]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/npx.c
Import device-tree files from Linux 6.5
[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
31 #include <sys/cdefs.h>
32 #include "opt_cpu.h"
33 #include "opt_isa.h"
34 #include "opt_npx.h"
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/smp.h>
47 #include <sys/sysctl.h>
48 #include <machine/bus.h>
49 #include <sys/rman.h>
50 #ifdef NPX_DEBUG
51 #include <sys/syslog.h>
52 #endif
53 #include <sys/signalvar.h>
54 #include <vm/uma.h>
55
56 #include <machine/asmacros.h>
57 #include <machine/cputypes.h>
58 #include <machine/frame.h>
59 #include <machine/md_var.h>
60 #include <machine/pcb.h>
61 #include <machine/psl.h>
62 #include <machine/resource.h>
63 #include <machine/specialreg.h>
64 #include <machine/segments.h>
65 #include <machine/ucontext.h>
66 #include <x86/ifunc.h>
67
68 #include <machine/intr_machdep.h>
69
70 #ifdef DEV_ISA
71 #include <isa/isavar.h>
72 #endif
73
74 /*
75  * 387 and 287 Numeric Coprocessor Extension (NPX) Driver.
76  */
77
78 #define fldcw(cw)               __asm __volatile("fldcw %0" : : "m" (cw))
79 #define fnclex()                __asm __volatile("fnclex")
80 #define fninit()                __asm __volatile("fninit")
81 #define fnsave(addr)            __asm __volatile("fnsave %0" : "=m" (*(addr)))
82 #define fnstcw(addr)            __asm __volatile("fnstcw %0" : "=m" (*(addr)))
83 #define fnstsw(addr)            __asm __volatile("fnstsw %0" : "=am" (*(addr)))
84 #define fp_divide_by_0()        __asm __volatile( \
85                                     "fldz; fld1; fdiv %st,%st(1); fnop")
86 #define frstor(addr)            __asm __volatile("frstor %0" : : "m" (*(addr)))
87 #define fxrstor(addr)           __asm __volatile("fxrstor %0" : : "m" (*(addr)))
88 #define fxsave(addr)            __asm __volatile("fxsave %0" : "=m" (*(addr)))
89 #define ldmxcsr(csr)            __asm __volatile("ldmxcsr %0" : : "m" (csr))
90 #define stmxcsr(addr)           __asm __volatile("stmxcsr %0" : : "m" (*(addr)))
91
92 static __inline void
93 xrstor(char *addr, uint64_t mask)
94 {
95         uint32_t low, hi;
96
97         low = mask;
98         hi = mask >> 32;
99         __asm __volatile("xrstor %0" : : "m" (*addr), "a" (low), "d" (hi));
100 }
101
102 static __inline void
103 xsave(char *addr, uint64_t mask)
104 {
105         uint32_t low, hi;
106
107         low = mask;
108         hi = mask >> 32;
109         __asm __volatile("xsave %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
110             "memory");
111 }
112
113 static __inline void
114 xsaveopt(char *addr, uint64_t mask)
115 {
116         uint32_t low, hi;
117
118         low = mask;
119         hi = mask >> 32;
120         __asm __volatile("xsaveopt %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
121             "memory");
122 }
123
124 #define GET_FPU_CW(thread) \
125         (cpu_fxsr ? \
126                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_cw : \
127                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_87.sv_env.en_cw)
128 #define GET_FPU_SW(thread) \
129         (cpu_fxsr ? \
130                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_sw : \
131                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_87.sv_env.en_sw)
132 #define SET_FPU_CW(savefpu, value) do { \
133         if (cpu_fxsr) \
134                 (savefpu)->sv_xmm.sv_env.en_cw = (value); \
135         else \
136                 (savefpu)->sv_87.sv_env.en_cw = (value); \
137 } while (0)
138
139 CTASSERT(sizeof(union savefpu) == 512);
140 CTASSERT(sizeof(struct xstate_hdr) == 64);
141 CTASSERT(sizeof(struct savefpu_ymm) == 832);
142
143 /*
144  * This requirement is to make it easier for asm code to calculate
145  * offset of the fpu save area from the pcb address. FPU save area
146  * must be 64-byte aligned.
147  */
148 CTASSERT(sizeof(struct pcb) % XSAVE_AREA_ALIGN == 0);
149
150 /*
151  * Ensure the copy of XCR0 saved in a core is contained in the padding
152  * area.
153  */
154 CTASSERT(X86_XSTATE_XCR0_OFFSET >= offsetof(struct savexmm, sv_pad) &&
155     X86_XSTATE_XCR0_OFFSET + sizeof(uint64_t) <= sizeof(struct savexmm));
156
157 static  void    fpu_clean_state(void);
158
159 static  void    fpurstor(union savefpu *);
160
161 int     hw_float;
162
163 SYSCTL_INT(_hw, HW_FLOATINGPT, floatingpoint, CTLFLAG_RD,
164     &hw_float, 0, "Floating point instructions executed in hardware");
165
166 int lazy_fpu_switch = 0;
167 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, lazy_fpu_switch, CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
168     &lazy_fpu_switch, 0,
169     "Lazily load FPU context after context switch");
170
171 u_int cpu_fxsr;         /* SSE enabled */
172 int use_xsave;
173 uint64_t xsave_mask;
174 static  uma_zone_t fpu_save_area_zone;
175 static  union savefpu *npx_initialstate;
176
177 static struct xsave_area_elm_descr {
178         u_int   offset;
179         u_int   size;
180 } *xsave_area_desc;
181
182 static  volatile u_int          npx_traps_while_probing;
183
184 alias_for_inthand_t probetrap;
185 __asm("                                                         \n\
186         .text                                                   \n\
187         .p2align 2,0x90                                         \n\
188         .type   " __XSTRING(CNAME(probetrap)) ",@function       \n\
189 " __XSTRING(CNAME(probetrap)) ":                                \n\
190         ss                                                      \n\
191         incl    " __XSTRING(CNAME(npx_traps_while_probing)) "   \n\
192         fnclex                                                  \n\
193         iret                                                    \n\
194 ");
195
196 /*
197  * Determine if an FPU is present and how to use it.
198  */
199 static int
200 npx_probe(void)
201 {
202         struct gate_descriptor save_idt_npxtrap;
203         u_short control, status;
204
205         /*
206          * Modern CPUs all have an FPU that uses the INT16 interface
207          * and provide a simple way to verify that, so handle the
208          * common case right away.
209          */
210         if (cpu_feature & CPUID_FPU) {
211                 hw_float = 1;
212                 return (1);
213         }
214
215         save_idt_npxtrap = idt[IDT_MF];
216         setidt(IDT_MF, probetrap, SDT_SYS386TGT, SEL_KPL,
217             GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
218
219         /*
220          * Don't trap while we're probing.
221          */
222         fpu_enable();
223
224         /*
225          * Finish resetting the coprocessor, if any.  If there is an error
226          * pending, then we may get a bogus IRQ13, but npx_intr() will handle
227          * it OK.  Bogus halts have never been observed, but we enabled
228          * IRQ13 and cleared the BUSY# latch early to handle them anyway.
229          */
230         fninit();
231
232         /*
233          * Don't use fwait here because it might hang.
234          * Don't use fnop here because it usually hangs if there is no FPU.
235          */
236         DELAY(1000);            /* wait for any IRQ13 */
237 #ifdef DIAGNOSTIC
238         if (npx_traps_while_probing != 0)
239                 printf("fninit caused %u bogus npx trap(s)\n",
240                        npx_traps_while_probing);
241 #endif
242         /*
243          * Check for a status of mostly zero.
244          */
245         status = 0x5a5a;
246         fnstsw(&status);
247         if ((status & 0xb8ff) == 0) {
248                 /*
249                  * Good, now check for a proper control word.
250                  */
251                 control = 0x5a5a;
252                 fnstcw(&control);
253                 if ((control & 0x1f3f) == 0x033f) {
254                         /*
255                          * We have an npx, now divide by 0 to see if exception
256                          * 16 works.
257                          */
258                         control &= ~(1 << 2);   /* enable divide by 0 trap */
259                         fldcw(control);
260                         npx_traps_while_probing = 0;
261                         fp_divide_by_0();
262                         if (npx_traps_while_probing != 0) {
263                                 /*
264                                  * Good, exception 16 works.
265                                  */
266                                 hw_float = 1;
267                                 goto cleanup;
268                         }
269                         printf(
270         "FPU does not use exception 16 for error reporting\n");
271                         goto cleanup;
272                 }
273         }
274
275         /*
276          * Probe failed.  Floating point simply won't work.
277          * Notify user and disable FPU/MMX/SSE instruction execution.
278          */
279         printf("WARNING: no FPU!\n");
280         __asm __volatile("smsw %%ax; orb %0,%%al; lmsw %%ax" : :
281             "n" (CR0_EM | CR0_MP) : "ax");
282
283 cleanup:
284         idt[IDT_MF] = save_idt_npxtrap;
285         return (hw_float);
286 }
287
288 static void
289 fpusave_xsaveopt(union savefpu *addr)
290 {
291
292         xsaveopt((char *)addr, xsave_mask);
293 }
294
295 static void
296 fpusave_xsave(union savefpu *addr)
297 {
298
299         xsave((char *)addr, xsave_mask);
300 }
301
302 static void
303 fpusave_fxsave(union savefpu *addr)
304 {
305
306         fxsave((char *)addr);
307 }
308
309 static void
310 fpusave_fnsave(union savefpu *addr)
311 {
312
313         fnsave((char *)addr);
314 }
315
316 DEFINE_IFUNC(, void, fpusave, (union savefpu *))
317 {
318         if (use_xsave)
319                 return ((cpu_stdext_feature & CPUID_EXTSTATE_XSAVEOPT) != 0 ?
320                     fpusave_xsaveopt : fpusave_xsave);
321         if (cpu_fxsr)
322                 return (fpusave_fxsave);
323         return (fpusave_fnsave);
324 }
325
326 /*
327  * Enable XSAVE if supported and allowed by user.
328  * Calculate the xsave_mask.
329  */
330 static void
331 npxinit_bsp1(void)
332 {
333         u_int cp[4];
334         uint64_t xsave_mask_user;
335
336         TUNABLE_INT_FETCH("hw.lazy_fpu_switch", &lazy_fpu_switch);
337         if (!use_xsave)
338                 return;
339         cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
340         xsave_mask = XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
341         if ((cp[0] & xsave_mask) != xsave_mask)
342                 panic("CPU0 does not support X87 or SSE: %x", cp[0]);
343         xsave_mask = ((uint64_t)cp[3] << 32) | cp[0];
344         xsave_mask_user = xsave_mask;
345         TUNABLE_QUAD_FETCH("hw.xsave_mask", &xsave_mask_user);
346         xsave_mask_user |= XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
347         xsave_mask &= xsave_mask_user;
348         if ((xsave_mask & XFEATURE_AVX512) != XFEATURE_AVX512)
349                 xsave_mask &= ~XFEATURE_AVX512;
350         if ((xsave_mask & XFEATURE_MPX) != XFEATURE_MPX)
351                 xsave_mask &= ~XFEATURE_MPX;
352 }
353
354 /*
355  * Calculate the fpu save area size.
356  */
357 static void
358 npxinit_bsp2(void)
359 {
360         u_int cp[4];
361
362         if (use_xsave) {
363                 cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
364                 cpu_max_ext_state_size = cp[1];
365
366                 /*
367                  * Reload the cpu_feature2, since we enabled OSXSAVE.
368                  */
369                 do_cpuid(1, cp);
370                 cpu_feature2 = cp[2];
371         } else
372                 cpu_max_ext_state_size = sizeof(union savefpu);
373 }
374
375 /*
376  * Initialize floating point unit.
377  */
378 void
379 npxinit(bool bsp)
380 {
381         static union savefpu dummy;
382         register_t saveintr;
383         u_int mxcsr;
384         u_short control;
385
386         if (bsp) {
387                 if (!npx_probe())
388                         return;
389                 npxinit_bsp1();
390         }
391
392         if (use_xsave) {
393                 load_cr4(rcr4() | CR4_XSAVE);
394                 load_xcr(XCR0, xsave_mask);
395         }
396
397         /*
398          * XCR0 shall be set up before CPU can report the save area size.
399          */
400         if (bsp)
401                 npxinit_bsp2();
402
403         /*
404          * fninit has the same h/w bugs as fnsave.  Use the detoxified
405          * fnsave to throw away any junk in the fpu.  fpusave() initializes
406          * the fpu.
407          *
408          * It is too early for critical_enter() to work on AP.
409          */
410         saveintr = intr_disable();
411         fpu_enable();
412         if (cpu_fxsr)
413                 fninit();
414         else
415                 fnsave(&dummy);
416         control = __INITIAL_NPXCW__;
417         fldcw(control);
418         if (cpu_fxsr) {
419                 mxcsr = __INITIAL_MXCSR__;
420                 ldmxcsr(mxcsr);
421         }
422         fpu_disable();
423         intr_restore(saveintr);
424 }
425
426 /*
427  * On the boot CPU we generate a clean state that is used to
428  * initialize the floating point unit when it is first used by a
429  * process.
430  */
431 static void
432 npxinitstate(void *arg __unused)
433 {
434         uint64_t *xstate_bv;
435         register_t saveintr;
436         int cp[4], i, max_ext_n;
437
438         if (!hw_float)
439                 return;
440
441         /* Do potentially blocking operations before disabling interrupts. */
442         fpu_save_area_zone = uma_zcreate("FPU_save_area",
443             cpu_max_ext_state_size, NULL, NULL, NULL, NULL,
444             XSAVE_AREA_ALIGN - 1, 0);
445         npx_initialstate = uma_zalloc(fpu_save_area_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
446         if (use_xsave) {
447                 if (xsave_mask >> 32 != 0)
448                         max_ext_n = fls(xsave_mask >> 32) + 32;
449                 else
450                         max_ext_n = fls(xsave_mask);
451                 xsave_area_desc = malloc(max_ext_n * sizeof(struct
452                     xsave_area_elm_descr), M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
453         }
454
455         saveintr = intr_disable();
456         fpu_enable();
457
458         if (cpu_fxsr)
459                 fpusave_fxsave(npx_initialstate);
460         else
461                 fpusave_fnsave(npx_initialstate);
462         if (cpu_fxsr) {
463                 if (npx_initialstate->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr_mask)
464                         cpu_mxcsr_mask = 
465                             npx_initialstate->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr_mask;
466                 else
467                         cpu_mxcsr_mask = 0xFFBF;
468
469                 /*
470                  * The fninit instruction does not modify XMM
471                  * registers or x87 registers (MM/ST).  The fpusave
472                  * call dumped the garbage contained in the registers
473                  * after reset to the initial state saved.  Clear XMM
474                  * and x87 registers file image to make the startup
475                  * program state and signal handler XMM/x87 register
476                  * content predictable.
477                  */
478                 bzero(npx_initialstate->sv_xmm.sv_fp,
479                     sizeof(npx_initialstate->sv_xmm.sv_fp));
480                 bzero(npx_initialstate->sv_xmm.sv_xmm,
481                     sizeof(npx_initialstate->sv_xmm.sv_xmm));
482
483         } else
484                 bzero(npx_initialstate->sv_87.sv_ac,
485                     sizeof(npx_initialstate->sv_87.sv_ac));
486
487         /*
488          * Create a table describing the layout of the CPU Extended
489          * Save Area.  See Intel SDM rev. 075 Vol. 1 13.4.1 "Legacy
490          * Region of an XSAVE Area" for the source of offsets/sizes.
491          * Note that 32bit XSAVE does not use %xmm8-%xmm15, see
492          * 10.5.1.2 and 13.5.2 "SSE State".
493          */
494         if (use_xsave) {
495                 xstate_bv = (uint64_t *)((char *)(npx_initialstate + 1) +
496                     offsetof(struct xstate_hdr, xstate_bv));
497                 *xstate_bv = XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
498
499                 /* x87 state */
500                 xsave_area_desc[0].offset = 0;
501                 xsave_area_desc[0].size = 160;
502                 /* XMM */
503                 xsave_area_desc[1].offset = 160;
504                 xsave_area_desc[1].size = 288 - 160;
505
506                 for (i = 2; i < max_ext_n; i++) {
507                         cpuid_count(0xd, i, cp);
508                         xsave_area_desc[i].offset = cp[1];
509                         xsave_area_desc[i].size = cp[0];
510                 }
511         }
512
513         fpu_disable();
514         intr_restore(saveintr);
515 }
516 SYSINIT(npxinitstate, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, npxinitstate, NULL);
517
518 /*
519  * Free coprocessor (if we have it).
520  */
521 void
522 npxexit(struct thread *td)
523 {
524
525         critical_enter();
526         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
527                 fpu_enable();
528                 fpusave(curpcb->pcb_save);
529                 fpu_disable();
530                 PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
531         }
532         critical_exit();
533 #ifdef NPX_DEBUG
534         if (hw_float) {
535                 u_int   masked_exceptions;
536
537                 masked_exceptions = GET_FPU_CW(td) & GET_FPU_SW(td) & 0x7f;
538                 /*
539                  * Log exceptions that would have trapped with the old
540                  * control word (overflow, divide by 0, and invalid operand).
541                  */
542                 if (masked_exceptions & 0x0d)
543                         log(LOG_ERR,
544         "pid %d (%s) exited with masked floating point exceptions 0x%02x\n",
545                             td->td_proc->p_pid, td->td_proc->p_comm,
546                             masked_exceptions);
547         }
548 #endif
549 }
550
551 int
552 npxformat(void)
553 {
554
555         if (!hw_float)
556                 return (_MC_FPFMT_NODEV);
557         if (cpu_fxsr)
558                 return (_MC_FPFMT_XMM);
559         return (_MC_FPFMT_387);
560 }
561
562 /*
563  * The following mechanism is used to ensure that the FPE_... value
564  * that is passed as a trapcode to the signal handler of the user
565  * process does not have more than one bit set.
566  *
567  * Multiple bits may be set if the user process modifies the control
568  * word while a status word bit is already set.  While this is a sign
569  * of bad coding, we have no choice than to narrow them down to one
570  * bit, since we must not send a trapcode that is not exactly one of
571  * the FPE_ macros.
572  *
573  * The mechanism has a static table with 127 entries.  Each combination
574  * of the 7 FPU status word exception bits directly translates to a
575  * position in this table, where a single FPE_... value is stored.
576  * This FPE_... value stored there is considered the "most important"
577  * of the exception bits and will be sent as the signal code.  The
578  * precedence of the bits is based upon Intel Document "Numerical
579  * Applications", Chapter "Special Computational Situations".
580  *
581  * The macro to choose one of these values does these steps: 1) Throw
582  * away status word bits that cannot be masked.  2) Throw away the bits
583  * currently masked in the control word, assuming the user isn't
584  * interested in them anymore.  3) Reinsert status word bit 7 (stack
585  * fault) if it is set, which cannot be masked but must be presered.
586  * 4) Use the remaining bits to point into the trapcode table.
587  *
588  * The 6 maskable bits in order of their preference, as stated in the
589  * above referenced Intel manual:
590  * 1  Invalid operation (FP_X_INV)
591  * 1a   Stack underflow
592  * 1b   Stack overflow
593  * 1c   Operand of unsupported format
594  * 1d   SNaN operand.
595  * 2  QNaN operand (not an exception, irrelavant here)
596  * 3  Any other invalid-operation not mentioned above or zero divide
597  *      (FP_X_INV, FP_X_DZ)
598  * 4  Denormal operand (FP_X_DNML)
599  * 5  Numeric over/underflow (FP_X_OFL, FP_X_UFL)
600  * 6  Inexact result (FP_X_IMP) 
601  */
602 static char fpetable[128] = {
603         0,
604         FPE_FLTINV,     /*  1 - INV */
605         FPE_FLTUND,     /*  2 - DNML */
606         FPE_FLTINV,     /*  3 - INV | DNML */
607         FPE_FLTDIV,     /*  4 - DZ */
608         FPE_FLTINV,     /*  5 - INV | DZ */
609         FPE_FLTDIV,     /*  6 - DNML | DZ */
610         FPE_FLTINV,     /*  7 - INV | DNML | DZ */
611         FPE_FLTOVF,     /*  8 - OFL */
612         FPE_FLTINV,     /*  9 - INV | OFL */
613         FPE_FLTUND,     /*  A - DNML | OFL */
614         FPE_FLTINV,     /*  B - INV | DNML | OFL */
615         FPE_FLTDIV,     /*  C - DZ | OFL */
616         FPE_FLTINV,     /*  D - INV | DZ | OFL */
617         FPE_FLTDIV,     /*  E - DNML | DZ | OFL */
618         FPE_FLTINV,     /*  F - INV | DNML | DZ | OFL */
619         FPE_FLTUND,     /* 10 - UFL */
620         FPE_FLTINV,     /* 11 - INV | UFL */
621         FPE_FLTUND,     /* 12 - DNML | UFL */
622         FPE_FLTINV,     /* 13 - INV | DNML | UFL */
623         FPE_FLTDIV,     /* 14 - DZ | UFL */
624         FPE_FLTINV,     /* 15 - INV | DZ | UFL */
625         FPE_FLTDIV,     /* 16 - DNML | DZ | UFL */
626         FPE_FLTINV,     /* 17 - INV | DNML | DZ | UFL */
627         FPE_FLTOVF,     /* 18 - OFL | UFL */
628         FPE_FLTINV,     /* 19 - INV | OFL | UFL */
629         FPE_FLTUND,     /* 1A - DNML | OFL | UFL */
630         FPE_FLTINV,     /* 1B - INV | DNML | OFL | UFL */
631         FPE_FLTDIV,     /* 1C - DZ | OFL | UFL */
632         FPE_FLTINV,     /* 1D - INV | DZ | OFL | UFL */
633         FPE_FLTDIV,     /* 1E - DNML | DZ | OFL | UFL */
634         FPE_FLTINV,     /* 1F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL */
635         FPE_FLTRES,     /* 20 - IMP */
636         FPE_FLTINV,     /* 21 - INV | IMP */
637         FPE_FLTUND,     /* 22 - DNML | IMP */
638         FPE_FLTINV,     /* 23 - INV | DNML | IMP */
639         FPE_FLTDIV,     /* 24 - DZ | IMP */
640         FPE_FLTINV,     /* 25 - INV | DZ | IMP */
641         FPE_FLTDIV,     /* 26 - DNML | DZ | IMP */
642         FPE_FLTINV,     /* 27 - INV | DNML | DZ | IMP */
643         FPE_FLTOVF,     /* 28 - OFL | IMP */
644         FPE_FLTINV,     /* 29 - INV | OFL | IMP */
645         FPE_FLTUND,     /* 2A - DNML | OFL | IMP */
646         FPE_FLTINV,     /* 2B - INV | DNML | OFL | IMP */
647         FPE_FLTDIV,     /* 2C - DZ | OFL | IMP */
648         FPE_FLTINV,     /* 2D - INV | DZ | OFL | IMP */
649         FPE_FLTDIV,     /* 2E - DNML | DZ | OFL | IMP */
650         FPE_FLTINV,     /* 2F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP */
651         FPE_FLTUND,     /* 30 - UFL | IMP */
652         FPE_FLTINV,     /* 31 - INV | UFL | IMP */
653         FPE_FLTUND,     /* 32 - DNML | UFL | IMP */
654         FPE_FLTINV,     /* 33 - INV | DNML | UFL | IMP */
655         FPE_FLTDIV,     /* 34 - DZ | UFL | IMP */
656         FPE_FLTINV,     /* 35 - INV | DZ | UFL | IMP */
657         FPE_FLTDIV,     /* 36 - DNML | DZ | UFL | IMP */
658         FPE_FLTINV,     /* 37 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP */
659         FPE_FLTOVF,     /* 38 - OFL | UFL | IMP */
660         FPE_FLTINV,     /* 39 - INV | OFL | UFL | IMP */
661         FPE_FLTUND,     /* 3A - DNML | OFL | UFL | IMP */
662         FPE_FLTINV,     /* 3B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP */
663         FPE_FLTDIV,     /* 3C - DZ | OFL | UFL | IMP */
664         FPE_FLTINV,     /* 3D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP */
665         FPE_FLTDIV,     /* 3E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
666         FPE_FLTINV,     /* 3F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
667         FPE_FLTSUB,     /* 40 - STK */
668         FPE_FLTSUB,     /* 41 - INV | STK */
669         FPE_FLTUND,     /* 42 - DNML | STK */
670         FPE_FLTSUB,     /* 43 - INV | DNML | STK */
671         FPE_FLTDIV,     /* 44 - DZ | STK */
672         FPE_FLTSUB,     /* 45 - INV | DZ | STK */
673         FPE_FLTDIV,     /* 46 - DNML | DZ | STK */
674         FPE_FLTSUB,     /* 47 - INV | DNML | DZ | STK */
675         FPE_FLTOVF,     /* 48 - OFL | STK */
676         FPE_FLTSUB,     /* 49 - INV | OFL | STK */
677         FPE_FLTUND,     /* 4A - DNML | OFL | STK */
678         FPE_FLTSUB,     /* 4B - INV | DNML | OFL | STK */
679         FPE_FLTDIV,     /* 4C - DZ | OFL | STK */
680         FPE_FLTSUB,     /* 4D - INV | DZ | OFL | STK */
681         FPE_FLTDIV,     /* 4E - DNML | DZ | OFL | STK */
682         FPE_FLTSUB,     /* 4F - INV | DNML | DZ | OFL | STK */
683         FPE_FLTUND,     /* 50 - UFL | STK */
684         FPE_FLTSUB,     /* 51 - INV | UFL | STK */
685         FPE_FLTUND,     /* 52 - DNML | UFL | STK */
686         FPE_FLTSUB,     /* 53 - INV | DNML | UFL | STK */
687         FPE_FLTDIV,     /* 54 - DZ | UFL | STK */
688         FPE_FLTSUB,     /* 55 - INV | DZ | UFL | STK */
689         FPE_FLTDIV,     /* 56 - DNML | DZ | UFL | STK */
690         FPE_FLTSUB,     /* 57 - INV | DNML | DZ | UFL | STK */
691         FPE_FLTOVF,     /* 58 - OFL | UFL | STK */
692         FPE_FLTSUB,     /* 59 - INV | OFL | UFL | STK */
693         FPE_FLTUND,     /* 5A - DNML | OFL | UFL | STK */
694         FPE_FLTSUB,     /* 5B - INV | DNML | OFL | UFL | STK */
695         FPE_FLTDIV,     /* 5C - DZ | OFL | UFL | STK */
696         FPE_FLTSUB,     /* 5D - INV | DZ | OFL | UFL | STK */
697         FPE_FLTDIV,     /* 5E - DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
698         FPE_FLTSUB,     /* 5F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
699         FPE_FLTRES,     /* 60 - IMP | STK */
700         FPE_FLTSUB,     /* 61 - INV | IMP | STK */
701         FPE_FLTUND,     /* 62 - DNML | IMP | STK */
702         FPE_FLTSUB,     /* 63 - INV | DNML | IMP | STK */
703         FPE_FLTDIV,     /* 64 - DZ | IMP | STK */
704         FPE_FLTSUB,     /* 65 - INV | DZ | IMP | STK */
705         FPE_FLTDIV,     /* 66 - DNML | DZ | IMP | STK */
706         FPE_FLTSUB,     /* 67 - INV | DNML | DZ | IMP | STK */
707         FPE_FLTOVF,     /* 68 - OFL | IMP | STK */
708         FPE_FLTSUB,     /* 69 - INV | OFL | IMP | STK */
709         FPE_FLTUND,     /* 6A - DNML | OFL | IMP | STK */
710         FPE_FLTSUB,     /* 6B - INV | DNML | OFL | IMP | STK */
711         FPE_FLTDIV,     /* 6C - DZ | OFL | IMP | STK */
712         FPE_FLTSUB,     /* 6D - INV | DZ | OFL | IMP | STK */
713         FPE_FLTDIV,     /* 6E - DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
714         FPE_FLTSUB,     /* 6F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
715         FPE_FLTUND,     /* 70 - UFL | IMP | STK */
716         FPE_FLTSUB,     /* 71 - INV | UFL | IMP | STK */
717         FPE_FLTUND,     /* 72 - DNML | UFL | IMP | STK */
718         FPE_FLTSUB,     /* 73 - INV | DNML | UFL | IMP | STK */
719         FPE_FLTDIV,     /* 74 - DZ | UFL | IMP | STK */
720         FPE_FLTSUB,     /* 75 - INV | DZ | UFL | IMP | STK */
721         FPE_FLTDIV,     /* 76 - DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
722         FPE_FLTSUB,     /* 77 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
723         FPE_FLTOVF,     /* 78 - OFL | UFL | IMP | STK */
724         FPE_FLTSUB,     /* 79 - INV | OFL | UFL | IMP | STK */
725         FPE_FLTUND,     /* 7A - DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
726         FPE_FLTSUB,     /* 7B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
727         FPE_FLTDIV,     /* 7C - DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
728         FPE_FLTSUB,     /* 7D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
729         FPE_FLTDIV,     /* 7E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
730         FPE_FLTSUB,     /* 7F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
731 };
732
733 /*
734  * Read the FP status and control words, then generate si_code value
735  * for SIGFPE.  The error code chosen will be one of the
736  * FPE_... macros.  It will be sent as the second argument to old
737  * BSD-style signal handlers and as "siginfo_t->si_code" (second
738  * argument) to SA_SIGINFO signal handlers.
739  *
740  * Some time ago, we cleared the x87 exceptions with FNCLEX there.
741  * Clearing exceptions was necessary mainly to avoid IRQ13 bugs.  The
742  * usermode code which understands the FPU hardware enough to enable
743  * the exceptions, can also handle clearing the exception state in the
744  * handler.  The only consequence of not clearing the exception is the
745  * rethrow of the SIGFPE on return from the signal handler and
746  * reexecution of the corresponding instruction.
747  *
748  * For XMM traps, the exceptions were never cleared.
749  */
750 int
751 npxtrap_x87(void)
752 {
753         u_short control, status;
754
755         if (!hw_float) {
756                 printf(
757         "npxtrap_x87: fpcurthread = %p, curthread = %p, hw_float = %d\n",
758                        PCPU_GET(fpcurthread), curthread, hw_float);
759                 panic("npxtrap from nowhere");
760         }
761         critical_enter();
762
763         /*
764          * Interrupt handling (for another interrupt) may have pushed the
765          * state to memory.  Fetch the relevant parts of the state from
766          * wherever they are.
767          */
768         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread) {
769                 control = GET_FPU_CW(curthread);
770                 status = GET_FPU_SW(curthread);
771         } else {
772                 fnstcw(&control);
773                 fnstsw(&status);
774         }
775         critical_exit();
776         return (fpetable[status & ((~control & 0x3f) | 0x40)]);
777 }
778
779 int
780 npxtrap_sse(void)
781 {
782         u_int mxcsr;
783
784         if (!hw_float) {
785                 printf(
786         "npxtrap_sse: fpcurthread = %p, curthread = %p, hw_float = %d\n",
787                        PCPU_GET(fpcurthread), curthread, hw_float);
788                 panic("npxtrap from nowhere");
789         }
790         critical_enter();
791         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread)
792                 mxcsr = curthread->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr;
793         else
794                 stmxcsr(&mxcsr);
795         critical_exit();
796         return (fpetable[(mxcsr & (~mxcsr >> 7)) & 0x3f]);
797 }
798
799 static void
800 restore_npx_curthread(struct thread *td, struct pcb *pcb)
801 {
802
803         /*
804          * Record new context early in case frstor causes a trap.
805          */
806         PCPU_SET(fpcurthread, td);
807
808         fpu_enable();
809         if (cpu_fxsr)
810                 fpu_clean_state();
811
812         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) == 0) {
813                 /*
814                  * This is the first time this thread has used the FPU or
815                  * the PCB doesn't contain a clean FPU state.  Explicitly
816                  * load an initial state.
817                  *
818                  * We prefer to restore the state from the actual save
819                  * area in PCB instead of directly loading from
820                  * npx_initialstate, to ignite the XSAVEOPT
821                  * tracking engine.
822                  */
823                 bcopy(npx_initialstate, pcb->pcb_save, cpu_max_ext_state_size);
824                 fpurstor(pcb->pcb_save);
825                 if (pcb->pcb_initial_npxcw != __INITIAL_NPXCW__)
826                         fldcw(pcb->pcb_initial_npxcw);
827                 pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
828                 if (PCB_USER_FPU(pcb))
829                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE;
830         } else {
831                 fpurstor(pcb->pcb_save);
832         }
833 }
834
835 /*
836  * Implement device not available (DNA) exception
837  *
838  * It would be better to switch FP context here (if curthread != fpcurthread)
839  * and not necessarily for every context switch, but it is too hard to
840  * access foreign pcb's.
841  */
842 int
843 npxdna(void)
844 {
845         struct thread *td;
846
847         if (!hw_float)
848                 return (0);
849         td = curthread;
850         critical_enter();
851
852         KASSERT((curpcb->pcb_flags & PCB_NPXNOSAVE) == 0,
853             ("npxdna while in fpu_kern_enter(FPU_KERN_NOCTX)"));
854         if (__predict_false(PCPU_GET(fpcurthread) == td)) {
855                 /*
856                  * Some virtual machines seems to set %cr0.TS at
857                  * arbitrary moments.  Silently clear the TS bit
858                  * regardless of the eager/lazy FPU context switch
859                  * mode.
860                  */
861                 fpu_enable();
862         } else {
863                 if (__predict_false(PCPU_GET(fpcurthread) != NULL)) {
864                         printf(
865                     "npxdna: fpcurthread = %p (%d), curthread = %p (%d)\n",
866                             PCPU_GET(fpcurthread),
867                             PCPU_GET(fpcurthread)->td_proc->p_pid,
868                             td, td->td_proc->p_pid);
869                         panic("npxdna");
870                 }
871                 restore_npx_curthread(td, td->td_pcb);
872         }
873         critical_exit();
874         return (1);
875 }
876
877 /*
878  * Wrapper for fpusave() called from context switch routines.
879  *
880  * npxsave() must be called with interrupts disabled, so that it clears
881  * fpcurthread atomically with saving the state.  We require callers to do the
882  * disabling, since most callers need to disable interrupts anyway to call
883  * npxsave() atomically with checking fpcurthread.
884  */
885 void
886 npxsave(union savefpu *addr)
887 {
888
889         fpu_enable();
890         fpusave(addr);
891 }
892
893 void npxswitch(struct thread *td, struct pcb *pcb);
894 void
895 npxswitch(struct thread *td, struct pcb *pcb)
896 {
897
898         if (lazy_fpu_switch || (td->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0 ||
899             !PCB_USER_FPU(pcb)) {
900                 fpu_disable();
901                 PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
902         } else if (PCPU_GET(fpcurthread) != td) {
903                 restore_npx_curthread(td, pcb);
904         }
905 }
906
907 /*
908  * Unconditionally save the current co-processor state across suspend and
909  * resume.
910  */
911 void
912 npxsuspend(union savefpu *addr)
913 {
914         register_t cr0;
915
916         if (!hw_float)
917                 return;
918         if (PCPU_GET(fpcurthread) == NULL) {
919                 bcopy(npx_initialstate, addr, cpu_max_ext_state_size);
920                 return;
921         }
922         cr0 = rcr0();
923         fpu_enable();
924         fpusave(addr);
925         load_cr0(cr0);
926 }
927
928 void
929 npxresume(union savefpu *addr)
930 {
931         register_t cr0;
932
933         if (!hw_float)
934                 return;
935
936         cr0 = rcr0();
937         npxinit(false);
938         fpu_enable();
939         fpurstor(addr);
940         load_cr0(cr0);
941 }
942
943 void
944 npxdrop(void)
945 {
946         struct thread *td;
947
948         /*
949          * Discard pending exceptions in the !cpu_fxsr case so that unmasked
950          * ones don't cause a panic on the next frstor.
951          */
952         if (!cpu_fxsr)
953                 fnclex();
954
955         td = PCPU_GET(fpcurthread);
956         KASSERT(td == curthread, ("fpudrop: fpcurthread != curthread"));
957         CRITICAL_ASSERT(td);
958         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
959         td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
960         fpu_disable();
961 }
962
963 /*
964  * Get the user state of the FPU into pcb->pcb_user_save without
965  * dropping ownership (if possible).  It returns the FPU ownership
966  * status.
967  */
968 int
969 npxgetregs(struct thread *td)
970 {
971         struct pcb *pcb;
972         uint64_t *xstate_bv, bit;
973         char *sa;
974         int max_ext_n, i;
975         int owned;
976
977         if (!hw_float)
978                 return (_MC_FPOWNED_NONE);
979
980         pcb = td->td_pcb;
981         critical_enter();
982         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) == 0) {
983                 bcopy(npx_initialstate, get_pcb_user_save_pcb(pcb),
984                     cpu_max_ext_state_size);
985                 SET_FPU_CW(get_pcb_user_save_pcb(pcb), pcb->pcb_initial_npxcw);
986                 npxuserinited(td);
987                 critical_exit();
988                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
989         }
990         if (td == PCPU_GET(fpcurthread)) {
991                 fpusave(get_pcb_user_save_pcb(pcb));
992                 if (!cpu_fxsr)
993                         /*
994                          * fnsave initializes the FPU and destroys whatever
995                          * context it contains.  Make sure the FPU owner
996                          * starts with a clean state next time.
997                          */
998                         npxdrop();
999                 owned = _MC_FPOWNED_FPU;
1000         } else {
1001                 owned = _MC_FPOWNED_PCB;
1002         }
1003         if (use_xsave) {
1004                 /*
1005                  * Handle partially saved state.
1006                  */
1007                 sa = (char *)get_pcb_user_save_pcb(pcb);
1008                 xstate_bv = (uint64_t *)(sa + sizeof(union savefpu) +
1009                     offsetof(struct xstate_hdr, xstate_bv));
1010                 if (xsave_mask >> 32 != 0)
1011                         max_ext_n = fls(xsave_mask >> 32) + 32;
1012                 else
1013                         max_ext_n = fls(xsave_mask);
1014                 for (i = 0; i < max_ext_n; i++) {
1015                         bit = 1ULL << i;
1016                         if ((xsave_mask & bit) == 0 || (*xstate_bv & bit) != 0)
1017                                 continue;
1018                         bcopy((char *)npx_initialstate +
1019                             xsave_area_desc[i].offset,
1020                             sa + xsave_area_desc[i].offset,
1021                             xsave_area_desc[i].size);
1022                         *xstate_bv |= bit;
1023                 }
1024         }
1025         critical_exit();
1026         return (owned);
1027 }
1028
1029 void
1030 npxuserinited(struct thread *td)
1031 {
1032         struct pcb *pcb;
1033
1034         CRITICAL_ASSERT(td);
1035         pcb = td->td_pcb;
1036         if (PCB_USER_FPU(pcb))
1037                 pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1038         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE;
1039 }
1040
1041 int
1042 npxsetxstate(struct thread *td, char *xfpustate, size_t xfpustate_size)
1043 {
1044         struct xstate_hdr *hdr, *ehdr;
1045         size_t len, max_len;
1046         uint64_t bv;
1047
1048         /* XXXKIB should we clear all extended state in xstate_bv instead ? */
1049         if (xfpustate == NULL)
1050                 return (0);
1051         if (!use_xsave)
1052                 return (EOPNOTSUPP);
1053
1054         len = xfpustate_size;
1055         if (len < sizeof(struct xstate_hdr))
1056                 return (EINVAL);
1057         max_len = cpu_max_ext_state_size - sizeof(union savefpu);
1058         if (len > max_len)
1059                 return (EINVAL);
1060
1061         ehdr = (struct xstate_hdr *)xfpustate;
1062         bv = ehdr->xstate_bv;
1063
1064         /*
1065          * Avoid #gp.
1066          */
1067         if (bv & ~xsave_mask)
1068                 return (EINVAL);
1069
1070         hdr = (struct xstate_hdr *)(get_pcb_user_save_td(td) + 1);
1071
1072         hdr->xstate_bv = bv;
1073         bcopy(xfpustate + sizeof(struct xstate_hdr),
1074             (char *)(hdr + 1), len - sizeof(struct xstate_hdr));
1075
1076         return (0);
1077 }
1078
1079 int
1080 npxsetregs(struct thread *td, union savefpu *addr, char *xfpustate,
1081         size_t xfpustate_size)
1082 {
1083         struct pcb *pcb;
1084         int error;
1085
1086         if (!hw_float)
1087                 return (ENXIO);
1088
1089         if (cpu_fxsr)
1090                 addr->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr &= cpu_mxcsr_mask;
1091         pcb = td->td_pcb;
1092         error = 0;
1093         critical_enter();
1094         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
1095                 error = npxsetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
1096                 if (error == 0) {
1097                         if (!cpu_fxsr)
1098                                 fnclex();       /* As in npxdrop(). */
1099                         bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
1100                         fpurstor(get_pcb_user_save_td(td));
1101                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE | PCB_NPXINITDONE;
1102                 }
1103         } else {
1104                 error = npxsetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
1105                 if (error == 0) {
1106                         bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
1107                         npxuserinited(td);
1108                 }
1109         }
1110         critical_exit();
1111         return (error);
1112 }
1113
1114 static void
1115 npx_fill_fpregs_xmm1(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
1116 {
1117         struct env87 *penv_87;
1118         struct envxmm *penv_xmm;
1119         struct fpacc87 *fx_reg;
1120         int i, st;
1121         uint64_t mantissa;
1122         uint16_t tw, exp;
1123         uint8_t ab_tw;
1124
1125         penv_87 = &sv_87->sv_env;
1126         penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1127
1128         /* FPU control/status */
1129         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
1130         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
1131         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
1132         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
1133         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
1134         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
1135         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
1136
1137         /*
1138          * FPU registers and tags.
1139          * For ST(i), i = fpu_reg - top; we start with fpu_reg=7.
1140          */
1141         st = 7 - ((penv_xmm->en_sw >> 11) & 7);
1142         ab_tw = penv_xmm->en_tw;
1143         tw = 0;
1144         for (i = 0x80; i != 0; i >>= 1) {
1145                 sv_87->sv_ac[st] = sv_xmm->sv_fp[st].fp_acc;
1146                 tw <<= 2;
1147                 if (ab_tw & i) {
1148                         /* Non-empty - we need to check ST(i) */
1149                         fx_reg = &sv_xmm->sv_fp[st].fp_acc;
1150                         /* The first 64 bits contain the mantissa. */
1151                         mantissa = *((uint64_t *)fx_reg->fp_bytes);
1152                         /*
1153                          * The final 16 bits contain the sign bit and the exponent.
1154                          * Mask the sign bit since it is of no consequence to these
1155                          * tests.
1156                          */
1157                         exp = *((uint16_t *)&fx_reg->fp_bytes[8]) & 0x7fff;
1158                         if (exp == 0) {
1159                                 if (mantissa == 0)
1160                                         tw |= 1; /* Zero */
1161                                 else
1162                                         tw |= 2; /* Denormal */
1163                         } else if (exp == 0x7fff)
1164                                 tw |= 2; /* Infinity or NaN */
1165                 } else
1166                         tw |= 3; /* Empty */
1167                 st = (st - 1) & 7;
1168         }
1169         penv_87->en_tw = tw;
1170 }
1171
1172 void
1173 npx_fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
1174 {
1175
1176         bzero(sv_87, sizeof(*sv_87));
1177         npx_fill_fpregs_xmm1(sv_xmm, sv_87);
1178 }
1179
1180 void
1181 npx_set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
1182 {
1183         struct env87 *penv_87;
1184         struct envxmm *penv_xmm;
1185         int i;
1186
1187         penv_87 = &sv_87->sv_env;
1188         penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1189
1190         /* FPU control/status */
1191         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
1192         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
1193         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
1194         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
1195         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
1196         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
1197         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
1198
1199         /*
1200          * FPU registers and tags.
1201          * Abridged  /  Full translation (values in binary), see FXSAVE spec.
1202          * 0            11
1203          * 1            00, 01, 10
1204          */
1205         penv_xmm->en_tw = 0;
1206         for (i = 0; i < 8; ++i) {
1207                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
1208                 if ((penv_87->en_tw & (3 << i * 2)) != (3 << i * 2))
1209                         penv_xmm->en_tw |= 1 << i;
1210         }
1211 }
1212
1213 void
1214 npx_get_fsave(void *addr)
1215 {
1216         struct thread *td;
1217         union savefpu *sv;
1218
1219         td = curthread;
1220         npxgetregs(td);
1221         sv = get_pcb_user_save_td(td);
1222         if (cpu_fxsr)
1223                 npx_fill_fpregs_xmm1(&sv->sv_xmm, addr);
1224         else
1225                 bcopy(sv, addr, sizeof(struct env87) +
1226                     sizeof(struct fpacc87[8]));
1227 }
1228
1229 int
1230 npx_set_fsave(void *addr)
1231 {
1232         union savefpu sv;
1233         int error;
1234
1235         bzero(&sv, sizeof(sv));
1236         if (cpu_fxsr)
1237                 npx_set_fpregs_xmm(addr, &sv.sv_xmm);
1238         else
1239                 bcopy(addr, &sv, sizeof(struct env87) +
1240                     sizeof(struct fpacc87[8]));
1241         error = npxsetregs(curthread, &sv, NULL, 0);
1242         return (error);
1243 }
1244
1245 /*
1246  * On AuthenticAMD processors, the fxrstor instruction does not restore
1247  * the x87's stored last instruction pointer, last data pointer, and last
1248  * opcode values, except in the rare case in which the exception summary
1249  * (ES) bit in the x87 status word is set to 1.
1250  *
1251  * In order to avoid leaking this information across processes, we clean
1252  * these values by performing a dummy load before executing fxrstor().
1253  */
1254 static void
1255 fpu_clean_state(void)
1256 {
1257         static float dummy_variable = 0.0;
1258         u_short status;
1259
1260         /*
1261          * Clear the ES bit in the x87 status word if it is currently
1262          * set, in order to avoid causing a fault in the upcoming load.
1263          */
1264         fnstsw(&status);
1265         if (status & 0x80)
1266                 fnclex();
1267
1268         /*
1269          * Load the dummy variable into the x87 stack.  This mangles
1270          * the x87 stack, but we don't care since we're about to call
1271          * fxrstor() anyway.
1272          */
1273         __asm __volatile("ffree %%st(7); flds %0" : : "m" (dummy_variable));
1274 }
1275
1276 static void
1277 fpurstor(union savefpu *addr)
1278 {
1279
1280         if (use_xsave)
1281                 xrstor((char *)addr, xsave_mask);
1282         else if (cpu_fxsr)
1283                 fxrstor(addr);
1284         else
1285                 frstor(addr);
1286 }
1287
1288 #ifdef DEV_ISA
1289 /*
1290  * This sucks up the legacy ISA support assignments from PNPBIOS/ACPI.
1291  */
1292 static struct isa_pnp_id npxisa_ids[] = {
1293         { 0x040cd041, "Legacy ISA coprocessor support" }, /* PNP0C04 */
1294         { 0 }
1295 };
1296
1297 static int
1298 npxisa_probe(device_t dev)
1299 {
1300         int result;
1301         if ((result = ISA_PNP_PROBE(device_get_parent(dev), dev, npxisa_ids)) <= 0) {
1302                 device_quiet(dev);
1303         }
1304         return(result);
1305 }
1306
1307 static int
1308 npxisa_attach(device_t dev)
1309 {
1310         return (0);
1311 }
1312
1313 static device_method_t npxisa_methods[] = {
1314         /* Device interface */
1315         DEVMETHOD(device_probe,         npxisa_probe),
1316         DEVMETHOD(device_attach,        npxisa_attach),
1317         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
1318         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
1319         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
1320         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
1321         { 0, 0 }
1322 };
1323
1324 static driver_t npxisa_driver = {
1325         "npxisa",
1326         npxisa_methods,
1327         1,                      /* no softc */
1328 };
1329
1330 DRIVER_MODULE(npxisa, isa, npxisa_driver, 0, 0);
1331 DRIVER_MODULE(npxisa, acpi, npxisa_driver, 0, 0);
1332 ISA_PNP_INFO(npxisa_ids);
1333 #endif /* DEV_ISA */
1334
1335 static MALLOC_DEFINE(M_FPUKERN_CTX, "fpukern_ctx",
1336     "Kernel contexts for FPU state");
1337
1338 #define FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE 0x01
1339 #define FPU_KERN_CTX_DUMMY       0x02
1340 #define FPU_KERN_CTX_INUSE       0x04
1341
1342 struct fpu_kern_ctx {
1343         union savefpu *prev;
1344         uint32_t flags;
1345         char hwstate1[];
1346 };
1347
1348 struct fpu_kern_ctx *
1349 fpu_kern_alloc_ctx(u_int flags)
1350 {
1351         struct fpu_kern_ctx *res;
1352         size_t sz;
1353
1354         sz = sizeof(struct fpu_kern_ctx) + XSAVE_AREA_ALIGN +
1355             cpu_max_ext_state_size;
1356         res = malloc(sz, M_FPUKERN_CTX, ((flags & FPU_KERN_NOWAIT) ?
1357             M_NOWAIT : M_WAITOK) | M_ZERO);
1358         return (res);
1359 }
1360
1361 void
1362 fpu_kern_free_ctx(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1363 {
1364
1365         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0, ("free'ing inuse ctx"));
1366         /* XXXKIB clear the memory ? */
1367         free(ctx, M_FPUKERN_CTX);
1368 }
1369
1370 static union savefpu *
1371 fpu_kern_ctx_savefpu(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1372 {
1373         vm_offset_t p;
1374
1375         p = (vm_offset_t)&ctx->hwstate1;
1376         p = roundup2(p, XSAVE_AREA_ALIGN);
1377         return ((union savefpu *)p);
1378 }
1379
1380 void
1381 fpu_kern_enter(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx, u_int flags)
1382 {
1383         struct pcb *pcb;
1384
1385         pcb = td->td_pcb;
1386         KASSERT((flags & FPU_KERN_NOCTX) != 0 || ctx != NULL,
1387             ("ctx is required when !FPU_KERN_NOCTX"));
1388         KASSERT(ctx == NULL || (ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0,
1389             ("using inuse ctx"));
1390         KASSERT((pcb->pcb_flags & PCB_NPXNOSAVE) == 0,
1391             ("recursive fpu_kern_enter while in PCB_NPXNOSAVE state"));
1392
1393         if ((flags & FPU_KERN_NOCTX) != 0) {
1394                 critical_enter();
1395                 fpu_enable();
1396                 if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
1397                         fpusave(curpcb->pcb_save);
1398                         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
1399                 } else {
1400                         KASSERT(PCPU_GET(fpcurthread) == NULL,
1401                             ("invalid fpcurthread"));
1402                 }
1403
1404                 /*
1405                  * This breaks XSAVEOPT tracker, but
1406                  * PCB_NPXNOSAVE state is supposed to never need to
1407                  * save FPU context at all.
1408                  */
1409                 fpurstor(npx_initialstate);
1410                 pcb->pcb_flags |= PCB_KERNNPX | PCB_NPXNOSAVE | PCB_NPXINITDONE;
1411                 return;
1412         }
1413         if ((flags & FPU_KERN_KTHR) != 0 && is_fpu_kern_thread(0)) {
1414                 ctx->flags = FPU_KERN_CTX_DUMMY | FPU_KERN_CTX_INUSE;
1415                 return;
1416         }
1417         pcb = td->td_pcb;
1418         critical_enter();
1419         KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb) || pcb->pcb_save ==
1420             get_pcb_user_save_pcb(pcb), ("mangled pcb_save"));
1421         ctx->flags = FPU_KERN_CTX_INUSE;
1422         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) != 0)
1423                 ctx->flags |= FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE;
1424         npxexit(td);
1425         ctx->prev = pcb->pcb_save;
1426         pcb->pcb_save = fpu_kern_ctx_savefpu(ctx);
1427         pcb->pcb_flags |= PCB_KERNNPX;
1428         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1429         critical_exit();
1430 }
1431
1432 int
1433 fpu_kern_leave(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx)
1434 {
1435         struct pcb *pcb;
1436
1437         pcb = td->td_pcb;
1438
1439         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXNOSAVE) != 0) {
1440                 KASSERT(ctx == NULL, ("non-null ctx after FPU_KERN_NOCTX"));
1441                 KASSERT(PCPU_GET(fpcurthread) == NULL,
1442                     ("non-NULL fpcurthread for PCB_NPXNOSAVE"));
1443                 CRITICAL_ASSERT(td);
1444
1445                 pcb->pcb_flags &= ~(PCB_NPXNOSAVE | PCB_NPXINITDONE);
1446                 fpu_disable();
1447         } else {
1448                 KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) != 0,
1449                     ("leaving not inuse ctx"));
1450                 ctx->flags &= ~FPU_KERN_CTX_INUSE;
1451
1452                 if (is_fpu_kern_thread(0) &&
1453                     (ctx->flags & FPU_KERN_CTX_DUMMY) != 0)
1454                         return (0);
1455                 KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_DUMMY) == 0,
1456                     ("dummy ctx"));
1457                 critical_enter();
1458                 if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread))
1459                         npxdrop();
1460                 pcb->pcb_save = ctx->prev;
1461         }
1462
1463         if (pcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(pcb)) {
1464                 if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXUSERINITDONE) != 0) {
1465                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1466                         if ((pcb->pcb_flags & PCB_KERNNPX_THR) == 0)
1467                                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_KERNNPX;
1468                 } else if ((pcb->pcb_flags & PCB_KERNNPX_THR) == 0)
1469                         pcb->pcb_flags &= ~(PCB_NPXINITDONE | PCB_KERNNPX);
1470         } else {
1471                 if ((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE) != 0)
1472                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1473                 else
1474                         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1475                 KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb), ("unpaired fpu_kern_leave"));
1476         }
1477         critical_exit();
1478         return (0);
1479 }
1480
1481 int
1482 fpu_kern_thread(u_int flags)
1483 {
1484
1485         KASSERT((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0,
1486             ("Only kthread may use fpu_kern_thread"));
1487         KASSERT(curpcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(curpcb),
1488             ("mangled pcb_save"));
1489         KASSERT(PCB_USER_FPU(curpcb), ("recursive call"));
1490
1491         curpcb->pcb_flags |= PCB_KERNNPX | PCB_KERNNPX_THR;
1492         return (0);
1493 }
1494
1495 int
1496 is_fpu_kern_thread(u_int flags)
1497 {
1498
1499         if ((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
1500                 return (0);
1501         return ((curpcb->pcb_flags & PCB_KERNNPX_THR) != 0);
1502 }
1503
1504 /*
1505  * FPU save area alloc/free/init utility routines
1506  */
1507 union savefpu *
1508 fpu_save_area_alloc(void)
1509 {
1510
1511         return (uma_zalloc(fpu_save_area_zone, M_WAITOK));
1512 }
1513
1514 void
1515 fpu_save_area_free(union savefpu *fsa)
1516 {
1517
1518         uma_zfree(fpu_save_area_zone, fsa);
1519 }
1520
1521 void
1522 fpu_save_area_reset(union savefpu *fsa)
1523 {
1524
1525         bcopy(npx_initialstate, fsa, cpu_max_ext_state_size);
1526 }