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 uint64_t        atomic_load_acq_64(volatile uint64_t *);
 134 void            atomic_store_rel_64(volatile uint64_t *, uint64_t);
 135 uint64_t        atomic_swap_64(volatile uint64_t *, uint64_t);
 136 uint64_t        atomic_fetchadd_64(volatile uint64_t *, uint64_t);
 137 void            atomic_add_64(volatile uint64_t *, uint64_t);
 138 void            atomic_subtract_64(volatile uint64_t *, uint64_t);
 139
 140 #else /* !KLD_MODULE && __GNUCLIKE_ASM */
 141
 142 /*
 143  * For userland, always use lock prefixes so that the binaries will run
 144  * on both SMP and !SMP systems.
 145  */
 146 #if defined(SMP) || !defined(_KERNEL) || defined(KLD_MODULE)
 147 #define MPLOCKED        "lock ; "
 148 #else
 149 #define MPLOCKED
 150 #endif
 151
 152 /*
 153  * The assembly is volatilized to avoid code chunk removal by the compiler.
 154  * GCC aggressively reorders operations and memory clobbering is necessary
 155  * in order to avoid that for memory barriers.
 156  */
 157 #define ATOMIC_ASM(NAME, TYPE, OP, CONS, V)             \
 158 static __inline void                                    \
 159 atomic_##NAME##_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 160 {                                                       \
 161         __asm __volatile(MPLOCKED OP                    \
 162         : "+m" (*p)                                     \
 163         : CONS (V)                                      \
 164         : "cc");                                        \
 165 }                                                       \
 166                                                         \
 167 static __inline void                                    \
 168 atomic_##NAME##_barr_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 169 {                                                       \
 170         __asm __volatile(MPLOCKED OP                    \
 171         : "+m" (*p)                                     \
 172         : CONS (V)                                      \
 173         : "memory", "cc");                              \
 174 }                                                       \
 175 struct __hack
 176
 177 /*
 178  * Atomic compare and set, used by the mutex functions.
 179  *
 180  * cmpset:
 181  *      if (*dst == expect)
 182  *              *dst = src
 183  *
 184  * fcmpset:
 185  *      if (*dst == *expect)
 186  *              *dst = src
 187  *      else
 188  *              *expect = *dst
 189  *
 190  * Returns 0 on failure, non-zero on success.
 191  */
 192 #define ATOMIC_CMPSET(TYPE, CONS)                       \
 193 static __inline int                                     \
 194 atomic_cmpset_##TYPE(volatile u_##TYPE *dst, u_##TYPE expect, u_##TYPE src) \
 195 {                                                       \
 196         u_char res;                                     \
 197                                                         \
 198         __asm __volatile(                               \
 199         "       " MPLOCKED "            "               \
 200         "       cmpxchg %3,%1 ;         "               \
 201         "       sete    %0 ;            "               \
 202         "# atomic_cmpset_" #TYPE "      "               \
 203         : "=q" (res),                   /* 0 */         \
 204           "+m" (*dst),                  /* 1 */         \
 205           "+a" (expect)                 /* 2 */         \
 206         : CONS (src)                    /* 3 */         \
 207         : "memory", "cc");                              \
 208         return (res);                                   \
 209 }                                                       \
 210                                                         \
 211 static __inline int                                     \
 212 atomic_fcmpset_##TYPE(volatile u_##TYPE *dst, u_##TYPE *expect, u_##TYPE src) \
 213 {                                                       \
 214         u_char res;                                     \
 215                                                         \
 216         __asm __volatile(                               \
 217         "       " MPLOCKED "            "               \
 218         "       cmpxchg %3,%1 ;         "               \
 219         "       sete    %0 ;            "               \
 220         "# atomic_fcmpset_" #TYPE "     "               \
 221         : "=q" (res),                   /* 0 */         \
 222           "+m" (*dst),                  /* 1 */         \
 223           "+a" (*expect)                /* 2 */         \
 224         : CONS (src)                    /* 3 */         \
 225         : "memory", "cc");                              \
 226         return (res);                                   \
 227 }
 228
 229 ATOMIC_CMPSET(char, "q");
 230 ATOMIC_CMPSET(short, "r");
 231 ATOMIC_CMPSET(int, "r");
 232
 233 /*
 234  * Atomically add the value of v to the integer pointed to by p and return
 235  * the previous value of *p.
 236  */
 237 static __inline u_int
 238 atomic_fetchadd_int(volatile u_int *p, u_int v)
 239 {
 240
 241         __asm __volatile(
 242         "       " MPLOCKED "            "
 243         "       xaddl   %0,%1 ;         "
 244         "# atomic_fetchadd_int"
 245         : "+r" (v),                     /* 0 */
 246           "+m" (*p)                     /* 1 */
 247         : : "cc");
 248         return (v);
 249 }
 250
 251 static __inline int
 252 atomic_testandset_int(volatile u_int *p, u_int v)
 253 {
 254         u_char res;
 255
 256         __asm __volatile(
 257         "       " MPLOCKED "            "
 258         "       btsl    %2,%1 ;         "
 259         "       setc    %0 ;            "
 260         "# atomic_testandset_int"
 261         : "=q" (res),                   /* 0 */
 262           "+m" (*p)                     /* 1 */
 263         : "Ir" (v & 0x1f)               /* 2 */
 264         : "cc");
 265         return (res);
 266 }
 267
 268 static __inline int
 269 atomic_testandclear_int(volatile u_int *p, u_int v)
 270 {
 271         u_char res;
 272
 273         __asm __volatile(
 274         "       " MPLOCKED "            "
 275         "       btrl    %2,%1 ;         "
 276         "       setc    %0 ;            "
 277         "# atomic_testandclear_int"
 278         : "=q" (res),                   /* 0 */
 279           "+m" (*p)                     /* 1 */
 280         : "Ir" (v & 0x1f)               /* 2 */
 281         : "cc");
 282         return (res);
 283 }
 284
 285 /*
 286  * We assume that a = b will do atomic loads and stores.  Due to the
 287  * IA32 memory model, a simple store guarantees release semantics.
 288  *
 289  * However, a load may pass a store if they are performed on distinct
 290  * addresses, so we need Store/Load barrier for sequentially
 291  * consistent fences in SMP kernels.  We use "lock addl $0,mem" for a
 292  * Store/Load barrier, as recommended by the AMD Software Optimization
 293  * Guide, and not mfence.  In the kernel, we use a private per-cpu
 294  * cache line for "mem", to avoid introducing false data
 295  * dependencies.  In user space, we use the word at the top of the
 296  * stack.
 297  *
 298  * For UP kernels, however, the memory of the single processor is
 299  * always consistent, so we only need to stop the compiler from
 300  * reordering accesses in a way that violates the semantics of acquire
 301  * and release.
 302  */
 303
 304 #if defined(_KERNEL)
 305 #if defined(SMP) || defined(KLD_MODULE)
 306 #define __storeload_barrier()   __mbk()
 307 #else /* _KERNEL && UP */
 308 #define __storeload_barrier()   __compiler_membar()
 309 #endif /* SMP */
 310 #else /* !_KERNEL */
 311 #define __storeload_barrier()   __mbu()
 312 #endif /* _KERNEL*/
 313
 314 #define ATOMIC_LOAD(TYPE)                                       \
 315 static __inline u_##TYPE                                        \
 316 atomic_load_acq_##TYPE(volatile u_##TYPE *p)                    \
 317 {                                                               \
 318         u_##TYPE res;                                           \
 319                                                                 \
 320         res = *p;                                               \
 321         __compiler_membar();                                    \
 322         return (res);                                           \
 323 }                                                               \
 324 struct __hack
 325
 326 #define ATOMIC_STORE(TYPE)                                      \
 327 static __inline void                                            \
 328 atomic_store_rel_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)       \
 329 {                                                               \
 330                                                                 \
 331         __compiler_membar();                                    \
 332         *p = v;                                                 \
 333 }                                                               \
 334 struct __hack
 335
 336 static __inline void
 337 atomic_thread_fence_acq(void)
 338 {
 339
 340         __compiler_membar();
 341 }
 342
 343 static __inline void
 344 atomic_thread_fence_rel(void)
 345 {
 346
 347         __compiler_membar();
 348 }
 349
 350 static __inline void
 351 atomic_thread_fence_acq_rel(void)
 352 {
 353
 354         __compiler_membar();
 355 }
 356
 357 static __inline void
 358 atomic_thread_fence_seq_cst(void)
 359 {
 360
 361         __storeload_barrier();
 362 }
 363
 364 #ifdef _KERNEL
 365
 366 #ifdef WANT_FUNCTIONS
 367 int             atomic_cmpset_64_i386(volatile uint64_t *, uint64_t, uint64_t);
 368 int             atomic_cmpset_64_i586(volatile uint64_t *, uint64_t, uint64_t);
 369 uint64_t        atomic_load_acq_64_i386(volatile uint64_t *);
 370 uint64_t        atomic_load_acq_64_i586(volatile uint64_t *);
 371 void            atomic_store_rel_64_i386(volatile uint64_t *, uint64_t);
 372 void            atomic_store_rel_64_i586(volatile uint64_t *, uint64_t);
 373 uint64_t        atomic_swap_64_i386(volatile uint64_t *, uint64_t);
 374 uint64_t        atomic_swap_64_i586(volatile uint64_t *, uint64_t);
 375 #endif
 376
 377 /* I486 does not support SMP or CMPXCHG8B. */
 378 static __inline int
 379 atomic_cmpset_64_i386(volatile uint64_t *dst, uint64_t expect, uint64_t src)
 380 {
 381         volatile uint32_t *p;
 382         u_char res;
 383
 384         p = (volatile uint32_t *)dst;
 385         __asm __volatile(
 386         "       pushfl ;                "
 387         "       cli ;                   "
 388         "       xorl    %1,%%eax ;      "
 389         "       xorl    %2,%%edx ;      "
 390         "       orl     %%edx,%%eax ;   "
 391         "       jne     1f ;            "
 392         "       movl    %4,%1 ;         "
 393         "       movl    %5,%2 ;         "
 394         "1:                             "
 395         "       sete    %3 ;            "
 396         "       popfl"
 397         : "+A" (expect),                /* 0 */
 398           "+m" (*p),                    /* 1 */
 399           "+m" (*(p + 1)),              /* 2 */
 400           "=q" (res)                    /* 3 */
 401         : "r" ((uint32_t)src),          /* 4 */
 402           "r" ((uint32_t)(src >> 32))   /* 5 */
 403         : "memory", "cc");
 404         return (res);
 405 }
 406
 407 static __inline uint64_t
 408 atomic_load_acq_64_i386(volatile uint64_t *p)
 409 {
 410         volatile uint32_t *q;
 411         uint64_t res;
 412
 413         q = (volatile uint32_t *)p;
 414         __asm __volatile(
 415         "       pushfl ;                "
 416         "       cli ;                   "
 417         "       movl    %1,%%eax ;      "
 418         "       movl    %2,%%edx ;      "
 419         "       popfl"
 420         : "=&A" (res)                   /* 0 */
 421         : "m" (*q),                     /* 1 */
 422           "m" (*(q + 1))                /* 2 */
 423         : "memory");
 424         return (res);
 425 }
 426
 427 static __inline void
 428 atomic_store_rel_64_i386(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 429 {
 430         volatile uint32_t *q;
 431
 432         q = (volatile uint32_t *)p;
 433         __asm __volatile(
 434         "       pushfl ;                "
 435         "       cli ;                   "
 436         "       movl    %%eax,%0 ;      "
 437         "       movl    %%edx,%1 ;      "
 438         "       popfl"
 439         : "=m" (*q),                    /* 0 */
 440           "=m" (*(q + 1))               /* 1 */
 441         : "A" (v)                       /* 2 */
 442         : "memory");
 443 }
 444
 445 static __inline uint64_t
 446 atomic_swap_64_i386(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 447 {
 448         volatile uint32_t *q;
 449         uint64_t res;
 450
 451         q = (volatile uint32_t *)p;
 452         __asm __volatile(
 453         "       pushfl ;                "
 454         "       cli ;                   "
 455         "       movl    %1,%%eax ;      "
 456         "       movl    %2,%%edx ;      "
 457         "       movl    %4,%2 ;         "
 458         "       movl    %3,%1 ;         "
 459         "       popfl"
 460         : "=&A" (res),                  /* 0 */
 461           "+m" (*q),                    /* 1 */
 462           "+m" (*(q + 1))               /* 2 */
 463         : "r" ((uint32_t)v),            /* 3 */
 464           "r" ((uint32_t)(v >> 32)));   /* 4 */
 465         return (res);
 466 }
 467
 468 static __inline int
 469 atomic_cmpset_64_i586(volatile uint64_t *dst, uint64_t expect, uint64_t src)
 470 {
 471         u_char res;
 472
 473         __asm __volatile(
 474         "       " MPLOCKED "            "
 475         "       cmpxchg8b %1 ;          "
 476         "       sete    %0"
 477         : "=q" (res),                   /* 0 */
 478           "+m" (*dst),                  /* 1 */
 479           "+A" (expect)                 /* 2 */
 480         : "b" ((uint32_t)src),          /* 3 */
 481           "c" ((uint32_t)(src >> 32))   /* 4 */
 482         : "memory", "cc");
 483         return (res);
 484 }
 485
 486 static __inline uint64_t
 487 atomic_load_acq_64_i586(volatile uint64_t *p)
 488 {
 489         uint64_t res;
 490
 491         __asm __volatile(
 492         "       movl    %%ebx,%%eax ;   "
 493         "       movl    %%ecx,%%edx ;   "
 494         "       " MPLOCKED "            "
 495         "       cmpxchg8b %1"
 496         : "=&A" (res),                  /* 0 */
 497           "+m" (*p)                     /* 1 */
 498         : : "memory", "cc");
 499         return (res);
 500 }
 501
 502 static __inline void
 503 atomic_store_rel_64_i586(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 504 {
 505
 506         __asm __volatile(
 507         "       movl    %%eax,%%ebx ;   "
 508         "       movl    %%edx,%%ecx ;   "
 509         "1:                             "
 510         "       " MPLOCKED "            "
 511         "       cmpxchg8b %0 ;          "
 512         "       jne     1b"
 513         : "+m" (*p),                    /* 0 */
 514           "+A" (v)                      /* 1 */
 515         : : "ebx", "ecx", "memory", "cc");
 516 }
 517
 518 static __inline uint64_t
 519 atomic_swap_64_i586(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 520 {
 521
 522         __asm __volatile(
 523         "       movl    %%eax,%%ebx ;   "
 524         "       movl    %%edx,%%ecx ;   "
 525         "1:                             "
 526         "       " MPLOCKED "            "
 527         "       cmpxchg8b %0 ;          "
 528         "       jne     1b"
 529         : "+m" (*p),                    /* 0 */
 530           "+A" (v)                      /* 1 */
 531         : : "ebx", "ecx", "memory", "cc");
 532         return (v);
 533 }
 534
 535 static __inline int
 536 atomic_cmpset_64(volatile uint64_t *dst, uint64_t expect, uint64_t src)
 537 {
 538
 539         if ((cpu_feature & CPUID_CX8) == 0)
 540                 return (atomic_cmpset_64_i386(dst, expect, src));
 541         else
 542                 return (atomic_cmpset_64_i586(dst, expect, src));
 543 }
 544
 545 static __inline uint64_t
 546 atomic_load_acq_64(volatile uint64_t *p)
 547 {
 548
 549         if ((cpu_feature & CPUID_CX8) == 0)
 550                 return (atomic_load_acq_64_i386(p));
 551         else
 552                 return (atomic_load_acq_64_i586(p));
 553 }
 554
 555 static __inline void
 556 atomic_store_rel_64(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 557 {
 558
 559         if ((cpu_feature & CPUID_CX8) == 0)
 560                 atomic_store_rel_64_i386(p, v);
 561         else
 562                 atomic_store_rel_64_i586(p, v);
 563 }
 564
 565 static __inline uint64_t
 566 atomic_swap_64(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 567 {
 568
 569         if ((cpu_feature & CPUID_CX8) == 0)
 570                 return (atomic_swap_64_i386(p, v));
 571         else
 572                 return (atomic_swap_64_i586(p, v));
 573 }
 574
 575 static __inline uint64_t
 576 atomic_fetchadd_64(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 577 {
 578
 579         for (;;) {
 580                 uint64_t t = *p;
 581                 if (atomic_cmpset_64(p, t, t + v))
 582                         return (t);
 583         }
 584 }
 585
 586 static __inline void
 587 atomic_add_64(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 588 {
 589         uint64_t t;
 590
 591         for (;;) {
 592                 t = *p;
 593                 if (atomic_cmpset_64(p, t, t + v))
 594                         break;
 595         }
 596 }
 597
 598 static __inline void
 599 atomic_subtract_64(volatile uint64_t *p, uint64_t v)
 600 {
 601         uint64_t t;
 602
 603         for (;;) {
 604                 t = *p;
 605                 if (atomic_cmpset_64(p, t, t - v))
 606                         break;
 607         }
 608 }
 609
 610 #endif /* _KERNEL */
 611
 612 #endif /* KLD_MODULE || !__GNUCLIKE_ASM */
 613
 614 ATOMIC_ASM(set,      char,  "orb %b1,%0",  "iq",  v);
 615 ATOMIC_ASM(clear,    char,  "andb %b1,%0", "iq", ~v);
 616 ATOMIC_ASM(add,      char,  "addb %b1,%0", "iq",  v);
 617 ATOMIC_ASM(subtract, char,  "subb %b1,%0", "iq",  v);
 618
 619 ATOMIC_ASM(set,      short, "orw %w1,%0",  "ir",  v);
 620 ATOMIC_ASM(clear,    short, "andw %w1,%0", "ir", ~v);
 621 ATOMIC_ASM(add,      short, "addw %w1,%0", "ir",  v);
 622 ATOMIC_ASM(subtract, short, "subw %w1,%0", "ir",  v);
 623
 624 ATOMIC_ASM(set,      int,   "orl %1,%0",   "ir",  v);
 625 ATOMIC_ASM(clear,    int,   "andl %1,%0",  "ir", ~v);
 626 ATOMIC_ASM(add,      int,   "addl %1,%0",  "ir",  v);
 627 ATOMIC_ASM(subtract, int,   "subl %1,%0",  "ir",  v);
 628
 629 ATOMIC_ASM(set,      long,  "orl %1,%0",   "ir",  v);
 630 ATOMIC_ASM(clear,    long,  "andl %1,%0",  "ir", ~v);
 631 ATOMIC_ASM(add,      long,  "addl %1,%0",  "ir",  v);
 632 ATOMIC_ASM(subtract, long,  "subl %1,%0",  "ir",  v);
 633
 634 #define ATOMIC_LOADSTORE(TYPE)                          \
 635         ATOMIC_LOAD(TYPE);                              \
 636         ATOMIC_STORE(TYPE)
 637
 638 ATOMIC_LOADSTORE(char);
 639 ATOMIC_LOADSTORE(short);
 640 ATOMIC_LOADSTORE(int);
 641 ATOMIC_LOADSTORE(long);
 642
 643 #undef ATOMIC_ASM
 644 #undef ATOMIC_LOAD
 645 #undef ATOMIC_STORE
 646 #undef ATOMIC_LOADSTORE
 647
 648 #ifndef WANT_FUNCTIONS
 649
 650 static __inline int
 651 atomic_cmpset_long(volatile u_long *dst, u_long expect, u_long src)
 652 {
 653
 654         return (atomic_cmpset_int((volatile u_int *)dst, (u_int)expect,
 655             (u_int)src));
 656 }
 657
 658 static __inline u_long
 659 atomic_fetchadd_long(volatile u_long *p, u_long v)
 660 {
 661
 662         return (atomic_fetchadd_int((volatile u_int *)p, (u_int)v));
 663 }
 664
 665 static __inline int
 666 atomic_testandset_long(volatile u_long *p, u_int v)
 667 {
 668
 669         return (atomic_testandset_int((volatile u_int *)p, v));
 670 }
 671
 672 static __inline int
 673 atomic_testandclear_long(volatile u_long *p, u_int v)
 674 {
 675
 676         return (atomic_testandclear_int((volatile u_int *)p, v));
 677 }
 678
 679 /* Read the current value and store a new value in the destination. */
 680 #ifdef __GNUCLIKE_ASM
 681
 682 static __inline u_int
 683 atomic_swap_int(volatile u_int *p, u_int v)
 684 {
 685
 686         __asm __volatile(
 687         "       xchgl   %1,%0 ;         "
 688         "# atomic_swap_int"
 689         : "+r" (v),                     /* 0 */
 690           "+m" (*p));                   /* 1 */
 691         return (v);
 692 }
 693
 694 static __inline u_long
 695 atomic_swap_long(volatile u_long *p, u_long v)
 696 {
 697
 698         return (atomic_swap_int((volatile u_int *)p, (u_int)v));
 699 }
 700
 701 #else /* !__GNUCLIKE_ASM */
 702
 703 u_int   atomic_swap_int(volatile u_int *p, u_int v);
 704 u_long  atomic_swap_long(volatile u_long *p, u_long v);
 705
 706 #endif /* __GNUCLIKE_ASM */
 707
 708 #define atomic_set_acq_char             atomic_set_barr_char
 709 #define atomic_set_rel_char             atomic_set_barr_char
 710 #define atomic_clear_acq_char           atomic_clear_barr_char
 711 #define atomic_clear_rel_char           atomic_clear_barr_char
 712 #define atomic_add_acq_char             atomic_add_barr_char
 713 #define atomic_add_rel_char             atomic_add_barr_char
 714 #define atomic_subtract_acq_char        atomic_subtract_barr_char
 715 #define atomic_subtract_rel_char        atomic_subtract_barr_char
 716 #define atomic_cmpset_acq_char          atomic_cmpset_char
 717 #define atomic_cmpset_rel_char          atomic_cmpset_char
 718 #define atomic_fcmpset_acq_char         atomic_fcmpset_char
 719 #define atomic_fcmpset_rel_char         atomic_fcmpset_char
 720
 721 #define atomic_set_acq_short            atomic_set_barr_short
 722 #define atomic_set_rel_short            atomic_set_barr_short
 723 #define atomic_clear_acq_short          atomic_clear_barr_short
 724 #define atomic_clear_rel_short          atomic_clear_barr_short
 725 #define atomic_add_acq_short            atomic_add_barr_short
 726 #define atomic_add_rel_short            atomic_add_barr_short
 727 #define atomic_subtract_acq_short       atomic_subtract_barr_short
 728 #define atomic_subtract_rel_short       atomic_subtract_barr_short
 729 #define atomic_cmpset_acq_short         atomic_cmpset_short
 730 #define atomic_cmpset_rel_short         atomic_cmpset_short
 731 #define atomic_fcmpset_acq_short        atomic_fcmpset_short
 732 #define atomic_fcmpset_rel_short        atomic_fcmpset_short
 733
 734 #define atomic_set_acq_int              atomic_set_barr_int
 735 #define atomic_set_rel_int              atomic_set_barr_int
 736 #define atomic_clear_acq_int            atomic_clear_barr_int
 737 #define atomic_clear_rel_int            atomic_clear_barr_int
 738 #define atomic_add_acq_int              atomic_add_barr_int
 739 #define atomic_add_rel_int              atomic_add_barr_int
 740 #define atomic_subtract_acq_int         atomic_subtract_barr_int
 741 #define atomic_subtract_rel_int         atomic_subtract_barr_int
 742 #define atomic_cmpset_acq_int           atomic_cmpset_int
 743 #define atomic_cmpset_rel_int           atomic_cmpset_int
 744 #define atomic_fcmpset_acq_int          atomic_fcmpset_int
 745 #define atomic_fcmpset_rel_int          atomic_fcmpset_int
 746
 747 #define atomic_set_acq_long             atomic_set_barr_long
 748 #define atomic_set_rel_long             atomic_set_barr_long
 749 #define atomic_clear_acq_long           atomic_clear_barr_long
 750 #define atomic_clear_rel_long           atomic_clear_barr_long
 751 #define atomic_add_acq_long             atomic_add_barr_long
 752 #define atomic_add_rel_long             atomic_add_barr_long
 753 #define atomic_subtract_acq_long        atomic_subtract_barr_long
 754 #define atomic_subtract_rel_long        atomic_subtract_barr_long
 755 #define atomic_cmpset_acq_long          atomic_cmpset_long
 756 #define atomic_cmpset_rel_long          atomic_cmpset_long
 757 #define atomic_fcmpset_acq_long         atomic_fcmpset_long
 758 #define atomic_fcmpset_rel_long         atomic_fcmpset_long
 759
 760 #define atomic_readandclear_int(p)      atomic_swap_int(p, 0)
 761 #define atomic_readandclear_long(p)     atomic_swap_long(p, 0)
 762
 763 /* Operations on 8-bit bytes. */
 764 #define atomic_set_8            atomic_set_char
 765 #define atomic_set_acq_8        atomic_set_acq_char
 766 #define atomic_set_rel_8        atomic_set_rel_char
 767 #define atomic_clear_8          atomic_clear_char
 768 #define atomic_clear_acq_8      atomic_clear_acq_char
 769 #define atomic_clear_rel_8      atomic_clear_rel_char
 770 #define atomic_add_8            atomic_add_char
 771 #define atomic_add_acq_8        atomic_add_acq_char
 772 #define atomic_add_rel_8        atomic_add_rel_char
 773 #define atomic_subtract_8       atomic_subtract_char
 774 #define atomic_subtract_acq_8   atomic_subtract_acq_char
 775 #define atomic_subtract_rel_8   atomic_subtract_rel_char
 776 #define atomic_load_acq_8       atomic_load_acq_char
 777 #define atomic_store_rel_8      atomic_store_rel_char
 778 #define atomic_cmpset_8         atomic_cmpset_char
 779 #define atomic_cmpset_acq_8     atomic_cmpset_acq_char
 780 #define atomic_cmpset_rel_8     atomic_cmpset_rel_char
 781 #define atomic_fcmpset_8        atomic_fcmpset_char
 782 #define atomic_fcmpset_acq_8    atomic_fcmpset_acq_char
 783 #define atomic_fcmpset_rel_8    atomic_fcmpset_rel_char
 784
 785 /* Operations on 16-bit words. */
 786 #define atomic_set_16           atomic_set_short
 787 #define atomic_set_acq_16       atomic_set_acq_short
 788 #define atomic_set_rel_16       atomic_set_rel_short
 789 #define atomic_clear_16         atomic_clear_short
 790 #define atomic_clear_acq_16     atomic_clear_acq_short
 791 #define atomic_clear_rel_16     atomic_clear_rel_short
 792 #define atomic_add_16           atomic_add_short
 793 #define atomic_add_acq_16       atomic_add_acq_short
 794 #define atomic_add_rel_16       atomic_add_rel_short
 795 #define atomic_subtract_16      atomic_subtract_short
 796 #define atomic_subtract_acq_16  atomic_subtract_acq_short
 797 #define atomic_subtract_rel_16  atomic_subtract_rel_short
 798 #define atomic_load_acq_16      atomic_load_acq_short
 799 #define atomic_store_rel_16     atomic_store_rel_short
 800 #define atomic_cmpset_16        atomic_cmpset_short
 801 #define atomic_cmpset_acq_16    atomic_cmpset_acq_short
 802 #define atomic_cmpset_rel_16    atomic_cmpset_rel_short
 803 #define atomic_fcmpset_16       atomic_fcmpset_short
 804 #define atomic_fcmpset_acq_16   atomic_fcmpset_acq_short
 805 #define atomic_fcmpset_rel_16   atomic_fcmpset_rel_short
 806
 807 /* Operations on 32-bit double words. */
 808 #define atomic_set_32           atomic_set_int
 809 #define atomic_set_acq_32       atomic_set_acq_int
 810 #define atomic_set_rel_32       atomic_set_rel_int
 811 #define atomic_clear_32         atomic_clear_int
 812 #define atomic_clear_acq_32     atomic_clear_acq_int
 813 #define atomic_clear_rel_32     atomic_clear_rel_int
 814 #define atomic_add_32           atomic_add_int
 815 #define atomic_add_acq_32       atomic_add_acq_int
 816 #define atomic_add_rel_32       atomic_add_rel_int
 817 #define atomic_subtract_32      atomic_subtract_int
 818 #define atomic_subtract_acq_32  atomic_subtract_acq_int
 819 #define atomic_subtract_rel_32  atomic_subtract_rel_int
 820 #define atomic_load_acq_32      atomic_load_acq_int
 821 #define atomic_store_rel_32     atomic_store_rel_int
 822 #define atomic_cmpset_32        atomic_cmpset_int
 823 #define atomic_cmpset_acq_32    atomic_cmpset_acq_int
 824 #define atomic_cmpset_rel_32    atomic_cmpset_rel_int
 825 #define atomic_fcmpset_32       atomic_fcmpset_int
 826 #define atomic_fcmpset_acq_32   atomic_fcmpset_acq_int
 827 #define atomic_fcmpset_rel_32   atomic_fcmpset_rel_int
 828 #define atomic_swap_32          atomic_swap_int
 829 #define atomic_readandclear_32  atomic_readandclear_int
 830 #define atomic_fetchadd_32      atomic_fetchadd_int
 831 #define atomic_testandset_32    atomic_testandset_int
 832 #define atomic_testandclear_32  atomic_testandclear_int
 833
 834 /* Operations on 64-bit quad words. */
 835 #define atomic_cmpset_acq_64 atomic_cmpset_64
 836 #define atomic_cmpset_rel_64 atomic_cmpset_64
 837 #define atomic_fetchadd_acq_64  atomic_fetchadd_64
 838 #define atomic_fetchadd_rel_64  atomic_fetchadd_64
 839 #define atomic_add_acq_64 atomic_add_64
 840 #define atomic_add_rel_64 atomic_add_64
 841 #define atomic_subtract_acq_64 atomic_subtract_64
 842 #define atomic_subtract_rel_64 atomic_subtract_64
 843
 844 /* Operations on pointers. */
 845 #define atomic_set_ptr(p, v) \
 846         atomic_set_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 847 #define atomic_set_acq_ptr(p, v) \
 848         atomic_set_acq_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 849 #define atomic_set_rel_ptr(p, v) \
 850         atomic_set_rel_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 851 #define atomic_clear_ptr(p, v) \
 852         atomic_clear_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 853 #define atomic_clear_acq_ptr(p, v) \
 854         atomic_clear_acq_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 855 #define atomic_clear_rel_ptr(p, v) \
 856         atomic_clear_rel_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 857 #define atomic_add_ptr(p, v) \
 858         atomic_add_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 859 #define atomic_add_acq_ptr(p, v) \
 860         atomic_add_acq_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 861 #define atomic_add_rel_ptr(p, v) \
 862         atomic_add_rel_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 863 #define atomic_subtract_ptr(p, v) \
 864         atomic_subtract_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 865 #define atomic_subtract_acq_ptr(p, v) \
 866         atomic_subtract_acq_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 867 #define atomic_subtract_rel_ptr(p, v) \
 868         atomic_subtract_rel_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 869 #define atomic_load_acq_ptr(p) \
 870         atomic_load_acq_int((volatile u_int *)(p))
 871 #define atomic_store_rel_ptr(p, v) \
 872         atomic_store_rel_int((volatile u_int *)(p), (v))
 873 #define atomic_cmpset_ptr(dst, old, new) \
 874         atomic_cmpset_int((volatile u_int *)(dst), (u_int)(old), (u_int)(new))
 875 #define atomic_cmpset_acq_ptr(dst, old, new) \
 876         atomic_cmpset_acq_int((volatile u_int *)(dst), (u_int)(old), \
 877             (u_int)(new))
 878 #define atomic_cmpset_rel_ptr(dst, old, new) \
 879         atomic_cmpset_rel_int((volatile u_int *)(dst), (u_int)(old), \
 880             (u_int)(new))
 881 #define atomic_fcmpset_ptr(dst, old, new) \
 882         atomic_fcmpset_int((volatile u_int *)(dst), (u_int *)(old), (u_int)(new))
 883 #define atomic_fcmpset_acq_ptr(dst, old, new) \
 884         atomic_fcmpset_acq_int((volatile u_int *)(dst), (u_int *)(old), \
 885             (u_int)(new))
 886 #define atomic_fcmpset_rel_ptr(dst, old, new) \
 887         atomic_fcmpset_rel_int((volatile u_int *)(dst), (u_int *)(old), \
 888             (u_int)(new))
 889 #define atomic_swap_ptr(p, v) \
 890         atomic_swap_int((volatile u_int *)(p), (u_int)(v))
 891 #define atomic_readandclear_ptr(p) \
 892         atomic_readandclear_int((volatile u_int *)(p))
 893
 894 #endif /* !WANT_FUNCTIONS */
 895
 896 #if defined(_KERNEL)
 897 #define mb()    __mbk()
 898 #define wmb()   __mbk()
 899 #define rmb()   __mbk()
 900 #else
 901 #define mb()    __mbu()
 902 #define wmb()   __mbu()
 903 #define rmb()   __mbu()
 904 #endif
 905
 906 #endif /* !_MACHINE_ATOMIC_H_ */