arch/ppc/kernel/align.c

   1 /*
   2  * align.c - handle alignment exceptions for the Power PC.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1996 Paul Mackerras <paulus@cs.anu.edu.au>
   5  * Copyright (c) 1998-1999 TiVo, Inc.
   6  *   PowerPC 403GCX modifications.
   7  * Copyright (c) 1999 Grant Erickson <grant@lcse.umn.edu>
   8  *   PowerPC 403GCX/405GP modifications.
   9  */
  10 #include <linux/config.h>
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <asm/ptrace.h>
  14 #include <asm/processor.h>
  15 #include <asm/uaccess.h>
  16 #include <asm/system.h>
  17 #include <asm/cache.h>
  18
  19 struct aligninfo {
  20         unsigned char len;
  21         unsigned char flags;
  22 };
  23
  24 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_POWER4) || defined(CONFIG_BOOKE)
  25 #define OPCD(inst)      (((inst) & 0xFC000000) >> 26)
  26 #define RS(inst)        (((inst) & 0x03E00000) >> 21)
  27 #define RA(inst)        (((inst) & 0x001F0000) >> 16)
  28 #define IS_XFORM(code)  ((code) == 31)
  29 #endif
  30
  31 #define INVALID { 0, 0 }
  32
  33 #define LD      1       /* load */
  34 #define ST      2       /* store */
  35 #define SE      4       /* sign-extend value */
  36 #define F       8       /* to/from fp regs */
  37 #define U       0x10    /* update index register */
  38 #define M       0x20    /* multiple load/store */
  39 #define S       0x40    /* single-precision fp, or byte-swap value */
  40 #define SX      0x40    /* byte count in XER */
  41 #define HARD    0x80    /* string, stwcx. */
  42
  43 #define DCBZ    0x5f    /* 8xx/82xx dcbz faults when cache not enabled */
  44
  45 /*
  46  * The PowerPC stores certain bits of the instruction that caused the
  47  * alignment exception in the DSISR register.  This array maps those
  48  * bits to information about the operand length and what the
  49  * instruction would do.
  50  */
  51 static struct aligninfo aligninfo[128] = {
  52         { 4, LD },              /* 00 0 0000: lwz / lwarx */
  53         INVALID,                /* 00 0 0001 */
  54         { 4, ST },              /* 00 0 0010: stw */
  55         INVALID,                /* 00 0 0011 */
  56         { 2, LD },              /* 00 0 0100: lhz */
  57         { 2, LD+SE },           /* 00 0 0101: lha */
  58         { 2, ST },              /* 00 0 0110: sth */
  59         { 4, LD+M },            /* 00 0 0111: lmw */
  60         { 4, LD+F+S },          /* 00 0 1000: lfs */
  61         { 8, LD+F },            /* 00 0 1001: lfd */
  62         { 4, ST+F+S },          /* 00 0 1010: stfs */
  63         { 8, ST+F },            /* 00 0 1011: stfd */
  64         INVALID,                /* 00 0 1100 */
  65         INVALID,                /* 00 0 1101: ld/ldu/lwa */
  66         INVALID,                /* 00 0 1110 */
  67         INVALID,                /* 00 0 1111: std/stdu */
  68         { 4, LD+U },            /* 00 1 0000: lwzu */
  69         INVALID,                /* 00 1 0001 */
  70         { 4, ST+U },            /* 00 1 0010: stwu */
  71         INVALID,                /* 00 1 0011 */
  72         { 2, LD+U },            /* 00 1 0100: lhzu */
  73         { 2, LD+SE+U },         /* 00 1 0101: lhau */
  74         { 2, ST+U },            /* 00 1 0110: sthu */
  75         { 4, ST+M },            /* 00 1 0111: stmw */
  76         { 4, LD+F+S+U },        /* 00 1 1000: lfsu */
  77         { 8, LD+F+U },          /* 00 1 1001: lfdu */
  78         { 4, ST+F+S+U },        /* 00 1 1010: stfsu */
  79         { 8, ST+F+U },          /* 00 1 1011: stfdu */
  80         INVALID,                /* 00 1 1100 */
  81         INVALID,                /* 00 1 1101 */
  82         INVALID,                /* 00 1 1110 */
  83         INVALID,                /* 00 1 1111 */
  84         INVALID,                /* 01 0 0000: ldx */
  85         INVALID,                /* 01 0 0001 */
  86         INVALID,                /* 01 0 0010: stdx */
  87         INVALID,                /* 01 0 0011 */
  88         INVALID,                /* 01 0 0100 */
  89         INVALID,                /* 01 0 0101: lwax */
  90         INVALID,                /* 01 0 0110 */
  91         INVALID,                /* 01 0 0111 */
  92         { 4, LD+M+HARD+SX },    /* 01 0 1000: lswx */
  93         { 4, LD+M+HARD },       /* 01 0 1001: lswi */
  94         { 4, ST+M+HARD+SX },    /* 01 0 1010: stswx */
  95         { 4, ST+M+HARD },       /* 01 0 1011: stswi */
  96         INVALID,                /* 01 0 1100 */
  97         INVALID,                /* 01 0 1101 */
  98         INVALID,                /* 01 0 1110 */
  99         INVALID,                /* 01 0 1111 */
 100         INVALID,                /* 01 1 0000: ldux */
 101         INVALID,                /* 01 1 0001 */
 102         INVALID,                /* 01 1 0010: stdux */
 103         INVALID,                /* 01 1 0011 */
 104         INVALID,                /* 01 1 0100 */
 105         INVALID,                /* 01 1 0101: lwaux */
 106         INVALID,                /* 01 1 0110 */
 107         INVALID,                /* 01 1 0111 */
 108         INVALID,                /* 01 1 1000 */
 109         INVALID,                /* 01 1 1001 */
 110         INVALID,                /* 01 1 1010 */
 111         INVALID,                /* 01 1 1011 */
 112         INVALID,                /* 01 1 1100 */
 113         INVALID,                /* 01 1 1101 */
 114         INVALID,                /* 01 1 1110 */
 115         INVALID,                /* 01 1 1111 */
 116         INVALID,                /* 10 0 0000 */
 117         INVALID,                /* 10 0 0001 */
 118         { 0, ST+HARD },         /* 10 0 0010: stwcx. */
 119         INVALID,                /* 10 0 0011 */
 120         INVALID,                /* 10 0 0100 */
 121         INVALID,                /* 10 0 0101 */
 122         INVALID,                /* 10 0 0110 */
 123         INVALID,                /* 10 0 0111 */
 124         { 4, LD+S },            /* 10 0 1000: lwbrx */
 125         INVALID,                /* 10 0 1001 */
 126         { 4, ST+S },            /* 10 0 1010: stwbrx */
 127         INVALID,                /* 10 0 1011 */
 128         { 2, LD+S },            /* 10 0 1100: lhbrx */
 129         INVALID,                /* 10 0 1101 */
 130         { 2, ST+S },            /* 10 0 1110: sthbrx */
 131         INVALID,                /* 10 0 1111 */
 132         INVALID,                /* 10 1 0000 */
 133         INVALID,                /* 10 1 0001 */
 134         INVALID,                /* 10 1 0010 */
 135         INVALID,                /* 10 1 0011 */
 136         INVALID,                /* 10 1 0100 */
 137         INVALID,                /* 10 1 0101 */
 138         INVALID,                /* 10 1 0110 */
 139         INVALID,                /* 10 1 0111 */
 140         INVALID,                /* 10 1 1000 */
 141         INVALID,                /* 10 1 1001 */
 142         INVALID,                /* 10 1 1010 */
 143         INVALID,                /* 10 1 1011 */
 144         INVALID,                /* 10 1 1100 */
 145         INVALID,                /* 10 1 1101 */
 146         INVALID,                /* 10 1 1110 */
 147         { 0, ST+HARD },         /* 10 1 1111: dcbz */
 148         { 4, LD },              /* 11 0 0000: lwzx */
 149         INVALID,                /* 11 0 0001 */
 150         { 4, ST },              /* 11 0 0010: stwx */
 151         INVALID,                /* 11 0 0011 */
 152         { 2, LD },              /* 11 0 0100: lhzx */
 153         { 2, LD+SE },           /* 11 0 0101: lhax */
 154         { 2, ST },              /* 11 0 0110: sthx */
 155         INVALID,                /* 11 0 0111 */
 156         { 4, LD+F+S },          /* 11 0 1000: lfsx */
 157         { 8, LD+F },            /* 11 0 1001: lfdx */
 158         { 4, ST+F+S },          /* 11 0 1010: stfsx */
 159         { 8, ST+F },            /* 11 0 1011: stfdx */
 160         INVALID,                /* 11 0 1100 */
 161         INVALID,                /* 11 0 1101: lmd */
 162         INVALID,                /* 11 0 1110 */
 163         INVALID,                /* 11 0 1111: stmd */
 164         { 4, LD+U },            /* 11 1 0000: lwzux */
 165         INVALID,                /* 11 1 0001 */
 166         { 4, ST+U },            /* 11 1 0010: stwux */
 167         INVALID,                /* 11 1 0011 */
 168         { 2, LD+U },            /* 11 1 0100: lhzux */
 169         { 2, LD+SE+U },         /* 11 1 0101: lhaux */
 170         { 2, ST+U },            /* 11 1 0110: sthux */
 171         INVALID,                /* 11 1 0111 */
 172         { 4, LD+F+S+U },        /* 11 1 1000: lfsux */
 173         { 8, LD+F+U },          /* 11 1 1001: lfdux */
 174         { 4, ST+F+S+U },        /* 11 1 1010: stfsux */
 175         { 8, ST+F+U },          /* 11 1 1011: stfdux */
 176         INVALID,                /* 11 1 1100 */
 177         INVALID,                /* 11 1 1101 */
 178         INVALID,                /* 11 1 1110 */
 179         INVALID,                /* 11 1 1111 */
 180 };
 181
 182 #define SWAP(a, b)      (t = (a), (a) = (b), (b) = t)
 183
 184 int
 185 fix_alignment(struct pt_regs *regs)
 186 {
 187         int instr, nb, flags;
 188 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_POWER4) || defined(CONFIG_BOOKE)
 189         int opcode, f1, f2, f3;
 190 #endif
 191         int i, t;
 192         int reg, areg;
 193         int offset, nb0;
 194         unsigned char __user *addr;
 195         unsigned char *rptr;
 196         union {
 197                 long l;
 198                 float f;
 199                 double d;
 200                 unsigned char v[8];
 201         } data;
 202
 203         CHECK_FULL_REGS(regs);
 204
 205 #if defined(CONFIG_4xx) || defined(CONFIG_POWER4) || defined(CONFIG_BOOKE)
 206         /* The 4xx-family & Book-E processors have no DSISR register,
 207          * so we emulate it.
 208          * The POWER4 has a DSISR register but doesn't set it on
 209          * an alignment fault.  -- paulus
 210          */
 211
 212         if (__get_user(instr, (unsigned int __user *) regs->nip))
 213                 return 0;
 214         opcode = OPCD(instr);
 215         reg = RS(instr);
 216         areg = RA(instr);
 217
 218         if (!IS_XFORM(opcode)) {
 219                 f1 = 0;
 220                 f2 = (instr & 0x04000000) >> 26;
 221                 f3 = (instr & 0x78000000) >> 27;
 222         } else {
 223                 f1 = (instr & 0x00000006) >> 1;
 224                 f2 = (instr & 0x00000040) >> 6;
 225                 f3 = (instr & 0x00000780) >> 7;
 226         }
 227
 228         instr = ((f1 << 5) | (f2 << 4) | f3);
 229 #else
 230         reg = (regs->dsisr >> 5) & 0x1f;        /* source/dest register */
 231         areg = regs->dsisr & 0x1f;              /* register to update */
 232         instr = (regs->dsisr >> 10) & 0x7f;
 233 #endif
 234
 235         nb = aligninfo[instr].len;
 236         if (nb == 0) {
 237                 long __user *p;
 238                 int i;
 239
 240                 if (instr != DCBZ)
 241                         return 0;       /* too hard or invalid instruction */
 242                 /*
 243                  * The dcbz (data cache block zero) instruction
 244                  * gives an alignment fault if used on non-cacheable
 245                  * memory.  We handle the fault mainly for the
 246                  * case when we are running with the cache disabled
 247                  * for debugging.
 248                  */
 249                 p = (long __user *) (regs->dar & -L1_CACHE_BYTES);
 250                 if (user_mode(regs)
 251                     && !access_ok(VERIFY_WRITE, p, L1_CACHE_BYTES))
 252                         return -EFAULT;
 253                 for (i = 0; i < L1_CACHE_BYTES / sizeof(long); ++i)
 254                         if (__put_user(0, p+i))
 255                                 return -EFAULT;
 256                 return 1;
 257         }
 258
 259         flags = aligninfo[instr].flags;
 260         if ((flags & (LD|ST)) == 0)
 261                 return 0;
 262
 263         /* For the 4xx-family & Book-E processors, the 'dar' field of the
 264          * pt_regs structure is overloaded and is really from the DEAR.
 265          */
 266
 267         addr = (unsigned char __user *)regs->dar;
 268
 269         if (flags & M) {
 270                 /* lmw, stmw, lswi/x, stswi/x */
 271                 nb0 = 0;
 272                 if (flags & HARD) {
 273                         if (flags & SX) {
 274                                 nb = regs->xer & 127;
 275                                 if (nb == 0)
 276                                         return 1;
 277                         } else {
 278                                 if (__get_user(instr,
 279                                             (unsigned int __user *)regs->nip))
 280                                         return 0;
 281                                 nb = (instr >> 11) & 0x1f;
 282                                 if (nb == 0)
 283                                         nb = 32;
 284                         }
 285                         if (nb + reg * 4 > 128) {
 286                                 nb0 = nb + reg * 4 - 128;
 287                                 nb = 128 - reg * 4;
 288                         }
 289                 } else {
 290                         /* lwm, stmw */
 291                         nb = (32 - reg) * 4;
 292                 }
 293                 rptr = (unsigned char *) &regs->gpr[reg];
 294                 if (flags & LD) {
 295                         for (i = 0; i < nb; ++i)
 296                                 if (__get_user(rptr[i], addr+i))
 297                                         return -EFAULT;
 298                         if (nb0 > 0) {
 299                                 rptr = (unsigned char *) &regs->gpr[0];
 300                                 addr += nb;
 301                                 for (i = 0; i < nb0; ++i)
 302                                         if (__get_user(rptr[i], addr+i))
 303                                                 return -EFAULT;
 304                         }
 305                         for (; (i & 3) != 0; ++i)
 306                                 rptr[i] = 0;
 307                 } else {
 308                         for (i = 0; i < nb; ++i)
 309                                 if (__put_user(rptr[i], addr+i))
 310                                         return -EFAULT;
 311                         if (nb0 > 0) {
 312                                 rptr = (unsigned char *) &regs->gpr[0];
 313                                 addr += nb;
 314                                 for (i = 0; i < nb0; ++i)
 315                                         if (__put_user(rptr[i], addr+i))
 316                                                 return -EFAULT;
 317                         }
 318                 }
 319                 return 1;
 320         }
 321
 322         offset = 0;
 323         if (nb < 4) {
 324                 /* read/write the least significant bits */
 325                 data.l = 0;
 326                 offset = 4 - nb;
 327         }
 328
 329         /* Verify the address of the operand */
 330         if (user_mode(regs)) {
 331                 if (!access_ok((flags & ST? VERIFY_WRITE: VERIFY_READ), addr, nb))
 332                         return -EFAULT; /* bad address */
 333         }
 334
 335         if (flags & F) {
 336                 preempt_disable();
 337                 if (regs->msr & MSR_FP)
 338                         giveup_fpu(current);
 339                 preempt_enable();
 340         }
 341
 342         /* If we read the operand, copy it in, else get register values */
 343         if (flags & LD) {
 344                 for (i = 0; i < nb; ++i)
 345                         if (__get_user(data.v[offset+i], addr+i))
 346                                 return -EFAULT;
 347         } else if (flags & F) {
 348                 data.d = current->thread.fpr[reg];
 349         } else {
 350                 data.l = regs->gpr[reg];
 351         }
 352
 353         switch (flags & ~U) {
 354         case LD+SE:     /* sign extend */
 355                 if (data.v[2] >= 0x80)
 356                         data.v[0] = data.v[1] = -1;
 357                 break;
 358
 359         case LD+S:      /* byte-swap */
 360         case ST+S:
 361                 if (nb == 2) {
 362                         SWAP(data.v[2], data.v[3]);
 363                 } else {
 364                         SWAP(data.v[0], data.v[3]);
 365                         SWAP(data.v[1], data.v[2]);
 366                 }
 367                 break;
 368
 369         /* Single-precision FP load and store require conversions... */
 370         case LD+F+S:
 371                 preempt_disable();
 372                 enable_kernel_fp();
 373                 cvt_fd(&data.f, &data.d, &current->thread.fpscr);
 374                 preempt_enable();
 375                 break;
 376         case ST+F+S:
 377                 preempt_disable();
 378                 enable_kernel_fp();
 379                 cvt_df(&data.d, &data.f, &current->thread.fpscr);
 380                 preempt_enable();
 381                 break;
 382         }
 383
 384         if (flags & ST) {
 385                 for (i = 0; i < nb; ++i)
 386                         if (__put_user(data.v[offset+i], addr+i))
 387                                 return -EFAULT;
 388         } else if (flags & F) {
 389                 current->thread.fpr[reg] = data.d;
 390         } else {
 391                 regs->gpr[reg] = data.l;
 392         }
 393
 394         if (flags & U)
 395                 regs->gpr[areg] = regs->dar;
 396
 397         return 1;
 398 }