[PATCH] powerpc: Fix handling of fpscr on 64-bit
David Gibson [Thu, 27 Oct 2005 06:27:25 +0000 (16:27 +1000)]
The recent merge of fpu.S broken the handling of fpscr for
ARCH=powerpc and CONFIG_PPC64=y.  FP registers could be corrupted,
leading to strange random application crashes.

The confusion arises, because the thread_struct has (and requires) a
64-bit area to save the fpscr, because we use load/store double
instructions to get it in to/out of the FPU.  However, only the low
32-bits are actually used, so we want to treat it as a 32-bit quantity
when manipulating its bits to avoid extra load/stores on 32-bit.  This
patch replaces the current definition with a structure of two 32-bit
quantities (pad and val), to clarify things as much as is possible.
The 'val' field is used when manipulating bits, the structure itself
is used when obtaining the address for loading/unloading the value
from the FPU.

While we're at it, consolidate the 4 (!) almost identical versions of
cvt_fd() and cvt_df() (arch/ppc/kernel/misc.S,
arch/ppc64/kernel/misc.S, arch/powerpc/kernel/misc_32.S,
arch/powerpc/kernel/misc_64.S) into a single version in fpu.S.  The
new version takes a pointer to thread_struct and applies the correct
offset itself, rather than a pointer to the fpscr field itself, again
to avoid confusion as to which is the correct field to use.

Finally, this patch makes ARCH=ppc64 also use the consolidated fpu.S
code, which it previously did not.

Built for G5 (ARCH=ppc64 and ARCH=powerpc), 32-bit powermac (ARCH=ppc
and ARCH=powerpc) and Walnut (ARCH=ppc, CONFIG_MATH_EMULATION=y).
Booted on G5 (ARCH=powerpc) and things which previously fell over no
longer do.

Signed-off-by: David Gibson <dwg@au1.ibm.com>
Signed-off-by: Paul Mackerras <paulus@samba.org>

22 files changed:
arch/powerpc/kernel/Makefile
arch/powerpc/kernel/fpu.S
arch/powerpc/kernel/misc_32.S
arch/powerpc/kernel/misc_64.S
arch/powerpc/kernel/process.c
arch/powerpc/kernel/signal_32.c
arch/powerpc/kernel/traps.c
arch/ppc/kernel/align.c
arch/ppc/kernel/misc.S
arch/ppc/kernel/process.c
arch/ppc/kernel/traps.c
arch/ppc/math-emu/sfp-machine.h
arch/ppc64/Kconfig
arch/ppc64/Makefile
arch/ppc64/kernel/align.c
arch/ppc64/kernel/head.S
arch/ppc64/kernel/misc.S
arch/ppc64/kernel/signal.c
include/asm-powerpc/processor.h
include/asm-powerpc/system.h
include/asm-ppc/system.h
include/asm-ppc64/system.h

index a733347..94cf917 100644 (file)
@@ -29,7 +29,6 @@ extra-$(CONFIG_44x)           := head_44x.o
 extra-$(CONFIG_FSL_BOOKE)      := head_fsl_booke.o
 extra-$(CONFIG_8xx)            := head_8xx.o
 extra-$(CONFIG_PPC64)          += entry_64.o
-extra-$(CONFIG_PPC_FPU)                += fpu.o
 extra-y                                += vmlinux.lds
 
 obj-y                          += process.o init_task.o time.o \
@@ -49,7 +48,7 @@ else
 # stuff used from here for ARCH=ppc or ARCH=ppc64
 obj-$(CONFIG_PPC64)            += traps.o process.o init_task.o time.o
 
-fpux-$(CONFIG_PPC32)           += fpu.o
-extra-$(CONFIG_PPC_FPU)                += $(fpux-y)
 
 endif
+
+extra-$(CONFIG_PPC_FPU)                += fpu.o
index 563d445..51fd78d 100644 (file)
@@ -48,7 +48,7 @@ _GLOBAL(load_up_fpu)
        addi    r4,r4,THREAD            /* want last_task_used_math->thread */
        SAVE_32FPRS(0, r4)
        mffs    fr0
-       stfd    fr0,THREAD_FPSCR-4(r4)
+       stfd    fr0,THREAD_FPSCR(r4)
        LDL     r5,PT_REGS(r4)
        tophys(r5,r5)
        LDL     r4,_MSR-STACK_FRAME_OVERHEAD(r5)
@@ -71,7 +71,7 @@ _GLOBAL(load_up_fpu)
        or      r12,r12,r4
        std     r12,_MSR(r1)
 #endif
-       lfd     fr0,THREAD_FPSCR-4(r5)
+       lfd     fr0,THREAD_FPSCR(r5)
        mtfsf   0xff,fr0
        REST_32FPRS(0, r5)
 #ifndef CONFIG_SMP
@@ -104,7 +104,7 @@ _GLOBAL(giveup_fpu)
        CMPI    0,r5,0
        SAVE_32FPRS(0, r3)
        mffs    fr0
-       stfd    fr0,THREAD_FPSCR-4(r3)
+       stfd    fr0,THREAD_FPSCR(r3)
        beq     1f
        LDL     r4,_MSR-STACK_FRAME_OVERHEAD(r5)
        li      r3,MSR_FP|MSR_FE0|MSR_FE1
@@ -117,3 +117,28 @@ _GLOBAL(giveup_fpu)
        STL     r5,OFF(last_task_used_math)(r4)
 #endif /* CONFIG_SMP */
        blr
+
+/*
+ * These are used in the alignment trap handler when emulating
+ * single-precision loads and stores.
+ * We restore and save the fpscr so the task gets the same result
+ * and exceptions as if the cpu had performed the load or store.
+ */
+
+_GLOBAL(cvt_fd)
+       lfd     0,THREAD_FPSCR(r5)      /* load up fpscr value */
+       mtfsf   0xff,0
+       lfs     0,0(r3)
+       stfd    0,0(r4)
+       mffs    0
+       stfd    0,THREAD_FPSCR(r5)      /* save new fpscr value */
+       blr
+
+_GLOBAL(cvt_df)
+       lfd     0,THREAD_FPSCR(r5)      /* load up fpscr value */
+       mtfsf   0xff,0
+       lfd     0,0(r3)
+       stfs    0,0(r4)
+       mffs    0
+       stfd    0,THREAD_FPSCR(r5)      /* save new fpscr value */
+       blr
index 303229b..3bedb53 100644 (file)
@@ -993,33 +993,6 @@ _GLOBAL(_get_SP)
        blr
 
 /*
- * These are used in the alignment trap handler when emulating
- * single-precision loads and stores.
- * We restore and save the fpscr so the task gets the same result
- * and exceptions as if the cpu had performed the load or store.
- */
-
-#ifdef CONFIG_PPC_FPU
-_GLOBAL(cvt_fd)
-       lfd     0,-4(r5)        /* load up fpscr value */
-       mtfsf   0xff,0
-       lfs     0,0(r3)
-       stfd    0,0(r4)
-       mffs    0               /* save new fpscr value */
-       stfd    0,-4(r5)
-       blr
-
-_GLOBAL(cvt_df)
-       lfd     0,-4(r5)        /* load up fpscr value */
-       mtfsf   0xff,0
-       lfd     0,0(r3)
-       stfs    0,0(r4)
-       mffs    0               /* save new fpscr value */
-       stfd    0,-4(r5)
-       blr
-#endif
-
-/*
  * Create a kernel thread
  *   kernel_thread(fn, arg, flags)
  */
index 4775bed..b3e95ff 100644 (file)
@@ -462,25 +462,6 @@ _GLOBAL(_outsl_ns)
        sync
        blr     
 
-
-_GLOBAL(cvt_fd)
-       lfd     0,0(r5)         /* load up fpscr value */
-       mtfsf   0xff,0
-       lfs     0,0(r3)
-       stfd    0,0(r4)
-       mffs    0               /* save new fpscr value */
-       stfd    0,0(r5)
-       blr
-
-_GLOBAL(cvt_df)
-       lfd     0,0(r5)         /* load up fpscr value */
-       mtfsf   0xff,0
-       lfd     0,0(r3)
-       stfs    0,0(r4)
-       mffs    0               /* save new fpscr value */
-       stfd    0,0(r5)
-       blr
-
 /*
  * identify_cpu and calls setup_cpu
  * In: r3 = base of the cpu_specs array
index 047da1a..8f85dab 100644 (file)
@@ -665,7 +665,7 @@ void start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long start, unsigned long sp)
 #endif
 #endif /* CONFIG_SMP */
        memset(current->thread.fpr, 0, sizeof(current->thread.fpr));
-       current->thread.fpscr = 0;
+       current->thread.fpscr.val = 0;
 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
        memset(current->thread.vr, 0, sizeof(current->thread.vr));
        memset(&current->thread.vscr, 0, sizeof(current->thread.vscr));
index 92452b2..444c3e8 100644 (file)
@@ -403,7 +403,7 @@ static int save_user_regs(struct pt_regs *regs, struct mcontext __user *frame,
                    ELF_NFPREG * sizeof(double)))
                return 1;
 
-       current->thread.fpscr = 0;      /* turn off all fp exceptions */
+       current->thread.fpscr.val = 0;  /* turn off all fp exceptions */
 
 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
        /* save altivec registers */
index f875803..5d638ec 100644 (file)
@@ -549,7 +549,7 @@ static void parse_fpe(struct pt_regs *regs)
 
        flush_fp_to_thread(current);
 
-       fpscr = current->thread.fpscr;
+       fpscr = current->thread.fpscr.val;
 
        /* Invalid operation */
        if ((fpscr & FPSCR_VE) && (fpscr & FPSCR_VX))
index ff81da9..ab398c4 100644 (file)
@@ -375,7 +375,7 @@ fix_alignment(struct pt_regs *regs)
 #ifdef CONFIG_PPC_FPU
                preempt_disable();
                enable_kernel_fp();
-               cvt_fd(&data.f, &data.d, &current->thread.fpscr);
+               cvt_fd(&data.f, &data.d, &current->thread);
                preempt_enable();
 #else
                return 0;
@@ -385,7 +385,7 @@ fix_alignment(struct pt_regs *regs)
 #ifdef CONFIG_PPC_FPU
                preempt_disable();
                enable_kernel_fp();
-               cvt_df(&data.d, &data.f, &current->thread.fpscr);
+               cvt_df(&data.d, &data.f, &current->thread);
                preempt_enable();
 #else
                return 0;
index 2350f3e..3056ede 100644 (file)
@@ -968,33 +968,6 @@ _GLOBAL(_get_SP)
        blr
 
 /*
- * These are used in the alignment trap handler when emulating
- * single-precision loads and stores.
- * We restore and save the fpscr so the task gets the same result
- * and exceptions as if the cpu had performed the load or store.
- */
-
-#ifdef CONFIG_PPC_FPU
-_GLOBAL(cvt_fd)
-       lfd     0,-4(r5)        /* load up fpscr value */
-       mtfsf   0xff,0
-       lfs     0,0(r3)
-       stfd    0,0(r4)
-       mffs    0               /* save new fpscr value */
-       stfd    0,-4(r5)
-       blr
-
-_GLOBAL(cvt_df)
-       lfd     0,-4(r5)        /* load up fpscr value */
-       mtfsf   0xff,0
-       lfd     0,0(r3)
-       stfs    0,0(r4)
-       mffs    0               /* save new fpscr value */
-       stfd    0,-4(r5)
-       blr
-#endif
-
-/*
  * Create a kernel thread
  *   kernel_thread(fn, arg, flags)
  */
index 6d60c40..78ea101 100644 (file)
@@ -542,7 +542,7 @@ void start_thread(struct pt_regs *regs, unsigned long nip, unsigned long sp)
                last_task_used_spe = NULL;
 #endif
        memset(current->thread.fpr, 0, sizeof(current->thread.fpr));
-       current->thread.fpscr = 0;
+       current->thread.fpscr.val = 0;
 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
        memset(current->thread.vr, 0, sizeof(current->thread.vr));
        memset(&current->thread.vscr, 0, sizeof(current->thread.vscr));
index 5e4bf88..f265b81 100644 (file)
@@ -659,7 +659,7 @@ void program_check_exception(struct pt_regs *regs)
                        giveup_fpu(current);
                preempt_enable();
 
-               fpscr = current->thread.fpscr;
+               fpscr = current->thread.fpscr.val;
                fpscr &= fpscr << 22;   /* mask summary bits with enables */
                if (fpscr & FPSCR_VX)
                        code = FPE_FLTINV;
index 686e06d..4b17d83 100644 (file)
@@ -166,7 +166,7 @@ extern int  fp_pack_ds(void *, long, unsigned long, unsigned long, long, long);
 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/sched.h>
 
-#define __FPU_FPSCR    (current->thread.fpscr)
+#define __FPU_FPSCR    (current->thread.fpscr.val)
 
 /* We only actually write to the destination register
  * if exceptions signalled (if any) will not trap.
index 8cc73cc..b889277 100644 (file)
@@ -197,6 +197,9 @@ config BOOTX_TEXT
 config POWER4
        def_bool y
 
+config PPC_FPU
+       def_bool y
+
 config POWER4_ONLY
        bool "Optimize for POWER4"
        default n
index 4d18bdb..ba59225 100644 (file)
@@ -80,6 +80,7 @@ endif
 CFLAGS += $(call cc-option,-funit-at-a-time)
 
 head-y := arch/ppc64/kernel/head.o
+head-y += arch/powerpc/kernel/fpu.o
 
 libs-y                         += arch/ppc64/lib/
 core-y                         += arch/ppc64/kernel/ arch/powerpc/kernel/
index 330e7ef..256d5b5 100644 (file)
@@ -313,7 +313,7 @@ fix_alignment(struct pt_regs *regs)
                                /* Doing stfs, have to convert to single */
                                preempt_disable();
                                enable_kernel_fp();
-                               cvt_df(&current->thread.fpr[reg], (float *)&data.v[4], &current->thread.fpscr);
+                               cvt_df(&current->thread.fpr[reg], (float *)&data.v[4], &current->thread);
                                disable_kernel_fp();
                                preempt_enable();
                        }
@@ -349,7 +349,7 @@ fix_alignment(struct pt_regs *regs)
                                /* Doing lfs, have to convert to double */
                                preempt_disable();
                                enable_kernel_fp();
-                               cvt_fd((float *)&data.v[4], &current->thread.fpr[reg], &current->thread.fpscr);
+                               cvt_fd((float *)&data.v[4], &current->thread.fpr[reg], &current->thread);
                                disable_kernel_fp();
                                preempt_enable();
                        }
index f58af9c..929f9f4 100644 (file)
@@ -81,7 +81,7 @@ _stext:
 _GLOBAL(__start)
        /* NOP this out unconditionally */
 BEGIN_FTR_SECTION
-       b .__start_initialization_multiplatform
+       b       .__start_initialization_multiplatform
 END_FTR_SECTION(0, 1)
 #endif /* CONFIG_PPC_MULTIPLATFORM */
 
@@ -747,6 +747,7 @@ bad_stack:
  * any task or sent any task a signal, you should use
  * ret_from_except or ret_from_except_lite instead of this.
  */
+       .globl  fast_exception_return
 fast_exception_return:
        ld      r12,_MSR(r1)
        ld      r11,_NIP(r1)
@@ -858,62 +859,6 @@ fp_unavailable_common:
        bl      .kernel_fp_unavailable_exception
        BUG_OPCODE
 
-/*
- * load_up_fpu(unused, unused, tsk)
- * Disable FP for the task which had the FPU previously,
- * and save its floating-point registers in its thread_struct.
- * Enables the FPU for use in the kernel on return.
- * On SMP we know the fpu is free, since we give it up every
- * switch (ie, no lazy save of the FP registers).
- * On entry: r13 == 'current' && last_task_used_math != 'current'
- */
-_STATIC(load_up_fpu)
-       mfmsr   r5                      /* grab the current MSR */
-       ori     r5,r5,MSR_FP
-       mtmsrd  r5                      /* enable use of fpu now */
-       isync
-/*
- * For SMP, we don't do lazy FPU switching because it just gets too
- * horrendously complex, especially when a task switches from one CPU
- * to another.  Instead we call giveup_fpu in switch_to.
- *
- */
-#ifndef CONFIG_SMP
-       ld      r3,last_task_used_math@got(r2)
-       ld      r4,0(r3)
-       cmpdi   0,r4,0
-       beq     1f
-       /* Save FP state to last_task_used_math's THREAD struct */
-       addi    r4,r4,THREAD
-       SAVE_32FPRS(0, r4)
-       mffs    fr0
-       stfd    fr0,THREAD_FPSCR(r4)
-       /* Disable FP for last_task_used_math */
-       ld      r5,PT_REGS(r4)
-       ld      r4,_MSR-STACK_FRAME_OVERHEAD(r5)
-       li      r6,MSR_FP|MSR_FE0|MSR_FE1
-       andc    r4,r4,r6
-       std     r4,_MSR-STACK_FRAME_OVERHEAD(r5)
-1:
-#endif /* CONFIG_SMP */
-       /* enable use of FP after return */
-       ld      r4,PACACURRENT(r13)
-       addi    r5,r4,THREAD            /* Get THREAD */
-       ld      r4,THREAD_FPEXC_MODE(r5)
-       ori     r12,r12,MSR_FP
-       or      r12,r12,r4
-       std     r12,_MSR(r1)
-       lfd     fr0,THREAD_FPSCR(r5)
-       mtfsf   0xff,fr0
-       REST_32FPRS(0, r5)
-#ifndef CONFIG_SMP
-       /* Update last_task_used_math to 'current' */
-       subi    r4,r5,THREAD            /* Back to 'current' */
-       std     r4,0(r3)
-#endif /* CONFIG_SMP */
-       /* restore registers and return */
-       b       fast_exception_return
-
        .align  7
        .globl altivec_unavailable_common
 altivec_unavailable_common:
index a33448c..9cae3d5 100644 (file)
@@ -451,25 +451,6 @@ _GLOBAL(_outsl_ns)
        sync
        blr     
 
-
-_GLOBAL(cvt_fd)
-       lfd     0,0(r5)         /* load up fpscr value */
-       mtfsf   0xff,0
-       lfs     0,0(r3)
-       stfd    0,0(r4)
-       mffs    0               /* save new fpscr value */
-       stfd    0,0(r5)
-       blr
-
-_GLOBAL(cvt_df)
-       lfd     0,0(r5)         /* load up fpscr value */
-       mtfsf   0xff,0
-       lfd     0,0(r3)
-       stfs    0,0(r4)
-       mffs    0               /* save new fpscr value */
-       stfd    0,0(r5)
-       blr
-
 /*
  * identify_cpu and calls setup_cpu
  * In: r3 = base of the cpu_specs array
@@ -655,38 +636,6 @@ _GLOBAL(disable_kernel_fp)
        isync
        blr
 
-/*
- * giveup_fpu(tsk)
- * Disable FP for the task given as the argument,
- * and save the floating-point registers in its thread_struct.
- * Enables the FPU for use in the kernel on return.
- */
-_GLOBAL(giveup_fpu)
-       mfmsr   r5
-       ori     r5,r5,MSR_FP
-       mtmsrd  r5                      /* enable use of fpu now */
-       isync
-       cmpdi   0,r3,0
-       beqlr-                          /* if no previous owner, done */
-       addi    r3,r3,THREAD            /* want THREAD of task */
-       ld      r5,PT_REGS(r3)
-       cmpdi   0,r5,0
-       SAVE_32FPRS(0, r3)
-       mffs    fr0
-       stfd    fr0,THREAD_FPSCR(r3)
-       beq     1f
-       ld      r4,_MSR-STACK_FRAME_OVERHEAD(r5)
-       li      r3,MSR_FP|MSR_FE0|MSR_FE1
-       andc    r4,r4,r3                /* disable FP for previous task */
-       std     r4,_MSR-STACK_FRAME_OVERHEAD(r5)
-1:
-#ifndef CONFIG_SMP
-       li      r5,0
-       ld      r4,last_task_used_math@got(r2)
-       std     r5,0(r4)
-#endif /* CONFIG_SMP */
-       blr
-
 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
 
 #if 0 /* this has no callers for now */
index 347112c..ec9d098 100644 (file)
@@ -133,7 +133,7 @@ static long setup_sigcontext(struct sigcontext __user *sc, struct pt_regs *regs,
        flush_fp_to_thread(current);
 
        /* Make sure signal doesn't get spurrious FP exceptions */
-       current->thread.fpscr = 0;
+       current->thread.fpscr.val = 0;
 
 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
        err |= __put_user(v_regs, &sc->v_regs);
index 9592f53..eee954a 100644 (file)
@@ -162,10 +162,11 @@ struct thread_struct {
        unsigned long   dbcr1;
 #endif
        double          fpr[32];        /* Complete floating point set */
-#ifdef CONFIG_PPC32
-       unsigned long   fpscr_pad;      /* fpr ... fpscr must be contiguous */
-#endif
-       unsigned long   fpscr;          /* Floating point status */
+       struct {                        /* fpr ... fpscr must be contiguous */
+
+               unsigned int pad;
+               unsigned int val;       /* Floating point status */
+       } fpscr;
        int             fpexc_mode;     /* floating-point exception mode */
 #ifdef CONFIG_PPC64
        unsigned long   start_tb;       /* Start purr when proc switched in */
@@ -207,7 +208,7 @@ struct thread_struct {
        .regs = (struct pt_regs *)INIT_SP - 1, /* XXX bogus, I think */ \
        .fs = KERNEL_DS, \
        .fpr = {0}, \
-       .fpscr = 0, \
+       .fpscr = { .val = 0, }, \
        .fpexc_mode = MSR_FE0|MSR_FE1, \
 }
 #endif
index d60c8c9..e926e43 100644 (file)
@@ -132,8 +132,8 @@ extern int emulate_altivec(struct pt_regs *);
 extern void giveup_spe(struct task_struct *);
 extern void load_up_spe(struct task_struct *);
 extern int fix_alignment(struct pt_regs *);
-extern void cvt_fd(float *from, double *to, unsigned long *fpscr);
-extern void cvt_df(double *from, float *to, unsigned long *fpscr);
+extern void cvt_fd(float *from, double *to, struct thread_struct *thread);
+extern void cvt_df(double *from, float *to, struct thread_struct *thread);
 
 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
 extern void flush_altivec_to_thread(struct task_struct *);
index 1f31078..eb30c09 100644 (file)
@@ -82,8 +82,8 @@ extern int emulate_altivec(struct pt_regs *);
 extern void giveup_spe(struct task_struct *);
 extern void load_up_spe(struct task_struct *);
 extern int fix_alignment(struct pt_regs *);
-extern void cvt_fd(float *from, double *to, unsigned long *fpscr);
-extern void cvt_df(double *from, float *to, unsigned long *fpscr);
+extern void cvt_fd(float *from, double *to, struct thread_struct *thread);
+extern void cvt_df(double *from, float *to, struct thread_struct *thread);
 
 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
 extern void flush_altivec_to_thread(struct task_struct *);
index 2e17ef7..fd7c1f8 100644 (file)
@@ -120,8 +120,8 @@ extern void giveup_altivec(struct task_struct *);
 extern void disable_kernel_altivec(void);
 extern void enable_kernel_altivec(void);
 extern int emulate_altivec(struct pt_regs *);
-extern void cvt_fd(float *from, double *to, unsigned long *fpscr);
-extern void cvt_df(double *from, float *to, unsigned long *fpscr);
+extern void cvt_fd(float *from, double *to, struct thread_struct *thread);
+extern void cvt_df(double *from, float *to, struct thread_struct *thread);
 
 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
 extern void flush_altivec_to_thread(struct task_struct *);