulate the trigger instruction
 358                  */
 359                 goto emulate;
 360         }
 361
 362         if (fpexc & FPEXC_EX) {
 363 #ifndef CONFIG_CPU_FEROCEON
 364                 /*
 365                  * Asynchronous exception. The instruction is read from FPINST
 366                  * and the interrupted instruction has to be restarted.
 367                  */
 368                 trigger = fmrx(FPINST);
 369                 regs->ARM_pc -= 4;
 370 #endif
 371         } else if (!(fpexc & FPEXC_DEX)) {
 372                 /*
 373                  * Illegal combination of bits. It can be caused by an
 374                  * unallocated VFP instruction but with FPSCR.IXE set and not
 375                  * on VFP subarch 1.
 376                  */
 377                  vfp_raise_exceptions(VFP_EXCEPTION_ERROR, trigger, fpscr, regs);
 378                 goto exit;
 379         }
 380
 381         /*
 382          * Modify fpscr to indicate the number of iterations remaining.
 383          * If FPEXC.EX is 0, FPEXC.DEX is 1 and the FPEXC.VV bit indicates
 384          * whether FPEXC.VECITR or FPSCR.LEN is used.
 385          */
 386         if (fpexc & (FPEXC_EX | FPEXC_VV)) {
 387                 u32 len;
 388
 389                 len = fpexc + (1 << FPEXC_LENGTH_BIT);
 390
 391                 fpscr &= ~FPSCR_LENGTH_MASK;
 392                 fpscr |= (len & FPEXC_LENGTH_MASK) << (FPSCR_LENGTH_BIT - FPEXC_LENGTH_BIT);
 393         }
 394
 395         /*
 396          * Handle the first FP instruction.  We used to take note of the
 397          * FPEXC bounce reason, but this appears to be unreliable.
 398          * Emulate the bounced instruction instead.
 399          */
 400         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, fpscr, regs);
 401         if (exceptions)
 402                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 403
 404         /*
 405          * If there isn't a second FP instruction, exit now. Note that
 406          * the FPEXC.FP2V bit is valid only if FPEXC.EX is 1.
 407          */
 408         if (fpexc ^ (FPEXC_EX | FPEXC_FP2V))
 409                 goto exit;
 410
 411         /*
 412          * The barrier() here prevents fpinst2 being read
 413          * before the condition above.
 414          */
 415         barrier();
 416         trigger = fmrx(FPINST2);
 417
 418  emulate:
 419         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, orig_fpscr, regs);
 420         if (exceptions)
 421                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 422  exit:
 423         preempt_enable();
 424 }
 425
 426 static void vfp_enable(void *unused)
 427 {
 428         u32 access = get_copro_access();
 429
 430         /*
 431          * Enable full access to VFP (cp10 and cp11)
 432          */
 433         set_copro_access(access | CPACC_FULL(10) | CPACC_FULL(11));
 434 }
 435
 436 #ifdef CONFIG_PM
 437 #include <linux/syscore_ops.h>
 438
 439 static int vfp_pm_suspend(void)
 440 {
 441         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 442         u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 443
 444         /* if vfp is on, then save state for resumption */
 445         if (fpexc & FPEXC_EN) {
 446                 printk(KERN_DEBUG "%s: saving vfp state\n", __func__);
 447                 vfp_save_state(&ti->vfpstate, fpexc);
 448
 449                 /* disable, just in case */
 450                 fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 451         }
 452
 453         /* clear any information we had about last context state */
 454         memset(vfp_current_hw_state, 0, sizeof(vfp_current_hw_state));
 455
 456         return 0;
 457 }
 458
 459 static void vfp_pm_resume(void)
 460 {
 461         /* ensure we have access to the vfp */
 462         vfp_enable(NULL);
 463
 464         /* and disable it to ensure the next usage restores the state */
 465         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 466 }
 467
 468 static struct syscore_ops vfp_pm_syscore_ops = {
 469         .suspend        = vfp_pm_suspend,
 470         .resume         = vfp_pm_resume,
 471 };
 472
 473 static void vfp_pm_init(void)
 474 {
 475         register_syscore_ops(&vfp_pm_syscore_ops);
 476 }
 477
 478 #else
 479 static inline void vfp_pm_init(void) { }
 480 #endif /* CONFIG_PM */
 481
 482 /*
 483  * Ensure that the VFP state stored in 'thread->vfpstate' is up to date
 484  * with the hardware state.
 485  */
 486 void vfp_sync_hwstate(struct thread_info *thread)
 487 {
 488         unsigned int cpu = get_cpu();
 489
 490         if (vfp_state_in_hw(cpu, thread)) {
 491                 u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 492
 493                 /*
 494                  * Save the last VFP state on this CPU.
 495                  */
 496                 fmxr(FPEXC, fpexc | FPEXC_EN);
 497                 vfp_save_state(&thread->vfpstate, fpexc | FPEXC_EN);
 498                 fmxr(FPEXC, fpexc);
 499         }
 500
 501         put_cpu();
 502 }
 503
 504 /* Ensure that the thread reloads the hardware VFP state on the next use. */
 505 void vfp_flush_hwstate(struct thread_info *thread)
 506 {
 507         unsigned int cpu = get_cpu();
 508
 509         vfp_force_reload(cpu, thread);
 510
 511         put_cpu();
 512 }
 513
 514 /*
 515  * VFP hardware can lose all context when a CPU goes offline.
 516  * As we will be running in SMP mode with CPU hotplug, we will save the
 517  * hardware state at every thread switch.  We clear our held state when
 518  * a CPU has been killed, indicating that the VFP hardware doesn't contain
 519  * a threads VFP state.  When a CPU starts up, we re-enable access to the
 520  * VFP hardware.
 521  *
 522  * Both CPU_DYING and CPU_STARTING are called on the CPU which
 523  * is being offlined/onlined.
 524  */
 525 static int vfp_hotplug(struct notifier_block *b, unsigned long action,
 526         void *hcpu)
 527 {
 528         if (action == CPU_DYING || action == CPU_DYING_FROZEN) {
 529                 vfp_force_reload((long)hcpu, current_thread_info());
 530         } else if (action == CPU_STARTING || action == CPU_STARTING_FROZEN)
 531                 vfp_enable(NULL);
 532         return NOTIFY_OK;
 533 }
 534
 535 /*
 536  * VFP support code initialisation.
 537  */
 538 static int __init vfp_init(void)
 539 {
 540         unsigned int vfpsid;
 541         unsigned int cpu_arch = cpu_architecture();
 542
 543         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6)
 544                 vfp_enable(NULL);
 545
 546         /*
 547          * First check that there is a VFP that we can use.
 548          * The handler is already setup to just log calls, so
 549          * we just need to read the VFPSID register.
 550          */
 551         vfp_vector = vfp_testing_entry;
 552         barrier();
 553         vfpsid = fmrx(FPSID);
 554         barrier();
 555         vfp_vector = vfp_null_entry;
 556
 557         printk(KERN_INFO "VFP support v0.3: ");
 558         if (VFP_arch)
 559                 printk("not present\n");
 560         else if (vfpsid & FPSID_NODOUBLE) {
 561                 printk("no double precision support\n");
 562         } else {
 563                 hotcpu_notifier(vfp_hotplug, 0);
 564
 565                 smp_call_function(vfp_enable, NULL, 1);
 566
 567                 VFP_arch = (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT;  /* Extract the architecture version */
 568                 printk("implementor %02x architecture %d part %02x variant %x rev %x\n",
 569                         (vfpsid & FPSID_IMPLEMENTER_MASK) >> FPSID_IMPLEMENTER_BIT,
 570                         (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT,
 571                         (vfpsid & FPSID_PART_MASK) >> FPSID_PART_BIT,
 572                         (vfpsid & FPSID_VARIANT_MASK) >> FPSID_VARIANT_BIT,
 573                         (vfpsid & FPSID_REV_MASK) >> FPSID_REV_BIT);
 574
 575                 vfp_vector = vfp_support_entry;
 576
 577                 thread_register_notifier(&vfp_notifier_block);
 578                 vfp_pm_init();
 579
 580                 /*
 581                  * We detected VFP, and the support code is
 582                  * in place; report VFP support to userspace.
 583                  */
 584                 elf_hwcap |= HWCAP_VFP;
 585 #ifdef CONFIG_VFPv3
 586                 if (VFP_arch >= 2) {
 587                         elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3;
 588
 589                         /*
 590                          * Check for VFPv3 D16. CPUs in this configuration
 591                          * only have 16 x 64bit registers.
 592                          */
 593                         if (((fmrx(MVFR0) & MVFR0_A_SIMD_MASK)) == 1)
 594                                 elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3D16;
 595                 }
 596 #endif
 597 #ifdef CONFIG_NEON
 598                 /*
 599                  * Check for the presence of the Advanced SIMD
 600                  * load/store instructions, integer and single
 601                  * precision floating point operations. Only check
 602                  * for NEON if the hardware has the MVFR registers.
 603                  */
 604                 if ((read_cpuid_id() & 0x000f0000) == 0x000f0000) {
 605                         if ((fmrx(MVFR1) & 0x000fff00) == 0x00011100)
 606                                 elf_hwcap |= HWCAP_NEON;
 607                 }
 608 #endif
 609         }
 610         return 0;
 611 }
 612
 613 late_initcall(vfp_init);