i387: re-introduce FPU state preloading at context switch time
authorLinus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Sat, 18 Feb 2012 20:56:35 +0000 (12:56 -0800)
committerGreg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Thu, 1 Mar 2012 00:34:26 +0000 (16:34 -0800)
commitf4def3f88dc57648d1603656f1ffdf498bfce1ee
treea277f40828d1123325362c4d5823454de5e63e88
parent0a9d89d976531bd5ea7fce618cee886c79b43e07
i387: re-introduce FPU state preloading at context switch time

commit 34ddc81a230b15c0e345b6b253049db731499f7e upstream.

After all the FPU state cleanups and finally finding the problem that
caused all our FPU save/restore problems, this re-introduces the
preloading of FPU state that was removed in commit b3b0870ef3ff ("i387:
do not preload FPU state at task switch time").

However, instead of simply reverting the removal, this reimplements
preloading with several fixes, most notably

 - properly abstracted as a true FPU state switch, rather than as
   open-coded save and restore with various hacks.

   In particular, implementing it as a proper FPU state switch allows us
   to optimize the CR0.TS flag accesses: there is no reason to set the
   TS bit only to then almost immediately clear it again.  CR0 accesses
   are quite slow and expensive, don't flip the bit back and forth for
   no good reason.

 - Make sure that the same model works for both x86-32 and x86-64, so
   that there are no gratuitous differences between the two due to the
   way they save and restore segment state differently due to
   architectural differences that really don't matter to the FPU state.

 - Avoid exposing the "preload" state to the context switch routines,
   and in particular allow the concept of lazy state restore: if nothing
   else has used the FPU in the meantime, and the process is still on
   the same CPU, we can avoid restoring state from memory entirely, just
   re-expose the state that is still in the FPU unit.

   That optimized lazy restore isn't actually implemented here, but the
   infrastructure is set up for it.  Of course, older CPU's that use
   'fnsave' to save the state cannot take advantage of this, since the
   state saving also trashes the state.

In other words, there is now an actual _design_ to the FPU state saving,
rather than just random historical baggage.  Hopefully it's easier to
follow as a result.

Signed-off-by: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Signed-off-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
arch/x86/include/asm/i387.h
arch/x86/kernel/process_32.c
arch/x86/kernel/process_64.c
arch/x86/kernel/traps.c