[PATCH] xtensa: Architecture support for Tensilica Xtensa Part 3
[linux-2.6.git] / arch / xtensa / kernel / process.c
1 // TODO verify coprocessor handling
2 /*
3  * arch/xtensa/kernel/process.c
4  *
5  * Xtensa Processor version.
6  *
7  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
8  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
9  * for more details.
10  *
11  * Copyright (C) 2001 - 2005 Tensilica Inc.
12  *
13  * Joe Taylor <joe@tensilica.com, joetylr@yahoo.com>
14  * Chris Zankel <chris@zankel.net>
15  * Marc Gauthier <marc@tensilica.com, marc@alumni.uwaterloo.ca>
16  * Kevin Chea
17  */
18
19 #include <linux/config.h>
20 #include <linux/errno.h>
21 #include <linux/sched.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/mm.h>
24 #include <linux/smp.h>
25 #include <linux/smp_lock.h>
26 #include <linux/stddef.h>
27 #include <linux/unistd.h>
28 #include <linux/ptrace.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/elf.h>
31 #include <linux/init.h>
32 #include <linux/prctl.h>
33 #include <linux/init_task.h>
34 #include <linux/module.h>
35 #include <linux/mqueue.h>
36
37 #include <asm/pgtable.h>
38 #include <asm/uaccess.h>
39 #include <asm/system.h>
40 #include <asm/io.h>
41 #include <asm/processor.h>
42 #include <asm/platform.h>
43 #include <asm/mmu.h>
44 #include <asm/irq.h>
45 #include <asm/atomic.h>
46 #include <asm/offsets.h>
47 #include <asm/coprocessor.h>
48
49 extern void ret_from_fork(void);
50
51 static struct fs_struct init_fs = INIT_FS;
52 static struct files_struct init_files = INIT_FILES;
53 static struct signal_struct init_signals = INIT_SIGNALS(init_signals);
54 static struct sighand_struct init_sighand = INIT_SIGHAND(init_sighand);
55 struct mm_struct init_mm = INIT_MM(init_mm);
56 EXPORT_SYMBOL(init_mm);
57
58 union thread_union init_thread_union
59         __attribute__((__section__(".data.init_task"))) =
60 { INIT_THREAD_INFO(init_task) };
61
62 struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task);
63 EXPORT_SYMBOL(init_task);
64
65 struct task_struct *current_set[NR_CPUS] = {&init_task, };
66
67
68 #if XCHAL_CP_NUM > 0
69
70 /*
71  * Coprocessor ownership.
72  */
73
74 coprocessor_info_t coprocessor_info[] = {
75         { 0, XTENSA_CPE_CP0_OFFSET },
76         { 0, XTENSA_CPE_CP1_OFFSET },
77         { 0, XTENSA_CPE_CP2_OFFSET },
78         { 0, XTENSA_CPE_CP3_OFFSET },
79         { 0, XTENSA_CPE_CP4_OFFSET },
80         { 0, XTENSA_CPE_CP5_OFFSET },
81         { 0, XTENSA_CPE_CP6_OFFSET },
82         { 0, XTENSA_CPE_CP7_OFFSET },
83 };
84
85 #endif
86
87 /*
88  * Powermanagement idle function, if any is provided by the platform.
89  */
90
91 void cpu_idle(void)
92 {
93         local_irq_enable();
94
95         /* endless idle loop with no priority at all */
96         while (1) {
97                 while (!need_resched())
98                         platform_idle();
99                 preempt_enable();
100                 schedule();
101         }
102 }
103
104 /*
105  * Free current thread data structures etc..
106  */
107
108 void exit_thread(void)
109 {
110         release_coprocessors(current);  /* Empty macro if no CPs are defined */
111 }
112
113 void flush_thread(void)
114 {
115         release_coprocessors(current);  /* Empty macro if no CPs are defined */
116 }
117
118 /*
119  * Copy thread.
120  *
121  * The stack layout for the new thread looks like this:
122  *
123  *      +------------------------+ <- sp in childregs (= tos)
124  *      |       childregs        |
125  *      +------------------------+ <- thread.sp = sp in dummy-frame
126  *      |      dummy-frame       |    (saved in dummy-frame spill-area)
127  *      +------------------------+
128  *
129  * We create a dummy frame to return to ret_from_fork:
130  *   a0 points to ret_from_fork (simulating a call4)
131  *   sp points to itself (thread.sp)
132  *   a2, a3 are unused.
133  *
134  * Note: This is a pristine frame, so we don't need any spill region on top of
135  *       childregs.
136  */
137
138 int copy_thread(int nr, unsigned long clone_flags, unsigned long usp,
139                 unsigned long unused,
140                 struct task_struct * p, struct pt_regs * regs)
141 {
142         struct pt_regs *childregs;
143         unsigned long tos;
144         int user_mode = user_mode(regs);
145
146         /* Set up new TSS. */
147         tos = (unsigned long)p->thread_info + THREAD_SIZE;
148         if (user_mode)
149                 childregs = (struct pt_regs*)(tos - PT_USER_SIZE);
150         else
151                 childregs = (struct pt_regs*)tos - 1;
152
153         *childregs = *regs;
154
155         /* Create a call4 dummy-frame: a0 = 0, a1 = childregs. */
156         *((int*)childregs - 3) = (unsigned long)childregs;
157         *((int*)childregs - 4) = 0;
158
159         childregs->areg[1] = tos;
160         childregs->areg[2] = 0;
161         p->set_child_tid = p->clear_child_tid = NULL;
162         p->thread.ra = MAKE_RA_FOR_CALL((unsigned long)ret_from_fork, 0x1);
163         p->thread.sp = (unsigned long)childregs;
164         if (user_mode(regs)) {
165
166                 int len = childregs->wmask & ~0xf;
167                 childregs->areg[1] = usp;
168                 memcpy(&childregs->areg[XCHAL_NUM_AREGS - len/4],
169                        &regs->areg[XCHAL_NUM_AREGS - len/4], len);
170
171                 if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
172                         childregs->areg[2] = childregs->areg[6];
173
174         } else {
175                 /* In kernel space, we start a new thread with a new stack. */
176                 childregs->wmask = 1;
177         }
178         return 0;
179 }
180
181
182 /*
183  * Create a kernel thread
184  */
185
186 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void * arg, unsigned long flags)
187 {
188         long retval;
189         __asm__ __volatile__
190                 ("mov           a5, %4\n\t" /* preserve fn in a5 */
191                  "mov           a6, %3\n\t" /* preserve and setup arg in a6 */
192                  "movi          a2, %1\n\t" /* load __NR_clone for syscall*/
193                  "mov           a3, sp\n\t" /* sp check and sys_clone */
194                  "mov           a4, %5\n\t" /* load flags for syscall */
195                  "syscall\n\t"
196                  "beq           a3, sp, 1f\n\t" /* branch if parent */
197                  "callx4        a5\n\t"     /* call fn */
198                  "movi          a2, %2\n\t" /* load __NR_exit for syscall */
199                  "mov           a3, a6\n\t" /* load fn return value */
200                  "syscall\n"
201                  "1:\n\t"
202                  "mov           %0, a2\n\t" /* parent returns zero */
203                  :"=r" (retval)
204                  :"i" (__NR_clone), "i" (__NR_exit),
205                  "r" (arg), "r" (fn),
206                  "r" (flags | CLONE_VM)
207                  : "a2", "a3", "a4", "a5", "a6" );
208         return retval;
209 }
210
211
212 /*
213  * These bracket the sleeping functions..
214  */
215
216 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
217 {
218         unsigned long sp, pc;
219         unsigned long stack_page = (unsigned long) p->thread_info;
220         int count = 0;
221
222         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
223                 return 0;
224
225         sp = p->thread.sp;
226         pc = MAKE_PC_FROM_RA(p->thread.ra, p->thread.sp);
227
228         do {
229                 if (sp < stack_page + sizeof(struct task_struct) ||
230                     sp >= (stack_page + THREAD_SIZE) ||
231                     pc == 0)
232                         return 0;
233                 if (!in_sched_functions(pc))
234                         return pc;
235
236                 /* Stack layout: sp-4: ra, sp-3: sp' */
237
238                 pc = MAKE_PC_FROM_RA(*(unsigned long*)sp - 4, sp);
239                 sp = *(unsigned long *)sp - 3;
240         } while (count++ < 16);
241         return 0;
242 }
243
244 /*
245  * do_copy_regs() gathers information from 'struct pt_regs' and
246  * 'current->thread.areg[]' to fill in the xtensa_gregset_t
247  * structure.
248  *
249  * xtensa_gregset_t and 'struct pt_regs' are vastly different formats
250  * of processor registers.  Besides different ordering,
251  * xtensa_gregset_t contains non-live register information that
252  * 'struct pt_regs' does not.  Exception handling (primarily) uses
253  * 'struct pt_regs'.  Core files and ptrace use xtensa_gregset_t.
254  *
255  */
256
257 void do_copy_regs (xtensa_gregset_t *elfregs, struct pt_regs *regs,
258                    struct task_struct *tsk)
259 {
260         int i, n, wb_offset;
261
262         elfregs->xchal_config_id0 = XCHAL_HW_CONFIGID0;
263         elfregs->xchal_config_id1 = XCHAL_HW_CONFIGID1;
264
265         __asm__ __volatile__ ("rsr  %0, 176\n" : "=a" (i));
266         elfregs->cpux = i;
267         __asm__ __volatile__ ("rsr  %0, 208\n" : "=a" (i));
268         elfregs->cpuy = i;
269
270         /* Note:  PS.EXCM is not set while user task is running; its
271          * being set in regs->ps is for exception handling convenience.
272          */
273
274         elfregs->pc             = regs->pc;
275         elfregs->ps             = (regs->ps & ~XCHAL_PS_EXCM_MASK);
276         elfregs->exccause       = regs->exccause;
277         elfregs->excvaddr       = regs->excvaddr;
278         elfregs->windowbase     = regs->windowbase;
279         elfregs->windowstart    = regs->windowstart;
280         elfregs->lbeg           = regs->lbeg;
281         elfregs->lend           = regs->lend;
282         elfregs->lcount         = regs->lcount;
283         elfregs->sar            = regs->sar;
284         elfregs->syscall        = regs->syscall;
285
286         /* Copy register file.
287          * The layout looks like this:
288          *
289          * |  a0 ... a15  | Z ... Z |  arX ... arY  |
290          *  current window  unused    saved frames
291          */
292
293         memset (elfregs->ar, 0, sizeof(elfregs->ar));
294
295         wb_offset = regs->windowbase * 4;
296         n = (regs->wmask&1)? 4 : (regs->wmask&2)? 8 : (regs->wmask&4)? 12 : 16;
297
298         for (i = 0; i < n; i++)
299                 elfregs->ar[(wb_offset + i) % XCHAL_NUM_AREGS] = regs->areg[i];
300
301         n = (regs->wmask >> 4) * 4;
302
303         for (i = XCHAL_NUM_AREGS - n; n > 0; i++, n--)
304                 elfregs->ar[(wb_offset + i) % XCHAL_NUM_AREGS] = regs->areg[i];
305 }
306
307 void xtensa_elf_core_copy_regs (xtensa_gregset_t *elfregs, struct pt_regs *regs)
308 {
309         do_copy_regs ((xtensa_gregset_t *)elfregs, regs, current);
310 }
311
312
313 /* The inverse of do_copy_regs().  No error or sanity checking. */
314
315 void do_restore_regs (xtensa_gregset_t *elfregs, struct pt_regs *regs,
316                       struct task_struct *tsk)
317 {
318         int i, n, wb_offset;
319
320         /* Note:  PS.EXCM is not set while user task is running; it
321          * needs to be set in regs->ps is for exception handling convenience.
322          */
323
324         regs->pc                = elfregs->pc;
325         regs->ps                = (elfregs->ps | XCHAL_PS_EXCM_MASK);
326         regs->exccause          = elfregs->exccause;
327         regs->excvaddr          = elfregs->excvaddr;
328         regs->windowbase        = elfregs->windowbase;
329         regs->windowstart       = elfregs->windowstart;
330         regs->lbeg              = elfregs->lbeg;
331         regs->lend              = elfregs->lend;
332         regs->lcount            = elfregs->lcount;
333         regs->sar               = elfregs->sar;
334         regs->syscall   = elfregs->syscall;
335
336         /* Clear everything. */
337
338         memset (regs->areg, 0, sizeof(regs->areg));
339
340         /* Copy regs from live window frame. */
341
342         wb_offset = regs->windowbase * 4;
343         n = (regs->wmask&1)? 4 : (regs->wmask&2)? 8 : (regs->wmask&4)? 12 : 16;
344
345         for (i = 0; i < n; i++)
346                 regs->areg[(wb_offset+i) % XCHAL_NUM_AREGS] = elfregs->ar[i];
347
348         n = (regs->wmask >> 4) * 4;
349
350         for (i = XCHAL_NUM_AREGS - n; n > 0; i++, n--)
351                 regs->areg[(wb_offset+i) % XCHAL_NUM_AREGS] = elfregs->ar[i];
352 }
353
354 /*
355  * do_save_fpregs() gathers information from 'struct pt_regs' and
356  * 'current->thread' to fill in the elf_fpregset_t structure.
357  *
358  * Core files and ptrace use elf_fpregset_t.
359  */
360
361 void do_save_fpregs (elf_fpregset_t *fpregs, struct pt_regs *regs,
362                      struct task_struct *tsk)
363 {
364 #if XCHAL_HAVE_CP
365
366         extern unsigned char    _xtensa_reginfo_tables[];
367         extern unsigned         _xtensa_reginfo_table_size;
368         int i;
369         unsigned long flags;
370
371         /* Before dumping coprocessor state from memory,
372          * ensure any live coprocessor contents for this
373          * task are first saved to memory:
374          */
375         local_irq_save(flags);
376
377         for (i = 0; i < XCHAL_CP_MAX; i++) {
378                 if (tsk == coprocessor_info[i].owner) {
379                         enable_coprocessor(i);
380                         save_coprocessor_registers(
381                             tsk->thread.cp_save+coprocessor_info[i].offset,i);
382                         disable_coprocessor(i);
383                 }
384         }
385
386         local_irq_restore(flags);
387
388         /* Now dump coprocessor & extra state: */
389         memcpy((unsigned char*)fpregs,
390                 _xtensa_reginfo_tables, _xtensa_reginfo_table_size);
391         memcpy((unsigned char*)fpregs + _xtensa_reginfo_table_size,
392                 tsk->thread.cp_save, XTENSA_CP_EXTRA_SIZE);
393 #endif
394 }
395
396 /*
397  * The inverse of do_save_fpregs().
398  * Copies coprocessor and extra state from fpregs into regs and tsk->thread.
399  * Returns 0 on success, non-zero if layout doesn't match.
400  */
401
402 int  do_restore_fpregs (elf_fpregset_t *fpregs, struct pt_regs *regs,
403                         struct task_struct *tsk)
404 {
405 #if XCHAL_HAVE_CP
406
407         extern unsigned char    _xtensa_reginfo_tables[];
408         extern unsigned         _xtensa_reginfo_table_size;
409         int i;
410         unsigned long flags;
411
412         /* Make sure save area layouts match.
413          * FIXME:  in the future we could allow restoring from
414          * a different layout of the same registers, by comparing
415          * fpregs' table with _xtensa_reginfo_tables and matching
416          * entries and copying registers one at a time.
417          * Not too sure yet whether that's very useful.
418          */
419
420         if( memcmp((unsigned char*)fpregs,
421                 _xtensa_reginfo_tables, _xtensa_reginfo_table_size) ) {
422             return -1;
423         }
424
425         /* Before restoring coprocessor state from memory,
426          * ensure any live coprocessor contents for this
427          * task are first invalidated.
428          */
429
430         local_irq_save(flags);
431
432         for (i = 0; i < XCHAL_CP_MAX; i++) {
433                 if (tsk == coprocessor_info[i].owner) {
434                         enable_coprocessor(i);
435                         save_coprocessor_registers(
436                             tsk->thread.cp_save+coprocessor_info[i].offset,i);
437                         coprocessor_info[i].owner = 0;
438                         disable_coprocessor(i);
439                 }
440         }
441
442         local_irq_restore(flags);
443
444         /*  Now restore coprocessor & extra state:  */
445
446         memcpy(tsk->thread.cp_save,
447                 (unsigned char*)fpregs + _xtensa_reginfo_table_size,
448                 XTENSA_CP_EXTRA_SIZE);
449 #endif
450         return 0;
451 }
452 /*
453  * Fill in the CP structure for a core dump for a particular task.
454  */
455
456 int
457 dump_task_fpu(struct pt_regs *regs, struct task_struct *task, elf_fpregset_t *r)
458 {
459 /* see asm/coprocessor.h for this magic number 16 */
460 #if TOTAL_CPEXTRA_SIZE > 16
461         do_save_fpregs (r, regs, task);
462
463         /*  For now, bit 16 means some extra state may be present:  */
464 // FIXME!! need to track to return more accurate mask
465         return 0x10000 | XCHAL_CP_MASK;
466 #else
467         return 0;       /* no coprocessors active on this processor */
468 #endif
469 }
470
471 /*
472  * Fill in the CP structure for a core dump.
473  * This includes any FPU coprocessor.
474  * Here, we dump all coprocessors, and other ("extra") custom state.
475  *
476  * This function is called by elf_core_dump() in fs/binfmt_elf.c
477  * (in which case 'regs' comes from calls to do_coredump, see signals.c).
478  */
479 int  dump_fpu(struct pt_regs *regs, elf_fpregset_t *r)
480 {
481         return dump_task_fpu(regs, current, r);
482 }