sys/amd64/amd64/fpu.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990 William Jolitz.
   3  * Copyright (c) 1991 The Regents of the University of California.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  15  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  16  *    without specific prior written permission.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  19  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  20  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  21  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  22  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  23  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  24  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  25  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  26  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  27  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  28  * SUCH DAMAGE.
  29  *
  30  *      from: @(#)npx.c 7.2 (Berkeley) 5/12/91
  31  */
  32
  33 #include <sys/cdefs.h>
  34 __FBSDID("$FreeBSD$");
  35
  36 #include <sys/param.h>
  37 #include <sys/systm.h>
  38 #include <sys/bus.h>
  39 #include <sys/kernel.h>
  40 #include <sys/lock.h>
  41 #include <sys/malloc.h>
  42 #include <sys/module.h>
  43 #include <sys/mutex.h>
  44 #include <sys/mutex.h>
  45 #include <sys/proc.h>
  46 #include <sys/sysctl.h>
  47 #include <machine/bus.h>
  48 #include <sys/rman.h>
  49 #include <sys/signalvar.h>
  50
  51 #include <machine/cputypes.h>
  52 #include <machine/frame.h>
  53 #include <machine/intr_machdep.h>
  54 #include <machine/md_var.h>
  55 #include <machine/pcb.h>
  56 #include <machine/psl.h>
  57 #include <machine/resource.h>
  58 #include <machine/specialreg.h>
  59 #include <machine/segments.h>
  60 #include <machine/ucontext.h>
  61
  62 /*
  63  * Floating point support.
  64  */
  65
  66 #if defined(__GNUCLIKE_ASM) && !defined(lint)
  67
  68 #define fldcw(cw)               __asm __volatile("fldcw %0" : : "m" (cw))
  69 #define fnclex()                __asm __volatile("fnclex")
  70 #define fninit()                __asm __volatile("fninit")
  71 #define fnstcw(addr)            __asm __volatile("fnstcw %0" : "=m" (*(addr)))
  72 #define fnstsw(addr)            __asm __volatile("fnstsw %0" : "=am" (*(addr)))
  73 #define fxrstor(addr)           __asm __volatile("fxrstor %0" : : "m" (*(addr)))
  74 #define fxsave(addr)            __asm __volatile("fxsave %0" : "=m" (*(addr)))
  75 #define ldmxcsr(csr)            __asm __volatile("ldmxcsr %0" : : "m" (csr))
  76 #define start_emulating()       __asm __volatile( \
  77                                     "smsw %%ax; orb %0,%%al; lmsw %%ax" \
  78                                     : : "n" (CR0_TS) : "ax")
  79 #define stop_emulating()        __asm __volatile("clts")
  80
  81 static __inline void
  82 xrstor(char *addr, uint64_t mask)
  83 {
  84         uint32_t low, hi;
  85
  86         low = mask;
  87         hi = mask >> 32;
  88         /* xrstor (%rdi) */
  89         __asm __volatile(".byte 0x0f,0xae,0x2f" : :
  90             "a" (low), "d" (hi), "D" (addr));
  91 }
  92
  93 static __inline void
  94 xsave(char *addr, uint64_t mask)
  95 {
  96         uint32_t low, hi;
  97
  98         low = mask;
  99         hi = mask >> 32;
 100         /* xsave (%rdi) */
 101         __asm __volatile(".byte 0x0f,0xae,0x27" : :
 102             "a" (low), "d" (hi), "D" (addr) : "memory");
 103 }
 104
 105 static __inline void
 106 xsetbv(uint32_t reg, uint64_t val)
 107 {
 108         uint32_t low, hi;
 109
 110         low = val;
 111         hi = val >> 32;
 112         __asm __volatile(".byte 0x0f,0x01,0xd1" : :
 113             "c" (reg), "a" (low), "d" (hi));
 114 }
 115
 116 #else   /* !(__GNUCLIKE_ASM && !lint) */
 117
 118 void    fldcw(u_short cw);
 119 void    fnclex(void);
 120 void    fninit(void);
 121 void    fnstcw(caddr_t addr);
 122 void    fnstsw(caddr_t addr);
 123 void    fxsave(caddr_t addr);
 124 void    fxrstor(caddr_t addr);
 125 void    ldmxcsr(u_int csr);
 126 void    start_emulating(void);
 127 void    stop_emulating(void);
 128 void    xrstor(char *addr, uint64_t mask);
 129 void    xsave(char *addr, uint64_t mask);
 130 void    xsetbv(uint32_t reg, uint64_t val);
 131
 132 #endif  /* __GNUCLIKE_ASM && !lint */
 133
 134 #define GET_FPU_CW(thread) ((thread)->td_pcb->pcb_save->sv_env.en_cw)
 135 #define GET_FPU_SW(thread) ((thread)->td_pcb->pcb_save->sv_env.en_sw)
 136
 137 typedef u_char bool_t;
 138
 139 static  void    fpu_clean_state(void);
 140
 141 SYSCTL_INT(_hw, HW_FLOATINGPT, floatingpoint, CTLFLAG_RD,
 142     NULL, 1, "Floating point instructions executed in hardware");
 143
 144 static  struct savefpu          fpu_initialstate;
 145
 146 /*
 147  * Initialize the floating point unit.  On the boot CPU we generate a
 148  * clean state that is used to initialize the floating point unit when
 149  * it is first used by a process.
 150  */
 151 void
 152 fpuinit(void)
 153 {
 154         register_t saveintr;
 155         u_int mxcsr;
 156         u_short control;
 157
 158         /*
 159          * It is too early for critical_enter() to work on AP.
 160          */
 161         saveintr = intr_disable();
 162         stop_emulating();
 163         fninit();
 164         control = __INITIAL_FPUCW__;
 165         fldcw(control);
 166         mxcsr = __INITIAL_MXCSR__;
 167         ldmxcsr(mxcsr);
 168         if (PCPU_GET(cpuid) == 0) {
 169                 fxsave(&fpu_initialstate);
 170                 if (fpu_initialstate.sv_env.en_mxcsr_mask)
 171                         cpu_mxcsr_mask = fpu_initialstate.sv_env.en_mxcsr_mask;
 172                 else
 173                         cpu_mxcsr_mask = 0xFFBF;
 174                 bzero(fpu_initialstate.sv_fp, sizeof(fpu_initialstate.sv_fp));
 175                 bzero(fpu_initialstate.sv_xmm, sizeof(fpu_initialstate.sv_xmm));
 176         }
 177         start_emulating();
 178         intr_restore(saveintr);
 179 }
 180
 181 /*
 182  * Free coprocessor (if we have it).
 183  */
 184 void
 185 fpuexit(struct thread *td)
 186 {
 187
 188         critical_enter();
 189         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
 190                 stop_emulating();
 191                 fxsave(PCPU_GET(curpcb)->pcb_save);
 192                 start_emulating();
 193                 PCPU_SET(fpcurthread, 0);
 194         }
 195         critical_exit();
 196 }
 197
 198 int
 199 fpuformat()
 200 {
 201
 202         return (_MC_FPFMT_XMM);
 203 }
 204
 205 /*
 206  * The following mechanism is used to ensure that the FPE_... value
 207  * that is passed as a trapcode to the signal handler of the user
 208  * process does not have more than one bit set.
 209  *
 210  * Multiple bits may be set if the user process modifies the control
 211  * word while a status word bit is already set.  While this is a sign
 212  * of bad coding, we have no choise than to narrow them down to one
 213  * bit, since we must not send a trapcode that is not exactly one of
 214  * the FPE_ macros.
 215  *
 216  * The mechanism has a static table with 127 entries.  Each combination
 217  * of the 7 FPU status word exception bits directly translates to a
 218  * position in this table, where a single FPE_... value is stored.
 219  * This FPE_... value stored there is considered the "most important"
 220  * of the exception bits and will be sent as the signal code.  The
 221  * precedence of the bits is based upon Intel Document "Numerical
 222  * Applications", Chapter "Special Computational Situations".
 223  *
 224  * The macro to choose one of these values does these steps: 1) Throw
 225  * away status word bits that cannot be masked.  2) Throw away the bits
 226  * currently masked in the control word, assuming the user isn't
 227  * interested in them anymore.  3) Reinsert status word bit 7 (stack
 228  * fault) if it is set, which cannot be masked but must be presered.
 229  * 4) Use the remaining bits to point into the trapcode table.
 230  *
 231  * The 6 maskable bits in order of their preference, as stated in the
 232  * above referenced Intel manual:
 233  * 1  Invalid operation (FP_X_INV)
 234  * 1a   Stack underflow
 235  * 1b   Stack overflow
 236  * 1c   Operand of unsupported format
 237  * 1d   SNaN operand.
 238  * 2  QNaN operand (not an exception, irrelavant here)
 239  * 3  Any other invalid-operation not mentioned above or zero divide
 240  *      (FP_X_INV, FP_X_DZ)
 241  * 4  Denormal operand (FP_X_DNML)
 242  * 5  Numeric over/underflow (FP_X_OFL, FP_X_UFL)
 243  * 6  Inexact result (FP_X_IMP)
 244  */
 245 static char fpetable[128] = {
 246         0,
 247         FPE_FLTINV,     /*  1 - INV */
 248         FPE_FLTUND,     /*  2 - DNML */
 249         FPE_FLTINV,     /*  3 - INV | DNML */
 250         FPE_FLTDIV,     /*  4 - DZ */
 251         FPE_FLTINV,     /*  5 - INV | DZ */
 252         FPE_FLTDIV,     /*  6 - DNML | DZ */
 253         FPE_FLTINV,     /*  7 - INV | DNML | DZ */
 254         FPE_FLTOVF,     /*  8 - OFL */
 255         FPE_FLTINV,     /*  9 - INV | OFL */
 256         FPE_FLTUND,     /*  A - DNML | OFL */
 257         FPE_FLTINV,     /*  B - INV | DNML | OFL */
 258         FPE_FLTDIV,     /*  C - DZ | OFL */
 259         FPE_FLTINV,     /*  D - INV | DZ | OFL */
 260         FPE_FLTDIV,     /*  E - DNML | DZ | OFL */
 261         FPE_FLTINV,     /*  F - INV | DNML | DZ | OFL */
 262         FPE_FLTUND,     /* 10 - UFL */
 263         FPE_FLTINV,     /* 11 - INV | UFL */
 264         FPE_FLTUND,     /* 12 - DNML | UFL */
 265         FPE_FLTINV,     /* 13 - INV | DNML | UFL */
 266         FPE_FLTDIV,     /* 14 - DZ | UFL */
 267         FPE_FLTINV,     /* 15 - INV | DZ | UFL */
 268         FPE_FLTDIV,     /* 16 - DNML | DZ | UFL */
 269         FPE_FLTINV,     /* 17 - INV | DNML | DZ | UFL */
 270         FPE_FLTOVF,     /* 18 - OFL | UFL */
 271         FPE_FLTINV,     /* 19 - INV | OFL | UFL */
 272         FPE_FLTUND,     /* 1A - DNML | OFL | UFL */
 273         FPE_FLTINV,     /* 1B - INV | DNML | OFL | UFL */
 274         FPE_FLTDIV,     /* 1C - DZ | OFL | UFL */
 275         FPE_FLTINV,     /* 1D - INV | DZ | OFL | UFL */
 276         FPE_FLTDIV,     /* 1E - DNML | DZ | OFL | UFL */
 277         FPE_FLTINV,     /* 1F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL */
 278         FPE_FLTRES,     /* 20 - IMP */
 279         FPE_FLTINV,     /* 21 - INV | IMP */
 280         FPE_FLTUND,     /* 22 - DNML | IMP */
 281         FPE_FLTINV,     /* 23 - INV | DNML | IMP */
 282         FPE_FLTDIV,     /* 24 - DZ | IMP */
 283         FPE_FLTINV,     /* 25 - INV | DZ | IMP */
 284         FPE_FLTDIV,     /* 26 - DNML | DZ | IMP */
 285         FPE_FLTINV,     /* 27 - INV | DNML | DZ | IMP */
 286         FPE_FLTOVF,     /* 28 - OFL | IMP */
 287         FPE_FLTINV,     /* 29 - INV | OFL | IMP */
 288         FPE_FLTUND,     /* 2A - DNML | OFL | IMP */
 289         FPE_FLTINV,     /* 2B - INV | DNML | OFL | IMP */
 290         FPE_FLTDIV,     /* 2C - DZ | OFL | IMP */
 291         FPE_FLTINV,     /* 2D - INV | DZ | OFL | IMP */
 292         FPE_FLTDIV,     /* 2E - DNML | DZ | OFL | IMP */
 293         FPE_FLTINV,     /* 2F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP */
 294         FPE_FLTUND,     /* 30 - UFL | IMP */
 295         FPE_FLTINV,     /* 31 - INV | UFL | IMP */
 296         FPE_FLTUND,     /* 32 - DNML | UFL | IMP */
 297         FPE_FLTINV,     /* 33 - INV | DNML | UFL | IMP */
 298         FPE_FLTDIV,     /* 34 - DZ | UFL | IMP */
 299         FPE_FLTINV,     /* 35 - INV | DZ | UFL | IMP */
 300         FPE_FLTDIV,     /* 36 - DNML | DZ | UFL | IMP */
 301         FPE_FLTINV,     /* 37 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP */
 302         FPE_FLTOVF,     /* 38 - OFL | UFL | IMP */
 303         FPE_FLTINV,     /* 39 - INV | OFL | UFL | IMP */
 304         FPE_FLTUND,     /* 3A - DNML | OFL | UFL | IMP */
 305         FPE_FLTINV,     /* 3B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP */
 306         FPE_FLTDIV,     /* 3C - DZ | OFL | UFL | IMP */
 307         FPE_FLTINV,     /* 3D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP */
 308         FPE_FLTDIV,     /* 3E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
 309         FPE_FLTINV,     /* 3F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
 310         FPE_FLTSUB,     /* 40 - STK */
 311         FPE_FLTSUB,     /* 41 - INV | STK */
 312         FPE_FLTUND,     /* 42 - DNML | STK */
 313         FPE_FLTSUB,     /* 43 - INV | DNML | STK */
 314         FPE_FLTDIV,     /* 44 - DZ | STK */
 315         FPE_FLTSUB,     /* 45 - INV | DZ | STK */
 316         FPE_FLTDIV,     /* 46 - DNML | DZ | STK */
 317         FPE_FLTSUB,     /* 47 - INV | DNML | DZ | STK */
 318         FPE_FLTOVF,     /* 48 - OFL | STK */
 319         FPE_FLTSUB,     /* 49 - INV | OFL | STK */
 320         FPE_FLTUND,     /* 4A - DNML | OFL | STK */
 321         FPE_FLTSUB,     /* 4B - INV | DNML | OFL | STK */
 322         FPE_FLTDIV,     /* 4C - DZ | OFL | STK */
 323         FPE_FLTSUB,     /* 4D - INV | DZ | OFL | STK */
 324         FPE_FLTDIV,     /* 4E - DNML | DZ | OFL | STK */
 325         FPE_FLTSUB,     /* 4F - INV | DNML | DZ | OFL | STK */
 326         FPE_FLTUND,     /* 50 - UFL | STK */
 327         FPE_FLTSUB,     /* 51 - INV | UFL | STK */
 328         FPE_FLTUND,     /* 52 - DNML | UFL | STK */
 329         FPE_FLTSUB,     /* 53 - INV | DNML | UFL | STK */
 330         FPE_FLTDIV,     /* 54 - DZ | UFL | STK */
 331         FPE_FLTSUB,     /* 55 - INV | DZ | UFL | STK */
 332         FPE_FLTDIV,     /* 56 - DNML | DZ | UFL | STK */
 333         FPE_FLTSUB,     /* 57 - INV | DNML | DZ | UFL | STK */
 334         FPE_FLTOVF,     /* 58 - OFL | UFL | STK */
 335         FPE_FLTSUB,     /* 59 - INV | OFL | UFL | STK */
 336         FPE_FLTUND,     /* 5A - DNML | OFL | UFL | STK */
 337         FPE_FLTSUB,     /* 5B - INV | DNML | OFL | UFL | STK */
 338         FPE_FLTDIV,     /* 5C - DZ | OFL | UFL | STK */
 339         FPE_FLTSUB,     /* 5D - INV | DZ | OFL | UFL | STK */
 340         FPE_FLTDIV,     /* 5E - DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
 341         FPE_FLTSUB,     /* 5F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
 342         FPE_FLTRES,     /* 60 - IMP | STK */
 343         FPE_FLTSUB,     /* 61 - INV | IMP | STK */
 344         FPE_FLTUND,     /* 62 - DNML | IMP | STK */
 345         FPE_FLTSUB,     /* 63 - INV | DNML | IMP | STK */
 346         FPE_FLTDIV,     /* 64 - DZ | IMP | STK */
 347         FPE_FLTSUB,     /* 65 - INV | DZ | IMP | STK */
 348         FPE_FLTDIV,     /* 66 - DNML | DZ | IMP | STK */
 349         FPE_FLTSUB,     /* 67 - INV | DNML | DZ | IMP | STK */
 350         FPE_FLTOVF,     /* 68 - OFL | IMP | STK */
 351         FPE_FLTSUB,     /* 69 - INV | OFL | IMP | STK */
 352         FPE_FLTUND,     /* 6A - DNML | OFL | IMP | STK */
 353         FPE_FLTSUB,     /* 6B - INV | DNML | OFL | IMP | STK */
 354         FPE_FLTDIV,     /* 6C - DZ | OFL | IMP | STK */
 355         FPE_FLTSUB,     /* 6D - INV | DZ | OFL | IMP | STK */
 356         FPE_FLTDIV,     /* 6E - DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
 357         FPE_FLTSUB,     /* 6F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
 358         FPE_FLTUND,     /* 70 - UFL | IMP | STK */
 359         FPE_FLTSUB,     /* 71 - INV | UFL | IMP | STK */
 360         FPE_FLTUND,     /* 72 - DNML | UFL | IMP | STK */
 361         FPE_FLTSUB,     /* 73 - INV | DNML | UFL | IMP | STK */
 362         FPE_FLTDIV,     /* 74 - DZ | UFL | IMP | STK */
 363         FPE_FLTSUB,     /* 75 - INV | DZ | UFL | IMP | STK */
 364         FPE_FLTDIV,     /* 76 - DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
 365         FPE_FLTSUB,     /* 77 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
 366         FPE_FLTOVF,     /* 78 - OFL | UFL | IMP | STK */
 367         FPE_FLTSUB,     /* 79 - INV | OFL | UFL | IMP | STK */
 368         FPE_FLTUND,     /* 7A - DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
 369         FPE_FLTSUB,     /* 7B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
 370         FPE_FLTDIV,     /* 7C - DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 371         FPE_FLTSUB,     /* 7D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 372         FPE_FLTDIV,     /* 7E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 373         FPE_FLTSUB,     /* 7F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 374 };
 375
 376 /*
 377  * Preserve the FP status word, clear FP exceptions, then generate a SIGFPE.
 378  *
 379  * Clearing exceptions is necessary mainly to avoid IRQ13 bugs.  We now
 380  * depend on longjmp() restoring a usable state.  Restoring the state
 381  * or examining it might fail if we didn't clear exceptions.
 382  *
 383  * The error code chosen will be one of the FPE_... macros. It will be
 384  * sent as the second argument to old BSD-style signal handlers and as
 385  * "siginfo_t->si_code" (second argument) to SA_SIGINFO signal handlers.
 386  *
 387  * XXX the FP state is not preserved across signal handlers.  So signal
 388  * handlers cannot afford to do FP unless they preserve the state or
 389  * longjmp() out.  Both preserving the state and longjmp()ing may be
 390  * destroyed by IRQ13 bugs.  Clearing FP exceptions is not an acceptable
 391  * solution for signals other than SIGFPE.
 392  */
 393 int
 394 fputrap()
 395 {
 396         u_short control, status;
 397
 398         critical_enter();
 399
 400         /*
 401          * Interrupt handling (for another interrupt) may have pushed the
 402          * state to memory.  Fetch the relevant parts of the state from
 403          * wherever they are.
 404          */
 405         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread) {
 406                 control = GET_FPU_CW(curthread);
 407                 status = GET_FPU_SW(curthread);
 408         } else {
 409                 fnstcw(&control);
 410                 fnstsw(&status);
 411         }
 412
 413         if (PCPU_GET(fpcurthread) == curthread)
 414                 fnclex();
 415         critical_exit();
 416         return (fpetable[status & ((~control & 0x3f) | 0x40)]);
 417 }
 418
 419 /*
 420  * Implement device not available (DNA) exception
 421  *
 422  * It would be better to switch FP context here (if curthread != fpcurthread)
 423  * and not necessarily for every context switch, but it is too hard to
 424  * access foreign pcb's.
 425  */
 426
 427 static int err_count = 0;
 428
 429 void
 430 fpudna(void)
 431 {
 432         struct pcb *pcb;
 433
 434         critical_enter();
 435         if (PCPU_GET(fpcurthread) == curthread) {
 436                 printf("fpudna: fpcurthread == curthread %d times\n",
 437                     ++err_count);
 438                 stop_emulating();
 439                 critical_exit();
 440                 return;
 441         }
 442         if (PCPU_GET(fpcurthread) != NULL) {
 443                 printf("fpudna: fpcurthread = %p (%d), curthread = %p (%d)\n",
 444                        PCPU_GET(fpcurthread),
 445                        PCPU_GET(fpcurthread)->td_proc->p_pid,
 446                        curthread, curthread->td_proc->p_pid);
 447                 panic("fpudna");
 448         }
 449         stop_emulating();
 450         /*
 451          * Record new context early in case frstor causes a trap.
 452          */
 453         PCPU_SET(fpcurthread, curthread);
 454         pcb = PCPU_GET(curpcb);
 455
 456         fpu_clean_state();
 457
 458         if ((pcb->pcb_flags & PCB_FPUINITDONE) == 0) {
 459                 /*
 460                  * This is the first time this thread has used the FPU or
 461                  * the PCB doesn't contain a clean FPU state.  Explicitly
 462                  * load an initial state.
 463                  */
 464                 fxrstor(&fpu_initialstate);
 465                 if (pcb->pcb_initial_fpucw != __INITIAL_FPUCW__)
 466                         fldcw(pcb->pcb_initial_fpucw);
 467                 if (PCB_USER_FPU(pcb))
 468                         set_pcb_flags(pcb,
 469                             PCB_FPUINITDONE | PCB_USERFPUINITDONE);
 470                 else
 471                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 472         } else
 473                 fxrstor(pcb->pcb_save);
 474         critical_exit();
 475 }
 476
 477 void
 478 fpudrop()
 479 {
 480         struct thread *td;
 481
 482         td = PCPU_GET(fpcurthread);
 483         KASSERT(td == curthread, ("fpudrop: fpcurthread != curthread"));
 484         CRITICAL_ASSERT(td);
 485         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
 486         clear_pcb_flags(td->td_pcb, PCB_FPUINITDONE);
 487         start_emulating();
 488 }
 489
 490 /*
 491  * Get the user state of the FPU into pcb->pcb_user_save without
 492  * dropping ownership (if possible).  It returns the FPU ownership
 493  * status.
 494  */
 495 int
 496 fpugetregs(struct thread *td)
 497 {
 498         struct pcb *pcb;
 499
 500         pcb = td->td_pcb;
 501         if ((pcb->pcb_flags & PCB_USERFPUINITDONE) == 0) {
 502                 bcopy(&fpu_initialstate, &pcb->pcb_user_save,
 503                     sizeof(fpu_initialstate));
 504                 pcb->pcb_user_save.sv_env.en_cw = pcb->pcb_initial_fpucw;
 505                 fpuuserinited(td);
 506                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
 507         }
 508         critical_enter();
 509         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
 510                 fxsave(&pcb->pcb_user_save);
 511                 critical_exit();
 512                 return (_MC_FPOWNED_FPU);
 513         } else {
 514                 critical_exit();
 515                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
 516         }
 517 }
 518
 519 void
 520 fpuuserinited(struct thread *td)
 521 {
 522         struct pcb *pcb;
 523
 524         pcb = td->td_pcb;
 525         if (PCB_USER_FPU(pcb))
 526                 set_pcb_flags(pcb,
 527                     PCB_FPUINITDONE | PCB_USERFPUINITDONE);
 528         else
 529                 set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 530 }
 531
 532 /*
 533  * Set the state of the FPU.
 534  */
 535 void
 536 fpusetregs(struct thread *td, struct savefpu *addr)
 537 {
 538         struct pcb *pcb;
 539
 540         pcb = td->td_pcb;
 541         critical_enter();
 542         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
 543                 fxrstor(addr);
 544                 critical_exit();
 545                 set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE | PCB_USERFPUINITDONE);
 546         } else {
 547                 critical_exit();
 548                 bcopy(addr, &td->td_pcb->pcb_user_save, sizeof(*addr));
 549                 fpuuserinited(td);
 550         }
 551 }
 552
 553 /*
 554  * On AuthenticAMD processors, the fxrstor instruction does not restore
 555  * the x87's stored last instruction pointer, last data pointer, and last
 556  * opcode values, except in the rare case in which the exception summary
 557  * (ES) bit in the x87 status word is set to 1.
 558  *
 559  * In order to avoid leaking this information across processes, we clean
 560  * these values by performing a dummy load before executing fxrstor().
 561  */
 562 static void
 563 fpu_clean_state(void)
 564 {
 565         static float dummy_variable = 0.0;
 566         u_short status;
 567
 568         /*
 569          * Clear the ES bit in the x87 status word if it is currently
 570          * set, in order to avoid causing a fault in the upcoming load.
 571          */
 572         fnstsw(&status);
 573         if (status & 0x80)
 574                 fnclex();
 575
 576         /*
 577          * Load the dummy variable into the x87 stack.  This mangles
 578          * the x87 stack, but we don't care since we're about to call
 579          * fxrstor() anyway.
 580          */
 581         __asm __volatile("ffree %%st(7); flds %0" : : "m" (dummy_variable));
 582 }
 583
 584 /*
 585  * This really sucks.  We want the acpi version only, but it requires
 586  * the isa_if.h file in order to get the definitions.
 587  */
 588 #include "opt_isa.h"
 589 #ifdef DEV_ISA
 590 #include <isa/isavar.h>
 591 /*
 592  * This sucks up the legacy ISA support assignments from PNPBIOS/ACPI.
 593  */
 594 static struct isa_pnp_id fpupnp_ids[] = {
 595         { 0x040cd041, "Legacy ISA coprocessor support" }, /* PNP0C04 */
 596         { 0 }
 597 };
 598
 599 static int
 600 fpupnp_probe(device_t dev)
 601 {
 602         int result;
 603
 604         result = ISA_PNP_PROBE(device_get_parent(dev), dev, fpupnp_ids);
 605         if (result <= 0)
 606                 device_quiet(dev);
 607         return (result);
 608 }
 609
 610 static int
 611 fpupnp_attach(device_t dev)
 612 {
 613
 614         return (0);
 615 }
 616
 617 static device_method_t fpupnp_methods[] = {
 618         /* Device interface */
 619         DEVMETHOD(device_probe,         fpupnp_probe),
 620         DEVMETHOD(device_attach,        fpupnp_attach),
 621         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
 622         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
 623         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
 624         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
 625
 626         { 0, 0 }
 627 };
 628
 629 static driver_t fpupnp_driver = {
 630         "fpupnp",
 631         fpupnp_methods,
 632         1,                      /* no softc */
 633 };
 634
 635 static devclass_t fpupnp_devclass;
 636
 637 DRIVER_MODULE(fpupnp, acpi, fpupnp_driver, fpupnp_devclass, 0, 0);
 638 #endif  /* DEV_ISA */
 639
 640 int
 641 fpu_kern_enter(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx, u_int flags)
 642 {
 643         struct pcb *pcb;
 644
 645         pcb = td->td_pcb;
 646         KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb) || pcb->pcb_save == &pcb->pcb_user_save,
 647             ("mangled pcb_save"));
 648         ctx->flags = 0;
 649         if ((pcb->pcb_flags & PCB_FPUINITDONE) != 0)
 650                 ctx->flags |= FPU_KERN_CTX_FPUINITDONE;
 651         fpuexit(td);
 652         ctx->prev = pcb->pcb_save;
 653         pcb->pcb_save = &ctx->hwstate;
 654         set_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU);
 655         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 656         return (0);
 657 }
 658
 659 int
 660 fpu_kern_leave(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx)
 661 {
 662         struct pcb *pcb;
 663
 664         pcb = td->td_pcb;
 665         critical_enter();
 666         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread))
 667                 fpudrop();
 668         critical_exit();
 669         pcb->pcb_save = ctx->prev;
 670         if (pcb->pcb_save == &pcb->pcb_user_save) {
 671                 if ((pcb->pcb_flags & PCB_USERFPUINITDONE) != 0) {
 672                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 673                         clear_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU);
 674                 } else
 675                         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE | PCB_KERNFPU);
 676         } else {
 677                 if ((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_FPUINITDONE) != 0)
 678                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 679                 else
 680                         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 681                 KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb), ("unpaired fpu_kern_leave"));
 682         }
 683         return (0);
 684 }
 685
 686 int
 687 fpu_kern_thread(u_int flags)
 688 {
 689         struct pcb *pcb;
 690
 691         pcb = PCPU_GET(curpcb);
 692         KASSERT((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0,
 693             ("Only kthread may use fpu_kern_thread"));
 694         KASSERT(pcb->pcb_save == &pcb->pcb_user_save, ("mangled pcb_save"));
 695         KASSERT(PCB_USER_FPU(pcb), ("recursive call"));
 696
 697         set_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU);
 698         return (0);
 699 }
 700
 701 int
 702 is_fpu_kern_thread(u_int flags)
 703 {
 704
 705         if ((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
 706                 return (0);
 707         return ((PCPU_GET(curpcb)->pcb_flags & PCB_KERNFPU) != 0);
 708 }