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/types.h>
  12 #include <linux/cpu.h>
  13 #include <linux/cpu_pm.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/cp15.h>
  22 #include <asm/cputype.h>
  23 #include <asm/system_info.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  * Dual-use variable.
  41  * Used in startup: set to non-zero if VFP checks fail
  42  * After startup, holds VFP architecture
  43  */
  44 unsigned int VFP_arch;
  45
  46 /*
  47  * The pointer to the vfpstate structure of the thread which currently
  48  * owns the context held in the VFP hardware, or NULL if the hardware
  49  * context is invalid.
  50  *
  51  * For UP, this is sufficient to tell which thread owns the VFP context.
  52  * However, for SMP, we also need to check the CPU number stored in the
  53  * saved state too to catch migrations.
  54  */
  55 union vfp_state *vfp_current_hw_state[NR_CPUS];
  56
  57 /*
  58  * Is 'thread's most up to date state stored in this CPUs hardware?
  59  * Must be called from non-preemptible context.
  60  */
  61 static bool vfp_state_in_hw(unsigned int cpu, struct thread_info *thread)
  62 {
  63 #ifdef CONFIG_SMP
  64         if (thread->vfpstate.hard.cpu != cpu)
  65                 return false;
  66 #endif
  67         return vfp_current_hw_state[cpu] == &thread->vfpstate;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Force a reload of the VFP context from the thread structure.  We do
  72  * this by ensuring that access to the VFP hardware is disabled, and
  73  * clear vfp_current_hw_state.  Must be called from non-preemptible context.
  74  */
  75 static void vfp_force_reload(unsigned int cpu, struct thread_info *thread)
  76 {
  77         if (vfp_state_in_hw(cpu, thread)) {
  78                 fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
  79                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
  80         }
  81 #ifdef CONFIG_SMP
  82         thread->vfpstate.hard.cpu = NR_CPUS;
  83 #endif
  84 }
  85
  86 /*
  87  * Per-thread VFP initialization.
  88  */
  89 static void vfp_thread_flush(struct thread_info *thread)
  90 {
  91         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
  92         unsigned int cpu;
  93
  94         /*
  95          * Disable VFP to ensure we initialize it first.  We must ensure
  96          * that the modification of vfp_current_hw_state[] and hardware
  97          * disable are done for the same CPU and without preemption.
  98          *
  99          * Do this first to ensure that preemption won't overwrite our
 100          * state saving should access to the VFP be enabled at this point.
 101          */
 102         cpu = get_cpu();
 103         if (vfp_current_hw_state[cpu] == vfp)
 104                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 105         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 106         put_cpu();
 107
 108         memset(vfp, 0, sizeof(union vfp_state));
 109
 110         vfp->hard.fpexc = FPEXC_EN;
 111         vfp->hard.fpscr = FPSCR_ROUND_NEAREST;
 112 #ifdef CONFIG_SMP
 113         vfp->hard.cpu = NR_CPUS;
 114 #endif
 115 }
 116
 117 static void vfp_thread_exit(struct thread_info *thread)
 118 {
 119         /* release case: Per-thread VFP cleanup. */
 120         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
 121         unsigned int cpu = get_cpu();
 122
 123         if (vfp_current_hw_state[cpu] == vfp)
 124                 vfp_current_hw_state[cpu] = NULL;
 125         put_cpu();
 126 }
 127
 128 static void vfp_thread_copy(struct thread_info *thread)
 129 {
 130         struct thread_info *parent = current_thread_info();
 131
 132         vfp_sync_hwstate(parent);
 133         thread->vfpstate = parent->vfpstate;
 134 #ifdef CONFIG_SMP
 135         thread->vfpstate.hard.cpu = NR_CPUS;
 136 #endif
 137 }
 138
 139 /*
 140  * When this function is called with the following 'cmd's, the following
 141  * is true while this function is being run:
 142  *  THREAD_NOFTIFY_SWTICH:
 143  *   - the previously running thread will not be scheduled onto another CPU.
 144  *   - the next thread to be run (v) will not be running on another CPU.
 145  *   - thread->cpu is the local CPU number
 146  *   - not preemptible as we're called in the middle of a thread switch
 147  *  THREAD_NOTIFY_FLUSH:
 148  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
 149  *      v === current_thread_info()
 150  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
 151  *      but may change at any time.
 152  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
 153  *      it is unsafe to use thread->cpu.
 154  *  THREAD_NOTIFY_EXIT
 155  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
 156  *      v === current_thread_info()
 157  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
 158  *      but may change at any time.
 159  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
 160  *      it is unsafe to use thread->cpu.
 161  */
 162 static int vfp_notifier(struct notifier_block *self, unsigned long cmd, void *v)
 163 {
 164         struct thread_info *thread = v;
 165         u32 fpexc;
 166 #ifdef CONFIG_SMP
 167         unsigned int cpu;
 168 #endif
 169
 170         switch (cmd) {
 171         case THREAD_NOTIFY_SWITCH:
 172                 fpexc = fmrx(FPEXC);
 173
 174 #ifdef CONFIG_SMP
 175                 cpu = thread->cpu;
 176
 177                 /*
 178                  * On SMP, if VFP is enabled, save the old state in
 179                  * case the thread migrates to a different CPU. The
 180                  * restoring is done lazily.
 181                  */
 182                 if ((fpexc & FPEXC_EN) && vfp_current_hw_state[cpu])
 183                         vfp_save_state(vfp_current_hw_state[cpu], fpexc);
 184 #endif
 185
 186                 /*
 187                  * Always disable VFP so we can lazily save/restore the
 188                  * old state.
 189                  */
 190                 fmxr(FPEXC, fpexc & ~FPEXC_EN);
 191                 break;
 192
 193         case THREAD_NOTIFY_FLUSH:
 194                 vfp_thread_flush(thread);
 195                 break;
 196
 197         case THREAD_NOTIFY_EXIT:
 198                 vfp_thread_exit(thread);
 199                 break;
 200
 201         case THREAD_NOTIFY_COPY:
 202                 vfp_thread_copy(thread);
 203                 break;
 204         }
 205
 206         return NOTIFY_DONE;
 207 }
 208
 209 static struct notifier_block vfp_notifier_block = {
 210         .notifier_call  = vfp_notifier,
 211 };
 212
 213 /*
 214  * Raise a SIGFPE for the current process.
 215  * sicode describes the signal being raised.
 216  */
 217 static void vfp_raise_sigfpe(unsigned int sicode, struct pt_regs *regs)
 218 {
 219         siginfo_t info;
 220
 221         memset(&info, 0, sizeof(info));
 222
 223         info.si_signo = SIGFPE;
 224         info.si_code = sicode;
 225         info.si_addr = (void __user *)(instruction_pointer(regs) - 4);
 226
 227         /*
 228          * This is the same as NWFPE, because it's not clear what
 229          * this is used for
 230          */
 231         current->thread.error_code = 0;
 232         current->thread.trap_no = 6;
 233
 234         send_sig_info(SIGFPE, &info, current);
 235 }
 236
 237 static void vfp_panic(char *reason, u32 inst)
 238 {
 239         int i;
 240
 241         printk(KERN_ERR "VFP: Error: %s\n", reason);
 242         printk(KERN_ERR "VFP: EXC 0x%08x SCR 0x%08x INST 0x%08x\n",
 243                 fmrx(FPEXC), fmrx(FPSCR), inst);
 244         for (i = 0; i < 32; i += 2)
 245                 printk(KERN_ERR "VFP: s%2u: 0x%08x s%2u: 0x%08x\n",
 246                        i, vfp_get_float(i), i+1, vfp_get_float(i+1));
 247 }
 248
 249 /*
 250  * Process bitmask of exception conditions.
 251  */
 252 static void vfp_raise_exceptions(u32 exceptions, u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 253 {
 254         int si_code = 0;
 255
 256         pr_debug("VFP: raising exceptions %08x\n", exceptions);
 257
 258         if (exceptions == VFP_EXCEPTION_ERROR) {
 259                 vfp_panic("unhandled bounce", inst);
 260                 vfp_raise_sigfpe(0, regs);
 261                 return;
 262         }
 263
 264         /*
 265          * If any of the status flags are set, update the FPSCR.
 266          * Comparison instructions always return at least one of
 267          * these flags set.
 268          */
 269         if (exceptions & (FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V))
 270                 fpscr &= ~(FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V);
 271
 272         fpscr |= exceptions;
 273
 274         fmxr(FPSCR, fpscr);
 275
 276 #define RAISE(stat,en,sig)                              \
 277         if (exceptions & stat && fpscr & en)            \
 278                 si_code = sig;
 279
 280         /*
 281          * These are arranged in priority order, least to highest.
 282          */
 283         RAISE(FPSCR_DZC, FPSCR_DZE, FPE_FLTDIV);
 284         RAISE(FPSCR_IXC, FPSCR_IXE, FPE_FLTRES);
 285         RAISE(FPSCR_UFC, FPSCR_UFE, FPE_FLTUND);
 286         RAISE(FPSCR_OFC, FPSCR_OFE, FPE_FLTOVF);
 287         RAISE(FPSCR_IOC, FPSCR_IOE, FPE_FLTINV);
 288
 289         if (si_code)
 290                 vfp_raise_sigfpe(si_code, regs);
 291 }
 292
 293 /*
 294  * Emulate a VFP instruction.
 295  */
 296 static u32 vfp_emulate_instruction(u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
 297 {
 298         u32 exceptions = VFP_EXCEPTION_ERROR;
 299
 300         pr_debug("VFP: emulate: INST=0x%08x SCR=0x%08x\n", inst, fpscr);
 301
 302         if (INST_CPRTDO(inst)) {
 303                 if (!INST_CPRT(inst)) {
 304                         /*
 305                          * CPDO
 306                          */
 307                         if (vfp_single(inst)) {
 308                                 exceptions = vfp_single_cpdo(inst, fpscr);
 309                         } else {
 310                                 exceptions = vfp_double_cpdo(inst, fpscr);
 311                         }
 312                 } else {
 313                         /*
 314                          * A CPRT instruction can not appear in FPINST2, nor
 315                          * can it cause an exception.  Therefore, we do not
 316                          * have to emulate it.
 317                          */
 318                 }
 319         } else {
 320                 /*
 321                  * A CPDT instruction can not appear in FPINST2, nor can
 322                  * it cause an exception.  Therefore, we do not have to
 323                  * emulate it.
 324                  */
 325         }
 326         return exceptions & ~VFP_NAN_FLAG;
 327 }
 328
 329 /*
 330  * Package up a bounce condition.
 331  */
 332 void VFP_bounce(u32 trigger, u32 fpexc, struct pt_regs *regs)
 333 {
 334         u32 fpscr, orig_fpscr, fpsid, exceptions;
 335
 336         pr_debug("VFP: bounce: trigger %08x fpexc %08x\n", trigger, fpexc);
 337
 338         /*
 339          * At this point, FPEXC can have the following configuration:
 340          *
 341          *  EX DEX IXE
 342          *  0   1   x   - synchronous exception
 343          *  1   x   0   - asynchronous exception
 344          *  1   x   1   - sychronous on VFP subarch 1 and asynchronous on later
 345          *  0   0   1   - synchronous on VFP9 (non-standard subarch 1
 346          *                implementation), undefined otherwise
 347          *
 348          * Clear various bits and enable access to the VFP so we can
 349          * handle the bounce.
 350          */
 351         fmxr(FPEXC, fpexc & ~(FPEXC_EX|FPEXC_DEX|FPEXC_FP2V|FPEXC_VV|FPEXC_TRAP_MASK));
 352
 353         fpsid = fmrx(FPSID);
 354         orig_fpscr = fpscr = fmrx(FPSCR);
 355
 356         /*
 357          * Check for the special VFP subarch 1 and FPSCR.IXE bit case
 358          */
 359         if ((fpsid & FPSID_ARCH_MASK) == (1 << FPSID_ARCH_BIT)
 360             && (fpscr & FPSCR_IXE)) {
 361                 /*
 362                  * Synchronous exception, emulate the trigger instruction
 363                  */
 364                 goto emulate;
 365         }
 366
 367         if (fpexc & FPEXC_EX) {
 368 #ifndef CONFIG_CPU_FEROCEON
 369                 /*
 370                  * Asynchronous exception. The instruction is read from FPINST
 371                  * and the interrupted instruction has to be restarted.
 372                  */
 373                 trigger = fmrx(FPINST);
 374                 regs->ARM_pc -= 4;
 375 #endif
 376         } else if (!(fpexc & FPEXC_DEX)) {
 377                 /*
 378                  * Illegal combination of bits. It can be caused by an
 379                  * unallocated VFP instruction but with FPSCR.IXE set and not
 380                  * on VFP subarch 1.
 381                  */
 382                  vfp_raise_exceptions(VFP_EXCEPTION_ERROR, trigger, fpscr, regs);
 383                 goto exit;
 384         }
 385
 386         /*
 387          * Modify fpscr to indicate the number of iterations remaining.
 388          * If FPEXC.EX is 0, FPEXC.DEX is 1 and the FPEXC.VV bit indicates
 389          * whether FPEXC.VECITR or FPSCR.LEN is used.
 390          */
 391         if (fpexc & (FPEXC_EX | FPEXC_VV)) {
 392                 u32 len;
 393
 394                 len = fpexc + (1 << FPEXC_LENGTH_BIT);
 395
 396                 fpscr &= ~FPSCR_LENGTH_MASK;
 397                 fpscr |= (len & FPEXC_LENGTH_MASK) << (FPSCR_LENGTH_BIT - FPEXC_LENGTH_BIT);
 398         }
 399
 400         /*
 401          * Handle the first FP instruction.  We used to take note of the
 402          * FPEXC bounce reason, but this appears to be unreliable.
 403          * Emulate the bounced instruction instead.
 404          */
 405         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, fpscr, regs);
 406         if (exceptions)
 407                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 408
 409         /*
 410          * If there isn't a second FP instruction, exit now. Note that
 411          * the FPEXC.FP2V bit is valid only if FPEXC.EX is 1.
 412          */
 413         if (fpexc ^ (FPEXC_EX | FPEXC_FP2V))
 414                 goto exit;
 415
 416         /*
 417          * The barrier() here prevents fpinst2 being read
 418          * before the condition above.
 419          */
 420         barrier();
 421         trigger = fmrx(FPINST2);
 422
 423  emulate:
 424         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, orig_fpscr, regs);
 425         if (exceptions)
 426                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
 427  exit:
 428         preempt_enable();
 429 }
 430
 431 static void vfp_enable(void *unused)
 432 {
 433         u32 access = get_copro_access();
 434
 435         /*
 436          * Enable full access to VFP (cp10 and cp11)
 437          */
 438         set_copro_access(access | CPACC_FULL(10) | CPACC_FULL(11));
 439 }
 440
 441 #ifdef CONFIG_CPU_PM
 442 static int vfp_pm_suspend(void)
 443 {
 444         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 445         u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 446
 447         /* if vfp is on, then save state for resumption */
 448         if (fpexc & FPEXC_EN) {
 449                 printk(KERN_DEBUG "%s: saving vfp state\n", __func__);
 450                 vfp_save_state(&ti->vfpstate, fpexc);
 451
 452                 /* disable, just in case */
 453                 fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 454         }
 455
 456         /* clear any information we had about last context state */
 457         memset(vfp_current_hw_state, 0, sizeof(vfp_current_hw_state));
 458
 459         return 0;
 460 }
 461
 462 static void vfp_pm_resume(void)
 463 {
 464         /* ensure we have access to the vfp */
 465         vfp_enable(NULL);
 466
 467         /* and disable it to ensure the next usage restores the state */
 468         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
 469 }
 470
 471 static int vfp_cpu_pm_notifier(struct notifier_block *self, unsigned long cmd,
 472         void *v)
 473 {
 474         switch (cmd) {
 475         case CPU_PM_ENTER:
 476                 vfp_pm_suspend();
 477                 break;
 478         case CPU_PM_ENTER_FAILED:
 479         case CPU_PM_EXIT:
 480                 vfp_pm_resume();
 481                 break;
 482         }
 483         return NOTIFY_OK;
 484 }
 485
 486 static struct notifier_block vfp_cpu_pm_notifier_block = {
 487         .notifier_call = vfp_cpu_pm_notifier,
 488 };
 489
 490 static void vfp_pm_init(void)
 491 {
 492         cpu_pm_register_notifier(&vfp_cpu_pm_notifier_block);
 493 }
 494
 495 #else
 496 static inline void vfp_pm_init(void) { }
 497 #endif /* CONFIG_CPU_PM */
 498
 499 /*
 500  * Ensure that the VFP state stored in 'thread->vfpstate' is up to date
 501  * with the hardware state.
 502  */
 503 void vfp_sync_hwstate(struct thread_info *thread)
 504 {
 505         unsigned int cpu = get_cpu();
 506
 507         if (vfp_state_in_hw(cpu, thread)) {
 508                 u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
 509
 510                 /*
 511                  * Save the last VFP state on this CPU.
 512                  */
 513                 fmxr(FPEXC, fpexc | FPEXC_EN);
 514                 vfp_save_state(&thread->vfpstate, fpexc | FPEXC_EN);
 515                 fmxr(FPEXC, fpexc);
 516         }
 517
 518         put_cpu();
 519 }
 520
 521 /* Ensure that the thread reloads the hardware VFP state on the next use. */
 522 void vfp_flush_hwstate(struct thread_info *thread)
 523 {
 524         unsigned int cpu = get_cpu();
 525
 526         vfp_force_reload(cpu, thread);
 527
 528         put_cpu();
 529 }
 530
 531 /*
 532  * VFP hardware can lose all context when a CPU goes offline.
 533  * As we will be running in SMP mode with CPU hotplug, we will save the
 534  * hardware state at every thread switch.  We clear our held state when
 535  * a CPU has been killed, indicating that the VFP hardware doesn't contain
 536  * a threads VFP state.  When a CPU starts up, we re-enable access to the
 537  * VFP hardware.
 538  *
 539  * Both CPU_DYING and CPU_STARTING are called on the CPU which
 540  * is being offlined/onlined.
 541  */
 542 static int vfp_hotplug(struct notifier_block *b, unsigned long action,
 543         void *hcpu)
 544 {
 545         if (action == CPU_DYING || action == CPU_DYING_FROZEN) {
 546                 vfp_force_reload((long)hcpu, current_thread_info());
 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                 vfp_enable(NULL);
 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                 smp_call_function(vfp_enable, NULL, 1);
 583
 584                 VFP_arch = (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT;  /* Extract the architecture version */
 585                 printk("implementor %02x architecture %d part %02x variant %x rev %x\n",
 586                         (vfpsid & FPSID_IMPLEMENTER_MASK) >> FPSID_IMPLEMENTER_BIT,
 587                         (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT,
 588                         (vfpsid & FPSID_PART_MASK) >> FPSID_PART_BIT,
 589                         (vfpsid & FPSID_VARIANT_MASK) >> FPSID_VARIANT_BIT,
 590                         (vfpsid & FPSID_REV_MASK) >> FPSID_REV_BIT);
 591
 592                 vfp_vector = vfp_support_entry;
 593
 594                 thread_register_notifier(&vfp_notifier_block);
 595                 vfp_pm_init();
 596
 597                 /*
 598                  * We detected VFP, and the support code is
 599                  * in place; report VFP support to userspace.
 600                  */
 601                 elf_hwcap |= HWCAP_VFP;
 602 #ifdef CONFIG_VFPv3
 603                 if (VFP_arch >= 2) {
 604                         elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3;
 605
 606                         /*
 607                          * Check for VFPv3 D16. CPUs in this configuration
 608                          * only have 16 x 64bit registers.
 609                          */
 610                         if (((fmrx(MVFR0) & MVFR0_A_SIMD_MASK)) == 1)
 611                                 elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3D16;
 612                 }
 613 #endif
 614                 /*
 615                  * Check for the presence of the Advanced SIMD
 616                  * load/store instructions, integer and single
 617                  * precision floating point operations. Only check
 618                  * for NEON if the hardware has the MVFR registers.
 619                  */
 620                 if ((read_cpuid_id() & 0x000f0000) == 0x000f0000) {
 621 #ifdef CONFIG_NEON
 622                         if ((fmrx(MVFR1) & 0x000fff00) == 0x00011100)
 623                                 elf_hwcap |= HWCAP_NEON;
 624 #endif
 625                         if ((fmrx(MVFR1) & 0xf0000000) == 0x10000000)
 626                                 elf_hwcap |= HWCAP_VFPv4;
 627                 }
 628         }
 629         return 0;
 630 }
 631
 632 late_initcall(vfp_init);