arch/x86/kernel/fpu/init.c

   1 /*
   2  * x86 FPU boot time init code:
   3  */
   4 #include <asm/fpu/internal.h>
   5 #include <asm/tlbflush.h>
   6 #include <asm/setup.h>
   7 #include <asm/cmdline.h>
   8
   9 #include <linux/sched.h>
  10 #include <linux/init.h>
  11
  12 /*
  13  * Initialize the TS bit in CR0 according to the style of context-switches
  14  * we are using:
  15  */
  16 static void fpu__init_cpu_ctx_switch(void)
  17 {
  18         clts();
  19 }
  20
  21 /*
  22  * Initialize the registers found in all CPUs, CR0 and CR4:
  23  */
  24 static void fpu__init_cpu_generic(void)
  25 {
  26         unsigned long cr0;
  27         unsigned long cr4_mask = 0;
  28
  29         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_FXSR))
  30                 cr4_mask |= X86_CR4_OSFXSR;
  31         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_XMM))
  32                 cr4_mask |= X86_CR4_OSXMMEXCPT;
  33         if (cr4_mask)
  34                 cr4_set_bits(cr4_mask);
  35
  36         cr0 = read_cr0();
  37         cr0 &= ~(X86_CR0_TS|X86_CR0_EM); /* clear TS and EM */
  38         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_FPU))
  39                 cr0 |= X86_CR0_EM;
  40         write_cr0(cr0);
  41
  42         /* Flush out any pending x87 state: */
  43 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
  44         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_FPU))
  45                 fpstate_init_soft(&current->thread.fpu.state.soft);
  46         else
  47 #endif
  48                 asm volatile ("fninit");
  49 }
  50
  51 /*
  52  * Enable all supported FPU features. Called when a CPU is brought online:
  53  */
  54 void fpu__init_cpu(void)
  55 {
  56         fpu__init_cpu_generic();
  57         fpu__init_cpu_xstate();
  58         fpu__init_cpu_ctx_switch();
  59 }
  60
  61 /*
  62  * The earliest FPU detection code.
  63  *
  64  * Set the X86_FEATURE_FPU CPU-capability bit based on
  65  * trying to execute an actual sequence of FPU instructions:
  66  */
  67 static void fpu__init_system_early_generic(struct cpuinfo_x86 *c)
  68 {
  69         unsigned long cr0;
  70         u16 fsw, fcw;
  71
  72         fsw = fcw = 0xffff;
  73
  74         cr0 = read_cr0();
  75         cr0 &= ~(X86_CR0_TS | X86_CR0_EM);
  76         write_cr0(cr0);
  77
  78         if (!test_bit(X86_FEATURE_FPU, (unsigned long *)cpu_caps_cleared)) {
  79                 asm volatile("fninit ; fnstsw %0 ; fnstcw %1"
  80                              : "+m" (fsw), "+m" (fcw));
  81
  82                 if (fsw == 0 && (fcw & 0x103f) == 0x003f)
  83                         set_cpu_cap(c, X86_FEATURE_FPU);
  84                 else
  85                         clear_cpu_cap(c, X86_FEATURE_FPU);
  86         }
  87
  88 #ifndef CONFIG_MATH_EMULATION
  89         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_FPU)) {
  90                 pr_emerg("x86/fpu: Giving up, no FPU found and no math emulation present\n");
  91                 for (;;)
  92                         asm volatile("hlt");
  93         }
  94 #endif
  95 }
  96
  97 /*
  98  * Boot time FPU feature detection code:
  99  */
 100 unsigned int mxcsr_feature_mask __read_mostly = 0xffffffffu;
 101
 102 static void __init fpu__init_system_mxcsr(void)
 103 {
 104         unsigned int mask = 0;
 105
 106         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_FXSR)) {
 107                 /* Static because GCC does not get 16-byte stack alignment right: */
 108                 static struct fxregs_state fxregs __initdata;
 109
 110                 asm volatile("fxsave %0" : "+m" (fxregs));
 111
 112                 mask = fxregs.mxcsr_mask;
 113
 114                 /*
 115                  * If zero then use the default features mask,
 116                  * which has all features set, except the
 117                  * denormals-are-zero feature bit:
 118                  */
 119                 if (mask == 0)
 120                         mask = 0x0000ffbf;
 121         }
 122         mxcsr_feature_mask &= mask;
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Once per bootup FPU initialization sequences that will run on most x86 CPUs:
 127  */
 128 static void __init fpu__init_system_generic(void)
 129 {
 130         /*
 131          * Set up the legacy init FPU context. (xstate init might overwrite this
 132          * with a more modern format, if the CPU supports it.)
 133          */
 134         fpstate_init(&init_fpstate);
 135
 136         fpu__init_system_mxcsr();
 137 }
 138
 139 /*
 140  * Size of the FPU context state. All tasks in the system use the
 141  * same context size, regardless of what portion they use.
 142  * This is inherent to the XSAVE architecture which puts all state
 143  * components into a single, continuous memory block:
 144  */
 145 unsigned int fpu_kernel_xstate_size;
 146 EXPORT_SYMBOL_GPL(fpu_kernel_xstate_size);
 147
 148 /* Get alignment of the TYPE. */
 149 #define TYPE_ALIGN(TYPE) offsetof(struct { char x; TYPE test; }, test)
 150
 151 /*
 152  * Enforce that 'MEMBER' is the last field of 'TYPE'.
 153  *
 154  * Align the computed size with alignment of the TYPE,
 155  * because that's how C aligns structs.
 156  */
 157 #define CHECK_MEMBER_AT_END_OF(TYPE, MEMBER) \
 158         BUILD_BUG_ON(sizeof(TYPE) != ALIGN(offsetofend(TYPE, MEMBER), \
 159                                            TYPE_ALIGN(TYPE)))
 160
 161 /*
 162  * We append the 'struct fpu' to the task_struct:
 163  */
 164 static void __init fpu__init_task_struct_size(void)
 165 {
 166         int task_size = sizeof(struct task_struct);
 167
 168         /*
 169          * Subtract off the static size of the register state.
 170          * It potentially has a bunch of padding.
 171          */
 172         task_size -= sizeof(((struct task_struct *)0)->thread.fpu.state);
 173
 174         /*
 175          * Add back the dynamically-calculated register state
 176          * size.
 177          */
 178         task_size += fpu_kernel_xstate_size;
 179
 180         /*
 181          * We dynamically size 'struct fpu', so we require that
 182          * it be at the end of 'thread_struct' and that
 183          * 'thread_struct' be at the end of 'task_struct'.  If
 184          * you hit a compile error here, check the structure to
 185          * see if something got added to the end.
 186          */
 187         CHECK_MEMBER_AT_END_OF(struct fpu, state);
 188         CHECK_MEMBER_AT_END_OF(struct thread_struct, fpu);
 189         CHECK_MEMBER_AT_END_OF(struct task_struct, thread);
 190
 191         arch_task_struct_size = task_size;
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Set up the user and kernel xstate sizes based on the legacy FPU context size.
 196  *
 197  * We set this up first, and later it will be overwritten by
 198  * fpu__init_system_xstate() if the CPU knows about xstates.
 199  */
 200 static void __init fpu__init_system_xstate_size_legacy(void)
 201 {
 202         static int on_boot_cpu __initdata = 1;
 203
 204         WARN_ON_FPU(!on_boot_cpu);
 205         on_boot_cpu = 0;
 206
 207         /*
 208          * Note that xstate sizes might be overwritten later during
 209          * fpu__init_system_xstate().
 210          */
 211
 212         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_FPU)) {
 213                 /*
 214                  * Disable xsave as we do not support it if i387
 215                  * emulation is enabled.
 216                  */
 217                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVE);
 218                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVEOPT);
 219                 fpu_kernel_xstate_size = sizeof(struct swregs_state);
 220         } else {
 221                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_FXSR))
 222                         fpu_kernel_xstate_size =
 223                                 sizeof(struct fxregs_state);
 224                 else
 225                         fpu_kernel_xstate_size =
 226                                 sizeof(struct fregs_state);
 227         }
 228
 229         fpu_user_xstate_size = fpu_kernel_xstate_size;
 230 }
 231
 232 /*
 233  * Find supported xfeatures based on cpu features and command-line input.
 234  * This must be called after fpu__init_parse_early_param() is called and
 235  * xfeatures_mask is enumerated.
 236  */
 237 u64 __init fpu__get_supported_xfeatures_mask(void)
 238 {
 239         return XCNTXT_MASK;
 240 }
 241
 242 /* Legacy code to initialize eager fpu mode. */
 243 static void __init fpu__init_system_ctx_switch(void)
 244 {
 245         static bool on_boot_cpu __initdata = 1;
 246
 247         WARN_ON_FPU(!on_boot_cpu);
 248         on_boot_cpu = 0;
 249
 250         WARN_ON_FPU(current->thread.fpu.fpstate_active);
 251 }
 252
 253 /*
 254  * We parse fpu parameters early because fpu__init_system() is executed
 255  * before parse_early_param().
 256  */
 257 static void __init fpu__init_parse_early_param(void)
 258 {
 259         if (cmdline_find_option_bool(boot_command_line, "no387"))
 260                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_FPU);
 261
 262         if (cmdline_find_option_bool(boot_command_line, "nofxsr")) {
 263                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_FXSR);
 264                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_FXSR_OPT);
 265                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XMM);
 266         }
 267
 268         if (cmdline_find_option_bool(boot_command_line, "noxsave"))
 269                 fpu__xstate_clear_all_cpu_caps();
 270
 271         if (cmdline_find_option_bool(boot_command_line, "noxsaveopt"))
 272                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVEOPT);
 273
 274         if (cmdline_find_option_bool(boot_command_line, "noxsaves"))
 275                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVES);
 276 }
 277
 278 /*
 279  * Called on the boot CPU once per system bootup, to set up the initial
 280  * FPU state that is later cloned into all processes:
 281  */
 282 void __init fpu__init_system(struct cpuinfo_x86 *c)
 283 {
 284         fpu__init_parse_early_param();
 285         fpu__init_system_early_generic(c);
 286
 287         /*
 288          * The FPU has to be operational for some of the
 289          * later FPU init activities:
 290          */
 291         fpu__init_cpu();
 292
 293         /*
 294          * But don't leave CR0::TS set yet, as some of the FPU setup
 295          * methods depend on being able to execute FPU instructions
 296          * that will fault on a set TS, such as the FXSAVE in
 297          * fpu__init_system_mxcsr().
 298          */
 299         clts();
 300
 301         fpu__init_system_generic();
 302         fpu__init_system_xstate_size_legacy();
 303         fpu__init_system_xstate();
 304         fpu__init_task_struct_size();
 305
 306         fpu__init_system_ctx_switch();
 307 }