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/domainset.h>
  42 #include <sys/kernel.h>
  43 #include <sys/lock.h>
  44 #include <sys/malloc.h>
  45 #include <sys/module.h>
  46 #include <sys/mutex.h>
  47 #include <sys/mutex.h>
  48 #include <sys/proc.h>
  49 #include <sys/sysctl.h>
  50 #include <sys/sysent.h>
  51 #include <machine/bus.h>
  52 #include <sys/rman.h>
  53 #include <sys/signalvar.h>
  54 #include <vm/uma.h>
  55
  56 #include <machine/cputypes.h>
  57 #include <machine/frame.h>
  58 #include <machine/intr_machdep.h>
  59 #include <machine/md_var.h>
  60 #include <machine/pcb.h>
  61 #include <machine/psl.h>
  62 #include <machine/resource.h>
  63 #include <machine/specialreg.h>
  64 #include <machine/segments.h>
  65 #include <machine/ucontext.h>
  66 #include <x86/ifunc.h>
  67
  68 /*
  69  * Floating point support.
  70  */
  71
  72 #if defined(__GNUCLIKE_ASM) && !defined(lint)
  73
  74 #define fldcw(cw)               __asm __volatile("fldcw %0" : : "m" (cw))
  75 #define fnclex()                __asm __volatile("fnclex")
  76 #define fninit()                __asm __volatile("fninit")
  77 #define fnstcw(addr)            __asm __volatile("fnstcw %0" : "=m" (*(addr)))
  78 #define fnstsw(addr)            __asm __volatile("fnstsw %0" : "=am" (*(addr)))
  79 #define fxrstor(addr)           __asm __volatile("fxrstor %0" : : "m" (*(addr)))
  80 #define fxsave(addr)            __asm __volatile("fxsave %0" : "=m" (*(addr)))
  81 #define ldmxcsr(csr)            __asm __volatile("ldmxcsr %0" : : "m" (csr))
  82 #define stmxcsr(addr)           __asm __volatile("stmxcsr %0" : : "m" (*(addr)))
  83
  84 static __inline void
  85 xrstor32(char *addr, uint64_t mask)
  86 {
  87         uint32_t low, hi;
  88
  89         low = mask;
  90         hi = mask >> 32;
  91         __asm __volatile("xrstor %0" : : "m" (*addr), "a" (low), "d" (hi));
  92 }
  93
  94 static __inline void
  95 xrstor64(char *addr, uint64_t mask)
  96 {
  97         uint32_t low, hi;
  98
  99         low = mask;
 100         hi = mask >> 32;
 101         __asm __volatile("xrstor64 %0" : : "m" (*addr), "a" (low), "d" (hi));
 102 }
 103
 104 static __inline void
 105 xsave32(char *addr, uint64_t mask)
 106 {
 107         uint32_t low, hi;
 108
 109         low = mask;
 110         hi = mask >> 32;
 111         __asm __volatile("xsave %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
 112             "memory");
 113 }
 114
 115 static __inline void
 116 xsave64(char *addr, uint64_t mask)
 117 {
 118         uint32_t low, hi;
 119
 120         low = mask;
 121         hi = mask >> 32;
 122         __asm __volatile("xsave64 %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
 123             "memory");
 124 }
 125
 126 static __inline void
 127 xsaveopt32(char *addr, uint64_t mask)
 128 {
 129         uint32_t low, hi;
 130
 131         low = mask;
 132         hi = mask >> 32;
 133         __asm __volatile("xsaveopt %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
 134             "memory");
 135 }
 136
 137 static __inline void
 138 xsaveopt64(char *addr, uint64_t mask)
 139 {
 140         uint32_t low, hi;
 141
 142         low = mask;
 143         hi = mask >> 32;
 144         __asm __volatile("xsaveopt64 %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
 145             "memory");
 146 }
 147
 148 #else   /* !(__GNUCLIKE_ASM && !lint) */
 149
 150 void    fldcw(u_short cw);
 151 void    fnclex(void);
 152 void    fninit(void);
 153 void    fnstcw(caddr_t addr);
 154 void    fnstsw(caddr_t addr);
 155 void    fxsave(caddr_t addr);
 156 void    fxrstor(caddr_t addr);
 157 void    ldmxcsr(u_int csr);
 158 void    stmxcsr(u_int *csr);
 159 void    xrstor32(char *addr, uint64_t mask);
 160 void    xrstor64(char *addr, uint64_t mask);
 161 void    xsave32(char *addr, uint64_t mask);
 162 void    xsave64(char *addr, uint64_t mask);
 163 void    xsaveopt32(char *addr, uint64_t mask);
 164 void    xsaveopt64(char *addr, uint64_t mask);
 165
 166 #endif  /* __GNUCLIKE_ASM && !lint */
 167
 168 #define start_emulating()       load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
 169 #define stop_emulating()        clts()
 170
 171 CTASSERT(sizeof(struct savefpu) == 512);
 172 CTASSERT(sizeof(struct xstate_hdr) == 64);
 173 CTASSERT(sizeof(struct savefpu_ymm) == 832);
 174
 175 /*
 176  * This requirement is to make it easier for asm code to calculate
 177  * offset of the fpu save area from the pcb address. FPU save area
 178  * must be 64-byte aligned.
 179  */
 180 CTASSERT(sizeof(struct pcb) % XSAVE_AREA_ALIGN == 0);
 181
 182 /*
 183  * Ensure the copy of XCR0 saved in a core is contained in the padding
 184  * area.
 185  */
 186 CTASSERT(X86_XSTATE_XCR0_OFFSET >= offsetof(struct savefpu, sv_pad) &&
 187     X86_XSTATE_XCR0_OFFSET + sizeof(uint64_t) <= sizeof(struct savefpu));
 188
 189 static  void    fpu_clean_state(void);
 190
 191 SYSCTL_INT(_hw, HW_FLOATINGPT, floatingpoint, CTLFLAG_RD,
 192     SYSCTL_NULL_INT_PTR, 1, "Floating point instructions executed in hardware");
 193
 194 int use_xsave;                  /* non-static for cpu_switch.S */
 195 uint64_t xsave_mask;            /* the same */
 196 static  uma_zone_t fpu_save_area_zone;
 197 static  struct savefpu *fpu_initialstate;
 198
 199 static struct xsave_area_elm_descr {
 200         u_int   offset;
 201         u_int   size;
 202 } *xsave_area_desc;
 203
 204 static void
 205 fpusave_xsaveopt64(void *addr)
 206 {
 207         xsaveopt64((char *)addr, xsave_mask);
 208 }
 209
 210 static void
 211 fpusave_xsaveopt3264(void *addr)
 212 {
 213         if (SV_CURPROC_FLAG(SV_ILP32))
 214                 xsaveopt32((char *)addr, xsave_mask);
 215         else
 216                 xsaveopt64((char *)addr, xsave_mask);
 217 }
 218
 219 static void
 220 fpusave_xsave64(void *addr)
 221 {
 222         xsave64((char *)addr, xsave_mask);
 223 }
 224
 225 static void
 226 fpusave_xsave3264(void *addr)
 227 {
 228         if (SV_CURPROC_FLAG(SV_ILP32))
 229                 xsave32((char *)addr, xsave_mask);
 230         else
 231                 xsave64((char *)addr, xsave_mask);
 232 }
 233
 234 static void
 235 fpurestore_xrstor64(void *addr)
 236 {
 237         xrstor64((char *)addr, xsave_mask);
 238 }
 239
 240 static void
 241 fpurestore_xrstor3264(void *addr)
 242 {
 243         if (SV_CURPROC_FLAG(SV_ILP32))
 244                 xrstor32((char *)addr, xsave_mask);
 245         else
 246                 xrstor64((char *)addr, xsave_mask);
 247 }
 248
 249 static void
 250 fpusave_fxsave(void *addr)
 251 {
 252
 253         fxsave((char *)addr);
 254 }
 255
 256 static void
 257 fpurestore_fxrstor(void *addr)
 258 {
 259
 260         fxrstor((char *)addr);
 261 }
 262
 263 static void
 264 init_xsave(void)
 265 {
 266
 267         if (use_xsave)
 268                 return;
 269         if ((cpu_feature2 & CPUID2_XSAVE) == 0)
 270                 return;
 271         use_xsave = 1;
 272         TUNABLE_INT_FETCH("hw.use_xsave", &use_xsave);
 273 }
 274
 275 DEFINE_IFUNC(, void, fpusave, (void *))
 276 {
 277
 278         init_xsave();
 279         if (!use_xsave)
 280                 return (fpusave_fxsave);
 281         if ((cpu_stdext_feature & CPUID_EXTSTATE_XSAVEOPT) != 0) {
 282                 return ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_NFPUSG) != 0 ?
 283                     fpusave_xsaveopt64 : fpusave_xsaveopt3264);
 284         }
 285         return ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_NFPUSG) != 0 ?
 286             fpusave_xsave64 : fpusave_xsave3264);
 287 }
 288
 289 DEFINE_IFUNC(, void, fpurestore, (void *))
 290 {
 291
 292         init_xsave();
 293         if (!use_xsave)
 294                 return (fpurestore_fxrstor);
 295         return ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_NFPUSG) != 0 ?
 296             fpurestore_xrstor64 : fpurestore_xrstor3264);
 297 }
 298
 299 void
 300 fpususpend(void *addr)
 301 {
 302         u_long cr0;
 303
 304         cr0 = rcr0();
 305         stop_emulating();
 306         fpusave(addr);
 307         load_cr0(cr0);
 308 }
 309
 310 void
 311 fpuresume(void *addr)
 312 {
 313         u_long cr0;
 314
 315         cr0 = rcr0();
 316         stop_emulating();
 317         fninit();
 318         if (use_xsave)
 319                 load_xcr(XCR0, xsave_mask);
 320         fpurestore(addr);
 321         load_cr0(cr0);
 322 }
 323
 324 /*
 325  * Enable XSAVE if supported and allowed by user.
 326  * Calculate the xsave_mask.
 327  */
 328 static void
 329 fpuinit_bsp1(void)
 330 {
 331         u_int cp[4];
 332         uint64_t xsave_mask_user;
 333         bool old_wp;
 334
 335         if (!use_xsave)
 336                 return;
 337         cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
 338         xsave_mask = XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
 339         if ((cp[0] & xsave_mask) != xsave_mask)
 340                 panic("CPU0 does not support X87 or SSE: %x", cp[0]);
 341         xsave_mask = ((uint64_t)cp[3] << 32) | cp[0];
 342         xsave_mask_user = xsave_mask;
 343         TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.xsave_mask", &xsave_mask_user);
 344         xsave_mask_user |= XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
 345         xsave_mask &= xsave_mask_user;
 346         if ((xsave_mask & XFEATURE_AVX512) != XFEATURE_AVX512)
 347                 xsave_mask &= ~XFEATURE_AVX512;
 348         if ((xsave_mask & XFEATURE_MPX) != XFEATURE_MPX)
 349                 xsave_mask &= ~XFEATURE_MPX;
 350
 351         cpuid_count(0xd, 0x1, cp);
 352         if ((cp[0] & CPUID_EXTSTATE_XSAVEOPT) != 0) {
 353                 /*
 354                  * Patch the XSAVE instruction in the cpu_switch code
 355                  * to XSAVEOPT.  We assume that XSAVE encoding used
 356                  * REX byte, and set the bit 4 of the r/m byte.
 357                  *
 358                  * It seems that some BIOSes give control to the OS
 359                  * with CR0.WP already set, making the kernel text
 360                  * read-only before cpu_startup().
 361                  */
 362                 old_wp = disable_wp();
 363                 ctx_switch_xsave32[3] |= 0x10;
 364                 ctx_switch_xsave[3] |= 0x10;
 365                 restore_wp(old_wp);
 366         }
 367 }
 368
 369 /*
 370  * Calculate the fpu save area size.
 371  */
 372 static void
 373 fpuinit_bsp2(void)
 374 {
 375         u_int cp[4];
 376
 377         if (use_xsave) {
 378                 cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
 379                 cpu_max_ext_state_size = cp[1];
 380
 381                 /*
 382                  * Reload the cpu_feature2, since we enabled OSXSAVE.
 383                  */
 384                 do_cpuid(1, cp);
 385                 cpu_feature2 = cp[2];
 386         } else
 387                 cpu_max_ext_state_size = sizeof(struct savefpu);
 388 }
 389
 390 /*
 391  * Initialize the floating point unit.
 392  */
 393 void
 394 fpuinit(void)
 395 {
 396         register_t saveintr;
 397         u_int mxcsr;
 398         u_short control;
 399
 400         if (IS_BSP())
 401                 fpuinit_bsp1();
 402
 403         if (use_xsave) {
 404                 load_cr4(rcr4() | CR4_XSAVE);
 405                 load_xcr(XCR0, xsave_mask);
 406         }
 407
 408         /*
 409          * XCR0 shall be set up before CPU can report the save area size.
 410          */
 411         if (IS_BSP())
 412                 fpuinit_bsp2();
 413
 414         /*
 415          * It is too early for critical_enter() to work on AP.
 416          */
 417         saveintr = intr_disable();
 418         stop_emulating();
 419         fninit();
 420         control = __INITIAL_FPUCW__;
 421         fldcw(control);
 422         mxcsr = __INITIAL_MXCSR__;
 423         ldmxcsr(mxcsr);
 424         start_emulating();
 425         intr_restore(saveintr);
 426 }
 427
 428 /*
 429  * On the boot CPU we generate a clean state that is used to
 430  * initialize the floating point unit when it is first used by a
 431  * process.
 432  */
 433 static void
 434 fpuinitstate(void *arg __unused)
 435 {
 436         uint64_t *xstate_bv;
 437         register_t saveintr;
 438         int cp[4], i, max_ext_n;
 439
 440         /* Do potentially blocking operations before disabling interrupts. */
 441         fpu_save_area_zone = uma_zcreate("FPU_save_area",
 442             cpu_max_ext_state_size, NULL, NULL, NULL, NULL,
 443             XSAVE_AREA_ALIGN - 1, 0);
 444         fpu_initialstate = uma_zalloc(fpu_save_area_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
 445         if (use_xsave) {
 446                 max_ext_n = flsl(xsave_mask);
 447                 xsave_area_desc = malloc(max_ext_n * sizeof(struct
 448                     xsave_area_elm_descr), M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
 449         }
 450
 451         saveintr = intr_disable();
 452         stop_emulating();
 453
 454         fpusave_fxsave(fpu_initialstate);
 455         if (fpu_initialstate->sv_env.en_mxcsr_mask)
 456                 cpu_mxcsr_mask = fpu_initialstate->sv_env.en_mxcsr_mask;
 457         else
 458                 cpu_mxcsr_mask = 0xFFBF;
 459
 460         /*
 461          * The fninit instruction does not modify XMM registers or x87
 462          * registers (MM/ST).  The fpusave call dumped the garbage
 463          * contained in the registers after reset to the initial state
 464          * saved.  Clear XMM and x87 registers file image to make the
 465          * startup program state and signal handler XMM/x87 register
 466          * content predictable.
 467          */
 468         bzero(fpu_initialstate->sv_fp, sizeof(fpu_initialstate->sv_fp));
 469         bzero(fpu_initialstate->sv_xmm, sizeof(fpu_initialstate->sv_xmm));
 470
 471         /*
 472          * Create a table describing the layout of the CPU Extended
 473          * Save Area.
 474          */
 475         if (use_xsave) {
 476                 xstate_bv = (uint64_t *)((char *)(fpu_initialstate + 1) +
 477                     offsetof(struct xstate_hdr, xstate_bv));
 478                 *xstate_bv = XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
 479
 480                 /* x87 state */
 481                 xsave_area_desc[0].offset = 0;
 482                 xsave_area_desc[0].size = 160;
 483                 /* XMM */
 484                 xsave_area_desc[1].offset = 160;
 485                 xsave_area_desc[1].size = 416 - 160;
 486
 487                 for (i = 2; i < max_ext_n; i++) {
 488                         cpuid_count(0xd, i, cp);
 489                         xsave_area_desc[i].offset = cp[1];
 490                         xsave_area_desc[i].size = cp[0];
 491                 }
 492         }
 493
 494         start_emulating();
 495         intr_restore(saveintr);
 496 }
 497 /* EFIRT needs this to be initialized before we can enter our EFI environment */
 498 SYSINIT(fpuinitstate, SI_SUB_DRIVERS, SI_ORDER_FIRST, fpuinitstate, NULL);
 499
 500 /*
 501  * Free coprocessor (if we have it).
 502  */
 503 void
 504 fpuexit(struct thread *td)
 505 {
 506
 507         critical_enter();
 508         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
 509                 stop_emulating();
 510                 fpusave(curpcb->pcb_save);
 511                 start_emulating();
 512                 PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
 513         }
 514         critical_exit();
 515 }
 516
 517 int
 518 fpuformat(void)
 519 {
 520
 521         return (_MC_FPFMT_XMM);
 522 }
 523
 524 /*
 525  * The following mechanism is used to ensure that the FPE_... value
 526  * that is passed as a trapcode to the signal handler of the user
 527  * process does not have more than one bit set.
 528  *
 529  * Multiple bits may be set if the user process modifies the control
 530  * word while a status word bit is already set.  While this is a sign
 531  * of bad coding, we have no choise than to narrow them down to one
 532  * bit, since we must not send a trapcode that is not exactly one of
 533  * the FPE_ macros.
 534  *
 535  * The mechanism has a static table with 127 entries.  Each combination
 536  * of the 7 FPU status word exception bits directly translates to a
 537  * position in this table, where a single FPE_... value is stored.
 538  * This FPE_... value stored there is considered the "most important"
 539  * of the exception bits and will be sent as the signal code.  The
 540  * precedence of the bits is based upon Intel Document "Numerical
 541  * Applications", Chapter "Special Computational Situations".
 542  *
 543  * The macro to choose one of these values does these steps: 1) Throw
 544  * away status word bits that cannot be masked.  2) Throw away the bits
 545  * currently masked in the control word, assuming the user isn't
 546  * interested in them anymore.  3) Reinsert status word bit 7 (stack
 547  * fault) if it is set, which cannot be masked but must be presered.
 548  * 4) Use the remaining bits to point into the trapcode table.
 549  *
 550  * The 6 maskable bits in order of their preference, as stated in the
 551  * above referenced Intel manual:
 552  * 1  Invalid operation (FP_X_INV)
 553  * 1a   Stack underflow
 554  * 1b   Stack overflow
 555  * 1c   Operand of unsupported format
 556  * 1d   SNaN operand.
 557  * 2  QNaN operand (not an exception, irrelavant here)
 558  * 3  Any other invalid-operation not mentioned above or zero divide
 559  *      (FP_X_INV, FP_X_DZ)
 560  * 4  Denormal operand (FP_X_DNML)
 561  * 5  Numeric over/underflow (FP_X_OFL, FP_X_UFL)
 562  * 6  Inexact result (FP_X_IMP)
 563  */
 564 static char fpetable[128] = {
 565         0,
 566         FPE_FLTINV,     /*  1 - INV */
 567         FPE_FLTUND,     /*  2 - DNML */
 568         FPE_FLTINV,     /*  3 - INV | DNML */
 569         FPE_FLTDIV,     /*  4 - DZ */
 570         FPE_FLTINV,     /*  5 - INV | DZ */
 571         FPE_FLTDIV,     /*  6 - DNML | DZ */
 572         FPE_FLTINV,     /*  7 - INV | DNML | DZ */
 573         FPE_FLTOVF,     /*  8 - OFL */
 574         FPE_FLTINV,     /*  9 - INV | OFL */
 575         FPE_FLTUND,     /*  A - DNML | OFL */
 576         FPE_FLTINV,     /*  B - INV | DNML | OFL */
 577         FPE_FLTDIV,     /*  C - DZ | OFL */
 578         FPE_FLTINV,     /*  D - INV | DZ | OFL */
 579         FPE_FLTDIV,     /*  E - DNML | DZ | OFL */
 580         FPE_FLTINV,     /*  F - INV | DNML | DZ | OFL */
 581         FPE_FLTUND,     /* 10 - UFL */
 582         FPE_FLTINV,     /* 11 - INV | UFL */
 583         FPE_FLTUND,     /* 12 - DNML | UFL */
 584         FPE_FLTINV,     /* 13 - INV | DNML | UFL */
 585         FPE_FLTDIV,     /* 14 - DZ | UFL */
 586         FPE_FLTINV,     /* 15 - INV | DZ | UFL */
 587         FPE_FLTDIV,     /* 16 - DNML | DZ | UFL */
 588         FPE_FLTINV,     /* 17 - INV | DNML | DZ | UFL */
 589         FPE_FLTOVF,     /* 18 - OFL | UFL */
 590         FPE_FLTINV,     /* 19 - INV | OFL | UFL */
 591         FPE_FLTUND,     /* 1A - DNML | OFL | UFL */
 592         FPE_FLTINV,     /* 1B - INV | DNML | OFL | UFL */
 593         FPE_FLTDIV,     /* 1C - DZ | OFL | UFL */
 594         FPE_FLTINV,     /* 1D - INV | DZ | OFL | UFL */
 595         FPE_FLTDIV,     /* 1E - DNML | DZ | OFL | UFL */
 596         FPE_FLTINV,     /* 1F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL */
 597         FPE_FLTRES,     /* 20 - IMP */
 598         FPE_FLTINV,     /* 21 - INV | IMP */
 599         FPE_FLTUND,     /* 22 - DNML | IMP */
 600         FPE_FLTINV,     /* 23 - INV | DNML | IMP */
 601         FPE_FLTDIV,     /* 24 - DZ | IMP */
 602         FPE_FLTINV,     /* 25 - INV | DZ | IMP */
 603         FPE_FLTDIV,     /* 26 - DNML | DZ | IMP */
 604         FPE_FLTINV,     /* 27 - INV | DNML | DZ | IMP */
 605         FPE_FLTOVF,     /* 28 - OFL | IMP */
 606         FPE_FLTINV,     /* 29 - INV | OFL | IMP */
 607         FPE_FLTUND,     /* 2A - DNML | OFL | IMP */
 608         FPE_FLTINV,     /* 2B - INV | DNML | OFL | IMP */
 609         FPE_FLTDIV,     /* 2C - DZ | OFL | IMP */
 610         FPE_FLTINV,     /* 2D - INV | DZ | OFL | IMP */
 611         FPE_FLTDIV,     /* 2E - DNML | DZ | OFL | IMP */
 612         FPE_FLTINV,     /* 2F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP */
 613         FPE_FLTUND,     /* 30 - UFL | IMP */
 614         FPE_FLTINV,     /* 31 - INV | UFL | IMP */
 615         FPE_FLTUND,     /* 32 - DNML | UFL | IMP */
 616         FPE_FLTINV,     /* 33 - INV | DNML | UFL | IMP */
 617         FPE_FLTDIV,     /* 34 - DZ | UFL | IMP */
 618         FPE_FLTINV,     /* 35 - INV | DZ | UFL | IMP */
 619         FPE_FLTDIV,     /* 36 - DNML | DZ | UFL | IMP */
 620         FPE_FLTINV,     /* 37 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP */
 621         FPE_FLTOVF,     /* 38 - OFL | UFL | IMP */
 622         FPE_FLTINV,     /* 39 - INV | OFL | UFL | IMP */
 623         FPE_FLTUND,     /* 3A - DNML | OFL | UFL | IMP */
 624         FPE_FLTINV,     /* 3B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP */
 625         FPE_FLTDIV,     /* 3C - DZ | OFL | UFL | IMP */
 626         FPE_FLTINV,     /* 3D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP */
 627         FPE_FLTDIV,     /* 3E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
 628         FPE_FLTINV,     /* 3F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
 629         FPE_FLTSUB,     /* 40 - STK */
 630         FPE_FLTSUB,     /* 41 - INV | STK */
 631         FPE_FLTUND,     /* 42 - DNML | STK */
 632         FPE_FLTSUB,     /* 43 - INV | DNML | STK */
 633         FPE_FLTDIV,     /* 44 - DZ | STK */
 634         FPE_FLTSUB,     /* 45 - INV | DZ | STK */
 635         FPE_FLTDIV,     /* 46 - DNML | DZ | STK */
 636         FPE_FLTSUB,     /* 47 - INV | DNML | DZ | STK */
 637         FPE_FLTOVF,     /* 48 - OFL | STK */
 638         FPE_FLTSUB,     /* 49 - INV | OFL | STK */
 639         FPE_FLTUND,     /* 4A - DNML | OFL | STK */
 640         FPE_FLTSUB,     /* 4B - INV | DNML | OFL | STK */
 641         FPE_FLTDIV,     /* 4C - DZ | OFL | STK */
 642         FPE_FLTSUB,     /* 4D - INV | DZ | OFL | STK */
 643         FPE_FLTDIV,     /* 4E - DNML | DZ | OFL | STK */
 644         FPE_FLTSUB,     /* 4F - INV | DNML | DZ | OFL | STK */
 645         FPE_FLTUND,     /* 50 - UFL | STK */
 646         FPE_FLTSUB,     /* 51 - INV | UFL | STK */
 647         FPE_FLTUND,     /* 52 - DNML | UFL | STK */
 648         FPE_FLTSUB,     /* 53 - INV | DNML | UFL | STK */
 649         FPE_FLTDIV,     /* 54 - DZ | UFL | STK */
 650         FPE_FLTSUB,     /* 55 - INV | DZ | UFL | STK */
 651         FPE_FLTDIV,     /* 56 - DNML | DZ | UFL | STK */
 652         FPE_FLTSUB,     /* 57 - INV | DNML | DZ | UFL | STK */
 653         FPE_FLTOVF,     /* 58 - OFL | UFL | STK */
 654         FPE_FLTSUB,     /* 59 - INV | OFL | UFL | STK */
 655         FPE_FLTUND,     /* 5A - DNML | OFL | UFL | STK */
 656         FPE_FLTSUB,     /* 5B - INV | DNML | OFL | UFL | STK */
 657         FPE_FLTDIV,     /* 5C - DZ | OFL | UFL | STK */
 658         FPE_FLTSUB,     /* 5D - INV | DZ | OFL | UFL | STK */
 659         FPE_FLTDIV,     /* 5E - DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
 660         FPE_FLTSUB,     /* 5F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
 661         FPE_FLTRES,     /* 60 - IMP | STK */
 662         FPE_FLTSUB,     /* 61 - INV | IMP | STK */
 663         FPE_FLTUND,     /* 62 - DNML | IMP | STK */
 664         FPE_FLTSUB,     /* 63 - INV | DNML | IMP | STK */
 665         FPE_FLTDIV,     /* 64 - DZ | IMP | STK */
 666         FPE_FLTSUB,     /* 65 - INV | DZ | IMP | STK */
 667         FPE_FLTDIV,     /* 66 - DNML | DZ | IMP | STK */
 668         FPE_FLTSUB,     /* 67 - INV | DNML | DZ | IMP | STK */
 669         FPE_FLTOVF,     /* 68 - OFL | IMP | STK */
 670         FPE_FLTSUB,     /* 69 - INV | OFL | IMP | STK */
 671         FPE_FLTUND,     /* 6A - DNML | OFL | IMP | STK */
 672         FPE_FLTSUB,     /* 6B - INV | DNML | OFL | IMP | STK */
 673         FPE_FLTDIV,     /* 6C - DZ | OFL | IMP | STK */
 674         FPE_FLTSUB,     /* 6D - INV | DZ | OFL | IMP | STK */
 675         FPE_FLTDIV,     /* 6E - DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
 676         FPE_FLTSUB,     /* 6F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
 677         FPE_FLTUND,     /* 70 - UFL | IMP | STK */
 678         FPE_FLTSUB,     /* 71 - INV | UFL | IMP | STK */
 679         FPE_FLTUND,     /* 72 - DNML | UFL | IMP | STK */
 680         FPE_FLTSUB,     /* 73 - INV | DNML | UFL | IMP | STK */
 681         FPE_FLTDIV,     /* 74 - DZ | UFL | IMP | STK */
 682         FPE_FLTSUB,     /* 75 - INV | DZ | UFL | IMP | STK */
 683         FPE_FLTDIV,     /* 76 - DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
 684         FPE_FLTSUB,     /* 77 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
 685         FPE_FLTOVF,     /* 78 - OFL | UFL | IMP | STK */
 686         FPE_FLTSUB,     /* 79 - INV | OFL | UFL | IMP | STK */
 687         FPE_FLTUND,     /* 7A - DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
 688         FPE_FLTSUB,     /* 7B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
 689         FPE_FLTDIV,     /* 7C - DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 690         FPE_FLTSUB,     /* 7D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 691         FPE_FLTDIV,     /* 7E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 692         FPE_FLTSUB,     /* 7F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 693 };
 694
 695 /*
 696  * Read the FP status and control words, then generate si_code value
 697  * for SIGFPE.  The error code chosen will be one of the
 698  * FPE_... macros.  It will be sent as the second argument to old
 699  * BSD-style signal handlers and as "siginfo_t->si_code" (second
 700  * argument) to SA_SIGINFO signal handlers.
 701  *
 702  * Some time ago, we cleared the x87 exceptions with FNCLEX there.
 703  * Clearing exceptions was necessary mainly to avoid IRQ13 bugs.  The
 704  * usermode code which understands the FPU hardware enough to enable
 705  * the exceptions, can also handle clearing the exception state in the
 706  * handler.  The only consequence of not clearing the exception is the
 707  * rethrow of the SIGFPE on return from the signal handler and
 708  * reexecution of the corresponding instruction.
 709  *
 710  * For XMM traps, the exceptions were never cleared.
 711  */
 712 int
 713 fputrap_x87(void)
 714 {
 715         struct savefpu *pcb_save;
 716         u_short control, status;
 717
 718         critical_enter();
 719
 720         /*
 721          * Interrupt handling (for another interrupt) may have pushed the
 722          * state to memory.  Fetch the relevant parts of the state from
 723          * wherever they are.
 724          */
 725         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread) {
 726                 pcb_save = curpcb->pcb_save;
 727                 control = pcb_save->sv_env.en_cw;
 728                 status = pcb_save->sv_env.en_sw;
 729         } else {
 730                 fnstcw(&control);
 731                 fnstsw(&status);
 732         }
 733
 734         critical_exit();
 735         return (fpetable[status & ((~control & 0x3f) | 0x40)]);
 736 }
 737
 738 int
 739 fputrap_sse(void)
 740 {
 741         u_int mxcsr;
 742
 743         critical_enter();
 744         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread)
 745                 mxcsr = curpcb->pcb_save->sv_env.en_mxcsr;
 746         else
 747                 stmxcsr(&mxcsr);
 748         critical_exit();
 749         return (fpetable[(mxcsr & (~mxcsr >> 7)) & 0x3f]);
 750 }
 751
 752 static void
 753 restore_fpu_curthread(struct thread *td)
 754 {
 755         struct pcb *pcb;
 756
 757         /*
 758          * Record new context early in case frstor causes a trap.
 759          */
 760         PCPU_SET(fpcurthread, td);
 761
 762         stop_emulating();
 763         fpu_clean_state();
 764         pcb = td->td_pcb;
 765
 766         if ((pcb->pcb_flags & PCB_FPUINITDONE) == 0) {
 767                 /*
 768                  * This is the first time this thread has used the FPU or
 769                  * the PCB doesn't contain a clean FPU state.  Explicitly
 770                  * load an initial state.
 771                  *
 772                  * We prefer to restore the state from the actual save
 773                  * area in PCB instead of directly loading from
 774                  * fpu_initialstate, to ignite the XSAVEOPT
 775                  * tracking engine.
 776                  */
 777                 bcopy(fpu_initialstate, pcb->pcb_save,
 778                     cpu_max_ext_state_size);
 779                 fpurestore(pcb->pcb_save);
 780                 if (pcb->pcb_initial_fpucw != __INITIAL_FPUCW__)
 781                         fldcw(pcb->pcb_initial_fpucw);
 782                 if (PCB_USER_FPU(pcb))
 783                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE |
 784                             PCB_USERFPUINITDONE);
 785                 else
 786                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 787         } else
 788                 fpurestore(pcb->pcb_save);
 789 }
 790
 791 /*
 792  * Device Not Available (DNA, #NM) exception handler.
 793  *
 794  * It would be better to switch FP context here (if curthread !=
 795  * fpcurthread) and not necessarily for every context switch, but it
 796  * is too hard to access foreign pcb's.
 797  */
 798 void
 799 fpudna(void)
 800 {
 801         struct thread *td;
 802
 803         td = curthread;
 804         /*
 805          * This handler is entered with interrupts enabled, so context
 806          * switches may occur before critical_enter() is executed.  If
 807          * a context switch occurs, then when we regain control, our
 808          * state will have been completely restored.  The CPU may
 809          * change underneath us, but the only part of our context that
 810          * lives in the CPU is CR0.TS and that will be "restored" by
 811          * setting it on the new CPU.
 812          */
 813         critical_enter();
 814
 815         KASSERT((curpcb->pcb_flags & PCB_FPUNOSAVE) == 0,
 816             ("fpudna while in fpu_kern_enter(FPU_KERN_NOCTX)"));
 817         if (__predict_false(PCPU_GET(fpcurthread) == td)) {
 818                 /*
 819                  * Some virtual machines seems to set %cr0.TS at
 820                  * arbitrary moments.  Silently clear the TS bit
 821                  * regardless of the eager/lazy FPU context switch
 822                  * mode.
 823                  */
 824                 stop_emulating();
 825         } else {
 826                 if (__predict_false(PCPU_GET(fpcurthread) != NULL)) {
 827                         panic(
 828                     "fpudna: fpcurthread = %p (%d), curthread = %p (%d)\n",
 829                             PCPU_GET(fpcurthread),
 830                             PCPU_GET(fpcurthread)->td_tid, td, td->td_tid);
 831                 }
 832                 restore_fpu_curthread(td);
 833         }
 834         critical_exit();
 835 }
 836
 837 void fpu_activate_sw(struct thread *td); /* Called from the context switch */
 838 void
 839 fpu_activate_sw(struct thread *td)
 840 {
 841
 842         if ((td->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0 || !PCB_USER_FPU(td->td_pcb)) {
 843                 PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
 844                 start_emulating();
 845         } else if (PCPU_GET(fpcurthread) != td) {
 846                 restore_fpu_curthread(td);
 847         }
 848 }
 849
 850 void
 851 fpudrop(void)
 852 {
 853         struct thread *td;
 854
 855         td = PCPU_GET(fpcurthread);
 856         KASSERT(td == curthread, ("fpudrop: fpcurthread != curthread"));
 857         CRITICAL_ASSERT(td);
 858         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
 859         clear_pcb_flags(td->td_pcb, PCB_FPUINITDONE);
 860         start_emulating();
 861 }
 862
 863 /*
 864  * Get the user state of the FPU into pcb->pcb_user_save without
 865  * dropping ownership (if possible).  It returns the FPU ownership
 866  * status.
 867  */
 868 int
 869 fpugetregs(struct thread *td)
 870 {
 871         struct pcb *pcb;
 872         uint64_t *xstate_bv, bit;
 873         char *sa;
 874         int max_ext_n, i, owned;
 875
 876         pcb = td->td_pcb;
 877         critical_enter();
 878         if ((pcb->pcb_flags & PCB_USERFPUINITDONE) == 0) {
 879                 bcopy(fpu_initialstate, get_pcb_user_save_pcb(pcb),
 880                     cpu_max_ext_state_size);
 881                 get_pcb_user_save_pcb(pcb)->sv_env.en_cw =
 882                     pcb->pcb_initial_fpucw;
 883                 fpuuserinited(td);
 884                 critical_exit();
 885                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
 886         }
 887         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
 888                 fpusave(get_pcb_user_save_pcb(pcb));
 889                 owned = _MC_FPOWNED_FPU;
 890         } else {
 891                 owned = _MC_FPOWNED_PCB;
 892         }
 893         if (use_xsave) {
 894                 /*
 895                  * Handle partially saved state.
 896                  */
 897                 sa = (char *)get_pcb_user_save_pcb(pcb);
 898                 xstate_bv = (uint64_t *)(sa + sizeof(struct savefpu) +
 899                     offsetof(struct xstate_hdr, xstate_bv));
 900                 max_ext_n = flsl(xsave_mask);
 901                 for (i = 0; i < max_ext_n; i++) {
 902                         bit = 1ULL << i;
 903                         if ((xsave_mask & bit) == 0 || (*xstate_bv & bit) != 0)
 904                                 continue;
 905                         bcopy((char *)fpu_initialstate +
 906                             xsave_area_desc[i].offset,
 907                             sa + xsave_area_desc[i].offset,
 908                             xsave_area_desc[i].size);
 909                         *xstate_bv |= bit;
 910                 }
 911         }
 912         critical_exit();
 913         return (owned);
 914 }
 915
 916 void
 917 fpuuserinited(struct thread *td)
 918 {
 919         struct pcb *pcb;
 920
 921         CRITICAL_ASSERT(td);
 922         pcb = td->td_pcb;
 923         if (PCB_USER_FPU(pcb))
 924                 set_pcb_flags(pcb,
 925                     PCB_FPUINITDONE | PCB_USERFPUINITDONE);
 926         else
 927                 set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 928 }
 929
 930 int
 931 fpusetxstate(struct thread *td, char *xfpustate, size_t xfpustate_size)
 932 {
 933         struct xstate_hdr *hdr, *ehdr;
 934         size_t len, max_len;
 935         uint64_t bv;
 936
 937         /* XXXKIB should we clear all extended state in xstate_bv instead ? */
 938         if (xfpustate == NULL)
 939                 return (0);
 940         if (!use_xsave)
 941                 return (EOPNOTSUPP);
 942
 943         len = xfpustate_size;
 944         if (len < sizeof(struct xstate_hdr))
 945                 return (EINVAL);
 946         max_len = cpu_max_ext_state_size - sizeof(struct savefpu);
 947         if (len > max_len)
 948                 return (EINVAL);
 949
 950         ehdr = (struct xstate_hdr *)xfpustate;
 951         bv = ehdr->xstate_bv;
 952
 953         /*
 954          * Avoid #gp.
 955          */
 956         if (bv & ~xsave_mask)
 957                 return (EINVAL);
 958
 959         hdr = (struct xstate_hdr *)(get_pcb_user_save_td(td) + 1);
 960
 961         hdr->xstate_bv = bv;
 962         bcopy(xfpustate + sizeof(struct xstate_hdr),
 963             (char *)(hdr + 1), len - sizeof(struct xstate_hdr));
 964
 965         return (0);
 966 }
 967
 968 /*
 969  * Set the state of the FPU.
 970  */
 971 int
 972 fpusetregs(struct thread *td, struct savefpu *addr, char *xfpustate,
 973     size_t xfpustate_size)
 974 {
 975         struct pcb *pcb;
 976         int error;
 977
 978         addr->sv_env.en_mxcsr &= cpu_mxcsr_mask;
 979         pcb = td->td_pcb;
 980         error = 0;
 981         critical_enter();
 982         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
 983                 error = fpusetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
 984                 if (error == 0) {
 985                         bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
 986                         fpurestore(get_pcb_user_save_td(td));
 987                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE |
 988                             PCB_USERFPUINITDONE);
 989                 }
 990         } else {
 991                 error = fpusetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
 992                 if (error == 0) {
 993                         bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
 994                         fpuuserinited(td);
 995                 }
 996         }
 997         critical_exit();
 998         return (error);
 999 }
1000
1001 /*
1002  * On AuthenticAMD processors, the fxrstor instruction does not restore
1003  * the x87's stored last instruction pointer, last data pointer, and last
1004  * opcode values, except in the rare case in which the exception summary
1005  * (ES) bit in the x87 status word is set to 1.
1006  *
1007  * In order to avoid leaking this information across processes, we clean
1008  * these values by performing a dummy load before executing fxrstor().
1009  */
1010 static void
1011 fpu_clean_state(void)
1012 {
1013         static float dummy_variable = 0.0;
1014         u_short status;
1015
1016         /*
1017          * Clear the ES bit in the x87 status word if it is currently
1018          * set, in order to avoid causing a fault in the upcoming load.
1019          */
1020         fnstsw(&status);
1021         if (status & 0x80)
1022                 fnclex();
1023
1024         /*
1025          * Load the dummy variable into the x87 stack.  This mangles
1026          * the x87 stack, but we don't care since we're about to call
1027          * fxrstor() anyway.
1028          */
1029         __asm __volatile("ffree %%st(7); flds %0" : : "m" (dummy_variable));
1030 }
1031
1032 /*
1033  * This really sucks.  We want the acpi version only, but it requires
1034  * the isa_if.h file in order to get the definitions.
1035  */
1036 #include "opt_isa.h"
1037 #ifdef DEV_ISA
1038 #include <isa/isavar.h>
1039 /*
1040  * This sucks up the legacy ISA support assignments from PNPBIOS/ACPI.
1041  */
1042 static struct isa_pnp_id fpupnp_ids[] = {
1043         { 0x040cd041, "Legacy ISA coprocessor support" }, /* PNP0C04 */
1044         { 0 }
1045 };
1046
1047 static int
1048 fpupnp_probe(device_t dev)
1049 {
1050         int result;
1051
1052         result = ISA_PNP_PROBE(device_get_parent(dev), dev, fpupnp_ids);
1053         if (result <= 0)
1054                 device_quiet(dev);
1055         return (result);
1056 }
1057
1058 static int
1059 fpupnp_attach(device_t dev)
1060 {
1061
1062         return (0);
1063 }
1064
1065 static device_method_t fpupnp_methods[] = {
1066         /* Device interface */
1067         DEVMETHOD(device_probe,         fpupnp_probe),
1068         DEVMETHOD(device_attach,        fpupnp_attach),
1069         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
1070         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
1071         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
1072         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
1073         { 0, 0 }
1074 };
1075
1076 static driver_t fpupnp_driver = {
1077         "fpupnp",
1078         fpupnp_methods,
1079         1,                      /* no softc */
1080 };
1081
1082 static devclass_t fpupnp_devclass;
1083
1084 DRIVER_MODULE(fpupnp, acpi, fpupnp_driver, fpupnp_devclass, 0, 0);
1085 ISA_PNP_INFO(fpupnp_ids);
1086 #endif  /* DEV_ISA */
1087
1088 static MALLOC_DEFINE(M_FPUKERN_CTX, "fpukern_ctx",
1089     "Kernel contexts for FPU state");
1090
1091 #define FPU_KERN_CTX_FPUINITDONE 0x01
1092 #define FPU_KERN_CTX_DUMMY       0x02   /* avoided save for the kern thread */
1093 #define FPU_KERN_CTX_INUSE       0x04
1094
1095 struct fpu_kern_ctx {
1096         struct savefpu *prev;
1097         uint32_t flags;
1098         char hwstate1[];
1099 };
1100
1101 static inline size_t __pure2
1102 fpu_kern_alloc_sz(u_int max_est)
1103 {
1104         return (sizeof(struct fpu_kern_ctx) + XSAVE_AREA_ALIGN + max_est);
1105 }
1106
1107 static inline int __pure2
1108 fpu_kern_malloc_flags(u_int fpflags)
1109 {
1110         return (((fpflags & FPU_KERN_NOWAIT) ? M_NOWAIT : M_WAITOK) | M_ZERO);
1111 }
1112
1113 struct fpu_kern_ctx *
1114 fpu_kern_alloc_ctx_domain(int domain, u_int flags)
1115 {
1116         return (malloc_domainset(fpu_kern_alloc_sz(cpu_max_ext_state_size),
1117             M_FPUKERN_CTX, DOMAINSET_PREF(domain),
1118             fpu_kern_malloc_flags(flags)));
1119 }
1120
1121 struct fpu_kern_ctx *
1122 fpu_kern_alloc_ctx(u_int flags)
1123 {
1124         return (malloc(fpu_kern_alloc_sz(cpu_max_ext_state_size),
1125             M_FPUKERN_CTX, fpu_kern_malloc_flags(flags)));
1126 }
1127
1128 void
1129 fpu_kern_free_ctx(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1130 {
1131
1132         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0, ("free'ing inuse ctx"));
1133         /* XXXKIB clear the memory ? */
1134         free(ctx, M_FPUKERN_CTX);
1135 }
1136
1137 static struct savefpu *
1138 fpu_kern_ctx_savefpu(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1139 {
1140         vm_offset_t p;
1141
1142         p = (vm_offset_t)&ctx->hwstate1;
1143         p = roundup2(p, XSAVE_AREA_ALIGN);
1144         return ((struct savefpu *)p);
1145 }
1146
1147 void
1148 fpu_kern_enter(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx, u_int flags)
1149 {
1150         struct pcb *pcb;
1151
1152         pcb = td->td_pcb;
1153         KASSERT((flags & FPU_KERN_NOCTX) != 0 || ctx != NULL,
1154             ("ctx is required when !FPU_KERN_NOCTX"));
1155         KASSERT(ctx == NULL || (ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0,
1156             ("using inuse ctx"));
1157         KASSERT((pcb->pcb_flags & PCB_FPUNOSAVE) == 0,
1158             ("recursive fpu_kern_enter while in PCB_FPUNOSAVE state"));
1159
1160         if ((flags & FPU_KERN_NOCTX) != 0) {
1161                 critical_enter();
1162                 stop_emulating();
1163                 if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
1164                         fpusave(curpcb->pcb_save);
1165                         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
1166                 } else {
1167                         KASSERT(PCPU_GET(fpcurthread) == NULL,
1168                             ("invalid fpcurthread"));
1169                 }
1170
1171                 /*
1172                  * This breaks XSAVEOPT tracker, but
1173                  * PCB_FPUNOSAVE state is supposed to never need to
1174                  * save FPU context at all.
1175                  */
1176                 fpurestore(fpu_initialstate);
1177                 set_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU | PCB_FPUNOSAVE |
1178                     PCB_FPUINITDONE);
1179                 return;
1180         }
1181         if ((flags & FPU_KERN_KTHR) != 0 && is_fpu_kern_thread(0)) {
1182                 ctx->flags = FPU_KERN_CTX_DUMMY | FPU_KERN_CTX_INUSE;
1183                 return;
1184         }
1185         critical_enter();
1186         KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb) || pcb->pcb_save ==
1187             get_pcb_user_save_pcb(pcb), ("mangled pcb_save"));
1188         ctx->flags = FPU_KERN_CTX_INUSE;
1189         if ((pcb->pcb_flags & PCB_FPUINITDONE) != 0)
1190                 ctx->flags |= FPU_KERN_CTX_FPUINITDONE;
1191         fpuexit(td);
1192         ctx->prev = pcb->pcb_save;
1193         pcb->pcb_save = fpu_kern_ctx_savefpu(ctx);
1194         set_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU);
1195         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
1196         critical_exit();
1197 }
1198
1199 int
1200 fpu_kern_leave(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx)
1201 {
1202         struct pcb *pcb;
1203
1204         pcb = td->td_pcb;
1205
1206         if ((pcb->pcb_flags & PCB_FPUNOSAVE) != 0) {
1207                 KASSERT(ctx == NULL, ("non-null ctx after FPU_KERN_NOCTX"));
1208                 KASSERT(PCPU_GET(fpcurthread) == NULL,
1209                     ("non-NULL fpcurthread for PCB_FPUNOSAVE"));
1210                 CRITICAL_ASSERT(td);
1211
1212                 clear_pcb_flags(pcb,  PCB_FPUNOSAVE | PCB_FPUINITDONE);
1213                 start_emulating();
1214         } else {
1215                 KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) != 0,
1216                     ("leaving not inuse ctx"));
1217                 ctx->flags &= ~FPU_KERN_CTX_INUSE;
1218
1219                 if (is_fpu_kern_thread(0) &&
1220                     (ctx->flags & FPU_KERN_CTX_DUMMY) != 0)
1221                         return (0);
1222                 KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_DUMMY) == 0,
1223                     ("dummy ctx"));
1224                 critical_enter();
1225                 if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread))
1226                         fpudrop();
1227                 pcb->pcb_save = ctx->prev;
1228         }
1229
1230         if (pcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(pcb)) {
1231                 if ((pcb->pcb_flags & PCB_USERFPUINITDONE) != 0) {
1232                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
1233                         if ((pcb->pcb_flags & PCB_KERNFPU_THR) == 0)
1234                                 clear_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU);
1235                 } else if ((pcb->pcb_flags & PCB_KERNFPU_THR) == 0)
1236                         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE | PCB_KERNFPU);
1237         } else {
1238                 if ((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_FPUINITDONE) != 0)
1239                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
1240                 else
1241                         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
1242                 KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb), ("unpaired fpu_kern_leave"));
1243         }
1244         critical_exit();
1245         return (0);
1246 }
1247
1248 int
1249 fpu_kern_thread(u_int flags)
1250 {
1251
1252         KASSERT((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0,
1253             ("Only kthread may use fpu_kern_thread"));
1254         KASSERT(curpcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(curpcb),
1255             ("mangled pcb_save"));
1256         KASSERT(PCB_USER_FPU(curpcb), ("recursive call"));
1257
1258         set_pcb_flags(curpcb, PCB_KERNFPU | PCB_KERNFPU_THR);
1259         return (0);
1260 }
1261
1262 int
1263 is_fpu_kern_thread(u_int flags)
1264 {
1265
1266         if ((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
1267                 return (0);
1268         return ((curpcb->pcb_flags & PCB_KERNFPU_THR) != 0);
1269 }
1270
1271 /*
1272  * FPU save area alloc/free/init utility routines
1273  */
1274 struct savefpu *
1275 fpu_save_area_alloc(void)
1276 {
1277
1278         return (uma_zalloc(fpu_save_area_zone, M_WAITOK));
1279 }
1280
1281 void
1282 fpu_save_area_free(struct savefpu *fsa)
1283 {
1284
1285         uma_zfree(fpu_save_area_zone, fsa);
1286 }
1287
1288 void
1289 fpu_save_area_reset(struct savefpu *fsa)
1290 {
1291
1292         bcopy(fpu_initialstate, fsa, cpu_max_ext_state_size);
1293 }