sys/amd64/amd64/fpu.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1990 William Jolitz.
   5  * Copyright (c) 1991 The Regents of the University of California.
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  18  *    without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  30  * SUCH DAMAGE.
  31  *
  32  *      from: @(#)npx.c 7.2 (Berkeley) 5/12/91
  33  */
  34
  35 #include <sys/cdefs.h>
  36 __FBSDID("$FreeBSD$");
  37
  38 #include <sys/param.h>
  39 #include <sys/systm.h>
  40 #include <sys/bus.h>
  41 #include <sys/kernel.h>
  42 #include <sys/lock.h>
  43 #include <sys/malloc.h>
  44 #include <sys/module.h>
  45 #include <sys/mutex.h>
  46 #include <sys/mutex.h>
  47 #include <sys/proc.h>
  48 #include <sys/sysctl.h>
  49 #include <sys/sysent.h>
  50 #include <machine/bus.h>
  51 #include <sys/rman.h>
  52 #include <sys/signalvar.h>
  53 #include <vm/uma.h>
  54
  55 #include <machine/cputypes.h>
  56 #include <machine/frame.h>
  57 #include <machine/intr_machdep.h>
  58 #include <machine/md_var.h>
  59 #include <machine/pcb.h>
  60 #include <machine/psl.h>
  61 #include <machine/resource.h>
  62 #include <machine/specialreg.h>
  63 #include <machine/segments.h>
  64 #include <machine/ucontext.h>
  65 #include <x86/ifunc.h>
  66
  67 /*
  68  * Floating point support.
  69  */
  70
  71 #if defined(__GNUCLIKE_ASM) && !defined(lint)
  72
  73 #define fldcw(cw)               __asm __volatile("fldcw %0" : : "m" (cw))
  74 #define fnclex()                __asm __volatile("fnclex")
  75 #define fninit()                __asm __volatile("fninit")
  76 #define fnstcw(addr)            __asm __volatile("fnstcw %0" : "=m" (*(addr)))
  77 #define fnstsw(addr)            __asm __volatile("fnstsw %0" : "=am" (*(addr)))
  78 #define fxrstor(addr)           __asm __volatile("fxrstor %0" : : "m" (*(addr)))
  79 #define fxsave(addr)            __asm __volatile("fxsave %0" : "=m" (*(addr)))
  80 #define ldmxcsr(csr)            __asm __volatile("ldmxcsr %0" : : "m" (csr))
  81 #define stmxcsr(addr)           __asm __volatile("stmxcsr %0" : : "m" (*(addr)))
  82
  83 static __inline void
  84 xrstor32(char *addr, uint64_t mask)
  85 {
  86         uint32_t low, hi;
  87
  88         low = mask;
  89         hi = mask >> 32;
  90         __asm __volatile("xrstor %0" : : "m" (*addr), "a" (low), "d" (hi));
  91 }
  92
  93 static __inline void
  94 xrstor64(char *addr, uint64_t mask)
  95 {
  96         uint32_t low, hi;
  97
  98         low = mask;
  99         hi = mask >> 32;
 100         __asm __volatile("xrstor64 %0" : : "m" (*addr), "a" (low), "d" (hi));
 101 }
 102
 103 static __inline void
 104 xsave32(char *addr, uint64_t mask)
 105 {
 106         uint32_t low, hi;
 107
 108         low = mask;
 109         hi = mask >> 32;
 110         __asm __volatile("xsave %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
 111             "memory");
 112 }
 113
 114 static __inline void
 115 xsave64(char *addr, uint64_t mask)
 116 {
 117         uint32_t low, hi;
 118
 119         low = mask;
 120         hi = mask >> 32;
 121         __asm __volatile("xsave64 %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
 122             "memory");
 123 }
 124
 125 static __inline void
 126 xsaveopt32(char *addr, uint64_t mask)
 127 {
 128         uint32_t low, hi;
 129
 130         low = mask;
 131         hi = mask >> 32;
 132         __asm __volatile("xsaveopt %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
 133             "memory");
 134 }
 135
 136 static __inline void
 137 xsaveopt64(char *addr, uint64_t mask)
 138 {
 139         uint32_t low, hi;
 140
 141         low = mask;
 142         hi = mask >> 32;
 143         __asm __volatile("xsaveopt64 %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
 144             "memory");
 145 }
 146
 147 #else   /* !(__GNUCLIKE_ASM && !lint) */
 148
 149 void    fldcw(u_short cw);
 150 void    fnclex(void);
 151 void    fninit(void);
 152 void    fnstcw(caddr_t addr);
 153 void    fnstsw(caddr_t addr);
 154 void    fxsave(caddr_t addr);
 155 void    fxrstor(caddr_t addr);
 156 void    ldmxcsr(u_int csr);
 157 void    stmxcsr(u_int *csr);
 158 void    xrstor32(char *addr, uint64_t mask);
 159 void    xrstor64(char *addr, uint64_t mask);
 160 void    xsave32(char *addr, uint64_t mask);
 161 void    xsave64(char *addr, uint64_t mask);
 162 void    xsaveopt32(char *addr, uint64_t mask);
 163 void    xsaveopt64(char *addr, uint64_t mask);
 164
 165 #endif  /* __GNUCLIKE_ASM && !lint */
 166
 167 #define start_emulating()       load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
 168 #define stop_emulating()        clts()
 169
 170 CTASSERT(sizeof(struct savefpu) == 512);
 171 CTASSERT(sizeof(struct xstate_hdr) == 64);
 172 CTASSERT(sizeof(struct savefpu_ymm) == 832);
 173
 174 /*
 175  * This requirement is to make it easier for asm code to calculate
 176  * offset of the fpu save area from the pcb address. FPU save area
 177  * must be 64-byte aligned.
 178  */
 179 CTASSERT(sizeof(struct pcb) % XSAVE_AREA_ALIGN == 0);
 180
 181 /*
 182  * Ensure the copy of XCR0 saved in a core is contained in the padding
 183  * area.
 184  */
 185 CTASSERT(X86_XSTATE_XCR0_OFFSET >= offsetof(struct savefpu, sv_pad) &&
 186     X86_XSTATE_XCR0_OFFSET + sizeof(uint64_t) <= sizeof(struct savefpu));
 187
 188 static  void    fpu_clean_state(void);
 189
 190 SYSCTL_INT(_hw, HW_FLOATINGPT, floatingpoint, CTLFLAG_RD,
 191     SYSCTL_NULL_INT_PTR, 1, "Floating point instructions executed in hardware");
 192
 193 int lazy_fpu_switch = 0;
 194 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, lazy_fpu_switch, CTLFLAG_RD,
 195     &lazy_fpu_switch, 0,
 196     "Lazily load FPU context after context switch");
 197
 198 int use_xsave;                  /* non-static for cpu_switch.S */
 199 uint64_t xsave_mask;            /* the same */
 200 static  uma_zone_t fpu_save_area_zone;
 201 static  struct savefpu *fpu_initialstate;
 202
 203 struct xsave_area_elm_descr {
 204         u_int   offset;
 205         u_int   size;
 206 } *xsave_area_desc;
 207
 208 static void
 209 fpusave_xsaveopt64(void *addr)
 210 {
 211         xsaveopt64((char *)addr, xsave_mask);
 212 }
 213
 214 static void
 215 fpusave_xsaveopt3264(void *addr)
 216 {
 217         if (SV_CURPROC_FLAG(SV_ILP32))
 218                 xsaveopt32((char *)addr, xsave_mask);
 219         else
 220                 xsaveopt64((char *)addr, xsave_mask);
 221 }
 222
 223 static void
 224 fpusave_xsave64(void *addr)
 225 {
 226         xsave64((char *)addr, xsave_mask);
 227 }
 228
 229 static void
 230 fpusave_xsave3264(void *addr)
 231 {
 232         if (SV_CURPROC_FLAG(SV_ILP32))
 233                 xsave32((char *)addr, xsave_mask);
 234         else
 235                 xsave64((char *)addr, xsave_mask);
 236 }
 237
 238 static void
 239 fpurestore_xrstor64(void *addr)
 240 {
 241         xrstor64((char *)addr, xsave_mask);
 242 }
 243
 244 static void
 245 fpurestore_xrstor3264(void *addr)
 246 {
 247         if (SV_CURPROC_FLAG(SV_ILP32))
 248                 xrstor32((char *)addr, xsave_mask);
 249         else
 250                 xrstor64((char *)addr, xsave_mask);
 251 }
 252
 253 static void
 254 fpusave_fxsave(void *addr)
 255 {
 256
 257         fxsave((char *)addr);
 258 }
 259
 260 static void
 261 fpurestore_fxrstor(void *addr)
 262 {
 263
 264         fxrstor((char *)addr);
 265 }
 266
 267 static void
 268 init_xsave(void)
 269 {
 270
 271         if (use_xsave)
 272                 return;
 273         if ((cpu_feature2 & CPUID2_XSAVE) == 0)
 274                 return;
 275         use_xsave = 1;
 276         TUNABLE_INT_FETCH("hw.use_xsave", &use_xsave);
 277 }
 278
 279 DEFINE_IFUNC(, void, fpusave, (void *), static)
 280 {
 281
 282         init_xsave();
 283         if (!use_xsave)
 284                 return (fpusave_fxsave);
 285         if ((cpu_stdext_feature & CPUID_EXTSTATE_XSAVEOPT) != 0) {
 286                 return ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_NFPUSG) != 0 ?
 287                     fpusave_xsaveopt64 : fpusave_xsaveopt3264);
 288         }
 289         return ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_NFPUSG) != 0 ?
 290             fpusave_xsave64 : fpusave_xsave3264);
 291 }
 292
 293 DEFINE_IFUNC(, void, fpurestore, (void *), static)
 294 {
 295
 296         init_xsave();
 297         if (!use_xsave)
 298                 return (fpurestore_fxrstor);
 299         return ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_NFPUSG) != 0 ?
 300             fpurestore_xrstor64 : fpurestore_xrstor3264);
 301 }
 302
 303 void
 304 fpususpend(void *addr)
 305 {
 306         u_long cr0;
 307
 308         cr0 = rcr0();
 309         stop_emulating();
 310         fpusave(addr);
 311         load_cr0(cr0);
 312 }
 313
 314 void
 315 fpuresume(void *addr)
 316 {
 317         u_long cr0;
 318
 319         cr0 = rcr0();
 320         stop_emulating();
 321         fninit();
 322         if (use_xsave)
 323                 load_xcr(XCR0, xsave_mask);
 324         fpurestore(addr);
 325         load_cr0(cr0);
 326 }
 327
 328 /*
 329  * Enable XSAVE if supported and allowed by user.
 330  * Calculate the xsave_mask.
 331  */
 332 static void
 333 fpuinit_bsp1(void)
 334 {
 335         u_int cp[4];
 336         uint64_t xsave_mask_user;
 337         bool old_wp;
 338
 339         if (!use_xsave)
 340                 return;
 341         cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
 342         xsave_mask = XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
 343         if ((cp[0] & xsave_mask) != xsave_mask)
 344                 panic("CPU0 does not support X87 or SSE: %x", cp[0]);
 345         xsave_mask = ((uint64_t)cp[3] << 32) | cp[0];
 346         xsave_mask_user = xsave_mask;
 347         TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.xsave_mask", &xsave_mask_user);
 348         xsave_mask_user |= XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
 349         xsave_mask &= xsave_mask_user;
 350         if ((xsave_mask & XFEATURE_AVX512) != XFEATURE_AVX512)
 351                 xsave_mask &= ~XFEATURE_AVX512;
 352         if ((xsave_mask & XFEATURE_MPX) != XFEATURE_MPX)
 353                 xsave_mask &= ~XFEATURE_MPX;
 354
 355         cpuid_count(0xd, 0x1, cp);
 356         if ((cp[0] & CPUID_EXTSTATE_XSAVEOPT) != 0) {
 357                 /*
 358                  * Patch the XSAVE instruction in the cpu_switch code
 359                  * to XSAVEOPT.  We assume that XSAVE encoding used
 360                  * REX byte, and set the bit 4 of the r/m byte.
 361                  *
 362                  * It seems that some BIOSes give control to the OS
 363                  * with CR0.WP already set, making the kernel text
 364                  * read-only before cpu_startup().
 365                  */
 366                 old_wp = disable_wp();
 367                 ctx_switch_xsave32[3] |= 0x10;
 368                 ctx_switch_xsave[3] |= 0x10;
 369                 restore_wp(old_wp);
 370         }
 371 }
 372
 373 /*
 374  * Calculate the fpu save area size.
 375  */
 376 static void
 377 fpuinit_bsp2(void)
 378 {
 379         u_int cp[4];
 380
 381         if (use_xsave) {
 382                 cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
 383                 cpu_max_ext_state_size = cp[1];
 384
 385                 /*
 386                  * Reload the cpu_feature2, since we enabled OSXSAVE.
 387                  */
 388                 do_cpuid(1, cp);
 389                 cpu_feature2 = cp[2];
 390         } else
 391                 cpu_max_ext_state_size = sizeof(struct savefpu);
 392 }
 393
 394 /*
 395  * Initialize the floating point unit.
 396  */
 397 void
 398 fpuinit(void)
 399 {
 400         register_t saveintr;
 401         u_int mxcsr;
 402         u_short control;
 403
 404         if (IS_BSP())
 405                 fpuinit_bsp1();
 406
 407         if (use_xsave) {
 408                 load_cr4(rcr4() | CR4_XSAVE);
 409                 load_xcr(XCR0, xsave_mask);
 410         }
 411
 412         /*
 413          * XCR0 shall be set up before CPU can report the save area size.
 414          */
 415         if (IS_BSP())
 416                 fpuinit_bsp2();
 417
 418         /*
 419          * It is too early for critical_enter() to work on AP.
 420          */
 421         saveintr = intr_disable();
 422         stop_emulating();
 423         fninit();
 424         control = __INITIAL_FPUCW__;
 425         fldcw(control);
 426         mxcsr = __INITIAL_MXCSR__;
 427         ldmxcsr(mxcsr);
 428         start_emulating();
 429         intr_restore(saveintr);
 430 }
 431
 432 /*
 433  * On the boot CPU we generate a clean state that is used to
 434  * initialize the floating point unit when it is first used by a
 435  * process.
 436  */
 437 static void
 438 fpuinitstate(void *arg __unused)
 439 {
 440         uint64_t *xstate_bv;
 441         register_t saveintr;
 442         int cp[4], i, max_ext_n;
 443
 444         fpu_initialstate = malloc(cpu_max_ext_state_size, M_DEVBUF,
 445             M_WAITOK | M_ZERO);
 446         saveintr = intr_disable();
 447         stop_emulating();
 448
 449         fpusave_fxsave(fpu_initialstate);
 450         if (fpu_initialstate->sv_env.en_mxcsr_mask)
 451                 cpu_mxcsr_mask = fpu_initialstate->sv_env.en_mxcsr_mask;
 452         else
 453                 cpu_mxcsr_mask = 0xFFBF;
 454
 455         /*
 456          * The fninit instruction does not modify XMM registers or x87
 457          * registers (MM/ST).  The fpusave call dumped the garbage
 458          * contained in the registers after reset to the initial state
 459          * saved.  Clear XMM and x87 registers file image to make the
 460          * startup program state and signal handler XMM/x87 register
 461          * content predictable.
 462          */
 463         bzero(fpu_initialstate->sv_fp, sizeof(fpu_initialstate->sv_fp));
 464         bzero(fpu_initialstate->sv_xmm, sizeof(fpu_initialstate->sv_xmm));
 465
 466         /*
 467          * Create a table describing the layout of the CPU Extended
 468          * Save Area.
 469          */
 470         if (use_xsave) {
 471                 xstate_bv = (uint64_t *)((char *)(fpu_initialstate + 1) +
 472                     offsetof(struct xstate_hdr, xstate_bv));
 473                 *xstate_bv = XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
 474
 475                 max_ext_n = flsl(xsave_mask);
 476                 xsave_area_desc = malloc(max_ext_n * sizeof(struct
 477                     xsave_area_elm_descr), M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
 478                 /* x87 state */
 479                 xsave_area_desc[0].offset = 0;
 480                 xsave_area_desc[0].size = 160;
 481                 /* XMM */
 482                 xsave_area_desc[1].offset = 160;
 483                 xsave_area_desc[1].size = 416 - 160;
 484
 485                 for (i = 2; i < max_ext_n; i++) {
 486                         cpuid_count(0xd, i, cp);
 487                         xsave_area_desc[i].offset = cp[1];
 488                         xsave_area_desc[i].size = cp[0];
 489                 }
 490         }
 491
 492         fpu_save_area_zone = uma_zcreate("FPU_save_area",
 493             cpu_max_ext_state_size, NULL, NULL, NULL, NULL,
 494             XSAVE_AREA_ALIGN - 1, 0);
 495
 496         start_emulating();
 497         intr_restore(saveintr);
 498 }
 499 /* EFIRT needs this to be initialized before we can enter our EFI environment */
 500 SYSINIT(fpuinitstate, SI_SUB_DRIVERS, SI_ORDER_FIRST, fpuinitstate, NULL);
 501
 502 /*
 503  * Free coprocessor (if we have it).
 504  */
 505 void
 506 fpuexit(struct thread *td)
 507 {
 508
 509         critical_enter();
 510         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
 511                 stop_emulating();
 512                 fpusave(curpcb->pcb_save);
 513                 start_emulating();
 514                 PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
 515         }
 516         critical_exit();
 517 }
 518
 519 int
 520 fpuformat(void)
 521 {
 522
 523         return (_MC_FPFMT_XMM);
 524 }
 525
 526 /*
 527  * The following mechanism is used to ensure that the FPE_... value
 528  * that is passed as a trapcode to the signal handler of the user
 529  * process does not have more than one bit set.
 530  *
 531  * Multiple bits may be set if the user process modifies the control
 532  * word while a status word bit is already set.  While this is a sign
 533  * of bad coding, we have no choise than to narrow them down to one
 534  * bit, since we must not send a trapcode that is not exactly one of
 535  * the FPE_ macros.
 536  *
 537  * The mechanism has a static table with 127 entries.  Each combination
 538  * of the 7 FPU status word exception bits directly translates to a
 539  * position in this table, where a single FPE_... value is stored.
 540  * This FPE_... value stored there is considered the "most important"
 541  * of the exception bits and will be sent as the signal code.  The
 542  * precedence of the bits is based upon Intel Document "Numerical
 543  * Applications", Chapter "Special Computational Situations".
 544  *
 545  * The macro to choose one of these values does these steps: 1) Throw
 546  * away status word bits that cannot be masked.  2) Throw away the bits
 547  * currently masked in the control word, assuming the user isn't
 548  * interested in them anymore.  3) Reinsert status word bit 7 (stack
 549  * fault) if it is set, which cannot be masked but must be presered.
 550  * 4) Use the remaining bits to point into the trapcode table.
 551  *
 552  * The 6 maskable bits in order of their preference, as stated in the
 553  * above referenced Intel manual:
 554  * 1  Invalid operation (FP_X_INV)
 555  * 1a   Stack underflow
 556  * 1b   Stack overflow
 557  * 1c   Operand of unsupported format
 558  * 1d   SNaN operand.
 559  * 2  QNaN operand (not an exception, irrelavant here)
 560  * 3  Any other invalid-operation not mentioned above or zero divide
 561  *      (FP_X_INV, FP_X_DZ)
 562  * 4  Denormal operand (FP_X_DNML)
 563  * 5  Numeric over/underflow (FP_X_OFL, FP_X_UFL)
 564  * 6  Inexact result (FP_X_IMP)
 565  */
 566 static char fpetable[128] = {
 567         0,
 568         FPE_FLTINV,     /*  1 - INV */
 569         FPE_FLTUND,     /*  2 - DNML */
 570         FPE_FLTINV,     /*  3 - INV | DNML */
 571         FPE_FLTDIV,     /*  4 - DZ */
 572         FPE_FLTINV,     /*  5 - INV | DZ */
 573         FPE_FLTDIV,     /*  6 - DNML | DZ */
 574         FPE_FLTINV,     /*  7 - INV | DNML | DZ */
 575         FPE_FLTOVF,     /*  8 - OFL */
 576         FPE_FLTINV,     /*  9 - INV | OFL */
 577         FPE_FLTUND,     /*  A - DNML | OFL */
 578         FPE_FLTINV,     /*  B - INV | DNML | OFL */
 579         FPE_FLTDIV,     /*  C - DZ | OFL */
 580         FPE_FLTINV,     /*  D - INV | DZ | OFL */
 581         FPE_FLTDIV,     /*  E - DNML | DZ | OFL */
 582         FPE_FLTINV,     /*  F - INV | DNML | DZ | OFL */
 583         FPE_FLTUND,     /* 10 - UFL */
 584         FPE_FLTINV,     /* 11 - INV | UFL */
 585         FPE_FLTUND,     /* 12 - DNML | UFL */
 586         FPE_FLTINV,     /* 13 - INV | DNML | UFL */
 587         FPE_FLTDIV,     /* 14 - DZ | UFL */
 588         FPE_FLTINV,     /* 15 - INV | DZ | UFL */
 589         FPE_FLTDIV,     /* 16 - DNML | DZ | UFL */
 590         FPE_FLTINV,     /* 17 - INV | DNML | DZ | UFL */
 591         FPE_FLTOVF,     /* 18 - OFL | UFL */
 592         FPE_FLTINV,     /* 19 - INV | OFL | UFL */
 593         FPE_FLTUND,     /* 1A - DNML | OFL | UFL */
 594         FPE_FLTINV,     /* 1B - INV | DNML | OFL | UFL */
 595         FPE_FLTDIV,     /* 1C - DZ | OFL | UFL */
 596         FPE_FLTINV,     /* 1D - INV | DZ | OFL | UFL */
 597         FPE_FLTDIV,     /* 1E - DNML | DZ | OFL | UFL */
 598         FPE_FLTINV,     /* 1F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL */
 599         FPE_FLTRES,     /* 20 - IMP */
 600         FPE_FLTINV,     /* 21 - INV | IMP */
 601         FPE_FLTUND,     /* 22 - DNML | IMP */
 602         FPE_FLTINV,     /* 23 - INV | DNML | IMP */
 603         FPE_FLTDIV,     /* 24 - DZ | IMP */
 604         FPE_FLTINV,     /* 25 - INV | DZ | IMP */
 605         FPE_FLTDIV,     /* 26 - DNML | DZ | IMP */
 606         FPE_FLTINV,     /* 27 - INV | DNML | DZ | IMP */
 607         FPE_FLTOVF,     /* 28 - OFL | IMP */
 608         FPE_FLTINV,     /* 29 - INV | OFL | IMP */
 609         FPE_FLTUND,     /* 2A - DNML | OFL | IMP */
 610         FPE_FLTINV,     /* 2B - INV | DNML | OFL | IMP */
 611         FPE_FLTDIV,     /* 2C - DZ | OFL | IMP */
 612         FPE_FLTINV,     /* 2D - INV | DZ | OFL | IMP */
 613         FPE_FLTDIV,     /* 2E - DNML | DZ | OFL | IMP */
 614         FPE_FLTINV,     /* 2F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP */
 615         FPE_FLTUND,     /* 30 - UFL | IMP */
 616         FPE_FLTINV,     /* 31 - INV | UFL | IMP */
 617         FPE_FLTUND,     /* 32 - DNML | UFL | IMP */
 618         FPE_FLTINV,     /* 33 - INV | DNML | UFL | IMP */
 619         FPE_FLTDIV,     /* 34 - DZ | UFL | IMP */
 620         FPE_FLTINV,     /* 35 - INV | DZ | UFL | IMP */
 621         FPE_FLTDIV,     /* 36 - DNML | DZ | UFL | IMP */
 622         FPE_FLTINV,     /* 37 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP */
 623         FPE_FLTOVF,     /* 38 - OFL | UFL | IMP */
 624         FPE_FLTINV,     /* 39 - INV | OFL | UFL | IMP */
 625         FPE_FLTUND,     /* 3A - DNML | OFL | UFL | IMP */
 626         FPE_FLTINV,     /* 3B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP */
 627         FPE_FLTDIV,     /* 3C - DZ | OFL | UFL | IMP */
 628         FPE_FLTINV,     /* 3D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP */
 629         FPE_FLTDIV,     /* 3E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
 630         FPE_FLTINV,     /* 3F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
 631         FPE_FLTSUB,     /* 40 - STK */
 632         FPE_FLTSUB,     /* 41 - INV | STK */
 633         FPE_FLTUND,     /* 42 - DNML | STK */
 634         FPE_FLTSUB,     /* 43 - INV | DNML | STK */
 635         FPE_FLTDIV,     /* 44 - DZ | STK */
 636         FPE_FLTSUB,     /* 45 - INV | DZ | STK */
 637         FPE_FLTDIV,     /* 46 - DNML | DZ | STK */
 638         FPE_FLTSUB,     /* 47 - INV | DNML | DZ | STK */
 639         FPE_FLTOVF,     /* 48 - OFL | STK */
 640         FPE_FLTSUB,     /* 49 - INV | OFL | STK */
 641         FPE_FLTUND,     /* 4A - DNML | OFL | STK */
 642         FPE_FLTSUB,     /* 4B - INV | DNML | OFL | STK */
 643         FPE_FLTDIV,     /* 4C - DZ | OFL | STK */
 644         FPE_FLTSUB,     /* 4D - INV | DZ | OFL | STK */
 645         FPE_FLTDIV,     /* 4E - DNML | DZ | OFL | STK */
 646         FPE_FLTSUB,     /* 4F - INV | DNML | DZ | OFL | STK */
 647         FPE_FLTUND,     /* 50 - UFL | STK */
 648         FPE_FLTSUB,     /* 51 - INV | UFL | STK */
 649         FPE_FLTUND,     /* 52 - DNML | UFL | STK */
 650         FPE_FLTSUB,     /* 53 - INV | DNML | UFL | STK */
 651         FPE_FLTDIV,     /* 54 - DZ | UFL | STK */
 652         FPE_FLTSUB,     /* 55 - INV | DZ | UFL | STK */
 653         FPE_FLTDIV,     /* 56 - DNML | DZ | UFL | STK */
 654         FPE_FLTSUB,     /* 57 - INV | DNML | DZ | UFL | STK */
 655         FPE_FLTOVF,     /* 58 - OFL | UFL | STK */
 656         FPE_FLTSUB,     /* 59 - INV | OFL | UFL | STK */
 657         FPE_FLTUND,     /* 5A - DNML | OFL | UFL | STK */
 658         FPE_FLTSUB,     /* 5B - INV | DNML | OFL | UFL | STK */
 659         FPE_FLTDIV,     /* 5C - DZ | OFL | UFL | STK */
 660         FPE_FLTSUB,     /* 5D - INV | DZ | OFL | UFL | STK */
 661         FPE_FLTDIV,     /* 5E - DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
 662         FPE_FLTSUB,     /* 5F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
 663         FPE_FLTRES,     /* 60 - IMP | STK */
 664         FPE_FLTSUB,     /* 61 - INV | IMP | STK */
 665         FPE_FLTUND,     /* 62 - DNML | IMP | STK */
 666         FPE_FLTSUB,     /* 63 - INV | DNML | IMP | STK */
 667         FPE_FLTDIV,     /* 64 - DZ | IMP | STK */
 668         FPE_FLTSUB,     /* 65 - INV | DZ | IMP | STK */
 669         FPE_FLTDIV,     /* 66 - DNML | DZ | IMP | STK */
 670         FPE_FLTSUB,     /* 67 - INV | DNML | DZ | IMP | STK */
 671         FPE_FLTOVF,     /* 68 - OFL | IMP | STK */
 672         FPE_FLTSUB,     /* 69 - INV | OFL | IMP | STK */
 673         FPE_FLTUND,     /* 6A - DNML | OFL | IMP | STK */
 674         FPE_FLTSUB,     /* 6B - INV | DNML | OFL | IMP | STK */
 675         FPE_FLTDIV,     /* 6C - DZ | OFL | IMP | STK */
 676         FPE_FLTSUB,     /* 6D - INV | DZ | OFL | IMP | STK */
 677         FPE_FLTDIV,     /* 6E - DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
 678         FPE_FLTSUB,     /* 6F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
 679         FPE_FLTUND,     /* 70 - UFL | IMP | STK */
 680         FPE_FLTSUB,     /* 71 - INV | UFL | IMP | STK */
 681         FPE_FLTUND,     /* 72 - DNML | UFL | IMP | STK */
 682         FPE_FLTSUB,     /* 73 - INV | DNML | UFL | IMP | STK */
 683         FPE_FLTDIV,     /* 74 - DZ | UFL | IMP | STK */
 684         FPE_FLTSUB,     /* 75 - INV | DZ | UFL | IMP | STK */
 685         FPE_FLTDIV,     /* 76 - DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
 686         FPE_FLTSUB,     /* 77 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
 687         FPE_FLTOVF,     /* 78 - OFL | UFL | IMP | STK */
 688         FPE_FLTSUB,     /* 79 - INV | OFL | UFL | IMP | STK */
 689         FPE_FLTUND,     /* 7A - DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
 690         FPE_FLTSUB,     /* 7B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
 691         FPE_FLTDIV,     /* 7C - DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 692         FPE_FLTSUB,     /* 7D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 693         FPE_FLTDIV,     /* 7E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 694         FPE_FLTSUB,     /* 7F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 695 };
 696
 697 /*
 698  * Read the FP status and control words, then generate si_code value
 699  * for SIGFPE.  The error code chosen will be one of the
 700  * FPE_... macros.  It will be sent as the second argument to old
 701  * BSD-style signal handlers and as "siginfo_t->si_code" (second
 702  * argument) to SA_SIGINFO signal handlers.
 703  *
 704  * Some time ago, we cleared the x87 exceptions with FNCLEX there.
 705  * Clearing exceptions was necessary mainly to avoid IRQ13 bugs.  The
 706  * usermode code which understands the FPU hardware enough to enable
 707  * the exceptions, can also handle clearing the exception state in the
 708  * handler.  The only consequence of not clearing the exception is the
 709  * rethrow of the SIGFPE on return from the signal handler and
 710  * reexecution of the corresponding instruction.
 711  *
 712  * For XMM traps, the exceptions were never cleared.
 713  */
 714 int
 715 fputrap_x87(void)
 716 {
 717         struct savefpu *pcb_save;
 718         u_short control, status;
 719
 720         critical_enter();
 721
 722         /*
 723          * Interrupt handling (for another interrupt) may have pushed the
 724          * state to memory.  Fetch the relevant parts of the state from
 725          * wherever they are.
 726          */
 727         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread) {
 728                 pcb_save = curpcb->pcb_save;
 729                 control = pcb_save->sv_env.en_cw;
 730                 status = pcb_save->sv_env.en_sw;
 731         } else {
 732                 fnstcw(&control);
 733                 fnstsw(&status);
 734         }
 735
 736         critical_exit();
 737         return (fpetable[status & ((~control & 0x3f) | 0x40)]);
 738 }
 739
 740 int
 741 fputrap_sse(void)
 742 {
 743         u_int mxcsr;
 744
 745         critical_enter();
 746         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread)
 747                 mxcsr = curpcb->pcb_save->sv_env.en_mxcsr;
 748         else
 749                 stmxcsr(&mxcsr);
 750         critical_exit();
 751         return (fpetable[(mxcsr & (~mxcsr >> 7)) & 0x3f]);
 752 }
 753
 754 static void
 755 restore_fpu_curthread(struct thread *td)
 756 {
 757         struct pcb *pcb;
 758
 759         /*
 760          * Record new context early in case frstor causes a trap.
 761          */
 762         PCPU_SET(fpcurthread, td);
 763
 764         stop_emulating();
 765         fpu_clean_state();
 766         pcb = td->td_pcb;
 767
 768         if ((pcb->pcb_flags & PCB_FPUINITDONE) == 0) {
 769                 /*
 770                  * This is the first time this thread has used the FPU or
 771                  * the PCB doesn't contain a clean FPU state.  Explicitly
 772                  * load an initial state.
 773                  *
 774                  * We prefer to restore the state from the actual save
 775                  * area in PCB instead of directly loading from
 776                  * fpu_initialstate, to ignite the XSAVEOPT
 777                  * tracking engine.
 778                  */
 779                 bcopy(fpu_initialstate, pcb->pcb_save,
 780                     cpu_max_ext_state_size);
 781                 fpurestore(pcb->pcb_save);
 782                 if (pcb->pcb_initial_fpucw != __INITIAL_FPUCW__)
 783                         fldcw(pcb->pcb_initial_fpucw);
 784                 if (PCB_USER_FPU(pcb))
 785                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE |
 786                             PCB_USERFPUINITDONE);
 787                 else
 788                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 789         } else
 790                 fpurestore(pcb->pcb_save);
 791 }
 792
 793 /*
 794  * Device Not Available (DNA, #NM) exception handler.
 795  *
 796  * It would be better to switch FP context here (if curthread !=
 797  * fpcurthread) and not necessarily for every context switch, but it
 798  * is too hard to access foreign pcb's.
 799  */
 800 void
 801 fpudna(void)
 802 {
 803         struct thread *td;
 804
 805         td = curthread;
 806         /*
 807          * This handler is entered with interrupts enabled, so context
 808          * switches may occur before critical_enter() is executed.  If
 809          * a context switch occurs, then when we regain control, our
 810          * state will have been completely restored.  The CPU may
 811          * change underneath us, but the only part of our context that
 812          * lives in the CPU is CR0.TS and that will be "restored" by
 813          * setting it on the new CPU.
 814          */
 815         critical_enter();
 816
 817         KASSERT((curpcb->pcb_flags & PCB_FPUNOSAVE) == 0,
 818             ("fpudna while in fpu_kern_enter(FPU_KERN_NOCTX)"));
 819         if (__predict_false(PCPU_GET(fpcurthread) == td)) {
 820                 /*
 821                  * Some virtual machines seems to set %cr0.TS at
 822                  * arbitrary moments.  Silently clear the TS bit
 823                  * regardless of the eager/lazy FPU context switch
 824                  * mode.
 825                  */
 826                 stop_emulating();
 827         } else {
 828                 if (__predict_false(PCPU_GET(fpcurthread) != NULL)) {
 829                         panic(
 830                     "fpudna: fpcurthread = %p (%d), curthread = %p (%d)\n",
 831                             PCPU_GET(fpcurthread),
 832                             PCPU_GET(fpcurthread)->td_tid, td, td->td_tid);
 833                 }
 834                 restore_fpu_curthread(td);
 835         }
 836         critical_exit();
 837 }
 838
 839 void fpu_activate_sw(struct thread *td); /* Called from the context switch */
 840 void
 841 fpu_activate_sw(struct thread *td)
 842 {
 843
 844         if ((td->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0 || !PCB_USER_FPU(td->td_pcb)) {
 845                 PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
 846                 start_emulating();
 847         } else if (PCPU_GET(fpcurthread) != td) {
 848                 restore_fpu_curthread(td);
 849         }
 850 }
 851
 852 void
 853 fpudrop(void)
 854 {
 855         struct thread *td;
 856
 857         td = PCPU_GET(fpcurthread);
 858         KASSERT(td == curthread, ("fpudrop: fpcurthread != curthread"));
 859         CRITICAL_ASSERT(td);
 860         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
 861         clear_pcb_flags(td->td_pcb, PCB_FPUINITDONE);
 862         start_emulating();
 863 }
 864
 865 /*
 866  * Get the user state of the FPU into pcb->pcb_user_save without
 867  * dropping ownership (if possible).  It returns the FPU ownership
 868  * status.
 869  */
 870 int
 871 fpugetregs(struct thread *td)
 872 {
 873         struct pcb *pcb;
 874         uint64_t *xstate_bv, bit;
 875         char *sa;
 876         int max_ext_n, i, owned;
 877
 878         pcb = td->td_pcb;
 879         critical_enter();
 880         if ((pcb->pcb_flags & PCB_USERFPUINITDONE) == 0) {
 881                 bcopy(fpu_initialstate, get_pcb_user_save_pcb(pcb),
 882                     cpu_max_ext_state_size);
 883                 get_pcb_user_save_pcb(pcb)->sv_env.en_cw =
 884                     pcb->pcb_initial_fpucw;
 885                 fpuuserinited(td);
 886                 critical_exit();
 887                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
 888         }
 889         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
 890                 fpusave(get_pcb_user_save_pcb(pcb));
 891                 owned = _MC_FPOWNED_FPU;
 892         } else {
 893                 owned = _MC_FPOWNED_PCB;
 894         }
 895         if (use_xsave) {
 896                 /*
 897                  * Handle partially saved state.
 898                  */
 899                 sa = (char *)get_pcb_user_save_pcb(pcb);
 900                 xstate_bv = (uint64_t *)(sa + sizeof(struct savefpu) +
 901                     offsetof(struct xstate_hdr, xstate_bv));
 902                 max_ext_n = flsl(xsave_mask);
 903                 for (i = 0; i < max_ext_n; i++) {
 904                         bit = 1ULL << i;
 905                         if ((xsave_mask & bit) == 0 || (*xstate_bv & bit) != 0)
 906                                 continue;
 907                         bcopy((char *)fpu_initialstate +
 908                             xsave_area_desc[i].offset,
 909                             sa + xsave_area_desc[i].offset,
 910                             xsave_area_desc[i].size);
 911                         *xstate_bv |= bit;
 912                 }
 913         }
 914         critical_exit();
 915         return (owned);
 916 }
 917
 918 void
 919 fpuuserinited(struct thread *td)
 920 {
 921         struct pcb *pcb;
 922
 923         CRITICAL_ASSERT(td);
 924         pcb = td->td_pcb;
 925         if (PCB_USER_FPU(pcb))
 926                 set_pcb_flags(pcb,
 927                     PCB_FPUINITDONE | PCB_USERFPUINITDONE);
 928         else
 929                 set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 930 }
 931
 932 int
 933 fpusetxstate(struct thread *td, char *xfpustate, size_t xfpustate_size)
 934 {
 935         struct xstate_hdr *hdr, *ehdr;
 936         size_t len, max_len;
 937         uint64_t bv;
 938
 939         /* XXXKIB should we clear all extended state in xstate_bv instead ? */
 940         if (xfpustate == NULL)
 941                 return (0);
 942         if (!use_xsave)
 943                 return (EOPNOTSUPP);
 944
 945         len = xfpustate_size;
 946         if (len < sizeof(struct xstate_hdr))
 947                 return (EINVAL);
 948         max_len = cpu_max_ext_state_size - sizeof(struct savefpu);
 949         if (len > max_len)
 950                 return (EINVAL);
 951
 952         ehdr = (struct xstate_hdr *)xfpustate;
 953         bv = ehdr->xstate_bv;
 954
 955         /*
 956          * Avoid #gp.
 957          */
 958         if (bv & ~xsave_mask)
 959                 return (EINVAL);
 960
 961         hdr = (struct xstate_hdr *)(get_pcb_user_save_td(td) + 1);
 962
 963         hdr->xstate_bv = bv;
 964         bcopy(xfpustate + sizeof(struct xstate_hdr),
 965             (char *)(hdr + 1), len - sizeof(struct xstate_hdr));
 966
 967         return (0);
 968 }
 969
 970 /*
 971  * Set the state of the FPU.
 972  */
 973 int
 974 fpusetregs(struct thread *td, struct savefpu *addr, char *xfpustate,
 975     size_t xfpustate_size)
 976 {
 977         struct pcb *pcb;
 978         int error;
 979
 980         addr->sv_env.en_mxcsr &= cpu_mxcsr_mask;
 981         pcb = td->td_pcb;
 982         error = 0;
 983         critical_enter();
 984         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
 985                 error = fpusetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
 986                 if (error == 0) {
 987                         bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
 988                         fpurestore(get_pcb_user_save_td(td));
 989                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE |
 990                             PCB_USERFPUINITDONE);
 991                 }
 992         } else {
 993                 error = fpusetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
 994                 if (error == 0) {
 995                         bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
 996                         fpuuserinited(td);
 997                 }
 998         }
 999         critical_exit();
1000         return (error);
1001 }
1002
1003 /*
1004  * On AuthenticAMD processors, the fxrstor instruction does not restore
1005  * the x87's stored last instruction pointer, last data pointer, and last
1006  * opcode values, except in the rare case in which the exception summary
1007  * (ES) bit in the x87 status word is set to 1.
1008  *
1009  * In order to avoid leaking this information across processes, we clean
1010  * these values by performing a dummy load before executing fxrstor().
1011  */
1012 static void
1013 fpu_clean_state(void)
1014 {
1015         static float dummy_variable = 0.0;
1016         u_short status;
1017
1018         /*
1019          * Clear the ES bit in the x87 status word if it is currently
1020          * set, in order to avoid causing a fault in the upcoming load.
1021          */
1022         fnstsw(&status);
1023         if (status & 0x80)
1024                 fnclex();
1025
1026         /*
1027          * Load the dummy variable into the x87 stack.  This mangles
1028          * the x87 stack, but we don't care since we're about to call
1029          * fxrstor() anyway.
1030          */
1031         __asm __volatile("ffree %%st(7); flds %0" : : "m" (dummy_variable));
1032 }
1033
1034 /*
1035  * This really sucks.  We want the acpi version only, but it requires
1036  * the isa_if.h file in order to get the definitions.
1037  */
1038 #include "opt_isa.h"
1039 #ifdef DEV_ISA
1040 #include <isa/isavar.h>
1041 /*
1042  * This sucks up the legacy ISA support assignments from PNPBIOS/ACPI.
1043  */
1044 static struct isa_pnp_id fpupnp_ids[] = {
1045         { 0x040cd041, "Legacy ISA coprocessor support" }, /* PNP0C04 */
1046         { 0 }
1047 };
1048
1049 static int
1050 fpupnp_probe(device_t dev)
1051 {
1052         int result;
1053
1054         result = ISA_PNP_PROBE(device_get_parent(dev), dev, fpupnp_ids);
1055         if (result <= 0)
1056                 device_quiet(dev);
1057         return (result);
1058 }
1059
1060 static int
1061 fpupnp_attach(device_t dev)
1062 {
1063
1064         return (0);
1065 }
1066
1067 static device_method_t fpupnp_methods[] = {
1068         /* Device interface */
1069         DEVMETHOD(device_probe,         fpupnp_probe),
1070         DEVMETHOD(device_attach,        fpupnp_attach),
1071         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
1072         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
1073         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
1074         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
1075
1076         { 0, 0 }
1077 };
1078
1079 static driver_t fpupnp_driver = {
1080         "fpupnp",
1081         fpupnp_methods,
1082         1,                      /* no softc */
1083 };
1084
1085 static devclass_t fpupnp_devclass;
1086
1087 DRIVER_MODULE(fpupnp, acpi, fpupnp_driver, fpupnp_devclass, 0, 0);
1088 ISA_PNP_INFO(fpupnp_ids);
1089 #endif  /* DEV_ISA */
1090
1091 static MALLOC_DEFINE(M_FPUKERN_CTX, "fpukern_ctx",
1092     "Kernel contexts for FPU state");
1093
1094 #define FPU_KERN_CTX_FPUINITDONE 0x01
1095 #define FPU_KERN_CTX_DUMMY       0x02   /* avoided save for the kern thread */
1096 #define FPU_KERN_CTX_INUSE       0x04
1097
1098 struct fpu_kern_ctx {
1099         struct savefpu *prev;
1100         uint32_t flags;
1101         char hwstate1[];
1102 };
1103
1104 struct fpu_kern_ctx *
1105 fpu_kern_alloc_ctx(u_int flags)
1106 {
1107         struct fpu_kern_ctx *res;
1108         size_t sz;
1109
1110         sz = sizeof(struct fpu_kern_ctx) + XSAVE_AREA_ALIGN +
1111             cpu_max_ext_state_size;
1112         res = malloc(sz, M_FPUKERN_CTX, ((flags & FPU_KERN_NOWAIT) ?
1113             M_NOWAIT : M_WAITOK) | M_ZERO);
1114         return (res);
1115 }
1116
1117 void
1118 fpu_kern_free_ctx(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1119 {
1120
1121         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0, ("free'ing inuse ctx"));
1122         /* XXXKIB clear the memory ? */
1123         free(ctx, M_FPUKERN_CTX);
1124 }
1125
1126 static struct savefpu *
1127 fpu_kern_ctx_savefpu(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1128 {
1129         vm_offset_t p;
1130
1131         p = (vm_offset_t)&ctx->hwstate1;
1132         p = roundup2(p, XSAVE_AREA_ALIGN);
1133         return ((struct savefpu *)p);
1134 }
1135
1136 void
1137 fpu_kern_enter(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx, u_int flags)
1138 {
1139         struct pcb *pcb;
1140
1141         pcb = td->td_pcb;
1142         KASSERT((flags & FPU_KERN_NOCTX) != 0 || ctx != NULL,
1143             ("ctx is required when !FPU_KERN_NOCTX"));
1144         KASSERT(ctx == NULL || (ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0,
1145             ("using inuse ctx"));
1146         KASSERT((pcb->pcb_flags & PCB_FPUNOSAVE) == 0,
1147             ("recursive fpu_kern_enter while in PCB_FPUNOSAVE state"));
1148
1149         if ((flags & FPU_KERN_NOCTX) != 0) {
1150                 critical_enter();
1151                 stop_emulating();
1152                 if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
1153                         fpusave(curpcb->pcb_save);
1154                         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
1155                 } else {
1156                         KASSERT(PCPU_GET(fpcurthread) == NULL,
1157                             ("invalid fpcurthread"));
1158                 }
1159
1160                 /*
1161                  * This breaks XSAVEOPT tracker, but
1162                  * PCB_FPUNOSAVE state is supposed to never need to
1163                  * save FPU context at all.
1164                  */
1165                 fpurestore(fpu_initialstate);
1166                 set_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU | PCB_FPUNOSAVE |
1167                     PCB_FPUINITDONE);
1168                 return;
1169         }
1170         if ((flags & FPU_KERN_KTHR) != 0 && is_fpu_kern_thread(0)) {
1171                 ctx->flags = FPU_KERN_CTX_DUMMY | FPU_KERN_CTX_INUSE;
1172                 return;
1173         }
1174         critical_enter();
1175         KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb) || pcb->pcb_save ==
1176             get_pcb_user_save_pcb(pcb), ("mangled pcb_save"));
1177         ctx->flags = FPU_KERN_CTX_INUSE;
1178         if ((pcb->pcb_flags & PCB_FPUINITDONE) != 0)
1179                 ctx->flags |= FPU_KERN_CTX_FPUINITDONE;
1180         fpuexit(td);
1181         ctx->prev = pcb->pcb_save;
1182         pcb->pcb_save = fpu_kern_ctx_savefpu(ctx);
1183         set_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU);
1184         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
1185         critical_exit();
1186 }
1187
1188 int
1189 fpu_kern_leave(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx)
1190 {
1191         struct pcb *pcb;
1192
1193         pcb = td->td_pcb;
1194
1195         if ((pcb->pcb_flags & PCB_FPUNOSAVE) != 0) {
1196                 KASSERT(ctx == NULL, ("non-null ctx after FPU_KERN_NOCTX"));
1197                 KASSERT(PCPU_GET(fpcurthread) == NULL,
1198                     ("non-NULL fpcurthread for PCB_FPUNOSAVE"));
1199                 CRITICAL_ASSERT(td);
1200
1201                 clear_pcb_flags(pcb,  PCB_FPUNOSAVE | PCB_FPUINITDONE);
1202                 start_emulating();
1203         } else {
1204                 KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) != 0,
1205                     ("leaving not inuse ctx"));
1206                 ctx->flags &= ~FPU_KERN_CTX_INUSE;
1207
1208                 if (is_fpu_kern_thread(0) &&
1209                     (ctx->flags & FPU_KERN_CTX_DUMMY) != 0)
1210                         return (0);
1211                 KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_DUMMY) == 0,
1212                     ("dummy ctx"));
1213                 critical_enter();
1214                 if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread))
1215                         fpudrop();
1216                 pcb->pcb_save = ctx->prev;
1217         }
1218
1219         if (pcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(pcb)) {
1220                 if ((pcb->pcb_flags & PCB_USERFPUINITDONE) != 0) {
1221                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
1222                         if ((pcb->pcb_flags & PCB_KERNFPU_THR) == 0)
1223                                 clear_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU);
1224                 } else if ((pcb->pcb_flags & PCB_KERNFPU_THR) == 0)
1225                         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE | PCB_KERNFPU);
1226         } else {
1227                 if ((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_FPUINITDONE) != 0)
1228                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
1229                 else
1230                         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
1231                 KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb), ("unpaired fpu_kern_leave"));
1232         }
1233         critical_exit();
1234         return (0);
1235 }
1236
1237 int
1238 fpu_kern_thread(u_int flags)
1239 {
1240
1241         KASSERT((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0,
1242             ("Only kthread may use fpu_kern_thread"));
1243         KASSERT(curpcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(curpcb),
1244             ("mangled pcb_save"));
1245         KASSERT(PCB_USER_FPU(curpcb), ("recursive call"));
1246
1247         set_pcb_flags(curpcb, PCB_KERNFPU | PCB_KERNFPU_THR);
1248         return (0);
1249 }
1250
1251 int
1252 is_fpu_kern_thread(u_int flags)
1253 {
1254
1255         if ((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
1256                 return (0);
1257         return ((curpcb->pcb_flags & PCB_KERNFPU_THR) != 0);
1258 }
1259
1260 /*
1261  * FPU save area alloc/free/init utility routines
1262  */
1263 struct savefpu *
1264 fpu_save_area_alloc(void)
1265 {
1266
1267         return (uma_zalloc(fpu_save_area_zone, 0));
1268 }
1269
1270 void
1271 fpu_save_area_free(struct savefpu *fsa)
1272 {
1273
1274         uma_zfree(fpu_save_area_zone, fsa);
1275 }
1276
1277 void
1278 fpu_save_area_reset(struct savefpu *fsa)
1279 {
1280
1281         bcopy(fpu_initialstate, fsa, cpu_max_ext_state_size);
1282 }