sys/i386/include/atomic.h

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 1998 Doug Rabson
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  26  * SUCH DAMAGE.
  27  *
  28  * $FreeBSD$
  29  */
  30 #ifndef _MACHINE_ATOMIC_H_
  31 #define _MACHINE_ATOMIC_H_
  32
  33 #ifndef _SYS_CDEFS_H_
  34 #error this file needs sys/cdefs.h as a prerequisite
  35 #endif
  36
  37 #include <sys/atomic_common.h>
  38
  39 #ifdef _KERNEL
  40 #include <machine/md_var.h>
  41 #include <machine/specialreg.h>
  42 #endif
  43
  44 #ifndef __OFFSETOF_MONITORBUF
  45 /*
  46  * __OFFSETOF_MONITORBUF == __pcpu_offset(pc_monitorbuf).
  47  *
  48  * The open-coded number is used instead of the symbolic expression to
  49  * avoid a dependency on sys/pcpu.h in machine/atomic.h consumers.
  50  * An assertion in i386/vm_machdep.c ensures that the value is correct.
  51  */
  52 #define __OFFSETOF_MONITORBUF   0x80
  53
  54 static __inline void
  55 __mbk(void)
  56 {
  57
  58         __asm __volatile("lock; addl $0,%%fs:%0"
  59             : "+m" (*(u_int *)__OFFSETOF_MONITORBUF) : : "memory", "cc");
  60 }
  61
  62 static __inline void
  63 __mbu(void)
  64 {
  65
  66         __asm __volatile("lock; addl $0,(%%esp)" : : : "memory", "cc");
  67 }
  68 #endif
  69
  70 /*
  71  * Various simple operations on memory, each of which is atomic in the
  72  * presence of interrupts and multiple processors.
  73  *
  74  * atomic_set_char(P, V)        (*(u_char *)(P) |= (V))
  75  * atomic_clear_char(P, V)      (*(u_char *)(P) &= ~(V))
  76  * atomic_add_char(P, V)        (*(u_char *)(P) += (V))
  77  * atomic_subtract_char(P, V)   (*(u_char *)(P) -= (V))
  78  *
  79  * atomic_set_short(P, V)       (*(u_short *)(P) |= (V))
  80  * atomic_clear_short(P, V)     (*(u_short *)(P) &= ~(V))
  81  * atomic_add_short(P, V)       (*(u_short *)(P) += (V))
  82  * atomic_subtract_short(P, V)  (*(u_short *)(P) -= (V))
  83  *
  84  * atomic_set_int(P, V)         (*(u_int *)(P) |= (V))
  85  * atomic_clear_int(P, V)       (*(u_int *)(P) &= ~(V))
  86  * atomic_add_int(P, V)         (*(u_int *)(P) += (V))
  87  * atomic_subtract_int(P, V)    (*(u_int *)(P) -= (V))
  88  * atomic_swap_int(P, V)        (return (*(u_int *)(P)); *(u_int *)(P) = (V);)
  89  * atomic_readandclear_int(P)   (return (*(u_int *)(P)); *(u_int *)(P) = 0;)
  90  *
  91  * atomic_set_long(P, V)        (*(u_long *)(P) |= (V))
  92  * atomic_clear_long(P, V)      (*(u_long *)(P) &= ~(V))
  93  * atomic_add_long(P, V)        (*(u_long *)(P) += (V))
  94  * atomic_subtract_long(P, V)   (*(u_long *)(P) -= (V))
  95  * atomic_swap_long(P, V)       (return (*(u_long *)(P)); *(u_long *)(P) = (V);)
  96  * atomic_readandclear_long(P)  (return (*(u_long *)(P)); *(u_long *)(P) = 0;)
  97  */
  98
  99 /*
 100  * The above functions are expanded inline in the statically-linked
 101  * kernel.  Lock prefixes are generated if an SMP kernel is being
 102  * built.
 103  *
 104  * Kernel modules call real functions which are built into the kernel.
 105  * This allows kernel modules to be portable between UP and SMP systems.
 106  */
 107 #if !defined(__GNUCLIKE_ASM)
 108 #define ATOMIC_ASM(NAME, TYPE, OP, CONS, V)                     \
 109 void atomic_##NAME##_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v);  \
 110 void atomic_##NAME##_barr_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)
 111
 112 int     atomic_cmpset_char(volatile u_char *dst, u_char expect, u_char src);
 113 int     atomic_cmpset_short(volatile u_short *dst, u_short expect, u_short src);
 114 int     atomic_cmpset_int(volatile u_int *dst, u_int expect, u_int src);
 115 int     atomic_fcmpset_char(volatile u_char *dst, u_char *expect, u_char src);
 116 int     atomic_fcmpset_short(volatile u_short *dst, u_short *expect,
 117             u_short src);
 118 int     atomic_fcmpset_int(volatile u_int *dst, u_int *expect, u_int src);
 119 u_int   atomic_fetchadd_int(volatile u_int *p, u_int v);
 120 int     atomic_testandset_int(volatile u_int *p, u_int v);
 121 int     atomic_testandclear_int(volatile u_int *p, u_int v);
 122 void    atomic_thread_fence_acq(void);
 123 void    atomic_thread_fence_acq_rel(void);
 124 void    atomic_thread_fence_rel(void);
 125 void    atomic_thread_fence_seq_cst(void);
 126
 127 #define ATOMIC_LOAD(TYPE)                                       \
 128 u_##TYPE        atomic_load_acq_##TYPE(volatile u_##TYPE *p)
 129 #define ATOMIC_STORE(TYPE)                                      \
 130 void            atomic_store_rel_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)
 131
 132 int             atomic_cmpset_64(volatile uint64_t *, uint64_t, uint64_t);
 133 int             atomic_fcmpset_64(volatile uint64_t *, uint64_t *, uint64_t);
 134 uint64_t        atomic_load_acq_64(volatile uint64_t *);
 135 void            atomic_store_rel_64(volatile uint64_t *, uint64_t);
 136 uint64_t        atomic_swap_64(volatile uint64_t *, uint64_t);
 137 uint64_t        atomic_fetchadd_64(volatile uint64_t *, uint64_t);
 138 void            atomic_add_64(volatile uint64_t *, uint64_t);
 139 void            atomic_subtract_64(volatile uint64_t *, uint64_t);
 140
 141 #else /* !KLD_MODULE && __GNUCLIKE_ASM */
 142
 143 /*
 144  * For userland, always use lock prefixes so that the binaries will run
 145  * on both SMP and !SMP systems.
 146  */
 147 #if defined(SMP) || !defined(_KERNEL) || defined(KLD_MODULE)
 148 #define MPLOCKED        "lock ; "
 149 #else
 150 #define MPLOCKED
 151 #endif
 152
 153 /*
 154  * The assembly is volatilized to avoid code chunk removal by the compiler.
 155  * GCC aggressively reorders operations and memory clobbering is necessary
 156  * in order to avoid that for memory barriers.
 157  */
 158 #define ATOMIC_ASM(NAME, TYPE, OP, CONS, V)             \
 159 static __inline void                                    \
 160 atomic_##NAME##_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 161 {                                                       \
 162         __asm __volatile(MPLOCKED OP                    \
 163         : "+m" (*p)                                     \
 164         : CONS (V)                                      \
 165         : "cc");                                        \
 166 }                                                       \
 167                                                         \
 168 static __inline void                                    \
 169 atomic_##NAME##_barr_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 170 {                                                       \
 171         __asm __volatile(MPLOCKED OP                    \
 172         : "+m" (*p)                                     \
 173         : CONS (V)                                      \
 174         : "memory", "cc");                              \
 175 }                                                       \
 176 struct __hack
 177
 178 /*
 179  * Atomic compare and set, used by the mutex functions.
 180  *
 181  * cmpset:
 182  *      if (*dst == expect)
 183  *              *dst = src
 184  *
 185  * fcmpset:
 186  *      if (*dst == *expect)
 187  *              *dst = src
 188  *      else
 189  *              *expect = *dst
 190  *
 191  * Returns 0 on failure, non-zero on success.
 192  */
 193 #define ATOMIC_CMPSET(TYPE, CONS)                       \
 194 static __inline int                                     \
 195 atomic_cmpset_##TYPE(volatile u_##TYPE *dst, u_##TYPE expect, u_##TYPE src) \
 196 {                                                       \
 197         u_char res;                                     \
 198                                                         \
 199         __asm __volatile(                               \
 200         "       " MPLOCKED "            "               \
 201         "       cmpxchg %3,%1 ;         "               \
 202         "       sete    %0 ;            "               \
 203         "# atomic_cmpset_" #TYPE "      "               \
 204         : "=q" (res),                   /* 0 */         \
 205           "+m" (*dst),                  /* 1 */         \
 206           "+a" (expect)                 /* 2 */         \
 207         : CONS (src)                    /* 3 */         \
 208         : "memory", "cc");                              \
 209         return (res);                                   \
 210 }                                                       \
 211                                                         \
 212 static __inline int                                     \
 213 atomic_fcmpset_##TYPE(volatile u_##TYPE *dst, u_##TYPE *expect, u_##TYPE src) \
 214 {                                                       \
 215         u_char res;                                     \
 216                                                         \
 217         __asm __volatile(                               \
 218         "       " MPLOCKED "            "               \
 219         "       cmpxchg %3,%1 ;         "               \
 220         "       sete    %0 ;            "               \
 221         "# atomic_fcmpset_" #TYPE "     "               \
 222         : "=q" (res),                   /* 0 */         \
 223           "+m" (*dst),                  /* 1 */         \
 224           "+a" (*expect)                /* 2 */         \
 225         : CONS (src)                    /* 3 */         \
 226         : "memory", "cc");                              \
 227         return (res);                                   \
 228 }
 229
 230 ATOMIC_CMPSET(char, "q");
 231 ATOMIC_CMPSET(short, "r");
 232 ATOMIC_CMPSET(int, "r");
 233
 234 /*
 235  * Atomically add the value of v to the integer pointed to by p and return
 236  * the previous value of *p.
 237  */
 238 static __inline u_int
 239 atomic_fetchadd_int(volatile u_int *p, u_int v)
 240 {
 241
 242         __asm __volatile(
 243         "       " MPLOCKED "            "
 244         "       xaddl   %0,%1 ;         "
 245         "# atomic_fetchadd_int"
 246         : "+r" (v),                     /* 0 */
 247           "+m" (*p)                     /* 1 */
 248         : : "cc");
 249         return (v);
 250 }
 251
 252 static __inline int
 253 atomic_testandset_int(volatile u_int *p, u_int v)
 254 {
 255         u_char res;
 256
 257         __asm __volatile(
 258         "       " MPLOCKED "            "
 259         "       btsl    %2,%1 ;         "
 260         "       setc    %0 ;            "
 261         "# atomic_testandset_int"
 262         : "=q" (res),                   /* 0 */
 263           "+m" (*p)                     /* 1 */
 264         : "Ir" (v & 0x1f)               /* 2 */
 265         : "cc");
 266         return (res);
 267 }
 268
 269 static __inline int
 270 atomic_testandclear_int(volatile u_int *p, u_int v)
 271 {
 272         u_char res;
 273
 274         __asm __volatile(
 275         "       " MPLOCKED "            "
 276         "       btrl    %2,%1 ;         "
 277         "       setc    %0 ;            "
 278         "# atomic_testandclear_int"
 279         : "=q" (res),                   /* 0 */
 280           "+m" (*p)                     /* 1 */
 281         : "Ir" (v & 0x1f)               /* 2 */
 282         : "cc");
 283         return (res);
 284 }
 285
 286 /*
 287  * We assume that a = b will do atomic loads and stores.  Due to the
 288  * IA32 memory model, a simple store guarantees release semantics.
 289  *
 290  * However, a load may pass a store if they are performed on distinct
 291  * addresses, so we need Store/Load barrier for sequentially
 292  * consistent fences in SMP kernels.  We use "lock addl $0,mem" for a
 293  * Store/Load barrier, as recommended by the AMD Software Optimization
 294  * Guide, and not mfence.  In the kernel, we use a private per-cpu
 295  * cache line for "mem", to avoid introducing false data
 296  * dependencies.  In user space, we use the word at the top of the
 297  * stack.
 298  *
 299  * For UP kernels, however, the memory of the single processor is
 300  * always consistent, so we only need to stop the compiler from
 301  * reordering accesses in a way that violates the semantics of acquire
 302  * and release.
 303  */
 304
 305 #if defined(_KERNEL)
 306 #if defined(SMP) || defined(KLD_MODULE)
 307 #define __storeload_barrier()   __mbk()
 308 #else /* _KERNEL && UP */
 309 #define __storeload_barrier()   __compiler_membar()
 310 #endif /* SMP */
 311 #else /* !_KERNEL */
 312 #define __storeload_barrier()   __mbu()
 313 #endif /* _KERNEL*/
 314
 315 #define ATOMIC_LOAD(TYPE)                                       \
 316 static __inline u_##TYPE                                        \
 317 atomic_load_acq_##TYPE(volatile u_##TYPE *p)                    \
 318 {                                                               \
 319         u_##TYPE res;                                           \
 320                                                                 \
 321         res = *p;                                               \
 322         __compiler_membar();                                    \
 323         return (res);                                           \
 324 }                                                               \
 325 struct __hack
 326
 327 #define ATOMIC_STORE(TYPE)                                      \
 328 static __inline void                                            \
 329 atomic_store_rel_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)       \
 330 {                                                               \
 331                                                                 \
 332         __compiler_membar();                                    \
 333         *p = v;                                                 \
 334 }                                                               \
 335 struct __hack
 336
 337 static __inline void
 338 atomic_thread_fence_acq(void)
 339 {
 340
 341         __compiler_membar();
 342 }
 343
 344 static __inline void
 345 atomic_thread_fence_rel(void)
 346 {
 347
 348         __compiler_membar();
 349 }
 350
 351 static __inline void
 352 atomic_thread_fence_acq_rel(void)
 353 {
 354
 355         __compiler_membar();
 356 }
 357
 358 static __inline void
 359 atomic_thread_fence_seq_cst(void)
 360 {
 361
 362         __storeload_barrier();
 363 }
 364
 365 #ifdef _KERNEL
 366
 367 #ifdef WANT_FUNCTIONS
 368 int             atomic_cmpset_64_i386(volatile uint64_t *, uint64_t, uint64_t);
 369 int             atomic_cmpset_64_i586(volatile uint64_t *, uint64_t, uint64_t);
 370 uint64_t        atomic_load_acq_64_i386(volatile uint64_t *);
 371 uint64_t        atomic_load_acq_64_i586(volatile uint64_t *);
 372 void            atomic_store_rel_64_i386(volatile uint64_t *, uint64_t);
 373 void            atomic_store_rel_64_i586(volatile uint64_t *, uint64_t);
 374 uint64_t        atomic_swap_64_i386(volatile uint64_t *, uint64_t);
 375 uint64_t        atomic_swap_64_i586(volatile uint64_t *, uint64_t);
 376 #endif
 377
 378 /* I486 does not support SMP or CMPXCHG8B. */
 379 static __inline int
 380 atomic_cmpset_64_i386(volatile uint64_t *dst, uint64_t expect, uint64_t src)
 381 {
 382         volatile uint32_t *p;
 383         u_char res;
 384
 385         p = (volatile uint32_t *)dst;
 386         __asm __volatile(
 387         "       pushfl ;                "
 388         "       cli ;                   "
 389         "       xorl    %1,%%eax ;      "
 390         "       xorl    %2,%%edx ;      "
 391         "       orl     %%edx,%%eax ;   "
 392         "       jne     1f ;            "
 393         "       movl    %4,%1 ;         "
 394         "       movl    %5,%2 ;         "
 395         "1:                             "
 396         "       sete    %3 ;            "
 397         "       popfl"
 398         : "+A" (expect),                /* 0 */
 399           "+m" (*p),                    /* 1 */
 400           "+m" (*(p + 1)),              /* 2 */
 401           "=q" (res)                    /* 3 */
 402         : "r" ((uint32_t)src),          /* 4 */
 403           "r" ((uint32_t)(src >> 32))   /* 5 */
 404         : "memory", "cc");
 405         return (res);
 406 }
 407
 408 static __inline int
 409 atomic_fcmpset_64_i386(volatile uint64_t *dst, uint64_t *expect, uint64_t src)
 410 {
 411
 412         if (atomic_cmpset_64_i386(dst, *expect, src)) {
 413                 return (1);
 414         } else {
 415                 *expect = *dst;
 416                 return (0);
 417         }
 418 }
 419
 420 static __inline uint64_t
 421 atomic_load_acq_64_i386(volatile uint64_t *p)
 422 {
 423         volatile uint32_t *q;
 424         uint64_t res;
 425
 426         q = (volatile uint32_t *)p;
 427         __asm __volatile(
 428         "       pushfl ;                "
 429         "       cli ;                   "
 430         "       movl    %1,%%eax ;      "
 431         "       movl    %2,%%edx ;      "
 432         "       popfl"
 433         : "=&A" (res)                   /* 0 */
 434         : "m" (*q),                     /* 1 */
 435           "m" (*(q + 1))                /* 2 */
 436         : "memory");
 437         return (res);
 438 }
 439
 440 static __inline void
 441 atomic_store_rel_64_i386(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 442 {
 443         volatile uint32_t *q;
 444
 445         q = (volatile uint32_t *)p;
 446         __asm __volatile(
 447         "       pushfl ;                "
 448         "       cli ;                   "
 449         "       movl    %%eax,%0 ;      "
 450         "       movl    %%edx,%1 ;      "
 451         "       popfl"
 452         : "=m" (*q),                    /* 0 */
 453           "=m" (*(q + 1))               /* 1 */
 454         : "A" (v)                       /* 2 */
 455         : "memory");
 456 }
 457
 458 static __inline uint64_t
 459 atomic_swap_64_i386(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 460 {
 461         volatile uint32_t *q;
 462         uint64_t res;
 463
 464         q = (volatile uint32_t *)p;
 465         __asm __volatile(
 466         "       pushfl ;                "
 467         "       cli ;                   "
 468         "       movl    %1,%%eax ;      "
 469         "       movl    %2,%%edx ;      "
 470         "       movl    %4,%2 ;         "
 471         "       movl    %3,%1 ;         "
 472         "       popfl"
 473         : "=&A" (res),                  /* 0 */
 474           "+m" (*q),                    /* 1 */
 475           "+m" (*(q + 1))               /* 2 */
 476         : "r" ((uint32_t)v),            /* 3 */
 477           "r" ((uint32_t)(v >> 32)));   /* 4 */
 478         return (res);
 479 }
 480
 481 static __inline int
 482 atomic_cmpset_64_i586(volatile uint64_t *dst, uint64_t expect, uint64_t src)
 483 {
 484         u_char res;
 485
 486         __asm __volatile(
 487         "       " MPLOCKED "            "
 488         "       cmpxchg8b %1 ;          "
 489         "       sete    %0"
 490         : "=q" (res),                   /* 0 */
 491           "+m" (*dst),                  /* 1 */
 492           "+A" (expect)                 /* 2 */
 493         : "b" ((uint32_t)src),          /* 3 */
 494           "c" ((uint32_t)(src >> 32))   /* 4 */
 495         : "memory", "cc");
 496         return (res);
 497 }
 498
 499 static __inline int
 500 atomic_fcmpset_64_i586(volatile uint64_t *dst, uint64_t *expect, uint64_t src)
 501 {
 502         u_char res;
 503
 504         __asm __volatile(
 505         "       " MPLOCKED "            "
 506         "       cmpxchg8b %1 ;          "
 507         "       sete    %0"
 508         : "=q" (res),                   /* 0 */
 509           "+m" (*dst),                  /* 1 */
 510           "+A" (*expect)                /* 2 */
 511         : "b" ((uint32_t)src),          /* 3 */
 512           "c" ((uint32_t)(src >> 32))   /* 4 */
 513         : "memory", "cc");
 514         return (res);
 515 }
 516
 517 static __inline uint64_t
 518 atomic_load_acq_64_i586(volatile uint64_t *p)
 519 {
 520         uint64_t res;
 521
 522         __asm __volatile(
 523         "       movl    %%ebx,%%eax ;   "
 524         "       movl    %%ecx,%%edx ;   "
 525         "       " MPLOCKED "            "
 526         "       cmpxchg8b %1"
 527         : "=&A" (res),                  /* 0 */
 528           "+m" (*p)                     /* 1 */
 529         : : "memory", "cc");
 530         return (res);
 531 }
 532
 533 static __inline void
 534 atomic_store_rel_64_i586(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 535 {
 536
 537         __asm __volatile(
 538         "       movl    %%eax,%%ebx ;   "
 539         "       movl    %%edx,%%ecx ;   "
 540         "1:                             "
 541         "       " MPLOCKED "            "
 542         "       cmpxchg8b %0 ;          "
 543         "       jne     1b"
 544         : "+m" (*p),                    /* 0 */
 545           "+A" (v)                      /* 1 */
 546         : : "ebx", "ecx", "memory", "cc");
 547 }
 548
 549 static __inline uint64_t
 550 atomic_swap_64_i586(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 551 {
 552
 553         __asm __volatile(
 554         "       movl    %%eax,%%ebx ;   "
 555         "       movl    %%edx,%%ecx ;   "
 556         "1:                             "
 557         "       " MPLOCKED "            "
 558         "       cmpxchg8b %0 ;          "
 559         "       jne     1b"
 560         : "+m" (*p),                    /* 0 */
 561           "+A" (v)                      /* 1 */
 562         : : "ebx", "ecx", "memory", "cc");
 563         return (v);
 564 }
 565
 566 static __inline int
 567 atomic_cmpset_64(volatile uint64_t *dst, uint64_t expect, uint64_t src)
 568 {
 569
 570         if ((cpu_feature & CPUID_CX8) == 0)
 571                 return (atomic_cmpset_64_i386(dst, expect, src));
 572         else
 573                 return (atomic_cmpset_64_i586(dst, expect, src));
 574 }
 575
 576 static __inline int
 577 atomic_fcmpset_64(volatile uint64_t *dst, uint64_t *expect, uint64_t src)
 578 {
 579
 580         if ((cpu_feature & CPUID_CX8) == 0)
 581                 return (atomic_fcmpset_64_i386(dst, expect, src));
 582         else
 583                 return (atomic_fcmpset_64_i586(dst, expect, src));
 584 }
 585
 586 static __inline uint64_t
 587 atomic_load_acq_64(volatile uint64_t *p)
 588 {
 589
 590         if ((cpu_feature & CPUID_CX8) == 0)
 591                 return (atomic_load_acq_64_i386(p));
 592         else
 593                 return (atomic_load_acq_64_i586(p));
 594 }
 595
 596 static __inline void
 597 atomic_store_rel_64(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 598 {
 599
 600         if ((cpu_feature & CPUID_CX8) == 0)
 601                 atomic_store_rel_64_i386(p, v);
 602         else
 603                 atomic_store_rel_64_i586(p, v);
 604 }
 605
 606 static __inline uint64_t
 607 atomic_swap_64(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 608 {
 609
 610         if ((cpu_feature & CPUID_CX8) == 0)
 611                 return (atomic_swap_64_i386(p, v));
 612         else
 613                 return (atomic_swap_64_i586(p, v));
 614 }
 615
 616 static __inline uint64_t
 617 atomic_fetchadd_64(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 618 {
 619
 620         for (;;) {
 621                 uint64_t t = *p;
 622                 if (atomic_cmpset_64(p, t, t + v))
 623                         return (t);
 624         }
 625 }
 626
 627 static __inline void
 628 atomic_add_64(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 629 {
 630         uint64_t t;
 631
 632         for (;;) {
 633                 t = *p;
 634                 if (atomic_cmpset_64(p, t, t + v))
 635                         break;
 636         }
 637 }
 638
 639 static __inline void
 640 atomic_subtract_64(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 641 {
 642         uint64_t t;
 643
 644         for (;;) {
 645                 t = *p;
 646                 if (atomic_cmpset_64(p, t, t - v))
 647                         break;
 648         }
 649 }
 650
 651 #endif /* _KERNEL */
 652
 653 #endif /* KLD_MODULE || !__GNUCLIKE_ASM */
 654
 655 ATOMIC_ASM(set,      char,  "orb %b1,%0",  "iq",  v);
 656 ATOMIC_ASM(clear,    char,  "andb %b1,%0", "iq", ~v);
 657 ATOMIC_ASM(add,      char,  "addb %b1,%0", "iq",  v);
 658 ATOMIC_ASM(subtract, char,  "subb %b1,%0", "iq",  v);
 659
 660 ATOMIC_ASM(set,      short, "orw %w1,%0",  "ir",  v);
 661 ATOMIC_ASM(clear,    short, "andw %w1,%0", "ir", ~v);
 662 ATOMIC_ASM(add,      short, "addw %w1,%0", "ir",  v);
 663 ATOMIC_ASM(subtract, short, "subw %w1,%0", "ir",  v);
 664
 665 ATOMIC_ASM(set,      int,   "orl %1,%0",   "ir",  v);
 666 ATOMIC_ASM(clear,    int,   "andl %1,%0",  "ir", ~v);
 667 ATOMIC_ASM(add,      int,   "addl %1,%0",  "ir",  v);
 668 ATOMIC_ASM(subtract, int,   "subl %1,%0",  "ir",  v);
 669
 670 ATOMIC_ASM(set,      long,  "orl %1,%0",   "ir",  v);
 671 ATOMIC_ASM(clear,    long,  "andl %1,%0",  "ir", ~v);
 672 ATOMIC_ASM(add,      long,  "addl %1,%0",  "ir",  v);
 673 ATOMIC_ASM(subtract, long,  "subl %1,%0",  "ir",  v);
 674
 675 #define ATOMIC_LOADSTORE(TYPE)                          \
 676         ATOMIC_LOAD(TYPE);                              \
 677         ATOMIC_STORE(TYPE)
 678
 679 ATOMIC_LOADSTORE(char);
 680 ATOMIC_LOADSTORE(short);
 681 ATOMIC_LOADSTORE(int);
 682 ATOMIC_LOADSTORE(long);
 683
 684 #undef ATOMIC_ASM
 685 #undef ATOMIC_LOAD
 686 #undef ATOMIC_STORE
 687 #undef ATOMIC_LOADSTORE
 688
 689 #ifndef WANT_FUNCTIONS
 690
 691 static __inline int
 692 atomic_cmpset_long(volatile u_long *dst, u_long expect, u_long src)
 693 {
 694
 695         return (atomic_cmpset_int((volatile u_int *)dst, (u_int)expect,
 696             (u_int)src));
 697 }
 698
 699 static __inline int
 700 atomic_fcmpset_long(volatile u_long *dst, u_long *expect, u_long src)
 701 {
 702
 703         return (atomic_fcmpset_int((volatile u_int *)dst, (u_int *)expect,
 704             (u_int)src));
 705 }
 706
 707 static __inline u_long
 708 atomic_fetchadd_long(volatile u_long *p, u_long v)
 709 {
 710
 711         return (atomic_fetchadd_int((volatile u_int *)p, (u_int)v));
 712 }
 713
 714 static __inline int
 715 atomic_testandset_long(volatile u_long *p, u_int v)
 716 {
 717
 718         return (atomic_testandset_int((volatile u_int *)p, v));
 719 }
 720
 721 static __inline int
 722 atomic_testandclear_long(volatile u_long *p, u_int v)
 723 {
 724
 725         return (atomic_testandclear_int((volatile u_int *)p, v));
 726 }
 727
 728 /* Read the current value and store a new value in the destination. */
 729 #ifdef __GNUCLIKE_ASM
 730
 731 static __inline u_int
 732 atomic_swap_int(volatile u_int *p, u_int v)
 733 {
 734
 735         __asm __volatile(
 736         "       xchgl   %1,%0 ;         "
 737         "# atomic_swap_int"
 738         : "+r" (v),                     /* 0 */
 739           "+m" (*p));                   /* 1 */
 740         return (v);
 741 }
 742
 743 static __inline u_long
 744 atomic_swap_long(volatile u_long *p, u_long v)
 745 {
 746
 747         return (atomic_swap_int((volatile u_int *)p, (u_int)v));
 748 }
 749
 750 #else /* !__GNUCLIKE_ASM */
 751
 752 u_int   atomic_swap_int(volatile u_int *p, u_int v);
 753 u_long  atomic_swap_long(volatile u_long *p, u_long v);
 754
 755 #endif /* __GNUCLIKE_ASM */
 756
 757 #define atomic_set_acq_char             atomic_set_barr_char
 758 #define atomic_set_rel_char             atomic_set_barr_char
 759 #define atomic_clear_acq_char           atomic_clear_barr_char
 760 #define atomic_clear_rel_char           atomic_clear_barr_char
 761 #define atomic_add_acq_char             atomic_add_barr_char
 762 #define atomic_add_rel_char             atomic_add_barr_char
 763 #define atomic_subtract_acq_char        atomic_subtract_barr_char
 764 #define atomic_subtract_rel_char        atomic_subtract_barr_char
 765 #define atomic_cmpset_acq_char          atomic_cmpset_char
 766 #define atomic_cmpset_rel_char          atomic_cmpset_char
 767 #define atomic_fcmpset_acq_char         atomic_fcmpset_char
 768 #define atomic_fcmpset_rel_char         atomic_fcmpset_char
 769
 770 #define atomic_set_acq_short            atomic_set_barr_short
 771 #define atomic_set_rel_short            atomic_set_barr_short
 772 #define atomic_clear_acq_short          atomic_clear_barr_short
 773 #define atomic_clear_rel_short          atomic_clear_barr_short
 774 #define atomic_add_acq_short            atomic_add_barr_short
 775 #define atomic_add_rel_short            atomic_add_barr_short
 776 #define atomic_subtract_acq_short       atomic_subtract_barr_short
 777 #define atomic_subtract_rel_short       atomic_subtract_barr_short
 778 #define atomic_cmpset_acq_short         atomic_cmpset_short
 779 #define atomic_cmpset_rel_short         atomic_cmpset_short
 780 #define atomic_fcmpset_acq_short        atomic_fcmpset_short
 781 #define atomic_fcmpset_rel_short        atomic_fcmpset_short
 782
 783 #define atomic_set_acq_int              atomic_set_barr_int
 784 #define atomic_set_rel_int              atomic_set_barr_int
 785 #define atomic_clear_acq_int            atomic_clear_barr_int
 786 #define atomic_clear_rel_int            atomic_clear_barr_int
 787 #define atomic_add_acq_int              atomic_add_barr_int
 788 #define atomic_add_rel_int              atomic_add_barr_int
 789 #define atomic_subtract_acq_int         atomic_subtract_barr_int
 790 #define atomic_subtract_rel_int         atomic_subtract_barr_int
 791 #define atomic_cmpset_acq_int           atomic_cmpset_int
 792 #define atomic_cmpset_rel_int           atomic_cmpset_int
 793 #define atomic_fcmpset_acq_int          atomic_fcmpset_int
 794 #define atomic_fcmpset_rel_int          atomic_fcmpset_int
 795
 796 #define atomic_set_acq_long             atomic_set_barr_long
 797 #define atomic_set_rel_long             atomic_set_barr_long
 798 #define atomic_clear_acq_long           atomic_clear_barr_long
 799 #define atomic_clear_rel_long           atomic_clear_barr_long
 800 #define atomic_add_acq_long             atomic_add_barr_long
 801 #define atomic_add_rel_long             atomic_add_barr_long
 802 #define atomic_subtract_acq_long        atomic_subtract_barr_long
 803 #define atomic_subtract_rel_long        atomic_subtract_barr_long
 804 #define atomic_cmpset_acq_long          atomic_cmpset_long
 805 #define atomic_cmpset_rel_long          atomic_cmpset_long
 806 #define atomic_fcmpset_acq_long         atomic_fcmpset_long
 807 #define atomic_fcmpset_rel_long         atomic_fcmpset_long
 808
 809 #define atomic_readandclear_int(p)      atomic_swap_int(p, 0)
 810 #define atomic_readandclear_long(p)     atomic_swap_long(p, 0)
 811
 812 /* Operations on 8-bit bytes. */
 813 #define atomic_set_8            atomic_set_char
 814 #define atomic_set_acq_8        atomic_set_acq_char
 815 #define atomic_set_rel_8        atomic_set_rel_char
 816 #define atomic_clear_8          atomic_clear_char
 817 #define atomic_clear_acq_8      atomic_clear_acq_char
 818 #define atomic_clear_rel_8      atomic_clear_rel_char
 819 #define atomic_add_8            atomic_add_char
 820 #define atomic_add_acq_8        atomic_add_acq_char
 821 #define atomic_add_rel_8        atomic_add_rel_char
 822 #define atomic_subtract_8       atomic_subtract_char
 823 #define atomic_subtract_acq_8   atomic_subtract_acq_char
 824 #define atomic_subtract_rel_8   atomic_subtract_rel_char
 825 #define atomic_load_acq_8       atomic_load_acq_char
 826 #define atomic_store_rel_8      atomic_store_rel_char
 827 #define atomic_cmpset_8         atomic_cmpset_char
 828 #define atomic_cmpset_acq_8     atomic_cmpset_acq_char
 829 #define atomic_cmpset_rel_8     atomic_cmpset_rel_char
 830 #define atomic_fcmpset_8        atomic_fcmpset_char
 831 #define atomic_fcmpset_acq_8    atomic_fcmpset_acq_char
 832 #define atomic_fcmpset_rel_8    atomic_fcmpset_rel_char
 833
 834 /* Operations on 16-bit words. */
 835 #define atomic_set_16           atomic_set_short
 836 #define atomic_set_acq_16       atomic_set_acq_short
 837 #define atomic_set_rel_16       atomic_set_rel_short
 838 #define atomic_clear_16         atomic_clear_short
 839 #define atomic_clear_acq_16     atomic_clear_acq_short
 840 #define atomic_clear_rel_16     atomic_clear_rel_short
 841 #define atomic_add_16           atomic_add_short
 842 #define atomic_add_acq_16       atomic_add_acq_short
 843 #define atomic_add_rel_16       atomic_add_rel_short
 844 #define atomic_subtract_16      atomic_subtract_short
 845 #define atomic_subtract_acq_16  atomic_subtract_acq_short
 846 #define atomic_subtract_rel_16  atomic_subtract_rel_short
 847 #define atomic_load_acq_16      atomic_load_acq_short
 848 #define atomic_store_rel_16     atomic_store_rel_short
 849 #define atomic_cmpset_16        atomic_cmpset_short
 850 #define atomic_cmpset_acq_16    atomic_cmpset_acq_short
 851 #define atomic_cmpset_rel_16    atomic_cmpset_rel_short
 852 #define atomic_fcmpset_16       atomic_fcmpset_short
 853 #define atomic_fcmpset_acq_16   atomic_fcmpset_acq_short
 854 #define atomic_fcmpset_rel_16   atomic_fcmpset_rel_short
 855
 856 /* Operations on 32-bit double words. */
 857 #define atomic_set_32           atomic_set_int
 858 #define atomic_set_acq_32       atomic_set_acq_int
 859 #define atomic_set_rel_32       atomic_set_rel_int
 860 #define atomic_clear_32         atomic_clear_int
 861 #define atomic_clear_acq_32     atomic_clear_acq_int
 862 #define atomic_clear_rel_32     atomic_clear_rel_int
 863 #define atomic_add_32           atomic_add_int
 864 #define atomic_add_acq_32       atomic_add_acq_int
 865 #define atomic_add_rel_32       atomic_add_rel_int
 866 #define atomic_subtract_32      atomic_subtract_int
 867 #define atomic_subtract_acq_32  atomic_subtract_acq_int
 868 #define atomic_subtract_rel_32  atomic_subtract_rel_int
 869 #define atomic_load_acq_32      atomic_load_acq_int
 870 #define atomic_store_rel_32     atomic_store_rel_int
 871 #define atomic_cmpset_32        atomic_cmpset_int
 872 #define atomic_cmpset_acq_32    atomic_cmpset_acq_int
 873 #define atomic_cmpset_rel_32    atomic_cmpset_rel_int
 874 #define atomic_fcmpset_32       atomic_fcmpset_int
 875 #define atomic_fcmpset_acq_32   atomic_fcmpset_acq_int
 876 #define atomic_fcmpset_rel_32   atomic_fcmpset_rel_int
 877 #define atomic_swap_32          atomic_swap_int
 878 #define atomic_readandclear_32  atomic_readandclear_int
 879 #define atomic_fetchadd_32      atomic_fetchadd_int
 880 #define atomic_testandset_32    atomic_testandset_int
 881 #define atomic_testandclear_32  atomic_testandclear_int
 882
 883 /* Operations on 64-bit quad words. */
 884 #define atomic_cmpset_acq_64 atomic_cmpset_64
 885 #define atomic_cmpset_rel_64 atomic_cmpset_64
 886 #define atomic_fcmpset_acq_64 atomic_fcmpset_64
 887 #define atomic_fcmpset_rel_64 atomic_fcmpset_64
 888 #define atomic_fetchadd_acq_64  atomic_fetchadd_64
 889 #define atomic_fetchadd_rel_64  atomic_fetchadd_64
 890 #define atomic_add_acq_64 atomic_add_64
 891 #define atomic_add_rel_64 atomic_add_64
 892 #define atomic_subtract_acq_64 atomic_subtract_64
 893 #define atomic_subtract_rel_64 atomic_subtract_64
 894
 895 /* Operations on pointers. */
 896 #define atomic_set_ptr(p, v) \
 897         atomic_set_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 898 #define atomic_set_acq_ptr(p, v) \
 899         atomic_set_acq_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 900 #define atomic_set_rel_ptr(p, v) \
 901         atomic_set_rel_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 902 #define atomic_clear_ptr(p, v) \
 903         atomic_clear_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 904 #define atomic_clear_acq_ptr(p, v) \
 905         atomic_clear_acq_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 906 #define atomic_clear_rel_ptr(p, v) \
 907         atomic_clear_rel_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 908 #define atomic_add_ptr(p, v) \
 909         atomic_add_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 910 #define atomic_add_acq_ptr(p, v) \
 911         atomic_add_acq_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 912 #define atomic_add_rel_ptr(p, v) \
 913         atomic_add_rel_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 914 #define atomic_subtract_ptr(p, v) \
 915         atomic_subtract_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 916 #define atomic_subtract_acq_ptr(p, v) \
 917         atomic_subtract_acq_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 918 #define atomic_subtract_rel_ptr(p, v) \
 919         atomic_subtract_rel_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 920 #define atomic_load_acq_ptr(p) \
 921         atomic_load_acq_int((volatile u_int *)(p))
 922 #define atomic_store_rel_ptr(p, v) \
 923         atomic_store_rel_int((volatile u_int *)(p), (v))
 924 #define atomic_cmpset_ptr(dst, old, new) \
 925         atomic_cmpset_int((volatile u_int *)(dst), (u_int)(old), (u_int)(new))
 926 #define atomic_cmpset_acq_ptr(dst, old, new) \
 927         atomic_cmpset_acq_int((volatile u_int *)(dst), (u_int)(old), \
 928             (u_int)(new))
 929 #define atomic_cmpset_rel_ptr(dst, old, new) \
 930         atomic_cmpset_rel_int((volatile u_int *)(dst), (u_int)(old), \
 931             (u_int)(new))
 932 #define atomic_fcmpset_ptr(dst, old, new) \
 933         atomic_fcmpset_int((volatile u_int *)(dst), (u_int *)(old), (u_int)(new))
 934 #define atomic_fcmpset_acq_ptr(dst, old, new) \
 935         atomic_fcmpset_acq_int((volatile u_int *)(dst), (u_int *)(old), \
 936             (u_int)(new))
 937 #define atomic_fcmpset_rel_ptr(dst, old, new) \
 938         atomic_fcmpset_rel_int((volatile u_int *)(dst), (u_int *)(old), \
 939             (u_int)(new))
 940 #define atomic_swap_ptr(p, v) \
 941         atomic_swap_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 942 #define atomic_readandclear_ptr(p) \
 943         atomic_readandclear_int((volatile u_int *)(p))
 944
 945 #endif /* !WANT_FUNCTIONS */
 946
 947 #if defined(_KERNEL)
 948 #define mb()    __mbk()
 949 #define wmb()   __mbk()
 950 #define rmb()   __mbk()
 951 #else
 952 #define mb()    __mbu()
 953 #define wmb()   __mbu()
 954 #define rmb()   __mbu()
 955 #endif
 956
 957 #endif /* !_MACHINE_ATOMIC_H_ */