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/cpu_pm.h>
  15 #include <linux/hardirq.h>
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/notifier.h>
  18 #include <linux/signal.h>
  19 #include <linux/sched.h>
  20 #include <linux/smp.h>
  21 #include <linux/init.h>
  22
  23 #include <asm/cputype.h>
  24 #include <asm/thread_notify.h>
  25 #include <asm/vfp.h>
  26
  27 #include "vfpinstr.h"
  28 #include "vfp.h"
  29
  30 /*
  31  * Our undef handlers (in entry.S)
  32  */
  33 void vfp_testing_entry(void);
  34 void vfp_support_entry(void);
  35 void vfp_null_entry(void);
  36
  37 void (*vfp_vector)(void) = vfp_null_entry;
  38
  39 /*
  40  * The pointer to the vfpstate structure of the thread which currently
  41  * owns the context held in the VFP hardware, or NULL if the hardware
  42  * context is invalid.
  43  */
  44 union vfp_state *vfp_current_hw_state[NR_CPUS];
  45
  46 /*
  47  * Dual-use variable.
  48  * Used in startup: set to non-zero if VFP checks fail
  49  * After startup, holds VFP architecture
  50  */
  51 unsigned int VFP_arch;
  52
  53 /*
  54  * Per-thread VFP initialization.
  55  */
  56 static void vfp_thread_flush(struct thread_info *thread)
  57 {
  58         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
  59         unsigned int cpu;
  60
  61         memset(vfp, 0, sizeof(union vfp_state));
  62
  63         vfp->hard.fpexc = FPEXC_EN;
  64         vfp->hard.fpscr = FPSCR_ROUND_NEAREST;
  65
  66         /*
  67          * Disable VFP to ensure we initialize it first.  We must ensure
  68          * that the modification of vfp_current_hw_state[] and hardware disable
  69          * are done for the same CPU and without preemption.
  70          */
  71         cpu = get_cpu();
  72         if (vfp_current_hw_state[cpu] == vfp)
  73                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
  74         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
  75         put_cpu();
  76 }
  77
  78 static void vfp_thread_exit(struct thread_info *thread)
  79 {
  80         /* release case: Per-thread VFP cleanup. */
  81         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
  82         unsigned int cpu = get_cpu();
  83
  84         if (vfp_current_hw_state[cpu] == vfp)
  85                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
  86         put_cpu();
  87 }
  88
  89 static void vfp_thread_copy(struct thread_info *thread)
  90 {
  91         struct thread_info *parent = current_thread_info();
  92
  93         vfp_sync_hwstate(parent);
  94         thread->vfpstate = parent->vfpstate;
  95 }
  96
  97 /*
  98  * When this function is called with the following 'cmd's, the following
  99  * is true while this function is being run:
 100  *  THREAD_NOFTIFY_SWTICH:
 101  *   - the previously running thread will not be scheduled onto another CPU.
 102  *   - the next thread to be run (v) will not be running on another CPU.
 103  *   - thread->cpu is the local CPU number
 104  *   - not preemptible as we're called in the middle of a thread switch
 105  *  THREAD_NOTIFY_FLUSH:
 106  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
 107  *      v === current_thread_info()
 108  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
 109  *      but may change at any time.
 110  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
 111  *      it is unsafe to use thread->cpu.
 112  *  THREAD_NOTIFY_EXIT
 113  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
 114  *      v === current_thread_info()
 115  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
 116  *      but may change at any time.
 117  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
 118  *      it is unsafe to use thread->cpu.
 119  */
 120 static int vfp_notifier(struct notifier_block *self, unsigned long cmd, void *v)
 121 {
 122         struct thread_info *thread = v;
 123         u32 fpexc;
 124 #ifdef CONFIG_SMP
 125         unsigned int cpu;
 126 #endif
 127
 128         switch (cmd) {
 129         case THREAD_NOTIFY_SWITCH:
 130                 fpexc = fmrx(FPEXC);
 131
 132 #ifdef CONFIG_SMP
 133                 cpu = thread->cpu;
 134
 135                 /*
 136                  * On SMP, if VFP is enabled, save the old state in
 137                  * case the thread migrates to a different CPU. The
 138                  * restoring is done lazily.
 139                  */
 140                 if ((fpexc & FPEXC_EN) && vfp_current_hw_state[cpu]) {
 141                         vfp_save_state(vfp_current_hw_state[cpu], fpexc);
 142                         vfp_current_hw_state[cpu]->hard.cpu = cpu;
 143                 }
 144                 /*
 145                  * Thread migration, just force the reloading of the
 146                  * state on the new CPU in case the VFP registers
 147                  * contain stale data.
 148                  */
 149                 if (thread->vfpstate.hard.cpu != cpu)
 150                         vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 151 #endif
 152
 153                 /*
 154                  * Always disable VFP so we can lazily save/restore the
 155                  * old state.
 156                  */
 157                 fmxr(FPEXC, fpexc & ~FPEXC_EN);
 158                 break;
 159
 160         case THREAD_NOTIFY_FLUSH:
 161                 vfp_thread_flush(thread);
 162                 break;
 163
 164         case THREAD_NOTIFY_EXIT:
 165                 vfp_thread_exit(thread);
 166                 break;
 167
 168         case THREAD_NOTIFY_COPY:
 169                 vfp_thread_copy(thread);
 170                 break;
 171         }
 172
 173         return NOTIFY_DONE;
 174 }
 175
 176 static struct notifier_block vfp_notifier_block = {
 177         .notifier_call  = vfp_notifier,
 178 };
 179
 180 /*
 181  * Raise a SIGFPE for the current process.
 182  * sicode describes the signal being raised.
 183  */
 184 static void vfp_raise_sigfpe(unsigned int sicode, struct pt_regs *regs)
 185 {
 186         siginfo_t info;
 187
 188         memset(&info, 0, sizeof(info));
 189
 190         info.si_signo = SIGFPE;
 191         info.si_code = sicode;
 192         info.si_addr = (void __user *)(instruction_pointer(regs) - 4);
 193
 194         /*
 195          * This is the same as NWFPE, because it's not clear what
 196          * this is used for
 197          */
 198         current->thread.error_code = 0;
 199         current->thread.trap_no = 6;
 200
 201         send_sig_info(SIGFPE, &info, current);
 202 }
 203
 204 static void vfp_panic(char *reason, u32 inst)
 205 {
 206         int i;
 207
 208         printk(KERN_ERR "VFP: Error: %s\n", reason);
 209         printk(KERN_ERR "VFP: EXC 0x%08x SCR 0x%08x INST 0x%08x\n",
 210                 fmrx(FPEXC), fmrx(FPSCR), inst);
 211         for (i = 0; i < 32; i += 2)
 212                 printk(KERN_ERR "VFP: s%2u: 0x%08x s%2u: 0x%08x\n",
 213                        i, vfp_get_float(i), i+1, vfp_get_float(i+1));
 214 }
 215
 216 /*
 217  * Process bitmask of exception conditions.
 218  */
 219 static void vfp_raise_exceptions(u32 exceptions, u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 220 {
 221         int si_code = 0;
 222
 223         pr_debug("VFP: raising exceptions %08x\n", exceptions);
 224
 225         if (exceptions == VFP_EXCEPTION_ERROR) {
 226                 vfp_panic("unhandled bounce", inst);
 227                 vfp_raise_sigfpe(0, regs);
 228                 return;
 229         }
 230
 231         /*
 232          * If any of the status flags are set, update the FPSCR.
 233          * Comparison instructions always return at least one of
 234          * these flags set.
 235          */
 236         if (exceptions & (FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V))
 237                 fpscr &= ~(FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V);
 238
 239         fpscr |= exceptions;
 240
 241         fmxr(FPSCR, fpscr);
 242
 243 #define RAISE(stat,en,sig)                              \
 244         if (exceptions & stat && fpscr & en)            \
 245                 si_code = sig;
 246
 247         /*
 248          * These are arranged in priority order, least to highest.
 249          */
 250         RAISE(FPSCR_DZC, FPSCR_DZE, FPE_FLTDIV);
 251         RAISE(FPSCR_IXC, FPSCR_IXE, FPE_FLTRES);
 252         RAISE(FPSCR_UFC, FPSCR_UFE, FPE_FLTUND);
 253         RAISE(FPSCR_OFC, FPSCR_OFE, FPE_FLTOVF);
 254         RAISE(FPSCR_IOC, FPSCR_IOE, FPE_FLTINV);
 255
 256         if (si_code)
 257                 vfp_raise_sigfpe(si_code, regs);
 258 }
 259
 260 /*
 261  * Emulate a VFP instruction.
 262  */
 263 static u32 vfp_emulate_instruction(u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 264 {
 265         u32 exceptions = VFP_EXCEPTION_ERROR;
 266
 267         pr_debug("VFP: emulate: INST=0x%08x SCR=0x%08x\n", inst, fpscr);
 268
 269         if (INST_CPRTDO(inst)) {
 270                 if (!INST_CPRT(inst)) {
 271                         /*
 272                          * CPDO
 273                          */
 274                         if (vfp_single(inst)) {
 275                                 exceptions = vfp_single_cpdo(inst, fpscr);
 276                         } else {
 277                                 exceptions = vfp_double_cpdo(inst, fpscr);
 278                         }
 279                 } else {
 280                         /*
 281                          * A CPRT instruction can not appear in FPINST2, nor
 282                          * can it cause an exception.  Therefore, we do not
 283                          * have to emulate it.
 284                          */
 285                 }
 286         } else {
 287                 /*
 288                  * A CPDT instruction can not appear in FPINST2, nor can
 289                  * it cause an exception.  Therefore, we do not have to
 290                  * emulate it.
 291                  */
 292         }
 293         return exceptions & ~VFP_NAN_FLAG;
 294 }
 295
 296 /*
 297  * Package up a bounce condition.
 298  */
 299 void VFP_bounce(u32 trigger, u32 fpexc, struct pt_regs *regs)
 300 {
 301         u32 fpscr, orig_fpscr, fpsid, exceptions;
 302
 303         pr_debug("VFP: bounce: trigger %08x fpexc %08x\n", trigger, fpexc);
 304
 305         /*
 306          * At this point, FPEXC can have the following configuration:
 307          *
 308          *  EX DEX IXE
 309          *  0   1   x   - synchronous exception
 310          *  1   x   0   - asynchronous exception
 311          *  1   x   1   - sychronous on VFP subarch 1 and asynchronous on later
 312          *  0   0   1   - synchronous on VFP9 (non-standard subarch 1
 313          *                implementation), undefined otherwise
 314          *
 315          * Clear various bits and enable access to the VFP so we can
 316          * handle the bounce.
 317          */
 318         fmxr(FPEXC, fpexc & ~(FPEXC_EX|FPEXC_DEX|FPEXC_FP2V|FPEXC_VV|FPEXC_TRAP_MASK));
 319
 320         fpsid = fmrx(FPSID);
 321         orig_fpscr = fpscr = fmrx(FPSCR);
 322
 323         /*
 324          * Check for the special VFP subarch 1 and FPSCR.IXE bit case
 325          */
 326         if ((fpsid & FPSID_ARCH_MASK) == (1 << FPSID_ARCH_BIT)
 327             && (fpscr & FPSCR_IXE)) {
 328                 /*
 329                  * Synchronous exception, emulate the trigger instruction
 330                  */
 331                 goto emulate;
 332         }
 333
 334         if (fpexc & FPEXC_EX) {
 335 #ifndef CONFIG_CPU_FEROCEON
 336                 /*
 337                  * Asynchronous exception. The instruction is read from FPINST
 338                  * and the interrupted instruction has to be restarted.
 339                  */
 340                 trigger = fmrx(FPINST);
 341                 regs->ARM_pc -= 4;
 342 #endif
 343         } else if (!(fpexc & FPEXC_DEX)) {
 344                 /*
 345                  * Illegal combination of bits. It can be caused by an
 346                  * unallocated VFP instruction but with FPSCR.IXE set and not
 347                  * on VFP subarch 1.
 348                  */
 349                  vfp_raise_exceptions(VFP_EXCEPTION_ERROR, trigger, fpscr, regs);
 350                 goto exit;
 351         }
 352
 353         /*
 354          * Modify fpscr to indicate the number of iterations remaining.
 355          * If FPEXC.EX is 0, FPEXC.DEX is 1 and the FPEXC.VV bit indicates
 356          * whether FPEXC.VECITR or FPSCR.LEN is used.
 357          */
 358         if (fpexc & (FPEXC_EX | FPEXC_VV)) {
 359                 u32 len;
 360
 361                 len = fpexc + (1 << FPEXC_LENGTH_BIT);
 362
 363                 fpscr &= ~FPSCR_LENGTH_MASK;
 364                 fpscr |= (len & FPEXC_LENGTH_MASK) << (FPSCR_LENGTH_BIT - FPEXC_LENGTH_BIT);
 365         }
 366
 367         /*
 368          * Handle the first FP instruction.  We used to take note of the
 369          * FPEXC bounce reason, but this appears to be unreliable.
 370          * Emulate the bounced instruction instead.
 371          */
 372         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, fpscr, regs);
 373         if (exceptions)
 374                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 375
 376         /*
 377          * If there isn't a second FP instruction, exit now. Note that
 378          * the FPEXC.FP2V bit is valid only if FPEXC.EX is 1.
 379          */
 380         if (fpexc ^ (FPEXC_EX | FPEXC_FP2V))
 381                 goto exit;
 382
 383         /*
 384          * The barrier() here prevents fpinst2 being read
 385          * before the condition above.
 386          */
 387         barrier();
 388         trigger = fmrx(FPINST2);
 389
 390  emulate:
 391         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, orig_fpscr, regs);
 392         if (exceptions)
 393                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 394  exit:
 395         preempt_enable();
 396 }
 397
 398 static void vfp_enable(void *unused)
 399 {
 400         u32 access;
 401
 402         BUG_ON(preemptible());
 403         access = get_copro_access();
 404
 405         /*
 406          * Enable full access to VFP (cp10 and cp11)
 407          */
 408         set_copro_access(access | CPACC_FULL(10) | CPACC_FULL(11));
 409 }
 410
 411 #ifdef CONFIG_CPU_PM
 412 static int vfp_pm_suspend(void)
 413 {
 414         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 415         u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 416
 417         /* if vfp is on, then save state for resumption */
 418         if (fpexc & FPEXC_EN) {
 419                 printk(KERN_DEBUG "%s: saving vfp state\n", __func__);
 420                 vfp_save_state(&ti->vfpstate, fpexc);
 421
 422                 /* disable, just in case */
 423                 fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 424         } else if (vfp_current_hw_state[ti->cpu]) {
 425 #ifndef CONFIG_SMP
 426                 fmxr(FPEXC, fpexc | FPEXC_EN);
 427                 vfp_save_state(vfp_current_hw_state[ti->cpu], fpexc);
 428                 fmxr(FPEXC, fpexc);
 429 #endif
 430         }
 431
 432         /* clear any information we had about last context state */
 433         vfp_current_hw_state[ti->cpu] = NULL;
 434
 435         return 0;
 436 }
 437
 438 static void vfp_pm_resume(void)
 439 {
 440         /* ensure we have access to the vfp */
 441         vfp_enable(NULL);
 442
 443         /* and disable it to ensure the next usage restores the state */
 444         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 445 }
 446
 447 static int vfp_cpu_pm_notifier(struct notifier_block *self, unsigned long cmd,
 448         void *v)
 449 {
 450         switch (cmd) {
 451         case CPU_PM_ENTER:
 452                 vfp_pm_suspend();
 453                 break;
 454         case CPU_PM_ENTER_FAILED:
 455         case CPU_PM_EXIT:
 456                 vfp_pm_resume();
 457                 break;
 458         }
 459         return NOTIFY_OK;
 460 }
 461
 462 static struct notifier_block vfp_cpu_pm_notifier_block = {
 463         .notifier_call = vfp_cpu_pm_notifier,
 464 };
 465
 466 static void vfp_pm_init(void)
 467 {
 468         cpu_pm_register_notifier(&vfp_cpu_pm_notifier_block);
 469 }
 470
 471 #else
 472 static inline void vfp_pm_init(void) { }
 473 #endif /* CONFIG_CPU_PM */
 474
 475 void vfp_sync_hwstate(struct thread_info *thread)
 476 {
 477         unsigned int cpu = get_cpu();
 478
 479         /*
 480          * If the thread we're interested in is the current owner of the
 481          * hardware VFP state, then we need to save its state.
 482          */
 483         if (vfp_current_hw_state[cpu] == &thread->vfpstate) {
 484                 u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 485
 486                 /*
 487                  * Save the last VFP state on this CPU.
 488                  */
 489                 fmxr(FPEXC, fpexc | FPEXC_EN);
 490                 vfp_save_state(&thread->vfpstate, fpexc | FPEXC_EN);
 491                 fmxr(FPEXC, fpexc);
 492         }
 493
 494         put_cpu();
 495 }
 496
 497 void vfp_flush_hwstate(struct thread_info *thread)
 498 {
 499         unsigned int cpu = get_cpu();
 500
 501         /*
 502          * If the thread we're interested in is the current owner of the
 503          * hardware VFP state, then we need to save its state.
 504          */
 505         if (vfp_current_hw_state[cpu] == &thread->vfpstate) {
 506                 u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 507
 508                 fmxr(FPEXC, fpexc & ~FPEXC_EN);
 509
 510                 /*
 511                  * Set the context to NULL to force a reload the next time
 512                  * the thread uses the VFP.
 513                  */
 514                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 515         }
 516
 517 #ifdef CONFIG_SMP
 518         /*
 519          * For SMP we still have to take care of the case where the thread
 520          * migrates to another CPU and then back to the original CPU on which
 521          * the last VFP user is still the same thread. Mark the thread VFP
 522          * state as belonging to a non-existent CPU so that the saved one will
 523          * be reloaded in the above case.
 524          */
 525         thread->vfpstate.hard.cpu = NR_CPUS;
 526 #endif
 527         put_cpu();
 528 }
 529
 530 /*
 531  * VFP hardware can lose all context when a CPU goes offline.
 532  * As we will be running in SMP mode with CPU hotplug, we will save the
 533  * hardware state at every thread switch.  We clear our held state when
 534  * a CPU has been killed, indicating that the VFP hardware doesn't contain
 535  * a threads VFP state.  When a CPU starts up, we re-enable access to the
 536  * VFP hardware.
 537  *
 538  * Both CPU_DYING and CPU_STARTING are called on the CPU which
 539  * is being offlined/onlined.
 540  */
 541 static int vfp_hotplug(struct notifier_block *b, unsigned long action,
 542         void *hcpu)
 543 {
 544         if (action == CPU_DYING || action == CPU_DYING_FROZEN) {
 545                 unsigned int cpu = (long)hcpu;
 546                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 547         } else if (action == CPU_STARTING || action == CPU_STARTING_FROZEN)
 548                 vfp_enable(NULL);
 549         return NOTIFY_OK;
 550 }
 551
 552 /*
 553  * VFP support code initialisation.
 554  */
 555 static int __init vfp_init(void)
 556 {
 557         unsigned int vfpsid;
 558         unsigned int cpu_arch = cpu_architecture();
 559
 560         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6)
 561                 on_each_cpu(vfp_enable, NULL, 1);
 562
 563         /*
 564          * First check that there is a VFP that we can use.
 565          * The handler is already setup to just log calls, so
 566          * we just need to read the VFPSID register.
 567          */
 568         vfp_vector = vfp_testing_entry;
 569         barrier();
 570         vfpsid = fmrx(FPSID);
 571         barrier();
 572         vfp_vector = vfp_null_entry;
 573
 574         printk(KERN_INFO "VFP support v0.3: ");
 575         if (VFP_arch)
 576                 printk("not present\n");
 577         else if (vfpsid & FPSID_NODOUBLE) {
 578                 printk("no double precision support\n");
 579         } else {
 580                 hotcpu_notifier(vfp_hotplug, 0);
 581
 582                 VFP_arch = (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT;  /* Extract the architecture version */
 583                 printk("implementor %02x architecture %d part %02x variant %x rev %x\n",
 584                         (vfpsid & FPSID_IMPLEMENTER_MASK) >> FPSID_IMPLEMENTER_BIT,
 585                         (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT,
 586                         (vfpsid & FPSID_PART_MASK) >> FPSID_PART_BIT,
 587                         (vfpsid & FPSID_VARIANT_MASK) >> FPSID_VARIANT_BIT,
 588                         (vfpsid & FPSID_REV_MASK) >> FPSID_REV_BIT);
 589
 590                 vfp_vector = vfp_support_entry;
 591
 592                 thread_register_notifier(&vfp_notifier_block);
 593                 vfp_pm_init();
 594
 595                 /*
 596                  * We detected VFP, and the support code is
 597                  * in place; report VFP support to userspace.
 598                  */
 599                 elf_hwcap |= HWCAP_VFP;
 600 #ifdef CONFIG_VFPv3
 601                 if (VFP_arch >= 2) {
 602                         elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3;
 603
 604                         /*
 605                          * Check for VFPv3 D16 and VFPv4 D16.  CPUs in
 606                          * this configuration only have 16 x 64bit
 607                          * registers.
 608                          */
 609                         if (((fmrx(MVFR0) & MVFR0_A_SIMD_MASK)) == 1)
 610                                 elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3D16; /* also v4-D16 */
 611                         else
 612                                 elf_hwcap |= HWCAP_VFPD32;
 613                 }
 614 #endif
 615 #ifdef CONFIG_NEON
 616                 /*
 617                  * Check for the presence of the Advanced SIMD
 618                  * load/store instructions, integer and single
 619                  * precision floating point operations. Only check
 620                  * for NEON if the hardware has the MVFR registers.
 621                  */
 622                 if ((read_cpuid_id() & 0x000f0000) == 0x000f0000) {
 623                         if ((fmrx(MVFR1) & 0x000fff00) == 0x00011100)
 624                                 elf_hwcap |= HWCAP_NEON;
 625                 }
 626 #endif
 627         }
 628         return 0;
 629 }
 630
 631 late_initcall(vfp_init);