[PATCH] xtensa: Architecture support for Tensilica Xtensa Part 3
[linux-2.6.git] / arch / xtensa / kernel / vectors.S
1 /*
2  * arch/xtensa/kernel/vectors.S
3  *
4  * This file contains all exception vectors (user, kernel, and double),
5  * as well as the window vectors (overflow and underflow), and the debug
6  * vector. These are the primary vectors executed by the processor if an
7  * exception occurs.
8  *
9  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General
10  * Public License.  See the file "COPYING" in the main directory of
11  * this archive for more details.
12  *
13  * Copyright (C) 2005 Tensilica, Inc.
14  *
15  * Chris Zankel <chris@zankel.net>
16  *
17  */
18
19 /*
20  * We use a two-level table approach. The user and kernel exception vectors
21  * use a first-level dispatch table to dispatch the exception to a registered
22  * fast handler or the default handler, if no fast handler was registered.
23  * The default handler sets up a C-stack and dispatches the exception to a
24  * registerd C handler in the second-level dispatch table.
25  *
26  * Fast handler entry condition:
27  *
28  *   a0:        trashed, original value saved on stack (PT_AREG0)
29  *   a1:        a1
30  *   a2:        new stack pointer, original value in depc
31  *   a3:        dispatch table
32  *   depc:      a2, original value saved on stack (PT_DEPC)
33  *   excsave_1: a3
34  *
35  * The value for PT_DEPC saved to stack also functions as a boolean to
36  * indicate that the exception is either a double or a regular exception:
37  *
38  *   PT_DEPC    >= VALID_DOUBLE_EXCEPTION_ADDRESS: double exception
39  *              <  VALID_DOUBLE_EXCEPTION_ADDRESS: regular exception
40  *
41  * Note:  Neither the kernel nor the user exception handler generate literals.
42  *
43  */
44
45 #include <linux/linkage.h>
46 #include <asm/ptrace.h>
47 #include <asm/ptrace.h>
48 #include <asm/current.h>
49 #include <asm/offsets.h>
50 #include <asm/pgtable.h>
51 #include <asm/processor.h>
52 #include <asm/page.h>
53 #include <asm/thread_info.h>
54 #include <asm/processor.h>
55
56
57 /*
58  * User exception vector. (Exceptions with PS.UM == 1, PS.EXCM == 0)
59  *
60  * We get here when an exception occurred while we were in userland.
61  * We switch to the kernel stack and jump to the first level handler
62  * associated to the exception cause.
63  *
64  * Note: the saved kernel stack pointer (EXC_TABLE_KSTK) is already
65  *       decremented by PT_USER_SIZE.
66  */
67
68         .section .UserExceptionVector.text, "ax"
69
70 ENTRY(_UserExceptionVector)
71
72         xsr     a3, EXCSAVE_1           # save a3 and get dispatch table
73         wsr     a2, DEPC                # save a2
74         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_KSTK  # load kernel stack to a2
75         s32i    a0, a2, PT_AREG0        # save a0 to ESF
76         rsr     a0, EXCCAUSE            # retrieve exception cause
77         s32i    a0, a2, PT_DEPC         # mark it as a regular exception
78         addx4   a0, a0, a3              # find entry in table
79         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER     # load handler
80         jx      a0
81
82 /*
83  * Kernel exception vector. (Exceptions with PS.UM == 0, PS.EXCM == 0)
84  *
85  * We get this exception when we were already in kernel space.
86  * We decrement the current stack pointer (kernel) by PT_SIZE and
87  * jump to the first-level handler associated with the exception cause.
88  *
89  * Note: we need to preserve space for the spill region.
90  */
91
92         .section .KernelExceptionVector.text, "ax"
93
94 ENTRY(_KernelExceptionVector)
95
96         xsr     a3, EXCSAVE_1           # save a3, and get dispatch table
97         wsr     a2, DEPC                # save a2
98         addi    a2, a1, -16-PT_SIZE     # adjust stack pointer
99         s32i    a0, a2, PT_AREG0        # save a0 to ESF
100         rsr     a0, EXCCAUSE            # retrieve exception cause
101         s32i    a0, a2, PT_DEPC         # mark it as a regular exception
102         addx4   a0, a0, a3              # find entry in table
103         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_KERNEL   # load handler address
104         jx      a0
105
106
107 /*
108  * Double exception vector (Exceptions with PS.EXCM == 1)
109  * We get this exception when another exception occurs while were are
110  * already in an exception, such as window overflow/underflow exception,
111  * or 'expected' exceptions, for example memory exception when we were trying
112  * to read data from an invalid address in user space.
113  *
114  * Note that this vector is never invoked for level-1 interrupts, because such
115  * interrupts are disabled (masked) when PS.EXCM is set.
116  *
117  * We decode the exception and take the appropriate action.  However, the
118  * double exception vector is much more careful, because a lot more error
119  * cases go through the double exception vector than through the user and
120  * kernel exception vectors.
121  *
122  * Occasionally, the kernel expects a double exception to occur.  This usually
123  * happens when accessing user-space memory with the user's permissions
124  * (l32e/s32e instructions).  The kernel state, though, is not always suitable
125  * for immediate transfer of control to handle_double, where "normal" exception
126  * processing occurs. Also in kernel mode, TLB misses can occur if accessing
127  * vmalloc memory, possibly requiring repair in a double exception handler.
128  *
129  * The variable at TABLE_FIXUP offset from the pointer in EXCSAVE_1 doubles as
130  * a boolean variable and a pointer to a fixup routine. If the variable
131  * EXC_TABLE_FIXUP is non-zero, this handler jumps to that address. A value of
132  * zero indicates to use the default kernel/user exception handler.
133  * There is only one exception, when the value is identical to the exc_table
134  * label, the kernel is in trouble. This mechanism is used to protect critical
135  * sections, mainly when the handler writes to the stack to assert the stack
136  * pointer is valid. Once the fixup/default handler leaves that area, the
137  * EXC_TABLE_FIXUP variable is reset to the fixup handler or zero.
138  *
139  * Procedures wishing to use this mechanism should set EXC_TABLE_FIXUP to the
140  * nonzero address of a fixup routine before it could cause a double exception
141  * and reset it before it returns.
142  *
143  * Some other things to take care of when a fast exception handler doesn't
144  * specify a particular fixup handler but wants to use the default handlers:
145  *
146  *  - The original stack pointer (in a1) must not be modified. The fast
147  *    exception handler should only use a2 as the stack pointer.
148  *
149  *  - If the fast handler manipulates the stack pointer (in a2), it has to
150  *    register a valid fixup handler and cannot use the default handlers.
151  *
152  *  - The handler can use any other generic register from a3 to a15, but it
153  *    must save the content of these registers to stack (PT_AREG3...PT_AREGx)
154  *
155  *  - These registers must be saved before a double exception can occur.
156  *
157  *  - If we ever implement handling signals while in double exceptions, the
158  *    number of registers a fast handler has saved (excluding a0 and a1) must
159  *    be written to  PT_AREG1. (1 if only a3 is used, 2 for a3 and a4, etc. )
160  *
161  * The fixup handlers are special handlers:
162  *
163  *  - Fixup entry conditions differ from regular exceptions:
164  *
165  *      a0:        DEPC
166  *      a1:        a1
167  *      a2:        trashed, original value in EXC_TABLE_DOUBLE_A2
168  *      a3:        exctable
169  *      depc:      a0
170  *      excsave_1: a3
171  *
172  *  - When the kernel enters the fixup handler, it still assumes it is in a
173  *    critical section, so EXC_TABLE_FIXUP variable is set to exc_table.
174  *    The fixup handler, therefore, has to re-register itself as the fixup
175  *    handler before it returns from the double exception.
176  *
177  *  - Fixup handler can share the same exception frame with the fast handler.
178  *    The kernel stack pointer is not changed when entering the fixup handler.
179  *
180  *  - Fixup handlers can jump to the default kernel and user exception
181  *    handlers. Before it jumps, though, it has to setup a exception frame
182  *    on stack. Because the default handler resets the register fixup handler
183  *    the fixup handler must make sure that the default handler returns to
184  *    it instead of the exception address, so it can re-register itself as
185  *    the fixup handler.
186  *
187  * In case of a critical condition where the kernel cannot recover, we jump
188  * to unrecoverable_exception with the following entry conditions.
189  * All registers a0...a15 are unchanged from the last exception, except:
190  *
191  *      a0:        last address before we jumped to the unrecoverable_exception.
192  *      excsave_1: a0
193  *
194  *
195  * See the handle_alloca_user and spill_registers routines for example clients.
196  *
197  * FIXME: Note: we currently don't allow signal handling coming from a double
198  *        exception, so the item markt with (*) is not required.
199  */
200
201         .section .DoubleExceptionVector.text, "ax"
202         .begin literal_prefix .DoubleExceptionVector
203
204 ENTRY(_DoubleExceptionVector)
205
206         /* Deliberately destroy excsave (don't assume it's value was valid). */
207
208         wsr     a3, EXCSAVE_1           # save a3
209
210         /* Check for kernel double exception (usually fatal). */
211
212         rsr     a3, PS
213         _bbci.l a3, PS_UM_SHIFT, .Lksp
214
215         /* Check if we are currently handling a window exception. */
216         /* Note: We don't need to indicate that we enter a critical section. */
217
218         xsr     a0, DEPC                # get DEPC, save a0
219
220         movi    a3, XCHAL_WINDOW_VECTORS_VADDR
221         _bltu   a0, a3, .Lfixup
222         addi    a3, a3, XSHAL_WINDOW_VECTORS_SIZE
223         _bgeu   a0, a3, .Lfixup
224
225         /* Window overflow/underflow exception. Get stack pointer. */
226
227         mov     a3, a2
228         movi    a2, exc_table
229         l32i    a2, a2, EXC_TABLE_KSTK
230
231         /* Check for overflow/underflow exception, jump if overflow. */
232
233         _bbci.l a0, 6, .Lovfl
234
235         /* a0: depc, a1: a1, a2: kstk, a3: a2, depc: a0, excsave: a3  */
236
237         /* Restart window underflow exception.
238          * We return to the instruction in user space that caused the window
239          * underflow exception. Therefore, we change window base to the value
240          * before we entered the window underflow exception and prepare the
241          * registers to return as if we were coming from a regular exception
242          * by changing depc (in a0).
243          * Note: We can trash the current window frame (a0...a3) and depc!
244          */
245
246         wsr     a2, DEPC                # save stack pointer temporarily
247         rsr     a0, PS
248         extui   a0, a0, XCHAL_PS_OWB_SHIFT, XCHAL_PS_OWB_BITS
249         wsr     a0, WINDOWBASE
250         rsync
251
252         /* We are now in the previous window frame. Save registers again. */
253
254         xsr     a2, DEPC                # save a2 and get stack pointer
255         s32i    a0, a2, PT_AREG0
256
257         wsr     a3, EXCSAVE_1           # save a3
258         movi    a3, exc_table
259
260         rsr     a0, EXCCAUSE
261         s32i    a0, a2, PT_DEPC         # mark it as a regular exception
262         addx4   a0, a0, a3
263         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER
264         jx      a0
265
266 .Lfixup:/* Check for a fixup handler or if we were in a critical section. */
267
268         /* a0: depc, a1: a1, a2: a2, a3: trashed, depc: a0, excsave1: a3 */
269
270         movi    a3, exc_table
271         s32i    a2, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE   # temporary variable
272
273         /* Enter critical section. */
274
275         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_FIXUP
276         s32i    a3, a3, EXC_TABLE_FIXUP
277         beq     a2, a3, .Lunrecoverable_fixup   # critical!
278         beqz    a2, .Ldflt                      # no handler was registered
279
280         /* a0: depc, a1: a1, a2: trash, a3: exctable, depc: a0, excsave: a3 */
281
282         jx      a2
283
284 .Ldflt: /* Get stack pointer. */
285
286         l32i    a3, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
287         addi    a2, a3, -PT_USER_SIZE
288
289 .Lovfl: /* Jump to default handlers. */
290
291         /* a0: depc, a1: a1, a2: kstk, a3: a2, depc: a0, excsave: a3 */
292
293         xsr     a3, DEPC
294         s32i    a0, a2, PT_DEPC
295         s32i    a3, a2, PT_AREG0
296
297         /* a0: avail, a1: a1, a2: kstk, a3: avail, depc: a2, excsave: a3 */
298
299         movi    a3, exc_table
300         rsr     a0, EXCCAUSE
301         addx4   a0, a0, a3
302         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER
303         jx      a0
304
305         /*
306          * We only allow the ITLB miss exception if we are in kernel space.
307          * All other exceptions are unexpected and thus unrecoverable!
308          */
309
310         .extern fast_second_level_miss_double_kernel
311
312 .Lksp:  /* a0: a0, a1: a1, a2: a2, a3: trashed, depc: depc, excsave: a3 */
313
314         rsr     a3, EXCCAUSE
315         beqi    a3, XCHAL_EXCCAUSE_ITLB_MISS, 1f
316         addi    a3, a3, -XCHAL_EXCCAUSE_DTLB_MISS
317         bnez    a3, .Lunrecoverable
318 1:      movi    a3, fast_second_level_miss_double_kernel
319         jx      a3
320
321         /* Critical! We can't handle this situation. PANIC! */
322
323         .extern unrecoverable_exception
324
325 .Lunrecoverable_fixup:
326         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
327         xsr     a0, DEPC
328
329 .Lunrecoverable:
330         rsr     a3, EXCSAVE_1
331         wsr     a0, EXCSAVE_1
332         movi    a0, unrecoverable_exception
333         callx0  a0
334
335         .end literal_prefix
336
337
338 /*
339  * Debug interrupt vector
340  *
341  * There is not much space here, so simply jump to another handler.
342  * EXCSAVE[DEBUGLEVEL] has been set to that handler.
343  */
344
345         .section .DebugInterruptVector.text, "ax"
346
347 ENTRY(_DebugInterruptVector)
348         xsr     a0, EXCSAVE + XCHAL_DEBUGLEVEL
349         jx      a0
350
351
352
353 /* Window overflow and underflow handlers.
354  * The handlers must be 64 bytes apart, first starting with the underflow
355  * handlers underflow-4 to underflow-12, then the overflow handlers
356  * overflow-4 to overflow-12.
357  *
358  * Note: We rerun the underflow handlers if we hit an exception, so
359  *       we try to access any page that would cause a page fault early.
360  */
361
362         .section                .WindowVectors.text, "ax"
363
364
365 /* 4-Register Window Overflow Vector (Handler) */
366
367         .align 64
368 .global _WindowOverflow4
369 _WindowOverflow4:
370         s32e    a0, a5, -16
371         s32e    a1, a5, -12
372         s32e    a2, a5,  -8
373         s32e    a3, a5,  -4
374         rfwo
375
376
377 /* 4-Register Window Underflow Vector (Handler) */
378
379         .align 64
380 .global _WindowUnderflow4
381 _WindowUnderflow4:
382         l32e    a0, a5, -16
383         l32e    a1, a5, -12
384         l32e    a2, a5,  -8
385         l32e    a3, a5,  -4
386         rfwu
387
388
389 /* 8-Register Window Overflow Vector (Handler) */
390
391         .align 64
392 .global _WindowOverflow8
393 _WindowOverflow8:
394         s32e    a0, a9, -16
395         l32e    a0, a1, -12
396         s32e    a2, a9,  -8
397         s32e    a1, a9, -12
398         s32e    a3, a9,  -4
399         s32e    a4, a0, -32
400         s32e    a5, a0, -28
401         s32e    a6, a0, -24
402         s32e    a7, a0, -20
403         rfwo
404
405 /* 8-Register Window Underflow Vector (Handler) */
406
407         .align 64
408 .global _WindowUnderflow8
409 _WindowUnderflow8:
410         l32e    a1, a9, -12
411         l32e    a0, a9, -16
412         l32e    a7, a1, -12
413         l32e    a2, a9,  -8
414         l32e    a4, a7, -32
415         l32e    a3, a9,  -4
416         l32e    a5, a7, -28
417         l32e    a6, a7, -24
418         l32e    a7, a7, -20
419         rfwu
420
421
422 /* 12-Register Window Overflow Vector (Handler) */
423
424         .align 64
425 .global _WindowOverflow12
426 _WindowOverflow12:
427         s32e    a0,  a13, -16
428         l32e    a0,  a1,  -12
429         s32e    a1,  a13, -12
430         s32e    a2,  a13,  -8
431         s32e    a3,  a13,  -4
432         s32e    a4,  a0,  -48
433         s32e    a5,  a0,  -44
434         s32e    a6,  a0,  -40
435         s32e    a7,  a0,  -36
436         s32e    a8,  a0,  -32
437         s32e    a9,  a0,  -28
438         s32e    a10, a0,  -24
439         s32e    a11, a0,  -20
440         rfwo
441
442 /* 12-Register Window Underflow Vector (Handler) */
443
444         .align 64
445 .global _WindowUnderflow12
446 _WindowUnderflow12:
447         l32e    a1,  a13, -12
448         l32e    a0,  a13, -16
449         l32e    a11, a1,  -12
450         l32e    a2,  a13,  -8
451         l32e    a4,  a11, -48
452         l32e    a8,  a11, -32
453         l32e    a3,  a13,  -4
454         l32e    a5,  a11, -44
455         l32e    a6,  a11, -40
456         l32e    a7,  a11, -36
457         l32e    a9,  a11, -28
458         l32e    a10, a11, -24
459         l32e    a11, a11, -20
460         rfwu
461
462         .text
463
464