sys/i386/include/cpufunc.h

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1993 The Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  14  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  15  *    without specific prior written permission.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  20  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  *
  29  * $FreeBSD$
  30  */
  31
  32 /*
  33  * Functions to provide access to special i386 instructions.
  34  * This in included in sys/systm.h, and that file should be
  35  * used in preference to this.
  36  */
  37
  38 #ifndef _MACHINE_CPUFUNC_H_
  39 #define _MACHINE_CPUFUNC_H_
  40
  41 #ifndef _SYS_CDEFS_H_
  42 #error this file needs sys/cdefs.h as a prerequisite
  43 #endif
  44
  45 #ifdef XEN
  46 extern void xen_cli(void);
  47 extern void xen_sti(void);
  48 extern u_int xen_rcr2(void);
  49 extern void xen_load_cr3(u_int data);
  50 extern void xen_tlb_flush(void);
  51 extern void xen_invlpg(u_int addr);
  52 extern void write_eflags(u_int eflags);
  53 extern u_int read_eflags(void);
  54 #endif
  55
  56 struct region_descriptor;
  57
  58 #define readb(va)       (*(volatile u_int8_t *) (va))
  59 #define readw(va)       (*(volatile u_int16_t *) (va))
  60 #define readl(va)       (*(volatile u_int32_t *) (va))
  61
  62 #define writeb(va, d)   (*(volatile u_int8_t *) (va) = (d))
  63 #define writew(va, d)   (*(volatile u_int16_t *) (va) = (d))
  64 #define writel(va, d)   (*(volatile u_int32_t *) (va) = (d))
  65
  66 #if defined(__GNUCLIKE_ASM) && defined(__CC_SUPPORTS___INLINE)
  67
  68 static __inline void
  69 breakpoint(void)
  70 {
  71         __asm __volatile("int $3");
  72 }
  73
  74 static __inline u_int
  75 bsfl(u_int mask)
  76 {
  77         u_int   result;
  78
  79         __asm("bsfl %1,%0" : "=r" (result) : "rm" (mask) : "cc");
  80         return (result);
  81 }
  82
  83 static __inline u_int
  84 bsrl(u_int mask)
  85 {
  86         u_int   result;
  87
  88         __asm("bsrl %1,%0" : "=r" (result) : "rm" (mask) : "cc");
  89         return (result);
  90 }
  91
  92 static __inline void
  93 clflush(u_long addr)
  94 {
  95
  96         __asm __volatile("clflush %0" : : "m" (*(char *)addr));
  97 }
  98
  99 static __inline void
 100 disable_intr(void)
 101 {
 102 #ifdef XEN
 103         xen_cli();
 104 #else
 105         __asm __volatile("cli" : : : "memory");
 106 #endif
 107 }
 108
 109 static __inline void
 110 do_cpuid(u_int ax, u_int *p)
 111 {
 112         __asm __volatile("cpuid"
 113                          : "=a" (p[0]), "=b" (p[1]), "=c" (p[2]), "=d" (p[3])
 114                          :  "0" (ax));
 115 }
 116
 117 static __inline void
 118 cpuid_count(u_int ax, u_int cx, u_int *p)
 119 {
 120         __asm __volatile("cpuid"
 121                          : "=a" (p[0]), "=b" (p[1]), "=c" (p[2]), "=d" (p[3])
 122                          :  "0" (ax), "c" (cx));
 123 }
 124
 125 static __inline void
 126 enable_intr(void)
 127 {
 128 #ifdef XEN
 129         xen_sti();
 130 #else
 131         __asm __volatile("sti");
 132 #endif
 133 }
 134
 135 static __inline void
 136 cpu_monitor(const void *addr, int extensions, int hints)
 137 {
 138         __asm __volatile("monitor;"
 139             : :"a" (addr), "c" (extensions), "d"(hints));
 140 }
 141
 142 static __inline void
 143 cpu_mwait(int extensions, int hints)
 144 {
 145         __asm __volatile("mwait;" : :"a" (hints), "c" (extensions));
 146 }
 147
 148 static __inline void
 149 lfence(void)
 150 {
 151
 152         __asm __volatile("lfence" : : : "memory");
 153 }
 154
 155 static __inline void
 156 mfence(void)
 157 {
 158
 159         __asm __volatile("mfence" : : : "memory");
 160 }
 161
 162 #ifdef _KERNEL
 163
 164 #define HAVE_INLINE_FFS
 165
 166 static __inline int
 167 ffs(int mask)
 168 {
 169         /*
 170          * Note that gcc-2's builtin ffs would be used if we didn't declare
 171          * this inline or turn off the builtin.  The builtin is faster but
 172          * broken in gcc-2.4.5 and slower but working in gcc-2.5 and later
 173          * versions.
 174          */
 175          return (mask == 0 ? mask : (int)bsfl((u_int)mask) + 1);
 176 }
 177
 178 #define HAVE_INLINE_FLS
 179
 180 static __inline int
 181 fls(int mask)
 182 {
 183         return (mask == 0 ? mask : (int)bsrl((u_int)mask) + 1);
 184 }
 185
 186 #endif /* _KERNEL */
 187
 188 static __inline void
 189 halt(void)
 190 {
 191         __asm __volatile("hlt");
 192 }
 193
 194 static __inline u_char
 195 inb(u_int port)
 196 {
 197         u_char  data;
 198
 199         __asm volatile("inb %w1, %0" : "=a" (data) : "Nd" (port));
 200         return (data);
 201 }
 202
 203 static __inline u_int
 204 inl(u_int port)
 205 {
 206         u_int   data;
 207
 208         __asm volatile("inl %w1, %0" : "=a" (data) : "Nd" (port));
 209         return (data);
 210 }
 211
 212 static __inline void
 213 insb(u_int port, void *addr, size_t cnt)
 214 {
 215         __asm __volatile("cld; rep; insb"
 216                          : "+D" (addr), "+c" (cnt)
 217                          : "d" (port)
 218                          : "memory");
 219 }
 220
 221 static __inline void
 222 insw(u_int port, void *addr, size_t cnt)
 223 {
 224         __asm __volatile("cld; rep; insw"
 225                          : "+D" (addr), "+c" (cnt)
 226                          : "d" (port)
 227                          : "memory");
 228 }
 229
 230 static __inline void
 231 insl(u_int port, void *addr, size_t cnt)
 232 {
 233         __asm __volatile("cld; rep; insl"
 234                          : "+D" (addr), "+c" (cnt)
 235                          : "d" (port)
 236                          : "memory");
 237 }
 238
 239 static __inline void
 240 invd(void)
 241 {
 242         __asm __volatile("invd");
 243 }
 244
 245 static __inline u_short
 246 inw(u_int port)
 247 {
 248         u_short data;
 249
 250         __asm volatile("inw %w1, %0" : "=a" (data) : "Nd" (port));
 251         return (data);
 252 }
 253
 254 static __inline void
 255 outb(u_int port, u_char data)
 256 {
 257         __asm __volatile("outb %0, %w1" : : "a" (data), "Nd" (port));
 258 }
 259
 260 static __inline void
 261 outl(u_int port, u_int data)
 262 {
 263         __asm volatile("outl %0, %w1" : : "a" (data), "Nd" (port));
 264 }
 265
 266 static __inline void
 267 outsb(u_int port, const void *addr, size_t cnt)
 268 {
 269         __asm __volatile("cld; rep; outsb"
 270                          : "+S" (addr), "+c" (cnt)
 271                          : "d" (port));
 272 }
 273
 274 static __inline void
 275 outsw(u_int port, const void *addr, size_t cnt)
 276 {
 277         __asm __volatile("cld; rep; outsw"
 278                          : "+S" (addr), "+c" (cnt)
 279                          : "d" (port));
 280 }
 281
 282 static __inline void
 283 outsl(u_int port, const void *addr, size_t cnt)
 284 {
 285         __asm __volatile("cld; rep; outsl"
 286                          : "+S" (addr), "+c" (cnt)
 287                          : "d" (port));
 288 }
 289
 290 static __inline void
 291 outw(u_int port, u_short data)
 292 {
 293         __asm volatile("outw %0, %w1" : : "a" (data), "Nd" (port));
 294 }
 295
 296 static __inline void
 297 ia32_pause(void)
 298 {
 299         __asm __volatile("pause");
 300 }
 301
 302 static __inline u_int
 303 #ifdef XEN
 304 _read_eflags(void)
 305 #else
 306 read_eflags(void)
 307 #endif
 308 {
 309         u_int   ef;
 310
 311         __asm __volatile("pushfl; popl %0" : "=r" (ef));
 312         return (ef);
 313 }
 314
 315 static __inline uint64_t
 316 rdmsr(u_int msr)
 317 {
 318         uint64_t rv;
 319
 320         __asm __volatile("rdmsr" : "=A" (rv) : "c" (msr));
 321         return (rv);
 322 }
 323
 324 static __inline uint64_t
 325 rdpmc(u_int pmc)
 326 {
 327         uint64_t rv;
 328
 329         __asm __volatile("rdpmc" : "=A" (rv) : "c" (pmc));
 330         return (rv);
 331 }
 332
 333 static __inline uint64_t
 334 rdtsc(void)
 335 {
 336         uint64_t rv;
 337
 338         __asm __volatile("rdtsc" : "=A" (rv));
 339         return (rv);
 340 }
 341
 342 static __inline void
 343 wbinvd(void)
 344 {
 345         __asm __volatile("wbinvd");
 346 }
 347
 348 static __inline void
 349 #ifdef XEN
 350 _write_eflags(u_int ef)
 351 #else
 352 write_eflags(u_int ef)
 353 #endif
 354 {
 355         __asm __volatile("pushl %0; popfl" : : "r" (ef));
 356 }
 357
 358 static __inline void
 359 wrmsr(u_int msr, uint64_t newval)
 360 {
 361         __asm __volatile("wrmsr" : : "A" (newval), "c" (msr));
 362 }
 363
 364 static __inline void
 365 load_cr0(u_int data)
 366 {
 367
 368         __asm __volatile("movl %0,%%cr0" : : "r" (data));
 369 }
 370
 371 static __inline u_int
 372 rcr0(void)
 373 {
 374         u_int   data;
 375
 376         __asm __volatile("movl %%cr0,%0" : "=r" (data));
 377         return (data);
 378 }
 379
 380 static __inline u_int
 381 rcr2(void)
 382 {
 383         u_int   data;
 384
 385 #ifdef XEN
 386         return (xen_rcr2());
 387 #endif
 388         __asm __volatile("movl %%cr2,%0" : "=r" (data));
 389         return (data);
 390 }
 391
 392 static __inline void
 393 load_cr3(u_int data)
 394 {
 395 #ifdef XEN
 396         xen_load_cr3(data);
 397 #else
 398         __asm __volatile("movl %0,%%cr3" : : "r" (data) : "memory");
 399 #endif
 400 }
 401
 402 static __inline u_int
 403 rcr3(void)
 404 {
 405         u_int   data;
 406
 407         __asm __volatile("movl %%cr3,%0" : "=r" (data));
 408         return (data);
 409 }
 410
 411 static __inline void
 412 load_cr4(u_int data)
 413 {
 414         __asm __volatile("movl %0,%%cr4" : : "r" (data));
 415 }
 416
 417 static __inline u_int
 418 rcr4(void)
 419 {
 420         u_int   data;
 421
 422         __asm __volatile("movl %%cr4,%0" : "=r" (data));
 423         return (data);
 424 }
 425
 426 /*
 427  * Global TLB flush (except for thise for pages marked PG_G)
 428  */
 429 static __inline void
 430 invltlb(void)
 431 {
 432 #ifdef XEN
 433         xen_tlb_flush();
 434 #else
 435         load_cr3(rcr3());
 436 #endif
 437 }
 438
 439 /*
 440  * TLB flush for an individual page (even if it has PG_G).
 441  * Only works on 486+ CPUs (i386 does not have PG_G).
 442  */
 443 static __inline void
 444 invlpg(u_int addr)
 445 {
 446
 447 #ifdef XEN
 448         xen_invlpg(addr);
 449 #else
 450         __asm __volatile("invlpg %0" : : "m" (*(char *)addr) : "memory");
 451 #endif
 452 }
 453
 454 static __inline u_int
 455 rfs(void)
 456 {
 457         u_int sel;
 458         __asm __volatile("mov %%fs,%0" : "=rm" (sel));
 459         return (sel);
 460 }
 461
 462 static __inline uint64_t
 463 rgdt(void)
 464 {
 465         uint64_t gdtr;
 466         __asm __volatile("sgdt %0" : "=m" (gdtr));
 467         return (gdtr);
 468 }
 469
 470 static __inline u_int
 471 rgs(void)
 472 {
 473         u_int sel;
 474         __asm __volatile("mov %%gs,%0" : "=rm" (sel));
 475         return (sel);
 476 }
 477
 478 static __inline uint64_t
 479 ridt(void)
 480 {
 481         uint64_t idtr;
 482         __asm __volatile("sidt %0" : "=m" (idtr));
 483         return (idtr);
 484 }
 485
 486 static __inline u_short
 487 rldt(void)
 488 {
 489         u_short ldtr;
 490         __asm __volatile("sldt %0" : "=g" (ldtr));
 491         return (ldtr);
 492 }
 493
 494 static __inline u_int
 495 rss(void)
 496 {
 497         u_int sel;
 498         __asm __volatile("mov %%ss,%0" : "=rm" (sel));
 499         return (sel);
 500 }
 501
 502 static __inline u_short
 503 rtr(void)
 504 {
 505         u_short tr;
 506         __asm __volatile("str %0" : "=g" (tr));
 507         return (tr);
 508 }
 509
 510 static __inline void
 511 load_fs(u_int sel)
 512 {
 513         __asm __volatile("mov %0,%%fs" : : "rm" (sel));
 514 }
 515
 516 static __inline void
 517 load_gs(u_int sel)
 518 {
 519         __asm __volatile("mov %0,%%gs" : : "rm" (sel));
 520 }
 521
 522 static __inline void
 523 lidt(struct region_descriptor *addr)
 524 {
 525         __asm __volatile("lidt (%0)" : : "r" (addr));
 526 }
 527
 528 static __inline void
 529 lldt(u_short sel)
 530 {
 531         __asm __volatile("lldt %0" : : "r" (sel));
 532 }
 533
 534 static __inline void
 535 ltr(u_short sel)
 536 {
 537         __asm __volatile("ltr %0" : : "r" (sel));
 538 }
 539
 540 static __inline u_int
 541 rdr0(void)
 542 {
 543         u_int   data;
 544         __asm __volatile("movl %%dr0,%0" : "=r" (data));
 545         return (data);
 546 }
 547
 548 static __inline void
 549 load_dr0(u_int dr0)
 550 {
 551         __asm __volatile("movl %0,%%dr0" : : "r" (dr0));
 552 }
 553
 554 static __inline u_int
 555 rdr1(void)
 556 {
 557         u_int   data;
 558         __asm __volatile("movl %%dr1,%0" : "=r" (data));
 559         return (data);
 560 }
 561
 562 static __inline void
 563 load_dr1(u_int dr1)
 564 {
 565         __asm __volatile("movl %0,%%dr1" : : "r" (dr1));
 566 }
 567
 568 static __inline u_int
 569 rdr2(void)
 570 {
 571         u_int   data;
 572         __asm __volatile("movl %%dr2,%0" : "=r" (data));
 573         return (data);
 574 }
 575
 576 static __inline void
 577 load_dr2(u_int dr2)
 578 {
 579         __asm __volatile("movl %0,%%dr2" : : "r" (dr2));
 580 }
 581
 582 static __inline u_int
 583 rdr3(void)
 584 {
 585         u_int   data;
 586         __asm __volatile("movl %%dr3,%0" : "=r" (data));
 587         return (data);
 588 }
 589
 590 static __inline void
 591 load_dr3(u_int dr3)
 592 {
 593         __asm __volatile("movl %0,%%dr3" : : "r" (dr3));
 594 }
 595
 596 static __inline u_int
 597 rdr4(void)
 598 {
 599         u_int   data;
 600         __asm __volatile("movl %%dr4,%0" : "=r" (data));
 601         return (data);
 602 }
 603
 604 static __inline void
 605 load_dr4(u_int dr4)
 606 {
 607         __asm __volatile("movl %0,%%dr4" : : "r" (dr4));
 608 }
 609
 610 static __inline u_int
 611 rdr5(void)
 612 {
 613         u_int   data;
 614         __asm __volatile("movl %%dr5,%0" : "=r" (data));
 615         return (data);
 616 }
 617
 618 static __inline void
 619 load_dr5(u_int dr5)
 620 {
 621         __asm __volatile("movl %0,%%dr5" : : "r" (dr5));
 622 }
 623
 624 static __inline u_int
 625 rdr6(void)
 626 {
 627         u_int   data;
 628         __asm __volatile("movl %%dr6,%0" : "=r" (data));
 629         return (data);
 630 }
 631
 632 static __inline void
 633 load_dr6(u_int dr6)
 634 {
 635         __asm __volatile("movl %0,%%dr6" : : "r" (dr6));
 636 }
 637
 638 static __inline u_int
 639 rdr7(void)
 640 {
 641         u_int   data;
 642         __asm __volatile("movl %%dr7,%0" : "=r" (data));
 643         return (data);
 644 }
 645
 646 static __inline void
 647 load_dr7(u_int dr7)
 648 {
 649         __asm __volatile("movl %0,%%dr7" : : "r" (dr7));
 650 }
 651
 652 static __inline u_char
 653 read_cyrix_reg(u_char reg)
 654 {
 655         outb(0x22, reg);
 656         return inb(0x23);
 657 }
 658
 659 static __inline void
 660 write_cyrix_reg(u_char reg, u_char data)
 661 {
 662         outb(0x22, reg);
 663         outb(0x23, data);
 664 }
 665
 666 static __inline register_t
 667 intr_disable(void)
 668 {
 669         register_t eflags;
 670
 671         eflags = read_eflags();
 672         disable_intr();
 673         return (eflags);
 674 }
 675
 676 static __inline void
 677 intr_restore(register_t eflags)
 678 {
 679         write_eflags(eflags);
 680 }
 681
 682 #else /* !(__GNUCLIKE_ASM && __CC_SUPPORTS___INLINE) */
 683
 684 int     breakpoint(void);
 685 u_int   bsfl(u_int mask);
 686 u_int   bsrl(u_int mask);
 687 void    disable_intr(void);
 688 void    do_cpuid(u_int ax, u_int *p);
 689 void    enable_intr(void);
 690 void    halt(void);
 691 void    ia32_pause(void);
 692 u_char  inb(u_int port);
 693 u_int   inl(u_int port);
 694 void    insb(u_int port, void *addr, size_t cnt);
 695 void    insl(u_int port, void *addr, size_t cnt);
 696 void    insw(u_int port, void *addr, size_t cnt);
 697 register_t      intr_disable(void);
 698 void    intr_restore(register_t ef);
 699 void    invd(void);
 700 void    invlpg(u_int addr);
 701 void    invltlb(void);
 702 u_short inw(u_int port);
 703 void    lidt(struct region_descriptor *addr);
 704 void    lldt(u_short sel);
 705 void    load_cr0(u_int cr0);
 706 void    load_cr3(u_int cr3);
 707 void    load_cr4(u_int cr4);
 708 void    load_dr0(u_int dr0);
 709 void    load_dr1(u_int dr1);
 710 void    load_dr2(u_int dr2);
 711 void    load_dr3(u_int dr3);
 712 void    load_dr4(u_int dr4);
 713 void    load_dr5(u_int dr5);
 714 void    load_dr6(u_int dr6);
 715 void    load_dr7(u_int dr7);
 716 void    load_fs(u_int sel);
 717 void    load_gs(u_int sel);
 718 void    ltr(u_short sel);
 719 void    outb(u_int port, u_char data);
 720 void    outl(u_int port, u_int data);
 721 void    outsb(u_int port, const void *addr, size_t cnt);
 722 void    outsl(u_int port, const void *addr, size_t cnt);
 723 void    outsw(u_int port, const void *addr, size_t cnt);
 724 void    outw(u_int port, u_short data);
 725 u_int   rcr0(void);
 726 u_int   rcr2(void);
 727 u_int   rcr3(void);
 728 u_int   rcr4(void);
 729 uint64_t rdmsr(u_int msr);
 730 uint64_t rdpmc(u_int pmc);
 731 u_int   rdr0(void);
 732 u_int   rdr1(void);
 733 u_int   rdr2(void);
 734 u_int   rdr3(void);
 735 u_int   rdr4(void);
 736 u_int   rdr5(void);
 737 u_int   rdr6(void);
 738 u_int   rdr7(void);
 739 uint64_t rdtsc(void);
 740 u_char  read_cyrix_reg(u_char reg);
 741 u_int   read_eflags(void);
 742 u_int   rfs(void);
 743 uint64_t rgdt(void);
 744 u_int   rgs(void);
 745 uint64_t ridt(void);
 746 u_short rldt(void);
 747 u_short rtr(void);
 748 void    wbinvd(void);
 749 void    write_cyrix_reg(u_char reg, u_char data);
 750 void    write_eflags(u_int ef);
 751 void    wrmsr(u_int msr, uint64_t newval);
 752
 753 #endif  /* __GNUCLIKE_ASM && __CC_SUPPORTS___INLINE */
 754
 755 void    reset_dbregs(void);
 756
 757 #ifdef _KERNEL
 758 int     rdmsr_safe(u_int msr, uint64_t *val);
 759 int     wrmsr_safe(u_int msr, uint64_t newval);
 760 #endif
 761
 762 #endif /* !_MACHINE_CPUFUNC_H_ */