]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/isa/npx.c
MFV r293415:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / isa / npx.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1990 William Jolitz.
3  * Copyright (c) 1991 The Regents of the University of California.
4  * All rights reserved.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
15  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
16  *    without specific prior written permission.
17  *
18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
19  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
20  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
21  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
22  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
23  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
24  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
25  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
26  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
27  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
28  * SUCH DAMAGE.
29  *
30  *      from: @(#)npx.c 7.2 (Berkeley) 5/12/91
31  */
32
33 #include <sys/cdefs.h>
34 __FBSDID("$FreeBSD$");
35
36 #include "opt_cpu.h"
37 #include "opt_isa.h"
38 #include "opt_npx.h"
39
40 #include <sys/param.h>
41 #include <sys/systm.h>
42 #include <sys/bus.h>
43 #include <sys/kernel.h>
44 #include <sys/lock.h>
45 #include <sys/malloc.h>
46 #include <sys/module.h>
47 #include <sys/mutex.h>
48 #include <sys/mutex.h>
49 #include <sys/proc.h>
50 #include <sys/smp.h>
51 #include <sys/sysctl.h>
52 #include <machine/bus.h>
53 #include <sys/rman.h>
54 #ifdef NPX_DEBUG
55 #include <sys/syslog.h>
56 #endif
57 #include <sys/signalvar.h>
58 #include <vm/uma.h>
59
60 #include <machine/asmacros.h>
61 #include <machine/cputypes.h>
62 #include <machine/frame.h>
63 #include <machine/md_var.h>
64 #include <machine/pcb.h>
65 #include <machine/psl.h>
66 #include <machine/resource.h>
67 #include <machine/specialreg.h>
68 #include <machine/segments.h>
69 #include <machine/ucontext.h>
70
71 #include <machine/intr_machdep.h>
72
73 #ifdef DEV_ISA
74 #include <isa/isavar.h>
75 #endif
76
77 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
78 #define CPU_ENABLE_SSE
79 #endif
80
81 /*
82  * 387 and 287 Numeric Coprocessor Extension (NPX) Driver.
83  */
84
85 #if defined(__GNUCLIKE_ASM) && !defined(lint)
86
87 #define fldcw(cw)               __asm __volatile("fldcw %0" : : "m" (cw))
88 #define fnclex()                __asm __volatile("fnclex")
89 #define fninit()                __asm __volatile("fninit")
90 #define fnsave(addr)            __asm __volatile("fnsave %0" : "=m" (*(addr)))
91 #define fnstcw(addr)            __asm __volatile("fnstcw %0" : "=m" (*(addr)))
92 #define fnstsw(addr)            __asm __volatile("fnstsw %0" : "=am" (*(addr)))
93 #define fp_divide_by_0()        __asm __volatile( \
94                                     "fldz; fld1; fdiv %st,%st(1); fnop")
95 #define frstor(addr)            __asm __volatile("frstor %0" : : "m" (*(addr)))
96 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
97 #define fxrstor(addr)           __asm __volatile("fxrstor %0" : : "m" (*(addr)))
98 #define fxsave(addr)            __asm __volatile("fxsave %0" : "=m" (*(addr)))
99 #define ldmxcsr(csr)            __asm __volatile("ldmxcsr %0" : : "m" (csr))
100 #define stmxcsr(addr)           __asm __volatile("stmxcsr %0" : : "m" (*(addr)))
101
102 static __inline void
103 xrstor(char *addr, uint64_t mask)
104 {
105         uint32_t low, hi;
106
107         low = mask;
108         hi = mask >> 32;
109         __asm __volatile("xrstor %0" : : "m" (*addr), "a" (low), "d" (hi));
110 }
111
112 static __inline void
113 xsave(char *addr, uint64_t mask)
114 {
115         uint32_t low, hi;
116
117         low = mask;
118         hi = mask >> 32;
119         __asm __volatile("xsave %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
120             "memory");
121 }
122
123 static __inline void
124 xsaveopt(char *addr, uint64_t mask)
125 {
126         uint32_t low, hi;
127
128         low = mask;
129         hi = mask >> 32;
130         __asm __volatile("xsaveopt %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
131             "memory");
132 }
133 #endif
134 #else   /* !(__GNUCLIKE_ASM && !lint) */
135
136 void    fldcw(u_short cw);
137 void    fnclex(void);
138 void    fninit(void);
139 void    fnsave(caddr_t addr);
140 void    fnstcw(caddr_t addr);
141 void    fnstsw(caddr_t addr);
142 void    fp_divide_by_0(void);
143 void    frstor(caddr_t addr);
144 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
145 void    fxsave(caddr_t addr);
146 void    fxrstor(caddr_t addr);
147 void    ldmxcsr(u_int csr);
148 void    stmxcsr(u_int *csr);
149 void    xrstor(char *addr, uint64_t mask);
150 void    xsave(char *addr, uint64_t mask);
151 void    xsaveopt(char *addr, uint64_t mask);
152 #endif
153
154 #endif  /* __GNUCLIKE_ASM && !lint */
155
156 #define start_emulating()       load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
157 #define stop_emulating()        clts()
158
159 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
160 #define GET_FPU_CW(thread) \
161         (cpu_fxsr ? \
162                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_cw : \
163                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_87.sv_env.en_cw)
164 #define GET_FPU_SW(thread) \
165         (cpu_fxsr ? \
166                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_sw : \
167                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_87.sv_env.en_sw)
168 #define SET_FPU_CW(savefpu, value) do { \
169         if (cpu_fxsr) \
170                 (savefpu)->sv_xmm.sv_env.en_cw = (value); \
171         else \
172                 (savefpu)->sv_87.sv_env.en_cw = (value); \
173 } while (0)
174 #else /* CPU_ENABLE_SSE */
175 #define GET_FPU_CW(thread) \
176         (thread->td_pcb->pcb_save->sv_87.sv_env.en_cw)
177 #define GET_FPU_SW(thread) \
178         (thread->td_pcb->pcb_save->sv_87.sv_env.en_sw)
179 #define SET_FPU_CW(savefpu, value) \
180         (savefpu)->sv_87.sv_env.en_cw = (value)
181 #endif /* CPU_ENABLE_SSE */
182
183 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
184 CTASSERT(sizeof(union savefpu) == 512);
185 CTASSERT(sizeof(struct xstate_hdr) == 64);
186 CTASSERT(sizeof(struct savefpu_ymm) == 832);
187
188 /*
189  * This requirement is to make it easier for asm code to calculate
190  * offset of the fpu save area from the pcb address. FPU save area
191  * must be 64-byte aligned.
192  */
193 CTASSERT(sizeof(struct pcb) % XSAVE_AREA_ALIGN == 0);
194
195 /*
196  * Ensure the copy of XCR0 saved in a core is contained in the padding
197  * area.
198  */
199 CTASSERT(X86_XSTATE_XCR0_OFFSET >= offsetof(struct savexmm, sv_pad) &&
200     X86_XSTATE_XCR0_OFFSET + sizeof(uint64_t) <= sizeof(struct savexmm));
201
202 static  void    fpu_clean_state(void);
203 #endif
204
205 static  void    fpusave(union savefpu *);
206 static  void    fpurstor(union savefpu *);
207
208 int     hw_float;
209
210 SYSCTL_INT(_hw, HW_FLOATINGPT, floatingpoint, CTLFLAG_RD,
211     &hw_float, 0, "Floating point instructions executed in hardware");
212
213 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
214 int use_xsave;
215 uint64_t xsave_mask;
216 #endif
217 static  uma_zone_t fpu_save_area_zone;
218 static  union savefpu *npx_initialstate;
219
220 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
221 struct xsave_area_elm_descr {
222         u_int   offset;
223         u_int   size;
224 } *xsave_area_desc;
225
226 static int use_xsaveopt;
227 #endif
228
229 static  volatile u_int          npx_traps_while_probing;
230
231 alias_for_inthand_t probetrap;
232 __asm("                                                         \n\
233         .text                                                   \n\
234         .p2align 2,0x90                                         \n\
235         .type   " __XSTRING(CNAME(probetrap)) ",@function       \n\
236 " __XSTRING(CNAME(probetrap)) ":                                \n\
237         ss                                                      \n\
238         incl    " __XSTRING(CNAME(npx_traps_while_probing)) "   \n\
239         fnclex                                                  \n\
240         iret                                                    \n\
241 ");
242
243 /*
244  * Determine if an FPU is present and how to use it.
245  */
246 static int
247 npx_probe(void)
248 {
249         struct gate_descriptor save_idt_npxtrap;
250         u_short control, status;
251
252         /*
253          * Modern CPUs all have an FPU that uses the INT16 interface
254          * and provide a simple way to verify that, so handle the
255          * common case right away.
256          */
257         if (cpu_feature & CPUID_FPU) {
258                 hw_float = 1;
259                 return (1);
260         }
261
262         save_idt_npxtrap = idt[IDT_MF];
263         setidt(IDT_MF, probetrap, SDT_SYS386TGT, SEL_KPL,
264             GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
265
266         /*
267          * Don't trap while we're probing.
268          */
269         stop_emulating();
270
271         /*
272          * Finish resetting the coprocessor, if any.  If there is an error
273          * pending, then we may get a bogus IRQ13, but npx_intr() will handle
274          * it OK.  Bogus halts have never been observed, but we enabled
275          * IRQ13 and cleared the BUSY# latch early to handle them anyway.
276          */
277         fninit();
278
279         /*
280          * Don't use fwait here because it might hang.
281          * Don't use fnop here because it usually hangs if there is no FPU.
282          */
283         DELAY(1000);            /* wait for any IRQ13 */
284 #ifdef DIAGNOSTIC
285         if (npx_traps_while_probing != 0)
286                 printf("fninit caused %u bogus npx trap(s)\n",
287                        npx_traps_while_probing);
288 #endif
289         /*
290          * Check for a status of mostly zero.
291          */
292         status = 0x5a5a;
293         fnstsw(&status);
294         if ((status & 0xb8ff) == 0) {
295                 /*
296                  * Good, now check for a proper control word.
297                  */
298                 control = 0x5a5a;
299                 fnstcw(&control);
300                 if ((control & 0x1f3f) == 0x033f) {
301                         /*
302                          * We have an npx, now divide by 0 to see if exception
303                          * 16 works.
304                          */
305                         control &= ~(1 << 2);   /* enable divide by 0 trap */
306                         fldcw(control);
307 #ifdef FPU_ERROR_BROKEN
308                         /*
309                          * FPU error signal doesn't work on some CPU
310                          * accelerator board.
311                          */
312                         hw_float = 1;
313                         return (1);
314 #endif
315                         npx_traps_while_probing = 0;
316                         fp_divide_by_0();
317                         if (npx_traps_while_probing != 0) {
318                                 /*
319                                  * Good, exception 16 works.
320                                  */
321                                 hw_float = 1;
322                                 goto cleanup;
323                         }
324                         printf(
325         "FPU does not use exception 16 for error reporting\n");
326                         goto cleanup;
327                 }
328         }
329
330         /*
331          * Probe failed.  Floating point simply won't work.
332          * Notify user and disable FPU/MMX/SSE instruction execution.
333          */
334         printf("WARNING: no FPU!\n");
335         __asm __volatile("smsw %%ax; orb %0,%%al; lmsw %%ax" : :
336             "n" (CR0_EM | CR0_MP) : "ax");
337
338 cleanup:
339         idt[IDT_MF] = save_idt_npxtrap;
340         return (hw_float);
341 }
342
343 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
344 /*
345  * Enable XSAVE if supported and allowed by user.
346  * Calculate the xsave_mask.
347  */
348 static void
349 npxinit_bsp1(void)
350 {
351         u_int cp[4];
352         uint64_t xsave_mask_user;
353
354         if (cpu_fxsr && (cpu_feature2 & CPUID2_XSAVE) != 0) {
355                 use_xsave = 1;
356                 TUNABLE_INT_FETCH("hw.use_xsave", &use_xsave);
357         }
358         if (!use_xsave)
359                 return;
360
361         cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
362         xsave_mask = XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
363         if ((cp[0] & xsave_mask) != xsave_mask)
364                 panic("CPU0 does not support X87 or SSE: %x", cp[0]);
365         xsave_mask = ((uint64_t)cp[3] << 32) | cp[0];
366         xsave_mask_user = xsave_mask;
367         TUNABLE_QUAD_FETCH("hw.xsave_mask", &xsave_mask_user);
368         xsave_mask_user |= XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
369         xsave_mask &= xsave_mask_user;
370         if ((xsave_mask & XFEATURE_AVX512) != XFEATURE_AVX512)
371                 xsave_mask &= ~XFEATURE_AVX512;
372         if ((xsave_mask & XFEATURE_MPX) != XFEATURE_MPX)
373                 xsave_mask &= ~XFEATURE_MPX;
374
375         cpuid_count(0xd, 0x1, cp);
376         if ((cp[0] & CPUID_EXTSTATE_XSAVEOPT) != 0)
377                 use_xsaveopt = 1;
378 }
379 #endif
380 /*
381
382  * Calculate the fpu save area size.
383  */
384 static void
385 npxinit_bsp2(void)
386 {
387 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
388         u_int cp[4];
389
390         if (use_xsave) {
391                 cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
392                 cpu_max_ext_state_size = cp[1];
393
394                 /*
395                  * Reload the cpu_feature2, since we enabled OSXSAVE.
396                  */
397                 do_cpuid(1, cp);
398                 cpu_feature2 = cp[2];
399         } else
400 #endif
401                 cpu_max_ext_state_size = sizeof(union savefpu);
402 }
403
404 /*
405  * Initialize floating point unit.
406  */
407 void
408 npxinit(bool bsp)
409 {
410         static union savefpu dummy;
411         register_t saveintr;
412 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
413         u_int mxcsr;
414 #endif
415         u_short control;
416
417         if (bsp) {
418                 if (!npx_probe())
419                         return;
420 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
421                 npxinit_bsp1();
422 #endif
423         }
424
425 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
426         if (use_xsave) {
427                 load_cr4(rcr4() | CR4_XSAVE);
428                 load_xcr(XCR0, xsave_mask);
429         }
430 #endif
431
432         /*
433          * XCR0 shall be set up before CPU can report the save area size.
434          */
435         if (bsp)
436                 npxinit_bsp2();
437         
438         /*
439          * fninit has the same h/w bugs as fnsave.  Use the detoxified
440          * fnsave to throw away any junk in the fpu.  fpusave() initializes
441          * the fpu.
442          *
443          * It is too early for critical_enter() to work on AP.
444          */
445         saveintr = intr_disable();
446         stop_emulating();
447 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
448         if (cpu_fxsr)
449                 fninit();
450         else
451 #endif
452                 fnsave(&dummy);
453         control = __INITIAL_NPXCW__;
454         fldcw(control);
455 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
456         if (cpu_fxsr) {
457                 mxcsr = __INITIAL_MXCSR__;
458                 ldmxcsr(mxcsr);
459         }
460 #endif
461         start_emulating();
462         intr_restore(saveintr);
463 }
464
465 /*
466  * On the boot CPU we generate a clean state that is used to
467  * initialize the floating point unit when it is first used by a
468  * process.
469  */
470 static void
471 npxinitstate(void *arg __unused)
472 {
473         register_t saveintr;
474 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
475         int cp[4], i, max_ext_n;
476 #endif
477
478         if (!hw_float)
479                 return;
480
481         npx_initialstate = malloc(cpu_max_ext_state_size, M_DEVBUF,
482             M_WAITOK | M_ZERO);
483         saveintr = intr_disable();
484         stop_emulating();
485
486         fpusave(npx_initialstate);
487 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
488         if (cpu_fxsr) {
489                 if (npx_initialstate->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr_mask)
490                         cpu_mxcsr_mask = 
491                             npx_initialstate->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr_mask;
492                 else
493                         cpu_mxcsr_mask = 0xFFBF;
494
495                 /*
496                  * The fninit instruction does not modify XMM
497                  * registers.  The fpusave call dumped the garbage
498                  * contained in the registers after reset to the
499                  * initial state saved.  Clear XMM registers file
500                  * image to make the startup program state and signal
501                  * handler XMM register content predictable.
502                  */
503                 bzero(npx_initialstate->sv_xmm.sv_fp,
504                     sizeof(npx_initialstate->sv_xmm.sv_fp));
505                 bzero(npx_initialstate->sv_xmm.sv_xmm,
506                     sizeof(npx_initialstate->sv_xmm.sv_xmm));
507         } else
508 #endif
509                 bzero(npx_initialstate->sv_87.sv_ac,
510                     sizeof(npx_initialstate->sv_87.sv_ac));
511
512 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
513         /*
514          * Create a table describing the layout of the CPU Extended
515          * Save Area.
516          */
517         if (use_xsave) {
518                 if (xsave_mask >> 32 != 0)
519                         max_ext_n = fls(xsave_mask >> 32) + 32;
520                 else
521                         max_ext_n = fls(xsave_mask);
522                 xsave_area_desc = malloc(max_ext_n * sizeof(struct
523                     xsave_area_elm_descr), M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
524                 /* x87 state */
525                 xsave_area_desc[0].offset = 0;
526                 xsave_area_desc[0].size = 160;
527                 /* XMM */
528                 xsave_area_desc[1].offset = 160;
529                 xsave_area_desc[1].size = 288 - 160;
530
531                 for (i = 2; i < max_ext_n; i++) {
532                         cpuid_count(0xd, i, cp);
533                         xsave_area_desc[i].offset = cp[1];
534                         xsave_area_desc[i].size = cp[0];
535                 }
536         }
537 #endif
538
539         fpu_save_area_zone = uma_zcreate("FPU_save_area",
540             cpu_max_ext_state_size, NULL, NULL, NULL, NULL,
541             XSAVE_AREA_ALIGN - 1, 0);
542
543         start_emulating();
544         intr_restore(saveintr);
545 }
546 SYSINIT(npxinitstate, SI_SUB_DRIVERS, SI_ORDER_ANY, npxinitstate, NULL);
547
548 /*
549  * Free coprocessor (if we have it).
550  */
551 void
552 npxexit(td)
553         struct thread *td;
554 {
555
556         critical_enter();
557         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
558                 stop_emulating();
559                 fpusave(curpcb->pcb_save);
560                 start_emulating();
561                 PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
562         }
563         critical_exit();
564 #ifdef NPX_DEBUG
565         if (hw_float) {
566                 u_int   masked_exceptions;
567
568                 masked_exceptions = GET_FPU_CW(td) & GET_FPU_SW(td) & 0x7f;
569                 /*
570                  * Log exceptions that would have trapped with the old
571                  * control word (overflow, divide by 0, and invalid operand).
572                  */
573                 if (masked_exceptions & 0x0d)
574                         log(LOG_ERR,
575         "pid %d (%s) exited with masked floating point exceptions 0x%02x\n",
576                             td->td_proc->p_pid, td->td_proc->p_comm,
577                             masked_exceptions);
578         }
579 #endif
580 }
581
582 int
583 npxformat()
584 {
585
586         if (!hw_float)
587                 return (_MC_FPFMT_NODEV);
588 #ifdef  CPU_ENABLE_SSE
589         if (cpu_fxsr)
590                 return (_MC_FPFMT_XMM);
591 #endif
592         return (_MC_FPFMT_387);
593 }
594
595 /* 
596  * The following mechanism is used to ensure that the FPE_... value
597  * that is passed as a trapcode to the signal handler of the user
598  * process does not have more than one bit set.
599  * 
600  * Multiple bits may be set if the user process modifies the control
601  * word while a status word bit is already set.  While this is a sign
602  * of bad coding, we have no choise than to narrow them down to one
603  * bit, since we must not send a trapcode that is not exactly one of
604  * the FPE_ macros.
605  *
606  * The mechanism has a static table with 127 entries.  Each combination
607  * of the 7 FPU status word exception bits directly translates to a
608  * position in this table, where a single FPE_... value is stored.
609  * This FPE_... value stored there is considered the "most important"
610  * of the exception bits and will be sent as the signal code.  The
611  * precedence of the bits is based upon Intel Document "Numerical
612  * Applications", Chapter "Special Computational Situations".
613  *
614  * The macro to choose one of these values does these steps: 1) Throw
615  * away status word bits that cannot be masked.  2) Throw away the bits
616  * currently masked in the control word, assuming the user isn't
617  * interested in them anymore.  3) Reinsert status word bit 7 (stack
618  * fault) if it is set, which cannot be masked but must be presered.
619  * 4) Use the remaining bits to point into the trapcode table.
620  *
621  * The 6 maskable bits in order of their preference, as stated in the
622  * above referenced Intel manual:
623  * 1  Invalid operation (FP_X_INV)
624  * 1a   Stack underflow
625  * 1b   Stack overflow
626  * 1c   Operand of unsupported format
627  * 1d   SNaN operand.
628  * 2  QNaN operand (not an exception, irrelavant here)
629  * 3  Any other invalid-operation not mentioned above or zero divide
630  *      (FP_X_INV, FP_X_DZ)
631  * 4  Denormal operand (FP_X_DNML)
632  * 5  Numeric over/underflow (FP_X_OFL, FP_X_UFL)
633  * 6  Inexact result (FP_X_IMP) 
634  */
635 static char fpetable[128] = {
636         0,
637         FPE_FLTINV,     /*  1 - INV */
638         FPE_FLTUND,     /*  2 - DNML */
639         FPE_FLTINV,     /*  3 - INV | DNML */
640         FPE_FLTDIV,     /*  4 - DZ */
641         FPE_FLTINV,     /*  5 - INV | DZ */
642         FPE_FLTDIV,     /*  6 - DNML | DZ */
643         FPE_FLTINV,     /*  7 - INV | DNML | DZ */
644         FPE_FLTOVF,     /*  8 - OFL */
645         FPE_FLTINV,     /*  9 - INV | OFL */
646         FPE_FLTUND,     /*  A - DNML | OFL */
647         FPE_FLTINV,     /*  B - INV | DNML | OFL */
648         FPE_FLTDIV,     /*  C - DZ | OFL */
649         FPE_FLTINV,     /*  D - INV | DZ | OFL */
650         FPE_FLTDIV,     /*  E - DNML | DZ | OFL */
651         FPE_FLTINV,     /*  F - INV | DNML | DZ | OFL */
652         FPE_FLTUND,     /* 10 - UFL */
653         FPE_FLTINV,     /* 11 - INV | UFL */
654         FPE_FLTUND,     /* 12 - DNML | UFL */
655         FPE_FLTINV,     /* 13 - INV | DNML | UFL */
656         FPE_FLTDIV,     /* 14 - DZ | UFL */
657         FPE_FLTINV,     /* 15 - INV | DZ | UFL */
658         FPE_FLTDIV,     /* 16 - DNML | DZ | UFL */
659         FPE_FLTINV,     /* 17 - INV | DNML | DZ | UFL */
660         FPE_FLTOVF,     /* 18 - OFL | UFL */
661         FPE_FLTINV,     /* 19 - INV | OFL | UFL */
662         FPE_FLTUND,     /* 1A - DNML | OFL | UFL */
663         FPE_FLTINV,     /* 1B - INV | DNML | OFL | UFL */
664         FPE_FLTDIV,     /* 1C - DZ | OFL | UFL */
665         FPE_FLTINV,     /* 1D - INV | DZ | OFL | UFL */
666         FPE_FLTDIV,     /* 1E - DNML | DZ | OFL | UFL */
667         FPE_FLTINV,     /* 1F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL */
668         FPE_FLTRES,     /* 20 - IMP */
669         FPE_FLTINV,     /* 21 - INV | IMP */
670         FPE_FLTUND,     /* 22 - DNML | IMP */
671         FPE_FLTINV,     /* 23 - INV | DNML | IMP */
672         FPE_FLTDIV,     /* 24 - DZ | IMP */
673         FPE_FLTINV,     /* 25 - INV | DZ | IMP */
674         FPE_FLTDIV,     /* 26 - DNML | DZ | IMP */
675         FPE_FLTINV,     /* 27 - INV | DNML | DZ | IMP */
676         FPE_FLTOVF,     /* 28 - OFL | IMP */
677         FPE_FLTINV,     /* 29 - INV | OFL | IMP */
678         FPE_FLTUND,     /* 2A - DNML | OFL | IMP */
679         FPE_FLTINV,     /* 2B - INV | DNML | OFL | IMP */
680         FPE_FLTDIV,     /* 2C - DZ | OFL | IMP */
681         FPE_FLTINV,     /* 2D - INV | DZ | OFL | IMP */
682         FPE_FLTDIV,     /* 2E - DNML | DZ | OFL | IMP */
683         FPE_FLTINV,     /* 2F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP */
684         FPE_FLTUND,     /* 30 - UFL | IMP */
685         FPE_FLTINV,     /* 31 - INV | UFL | IMP */
686         FPE_FLTUND,     /* 32 - DNML | UFL | IMP */
687         FPE_FLTINV,     /* 33 - INV | DNML | UFL | IMP */
688         FPE_FLTDIV,     /* 34 - DZ | UFL | IMP */
689         FPE_FLTINV,     /* 35 - INV | DZ | UFL | IMP */
690         FPE_FLTDIV,     /* 36 - DNML | DZ | UFL | IMP */
691         FPE_FLTINV,     /* 37 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP */
692         FPE_FLTOVF,     /* 38 - OFL | UFL | IMP */
693         FPE_FLTINV,     /* 39 - INV | OFL | UFL | IMP */
694         FPE_FLTUND,     /* 3A - DNML | OFL | UFL | IMP */
695         FPE_FLTINV,     /* 3B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP */
696         FPE_FLTDIV,     /* 3C - DZ | OFL | UFL | IMP */
697         FPE_FLTINV,     /* 3D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP */
698         FPE_FLTDIV,     /* 3E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
699         FPE_FLTINV,     /* 3F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
700         FPE_FLTSUB,     /* 40 - STK */
701         FPE_FLTSUB,     /* 41 - INV | STK */
702         FPE_FLTUND,     /* 42 - DNML | STK */
703         FPE_FLTSUB,     /* 43 - INV | DNML | STK */
704         FPE_FLTDIV,     /* 44 - DZ | STK */
705         FPE_FLTSUB,     /* 45 - INV | DZ | STK */
706         FPE_FLTDIV,     /* 46 - DNML | DZ | STK */
707         FPE_FLTSUB,     /* 47 - INV | DNML | DZ | STK */
708         FPE_FLTOVF,     /* 48 - OFL | STK */
709         FPE_FLTSUB,     /* 49 - INV | OFL | STK */
710         FPE_FLTUND,     /* 4A - DNML | OFL | STK */
711         FPE_FLTSUB,     /* 4B - INV | DNML | OFL | STK */
712         FPE_FLTDIV,     /* 4C - DZ | OFL | STK */
713         FPE_FLTSUB,     /* 4D - INV | DZ | OFL | STK */
714         FPE_FLTDIV,     /* 4E - DNML | DZ | OFL | STK */
715         FPE_FLTSUB,     /* 4F - INV | DNML | DZ | OFL | STK */
716         FPE_FLTUND,     /* 50 - UFL | STK */
717         FPE_FLTSUB,     /* 51 - INV | UFL | STK */
718         FPE_FLTUND,     /* 52 - DNML | UFL | STK */
719         FPE_FLTSUB,     /* 53 - INV | DNML | UFL | STK */
720         FPE_FLTDIV,     /* 54 - DZ | UFL | STK */
721         FPE_FLTSUB,     /* 55 - INV | DZ | UFL | STK */
722         FPE_FLTDIV,     /* 56 - DNML | DZ | UFL | STK */
723         FPE_FLTSUB,     /* 57 - INV | DNML | DZ | UFL | STK */
724         FPE_FLTOVF,     /* 58 - OFL | UFL | STK */
725         FPE_FLTSUB,     /* 59 - INV | OFL | UFL | STK */
726         FPE_FLTUND,     /* 5A - DNML | OFL | UFL | STK */
727         FPE_FLTSUB,     /* 5B - INV | DNML | OFL | UFL | STK */
728         FPE_FLTDIV,     /* 5C - DZ | OFL | UFL | STK */
729         FPE_FLTSUB,     /* 5D - INV | DZ | OFL | UFL | STK */
730         FPE_FLTDIV,     /* 5E - DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
731         FPE_FLTSUB,     /* 5F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
732         FPE_FLTRES,     /* 60 - IMP | STK */
733         FPE_FLTSUB,     /* 61 - INV | IMP | STK */
734         FPE_FLTUND,     /* 62 - DNML | IMP | STK */
735         FPE_FLTSUB,     /* 63 - INV | DNML | IMP | STK */
736         FPE_FLTDIV,     /* 64 - DZ | IMP | STK */
737         FPE_FLTSUB,     /* 65 - INV | DZ | IMP | STK */
738         FPE_FLTDIV,     /* 66 - DNML | DZ | IMP | STK */
739         FPE_FLTSUB,     /* 67 - INV | DNML | DZ | IMP | STK */
740         FPE_FLTOVF,     /* 68 - OFL | IMP | STK */
741         FPE_FLTSUB,     /* 69 - INV | OFL | IMP | STK */
742         FPE_FLTUND,     /* 6A - DNML | OFL | IMP | STK */
743         FPE_FLTSUB,     /* 6B - INV | DNML | OFL | IMP | STK */
744         FPE_FLTDIV,     /* 6C - DZ | OFL | IMP | STK */
745         FPE_FLTSUB,     /* 6D - INV | DZ | OFL | IMP | STK */
746         FPE_FLTDIV,     /* 6E - DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
747         FPE_FLTSUB,     /* 6F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
748         FPE_FLTUND,     /* 70 - UFL | IMP | STK */
749         FPE_FLTSUB,     /* 71 - INV | UFL | IMP | STK */
750         FPE_FLTUND,     /* 72 - DNML | UFL | IMP | STK */
751         FPE_FLTSUB,     /* 73 - INV | DNML | UFL | IMP | STK */
752         FPE_FLTDIV,     /* 74 - DZ | UFL | IMP | STK */
753         FPE_FLTSUB,     /* 75 - INV | DZ | UFL | IMP | STK */
754         FPE_FLTDIV,     /* 76 - DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
755         FPE_FLTSUB,     /* 77 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
756         FPE_FLTOVF,     /* 78 - OFL | UFL | IMP | STK */
757         FPE_FLTSUB,     /* 79 - INV | OFL | UFL | IMP | STK */
758         FPE_FLTUND,     /* 7A - DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
759         FPE_FLTSUB,     /* 7B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
760         FPE_FLTDIV,     /* 7C - DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
761         FPE_FLTSUB,     /* 7D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
762         FPE_FLTDIV,     /* 7E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
763         FPE_FLTSUB,     /* 7F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
764 };
765
766 /*
767  * Read the FP status and control words, then generate si_code value
768  * for SIGFPE.  The error code chosen will be one of the
769  * FPE_... macros.  It will be sent as the second argument to old
770  * BSD-style signal handlers and as "siginfo_t->si_code" (second
771  * argument) to SA_SIGINFO signal handlers.
772  *
773  * Some time ago, we cleared the x87 exceptions with FNCLEX there.
774  * Clearing exceptions was necessary mainly to avoid IRQ13 bugs.  The
775  * usermode code which understands the FPU hardware enough to enable
776  * the exceptions, can also handle clearing the exception state in the
777  * handler.  The only consequence of not clearing the exception is the
778  * rethrow of the SIGFPE on return from the signal handler and
779  * reexecution of the corresponding instruction.
780  *
781  * For XMM traps, the exceptions were never cleared.
782  */
783 int
784 npxtrap_x87(void)
785 {
786         u_short control, status;
787
788         if (!hw_float) {
789                 printf(
790         "npxtrap_x87: fpcurthread = %p, curthread = %p, hw_float = %d\n",
791                        PCPU_GET(fpcurthread), curthread, hw_float);
792                 panic("npxtrap from nowhere");
793         }
794         critical_enter();
795
796         /*
797          * Interrupt handling (for another interrupt) may have pushed the
798          * state to memory.  Fetch the relevant parts of the state from
799          * wherever they are.
800          */
801         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread) {
802                 control = GET_FPU_CW(curthread);
803                 status = GET_FPU_SW(curthread);
804         } else {
805                 fnstcw(&control);
806                 fnstsw(&status);
807         }
808         critical_exit();
809         return (fpetable[status & ((~control & 0x3f) | 0x40)]);
810 }
811
812 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
813 int
814 npxtrap_sse(void)
815 {
816         u_int mxcsr;
817
818         if (!hw_float) {
819                 printf(
820         "npxtrap_sse: fpcurthread = %p, curthread = %p, hw_float = %d\n",
821                        PCPU_GET(fpcurthread), curthread, hw_float);
822                 panic("npxtrap from nowhere");
823         }
824         critical_enter();
825         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread)
826                 mxcsr = curthread->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr;
827         else
828                 stmxcsr(&mxcsr);
829         critical_exit();
830         return (fpetable[(mxcsr & (~mxcsr >> 7)) & 0x3f]);
831 }
832 #endif
833
834 /*
835  * Implement device not available (DNA) exception
836  *
837  * It would be better to switch FP context here (if curthread != fpcurthread)
838  * and not necessarily for every context switch, but it is too hard to
839  * access foreign pcb's.
840  */
841
842 static int err_count = 0;
843
844 int
845 npxdna(void)
846 {
847
848         if (!hw_float)
849                 return (0);
850         critical_enter();
851         if (PCPU_GET(fpcurthread) == curthread) {
852                 printf("npxdna: fpcurthread == curthread %d times\n",
853                     ++err_count);
854                 stop_emulating();
855                 critical_exit();
856                 return (1);
857         }
858         if (PCPU_GET(fpcurthread) != NULL) {
859                 printf("npxdna: fpcurthread = %p (%d), curthread = %p (%d)\n",
860                        PCPU_GET(fpcurthread),
861                        PCPU_GET(fpcurthread)->td_proc->p_pid,
862                        curthread, curthread->td_proc->p_pid);
863                 panic("npxdna");
864         }
865         stop_emulating();
866         /*
867          * Record new context early in case frstor causes a trap.
868          */
869         PCPU_SET(fpcurthread, curthread);
870
871 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
872         if (cpu_fxsr)
873                 fpu_clean_state();
874 #endif
875
876         if ((curpcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) == 0) {
877                 /*
878                  * This is the first time this thread has used the FPU or
879                  * the PCB doesn't contain a clean FPU state.  Explicitly
880                  * load an initial state.
881                  *
882                  * We prefer to restore the state from the actual save
883                  * area in PCB instead of directly loading from
884                  * npx_initialstate, to ignite the XSAVEOPT
885                  * tracking engine.
886                  */
887                 bcopy(npx_initialstate, curpcb->pcb_save, cpu_max_ext_state_size);
888                 fpurstor(curpcb->pcb_save);
889                 if (curpcb->pcb_initial_npxcw != __INITIAL_NPXCW__)
890                         fldcw(curpcb->pcb_initial_npxcw);
891                 curpcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
892                 if (PCB_USER_FPU(curpcb))
893                         curpcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE;
894         } else {
895                 fpurstor(curpcb->pcb_save);
896         }
897         critical_exit();
898
899         return (1);
900 }
901
902 /*
903  * Wrapper for fpusave() called from context switch routines.
904  *
905  * npxsave() must be called with interrupts disabled, so that it clears
906  * fpcurthread atomically with saving the state.  We require callers to do the
907  * disabling, since most callers need to disable interrupts anyway to call
908  * npxsave() atomically with checking fpcurthread.
909  */
910 void
911 npxsave(addr)
912         union savefpu *addr;
913 {
914
915         stop_emulating();
916 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
917         if (use_xsaveopt)
918                 xsaveopt((char *)addr, xsave_mask);
919         else
920 #endif
921                 fpusave(addr);
922         start_emulating();
923         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
924 }
925
926 /*
927  * Unconditionally save the current co-processor state across suspend and
928  * resume.
929  */
930 void
931 npxsuspend(union savefpu *addr)
932 {
933         register_t cr0;
934
935         if (!hw_float)
936                 return;
937         if (PCPU_GET(fpcurthread) == NULL) {
938                 bcopy(npx_initialstate, addr, cpu_max_ext_state_size);
939                 return;
940         }
941         cr0 = rcr0();
942         stop_emulating();
943         fpusave(addr);
944         load_cr0(cr0);
945 }
946
947 void
948 npxresume(union savefpu *addr)
949 {
950         register_t cr0;
951
952         if (!hw_float)
953                 return;
954
955         cr0 = rcr0();
956         npxinit(false);
957         stop_emulating();
958         fpurstor(addr);
959         load_cr0(cr0);
960 }
961
962 void
963 npxdrop()
964 {
965         struct thread *td;
966
967         /*
968          * Discard pending exceptions in the !cpu_fxsr case so that unmasked
969          * ones don't cause a panic on the next frstor.
970          */
971 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
972         if (!cpu_fxsr)
973 #endif
974                 fnclex();
975
976         td = PCPU_GET(fpcurthread);
977         KASSERT(td == curthread, ("fpudrop: fpcurthread != curthread"));
978         CRITICAL_ASSERT(td);
979         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
980         td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
981         start_emulating();
982 }
983
984 /*
985  * Get the user state of the FPU into pcb->pcb_user_save without
986  * dropping ownership (if possible).  It returns the FPU ownership
987  * status.
988  */
989 int
990 npxgetregs(struct thread *td)
991 {
992         struct pcb *pcb;
993 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
994         uint64_t *xstate_bv, bit;
995         char *sa;
996         int max_ext_n, i;
997 #endif
998         int owned;
999
1000         if (!hw_float)
1001                 return (_MC_FPOWNED_NONE);
1002
1003         pcb = td->td_pcb;
1004         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) == 0) {
1005                 bcopy(npx_initialstate, get_pcb_user_save_pcb(pcb),
1006                     cpu_max_ext_state_size);
1007                 SET_FPU_CW(get_pcb_user_save_pcb(pcb), pcb->pcb_initial_npxcw);
1008                 npxuserinited(td);
1009                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
1010         }
1011         critical_enter();
1012         if (td == PCPU_GET(fpcurthread)) {
1013                 fpusave(get_pcb_user_save_pcb(pcb));
1014 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1015                 if (!cpu_fxsr)
1016 #endif
1017                         /*
1018                          * fnsave initializes the FPU and destroys whatever
1019                          * context it contains.  Make sure the FPU owner
1020                          * starts with a clean state next time.
1021                          */
1022                         npxdrop();
1023                 owned = _MC_FPOWNED_FPU;
1024         } else {
1025                 owned = _MC_FPOWNED_PCB;
1026         }
1027         critical_exit();
1028 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1029         if (use_xsave) {
1030                 /*
1031                  * Handle partially saved state.
1032                  */
1033                 sa = (char *)get_pcb_user_save_pcb(pcb);
1034                 xstate_bv = (uint64_t *)(sa + sizeof(union savefpu) +
1035                     offsetof(struct xstate_hdr, xstate_bv));
1036                 if (xsave_mask >> 32 != 0)
1037                         max_ext_n = fls(xsave_mask >> 32) + 32;
1038                 else
1039                         max_ext_n = fls(xsave_mask);
1040                 for (i = 0; i < max_ext_n; i++) {
1041                         bit = 1ULL << i;
1042                         if ((xsave_mask & bit) == 0 || (*xstate_bv & bit) != 0)
1043                                 continue;
1044                         bcopy((char *)npx_initialstate +
1045                             xsave_area_desc[i].offset,
1046                             sa + xsave_area_desc[i].offset,
1047                             xsave_area_desc[i].size);
1048                         *xstate_bv |= bit;
1049                 }
1050         }
1051 #endif
1052         return (owned);
1053 }
1054
1055 void
1056 npxuserinited(struct thread *td)
1057 {
1058         struct pcb *pcb;
1059
1060         pcb = td->td_pcb;
1061         if (PCB_USER_FPU(pcb))
1062                 pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1063         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE;
1064 }
1065
1066 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1067 int
1068 npxsetxstate(struct thread *td, char *xfpustate, size_t xfpustate_size)
1069 {
1070         struct xstate_hdr *hdr, *ehdr;
1071         size_t len, max_len;
1072         uint64_t bv;
1073
1074         /* XXXKIB should we clear all extended state in xstate_bv instead ? */
1075         if (xfpustate == NULL)
1076                 return (0);
1077         if (!use_xsave)
1078                 return (EOPNOTSUPP);
1079
1080         len = xfpustate_size;
1081         if (len < sizeof(struct xstate_hdr))
1082                 return (EINVAL);
1083         max_len = cpu_max_ext_state_size - sizeof(union savefpu);
1084         if (len > max_len)
1085                 return (EINVAL);
1086
1087         ehdr = (struct xstate_hdr *)xfpustate;
1088         bv = ehdr->xstate_bv;
1089
1090         /*
1091          * Avoid #gp.
1092          */
1093         if (bv & ~xsave_mask)
1094                 return (EINVAL);
1095
1096         hdr = (struct xstate_hdr *)(get_pcb_user_save_td(td) + 1);
1097
1098         hdr->xstate_bv = bv;
1099         bcopy(xfpustate + sizeof(struct xstate_hdr),
1100             (char *)(hdr + 1), len - sizeof(struct xstate_hdr));
1101
1102         return (0);
1103 }
1104 #endif
1105
1106 int
1107 npxsetregs(struct thread *td, union savefpu *addr, char *xfpustate,
1108         size_t xfpustate_size)
1109 {
1110         struct pcb *pcb;
1111 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1112         int error;
1113 #endif
1114
1115         if (!hw_float)
1116                 return (ENXIO);
1117
1118         pcb = td->td_pcb;
1119         critical_enter();
1120         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
1121 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1122                 error = npxsetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
1123                 if (error != 0) {
1124                         critical_exit();
1125                         return (error);
1126                 }
1127                 if (!cpu_fxsr)
1128 #endif
1129                         fnclex();       /* As in npxdrop(). */
1130                 bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
1131                 fpurstor(get_pcb_user_save_td(td));
1132                 critical_exit();
1133                 pcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE | PCB_NPXINITDONE;
1134         } else {
1135                 critical_exit();
1136 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1137                 error = npxsetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
1138                 if (error != 0)
1139                         return (error);
1140 #endif
1141                 bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
1142                 npxuserinited(td);
1143         }
1144         return (0);
1145 }
1146
1147 static void
1148 fpusave(addr)
1149         union savefpu *addr;
1150 {
1151         
1152 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1153         if (use_xsave)
1154                 xsave((char *)addr, xsave_mask);
1155         else if (cpu_fxsr)
1156                 fxsave(addr);
1157         else
1158 #endif
1159                 fnsave(addr);
1160 }
1161
1162 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1163 static void
1164 npx_fill_fpregs_xmm1(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
1165 {
1166         struct env87 *penv_87;
1167         struct envxmm *penv_xmm;
1168         int i;
1169
1170         penv_87 = &sv_87->sv_env;
1171         penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1172
1173         /* FPU control/status */
1174         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
1175         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
1176         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
1177         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
1178         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
1179         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
1180         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
1181
1182         /* FPU registers and tags */
1183         penv_87->en_tw = 0xffff;
1184         for (i = 0; i < 8; ++i) {
1185                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
1186                 if ((penv_xmm->en_tw & (1 << i)) != 0)
1187                         /* zero and special are set as valid */
1188                         penv_87->en_tw &= ~(3 << i);
1189         }
1190 }
1191
1192 void
1193 npx_fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
1194 {
1195
1196         bzero(sv_87, sizeof(*sv_87));
1197         npx_fill_fpregs_xmm1(sv_xmm, sv_87);
1198 }
1199
1200 void
1201 npx_set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
1202 {
1203         struct env87 *penv_87;
1204         struct envxmm *penv_xmm;
1205         int i;
1206
1207         penv_87 = &sv_87->sv_env;
1208         penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1209
1210         /* FPU control/status */
1211         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
1212         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
1213         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
1214         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
1215         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
1216         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
1217         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
1218
1219         /* FPU registers and tags */
1220         penv_xmm->en_tw = 0;
1221         for (i = 0; i < 8; ++i) {
1222                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
1223                 if ((penv_87->en_tw && (3 << i)) != (3 << i))
1224                     penv_xmm->en_tw |= 1 << i;
1225         }
1226 }
1227 #endif /* CPU_ENABLE_SSE */
1228
1229 void
1230 npx_get_fsave(void *addr)
1231 {
1232         struct thread *td;
1233         union savefpu *sv;
1234
1235         td = curthread;
1236         npxgetregs(td);
1237         sv = get_pcb_user_save_td(td);
1238 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1239         if (cpu_fxsr)
1240                 npx_fill_fpregs_xmm1(&sv->sv_xmm, addr);
1241         else
1242 #endif
1243                 bcopy(sv, addr, sizeof(struct env87) +
1244                     sizeof(struct fpacc87[8]));
1245 }
1246
1247 int
1248 npx_set_fsave(void *addr)
1249 {
1250         union savefpu sv;
1251         int error;
1252
1253         bzero(&sv, sizeof(sv));
1254 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1255         if (cpu_fxsr)
1256                 npx_set_fpregs_xmm(addr, &sv.sv_xmm);
1257         else
1258 #endif
1259                 bcopy(addr, &sv, sizeof(struct env87) +
1260                     sizeof(struct fpacc87[8]));
1261         error = npxsetregs(curthread, &sv, NULL, 0);
1262         return (error);
1263 }
1264
1265 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1266 /*
1267  * On AuthenticAMD processors, the fxrstor instruction does not restore
1268  * the x87's stored last instruction pointer, last data pointer, and last
1269  * opcode values, except in the rare case in which the exception summary
1270  * (ES) bit in the x87 status word is set to 1.
1271  *
1272  * In order to avoid leaking this information across processes, we clean
1273  * these values by performing a dummy load before executing fxrstor().
1274  */
1275 static void
1276 fpu_clean_state(void)
1277 {
1278         static float dummy_variable = 0.0;
1279         u_short status;
1280
1281         /*
1282          * Clear the ES bit in the x87 status word if it is currently
1283          * set, in order to avoid causing a fault in the upcoming load.
1284          */
1285         fnstsw(&status);
1286         if (status & 0x80)
1287                 fnclex();
1288
1289         /*
1290          * Load the dummy variable into the x87 stack.  This mangles
1291          * the x87 stack, but we don't care since we're about to call
1292          * fxrstor() anyway.
1293          */
1294         __asm __volatile("ffree %%st(7); flds %0" : : "m" (dummy_variable));
1295 }
1296 #endif /* CPU_ENABLE_SSE */
1297
1298 static void
1299 fpurstor(addr)
1300         union savefpu *addr;
1301 {
1302
1303 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
1304         if (use_xsave)
1305                 xrstor((char *)addr, xsave_mask);
1306         else if (cpu_fxsr)
1307                 fxrstor(addr);
1308         else
1309 #endif
1310                 frstor(addr);
1311 }
1312
1313 #ifdef DEV_ISA
1314 /*
1315  * This sucks up the legacy ISA support assignments from PNPBIOS/ACPI.
1316  */
1317 static struct isa_pnp_id npxisa_ids[] = {
1318         { 0x040cd041, "Legacy ISA coprocessor support" }, /* PNP0C04 */
1319         { 0 }
1320 };
1321
1322 static int
1323 npxisa_probe(device_t dev)
1324 {
1325         int result;
1326         if ((result = ISA_PNP_PROBE(device_get_parent(dev), dev, npxisa_ids)) <= 0) {
1327                 device_quiet(dev);
1328         }
1329         return(result);
1330 }
1331
1332 static int
1333 npxisa_attach(device_t dev)
1334 {
1335         return (0);
1336 }
1337
1338 static device_method_t npxisa_methods[] = {
1339         /* Device interface */
1340         DEVMETHOD(device_probe,         npxisa_probe),
1341         DEVMETHOD(device_attach,        npxisa_attach),
1342         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
1343         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
1344         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
1345         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
1346         
1347         { 0, 0 }
1348 };
1349
1350 static driver_t npxisa_driver = {
1351         "npxisa",
1352         npxisa_methods,
1353         1,                      /* no softc */
1354 };
1355
1356 static devclass_t npxisa_devclass;
1357
1358 DRIVER_MODULE(npxisa, isa, npxisa_driver, npxisa_devclass, 0, 0);
1359 #ifndef PC98
1360 DRIVER_MODULE(npxisa, acpi, npxisa_driver, npxisa_devclass, 0, 0);
1361 #endif
1362 #endif /* DEV_ISA */
1363
1364 static MALLOC_DEFINE(M_FPUKERN_CTX, "fpukern_ctx",
1365     "Kernel contexts for FPU state");
1366
1367 #define FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE 0x01
1368 #define FPU_KERN_CTX_DUMMY       0x02
1369 #define FPU_KERN_CTX_INUSE       0x04
1370
1371 struct fpu_kern_ctx {
1372         union savefpu *prev;
1373         uint32_t flags;
1374         char hwstate1[];
1375 };
1376
1377 struct fpu_kern_ctx *
1378 fpu_kern_alloc_ctx(u_int flags)
1379 {
1380         struct fpu_kern_ctx *res;
1381         size_t sz;
1382
1383         sz = sizeof(struct fpu_kern_ctx) + XSAVE_AREA_ALIGN +
1384             cpu_max_ext_state_size;
1385         res = malloc(sz, M_FPUKERN_CTX, ((flags & FPU_KERN_NOWAIT) ?
1386             M_NOWAIT : M_WAITOK) | M_ZERO);
1387         return (res);
1388 }
1389
1390 void
1391 fpu_kern_free_ctx(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1392 {
1393
1394         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0, ("free'ing inuse ctx"));
1395         /* XXXKIB clear the memory ? */
1396         free(ctx, M_FPUKERN_CTX);
1397 }
1398
1399 static union savefpu *
1400 fpu_kern_ctx_savefpu(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1401 {
1402         vm_offset_t p;
1403
1404         p = (vm_offset_t)&ctx->hwstate1;
1405         p = roundup2(p, XSAVE_AREA_ALIGN);
1406         return ((union savefpu *)p);
1407 }
1408
1409 int
1410 fpu_kern_enter(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx, u_int flags)
1411 {
1412         struct pcb *pcb;
1413
1414         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0, ("using inuse ctx"));
1415
1416         if ((flags & FPU_KERN_KTHR) != 0 && is_fpu_kern_thread(0)) {
1417                 ctx->flags = FPU_KERN_CTX_DUMMY | FPU_KERN_CTX_INUSE;
1418                 return (0);
1419         }
1420         pcb = td->td_pcb;
1421         KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb) || pcb->pcb_save ==
1422             get_pcb_user_save_pcb(pcb), ("mangled pcb_save"));
1423         ctx->flags = FPU_KERN_CTX_INUSE;
1424         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) != 0)
1425                 ctx->flags |= FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE;
1426         npxexit(td);
1427         ctx->prev = pcb->pcb_save;
1428         pcb->pcb_save = fpu_kern_ctx_savefpu(ctx);
1429         pcb->pcb_flags |= PCB_KERNNPX;
1430         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1431         return (0);
1432 }
1433
1434 int
1435 fpu_kern_leave(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx)
1436 {
1437         struct pcb *pcb;
1438
1439         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) != 0,
1440             ("leaving not inuse ctx"));
1441         ctx->flags &= ~FPU_KERN_CTX_INUSE;
1442
1443         if (is_fpu_kern_thread(0) && (ctx->flags & FPU_KERN_CTX_DUMMY) != 0)
1444                 return (0);
1445         pcb = td->td_pcb;
1446         critical_enter();
1447         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread))
1448                 npxdrop();
1449         critical_exit();
1450         pcb->pcb_save = ctx->prev;
1451         if (pcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(pcb)) {
1452                 if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXUSERINITDONE) != 0)
1453                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1454                 else
1455                         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1456                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_KERNNPX;
1457         } else {
1458                 if ((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE) != 0)
1459                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1460                 else
1461                         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1462                 KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb), ("unpaired fpu_kern_leave"));
1463         }
1464         return (0);
1465 }
1466
1467 int
1468 fpu_kern_thread(u_int flags)
1469 {
1470
1471         KASSERT((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0,
1472             ("Only kthread may use fpu_kern_thread"));
1473         KASSERT(curpcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(curpcb),
1474             ("mangled pcb_save"));
1475         KASSERT(PCB_USER_FPU(curpcb), ("recursive call"));
1476
1477         curpcb->pcb_flags |= PCB_KERNNPX;
1478         return (0);
1479 }
1480
1481 int
1482 is_fpu_kern_thread(u_int flags)
1483 {
1484
1485         if ((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
1486                 return (0);
1487         return ((curpcb->pcb_flags & PCB_KERNNPX) != 0);
1488 }
1489
1490 /*
1491  * FPU save area alloc/free/init utility routines
1492  */
1493 union savefpu *
1494 fpu_save_area_alloc(void)
1495 {
1496
1497         return (uma_zalloc(fpu_save_area_zone, 0));
1498 }
1499
1500 void
1501 fpu_save_area_free(union savefpu *fsa)
1502 {
1503
1504         uma_zfree(fpu_save_area_zone, fsa);
1505 }
1506
1507 void
1508 fpu_save_area_reset(union savefpu *fsa)
1509 {
1510
1511         bcopy(npx_initialstate, fsa, cpu_max_ext_state_size);
1512 }