Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/sparc-2.6
[linux-2.6.git] / 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/kernel.h>
14 #include <linux/signal.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/init.h>
17
18 #include <asm/thread_notify.h>
19 #include <asm/vfp.h>
20
21 #include "vfpinstr.h"
22 #include "vfp.h"
23
24 /*
25  * Our undef handlers (in entry.S)
26  */
27 void vfp_testing_entry(void);
28 void vfp_support_entry(void);
29 void vfp_null_entry(void);
30
31 void (*vfp_vector)(void) = vfp_null_entry;
32 union vfp_state *last_VFP_context[NR_CPUS];
33
34 /*
35  * Dual-use variable.
36  * Used in startup: set to non-zero if VFP checks fail
37  * After startup, holds VFP architecture
38  */
39 unsigned int VFP_arch;
40
41 /*
42  * Per-thread VFP initialization.
43  */
44 static void vfp_thread_flush(struct thread_info *thread)
45 {
46         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
47         unsigned int cpu;
48
49         memset(vfp, 0, sizeof(union vfp_state));
50
51         vfp->hard.fpexc = FPEXC_EN;
52         vfp->hard.fpscr = FPSCR_ROUND_NEAREST;
53
54         /*
55          * Disable VFP to ensure we initialize it first.  We must ensure
56          * that the modification of last_VFP_context[] and hardware disable
57          * are done for the same CPU and without preemption.
58          */
59         cpu = get_cpu();
60         if (last_VFP_context[cpu] == vfp)
61                 last_VFP_context[cpu] = NULL;
62         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
63         put_cpu();
64 }
65
66 static void vfp_thread_exit(struct thread_info *thread)
67 {
68         /* release case: Per-thread VFP cleanup. */
69         union vfp_state *vfp = &thread->vfpstate;
70         unsigned int cpu = get_cpu();
71
72         if (last_VFP_context[cpu] == vfp)
73                 last_VFP_context[cpu] = NULL;
74         put_cpu();
75 }
76
77 /*
78  * When this function is called with the following 'cmd's, the following
79  * is true while this function is being run:
80  *  THREAD_NOFTIFY_SWTICH:
81  *   - the previously running thread will not be scheduled onto another CPU.
82  *   - the next thread to be run (v) will not be running on another CPU.
83  *   - thread->cpu is the local CPU number
84  *   - not preemptible as we're called in the middle of a thread switch
85  *  THREAD_NOTIFY_FLUSH:
86  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
87  *      v === current_thread_info()
88  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
89  *      but may change at any time.
90  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
91  *      it is unsafe to use thread->cpu.
92  *  THREAD_NOTIFY_EXIT
93  *   - the thread (v) will be running on the local CPU, so
94  *      v === current_thread_info()
95  *   - thread->cpu is the local CPU number at the time it is accessed,
96  *      but may change at any time.
97  *   - we could be preempted if tree preempt rcu is enabled, so
98  *      it is unsafe to use thread->cpu.
99  */
100 static int vfp_notifier(struct notifier_block *self, unsigned long cmd, void *v)
101 {
102         struct thread_info *thread = v;
103
104         if (likely(cmd == THREAD_NOTIFY_SWITCH)) {
105                 u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
106
107 #ifdef CONFIG_SMP
108                 unsigned int cpu = thread->cpu;
109
110                 /*
111                  * On SMP, if VFP is enabled, save the old state in
112                  * case the thread migrates to a different CPU. The
113                  * restoring is done lazily.
114                  */
115                 if ((fpexc & FPEXC_EN) && last_VFP_context[cpu]) {
116                         vfp_save_state(last_VFP_context[cpu], fpexc);
117                         last_VFP_context[cpu]->hard.cpu = cpu;
118                 }
119                 /*
120                  * Thread migration, just force the reloading of the
121                  * state on the new CPU in case the VFP registers
122                  * contain stale data.
123                  */
124                 if (thread->vfpstate.hard.cpu != cpu)
125                         last_VFP_context[cpu] = NULL;
126 #endif
127
128                 /*
129                  * Always disable VFP so we can lazily save/restore the
130                  * old state.
131                  */
132                 fmxr(FPEXC, fpexc & ~FPEXC_EN);
133                 return NOTIFY_DONE;
134         }
135
136         if (cmd == THREAD_NOTIFY_FLUSH)
137                 vfp_thread_flush(thread);
138         else
139                 vfp_thread_exit(thread);
140
141         return NOTIFY_DONE;
142 }
143
144 static struct notifier_block vfp_notifier_block = {
145         .notifier_call  = vfp_notifier,
146 };
147
148 /*
149  * Raise a SIGFPE for the current process.
150  * sicode describes the signal being raised.
151  */
152 void vfp_raise_sigfpe(unsigned int sicode, struct pt_regs *regs)
153 {
154         siginfo_t info;
155
156         memset(&info, 0, sizeof(info));
157
158         info.si_signo = SIGFPE;
159         info.si_code = sicode;
160         info.si_addr = (void __user *)(instruction_pointer(regs) - 4);
161
162         /*
163          * This is the same as NWFPE, because it's not clear what
164          * this is used for
165          */
166         current->thread.error_code = 0;
167         current->thread.trap_no = 6;
168
169         send_sig_info(SIGFPE, &info, current);
170 }
171
172 static void vfp_panic(char *reason, u32 inst)
173 {
174         int i;
175
176         printk(KERN_ERR "VFP: Error: %s\n", reason);
177         printk(KERN_ERR "VFP: EXC 0x%08x SCR 0x%08x INST 0x%08x\n",
178                 fmrx(FPEXC), fmrx(FPSCR), inst);
179         for (i = 0; i < 32; i += 2)
180                 printk(KERN_ERR "VFP: s%2u: 0x%08x s%2u: 0x%08x\n",
181                        i, vfp_get_float(i), i+1, vfp_get_float(i+1));
182 }
183
184 /*
185  * Process bitmask of exception conditions.
186  */
187 static void vfp_raise_exceptions(u32 exceptions, u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
188 {
189         int si_code = 0;
190
191         pr_debug("VFP: raising exceptions %08x\n", exceptions);
192
193         if (exceptions == VFP_EXCEPTION_ERROR) {
194                 vfp_panic("unhandled bounce", inst);
195                 vfp_raise_sigfpe(0, regs);
196                 return;
197         }
198
199         /*
200          * If any of the status flags are set, update the FPSCR.
201          * Comparison instructions always return at least one of
202          * these flags set.
203          */
204         if (exceptions & (FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V))
205                 fpscr &= ~(FPSCR_N|FPSCR_Z|FPSCR_C|FPSCR_V);
206
207         fpscr |= exceptions;
208
209         fmxr(FPSCR, fpscr);
210
211 #define RAISE(stat,en,sig)                              \
212         if (exceptions & stat && fpscr & en)            \
213                 si_code = sig;
214
215         /*
216          * These are arranged in priority order, least to highest.
217          */
218         RAISE(FPSCR_DZC, FPSCR_DZE, FPE_FLTDIV);
219         RAISE(FPSCR_IXC, FPSCR_IXE, FPE_FLTRES);
220         RAISE(FPSCR_UFC, FPSCR_UFE, FPE_FLTUND);
221         RAISE(FPSCR_OFC, FPSCR_OFE, FPE_FLTOVF);
222         RAISE(FPSCR_IOC, FPSCR_IOE, FPE_FLTINV);
223
224         if (si_code)
225                 vfp_raise_sigfpe(si_code, regs);
226 }
227
228 /*
229  * Emulate a VFP instruction.
230  */
231 static u32 vfp_emulate_instruction(u32 inst, u32 fpscr, struct pt_regs *regs)
232 {
233         u32 exceptions = VFP_EXCEPTION_ERROR;
234
235         pr_debug("VFP: emulate: INST=0x%08x SCR=0x%08x\n", inst, fpscr);
236
237         if (INST_CPRTDO(inst)) {
238                 if (!INST_CPRT(inst)) {
239                         /*
240                          * CPDO
241                          */
242                         if (vfp_single(inst)) {
243                                 exceptions = vfp_single_cpdo(inst, fpscr);
244                         } else {
245                                 exceptions = vfp_double_cpdo(inst, fpscr);
246                         }
247                 } else {
248                         /*
249                          * A CPRT instruction can not appear in FPINST2, nor
250                          * can it cause an exception.  Therefore, we do not
251                          * have to emulate it.
252                          */
253                 }
254         } else {
255                 /*
256                  * A CPDT instruction can not appear in FPINST2, nor can
257                  * it cause an exception.  Therefore, we do not have to
258                  * emulate it.
259                  */
260         }
261         return exceptions & ~VFP_NAN_FLAG;
262 }
263
264 /*
265  * Package up a bounce condition.
266  */
267 void VFP_bounce(u32 trigger, u32 fpexc, struct pt_regs *regs)
268 {
269         u32 fpscr, orig_fpscr, fpsid, exceptions;
270
271         pr_debug("VFP: bounce: trigger %08x fpexc %08x\n", trigger, fpexc);
272
273         /*
274          * At this point, FPEXC can have the following configuration:
275          *
276          *  EX DEX IXE
277          *  0   1   x   - synchronous exception
278          *  1   x   0   - asynchronous exception
279          *  1   x   1   - sychronous on VFP subarch 1 and asynchronous on later
280          *  0   0   1   - synchronous on VFP9 (non-standard subarch 1
281          *                implementation), undefined otherwise
282          *
283          * Clear various bits and enable access to the VFP so we can
284          * handle the bounce.
285          */
286         fmxr(FPEXC, fpexc & ~(FPEXC_EX|FPEXC_DEX|FPEXC_FP2V|FPEXC_VV|FPEXC_TRAP_MASK));
287
288         fpsid = fmrx(FPSID);
289         orig_fpscr = fpscr = fmrx(FPSCR);
290
291         /*
292          * Check for the special VFP subarch 1 and FPSCR.IXE bit case
293          */
294         if ((fpsid & FPSID_ARCH_MASK) == (1 << FPSID_ARCH_BIT)
295             && (fpscr & FPSCR_IXE)) {
296                 /*
297                  * Synchronous exception, emulate the trigger instruction
298                  */
299                 goto emulate;
300         }
301
302         if (fpexc & FPEXC_EX) {
303 #ifndef CONFIG_CPU_FEROCEON
304                 /*
305                  * Asynchronous exception. The instruction is read from FPINST
306                  * and the interrupted instruction has to be restarted.
307                  */
308                 trigger = fmrx(FPINST);
309                 regs->ARM_pc -= 4;
310 #endif
311         } else if (!(fpexc & FPEXC_DEX)) {
312                 /*
313                  * Illegal combination of bits. It can be caused by an
314                  * unallocated VFP instruction but with FPSCR.IXE set and not
315                  * on VFP subarch 1.
316                  */
317                  vfp_raise_exceptions(VFP_EXCEPTION_ERROR, trigger, fpscr, regs);
318                 goto exit;
319         }
320
321         /*
322          * Modify fpscr to indicate the number of iterations remaining.
323          * If FPEXC.EX is 0, FPEXC.DEX is 1 and the FPEXC.VV bit indicates
324          * whether FPEXC.VECITR or FPSCR.LEN is used.
325          */
326         if (fpexc & (FPEXC_EX | FPEXC_VV)) {
327                 u32 len;
328
329                 len = fpexc + (1 << FPEXC_LENGTH_BIT);
330
331                 fpscr &= ~FPSCR_LENGTH_MASK;
332                 fpscr |= (len & FPEXC_LENGTH_MASK) << (FPSCR_LENGTH_BIT - FPEXC_LENGTH_BIT);
333         }
334
335         /*
336          * Handle the first FP instruction.  We used to take note of the
337          * FPEXC bounce reason, but this appears to be unreliable.
338          * Emulate the bounced instruction instead.
339          */
340         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, fpscr, regs);
341         if (exceptions)
342                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
343
344         /*
345          * If there isn't a second FP instruction, exit now. Note that
346          * the FPEXC.FP2V bit is valid only if FPEXC.EX is 1.
347          */
348         if (fpexc ^ (FPEXC_EX | FPEXC_FP2V))
349                 goto exit;
350
351         /*
352          * The barrier() here prevents fpinst2 being read
353          * before the condition above.
354          */
355         barrier();
356         trigger = fmrx(FPINST2);
357
358  emulate:
359         exceptions = vfp_emulate_instruction(trigger, orig_fpscr, regs);
360         if (exceptions)
361                 vfp_raise_exceptions(exceptions, trigger, orig_fpscr, regs);
362  exit:
363         preempt_enable();
364 }
365
366 static void vfp_enable(void *unused)
367 {
368         u32 access = get_copro_access();
369
370         /*
371          * Enable full access to VFP (cp10 and cp11)
372          */
373         set_copro_access(access | CPACC_FULL(10) | CPACC_FULL(11));
374 }
375
376 #ifdef CONFIG_PM
377 #include <linux/sysdev.h>
378
379 static int vfp_pm_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
380 {
381         struct thread_info *ti = current_thread_info();
382         u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
383
384         /* if vfp is on, then save state for resumption */
385         if (fpexc & FPEXC_EN) {
386                 printk(KERN_DEBUG "%s: saving vfp state\n", __func__);
387                 vfp_save_state(&ti->vfpstate, fpexc);
388
389                 /* disable, just in case */
390                 fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
391         }
392
393         /* clear any information we had about last context state */
394         memset(last_VFP_context, 0, sizeof(last_VFP_context));
395
396         return 0;
397 }
398
399 static int vfp_pm_resume(struct sys_device *dev)
400 {
401         /* ensure we have access to the vfp */
402         vfp_enable(NULL);
403
404         /* and disable it to ensure the next usage restores the state */
405         fmxr(FPEXC, fmrx(FPEXC) & ~FPEXC_EN);
406
407         return 0;
408 }
409
410 static struct sysdev_class vfp_pm_sysclass = {
411         .name           = "vfp",
412         .suspend        = vfp_pm_suspend,
413         .resume         = vfp_pm_resume,
414 };
415
416 static struct sys_device vfp_pm_sysdev = {
417         .cls    = &vfp_pm_sysclass,
418 };
419
420 static void vfp_pm_init(void)
421 {
422         sysdev_class_register(&vfp_pm_sysclass);
423         sysdev_register(&vfp_pm_sysdev);
424 }
425
426
427 #else
428 static inline void vfp_pm_init(void) { }
429 #endif /* CONFIG_PM */
430
431 /*
432  * Synchronise the hardware VFP state of a thread other than current with the
433  * saved one. This function is used by the ptrace mechanism.
434  */
435 #ifdef CONFIG_SMP
436 void vfp_sync_hwstate(struct thread_info *thread)
437 {
438 }
439
440 void vfp_flush_hwstate(struct thread_info *thread)
441 {
442         /*
443          * On SMP systems, the VFP state is automatically saved at every
444          * context switch. We mark the thread VFP state as belonging to a
445          * non-existent CPU so that the saved one will be reloaded when
446          * needed.
447          */
448         thread->vfpstate.hard.cpu = NR_CPUS;
449 }
450 #else
451 void vfp_sync_hwstate(struct thread_info *thread)
452 {
453         unsigned int cpu = get_cpu();
454
455         /*
456          * If the thread we're interested in is the current owner of the
457          * hardware VFP state, then we need to save its state.
458          */
459         if (last_VFP_context[cpu] == &thread->vfpstate) {
460                 u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
461
462                 /*
463                  * Save the last VFP state on this CPU.
464                  */
465                 fmxr(FPEXC, fpexc | FPEXC_EN);
466                 vfp_save_state(&thread->vfpstate, fpexc | FPEXC_EN);
467                 fmxr(FPEXC, fpexc);
468         }
469
470         put_cpu();
471 }
472
473 void vfp_flush_hwstate(struct thread_info *thread)
474 {
475         unsigned int cpu = get_cpu();
476
477         /*
478          * If the thread we're interested in is the current owner of the
479          * hardware VFP state, then we need to save its state.
480          */
481         if (last_VFP_context[cpu] == &thread->vfpstate) {
482                 u32 fpexc = fmrx(FPEXC);
483
484                 fmxr(FPEXC, fpexc & ~FPEXC_EN);
485
486                 /*
487                  * Set the context to NULL to force a reload the next time
488                  * the thread uses the VFP.
489                  */
490                 last_VFP_context[cpu] = NULL;
491         }
492
493         put_cpu();
494 }
495 #endif
496
497 #include <linux/smp.h>
498
499 /*
500  * VFP support code initialisation.
501  */
502 static int __init vfp_init(void)
503 {
504         unsigned int vfpsid;
505         unsigned int cpu_arch = cpu_architecture();
506
507         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6)
508                 vfp_enable(NULL);
509
510         /*
511          * First check that there is a VFP that we can use.
512          * The handler is already setup to just log calls, so
513          * we just need to read the VFPSID register.
514          */
515         vfp_vector = vfp_testing_entry;
516         barrier();
517         vfpsid = fmrx(FPSID);
518         barrier();
519         vfp_vector = vfp_null_entry;
520
521         printk(KERN_INFO "VFP support v0.3: ");
522         if (VFP_arch)
523                 printk("not present\n");
524         else if (vfpsid & FPSID_NODOUBLE) {
525                 printk("no double precision support\n");
526         } else {
527                 smp_call_function(vfp_enable, NULL, 1);
528
529                 VFP_arch = (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT;  /* Extract the architecture version */
530                 printk("implementor %02x architecture %d part %02x variant %x rev %x\n",
531                         (vfpsid & FPSID_IMPLEMENTER_MASK) >> FPSID_IMPLEMENTER_BIT,
532                         (vfpsid & FPSID_ARCH_MASK) >> FPSID_ARCH_BIT,
533                         (vfpsid & FPSID_PART_MASK) >> FPSID_PART_BIT,
534                         (vfpsid & FPSID_VARIANT_MASK) >> FPSID_VARIANT_BIT,
535                         (vfpsid & FPSID_REV_MASK) >> FPSID_REV_BIT);
536
537                 vfp_vector = vfp_support_entry;
538
539                 thread_register_notifier(&vfp_notifier_block);
540                 vfp_pm_init();
541
542                 /*
543                  * We detected VFP, and the support code is
544                  * in place; report VFP support to userspace.
545                  */
546                 elf_hwcap |= HWCAP_VFP;
547 #ifdef CONFIG_VFPv3
548                 if (VFP_arch >= 2) {
549                         elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3;
550
551                         /*
552                          * Check for VFPv3 D16. CPUs in this configuration
553                          * only have 16 x 64bit registers.
554                          */
555                         if (((fmrx(MVFR0) & MVFR0_A_SIMD_MASK)) == 1)
556                                 elf_hwcap |= HWCAP_VFPv3D16;
557                 }
558 #endif
559 #ifdef CONFIG_NEON
560                 /*
561                  * Check for the presence of the Advanced SIMD
562                  * load/store instructions, integer and single
563                  * precision floating point operations.
564                  */
565                 if ((fmrx(MVFR1) & 0x000fff00) == 0x00011100)
566                         elf_hwcap |= HWCAP_NEON;
567 #endif
568         }
569         return 0;
570 }
571
572 late_initcall(vfp_init);