]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/npx.c
MFV r331400: 8484 Implement aggregate sum and use for arc counters
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / npx.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  * 3. 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 "opt_cpu.h"
37 #include "opt_isa.h"
38 #include "opt_npx.h"
39
40 #include <sys/param.h>
41 #include <sys/systm.h>
42 #include <sys/bus.h>
43 #include <sys/kernel.h>
44 #include <sys/lock.h>
45 #include <sys/malloc.h>
46 #include <sys/module.h>
47 #include <sys/mutex.h>
48 #include <sys/mutex.h>
49 #include <sys/proc.h>
50 #include <sys/smp.h>
51 #include <sys/sysctl.h>
52 #include <machine/bus.h>
53 #include <sys/rman.h>
54 #ifdef NPX_DEBUG
55 #include <sys/syslog.h>
56 #endif
57 #include <sys/signalvar.h>
58 #include <vm/uma.h>
59
60 #include <machine/asmacros.h>
61 #include <machine/cputypes.h>
62 #include <machine/frame.h>
63 #include <machine/md_var.h>
64 #include <machine/pcb.h>
65 #include <machine/psl.h>
66 #include <machine/resource.h>
67 #include <machine/specialreg.h>
68 #include <machine/segments.h>
69 #include <machine/ucontext.h>
70
71 #include <machine/intr_machdep.h>
72
73 #ifdef DEV_ISA
74 #include <isa/isavar.h>
75 #endif
76
77 /*
78  * 387 and 287 Numeric Coprocessor Extension (NPX) Driver.
79  */
80
81 #if defined(__GNUCLIKE_ASM) && !defined(lint)
82
83 #define fldcw(cw)               __asm __volatile("fldcw %0" : : "m" (cw))
84 #define fnclex()                __asm __volatile("fnclex")
85 #define fninit()                __asm __volatile("fninit")
86 #define fnsave(addr)            __asm __volatile("fnsave %0" : "=m" (*(addr)))
87 #define fnstcw(addr)            __asm __volatile("fnstcw %0" : "=m" (*(addr)))
88 #define fnstsw(addr)            __asm __volatile("fnstsw %0" : "=am" (*(addr)))
89 #define fp_divide_by_0()        __asm __volatile( \
90                                     "fldz; fld1; fdiv %st,%st(1); fnop")
91 #define frstor(addr)            __asm __volatile("frstor %0" : : "m" (*(addr)))
92 #define fxrstor(addr)           __asm __volatile("fxrstor %0" : : "m" (*(addr)))
93 #define fxsave(addr)            __asm __volatile("fxsave %0" : "=m" (*(addr)))
94 #define ldmxcsr(csr)            __asm __volatile("ldmxcsr %0" : : "m" (csr))
95 #define stmxcsr(addr)           __asm __volatile("stmxcsr %0" : : "m" (*(addr)))
96
97 static __inline void
98 xrstor(char *addr, uint64_t mask)
99 {
100         uint32_t low, hi;
101
102         low = mask;
103         hi = mask >> 32;
104         __asm __volatile("xrstor %0" : : "m" (*addr), "a" (low), "d" (hi));
105 }
106
107 static __inline void
108 xsave(char *addr, uint64_t mask)
109 {
110         uint32_t low, hi;
111
112         low = mask;
113         hi = mask >> 32;
114         __asm __volatile("xsave %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
115             "memory");
116 }
117
118 static __inline void
119 xsaveopt(char *addr, uint64_t mask)
120 {
121         uint32_t low, hi;
122
123         low = mask;
124         hi = mask >> 32;
125         __asm __volatile("xsaveopt %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
126             "memory");
127 }
128 #else   /* !(__GNUCLIKE_ASM && !lint) */
129
130 void    fldcw(u_short cw);
131 void    fnclex(void);
132 void    fninit(void);
133 void    fnsave(caddr_t addr);
134 void    fnstcw(caddr_t addr);
135 void    fnstsw(caddr_t addr);
136 void    fp_divide_by_0(void);
137 void    frstor(caddr_t addr);
138 void    fxsave(caddr_t addr);
139 void    fxrstor(caddr_t addr);
140 void    ldmxcsr(u_int csr);
141 void    stmxcsr(u_int *csr);
142 void    xrstor(char *addr, uint64_t mask);
143 void    xsave(char *addr, uint64_t mask);
144 void    xsaveopt(char *addr, uint64_t mask);
145
146 #endif  /* __GNUCLIKE_ASM && !lint */
147
148 #define start_emulating()       load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
149 #define stop_emulating()        clts()
150
151 #define GET_FPU_CW(thread) \
152         (cpu_fxsr ? \
153                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_cw : \
154                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_87.sv_env.en_cw)
155 #define GET_FPU_SW(thread) \
156         (cpu_fxsr ? \
157                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_sw : \
158                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_87.sv_env.en_sw)
159 #define SET_FPU_CW(savefpu, value) do { \
160         if (cpu_fxsr) \
161                 (savefpu)->sv_xmm.sv_env.en_cw = (value); \
162         else \
163                 (savefpu)->sv_87.sv_env.en_cw = (value); \
164 } while (0)
165
166 CTASSERT(sizeof(union savefpu) == 512);
167 CTASSERT(sizeof(struct xstate_hdr) == 64);
168 CTASSERT(sizeof(struct savefpu_ymm) == 832);
169
170 /*
171  * This requirement is to make it easier for asm code to calculate
172  * offset of the fpu save area from the pcb address. FPU save area
173  * must be 64-byte aligned.
174  */
175 CTASSERT(sizeof(struct pcb) % XSAVE_AREA_ALIGN == 0);
176
177 /*
178  * Ensure the copy of XCR0 saved in a core is contained in the padding
179  * area.
180  */
181 CTASSERT(X86_XSTATE_XCR0_OFFSET >= offsetof(struct savexmm, sv_pad) &&
182     X86_XSTATE_XCR0_OFFSET + sizeof(uint64_t) <= sizeof(struct savexmm));
183
184 static  void    fpu_clean_state(void);
185
186 static  void    fpusave(union savefpu *);
187 static  void    fpurstor(union savefpu *);
188
189 int     hw_float;
190
191 SYSCTL_INT(_hw, HW_FLOATINGPT, floatingpoint, CTLFLAG_RD,
192     &hw_float, 0, "Floating point instructions executed in hardware");
193
194 int use_xsave;
195 uint64_t xsave_mask;
196 static  uma_zone_t fpu_save_area_zone;
197 static  union savefpu *npx_initialstate;
198
199 struct xsave_area_elm_descr {
200         u_int   offset;
201         u_int   size;
202 } *xsave_area_desc;
203
204 static int use_xsaveopt;
205
206 static  volatile u_int          npx_traps_while_probing;
207
208 alias_for_inthand_t probetrap;
209 __asm("                                                         \n\
210         .text                                                   \n\
211         .p2align 2,0x90                                         \n\
212         .type   " __XSTRING(CNAME(probetrap)) ",@function       \n\
213 " __XSTRING(CNAME(probetrap)) ":                                \n\
214         ss                                                      \n\
215         incl    " __XSTRING(CNAME(npx_traps_while_probing)) "   \n\
216         fnclex                                                  \n\
217         iret                                                    \n\
218 ");
219
220 /*
221  * Determine if an FPU is present and how to use it.
222  */
223 static int
224 npx_probe(void)
225 {
226         struct gate_descriptor save_idt_npxtrap;
227         u_short control, status;
228
229         /*
230          * Modern CPUs all have an FPU that uses the INT16 interface
231          * and provide a simple way to verify that, so handle the
232          * common case right away.
233          */
234         if (cpu_feature & CPUID_FPU) {
235                 hw_float = 1;
236                 return (1);
237         }
238
239         save_idt_npxtrap = idt[IDT_MF];
240         setidt(IDT_MF, probetrap, SDT_SYS386TGT, SEL_KPL,
241             GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
242
243         /*
244          * Don't trap while we're probing.
245          */
246         stop_emulating();
247
248         /*
249          * Finish resetting the coprocessor, if any.  If there is an error
250          * pending, then we may get a bogus IRQ13, but npx_intr() will handle
251          * it OK.  Bogus halts have never been observed, but we enabled
252          * IRQ13 and cleared the BUSY# latch early to handle them anyway.
253          */
254         fninit();
255
256         /*
257          * Don't use fwait here because it might hang.
258          * Don't use fnop here because it usually hangs if there is no FPU.
259          */
260         DELAY(1000);            /* wait for any IRQ13 */
261 #ifdef DIAGNOSTIC
262         if (npx_traps_while_probing != 0)
263                 printf("fninit caused %u bogus npx trap(s)\n",
264                        npx_traps_while_probing);
265 #endif
266         /*
267          * Check for a status of mostly zero.
268          */
269         status = 0x5a5a;
270         fnstsw(&status);
271         if ((status & 0xb8ff) == 0) {
272                 /*
273                  * Good, now check for a proper control word.
274                  */
275                 control = 0x5a5a;
276                 fnstcw(&control);
277                 if ((control & 0x1f3f) == 0x033f) {
278                         /*
279                          * We have an npx, now divide by 0 to see if exception
280                          * 16 works.
281                          */
282                         control &= ~(1 << 2);   /* enable divide by 0 trap */
283                         fldcw(control);
284                         npx_traps_while_probing = 0;
285                         fp_divide_by_0();
286                         if (npx_traps_while_probing != 0) {
287                                 /*
288                                  * Good, exception 16 works.
289                                  */
290                                 hw_float = 1;
291                                 goto cleanup;
292                         }
293                         printf(
294         "FPU does not use exception 16 for error reporting\n");
295                         goto cleanup;
296                 }
297         }
298
299         /*
300          * Probe failed.  Floating point simply won't work.
301          * Notify user and disable FPU/MMX/SSE instruction execution.
302          */
303         printf("WARNING: no FPU!\n");
304         __asm __volatile("smsw %%ax; orb %0,%%al; lmsw %%ax" : :
305             "n" (CR0_EM | CR0_MP) : "ax");
306
307 cleanup:
308         idt[IDT_MF] = save_idt_npxtrap;
309         return (hw_float);
310 }
311
312 /*
313  * Enable XSAVE if supported and allowed by user.
314  * Calculate the xsave_mask.
315  */
316 static void
317 npxinit_bsp1(void)
318 {
319         u_int cp[4];
320         uint64_t xsave_mask_user;
321
322         if (cpu_fxsr && (cpu_feature2 & CPUID2_XSAVE) != 0) {
323                 use_xsave = 1;
324                 TUNABLE_INT_FETCH("hw.use_xsave", &use_xsave);
325         }
326         if (!use_xsave)
327                 return;
328
329         cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
330         xsave_mask = XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
331         if ((cp[0] & xsave_mask) != xsave_mask)
332                 panic("CPU0 does not support X87 or SSE: %x", cp[0]);
333         xsave_mask = ((uint64_t)cp[3] << 32) | cp[0];
334         xsave_mask_user = xsave_mask;
335         TUNABLE_QUAD_FETCH("hw.xsave_mask", &xsave_mask_user);
336         xsave_mask_user |= XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
337         xsave_mask &= xsave_mask_user;
338         if ((xsave_mask & XFEATURE_AVX512) != XFEATURE_AVX512)
339                 xsave_mask &= ~XFEATURE_AVX512;
340         if ((xsave_mask & XFEATURE_MPX) != XFEATURE_MPX)
341                 xsave_mask &= ~XFEATURE_MPX;
342
343         cpuid_count(0xd, 0x1, cp);
344         if ((cp[0] & CPUID_EXTSTATE_XSAVEOPT) != 0)
345                 use_xsaveopt = 1;
346 }
347
348 /*
349
350  * Calculate the fpu save area size.
351  */
352 static void
353 npxinit_bsp2(void)
354 {
355         u_int cp[4];
356
357         if (use_xsave) {
358                 cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
359                 cpu_max_ext_state_size = cp[1];
360
361                 /*
362                  * Reload the cpu_feature2, since we enabled OSXSAVE.
363                  */
364                 do_cpuid(1, cp);
365                 cpu_feature2 = cp[2];
366         } else
367                 cpu_max_ext_state_size = sizeof(union savefpu);
368 }
369
370 /*
371  * Initialize floating point unit.
372  */
373 void
374 npxinit(bool bsp)
375 {
376         static union savefpu dummy;
377         register_t saveintr;
378         u_int mxcsr;
379         u_short control;
380
381         if (bsp) {
382                 if (!npx_probe())
383                         return;
384                 npxinit_bsp1();
385         }
386
387         if (use_xsave) {
388                 load_cr4(rcr4() | CR4_XSAVE);
389                 load_xcr(XCR0, xsave_mask);
390         }
391
392         /*
393          * XCR0 shall be set up before CPU can report the save area size.
394          */
395         if (bsp)
396                 npxinit_bsp2();
397         
398         /*
399          * fninit has the same h/w bugs as fnsave.  Use the detoxified
400          * fnsave to throw away any junk in the fpu.  fpusave() initializes
401          * the fpu.
402          *
403          * It is too early for critical_enter() to work on AP.
404          */
405         saveintr = intr_disable();
406         stop_emulating();
407         if (cpu_fxsr)
408                 fninit();
409         else
410                 fnsave(&dummy);
411         control = __INITIAL_NPXCW__;
412         fldcw(control);
413         if (cpu_fxsr) {
414                 mxcsr = __INITIAL_MXCSR__;
415                 ldmxcsr(mxcsr);
416         }
417         start_emulating();
418         intr_restore(saveintr);
419 }
420
421 /*
422  * On the boot CPU we generate a clean state that is used to
423  * initialize the floating point unit when it is first used by a
424  * process.
425  */
426 static void
427 npxinitstate(void *arg __unused)
428 {
429         register_t saveintr;
430         int cp[4], i, max_ext_n;
431
432         if (!hw_float)
433                 return;
434
435         npx_initialstate = malloc(cpu_max_ext_state_size, M_DEVBUF,
436             M_WAITOK | M_ZERO);
437         saveintr = intr_disable();
438         stop_emulating();
439
440         fpusave(npx_initialstate);
441         if (cpu_fxsr) {
442                 if (npx_initialstate->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr_mask)
443                         cpu_mxcsr_mask = 
444                             npx_initialstate->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr_mask;
445                 else
446                         cpu_mxcsr_mask = 0xFFBF;
447
448                 /*
449                  * The fninit instruction does not modify XMM
450                  * registers or x87 registers (MM/ST).  The fpusave
451                  * call dumped the garbage contained in the registers
452                  * after reset to the initial state saved.  Clear XMM
453                  * and x87 registers file image to make the startup
454                  * program state and signal handler XMM/x87 register
455                  * content predictable.
456                  */
457                 bzero(npx_initialstate->sv_xmm.sv_fp,
458                     sizeof(npx_initialstate->sv_xmm.sv_fp));
459                 bzero(npx_initialstate->sv_xmm.sv_xmm,
460                     sizeof(npx_initialstate->sv_xmm.sv_xmm));
461         } else
462                 bzero(npx_initialstate->sv_87.sv_ac,
463                     sizeof(npx_initialstate->sv_87.sv_ac));
464
465         /*
466          * Create a table describing the layout of the CPU Extended
467          * Save Area.
468          */
469         if (use_xsave) {
470                 if (xsave_mask >> 32 != 0)
471                         max_ext_n = fls(xsave_mask >> 32) + 32;
472                 else
473                         max_ext_n = fls(xsave_mask);
474                 xsave_area_desc = malloc(max_ext_n * sizeof(struct
475                     xsave_area_elm_descr), M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
476                 /* x87 state */
477                 xsave_area_desc[0].offset = 0;
478                 xsave_area_desc[0].size = 160;
479                 /* XMM */
480                 xsave_area_desc[1].offset = 160;
481                 xsave_area_desc[1].size = 288 - 160;
482
483                 for (i = 2; i < max_ext_n; i++) {
484                         cpuid_count(0xd, i, cp);
485                         xsave_area_desc[i].offset = cp[1];
486                         xsave_area_desc[i].size = cp[0];
487                 }
488         }
489
490         fpu_save_area_zone = uma_zcreate("FPU_save_area",
491             cpu_max_ext_state_size, NULL, NULL, NULL, NULL,
492             XSAVE_AREA_ALIGN - 1, 0);
493
494         start_emulating();
495         intr_restore(saveintr);
496 }
497 SYSINIT(npxinitstate, SI_SUB_DRIVERS, SI_ORDER_ANY, npxinitstate, NULL);
498
499 /*
500  * Free coprocessor (if we have it).
501  */
502 void
503 npxexit(struct thread *td)
504 {
505
506         critical_enter();
507         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
508                 stop_emulating();
509                 fpusave(curpcb->pcb_save);
510                 start_emulating();
511                 PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
512         }
513         critical_exit();
514 #ifdef NPX_DEBUG
515         if (hw_float) {
516                 u_int   masked_exceptions;
517
518                 masked_exceptions = GET_FPU_CW(td) & GET_FPU_SW(td) & 0x7f;
519                 /*
520                  * Log exceptions that would have trapped with the old
521                  * control word (overflow, divide by 0, and invalid operand).
522                  */
523                 if (masked_exceptions & 0x0d)
524                         log(LOG_ERR,
525         "pid %d (%s) exited with masked floating point exceptions 0x%02x\n",
526                             td->td_proc->p_pid, td->td_proc->p_comm,
527                             masked_exceptions);
528         }
529 #endif
530 }
531
532 int
533 npxformat(void)
534 {
535
536         if (!hw_float)
537                 return (_MC_FPFMT_NODEV);
538         if (cpu_fxsr)
539                 return (_MC_FPFMT_XMM);
540         return (_MC_FPFMT_387);
541 }
542
543 /* 
544  * The following mechanism is used to ensure that the FPE_... value
545  * that is passed as a trapcode to the signal handler of the user
546  * process does not have more than one bit set.
547  * 
548  * Multiple bits may be set if the user process modifies the control
549  * word while a status word bit is already set.  While this is a sign
550  * of bad coding, we have no choise than to narrow them down to one
551  * bit, since we must not send a trapcode that is not exactly one of
552  * the FPE_ macros.
553  *
554  * The mechanism has a static table with 127 entries.  Each combination
555  * of the 7 FPU status word exception bits directly translates to a
556  * position in this table, where a single FPE_... value is stored.
557  * This FPE_... value stored there is considered the "most important"
558  * of the exception bits and will be sent as the signal code.  The
559  * precedence of the bits is based upon Intel Document "Numerical
560  * Applications", Chapter "Special Computational Situations".
561  *
562  * The macro to choose one of these values does these steps: 1) Throw
563  * away status word bits that cannot be masked.  2) Throw away the bits
564  * currently masked in the control word, assuming the user isn't
565  * interested in them anymore.  3) Reinsert status word bit 7 (stack
566  * fault) if it is set, which cannot be masked but must be presered.
567  * 4) Use the remaining bits to point into the trapcode table.
568  *
569  * The 6 maskable bits in order of their preference, as stated in the
570  * above referenced Intel manual:
571  * 1  Invalid operation (FP_X_INV)
572  * 1a   Stack underflow
573  * 1b   Stack overflow
574  * 1c   Operand of unsupported format
575  * 1d   SNaN operand.
576  * 2  QNaN operand (not an exception, irrelavant here)
577  * 3  Any other invalid-operation not mentioned above or zero divide
578  *      (FP_X_INV, FP_X_DZ)
579  * 4  Denormal operand (FP_X_DNML)
580  * 5  Numeric over/underflow (FP_X_OFL, FP_X_UFL)
581  * 6  Inexact result (FP_X_IMP) 
582  */
583 static char fpetable[128] = {
584         0,
585         FPE_FLTINV,     /*  1 - INV */
586         FPE_FLTUND,     /*  2 - DNML */
587         FPE_FLTINV,     /*  3 - INV | DNML */
588         FPE_FLTDIV,     /*  4 - DZ */
589         FPE_FLTINV,     /*  5 - INV | DZ */
590         FPE_FLTDIV,     /*  6 - DNML | DZ */
591         FPE_FLTINV,     /*  7 - INV | DNML | DZ */
592         FPE_FLTOVF,     /*  8 - OFL */
593         FPE_FLTINV,     /*  9 - INV | OFL */
594         FPE_FLTUND,     /*  A - DNML | OFL */
595         FPE_FLTINV,     /*  B - INV | DNML | OFL */
596         FPE_FLTDIV,     /*  C - DZ | OFL */
597         FPE_FLTINV,     /*  D - INV | DZ | OFL */
598         FPE_FLTDIV,     /*  E - DNML | DZ | OFL */
599         FPE_FLTINV,     /*  F - INV | DNML | DZ | OFL */
600         FPE_FLTUND,     /* 10 - UFL */
601         FPE_FLTINV,     /* 11 - INV | UFL */
602         FPE_FLTUND,     /* 12 - DNML | UFL */
603         FPE_FLTINV,     /* 13 - INV | DNML | UFL */
604         FPE_FLTDIV,     /* 14 - DZ | UFL */
605         FPE_FLTINV,     /* 15 - INV | DZ | UFL */
606         FPE_FLTDIV,     /* 16 - DNML | DZ | UFL */
607         FPE_FLTINV,     /* 17 - INV | DNML | DZ | UFL */
608         FPE_FLTOVF,     /* 18 - OFL | UFL */
609         FPE_FLTINV,     /* 19 - INV | OFL | UFL */
610         FPE_FLTUND,     /* 1A - DNML | OFL | UFL */
611         FPE_FLTINV,     /* 1B - INV | DNML | OFL | UFL */
612         FPE_FLTDIV,     /* 1C - DZ | OFL | UFL */
613         FPE_FLTINV,     /* 1D - INV | DZ | OFL | UFL */
614         FPE_FLTDIV,     /* 1E - DNML | DZ | OFL | UFL */
615         FPE_FLTINV,     /* 1F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL */
616         FPE_FLTRES,     /* 20 - IMP */
617         FPE_FLTINV,     /* 21 - INV | IMP */
618         FPE_FLTUND,     /* 22 - DNML | IMP */
619         FPE_FLTINV,     /* 23 - INV | DNML | IMP */
620         FPE_FLTDIV,     /* 24 - DZ | IMP */
621         FPE_FLTINV,     /* 25 - INV | DZ | IMP */
622         FPE_FLTDIV,     /* 26 - DNML | DZ | IMP */
623         FPE_FLTINV,     /* 27 - INV | DNML | DZ | IMP */
624         FPE_FLTOVF,     /* 28 - OFL | IMP */
625         FPE_FLTINV,     /* 29 - INV | OFL | IMP */
626         FPE_FLTUND,     /* 2A - DNML | OFL | IMP */
627         FPE_FLTINV,     /* 2B - INV | DNML | OFL | IMP */
628         FPE_FLTDIV,     /* 2C - DZ | OFL | IMP */
629         FPE_FLTINV,     /* 2D - INV | DZ | OFL | IMP */
630         FPE_FLTDIV,     /* 2E - DNML | DZ | OFL | IMP */
631         FPE_FLTINV,     /* 2F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP */
632         FPE_FLTUND,     /* 30 - UFL | IMP */
633         FPE_FLTINV,     /* 31 - INV | UFL | IMP */
634         FPE_FLTUND,     /* 32 - DNML | UFL | IMP */
635         FPE_FLTINV,     /* 33 - INV | DNML | UFL | IMP */
636         FPE_FLTDIV,     /* 34 - DZ | UFL | IMP */
637         FPE_FLTINV,     /* 35 - INV | DZ | UFL | IMP */
638         FPE_FLTDIV,     /* 36 - DNML | DZ | UFL | IMP */
639         FPE_FLTINV,     /* 37 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP */
640         FPE_FLTOVF,     /* 38 - OFL | UFL | IMP */
641         FPE_FLTINV,     /* 39 - INV | OFL | UFL | IMP */
642         FPE_FLTUND,     /* 3A - DNML | OFL | UFL | IMP */
643         FPE_FLTINV,     /* 3B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP */
644         FPE_FLTDIV,     /* 3C - DZ | OFL | UFL | IMP */
645         FPE_FLTINV,     /* 3D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP */
646         FPE_FLTDIV,     /* 3E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
647         FPE_FLTINV,     /* 3F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
648         FPE_FLTSUB,     /* 40 - STK */
649         FPE_FLTSUB,     /* 41 - INV | STK */
650         FPE_FLTUND,     /* 42 - DNML | STK */
651         FPE_FLTSUB,     /* 43 - INV | DNML | STK */
652         FPE_FLTDIV,     /* 44 - DZ | STK */
653         FPE_FLTSUB,     /* 45 - INV | DZ | STK */
654         FPE_FLTDIV,     /* 46 - DNML | DZ | STK */
655         FPE_FLTSUB,     /* 47 - INV | DNML | DZ | STK */
656         FPE_FLTOVF,     /* 48 - OFL | STK */
657         FPE_FLTSUB,     /* 49 - INV | OFL | STK */
658         FPE_FLTUND,     /* 4A - DNML | OFL | STK */
659         FPE_FLTSUB,     /* 4B - INV | DNML | OFL | STK */
660         FPE_FLTDIV,     /* 4C - DZ | OFL | STK */
661         FPE_FLTSUB,     /* 4D - INV | DZ | OFL | STK */
662         FPE_FLTDIV,     /* 4E - DNML | DZ | OFL | STK */
663         FPE_FLTSUB,     /* 4F - INV | DNML | DZ | OFL | STK */
664         FPE_FLTUND,     /* 50 - UFL | STK */
665         FPE_FLTSUB,     /* 51 - INV | UFL | STK */
666         FPE_FLTUND,     /* 52 - DNML | UFL | STK */
667         FPE_FLTSUB,     /* 53 - INV | DNML | UFL | STK */
668         FPE_FLTDIV,     /* 54 - DZ | UFL | STK */
669         FPE_FLTSUB,     /* 55 - INV | DZ | UFL | STK */
670         FPE_FLTDIV,     /* 56 - DNML | DZ | UFL | STK */
671         FPE_FLTSUB,     /* 57 - INV | DNML | DZ | UFL | STK */
672         FPE_FLTOVF,     /* 58 - OFL | UFL | STK */
673         FPE_FLTSUB,     /* 59 - INV | OFL | UFL | STK */
674         FPE_FLTUND,     /* 5A - DNML | OFL | UFL | STK */
675         FPE_FLTSUB,     /* 5B - INV | DNML | OFL | UFL | STK */
676         FPE_FLTDIV,     /* 5C - DZ | OFL | UFL | STK */
677         FPE_FLTSUB,     /* 5D - INV | DZ | OFL | UFL | STK */
678         FPE_FLTDIV,     /* 5E - DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
679         FPE_FLTSUB,     /* 5F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
680         FPE_FLTRES,     /* 60 - IMP | STK */
681         FPE_FLTSUB,     /* 61 - INV | IMP | STK */
682         FPE_FLTUND,     /* 62 - DNML | IMP | STK */
683         FPE_FLTSUB,     /* 63 - INV | DNML | IMP | STK */
684         FPE_FLTDIV,     /* 64 - DZ | IMP | STK */
685         FPE_FLTSUB,     /* 65 - INV | DZ | IMP | STK */
686         FPE_FLTDIV,     /* 66 - DNML | DZ | IMP | STK */
687         FPE_FLTSUB,     /* 67 - INV | DNML | DZ | IMP | STK */
688         FPE_FLTOVF,     /* 68 - OFL | IMP | STK */
689         FPE_FLTSUB,     /* 69 - INV | OFL | IMP | STK */
690         FPE_FLTUND,     /* 6A - DNML | OFL | IMP | STK */
691         FPE_FLTSUB,     /* 6B - INV | DNML | OFL | IMP | STK */
692         FPE_FLTDIV,     /* 6C - DZ | OFL | IMP | STK */
693         FPE_FLTSUB,     /* 6D - INV | DZ | OFL | IMP | STK */
694         FPE_FLTDIV,     /* 6E - DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
695         FPE_FLTSUB,     /* 6F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
696         FPE_FLTUND,     /* 70 - UFL | IMP | STK */
697         FPE_FLTSUB,     /* 71 - INV | UFL | IMP | STK */
698         FPE_FLTUND,     /* 72 - DNML | UFL | IMP | STK */
699         FPE_FLTSUB,     /* 73 - INV | DNML | UFL | IMP | STK */
700         FPE_FLTDIV,     /* 74 - DZ | UFL | IMP | STK */
701         FPE_FLTSUB,     /* 75 - INV | DZ | UFL | IMP | STK */
702         FPE_FLTDIV,     /* 76 - DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
703         FPE_FLTSUB,     /* 77 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
704         FPE_FLTOVF,     /* 78 - OFL | UFL | IMP | STK */
705         FPE_FLTSUB,     /* 79 - INV | OFL | UFL | IMP | STK */
706         FPE_FLTUND,     /* 7A - DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
707         FPE_FLTSUB,     /* 7B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
708         FPE_FLTDIV,     /* 7C - DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
709         FPE_FLTSUB,     /* 7D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
710         FPE_FLTDIV,     /* 7E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
711         FPE_FLTSUB,     /* 7F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
712 };
713
714 /*
715  * Read the FP status and control words, then generate si_code value
716  * for SIGFPE.  The error code chosen will be one of the
717  * FPE_... macros.  It will be sent as the second argument to old
718  * BSD-style signal handlers and as "siginfo_t->si_code" (second
719  * argument) to SA_SIGINFO signal handlers.
720  *
721  * Some time ago, we cleared the x87 exceptions with FNCLEX there.
722  * Clearing exceptions was necessary mainly to avoid IRQ13 bugs.  The
723  * usermode code which understands the FPU hardware enough to enable
724  * the exceptions, can also handle clearing the exception state in the
725  * handler.  The only consequence of not clearing the exception is the
726  * rethrow of the SIGFPE on return from the signal handler and
727  * reexecution of the corresponding instruction.
728  *
729  * For XMM traps, the exceptions were never cleared.
730  */
731 int
732 npxtrap_x87(void)
733 {
734         u_short control, status;
735
736         if (!hw_float) {
737                 printf(
738         "npxtrap_x87: fpcurthread = %p, curthread = %p, hw_float = %d\n",
739                        PCPU_GET(fpcurthread), curthread, hw_float);
740                 panic("npxtrap from nowhere");
741         }
742         critical_enter();
743
744         /*
745          * Interrupt handling (for another interrupt) may have pushed the
746          * state to memory.  Fetch the relevant parts of the state from
747          * wherever they are.
748          */
749         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread) {
750                 control = GET_FPU_CW(curthread);
751                 status = GET_FPU_SW(curthread);
752         } else {
753                 fnstcw(&control);
754                 fnstsw(&status);
755         }
756         critical_exit();
757         return (fpetable[status & ((~control & 0x3f) | 0x40)]);
758 }
759
760 int
761 npxtrap_sse(void)
762 {
763         u_int mxcsr;
764
765         if (!hw_float) {
766                 printf(
767         "npxtrap_sse: fpcurthread = %p, curthread = %p, hw_float = %d\n",
768                        PCPU_GET(fpcurthread), curthread, hw_float);
769                 panic("npxtrap from nowhere");
770         }
771         critical_enter();
772         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread)
773                 mxcsr = curthread->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr;
774         else
775                 stmxcsr(&mxcsr);
776         critical_exit();
777         return (fpetable[(mxcsr & (~mxcsr >> 7)) & 0x3f]);
778 }
779
780 /*
781  * Implement device not available (DNA) exception
782  *
783  * It would be better to switch FP context here (if curthread != fpcurthread)
784  * and not necessarily for every context switch, but it is too hard to
785  * access foreign pcb's.
786  */
787
788 static int err_count = 0;
789
790 int
791 npxdna(void)
792 {
793
794         if (!hw_float)
795                 return (0);
796         critical_enter();
797         if (PCPU_GET(fpcurthread) == curthread) {
798                 printf("npxdna: fpcurthread == curthread %d times\n",
799                     ++err_count);
800                 stop_emulating();
801                 critical_exit();
802                 return (1);
803         }
804         if (PCPU_GET(fpcurthread) != NULL) {
805                 printf("npxdna: fpcurthread = %p (%d), curthread = %p (%d)\n",
806                        PCPU_GET(fpcurthread),
807                        PCPU_GET(fpcurthread)->td_proc->p_pid,
808                        curthread, curthread->td_proc->p_pid);
809                 panic("npxdna");
810         }
811         stop_emulating();
812         /*
813          * Record new context early in case frstor causes a trap.
814          */
815         PCPU_SET(fpcurthread, curthread);
816
817         if (cpu_fxsr)
818                 fpu_clean_state();
819
820         if ((curpcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) == 0) {
821                 /*
822                  * This is the first time this thread has used the FPU or
823                  * the PCB doesn't contain a clean FPU state.  Explicitly
824                  * load an initial state.
825                  *
826                  * We prefer to restore the state from the actual save
827                  * area in PCB instead of directly loading from
828                  * npx_initialstate, to ignite the XSAVEOPT
829                  * tracking engine.
830                  */
831                 bcopy(npx_initialstate, curpcb->pcb_save, cpu_max_ext_state_size);
832                 fpurstor(curpcb->pcb_save);
833                 if (curpcb->pcb_initial_npxcw != __INITIAL_NPXCW__)
834                         fldcw(curpcb->pcb_initial_npxcw);
835                 curpcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
836                 if (PCB_USER_FPU(curpcb))
837                         curpcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE;
838         } else {
839                 fpurstor(curpcb->pcb_save);
840         }
841         critical_exit();
842
843         return (1);
844 }
845
846 /*
847  * Wrapper for fpusave() called from context switch routines.
848  *
849  * npxsave() must be called with interrupts disabled, so that it clears
850  * fpcurthread atomically with saving the state.  We require callers to do the
851  * disabling, since most callers need to disable interrupts anyway to call
852  * npxsave() atomically with checking fpcurthread.
853  */
854 void
855 npxsave(addr)
856         union savefpu *addr;
857 {
858
859         stop_emulating();
860         if (use_xsaveopt)
861                 xsaveopt((char *)addr, xsave_mask);
862         else
863                 fpusave(addr);
864         start_emulating();
865         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
866 }
867
868 /*
869  * Unconditionally save the current co-processor state across suspend and
870  * resume.
871  */
872 void
873 npxsuspend(union savefpu *addr)
874 {
875         register_t cr0;
876
877         if (!hw_float)
878                 return;
879         if (PCPU_GET(fpcurthread) == NULL) {
880                 bcopy(npx_initialstate, addr, cpu_max_ext_state_size);
881                 return;
882         }
883         cr0 = rcr0();
884         stop_emulating();
885         fpusave(addr);
886         load_cr0(cr0);
887 }
888
889 void
890 npxresume(union savefpu *addr)
891 {
892         register_t cr0;
893
894         if (!hw_float)
895                 return;
896
897         cr0 = rcr0();
898         npxinit(false);
899         stop_emulating();
900         fpurstor(addr);
901         load_cr0(cr0);
902 }
903
904 void
905 npxdrop(void)
906 {
907         struct thread *td;
908
909         /*
910          * Discard pending exceptions in the !cpu_fxsr case so that unmasked
911          * ones don't cause a panic on the next frstor.
912          */
913         if (!cpu_fxsr)
914                 fnclex();
915
916         td = PCPU_GET(fpcurthread);
917         KASSERT(td == curthread, ("fpudrop: fpcurthread != curthread"));
918         CRITICAL_ASSERT(td);
919         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
920         td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
921         start_emulating();
922 }
923
924 /*
925  * Get the user state of the FPU into pcb->pcb_user_save without
926  * dropping ownership (if possible).  It returns the FPU ownership
927  * status.
928  */
929 int
930 npxgetregs(struct thread *td)
931 {
932         struct pcb *pcb;
933         uint64_t *xstate_bv, bit;
934         char *sa;
935         int max_ext_n, i;
936         int owned;
937
938         if (!hw_float)
939                 return (_MC_FPOWNED_NONE);
940
941         pcb = td->td_pcb;
942         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) == 0) {
943                 bcopy(npx_initialstate, get_pcb_user_save_pcb(pcb),
944                     cpu_max_ext_state_size);
945                 SET_FPU_CW(get_pcb_user_save_pcb(pcb), pcb->pcb_initial_npxcw);
946                 npxuserinited(td);
947                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
948         }
949         critical_enter();
950         if (td == PCPU_GET(fpcurthread)) {
951                 fpusave(get_pcb_user_save_pcb(pcb));
952                 if (!cpu_fxsr)
953                         /*
954                          * fnsave initializes the FPU and destroys whatever
955                          * context it contains.  Make sure the FPU owner
956                          * starts with a clean state next time.
957                          */
958                         npxdrop();
959                 owned = _MC_FPOWNED_FPU;
960         } else {
961                 owned = _MC_FPOWNED_PCB;
962         }
963         critical_exit();
964         if (use_xsave) {
965                 /*
966                  * Handle partially saved state.
967                  */
968                 sa = (char *)get_pcb_user_save_pcb(pcb);
969                 xstate_bv = (uint64_t *)(sa + sizeof(union savefpu) +
970                     offsetof(struct xstate_hdr, xstate_bv));
971                 if (xsave_mask >> 32 != 0)
972                         max_ext_n = fls(xsave_mask >> 32) + 32;
973                 else
974                         max_ext_n = fls(xsave_mask);
975                 for (i = 0; i < max_ext_n; i++) {
976                         bit = 1ULL << i;
977                         if ((xsave_mask & bit) == 0 || (*xstate_bv & bit) != 0)
978                                 continue;
979                         bcopy((char *)npx_initialstate +
980                             xsave_area_desc[i].offset,
981                             sa + xsave_area_desc[i].offset,
982                             xsave_area_desc[i].size);
983                         *xstate_bv |= bit;
984                 }
985         }
986         return (owned);
987 }
988
989 void
990 npxuserinited(struct thread *td)
991 {
992         struct pcb *pcb;
993
994         pcb = td->td_pcb;
995         if (PCB_USER_FPU(pcb))
996                 pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
997         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE;
998 }
999
1000 int
1001 npxsetxstate(struct thread *td, char *xfpustate, size_t xfpustate_size)
1002 {
1003         struct xstate_hdr *hdr, *ehdr;
1004         size_t len, max_len;
1005         uint64_t bv;
1006
1007         /* XXXKIB should we clear all extended state in xstate_bv instead ? */
1008         if (xfpustate == NULL)
1009                 return (0);
1010         if (!use_xsave)
1011                 return (EOPNOTSUPP);
1012
1013         len = xfpustate_size;
1014         if (len < sizeof(struct xstate_hdr))
1015                 return (EINVAL);
1016         max_len = cpu_max_ext_state_size - sizeof(union savefpu);
1017         if (len > max_len)
1018                 return (EINVAL);
1019
1020         ehdr = (struct xstate_hdr *)xfpustate;
1021         bv = ehdr->xstate_bv;
1022
1023         /*
1024          * Avoid #gp.
1025          */
1026         if (bv & ~xsave_mask)
1027                 return (EINVAL);
1028
1029         hdr = (struct xstate_hdr *)(get_pcb_user_save_td(td) + 1);
1030
1031         hdr->xstate_bv = bv;
1032         bcopy(xfpustate + sizeof(struct xstate_hdr),
1033             (char *)(hdr + 1), len - sizeof(struct xstate_hdr));
1034
1035         return (0);
1036 }
1037
1038 int
1039 npxsetregs(struct thread *td, union savefpu *addr, char *xfpustate,
1040         size_t xfpustate_size)
1041 {
1042         struct pcb *pcb;
1043         int error;
1044
1045         if (!hw_float)
1046                 return (ENXIO);
1047
1048         if (cpu_fxsr)
1049                 addr->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr &= cpu_mxcsr_mask;
1050         pcb = td->td_pcb;
1051         critical_enter();
1052         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
1053                 error = npxsetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
1054                 if (error != 0) {
1055                         critical_exit();
1056                         return (error);
1057                 }
1058                 if (!cpu_fxsr)
1059                         fnclex();       /* As in npxdrop(). */
1060                 bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
1061                 fpurstor(get_pcb_user_save_td(td));
1062                 critical_exit();
1063                 pcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE | PCB_NPXINITDONE;
1064         } else {
1065                 critical_exit();
1066                 error = npxsetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
1067                 if (error != 0)
1068                         return (error);
1069                 bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
1070                 npxuserinited(td);
1071         }
1072         return (0);
1073 }
1074
1075 static void
1076 fpusave(addr)
1077         union savefpu *addr;
1078 {
1079         
1080         if (use_xsave)
1081                 xsave((char *)addr, xsave_mask);
1082         else if (cpu_fxsr)
1083                 fxsave(addr);
1084         else
1085                 fnsave(addr);
1086 }
1087
1088 static void
1089 npx_fill_fpregs_xmm1(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
1090 {
1091         struct env87 *penv_87;
1092         struct envxmm *penv_xmm;
1093         int i;
1094
1095         penv_87 = &sv_87->sv_env;
1096         penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1097
1098         /* FPU control/status */
1099         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
1100         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
1101         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
1102         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
1103         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
1104         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
1105         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
1106
1107         /* FPU registers and tags */
1108         penv_87->en_tw = 0xffff;
1109         for (i = 0; i < 8; ++i) {
1110                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
1111                 if ((penv_xmm->en_tw & (1 << i)) != 0)
1112                         /* zero and special are set as valid */
1113                         penv_87->en_tw &= ~(3 << i * 2);
1114         }
1115 }
1116
1117 void
1118 npx_fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
1119 {
1120
1121         bzero(sv_87, sizeof(*sv_87));
1122         npx_fill_fpregs_xmm1(sv_xmm, sv_87);
1123 }
1124
1125 void
1126 npx_set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
1127 {
1128         struct env87 *penv_87;
1129         struct envxmm *penv_xmm;
1130         int i;
1131
1132         penv_87 = &sv_87->sv_env;
1133         penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1134
1135         /* FPU control/status */
1136         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
1137         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
1138         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
1139         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
1140         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
1141         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
1142         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
1143
1144         /*
1145          * FPU registers and tags.
1146          * Abridged  /  Full translation (values in binary), see FXSAVE spec.
1147          * 0            11
1148          * 1            00, 01, 10
1149          */
1150         penv_xmm->en_tw = 0;
1151         for (i = 0; i < 8; ++i) {
1152                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
1153                 if ((penv_87->en_tw & (3 << i * 2)) != (3 << i * 2))
1154                         penv_xmm->en_tw |= 1 << i;
1155         }
1156 }
1157
1158 void
1159 npx_get_fsave(void *addr)
1160 {
1161         struct thread *td;
1162         union savefpu *sv;
1163
1164         td = curthread;
1165         npxgetregs(td);
1166         sv = get_pcb_user_save_td(td);
1167         if (cpu_fxsr)
1168                 npx_fill_fpregs_xmm1(&sv->sv_xmm, addr);
1169         else
1170                 bcopy(sv, addr, sizeof(struct env87) +
1171                     sizeof(struct fpacc87[8]));
1172 }
1173
1174 int
1175 npx_set_fsave(void *addr)
1176 {
1177         union savefpu sv;
1178         int error;
1179
1180         bzero(&sv, sizeof(sv));
1181         if (cpu_fxsr)
1182                 npx_set_fpregs_xmm(addr, &sv.sv_xmm);
1183         else
1184                 bcopy(addr, &sv, sizeof(struct env87) +
1185                     sizeof(struct fpacc87[8]));
1186         error = npxsetregs(curthread, &sv, NULL, 0);
1187         return (error);
1188 }
1189
1190 /*
1191  * On AuthenticAMD processors, the fxrstor instruction does not restore
1192  * the x87's stored last instruction pointer, last data pointer, and last
1193  * opcode values, except in the rare case in which the exception summary
1194  * (ES) bit in the x87 status word is set to 1.
1195  *
1196  * In order to avoid leaking this information across processes, we clean
1197  * these values by performing a dummy load before executing fxrstor().
1198  */
1199 static void
1200 fpu_clean_state(void)
1201 {
1202         static float dummy_variable = 0.0;
1203         u_short status;
1204
1205         /*
1206          * Clear the ES bit in the x87 status word if it is currently
1207          * set, in order to avoid causing a fault in the upcoming load.
1208          */
1209         fnstsw(&status);
1210         if (status & 0x80)
1211                 fnclex();
1212
1213         /*
1214          * Load the dummy variable into the x87 stack.  This mangles
1215          * the x87 stack, but we don't care since we're about to call
1216          * fxrstor() anyway.
1217          */
1218         __asm __volatile("ffree %%st(7); flds %0" : : "m" (dummy_variable));
1219 }
1220
1221 static void
1222 fpurstor(union savefpu *addr)
1223 {
1224
1225         if (use_xsave)
1226                 xrstor((char *)addr, xsave_mask);
1227         else if (cpu_fxsr)
1228                 fxrstor(addr);
1229         else
1230                 frstor(addr);
1231 }
1232
1233 #ifdef DEV_ISA
1234 /*
1235  * This sucks up the legacy ISA support assignments from PNPBIOS/ACPI.
1236  */
1237 static struct isa_pnp_id npxisa_ids[] = {
1238         { 0x040cd041, "Legacy ISA coprocessor support" }, /* PNP0C04 */
1239         { 0 }
1240 };
1241
1242 static int
1243 npxisa_probe(device_t dev)
1244 {
1245         int result;
1246         if ((result = ISA_PNP_PROBE(device_get_parent(dev), dev, npxisa_ids)) <= 0) {
1247                 device_quiet(dev);
1248         }
1249         return(result);
1250 }
1251
1252 static int
1253 npxisa_attach(device_t dev)
1254 {
1255         return (0);
1256 }
1257
1258 static device_method_t npxisa_methods[] = {
1259         /* Device interface */
1260         DEVMETHOD(device_probe,         npxisa_probe),
1261         DEVMETHOD(device_attach,        npxisa_attach),
1262         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
1263         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
1264         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
1265         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
1266         
1267         { 0, 0 }
1268 };
1269
1270 static driver_t npxisa_driver = {
1271         "npxisa",
1272         npxisa_methods,
1273         1,                      /* no softc */
1274 };
1275
1276 static devclass_t npxisa_devclass;
1277
1278 DRIVER_MODULE(npxisa, isa, npxisa_driver, npxisa_devclass, 0, 0);
1279 DRIVER_MODULE(npxisa, acpi, npxisa_driver, npxisa_devclass, 0, 0);
1280 ISA_PNP_INFO(npxisa_ids);
1281 #endif /* DEV_ISA */
1282
1283 static MALLOC_DEFINE(M_FPUKERN_CTX, "fpukern_ctx",
1284     "Kernel contexts for FPU state");
1285
1286 #define FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE 0x01
1287 #define FPU_KERN_CTX_DUMMY       0x02
1288 #define FPU_KERN_CTX_INUSE       0x04
1289
1290 struct fpu_kern_ctx {
1291         union savefpu *prev;
1292         uint32_t flags;
1293         char hwstate1[];
1294 };
1295
1296 struct fpu_kern_ctx *
1297 fpu_kern_alloc_ctx(u_int flags)
1298 {
1299         struct fpu_kern_ctx *res;
1300         size_t sz;
1301
1302         sz = sizeof(struct fpu_kern_ctx) + XSAVE_AREA_ALIGN +
1303             cpu_max_ext_state_size;
1304         res = malloc(sz, M_FPUKERN_CTX, ((flags & FPU_KERN_NOWAIT) ?
1305             M_NOWAIT : M_WAITOK) | M_ZERO);
1306         return (res);
1307 }
1308
1309 void
1310 fpu_kern_free_ctx(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1311 {
1312
1313         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0, ("free'ing inuse ctx"));
1314         /* XXXKIB clear the memory ? */
1315         free(ctx, M_FPUKERN_CTX);
1316 }
1317
1318 static union savefpu *
1319 fpu_kern_ctx_savefpu(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1320 {
1321         vm_offset_t p;
1322
1323         p = (vm_offset_t)&ctx->hwstate1;
1324         p = roundup2(p, XSAVE_AREA_ALIGN);
1325         return ((union savefpu *)p);
1326 }
1327
1328 void
1329 fpu_kern_enter(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx, u_int flags)
1330 {
1331         struct pcb *pcb;
1332
1333         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0, ("using inuse ctx"));
1334
1335         if ((flags & FPU_KERN_KTHR) != 0 && is_fpu_kern_thread(0)) {
1336                 ctx->flags = FPU_KERN_CTX_DUMMY | FPU_KERN_CTX_INUSE;
1337                 return;
1338         }
1339         pcb = td->td_pcb;
1340         KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb) || pcb->pcb_save ==
1341             get_pcb_user_save_pcb(pcb), ("mangled pcb_save"));
1342         ctx->flags = FPU_KERN_CTX_INUSE;
1343         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) != 0)
1344                 ctx->flags |= FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE;
1345         npxexit(td);
1346         ctx->prev = pcb->pcb_save;
1347         pcb->pcb_save = fpu_kern_ctx_savefpu(ctx);
1348         pcb->pcb_flags |= PCB_KERNNPX;
1349         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1350         return;
1351 }
1352
1353 int
1354 fpu_kern_leave(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx)
1355 {
1356         struct pcb *pcb;
1357
1358         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) != 0,
1359             ("leaving not inuse ctx"));
1360         ctx->flags &= ~FPU_KERN_CTX_INUSE;
1361
1362         if (is_fpu_kern_thread(0) && (ctx->flags & FPU_KERN_CTX_DUMMY) != 0)
1363                 return (0);
1364         pcb = td->td_pcb;
1365         critical_enter();
1366         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread))
1367                 npxdrop();
1368         critical_exit();
1369         pcb->pcb_save = ctx->prev;
1370         if (pcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(pcb)) {
1371                 if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXUSERINITDONE) != 0)
1372                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1373                 else
1374                         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1375                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_KERNNPX;
1376         } else {
1377                 if ((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE) != 0)
1378                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1379                 else
1380                         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1381                 KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb), ("unpaired fpu_kern_leave"));
1382         }
1383         return (0);
1384 }
1385
1386 int
1387 fpu_kern_thread(u_int flags)
1388 {
1389
1390         KASSERT((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0,
1391             ("Only kthread may use fpu_kern_thread"));
1392         KASSERT(curpcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(curpcb),
1393             ("mangled pcb_save"));
1394         KASSERT(PCB_USER_FPU(curpcb), ("recursive call"));
1395
1396         curpcb->pcb_flags |= PCB_KERNNPX;
1397         return (0);
1398 }
1399
1400 int
1401 is_fpu_kern_thread(u_int flags)
1402 {
1403
1404         if ((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
1405                 return (0);
1406         return ((curpcb->pcb_flags & PCB_KERNNPX) != 0);
1407 }
1408
1409 /*
1410  * FPU save area alloc/free/init utility routines
1411  */
1412 union savefpu *
1413 fpu_save_area_alloc(void)
1414 {
1415
1416         return (uma_zalloc(fpu_save_area_zone, 0));
1417 }
1418
1419 void
1420 fpu_save_area_free(union savefpu *fsa)
1421 {
1422
1423         uma_zfree(fpu_save_area_zone, fsa);
1424 }
1425
1426 void
1427 fpu_save_area_reset(union savefpu *fsa)
1428 {
1429
1430         bcopy(npx_initialstate, fsa, cpu_max_ext_state_size);
1431 }