include/asm-x86/i387.h

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1994 Linus Torvalds
   3  *
   4  * Pentium III FXSR, SSE support
   5  * General FPU state handling cleanups
   6  *      Gareth Hughes <gareth@valinux.com>, May 2000
   7  * x86-64 work by Andi Kleen 2002
   8  */
   9
  10 #ifndef ASM_X86__I387_H
  11 #define ASM_X86__I387_H
  12
  13 #include <linux/sched.h>
  14 #include <linux/kernel_stat.h>
  15 #include <linux/regset.h>
  16 #include <asm/asm.h>
  17 #include <asm/processor.h>
  18 #include <asm/sigcontext.h>
  19 #include <asm/user.h>
  20 #include <asm/uaccess.h>
  21 #include <asm/xsave.h>
  22
  23 extern unsigned int sig_xstate_size;
  24 extern void fpu_init(void);
  25 extern void mxcsr_feature_mask_init(void);
  26 extern int init_fpu(struct task_struct *child);
  27 extern asmlinkage void math_state_restore(void);
  28 extern void init_thread_xstate(void);
  29
  30 extern user_regset_active_fn fpregs_active, xfpregs_active;
  31 extern user_regset_get_fn fpregs_get, xfpregs_get, fpregs_soft_get;
  32 extern user_regset_set_fn fpregs_set, xfpregs_set, fpregs_soft_set;
  33
  34 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
  35 extern unsigned int sig_xstate_ia32_size;
  36 struct _fpstate_ia32;
  37 struct _xstate_ia32;
  38 extern int save_i387_xstate_ia32(void __user *buf);
  39 extern int restore_i387_xstate_ia32(void __user *buf);
  40 #endif
  41
  42 #define X87_FSW_ES (1 << 7)     /* Exception Summary */
  43
  44 #ifdef CONFIG_X86_64
  45
  46 /* Ignore delayed exceptions from user space */
  47 static inline void tolerant_fwait(void)
  48 {
  49         asm volatile("1: fwait\n"
  50                      "2:\n"
  51                      _ASM_EXTABLE(1b, 2b));
  52 }
  53
  54 static inline int fxrstor_checking(struct i387_fxsave_struct *fx)
  55 {
  56         int err;
  57
  58         asm volatile("1:  rex64/fxrstor (%[fx])\n\t"
  59                      "2:\n"
  60                      ".section .fixup,\"ax\"\n"
  61                      "3:  movl $-1,%[err]\n"
  62                      "    jmp  2b\n"
  63                      ".previous\n"
  64                      _ASM_EXTABLE(1b, 3b)
  65                      : [err] "=r" (err)
  66 #if 0 /* See comment in __save_init_fpu() below. */
  67                      : [fx] "r" (fx), "m" (*fx), "0" (0));
  68 #else
  69                      : [fx] "cdaSDb" (fx), "m" (*fx), "0" (0));
  70 #endif
  71         return err;
  72 }
  73
  74 static inline int restore_fpu_checking(struct task_struct *tsk)
  75 {
  76         if (task_thread_info(tsk)->status & TS_XSAVE)
  77                 return xrstor_checking(&tsk->thread.xstate->xsave);
  78         else
  79                 return fxrstor_checking(&tsk->thread.xstate->fxsave);
  80 }
  81
  82 /* AMD CPUs don't save/restore FDP/FIP/FOP unless an exception
  83    is pending. Clear the x87 state here by setting it to fixed
  84    values. The kernel data segment can be sometimes 0 and sometimes
  85    new user value. Both should be ok.
  86    Use the PDA as safe address because it should be already in L1. */
  87 static inline void clear_fpu_state(struct task_struct *tsk)
  88 {
  89         struct xsave_struct *xstate = &tsk->thread.xstate->xsave;
  90         struct i387_fxsave_struct *fx = &tsk->thread.xstate->fxsave;
  91
  92         /*
  93          * xsave header may indicate the init state of the FP.
  94          */
  95         if ((task_thread_info(tsk)->status & TS_XSAVE) &&
  96             !(xstate->xsave_hdr.xstate_bv & XSTATE_FP))
  97                 return;
  98
  99         if (unlikely(fx->swd & X87_FSW_ES))
 100                 asm volatile("fnclex");
 101         alternative_input(ASM_NOP8 ASM_NOP2,
 102                           "    emms\n"          /* clear stack tags */
 103                           "    fildl %%gs:0",   /* load to clear state */
 104                           X86_FEATURE_FXSAVE_LEAK);
 105 }
 106
 107 static inline int save_i387_checking(struct i387_fxsave_struct __user *fx)
 108 {
 109         int err;
 110
 111         asm volatile("1:  rex64/fxsave (%[fx])\n\t"
 112                      "2:\n"
 113                      ".section .fixup,\"ax\"\n"
 114                      "3:  movl $-1,%[err]\n"
 115                      "    jmp  2b\n"
 116                      ".previous\n"
 117                      _ASM_EXTABLE(1b, 3b)
 118                      : [err] "=r" (err), "=m" (*fx)
 119 #if 0 /* See comment in __fxsave_clear() below. */
 120                      : [fx] "r" (fx), "0" (0));
 121 #else
 122                      : [fx] "cdaSDb" (fx), "0" (0));
 123 #endif
 124         if (unlikely(err) &&
 125             __clear_user(fx, sizeof(struct i387_fxsave_struct)))
 126                 err = -EFAULT;
 127         /* No need to clear here because the caller clears USED_MATH */
 128         return err;
 129 }
 130
 131 static inline void fxsave(struct task_struct *tsk)
 132 {
 133         /* Using "rex64; fxsave %0" is broken because, if the memory operand
 134            uses any extended registers for addressing, a second REX prefix
 135            will be generated (to the assembler, rex64 followed by semicolon
 136            is a separate instruction), and hence the 64-bitness is lost. */
 137 #if 0
 138         /* Using "fxsaveq %0" would be the ideal choice, but is only supported
 139            starting with gas 2.16. */
 140         __asm__ __volatile__("fxsaveq %0"
 141                              : "=m" (tsk->thread.xstate->fxsave));
 142 #elif 0
 143         /* Using, as a workaround, the properly prefixed form below isn't
 144            accepted by any binutils version so far released, complaining that
 145            the same type of prefix is used twice if an extended register is
 146            needed for addressing (fix submitted to mainline 2005-11-21). */
 147         __asm__ __volatile__("rex64/fxsave %0"
 148                              : "=m" (tsk->thread.xstate->fxsave));
 149 #else
 150         /* This, however, we can work around by forcing the compiler to select
 151            an addressing mode that doesn't require extended registers. */
 152         __asm__ __volatile__("rex64/fxsave (%1)"
 153                              : "=m" (tsk->thread.xstate->fxsave)
 154                              : "cdaSDb" (&tsk->thread.xstate->fxsave));
 155 #endif
 156 }
 157
 158 static inline void __save_init_fpu(struct task_struct *tsk)
 159 {
 160         if (task_thread_info(tsk)->status & TS_XSAVE)
 161                 xsave(tsk);
 162         else
 163                 fxsave(tsk);
 164
 165         clear_fpu_state(tsk);
 166         task_thread_info(tsk)->status &= ~TS_USEDFPU;
 167 }
 168
 169 #else  /* CONFIG_X86_32 */
 170
 171 extern void finit(void);
 172
 173 static inline void tolerant_fwait(void)
 174 {
 175         asm volatile("fnclex ; fwait");
 176 }
 177
 178 static inline void restore_fpu(struct task_struct *tsk)
 179 {
 180         if (task_thread_info(tsk)->status & TS_XSAVE) {
 181                 xrstor_checking(&tsk->thread.xstate->xsave);
 182                 return;
 183         }
 184         /*
 185          * The "nop" is needed to make the instructions the same
 186          * length.
 187          */
 188         alternative_input(
 189                 "nop ; frstor %1",
 190                 "fxrstor %1",
 191                 X86_FEATURE_FXSR,
 192                 "m" (tsk->thread.xstate->fxsave));
 193 }
 194
 195 /* We need a safe address that is cheap to find and that is already
 196    in L1 during context switch. The best choices are unfortunately
 197    different for UP and SMP */
 198 #ifdef CONFIG_SMP
 199 #define safe_address (__per_cpu_offset[0])
 200 #else
 201 #define safe_address (kstat_cpu(0).cpustat.user)
 202 #endif
 203
 204 /*
 205  * These must be called with preempt disabled
 206  */
 207 static inline void __save_init_fpu(struct task_struct *tsk)
 208 {
 209         if (task_thread_info(tsk)->status & TS_XSAVE) {
 210                 struct xsave_struct *xstate = &tsk->thread.xstate->xsave;
 211                 struct i387_fxsave_struct *fx = &tsk->thread.xstate->fxsave;
 212
 213                 xsave(tsk);
 214
 215                 /*
 216                  * xsave header may indicate the init state of the FP.
 217                  */
 218                 if (!(xstate->xsave_hdr.xstate_bv & XSTATE_FP))
 219                         goto end;
 220
 221                 if (unlikely(fx->swd & X87_FSW_ES))
 222                         asm volatile("fnclex");
 223
 224                 /*
 225                  * we can do a simple return here or be paranoid :)
 226                  */
 227                 goto clear_state;
 228         }
 229
 230         /* Use more nops than strictly needed in case the compiler
 231            varies code */
 232         alternative_input(
 233                 "fnsave %[fx] ;fwait;" GENERIC_NOP8 GENERIC_NOP4,
 234                 "fxsave %[fx]\n"
 235                 "bt $7,%[fsw] ; jnc 1f ; fnclex\n1:",
 236                 X86_FEATURE_FXSR,
 237                 [fx] "m" (tsk->thread.xstate->fxsave),
 238                 [fsw] "m" (tsk->thread.xstate->fxsave.swd) : "memory");
 239 clear_state:
 240         /* AMD K7/K8 CPUs don't save/restore FDP/FIP/FOP unless an exception
 241            is pending.  Clear the x87 state here by setting it to fixed
 242            values. safe_address is a random variable that should be in L1 */
 243         alternative_input(
 244                 GENERIC_NOP8 GENERIC_NOP2,
 245                 "emms\n\t"              /* clear stack tags */
 246                 "fildl %[addr]",        /* set F?P to defined value */
 247                 X86_FEATURE_FXSAVE_LEAK,
 248                 [addr] "m" (safe_address));
 249 end:
 250         task_thread_info(tsk)->status &= ~TS_USEDFPU;
 251 }
 252
 253 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
 254
 255 /*
 256  * Signal frame handlers...
 257  */
 258 extern int save_i387_xstate(void __user *buf);
 259 extern int restore_i387_xstate(void __user *buf);
 260
 261 static inline void __unlazy_fpu(struct task_struct *tsk)
 262 {
 263         if (task_thread_info(tsk)->status & TS_USEDFPU) {
 264                 __save_init_fpu(tsk);
 265                 stts();
 266         } else
 267                 tsk->fpu_counter = 0;
 268 }
 269
 270 static inline void __clear_fpu(struct task_struct *tsk)
 271 {
 272         if (task_thread_info(tsk)->status & TS_USEDFPU) {
 273                 tolerant_fwait();
 274                 task_thread_info(tsk)->status &= ~TS_USEDFPU;
 275                 stts();
 276         }
 277 }
 278
 279 static inline void kernel_fpu_begin(void)
 280 {
 281         struct thread_info *me = current_thread_info();
 282         preempt_disable();
 283         if (me->status & TS_USEDFPU)
 284                 __save_init_fpu(me->task);
 285         else
 286                 clts();
 287 }
 288
 289 static inline void kernel_fpu_end(void)
 290 {
 291         stts();
 292         preempt_enable();
 293 }
 294
 295 #ifdef CONFIG_X86_64
 296
 297 static inline void save_init_fpu(struct task_struct *tsk)
 298 {
 299         __save_init_fpu(tsk);
 300         stts();
 301 }
 302
 303 #define unlazy_fpu      __unlazy_fpu
 304 #define clear_fpu       __clear_fpu
 305
 306 #else  /* CONFIG_X86_32 */
 307
 308 /*
 309  * These disable preemption on their own and are safe
 310  */
 311 static inline void save_init_fpu(struct task_struct *tsk)
 312 {
 313         preempt_disable();
 314         __save_init_fpu(tsk);
 315         stts();
 316         preempt_enable();
 317 }
 318
 319 static inline void unlazy_fpu(struct task_struct *tsk)
 320 {
 321         preempt_disable();
 322         __unlazy_fpu(tsk);
 323         preempt_enable();
 324 }
 325
 326 static inline void clear_fpu(struct task_struct *tsk)
 327 {
 328         preempt_disable();
 329         __clear_fpu(tsk);
 330         preempt_enable();
 331 }
 332
 333 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
 334
 335 /*
 336  * i387 state interaction
 337  */
 338 static inline unsigned short get_fpu_cwd(struct task_struct *tsk)
 339 {
 340         if (cpu_has_fxsr) {
 341                 return tsk->thread.xstate->fxsave.cwd;
 342         } else {
 343                 return (unsigned short)tsk->thread.xstate->fsave.cwd;
 344         }
 345 }
 346
 347 static inline unsigned short get_fpu_swd(struct task_struct *tsk)
 348 {
 349         if (cpu_has_fxsr) {
 350                 return tsk->thread.xstate->fxsave.swd;
 351         } else {
 352                 return (unsigned short)tsk->thread.xstate->fsave.swd;
 353         }
 354 }
 355
 356 static inline unsigned short get_fpu_mxcsr(struct task_struct *tsk)
 357 {
 358         if (cpu_has_xmm) {
 359                 return tsk->thread.xstate->fxsave.mxcsr;
 360         } else {
 361                 return MXCSR_DEFAULT;
 362         }
 363 }
 364
 365 #endif /* ASM_X86__I387_H */