]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/isa/npx.c
MFC rr335072, r335089:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / isa / npx.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1990 William Jolitz.
3  * Copyright (c) 1991 The Regents of the University of California.
4  * All rights reserved.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
15  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
16  *    without specific prior written permission.
17  *
18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
19  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
20  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
21  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
22  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
23  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
24  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
25  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
26  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
27  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
28  * SUCH DAMAGE.
29  *
30  *      from: @(#)npx.c 7.2 (Berkeley) 5/12/91
31  */
32
33 #include <sys/cdefs.h>
34 __FBSDID("$FreeBSD$");
35
36 #include "opt_cpu.h"
37 #include "opt_isa.h"
38 #include "opt_npx.h"
39
40 #include <sys/param.h>
41 #include <sys/systm.h>
42 #include <sys/bus.h>
43 #include <sys/kernel.h>
44 #include <sys/lock.h>
45 #include <sys/malloc.h>
46 #include <sys/module.h>
47 #include <sys/mutex.h>
48 #include <sys/mutex.h>
49 #include <sys/proc.h>
50 #include <sys/smp.h>
51 #include <sys/sysctl.h>
52 #include <machine/bus.h>
53 #include <sys/rman.h>
54 #ifdef NPX_DEBUG
55 #include <sys/syslog.h>
56 #endif
57 #include <sys/signalvar.h>
58 #include <vm/uma.h>
59
60 #include <machine/asmacros.h>
61 #include <machine/cputypes.h>
62 #include <machine/frame.h>
63 #include <machine/md_var.h>
64 #include <machine/pcb.h>
65 #include <machine/psl.h>
66 #include <machine/resource.h>
67 #include <machine/specialreg.h>
68 #include <machine/segments.h>
69 #include <machine/ucontext.h>
70
71 #include <machine/intr_machdep.h>
72
73 #ifdef DEV_ISA
74 #include <isa/isavar.h>
75 #endif
76
77 /*
78  * 387 and 287 Numeric Coprocessor Extension (NPX) Driver.
79  */
80
81 #if defined(__GNUCLIKE_ASM) && !defined(lint)
82
83 #define fldcw(cw)               __asm __volatile("fldcw %0" : : "m" (cw))
84 #define fnclex()                __asm __volatile("fnclex")
85 #define fninit()                __asm __volatile("fninit")
86 #define fnsave(addr)            __asm __volatile("fnsave %0" : "=m" (*(addr)))
87 #define fnstcw(addr)            __asm __volatile("fnstcw %0" : "=m" (*(addr)))
88 #define fnstsw(addr)            __asm __volatile("fnstsw %0" : "=am" (*(addr)))
89 #define fp_divide_by_0()        __asm __volatile( \
90                                     "fldz; fld1; fdiv %st,%st(1); fnop")
91 #define frstor(addr)            __asm __volatile("frstor %0" : : "m" (*(addr)))
92 #define fxrstor(addr)           __asm __volatile("fxrstor %0" : : "m" (*(addr)))
93 #define fxsave(addr)            __asm __volatile("fxsave %0" : "=m" (*(addr)))
94 #define ldmxcsr(csr)            __asm __volatile("ldmxcsr %0" : : "m" (csr))
95 #define stmxcsr(addr)           __asm __volatile("stmxcsr %0" : : "m" (*(addr)))
96
97 static __inline void
98 xrstor(char *addr, uint64_t mask)
99 {
100         uint32_t low, hi;
101
102         low = mask;
103         hi = mask >> 32;
104         __asm __volatile("xrstor %0" : : "m" (*addr), "a" (low), "d" (hi));
105 }
106
107 static __inline void
108 xsave(char *addr, uint64_t mask)
109 {
110         uint32_t low, hi;
111
112         low = mask;
113         hi = mask >> 32;
114         __asm __volatile("xsave %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
115             "memory");
116 }
117
118 static __inline void
119 xsaveopt(char *addr, uint64_t mask)
120 {
121         uint32_t low, hi;
122
123         low = mask;
124         hi = mask >> 32;
125         __asm __volatile("xsaveopt %0" : "=m" (*addr) : "a" (low), "d" (hi) :
126             "memory");
127 }
128 #else   /* !(__GNUCLIKE_ASM && !lint) */
129
130 void    fldcw(u_short cw);
131 void    fnclex(void);
132 void    fninit(void);
133 void    fnsave(caddr_t addr);
134 void    fnstcw(caddr_t addr);
135 void    fnstsw(caddr_t addr);
136 void    fp_divide_by_0(void);
137 void    frstor(caddr_t addr);
138 void    fxsave(caddr_t addr);
139 void    fxrstor(caddr_t addr);
140 void    ldmxcsr(u_int csr);
141 void    stmxcsr(u_int *csr);
142 void    xrstor(char *addr, uint64_t mask);
143 void    xsave(char *addr, uint64_t mask);
144 void    xsaveopt(char *addr, uint64_t mask);
145
146 #endif  /* __GNUCLIKE_ASM && !lint */
147
148 #define start_emulating()       load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
149 #define stop_emulating()        clts()
150
151 #define GET_FPU_CW(thread) \
152         (cpu_fxsr ? \
153                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_cw : \
154                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_87.sv_env.en_cw)
155 #define GET_FPU_SW(thread) \
156         (cpu_fxsr ? \
157                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_sw : \
158                 (thread)->td_pcb->pcb_save->sv_87.sv_env.en_sw)
159 #define SET_FPU_CW(savefpu, value) do { \
160         if (cpu_fxsr) \
161                 (savefpu)->sv_xmm.sv_env.en_cw = (value); \
162         else \
163                 (savefpu)->sv_87.sv_env.en_cw = (value); \
164 } while (0)
165
166 CTASSERT(sizeof(union savefpu) == 512);
167 CTASSERT(sizeof(struct xstate_hdr) == 64);
168 CTASSERT(sizeof(struct savefpu_ymm) == 832);
169
170 /*
171  * This requirement is to make it easier for asm code to calculate
172  * offset of the fpu save area from the pcb address. FPU save area
173  * must be 64-byte aligned.
174  */
175 CTASSERT(sizeof(struct pcb) % XSAVE_AREA_ALIGN == 0);
176
177 /*
178  * Ensure the copy of XCR0 saved in a core is contained in the padding
179  * area.
180  */
181 CTASSERT(X86_XSTATE_XCR0_OFFSET >= offsetof(struct savexmm, sv_pad) &&
182     X86_XSTATE_XCR0_OFFSET + sizeof(uint64_t) <= sizeof(struct savexmm));
183
184 static  void    fpu_clean_state(void);
185
186 static  void    fpusave(union savefpu *);
187 static  void    fpurstor(union savefpu *);
188
189 int     hw_float;
190
191 SYSCTL_INT(_hw, HW_FLOATINGPT, floatingpoint, CTLFLAG_RD,
192     &hw_float, 0, "Floating point instructions executed in hardware");
193
194 int lazy_fpu_switch = 0;
195 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, lazy_fpu_switch, CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
196     &lazy_fpu_switch, 0,
197     "Lazily load FPU context after context switch");
198
199 int use_xsave;
200 uint64_t xsave_mask;
201 static  uma_zone_t fpu_save_area_zone;
202 static  union savefpu *npx_initialstate;
203
204 struct xsave_area_elm_descr {
205         u_int   offset;
206         u_int   size;
207 } *xsave_area_desc;
208
209 static int use_xsaveopt;
210
211 static  volatile u_int          npx_traps_while_probing;
212
213 alias_for_inthand_t probetrap;
214 __asm("                                                         \n\
215         .text                                                   \n\
216         .p2align 2,0x90                                         \n\
217         .type   " __XSTRING(CNAME(probetrap)) ",@function       \n\
218 " __XSTRING(CNAME(probetrap)) ":                                \n\
219         ss                                                      \n\
220         incl    " __XSTRING(CNAME(npx_traps_while_probing)) "   \n\
221         fnclex                                                  \n\
222         iret                                                    \n\
223 ");
224
225 /*
226  * Determine if an FPU is present and how to use it.
227  */
228 static int
229 npx_probe(void)
230 {
231         struct gate_descriptor save_idt_npxtrap;
232         u_short control, status;
233
234         /*
235          * Modern CPUs all have an FPU that uses the INT16 interface
236          * and provide a simple way to verify that, so handle the
237          * common case right away.
238          */
239         if (cpu_feature & CPUID_FPU) {
240                 hw_float = 1;
241                 return (1);
242         }
243
244         save_idt_npxtrap = idt[IDT_MF];
245         setidt(IDT_MF, probetrap, SDT_SYS386TGT, SEL_KPL,
246             GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
247
248         /*
249          * Don't trap while we're probing.
250          */
251         stop_emulating();
252
253         /*
254          * Finish resetting the coprocessor, if any.  If there is an error
255          * pending, then we may get a bogus IRQ13, but npx_intr() will handle
256          * it OK.  Bogus halts have never been observed, but we enabled
257          * IRQ13 and cleared the BUSY# latch early to handle them anyway.
258          */
259         fninit();
260
261         /*
262          * Don't use fwait here because it might hang.
263          * Don't use fnop here because it usually hangs if there is no FPU.
264          */
265         DELAY(1000);            /* wait for any IRQ13 */
266 #ifdef DIAGNOSTIC
267         if (npx_traps_while_probing != 0)
268                 printf("fninit caused %u bogus npx trap(s)\n",
269                        npx_traps_while_probing);
270 #endif
271         /*
272          * Check for a status of mostly zero.
273          */
274         status = 0x5a5a;
275         fnstsw(&status);
276         if ((status & 0xb8ff) == 0) {
277                 /*
278                  * Good, now check for a proper control word.
279                  */
280                 control = 0x5a5a;
281                 fnstcw(&control);
282                 if ((control & 0x1f3f) == 0x033f) {
283                         /*
284                          * We have an npx, now divide by 0 to see if exception
285                          * 16 works.
286                          */
287                         control &= ~(1 << 2);   /* enable divide by 0 trap */
288                         fldcw(control);
289 #ifdef FPU_ERROR_BROKEN
290                         /*
291                          * FPU error signal doesn't work on some CPU
292                          * accelerator board.
293                          */
294                         hw_float = 1;
295                         return (1);
296 #endif
297                         npx_traps_while_probing = 0;
298                         fp_divide_by_0();
299                         if (npx_traps_while_probing != 0) {
300                                 /*
301                                  * Good, exception 16 works.
302                                  */
303                                 hw_float = 1;
304                                 goto cleanup;
305                         }
306                         printf(
307         "FPU does not use exception 16 for error reporting\n");
308                         goto cleanup;
309                 }
310         }
311
312         /*
313          * Probe failed.  Floating point simply won't work.
314          * Notify user and disable FPU/MMX/SSE instruction execution.
315          */
316         printf("WARNING: no FPU!\n");
317         __asm __volatile("smsw %%ax; orb %0,%%al; lmsw %%ax" : :
318             "n" (CR0_EM | CR0_MP) : "ax");
319
320 cleanup:
321         idt[IDT_MF] = save_idt_npxtrap;
322         return (hw_float);
323 }
324
325 /*
326  * Enable XSAVE if supported and allowed by user.
327  * Calculate the xsave_mask.
328  */
329 static void
330 npxinit_bsp1(void)
331 {
332         u_int cp[4];
333         uint64_t xsave_mask_user;
334
335         TUNABLE_INT_FETCH("hw.lazy_fpu_switch", &lazy_fpu_switch);
336         if (cpu_fxsr && (cpu_feature2 & CPUID2_XSAVE) != 0) {
337                 use_xsave = 1;
338                 TUNABLE_INT_FETCH("hw.use_xsave", &use_xsave);
339         }
340         if (!use_xsave)
341                 return;
342
343         cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
344         xsave_mask = XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
345         if ((cp[0] & xsave_mask) != xsave_mask)
346                 panic("CPU0 does not support X87 or SSE: %x", cp[0]);
347         xsave_mask = ((uint64_t)cp[3] << 32) | cp[0];
348         xsave_mask_user = xsave_mask;
349         TUNABLE_QUAD_FETCH("hw.xsave_mask", &xsave_mask_user);
350         xsave_mask_user |= XFEATURE_ENABLED_X87 | XFEATURE_ENABLED_SSE;
351         xsave_mask &= xsave_mask_user;
352         if ((xsave_mask & XFEATURE_AVX512) != XFEATURE_AVX512)
353                 xsave_mask &= ~XFEATURE_AVX512;
354         if ((xsave_mask & XFEATURE_MPX) != XFEATURE_MPX)
355                 xsave_mask &= ~XFEATURE_MPX;
356
357         cpuid_count(0xd, 0x1, cp);
358         if ((cp[0] & CPUID_EXTSTATE_XSAVEOPT) != 0)
359                 use_xsaveopt = 1;
360 }
361
362 /*
363
364  * Calculate the fpu save area size.
365  */
366 static void
367 npxinit_bsp2(void)
368 {
369         u_int cp[4];
370
371         if (use_xsave) {
372                 cpuid_count(0xd, 0x0, cp);
373                 cpu_max_ext_state_size = cp[1];
374
375                 /*
376                  * Reload the cpu_feature2, since we enabled OSXSAVE.
377                  */
378                 do_cpuid(1, cp);
379                 cpu_feature2 = cp[2];
380         } else
381                 cpu_max_ext_state_size = sizeof(union savefpu);
382 }
383
384 /*
385  * Initialize floating point unit.
386  */
387 void
388 npxinit(bool bsp)
389 {
390         static union savefpu dummy;
391         register_t saveintr;
392         u_int mxcsr;
393         u_short control;
394
395         if (bsp) {
396                 if (!npx_probe())
397                         return;
398                 npxinit_bsp1();
399         }
400
401         if (use_xsave) {
402                 load_cr4(rcr4() | CR4_XSAVE);
403                 load_xcr(XCR0, xsave_mask);
404         }
405
406         /*
407          * XCR0 shall be set up before CPU can report the save area size.
408          */
409         if (bsp)
410                 npxinit_bsp2();
411         
412         /*
413          * fninit has the same h/w bugs as fnsave.  Use the detoxified
414          * fnsave to throw away any junk in the fpu.  fpusave() initializes
415          * the fpu.
416          *
417          * It is too early for critical_enter() to work on AP.
418          */
419         saveintr = intr_disable();
420         stop_emulating();
421         if (cpu_fxsr)
422                 fninit();
423         else
424                 fnsave(&dummy);
425         control = __INITIAL_NPXCW__;
426         fldcw(control);
427         if (cpu_fxsr) {
428                 mxcsr = __INITIAL_MXCSR__;
429                 ldmxcsr(mxcsr);
430         }
431         start_emulating();
432         intr_restore(saveintr);
433 }
434
435 /*
436  * On the boot CPU we generate a clean state that is used to
437  * initialize the floating point unit when it is first used by a
438  * process.
439  */
440 static void
441 npxinitstate(void *arg __unused)
442 {
443         register_t saveintr;
444         int cp[4], i, max_ext_n;
445
446         if (!hw_float)
447                 return;
448
449         npx_initialstate = malloc(cpu_max_ext_state_size, M_DEVBUF,
450             M_WAITOK | M_ZERO);
451         saveintr = intr_disable();
452         stop_emulating();
453
454         fpusave(npx_initialstate);
455         if (cpu_fxsr) {
456                 if (npx_initialstate->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr_mask)
457                         cpu_mxcsr_mask = 
458                             npx_initialstate->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr_mask;
459                 else
460                         cpu_mxcsr_mask = 0xFFBF;
461
462                 /*
463                  * The fninit instruction does not modify XMM
464                  * registers or x87 registers (MM/ST).  The fpusave
465                  * call dumped the garbage contained in the registers
466                  * after reset to the initial state saved.  Clear XMM
467                  * and x87 registers file image to make the startup
468                  * program state and signal handler XMM/x87 register
469                  * content predictable.
470                  */
471                 bzero(npx_initialstate->sv_xmm.sv_fp,
472                     sizeof(npx_initialstate->sv_xmm.sv_fp));
473                 bzero(npx_initialstate->sv_xmm.sv_xmm,
474                     sizeof(npx_initialstate->sv_xmm.sv_xmm));
475         } else
476                 bzero(npx_initialstate->sv_87.sv_ac,
477                     sizeof(npx_initialstate->sv_87.sv_ac));
478
479         /*
480          * Create a table describing the layout of the CPU Extended
481          * Save Area.
482          */
483         if (use_xsave) {
484                 if (xsave_mask >> 32 != 0)
485                         max_ext_n = fls(xsave_mask >> 32) + 32;
486                 else
487                         max_ext_n = fls(xsave_mask);
488                 xsave_area_desc = malloc(max_ext_n * sizeof(struct
489                     xsave_area_elm_descr), M_DEVBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
490                 /* x87 state */
491                 xsave_area_desc[0].offset = 0;
492                 xsave_area_desc[0].size = 160;
493                 /* XMM */
494                 xsave_area_desc[1].offset = 160;
495                 xsave_area_desc[1].size = 288 - 160;
496
497                 for (i = 2; i < max_ext_n; i++) {
498                         cpuid_count(0xd, i, cp);
499                         xsave_area_desc[i].offset = cp[1];
500                         xsave_area_desc[i].size = cp[0];
501                 }
502         }
503
504         fpu_save_area_zone = uma_zcreate("FPU_save_area",
505             cpu_max_ext_state_size, NULL, NULL, NULL, NULL,
506             XSAVE_AREA_ALIGN - 1, 0);
507
508         start_emulating();
509         intr_restore(saveintr);
510 }
511 SYSINIT(npxinitstate, SI_SUB_DRIVERS, SI_ORDER_ANY, npxinitstate, NULL);
512
513 /*
514  * Free coprocessor (if we have it).
515  */
516 void
517 npxexit(struct thread *td)
518 {
519
520         critical_enter();
521         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
522                 stop_emulating();
523                 fpusave(curpcb->pcb_save);
524                 start_emulating();
525                 PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
526         }
527         critical_exit();
528 #ifdef NPX_DEBUG
529         if (hw_float) {
530                 u_int   masked_exceptions;
531
532                 masked_exceptions = GET_FPU_CW(td) & GET_FPU_SW(td) & 0x7f;
533                 /*
534                  * Log exceptions that would have trapped with the old
535                  * control word (overflow, divide by 0, and invalid operand).
536                  */
537                 if (masked_exceptions & 0x0d)
538                         log(LOG_ERR,
539         "pid %d (%s) exited with masked floating point exceptions 0x%02x\n",
540                             td->td_proc->p_pid, td->td_proc->p_comm,
541                             masked_exceptions);
542         }
543 #endif
544 }
545
546 int
547 npxformat(void)
548 {
549
550         if (!hw_float)
551                 return (_MC_FPFMT_NODEV);
552         if (cpu_fxsr)
553                 return (_MC_FPFMT_XMM);
554         return (_MC_FPFMT_387);
555 }
556
557 /* 
558  * The following mechanism is used to ensure that the FPE_... value
559  * that is passed as a trapcode to the signal handler of the user
560  * process does not have more than one bit set.
561  * 
562  * Multiple bits may be set if the user process modifies the control
563  * word while a status word bit is already set.  While this is a sign
564  * of bad coding, we have no choise than to narrow them down to one
565  * bit, since we must not send a trapcode that is not exactly one of
566  * the FPE_ macros.
567  *
568  * The mechanism has a static table with 127 entries.  Each combination
569  * of the 7 FPU status word exception bits directly translates to a
570  * position in this table, where a single FPE_... value is stored.
571  * This FPE_... value stored there is considered the "most important"
572  * of the exception bits and will be sent as the signal code.  The
573  * precedence of the bits is based upon Intel Document "Numerical
574  * Applications", Chapter "Special Computational Situations".
575  *
576  * The macro to choose one of these values does these steps: 1) Throw
577  * away status word bits that cannot be masked.  2) Throw away the bits
578  * currently masked in the control word, assuming the user isn't
579  * interested in them anymore.  3) Reinsert status word bit 7 (stack
580  * fault) if it is set, which cannot be masked but must be presered.
581  * 4) Use the remaining bits to point into the trapcode table.
582  *
583  * The 6 maskable bits in order of their preference, as stated in the
584  * above referenced Intel manual:
585  * 1  Invalid operation (FP_X_INV)
586  * 1a   Stack underflow
587  * 1b   Stack overflow
588  * 1c   Operand of unsupported format
589  * 1d   SNaN operand.
590  * 2  QNaN operand (not an exception, irrelavant here)
591  * 3  Any other invalid-operation not mentioned above or zero divide
592  *      (FP_X_INV, FP_X_DZ)
593  * 4  Denormal operand (FP_X_DNML)
594  * 5  Numeric over/underflow (FP_X_OFL, FP_X_UFL)
595  * 6  Inexact result (FP_X_IMP) 
596  */
597 static char fpetable[128] = {
598         0,
599         FPE_FLTINV,     /*  1 - INV */
600         FPE_FLTUND,     /*  2 - DNML */
601         FPE_FLTINV,     /*  3 - INV | DNML */
602         FPE_FLTDIV,     /*  4 - DZ */
603         FPE_FLTINV,     /*  5 - INV | DZ */
604         FPE_FLTDIV,     /*  6 - DNML | DZ */
605         FPE_FLTINV,     /*  7 - INV | DNML | DZ */
606         FPE_FLTOVF,     /*  8 - OFL */
607         FPE_FLTINV,     /*  9 - INV | OFL */
608         FPE_FLTUND,     /*  A - DNML | OFL */
609         FPE_FLTINV,     /*  B - INV | DNML | OFL */
610         FPE_FLTDIV,     /*  C - DZ | OFL */
611         FPE_FLTINV,     /*  D - INV | DZ | OFL */
612         FPE_FLTDIV,     /*  E - DNML | DZ | OFL */
613         FPE_FLTINV,     /*  F - INV | DNML | DZ | OFL */
614         FPE_FLTUND,     /* 10 - UFL */
615         FPE_FLTINV,     /* 11 - INV | UFL */
616         FPE_FLTUND,     /* 12 - DNML | UFL */
617         FPE_FLTINV,     /* 13 - INV | DNML | UFL */
618         FPE_FLTDIV,     /* 14 - DZ | UFL */
619         FPE_FLTINV,     /* 15 - INV | DZ | UFL */
620         FPE_FLTDIV,     /* 16 - DNML | DZ | UFL */
621         FPE_FLTINV,     /* 17 - INV | DNML | DZ | UFL */
622         FPE_FLTOVF,     /* 18 - OFL | UFL */
623         FPE_FLTINV,     /* 19 - INV | OFL | UFL */
624         FPE_FLTUND,     /* 1A - DNML | OFL | UFL */
625         FPE_FLTINV,     /* 1B - INV | DNML | OFL | UFL */
626         FPE_FLTDIV,     /* 1C - DZ | OFL | UFL */
627         FPE_FLTINV,     /* 1D - INV | DZ | OFL | UFL */
628         FPE_FLTDIV,     /* 1E - DNML | DZ | OFL | UFL */
629         FPE_FLTINV,     /* 1F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL */
630         FPE_FLTRES,     /* 20 - IMP */
631         FPE_FLTINV,     /* 21 - INV | IMP */
632         FPE_FLTUND,     /* 22 - DNML | IMP */
633         FPE_FLTINV,     /* 23 - INV | DNML | IMP */
634         FPE_FLTDIV,     /* 24 - DZ | IMP */
635         FPE_FLTINV,     /* 25 - INV | DZ | IMP */
636         FPE_FLTDIV,     /* 26 - DNML | DZ | IMP */
637         FPE_FLTINV,     /* 27 - INV | DNML | DZ | IMP */
638         FPE_FLTOVF,     /* 28 - OFL | IMP */
639         FPE_FLTINV,     /* 29 - INV | OFL | IMP */
640         FPE_FLTUND,     /* 2A - DNML | OFL | IMP */
641         FPE_FLTINV,     /* 2B - INV | DNML | OFL | IMP */
642         FPE_FLTDIV,     /* 2C - DZ | OFL | IMP */
643         FPE_FLTINV,     /* 2D - INV | DZ | OFL | IMP */
644         FPE_FLTDIV,     /* 2E - DNML | DZ | OFL | IMP */
645         FPE_FLTINV,     /* 2F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP */
646         FPE_FLTUND,     /* 30 - UFL | IMP */
647         FPE_FLTINV,     /* 31 - INV | UFL | IMP */
648         FPE_FLTUND,     /* 32 - DNML | UFL | IMP */
649         FPE_FLTINV,     /* 33 - INV | DNML | UFL | IMP */
650         FPE_FLTDIV,     /* 34 - DZ | UFL | IMP */
651         FPE_FLTINV,     /* 35 - INV | DZ | UFL | IMP */
652         FPE_FLTDIV,     /* 36 - DNML | DZ | UFL | IMP */
653         FPE_FLTINV,     /* 37 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP */
654         FPE_FLTOVF,     /* 38 - OFL | UFL | IMP */
655         FPE_FLTINV,     /* 39 - INV | OFL | UFL | IMP */
656         FPE_FLTUND,     /* 3A - DNML | OFL | UFL | IMP */
657         FPE_FLTINV,     /* 3B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP */
658         FPE_FLTDIV,     /* 3C - DZ | OFL | UFL | IMP */
659         FPE_FLTINV,     /* 3D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP */
660         FPE_FLTDIV,     /* 3E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
661         FPE_FLTINV,     /* 3F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
662         FPE_FLTSUB,     /* 40 - STK */
663         FPE_FLTSUB,     /* 41 - INV | STK */
664         FPE_FLTUND,     /* 42 - DNML | STK */
665         FPE_FLTSUB,     /* 43 - INV | DNML | STK */
666         FPE_FLTDIV,     /* 44 - DZ | STK */
667         FPE_FLTSUB,     /* 45 - INV | DZ | STK */
668         FPE_FLTDIV,     /* 46 - DNML | DZ | STK */
669         FPE_FLTSUB,     /* 47 - INV | DNML | DZ | STK */
670         FPE_FLTOVF,     /* 48 - OFL | STK */
671         FPE_FLTSUB,     /* 49 - INV | OFL | STK */
672         FPE_FLTUND,     /* 4A - DNML | OFL | STK */
673         FPE_FLTSUB,     /* 4B - INV | DNML | OFL | STK */
674         FPE_FLTDIV,     /* 4C - DZ | OFL | STK */
675         FPE_FLTSUB,     /* 4D - INV | DZ | OFL | STK */
676         FPE_FLTDIV,     /* 4E - DNML | DZ | OFL | STK */
677         FPE_FLTSUB,     /* 4F - INV | DNML | DZ | OFL | STK */
678         FPE_FLTUND,     /* 50 - UFL | STK */
679         FPE_FLTSUB,     /* 51 - INV | UFL | STK */
680         FPE_FLTUND,     /* 52 - DNML | UFL | STK */
681         FPE_FLTSUB,     /* 53 - INV | DNML | UFL | STK */
682         FPE_FLTDIV,     /* 54 - DZ | UFL | STK */
683         FPE_FLTSUB,     /* 55 - INV | DZ | UFL | STK */
684         FPE_FLTDIV,     /* 56 - DNML | DZ | UFL | STK */
685         FPE_FLTSUB,     /* 57 - INV | DNML | DZ | UFL | STK */
686         FPE_FLTOVF,     /* 58 - OFL | UFL | STK */
687         FPE_FLTSUB,     /* 59 - INV | OFL | UFL | STK */
688         FPE_FLTUND,     /* 5A - DNML | OFL | UFL | STK */
689         FPE_FLTSUB,     /* 5B - INV | DNML | OFL | UFL | STK */
690         FPE_FLTDIV,     /* 5C - DZ | OFL | UFL | STK */
691         FPE_FLTSUB,     /* 5D - INV | DZ | OFL | UFL | STK */
692         FPE_FLTDIV,     /* 5E - DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
693         FPE_FLTSUB,     /* 5F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
694         FPE_FLTRES,     /* 60 - IMP | STK */
695         FPE_FLTSUB,     /* 61 - INV | IMP | STK */
696         FPE_FLTUND,     /* 62 - DNML | IMP | STK */
697         FPE_FLTSUB,     /* 63 - INV | DNML | IMP | STK */
698         FPE_FLTDIV,     /* 64 - DZ | IMP | STK */
699         FPE_FLTSUB,     /* 65 - INV | DZ | IMP | STK */
700         FPE_FLTDIV,     /* 66 - DNML | DZ | IMP | STK */
701         FPE_FLTSUB,     /* 67 - INV | DNML | DZ | IMP | STK */
702         FPE_FLTOVF,     /* 68 - OFL | IMP | STK */
703         FPE_FLTSUB,     /* 69 - INV | OFL | IMP | STK */
704         FPE_FLTUND,     /* 6A - DNML | OFL | IMP | STK */
705         FPE_FLTSUB,     /* 6B - INV | DNML | OFL | IMP | STK */
706         FPE_FLTDIV,     /* 6C - DZ | OFL | IMP | STK */
707         FPE_FLTSUB,     /* 6D - INV | DZ | OFL | IMP | STK */
708         FPE_FLTDIV,     /* 6E - DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
709         FPE_FLTSUB,     /* 6F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
710         FPE_FLTUND,     /* 70 - UFL | IMP | STK */
711         FPE_FLTSUB,     /* 71 - INV | UFL | IMP | STK */
712         FPE_FLTUND,     /* 72 - DNML | UFL | IMP | STK */
713         FPE_FLTSUB,     /* 73 - INV | DNML | UFL | IMP | STK */
714         FPE_FLTDIV,     /* 74 - DZ | UFL | IMP | STK */
715         FPE_FLTSUB,     /* 75 - INV | DZ | UFL | IMP | STK */
716         FPE_FLTDIV,     /* 76 - DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
717         FPE_FLTSUB,     /* 77 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
718         FPE_FLTOVF,     /* 78 - OFL | UFL | IMP | STK */
719         FPE_FLTSUB,     /* 79 - INV | OFL | UFL | IMP | STK */
720         FPE_FLTUND,     /* 7A - DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
721         FPE_FLTSUB,     /* 7B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
722         FPE_FLTDIV,     /* 7C - DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
723         FPE_FLTSUB,     /* 7D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
724         FPE_FLTDIV,     /* 7E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
725         FPE_FLTSUB,     /* 7F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
726 };
727
728 /*
729  * Read the FP status and control words, then generate si_code value
730  * for SIGFPE.  The error code chosen will be one of the
731  * FPE_... macros.  It will be sent as the second argument to old
732  * BSD-style signal handlers and as "siginfo_t->si_code" (second
733  * argument) to SA_SIGINFO signal handlers.
734  *
735  * Some time ago, we cleared the x87 exceptions with FNCLEX there.
736  * Clearing exceptions was necessary mainly to avoid IRQ13 bugs.  The
737  * usermode code which understands the FPU hardware enough to enable
738  * the exceptions, can also handle clearing the exception state in the
739  * handler.  The only consequence of not clearing the exception is the
740  * rethrow of the SIGFPE on return from the signal handler and
741  * reexecution of the corresponding instruction.
742  *
743  * For XMM traps, the exceptions were never cleared.
744  */
745 int
746 npxtrap_x87(void)
747 {
748         u_short control, status;
749
750         if (!hw_float) {
751                 printf(
752         "npxtrap_x87: fpcurthread = %p, curthread = %p, hw_float = %d\n",
753                        PCPU_GET(fpcurthread), curthread, hw_float);
754                 panic("npxtrap from nowhere");
755         }
756         critical_enter();
757
758         /*
759          * Interrupt handling (for another interrupt) may have pushed the
760          * state to memory.  Fetch the relevant parts of the state from
761          * wherever they are.
762          */
763         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread) {
764                 control = GET_FPU_CW(curthread);
765                 status = GET_FPU_SW(curthread);
766         } else {
767                 fnstcw(&control);
768                 fnstsw(&status);
769         }
770         critical_exit();
771         return (fpetable[status & ((~control & 0x3f) | 0x40)]);
772 }
773
774 int
775 npxtrap_sse(void)
776 {
777         u_int mxcsr;
778
779         if (!hw_float) {
780                 printf(
781         "npxtrap_sse: fpcurthread = %p, curthread = %p, hw_float = %d\n",
782                        PCPU_GET(fpcurthread), curthread, hw_float);
783                 panic("npxtrap from nowhere");
784         }
785         critical_enter();
786         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread)
787                 mxcsr = curthread->td_pcb->pcb_save->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr;
788         else
789                 stmxcsr(&mxcsr);
790         critical_exit();
791         return (fpetable[(mxcsr & (~mxcsr >> 7)) & 0x3f]);
792 }
793
794 static void
795 restore_npx_curthread(struct thread *td, struct pcb *pcb)
796 {
797
798         /*
799          * Record new context early in case frstor causes a trap.
800          */
801         PCPU_SET(fpcurthread, td);
802
803         stop_emulating();
804         if (cpu_fxsr)
805                 fpu_clean_state();
806
807         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) == 0) {
808                 /*
809                  * This is the first time this thread has used the FPU or
810                  * the PCB doesn't contain a clean FPU state.  Explicitly
811                  * load an initial state.
812                  *
813                  * We prefer to restore the state from the actual save
814                  * area in PCB instead of directly loading from
815                  * npx_initialstate, to ignite the XSAVEOPT
816                  * tracking engine.
817                  */
818                 bcopy(npx_initialstate, pcb->pcb_save, cpu_max_ext_state_size);
819                 fpurstor(pcb->pcb_save);
820                 if (pcb->pcb_initial_npxcw != __INITIAL_NPXCW__)
821                         fldcw(pcb->pcb_initial_npxcw);
822                 pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
823                 if (PCB_USER_FPU(pcb))
824                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE;
825         } else {
826                 fpurstor(pcb->pcb_save);
827         }
828 }
829
830 /*
831  * Implement device not available (DNA) exception
832  *
833  * It would be better to switch FP context here (if curthread != fpcurthread)
834  * and not necessarily for every context switch, but it is too hard to
835  * access foreign pcb's.
836  */
837 int
838 npxdna(void)
839 {
840         struct thread *td;
841
842         if (!hw_float)
843                 return (0);
844         td = curthread;
845         critical_enter();
846         if (__predict_false(PCPU_GET(fpcurthread) == td)) {
847                 /*
848                  * Some virtual machines seems to set %cr0.TS at
849                  * arbitrary moments.  Silently clear the TS bit
850                  * regardless of the eager/lazy FPU context switch
851                  * mode.
852                  */
853                 stop_emulating();
854         } else {
855                 if (__predict_false(PCPU_GET(fpcurthread) != NULL)) {
856                         printf(
857                     "npxdna: fpcurthread = %p (%d), curthread = %p (%d)\n",
858                             PCPU_GET(fpcurthread),
859                             PCPU_GET(fpcurthread)->td_proc->p_pid,
860                             td, td->td_proc->p_pid);
861                         panic("npxdna");
862                 }
863                 restore_npx_curthread(td, td->td_pcb);
864         }
865         critical_exit();
866         return (1);
867 }
868
869 /*
870  * Wrapper for fpusave() called from context switch routines.
871  *
872  * npxsave() must be called with interrupts disabled, so that it clears
873  * fpcurthread atomically with saving the state.  We require callers to do the
874  * disabling, since most callers need to disable interrupts anyway to call
875  * npxsave() atomically with checking fpcurthread.
876  */
877 void
878 npxsave(addr)
879         union savefpu *addr;
880 {
881
882         stop_emulating();
883         if (use_xsaveopt)
884                 xsaveopt((char *)addr, xsave_mask);
885         else
886                 fpusave(addr);
887 }
888
889 void npxswitch(struct thread *td, struct pcb *pcb);
890 void
891 npxswitch(struct thread *td, struct pcb *pcb)
892 {
893
894         if (lazy_fpu_switch || (td->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0 ||
895             !PCB_USER_FPU(pcb)) {
896                 start_emulating();
897                 PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
898         } else if (PCPU_GET(fpcurthread) != td) {
899                 restore_npx_curthread(td, pcb);
900         }
901 }
902
903 /*
904  * Unconditionally save the current co-processor state across suspend and
905  * resume.
906  */
907 void
908 npxsuspend(union savefpu *addr)
909 {
910         register_t cr0;
911
912         if (!hw_float)
913                 return;
914         if (PCPU_GET(fpcurthread) == NULL) {
915                 bcopy(npx_initialstate, addr, cpu_max_ext_state_size);
916                 return;
917         }
918         cr0 = rcr0();
919         stop_emulating();
920         fpusave(addr);
921         load_cr0(cr0);
922 }
923
924 void
925 npxresume(union savefpu *addr)
926 {
927         register_t cr0;
928
929         if (!hw_float)
930                 return;
931
932         cr0 = rcr0();
933         npxinit(false);
934         stop_emulating();
935         fpurstor(addr);
936         load_cr0(cr0);
937 }
938
939 void
940 npxdrop(void)
941 {
942         struct thread *td;
943
944         /*
945          * Discard pending exceptions in the !cpu_fxsr case so that unmasked
946          * ones don't cause a panic on the next frstor.
947          */
948         if (!cpu_fxsr)
949                 fnclex();
950
951         td = PCPU_GET(fpcurthread);
952         KASSERT(td == curthread, ("fpudrop: fpcurthread != curthread"));
953         CRITICAL_ASSERT(td);
954         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
955         td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
956         start_emulating();
957 }
958
959 /*
960  * Get the user state of the FPU into pcb->pcb_user_save without
961  * dropping ownership (if possible).  It returns the FPU ownership
962  * status.
963  */
964 int
965 npxgetregs(struct thread *td)
966 {
967         struct pcb *pcb;
968         uint64_t *xstate_bv, bit;
969         char *sa;
970         int max_ext_n, i;
971         int owned;
972
973         if (!hw_float)
974                 return (_MC_FPOWNED_NONE);
975
976         pcb = td->td_pcb;
977         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) == 0) {
978                 bcopy(npx_initialstate, get_pcb_user_save_pcb(pcb),
979                     cpu_max_ext_state_size);
980                 SET_FPU_CW(get_pcb_user_save_pcb(pcb), pcb->pcb_initial_npxcw);
981                 npxuserinited(td);
982                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
983         }
984         critical_enter();
985         if (td == PCPU_GET(fpcurthread)) {
986                 fpusave(get_pcb_user_save_pcb(pcb));
987                 if (!cpu_fxsr)
988                         /*
989                          * fnsave initializes the FPU and destroys whatever
990                          * context it contains.  Make sure the FPU owner
991                          * starts with a clean state next time.
992                          */
993                         npxdrop();
994                 owned = _MC_FPOWNED_FPU;
995         } else {
996                 owned = _MC_FPOWNED_PCB;
997         }
998         critical_exit();
999         if (use_xsave) {
1000                 /*
1001                  * Handle partially saved state.
1002                  */
1003                 sa = (char *)get_pcb_user_save_pcb(pcb);
1004                 xstate_bv = (uint64_t *)(sa + sizeof(union savefpu) +
1005                     offsetof(struct xstate_hdr, xstate_bv));
1006                 if (xsave_mask >> 32 != 0)
1007                         max_ext_n = fls(xsave_mask >> 32) + 32;
1008                 else
1009                         max_ext_n = fls(xsave_mask);
1010                 for (i = 0; i < max_ext_n; i++) {
1011                         bit = 1ULL << i;
1012                         if ((xsave_mask & bit) == 0 || (*xstate_bv & bit) != 0)
1013                                 continue;
1014                         bcopy((char *)npx_initialstate +
1015                             xsave_area_desc[i].offset,
1016                             sa + xsave_area_desc[i].offset,
1017                             xsave_area_desc[i].size);
1018                         *xstate_bv |= bit;
1019                 }
1020         }
1021         return (owned);
1022 }
1023
1024 void
1025 npxuserinited(struct thread *td)
1026 {
1027         struct pcb *pcb;
1028
1029         pcb = td->td_pcb;
1030         if (PCB_USER_FPU(pcb))
1031                 pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1032         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE;
1033 }
1034
1035 int
1036 npxsetxstate(struct thread *td, char *xfpustate, size_t xfpustate_size)
1037 {
1038         struct xstate_hdr *hdr, *ehdr;
1039         size_t len, max_len;
1040         uint64_t bv;
1041
1042         /* XXXKIB should we clear all extended state in xstate_bv instead ? */
1043         if (xfpustate == NULL)
1044                 return (0);
1045         if (!use_xsave)
1046                 return (EOPNOTSUPP);
1047
1048         len = xfpustate_size;
1049         if (len < sizeof(struct xstate_hdr))
1050                 return (EINVAL);
1051         max_len = cpu_max_ext_state_size - sizeof(union savefpu);
1052         if (len > max_len)
1053                 return (EINVAL);
1054
1055         ehdr = (struct xstate_hdr *)xfpustate;
1056         bv = ehdr->xstate_bv;
1057
1058         /*
1059          * Avoid #gp.
1060          */
1061         if (bv & ~xsave_mask)
1062                 return (EINVAL);
1063
1064         hdr = (struct xstate_hdr *)(get_pcb_user_save_td(td) + 1);
1065
1066         hdr->xstate_bv = bv;
1067         bcopy(xfpustate + sizeof(struct xstate_hdr),
1068             (char *)(hdr + 1), len - sizeof(struct xstate_hdr));
1069
1070         return (0);
1071 }
1072
1073 int
1074 npxsetregs(struct thread *td, union savefpu *addr, char *xfpustate,
1075         size_t xfpustate_size)
1076 {
1077         struct pcb *pcb;
1078         int error;
1079
1080         if (!hw_float)
1081                 return (ENXIO);
1082
1083         if (cpu_fxsr)
1084                 addr->sv_xmm.sv_env.en_mxcsr &= cpu_mxcsr_mask;
1085         pcb = td->td_pcb;
1086         critical_enter();
1087         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
1088                 error = npxsetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
1089                 if (error != 0) {
1090                         critical_exit();
1091                         return (error);
1092                 }
1093                 if (!cpu_fxsr)
1094                         fnclex();       /* As in npxdrop(). */
1095                 bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
1096                 fpurstor(get_pcb_user_save_td(td));
1097                 critical_exit();
1098                 pcb->pcb_flags |= PCB_NPXUSERINITDONE | PCB_NPXINITDONE;
1099         } else {
1100                 critical_exit();
1101                 error = npxsetxstate(td, xfpustate, xfpustate_size);
1102                 if (error != 0)
1103                         return (error);
1104                 bcopy(addr, get_pcb_user_save_td(td), sizeof(*addr));
1105                 npxuserinited(td);
1106         }
1107         return (0);
1108 }
1109
1110 static void
1111 fpusave(addr)
1112         union savefpu *addr;
1113 {
1114         
1115         if (use_xsave)
1116                 xsave((char *)addr, xsave_mask);
1117         else if (cpu_fxsr)
1118                 fxsave(addr);
1119         else
1120                 fnsave(addr);
1121 }
1122
1123 static void
1124 npx_fill_fpregs_xmm1(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
1125 {
1126         struct env87 *penv_87;
1127         struct envxmm *penv_xmm;
1128         int i;
1129
1130         penv_87 = &sv_87->sv_env;
1131         penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1132
1133         /* FPU control/status */
1134         penv_87->en_cw = penv_xmm->en_cw;
1135         penv_87->en_sw = penv_xmm->en_sw;
1136         penv_87->en_fip = penv_xmm->en_fip;
1137         penv_87->en_fcs = penv_xmm->en_fcs;
1138         penv_87->en_opcode = penv_xmm->en_opcode;
1139         penv_87->en_foo = penv_xmm->en_foo;
1140         penv_87->en_fos = penv_xmm->en_fos;
1141
1142         /* FPU registers and tags */
1143         penv_87->en_tw = 0xffff;
1144         for (i = 0; i < 8; ++i) {
1145                 sv_87->sv_ac[i] = sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc;
1146                 if ((penv_xmm->en_tw & (1 << i)) != 0)
1147                         /* zero and special are set as valid */
1148                         penv_87->en_tw &= ~(3 << i * 2);
1149         }
1150 }
1151
1152 void
1153 npx_fill_fpregs_xmm(struct savexmm *sv_xmm, struct save87 *sv_87)
1154 {
1155
1156         bzero(sv_87, sizeof(*sv_87));
1157         npx_fill_fpregs_xmm1(sv_xmm, sv_87);
1158 }
1159
1160 void
1161 npx_set_fpregs_xmm(struct save87 *sv_87, struct savexmm *sv_xmm)
1162 {
1163         struct env87 *penv_87;
1164         struct envxmm *penv_xmm;
1165         int i;
1166
1167         penv_87 = &sv_87->sv_env;
1168         penv_xmm = &sv_xmm->sv_env;
1169
1170         /* FPU control/status */
1171         penv_xmm->en_cw = penv_87->en_cw;
1172         penv_xmm->en_sw = penv_87->en_sw;
1173         penv_xmm->en_fip = penv_87->en_fip;
1174         penv_xmm->en_fcs = penv_87->en_fcs;
1175         penv_xmm->en_opcode = penv_87->en_opcode;
1176         penv_xmm->en_foo = penv_87->en_foo;
1177         penv_xmm->en_fos = penv_87->en_fos;
1178
1179         /*
1180          * FPU registers and tags.
1181          * Abridged  /  Full translation (values in binary), see FXSAVE spec.
1182          * 0            11
1183          * 1            00, 01, 10
1184          */
1185         penv_xmm->en_tw = 0;
1186         for (i = 0; i < 8; ++i) {
1187                 sv_xmm->sv_fp[i].fp_acc = sv_87->sv_ac[i];
1188                 if ((penv_87->en_tw & (3 << i * 2)) != (3 << i * 2))
1189                         penv_xmm->en_tw |= 1 << i;
1190         }
1191 }
1192
1193 void
1194 npx_get_fsave(void *addr)
1195 {
1196         struct thread *td;
1197         union savefpu *sv;
1198
1199         td = curthread;
1200         npxgetregs(td);
1201         sv = get_pcb_user_save_td(td);
1202         if (cpu_fxsr)
1203                 npx_fill_fpregs_xmm1(&sv->sv_xmm, addr);
1204         else
1205                 bcopy(sv, addr, sizeof(struct env87) +
1206                     sizeof(struct fpacc87[8]));
1207 }
1208
1209 int
1210 npx_set_fsave(void *addr)
1211 {
1212         union savefpu sv;
1213         int error;
1214
1215         bzero(&sv, sizeof(sv));
1216         if (cpu_fxsr)
1217                 npx_set_fpregs_xmm(addr, &sv.sv_xmm);
1218         else
1219                 bcopy(addr, &sv, sizeof(struct env87) +
1220                     sizeof(struct fpacc87[8]));
1221         error = npxsetregs(curthread, &sv, NULL, 0);
1222         return (error);
1223 }
1224
1225 /*
1226  * On AuthenticAMD processors, the fxrstor instruction does not restore
1227  * the x87's stored last instruction pointer, last data pointer, and last
1228  * opcode values, except in the rare case in which the exception summary
1229  * (ES) bit in the x87 status word is set to 1.
1230  *
1231  * In order to avoid leaking this information across processes, we clean
1232  * these values by performing a dummy load before executing fxrstor().
1233  */
1234 static void
1235 fpu_clean_state(void)
1236 {
1237         static float dummy_variable = 0.0;
1238         u_short status;
1239
1240         /*
1241          * Clear the ES bit in the x87 status word if it is currently
1242          * set, in order to avoid causing a fault in the upcoming load.
1243          */
1244         fnstsw(&status);
1245         if (status & 0x80)
1246                 fnclex();
1247
1248         /*
1249          * Load the dummy variable into the x87 stack.  This mangles
1250          * the x87 stack, but we don't care since we're about to call
1251          * fxrstor() anyway.
1252          */
1253         __asm __volatile("ffree %%st(7); flds %0" : : "m" (dummy_variable));
1254 }
1255
1256 static void
1257 fpurstor(union savefpu *addr)
1258 {
1259
1260         if (use_xsave)
1261                 xrstor((char *)addr, xsave_mask);
1262         else if (cpu_fxsr)
1263                 fxrstor(addr);
1264         else
1265                 frstor(addr);
1266 }
1267
1268 #ifdef DEV_ISA
1269 /*
1270  * This sucks up the legacy ISA support assignments from PNPBIOS/ACPI.
1271  */
1272 static struct isa_pnp_id npxisa_ids[] = {
1273         { 0x040cd041, "Legacy ISA coprocessor support" }, /* PNP0C04 */
1274         { 0 }
1275 };
1276
1277 static int
1278 npxisa_probe(device_t dev)
1279 {
1280         int result;
1281         if ((result = ISA_PNP_PROBE(device_get_parent(dev), dev, npxisa_ids)) <= 0) {
1282                 device_quiet(dev);
1283         }
1284         return(result);
1285 }
1286
1287 static int
1288 npxisa_attach(device_t dev)
1289 {
1290         return (0);
1291 }
1292
1293 static device_method_t npxisa_methods[] = {
1294         /* Device interface */
1295         DEVMETHOD(device_probe,         npxisa_probe),
1296         DEVMETHOD(device_attach,        npxisa_attach),
1297         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
1298         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
1299         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
1300         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
1301         
1302         { 0, 0 }
1303 };
1304
1305 static driver_t npxisa_driver = {
1306         "npxisa",
1307         npxisa_methods,
1308         1,                      /* no softc */
1309 };
1310
1311 static devclass_t npxisa_devclass;
1312
1313 DRIVER_MODULE(npxisa, isa, npxisa_driver, npxisa_devclass, 0, 0);
1314 #ifndef PC98
1315 DRIVER_MODULE(npxisa, acpi, npxisa_driver, npxisa_devclass, 0, 0);
1316 #endif
1317 #endif /* DEV_ISA */
1318
1319 static MALLOC_DEFINE(M_FPUKERN_CTX, "fpukern_ctx",
1320     "Kernel contexts for FPU state");
1321
1322 #define FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE 0x01
1323 #define FPU_KERN_CTX_DUMMY       0x02
1324 #define FPU_KERN_CTX_INUSE       0x04
1325
1326 struct fpu_kern_ctx {
1327         union savefpu *prev;
1328         uint32_t flags;
1329         char hwstate1[];
1330 };
1331
1332 struct fpu_kern_ctx *
1333 fpu_kern_alloc_ctx(u_int flags)
1334 {
1335         struct fpu_kern_ctx *res;
1336         size_t sz;
1337
1338         sz = sizeof(struct fpu_kern_ctx) + XSAVE_AREA_ALIGN +
1339             cpu_max_ext_state_size;
1340         res = malloc(sz, M_FPUKERN_CTX, ((flags & FPU_KERN_NOWAIT) ?
1341             M_NOWAIT : M_WAITOK) | M_ZERO);
1342         return (res);
1343 }
1344
1345 void
1346 fpu_kern_free_ctx(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1347 {
1348
1349         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0, ("free'ing inuse ctx"));
1350         /* XXXKIB clear the memory ? */
1351         free(ctx, M_FPUKERN_CTX);
1352 }
1353
1354 static union savefpu *
1355 fpu_kern_ctx_savefpu(struct fpu_kern_ctx *ctx)
1356 {
1357         vm_offset_t p;
1358
1359         p = (vm_offset_t)&ctx->hwstate1;
1360         p = roundup2(p, XSAVE_AREA_ALIGN);
1361         return ((union savefpu *)p);
1362 }
1363
1364 int
1365 fpu_kern_enter(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx, u_int flags)
1366 {
1367         struct pcb *pcb;
1368
1369         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) == 0, ("using inuse ctx"));
1370
1371         if ((flags & FPU_KERN_KTHR) != 0 && is_fpu_kern_thread(0)) {
1372                 ctx->flags = FPU_KERN_CTX_DUMMY | FPU_KERN_CTX_INUSE;
1373                 return (0);
1374         }
1375         pcb = td->td_pcb;
1376         KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb) || pcb->pcb_save ==
1377             get_pcb_user_save_pcb(pcb), ("mangled pcb_save"));
1378         ctx->flags = FPU_KERN_CTX_INUSE;
1379         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) != 0)
1380                 ctx->flags |= FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE;
1381         npxexit(td);
1382         ctx->prev = pcb->pcb_save;
1383         pcb->pcb_save = fpu_kern_ctx_savefpu(ctx);
1384         pcb->pcb_flags |= PCB_KERNNPX;
1385         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1386         return (0);
1387 }
1388
1389 int
1390 fpu_kern_leave(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx)
1391 {
1392         struct pcb *pcb;
1393
1394         KASSERT((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_INUSE) != 0,
1395             ("leaving not inuse ctx"));
1396         ctx->flags &= ~FPU_KERN_CTX_INUSE;
1397
1398         if (is_fpu_kern_thread(0) && (ctx->flags & FPU_KERN_CTX_DUMMY) != 0)
1399                 return (0);
1400         pcb = td->td_pcb;
1401         critical_enter();
1402         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread))
1403                 npxdrop();
1404         critical_exit();
1405         pcb->pcb_save = ctx->prev;
1406         if (pcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(pcb)) {
1407                 if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXUSERINITDONE) != 0)
1408                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1409                 else
1410                         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1411                 pcb->pcb_flags &= ~PCB_KERNNPX;
1412         } else {
1413                 if ((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_NPXINITDONE) != 0)
1414                         pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
1415                 else
1416                         pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
1417                 KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb), ("unpaired fpu_kern_leave"));
1418         }
1419         return (0);
1420 }
1421
1422 int
1423 fpu_kern_thread(u_int flags)
1424 {
1425
1426         KASSERT((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0,
1427             ("Only kthread may use fpu_kern_thread"));
1428         KASSERT(curpcb->pcb_save == get_pcb_user_save_pcb(curpcb),
1429             ("mangled pcb_save"));
1430         KASSERT(PCB_USER_FPU(curpcb), ("recursive call"));
1431
1432         curpcb->pcb_flags |= PCB_KERNNPX;
1433         return (0);
1434 }
1435
1436 int
1437 is_fpu_kern_thread(u_int flags)
1438 {
1439
1440         if ((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
1441                 return (0);
1442         return ((curpcb->pcb_flags & PCB_KERNNPX) != 0);
1443 }
1444
1445 /*
1446  * FPU save area alloc/free/init utility routines
1447  */
1448 union savefpu *
1449 fpu_save_area_alloc(void)
1450 {
1451
1452         return (uma_zalloc(fpu_save_area_zone, 0));
1453 }
1454
1455 void
1456 fpu_save_area_free(union savefpu *fsa)
1457 {
1458
1459         uma_zfree(fpu_save_area_zone, fsa);
1460 }
1461
1462 void
1463 fpu_save_area_reset(union savefpu *fsa)
1464 {
1465
1466         bcopy(npx_initialstate, fsa, cpu_max_ext_state_size);
1467 }