]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/7.2.git/blob - sys/i386/isa/npx.c
Create releng/7.2 from stable/7 in preparation for 7.2-RELEASE.
[FreeBSD/releng/7.2.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
59 #include <machine/asmacros.h>
60 #include <machine/cputypes.h>
61 #include <machine/frame.h>
62 #include <machine/md_var.h>
63 #include <machine/pcb.h>
64 #include <machine/psl.h>
65 #include <machine/resource.h>
66 #include <machine/specialreg.h>
67 #include <machine/segments.h>
68 #include <machine/ucontext.h>
69
70 #include <machine/intr_machdep.h>
71 #ifdef DEV_ISA
72 #include <isa/isavar.h>
73 #endif
74
75 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
76 #define CPU_ENABLE_SSE
77 #endif
78
79 /*
80  * 387 and 287 Numeric Coprocessor Extension (NPX) Driver.
81  */
82
83 /* Configuration flags. */
84 #define NPX_DISABLE_I586_OPTIMIZED_BCOPY        (1 << 0)
85 #define NPX_DISABLE_I586_OPTIMIZED_BZERO        (1 << 1)
86 #define NPX_DISABLE_I586_OPTIMIZED_COPYIO       (1 << 2)
87
88 #if defined(__GNUCLIKE_ASM) && !defined(lint)
89
90 #define fldcw(addr)             __asm("fldcw %0" : : "m" (*(addr)))
91 #define fnclex()                __asm("fnclex")
92 #define fninit()                __asm("fninit")
93 #define fnsave(addr)            __asm __volatile("fnsave %0" : "=m" (*(addr)))
94 #define fnstcw(addr)            __asm __volatile("fnstcw %0" : "=m" (*(addr)))
95 #define fnstsw(addr)            __asm __volatile("fnstsw %0" : "=m" (*(addr)))
96 #define fp_divide_by_0()        __asm("fldz; fld1; fdiv %st,%st(1); fnop")
97 #define frstor(addr)            __asm("frstor %0" : : "m" (*(addr)))
98 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
99 #define fxrstor(addr)           __asm("fxrstor %0" : : "m" (*(addr)))
100 #define fxsave(addr)            __asm __volatile("fxsave %0" : "=m" (*(addr)))
101 #define ldmxcsr(__csr)          __asm __volatile("ldmxcsr %0" : : "m" (__csr))
102 #endif
103 #define start_emulating()       __asm("smsw %%ax; orb %0,%%al; lmsw %%ax" \
104                                       : : "n" (CR0_TS) : "ax")
105 #define stop_emulating()        __asm("clts")
106
107 #else   /* !(__GNUCLIKE_ASM && !lint) */
108
109 void    fldcw(caddr_t addr);
110 void    fnclex(void);
111 void    fninit(void);
112 void    fnsave(caddr_t addr);
113 void    fnstcw(caddr_t addr);
114 void    fnstsw(caddr_t addr);
115 void    fp_divide_by_0(void);
116 void    frstor(caddr_t addr);
117 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
118 void    fxsave(caddr_t addr);
119 void    fxrstor(caddr_t addr);
120 #endif
121 void    start_emulating(void);
122 void    stop_emulating(void);
123
124 #endif  /* __GNUCLIKE_ASM && !lint */
125
126 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
127 #define GET_FPU_CW(thread) \
128         (cpu_fxsr ? \
129                 (thread)->td_pcb->pcb_save.sv_xmm.sv_env.en_cw : \
130                 (thread)->td_pcb->pcb_save.sv_87.sv_env.en_cw)
131 #define GET_FPU_SW(thread) \
132         (cpu_fxsr ? \
133                 (thread)->td_pcb->pcb_save.sv_xmm.sv_env.en_sw : \
134                 (thread)->td_pcb->pcb_save.sv_87.sv_env.en_sw)
135 #define SET_FPU_CW(savefpu, value) do { \
136         if (cpu_fxsr) \
137                 (savefpu)->sv_xmm.sv_env.en_cw = (value); \
138         else \
139                 (savefpu)->sv_87.sv_env.en_cw = (value); \
140 } while (0)
141 #else /* CPU_ENABLE_SSE */
142 #define GET_FPU_CW(thread) \
143         (thread->td_pcb->pcb_save.sv_87.sv_env.en_cw)
144 #define GET_FPU_SW(thread) \
145         (thread->td_pcb->pcb_save.sv_87.sv_env.en_sw)
146 #define SET_FPU_CW(savefpu, value) \
147         (savefpu)->sv_87.sv_env.en_cw = (value)
148 #endif /* CPU_ENABLE_SSE */
149
150 typedef u_char bool_t;
151
152 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
153 static  void    fpu_clean_state(void);
154 #endif
155
156 static  void    fpusave(union savefpu *);
157 static  void    fpurstor(union savefpu *);
158 static  int     npx_attach(device_t dev);
159 static  void    npx_identify(driver_t *driver, device_t parent);
160 static  int     npx_intr(void *);
161 static  int     npx_probe(device_t dev);
162 #ifdef I586_CPU_XXX
163 static  long    timezero(const char *funcname,
164                     void (*func)(void *buf, size_t len));
165 #endif /* I586_CPU */
166
167 int     hw_float;               /* XXX currently just alias for npx_exists */
168
169 SYSCTL_INT(_hw, HW_FLOATINGPT, floatingpoint, CTLFLAG_RD,
170     &hw_float, 0, "Floating point instructions executed in hardware");
171
172 static  volatile u_int          npx_intrs_while_probing;
173 static  volatile u_int          npx_traps_while_probing;
174
175 static  union savefpu           npx_cleanstate;
176 static  bool_t                  npx_ex16;
177 static  bool_t                  npx_exists;
178 static  bool_t                  npx_irq13;
179
180 alias_for_inthand_t probetrap;
181 __asm("                                                         \n\
182         .text                                                   \n\
183         .p2align 2,0x90                                         \n\
184         .type   " __XSTRING(CNAME(probetrap)) ",@function       \n\
185 " __XSTRING(CNAME(probetrap)) ":                                \n\
186         ss                                                      \n\
187         incl    " __XSTRING(CNAME(npx_traps_while_probing)) "   \n\
188         fnclex                                                  \n\
189         iret                                                    \n\
190 ");
191
192 /*
193  * Identify routine.  Create a connection point on our parent for probing.
194  */
195 static void
196 npx_identify(driver, parent)
197         driver_t *driver;
198         device_t parent;
199 {
200         device_t child;
201
202         child = BUS_ADD_CHILD(parent, 0, "npx", 0);
203         if (child == NULL)
204                 panic("npx_identify");
205 }
206
207 /*
208  * Do minimal handling of npx interrupts to convert them to traps.
209  */
210 static int
211 npx_intr(dummy)
212         void *dummy;
213 {
214         struct thread *td;
215
216         npx_intrs_while_probing++;
217
218         /*
219          * The BUSY# latch must be cleared in all cases so that the next
220          * unmasked npx exception causes an interrupt.
221          */
222         outb(IO_NPX, 0);
223
224         /*
225          * fpcurthread is normally non-null here.  In that case, schedule an
226          * AST to finish the exception handling in the correct context
227          * (this interrupt may occur after the thread has entered the
228          * kernel via a syscall or an interrupt).  Otherwise, the npx
229          * state of the thread that caused this interrupt must have been
230          * pushed to the thread's pcb, and clearing of the busy latch
231          * above has finished the (essentially null) handling of this
232          * interrupt.  Control will eventually return to the instruction
233          * that caused it and it will repeat.  We will eventually (usually
234          * soon) win the race to handle the interrupt properly.
235          */
236         td = PCPU_GET(fpcurthread);
237         if (td != NULL) {
238                 td->td_pcb->pcb_flags |= PCB_NPXTRAP;
239                 thread_lock(td);
240                 td->td_flags |= TDF_ASTPENDING;
241                 thread_unlock(td);
242         }
243         return (FILTER_HANDLED);
244 }
245
246 /*
247  * Probe routine.  Set flags to tell npxattach() what to do.  Set up an
248  * interrupt handler if npx needs to use interrupts.
249  */
250 static int
251 npx_probe(dev)
252         device_t dev;
253 {
254         struct gate_descriptor save_idt_npxtrap;
255         struct resource *ioport_res, *irq_res;
256         void *irq_cookie;
257         int ioport_rid, irq_num, irq_rid;
258         u_short control;
259         u_short status;
260
261         device_set_desc(dev, "math processor");
262
263         /*
264          * Modern CPUs all have an FPU that uses the INT16 interface
265          * and provide a simple way to verify that, so handle the
266          * common case right away.
267          */
268         if (cpu_feature & CPUID_FPU) {
269                 hw_float = npx_exists = 1;
270                 npx_ex16 = 1;
271                 device_quiet(dev);
272                 return (0);
273         }
274
275         save_idt_npxtrap = idt[IDT_MF];
276         setidt(IDT_MF, probetrap, SDT_SYS386TGT, SEL_KPL,
277             GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
278         ioport_rid = 0;
279         ioport_res = bus_alloc_resource(dev, SYS_RES_IOPORT, &ioport_rid,
280             IO_NPX, IO_NPX + IO_NPXSIZE - 1, IO_NPXSIZE, RF_ACTIVE);
281         if (ioport_res == NULL)
282                 panic("npx: can't get ports");
283         if (resource_int_value("npx", 0, "irq", &irq_num) != 0)
284                 irq_num = IRQ_NPX;
285         irq_rid = 0;
286         irq_res = bus_alloc_resource(dev, SYS_RES_IRQ, &irq_rid, irq_num,
287             irq_num, 1, RF_ACTIVE);
288         if (irq_res != NULL) {
289                 if (bus_setup_intr(dev, irq_res, INTR_TYPE_MISC,
290                         npx_intr, NULL, NULL, &irq_cookie) != 0)
291                         panic("npx: can't create intr");
292         }
293
294         /*
295          * Partially reset the coprocessor, if any.  Some BIOS's don't reset
296          * it after a warm boot.
297          */
298         npx_full_reset();
299         outb(IO_NPX, 0);
300
301         /*
302          * Don't trap while we're probing.
303          */
304         stop_emulating();
305
306         /*
307          * Finish resetting the coprocessor, if any.  If there is an error
308          * pending, then we may get a bogus IRQ13, but npx_intr() will handle
309          * it OK.  Bogus halts have never been observed, but we enabled
310          * IRQ13 and cleared the BUSY# latch early to handle them anyway.
311          */
312         fninit();
313
314         /*
315          * Don't use fwait here because it might hang.
316          * Don't use fnop here because it usually hangs if there is no FPU.
317          */
318         DELAY(1000);            /* wait for any IRQ13 */
319 #ifdef DIAGNOSTIC
320         if (npx_intrs_while_probing != 0)
321                 printf("fninit caused %u bogus npx interrupt(s)\n",
322                        npx_intrs_while_probing);
323         if (npx_traps_while_probing != 0)
324                 printf("fninit caused %u bogus npx trap(s)\n",
325                        npx_traps_while_probing);
326 #endif
327         /*
328          * Check for a status of mostly zero.
329          */
330         status = 0x5a5a;
331         fnstsw(&status);
332         if ((status & 0xb8ff) == 0) {
333                 /*
334                  * Good, now check for a proper control word.
335                  */
336                 control = 0x5a5a;
337                 fnstcw(&control);
338                 if ((control & 0x1f3f) == 0x033f) {
339                         hw_float = npx_exists = 1;
340                         /*
341                          * We have an npx, now divide by 0 to see if exception
342                          * 16 works.
343                          */
344                         control &= ~(1 << 2);   /* enable divide by 0 trap */
345                         fldcw(&control);
346 #ifdef FPU_ERROR_BROKEN
347                         /*
348                          * FPU error signal doesn't work on some CPU
349                          * accelerator board.
350                          */
351                         npx_ex16 = 1;
352                         return (0);
353 #endif
354                         npx_traps_while_probing = npx_intrs_while_probing = 0;
355                         fp_divide_by_0();
356                         DELAY(1000);    /* wait for any IRQ13 */
357                         if (npx_traps_while_probing != 0) {
358                                 /*
359                                  * Good, exception 16 works.
360                                  */
361                                 npx_ex16 = 1;
362                                 goto no_irq13;
363                         }
364                         if (npx_intrs_while_probing != 0) {
365                                 /*
366                                  * Bad, we are stuck with IRQ13.
367                                  */
368                                 npx_irq13 = 1;
369                                 idt[IDT_MF] = save_idt_npxtrap;
370 #ifdef SMP
371                                 if (mp_ncpus > 1)
372                                         panic("npx0 cannot use IRQ 13 on an SMP system");
373 #endif
374                                 return (0);
375                         }
376                         /*
377                          * Worse, even IRQ13 is broken.
378                          */
379                 }
380         }
381
382         /* Probe failed.  Floating point simply won't work. */
383         device_printf(dev, "WARNING: no FPU!\n");
384
385         /* FALLTHROUGH */
386 no_irq13:
387         idt[IDT_MF] = save_idt_npxtrap;
388         if (irq_res != NULL) {
389                 bus_teardown_intr(dev, irq_res, irq_cookie);
390                 bus_release_resource(dev, SYS_RES_IRQ, irq_rid, irq_res);
391         }
392         bus_release_resource(dev, SYS_RES_IOPORT, ioport_rid, ioport_res);
393         return (npx_exists ? 0 : ENXIO);
394 }
395
396 /*
397  * Attach routine - announce which it is, and wire into system
398  */
399 static int
400 npx_attach(dev)
401         device_t dev;
402 {
403         int flags;
404         register_t s;
405
406         flags = device_get_flags(dev);
407
408         if (npx_irq13)
409                 device_printf(dev, "IRQ 13 interface\n");
410         else if (!device_is_quiet(dev) || bootverbose)
411                 device_printf(dev, "INT 16 interface\n");
412
413         npxinit();
414
415         s = intr_disable();
416         stop_emulating();
417         fpusave(&npx_cleanstate);
418         start_emulating();
419 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
420         if (cpu_fxsr) {
421                 if (npx_cleanstate.sv_xmm.sv_env.en_mxcsr_mask)
422                         cpu_mxcsr_mask = 
423                             npx_cleanstate.sv_xmm.sv_env.en_mxcsr_mask;
424                 else
425                         cpu_mxcsr_mask = 0xFFBF;
426                 bzero(npx_cleanstate.sv_xmm.sv_fp,
427                     sizeof(npx_cleanstate.sv_xmm.sv_fp));
428                 bzero(npx_cleanstate.sv_xmm.sv_xmm,
429                     sizeof(npx_cleanstate.sv_xmm.sv_xmm));
430                 /* XXX might need even more zeroing. */
431         } else
432 #endif
433                 bzero(npx_cleanstate.sv_87.sv_ac,
434                     sizeof(npx_cleanstate.sv_87.sv_ac));
435         intr_restore(s);
436 #ifdef I586_CPU_XXX
437         if (cpu_class == CPUCLASS_586 && npx_ex16 &&
438             timezero("i586_bzero()", i586_bzero) <
439             timezero("bzero()", bzero) * 4 / 5) {
440                 if (!(flags & NPX_DISABLE_I586_OPTIMIZED_BCOPY))
441                         bcopy_vector = i586_bcopy;
442                 if (!(flags & NPX_DISABLE_I586_OPTIMIZED_BZERO))
443                         bzero_vector = i586_bzero;
444                 if (!(flags & NPX_DISABLE_I586_OPTIMIZED_COPYIO)) {
445                         copyin_vector = i586_copyin;
446                         copyout_vector = i586_copyout;
447                 }
448         }
449 #endif
450
451         return (0);             /* XXX unused */
452 }
453
454 /*
455  * Initialize floating point unit.
456  */
457 void
458 npxinit(void)
459 {
460         static union savefpu dummy;
461         register_t savecrit;
462         u_short control;
463
464         if (!npx_exists)
465                 return;
466         /*
467          * fninit has the same h/w bugs as fnsave.  Use the detoxified
468          * fnsave to throw away any junk in the fpu.  npxsave() initializes
469          * the fpu and sets fpcurthread = NULL as important side effects.
470          */
471         savecrit = intr_disable();
472         npxsave(&dummy);
473         stop_emulating();
474 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
475         /* XXX npxsave() doesn't actually initialize the fpu in the SSE case. */
476         if (cpu_fxsr)
477                 fninit();
478 #endif
479         control = __INITIAL_NPXCW__;
480         fldcw(&control);
481         start_emulating();
482         intr_restore(savecrit);
483 }
484
485 /*
486  * Free coprocessor (if we have it).
487  */
488 void
489 npxexit(td)
490         struct thread *td;
491 {
492         register_t savecrit;
493
494         savecrit = intr_disable();
495         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread))
496                 npxsave(&PCPU_GET(curpcb)->pcb_save);
497         intr_restore(savecrit);
498 #ifdef NPX_DEBUG
499         if (npx_exists) {
500                 u_int   masked_exceptions;
501
502                 masked_exceptions = GET_FPU_CW(td) & GET_FPU_SW(td) & 0x7f;
503                 /*
504                  * Log exceptions that would have trapped with the old
505                  * control word (overflow, divide by 0, and invalid operand).
506                  */
507                 if (masked_exceptions & 0x0d)
508                         log(LOG_ERR,
509         "pid %d (%s) exited with masked floating point exceptions 0x%02x\n",
510                             td->td_proc->p_pid, td->td_proc->p_comm,
511                             masked_exceptions);
512         }
513 #endif
514 }
515
516 int
517 npxformat()
518 {
519
520         if (!npx_exists)
521                 return (_MC_FPFMT_NODEV);
522 #ifdef  CPU_ENABLE_SSE
523         if (cpu_fxsr)
524                 return (_MC_FPFMT_XMM);
525 #endif
526         return (_MC_FPFMT_387);
527 }
528
529 /* 
530  * The following mechanism is used to ensure that the FPE_... value
531  * that is passed as a trapcode to the signal handler of the user
532  * process does not have more than one bit set.
533  * 
534  * Multiple bits may be set if the user process modifies the control
535  * word while a status word bit is already set.  While this is a sign
536  * of bad coding, we have no choise than to narrow them down to one
537  * bit, since we must not send a trapcode that is not exactly one of
538  * the FPE_ macros.
539  *
540  * The mechanism has a static table with 127 entries.  Each combination
541  * of the 7 FPU status word exception bits directly translates to a
542  * position in this table, where a single FPE_... value is stored.
543  * This FPE_... value stored there is considered the "most important"
544  * of the exception bits and will be sent as the signal code.  The
545  * precedence of the bits is based upon Intel Document "Numerical
546  * Applications", Chapter "Special Computational Situations".
547  *
548  * The macro to choose one of these values does these steps: 1) Throw
549  * away status word bits that cannot be masked.  2) Throw away the bits
550  * currently masked in the control word, assuming the user isn't
551  * interested in them anymore.  3) Reinsert status word bit 7 (stack
552  * fault) if it is set, which cannot be masked but must be presered.
553  * 4) Use the remaining bits to point into the trapcode table.
554  *
555  * The 6 maskable bits in order of their preference, as stated in the
556  * above referenced Intel manual:
557  * 1  Invalid operation (FP_X_INV)
558  * 1a   Stack underflow
559  * 1b   Stack overflow
560  * 1c   Operand of unsupported format
561  * 1d   SNaN operand.
562  * 2  QNaN operand (not an exception, irrelavant here)
563  * 3  Any other invalid-operation not mentioned above or zero divide
564  *      (FP_X_INV, FP_X_DZ)
565  * 4  Denormal operand (FP_X_DNML)
566  * 5  Numeric over/underflow (FP_X_OFL, FP_X_UFL)
567  * 6  Inexact result (FP_X_IMP) 
568  */
569 static char fpetable[128] = {
570         0,
571         FPE_FLTINV,     /*  1 - INV */
572         FPE_FLTUND,     /*  2 - DNML */
573         FPE_FLTINV,     /*  3 - INV | DNML */
574         FPE_FLTDIV,     /*  4 - DZ */
575         FPE_FLTINV,     /*  5 - INV | DZ */
576         FPE_FLTDIV,     /*  6 - DNML | DZ */
577         FPE_FLTINV,     /*  7 - INV | DNML | DZ */
578         FPE_FLTOVF,     /*  8 - OFL */
579         FPE_FLTINV,     /*  9 - INV | OFL */
580         FPE_FLTUND,     /*  A - DNML | OFL */
581         FPE_FLTINV,     /*  B - INV | DNML | OFL */
582         FPE_FLTDIV,     /*  C - DZ | OFL */
583         FPE_FLTINV,     /*  D - INV | DZ | OFL */
584         FPE_FLTDIV,     /*  E - DNML | DZ | OFL */
585         FPE_FLTINV,     /*  F - INV | DNML | DZ | OFL */
586         FPE_FLTUND,     /* 10 - UFL */
587         FPE_FLTINV,     /* 11 - INV | UFL */
588         FPE_FLTUND,     /* 12 - DNML | UFL */
589         FPE_FLTINV,     /* 13 - INV | DNML | UFL */
590         FPE_FLTDIV,     /* 14 - DZ | UFL */
591         FPE_FLTINV,     /* 15 - INV | DZ | UFL */
592         FPE_FLTDIV,     /* 16 - DNML | DZ | UFL */
593         FPE_FLTINV,     /* 17 - INV | DNML | DZ | UFL */
594         FPE_FLTOVF,     /* 18 - OFL | UFL */
595         FPE_FLTINV,     /* 19 - INV | OFL | UFL */
596         FPE_FLTUND,     /* 1A - DNML | OFL | UFL */
597         FPE_FLTINV,     /* 1B - INV | DNML | OFL | UFL */
598         FPE_FLTDIV,     /* 1C - DZ | OFL | UFL */
599         FPE_FLTINV,     /* 1D - INV | DZ | OFL | UFL */
600         FPE_FLTDIV,     /* 1E - DNML | DZ | OFL | UFL */
601         FPE_FLTINV,     /* 1F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL */
602         FPE_FLTRES,     /* 20 - IMP */
603         FPE_FLTINV,     /* 21 - INV | IMP */
604         FPE_FLTUND,     /* 22 - DNML | IMP */
605         FPE_FLTINV,     /* 23 - INV | DNML | IMP */
606         FPE_FLTDIV,     /* 24 - DZ | IMP */
607         FPE_FLTINV,     /* 25 - INV | DZ | IMP */
608         FPE_FLTDIV,     /* 26 - DNML | DZ | IMP */
609         FPE_FLTINV,     /* 27 - INV | DNML | DZ | IMP */
610         FPE_FLTOVF,     /* 28 - OFL | IMP */
611         FPE_FLTINV,     /* 29 - INV | OFL | IMP */
612         FPE_FLTUND,     /* 2A - DNML | OFL | IMP */
613         FPE_FLTINV,     /* 2B - INV | DNML | OFL | IMP */
614         FPE_FLTDIV,     /* 2C - DZ | OFL | IMP */
615         FPE_FLTINV,     /* 2D - INV | DZ | OFL | IMP */
616         FPE_FLTDIV,     /* 2E - DNML | DZ | OFL | IMP */
617         FPE_FLTINV,     /* 2F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP */
618         FPE_FLTUND,     /* 30 - UFL | IMP */
619         FPE_FLTINV,     /* 31 - INV | UFL | IMP */
620         FPE_FLTUND,     /* 32 - DNML | UFL | IMP */
621         FPE_FLTINV,     /* 33 - INV | DNML | UFL | IMP */
622         FPE_FLTDIV,     /* 34 - DZ | UFL | IMP */
623         FPE_FLTINV,     /* 35 - INV | DZ | UFL | IMP */
624         FPE_FLTDIV,     /* 36 - DNML | DZ | UFL | IMP */
625         FPE_FLTINV,     /* 37 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP */
626         FPE_FLTOVF,     /* 38 - OFL | UFL | IMP */
627         FPE_FLTINV,     /* 39 - INV | OFL | UFL | IMP */
628         FPE_FLTUND,     /* 3A - DNML | OFL | UFL | IMP */
629         FPE_FLTINV,     /* 3B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP */
630         FPE_FLTDIV,     /* 3C - DZ | OFL | UFL | IMP */
631         FPE_FLTINV,     /* 3D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP */
632         FPE_FLTDIV,     /* 3E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
633         FPE_FLTINV,     /* 3F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
634         FPE_FLTSUB,     /* 40 - STK */
635         FPE_FLTSUB,     /* 41 - INV | STK */
636         FPE_FLTUND,     /* 42 - DNML | STK */
637         FPE_FLTSUB,     /* 43 - INV | DNML | STK */
638         FPE_FLTDIV,     /* 44 - DZ | STK */
639         FPE_FLTSUB,     /* 45 - INV | DZ | STK */
640         FPE_FLTDIV,     /* 46 - DNML | DZ | STK */
641         FPE_FLTSUB,     /* 47 - INV | DNML | DZ | STK */
642         FPE_FLTOVF,     /* 48 - OFL | STK */
643         FPE_FLTSUB,     /* 49 - INV | OFL | STK */
644         FPE_FLTUND,     /* 4A - DNML | OFL | STK */
645         FPE_FLTSUB,     /* 4B - INV | DNML | OFL | STK */
646         FPE_FLTDIV,     /* 4C - DZ | OFL | STK */
647         FPE_FLTSUB,     /* 4D - INV | DZ | OFL | STK */
648         FPE_FLTDIV,     /* 4E - DNML | DZ | OFL | STK */
649         FPE_FLTSUB,     /* 4F - INV | DNML | DZ | OFL | STK */
650         FPE_FLTUND,     /* 50 - UFL | STK */
651         FPE_FLTSUB,     /* 51 - INV | UFL | STK */
652         FPE_FLTUND,     /* 52 - DNML | UFL | STK */
653         FPE_FLTSUB,     /* 53 - INV | DNML | UFL | STK */
654         FPE_FLTDIV,     /* 54 - DZ | UFL | STK */
655         FPE_FLTSUB,     /* 55 - INV | DZ | UFL | STK */
656         FPE_FLTDIV,     /* 56 - DNML | DZ | UFL | STK */
657         FPE_FLTSUB,     /* 57 - INV | DNML | DZ | UFL | STK */
658         FPE_FLTOVF,     /* 58 - OFL | UFL | STK */
659         FPE_FLTSUB,     /* 59 - INV | OFL | UFL | STK */
660         FPE_FLTUND,     /* 5A - DNML | OFL | UFL | STK */
661         FPE_FLTSUB,     /* 5B - INV | DNML | OFL | UFL | STK */
662         FPE_FLTDIV,     /* 5C - DZ | OFL | UFL | STK */
663         FPE_FLTSUB,     /* 5D - INV | DZ | OFL | UFL | STK */
664         FPE_FLTDIV,     /* 5E - DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
665         FPE_FLTSUB,     /* 5F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
666         FPE_FLTRES,     /* 60 - IMP | STK */
667         FPE_FLTSUB,     /* 61 - INV | IMP | STK */
668         FPE_FLTUND,     /* 62 - DNML | IMP | STK */
669         FPE_FLTSUB,     /* 63 - INV | DNML | IMP | STK */
670         FPE_FLTDIV,     /* 64 - DZ | IMP | STK */
671         FPE_FLTSUB,     /* 65 - INV | DZ | IMP | STK */
672         FPE_FLTDIV,     /* 66 - DNML | DZ | IMP | STK */
673         FPE_FLTSUB,     /* 67 - INV | DNML | DZ | IMP | STK */
674         FPE_FLTOVF,     /* 68 - OFL | IMP | STK */
675         FPE_FLTSUB,     /* 69 - INV | OFL | IMP | STK */
676         FPE_FLTUND,     /* 6A - DNML | OFL | IMP | STK */
677         FPE_FLTSUB,     /* 6B - INV | DNML | OFL | IMP | STK */
678         FPE_FLTDIV,     /* 6C - DZ | OFL | IMP | STK */
679         FPE_FLTSUB,     /* 6D - INV | DZ | OFL | IMP | STK */
680         FPE_FLTDIV,     /* 6E - DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
681         FPE_FLTSUB,     /* 6F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
682         FPE_FLTUND,     /* 70 - UFL | IMP | STK */
683         FPE_FLTSUB,     /* 71 - INV | UFL | IMP | STK */
684         FPE_FLTUND,     /* 72 - DNML | UFL | IMP | STK */
685         FPE_FLTSUB,     /* 73 - INV | DNML | UFL | IMP | STK */
686         FPE_FLTDIV,     /* 74 - DZ | UFL | IMP | STK */
687         FPE_FLTSUB,     /* 75 - INV | DZ | UFL | IMP | STK */
688         FPE_FLTDIV,     /* 76 - DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
689         FPE_FLTSUB,     /* 77 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
690         FPE_FLTOVF,     /* 78 - OFL | UFL | IMP | STK */
691         FPE_FLTSUB,     /* 79 - INV | OFL | UFL | IMP | STK */
692         FPE_FLTUND,     /* 7A - DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
693         FPE_FLTSUB,     /* 7B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
694         FPE_FLTDIV,     /* 7C - DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
695         FPE_FLTSUB,     /* 7D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
696         FPE_FLTDIV,     /* 7E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
697         FPE_FLTSUB,     /* 7F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
698 };
699
700 /*
701  * Preserve the FP status word, clear FP exceptions, then generate a SIGFPE.
702  *
703  * Clearing exceptions is necessary mainly to avoid IRQ13 bugs.  We now
704  * depend on longjmp() restoring a usable state.  Restoring the state
705  * or examining it might fail if we didn't clear exceptions.
706  *
707  * The error code chosen will be one of the FPE_... macros. It will be
708  * sent as the second argument to old BSD-style signal handlers and as
709  * "siginfo_t->si_code" (second argument) to SA_SIGINFO signal handlers.
710  *
711  * XXX the FP state is not preserved across signal handlers.  So signal
712  * handlers cannot afford to do FP unless they preserve the state or
713  * longjmp() out.  Both preserving the state and longjmp()ing may be
714  * destroyed by IRQ13 bugs.  Clearing FP exceptions is not an acceptable
715  * solution for signals other than SIGFPE.
716  */
717 int
718 npxtrap()
719 {
720         register_t savecrit;
721         u_short control, status;
722
723         if (!npx_exists) {
724                 printf("npxtrap: fpcurthread = %p, curthread = %p, npx_exists = %d\n",
725                        PCPU_GET(fpcurthread), curthread, npx_exists);
726                 panic("npxtrap from nowhere");
727         }
728         savecrit = intr_disable();
729
730         /*
731          * Interrupt handling (for another interrupt) may have pushed the
732          * state to memory.  Fetch the relevant parts of the state from
733          * wherever they are.
734          */
735         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread) {
736                 control = GET_FPU_CW(curthread);
737                 status = GET_FPU_SW(curthread);
738         } else {
739                 fnstcw(&control);
740                 fnstsw(&status);
741         }
742
743         if (PCPU_GET(fpcurthread) == curthread)
744                 fnclex();
745         intr_restore(savecrit);
746         return (fpetable[status & ((~control & 0x3f) | 0x40)]);
747 }
748
749 /*
750  * Implement device not available (DNA) exception
751  *
752  * It would be better to switch FP context here (if curthread != fpcurthread)
753  * and not necessarily for every context switch, but it is too hard to
754  * access foreign pcb's.
755  */
756
757 static int err_count = 0;
758
759 int
760 npxdna(void)
761 {
762         struct pcb *pcb;
763         register_t s;
764
765         if (!npx_exists)
766                 return (0);
767         if (PCPU_GET(fpcurthread) == curthread) {
768                 printf("npxdna: fpcurthread == curthread %d times\n",
769                     ++err_count);
770                 stop_emulating();
771                 return (1);
772         }
773         if (PCPU_GET(fpcurthread) != NULL) {
774                 printf("npxdna: fpcurthread = %p (%d), curthread = %p (%d)\n",
775                        PCPU_GET(fpcurthread),
776                        PCPU_GET(fpcurthread)->td_proc->p_pid,
777                        curthread, curthread->td_proc->p_pid);
778                 panic("npxdna");
779         }
780         s = intr_disable();
781         stop_emulating();
782         /*
783          * Record new context early in case frstor causes an IRQ13.
784          */
785         PCPU_SET(fpcurthread, curthread);
786         pcb = PCPU_GET(curpcb);
787
788         if ((pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) == 0) {
789                 /*
790                  * This is the first time this thread has used the FPU or
791                  * the PCB doesn't contain a clean FPU state.  Explicitly
792                  * load sanitized registers.
793                  */
794                 fpurstor(&npx_cleanstate);
795                 if (pcb->pcb_initial_npxcw != __INITIAL_NPXCW__)
796                         fldcw(&pcb->pcb_initial_npxcw);
797                 pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
798         } else {
799                 /*
800                  * The following fpurstor() may cause an IRQ13 when the
801                  * state being restored has a pending error.  The error will
802                  * appear to have been triggered by the current (npx) user
803                  * instruction even when that instruction is a no-wait
804                  * instruction that should not trigger an error (e.g.,
805                  * fnclex).  On at least one 486 system all of the no-wait
806                  * instructions are broken the same as frstor, so our
807                  * treatment does not amplify the breakage.  On at least
808                  * one 386/Cyrix 387 system, fnclex works correctly while
809                  * frstor and fnsave are broken, so our treatment breaks
810                  * fnclex if it is the first FPU instruction after a context
811                  * switch.
812                  */
813                 fpurstor(&pcb->pcb_save);
814         }
815         intr_restore(s);
816
817         return (1);
818 }
819
820 /*
821  * Wrapper for fnsave instruction, partly to handle hardware bugs.  When npx
822  * exceptions are reported via IRQ13, spurious IRQ13's may be triggered by
823  * no-wait npx instructions.  See the Intel application note AP-578 for
824  * details.  This doesn't cause any additional complications here.  IRQ13's
825  * are inherently asynchronous unless the CPU is frozen to deliver them --
826  * one that started in userland may be delivered many instructions later,
827  * after the process has entered the kernel.  It may even be delivered after
828  * the fnsave here completes.  A spurious IRQ13 for the fnsave is handled in
829  * the same way as a very-late-arriving non-spurious IRQ13 from user mode:
830  * it is normally ignored at first because we set fpcurthread to NULL; it is
831  * normally retriggered in npxdna() after return to user mode.
832  *
833  * npxsave() must be called with interrupts disabled, so that it clears
834  * fpcurthread atomically with saving the state.  We require callers to do the
835  * disabling, since most callers need to disable interrupts anyway to call
836  * npxsave() atomically with checking fpcurthread.
837  *
838  * A previous version of npxsave() went to great lengths to excecute fnsave
839  * with interrupts enabled in case executing it froze the CPU.  This case
840  * can't happen, at least for Intel CPU/NPX's.  Spurious IRQ13's don't imply
841  * spurious freezes.
842  */
843 void
844 npxsave(addr)
845         union savefpu *addr;
846 {
847
848         stop_emulating();
849         fpusave(addr);
850
851         start_emulating();
852         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
853 }
854
855 /*
856  * This should be called with interrupts disabled and only when the owning
857  * FPU thread is non-null.
858  */
859 void
860 npxdrop()
861 {
862         struct thread *td;
863
864         /*
865          * Discard pending exceptions in the !cpu_fxsr case so that unmasked
866          * ones don't cause a panic on the next frstor.
867          */
868 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
869         if (!cpu_fxsr)
870 #endif
871                 fnclex();
872
873         td = PCPU_GET(fpcurthread);
874         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
875         td->td_pcb->pcb_flags &= ~PCB_NPXINITDONE;
876         start_emulating();
877 }
878
879 /*
880  * Get the state of the FPU without dropping ownership (if possible).
881  * It returns the FPU ownership status.
882  */
883 int
884 npxgetregs(td, addr)
885         struct thread *td;
886         union savefpu *addr;
887 {
888         register_t s;
889
890         if (!npx_exists)
891                 return (_MC_FPOWNED_NONE);
892
893         if ((td->td_pcb->pcb_flags & PCB_NPXINITDONE) == 0) {
894                 bcopy(&npx_cleanstate, addr, sizeof(npx_cleanstate));
895                 SET_FPU_CW(addr, td->td_pcb->pcb_initial_npxcw);
896                 return (_MC_FPOWNED_NONE);
897         }
898         s = intr_disable();
899         if (td == PCPU_GET(fpcurthread)) {
900                 fpusave(addr);
901 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
902                 if (!cpu_fxsr)
903 #endif
904                         /*
905                          * fnsave initializes the FPU and destroys whatever
906                          * context it contains.  Make sure the FPU owner
907                          * starts with a clean state next time.
908                          */
909                         npxdrop();
910                 intr_restore(s);
911                 return (_MC_FPOWNED_FPU);
912         } else {
913                 intr_restore(s);
914                 bcopy(&td->td_pcb->pcb_save, addr, sizeof(*addr));
915                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
916         }
917 }
918
919 /*
920  * Set the state of the FPU.
921  */
922 void
923 npxsetregs(td, addr)
924         struct thread *td;
925         union savefpu *addr;
926 {
927         register_t s;
928
929         if (!npx_exists)
930                 return;
931
932         s = intr_disable();
933         if (td == PCPU_GET(fpcurthread)) {
934 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
935                 if (!cpu_fxsr)
936 #endif
937                         fnclex();       /* As in npxdrop(). */
938                 fpurstor(addr);
939                 intr_restore(s);
940         } else {
941                 intr_restore(s);
942                 bcopy(addr, &td->td_pcb->pcb_save, sizeof(*addr));
943         }
944         curthread->td_pcb->pcb_flags |= PCB_NPXINITDONE;
945 }
946
947 static void
948 fpusave(addr)
949         union savefpu *addr;
950 {
951         
952 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
953         if (cpu_fxsr)
954                 fxsave(addr);
955         else
956 #endif
957                 fnsave(addr);
958 }
959
960 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
961 /*
962  * On AuthenticAMD processors, the fxrstor instruction does not restore
963  * the x87's stored last instruction pointer, last data pointer, and last
964  * opcode values, except in the rare case in which the exception summary
965  * (ES) bit in the x87 status word is set to 1.
966  *
967  * In order to avoid leaking this information across processes, we clean
968  * these values by performing a dummy load before executing fxrstor().
969  */
970 static  double  dummy_variable = 0.0;
971 static void
972 fpu_clean_state(void)
973 {
974         u_short status;
975
976         /*
977          * Clear the ES bit in the x87 status word if it is currently
978          * set, in order to avoid causing a fault in the upcoming load.
979          */
980         fnstsw(&status);
981         if (status & 0x80)
982                 fnclex();
983
984         /*
985          * Load the dummy variable into the x87 stack.  This mangles
986          * the x87 stack, but we don't care since we're about to call
987          * fxrstor() anyway.
988          */
989         __asm __volatile("ffree %%st(7); fld %0" : : "m" (dummy_variable));
990 }
991 #endif /* CPU_ENABLE_SSE */
992
993 static void
994 fpurstor(addr)
995         union savefpu *addr;
996 {
997
998 #ifdef CPU_ENABLE_SSE
999         if (cpu_fxsr) {
1000                 fpu_clean_state();
1001                 fxrstor(addr);
1002         } else
1003 #endif
1004                 frstor(addr);
1005 }
1006
1007 #ifdef I586_CPU_XXX
1008 static long
1009 timezero(funcname, func)
1010         const char *funcname;
1011         void (*func)(void *buf, size_t len);
1012
1013 {
1014         void *buf;
1015 #define BUFSIZE         1048576
1016         long usec;
1017         struct timeval finish, start;
1018
1019         buf = malloc(BUFSIZE, M_TEMP, M_NOWAIT);
1020         if (buf == NULL)
1021                 return (BUFSIZE);
1022         microtime(&start);
1023         (*func)(buf, BUFSIZE);
1024         microtime(&finish);
1025         usec = 1000000 * (finish.tv_sec - start.tv_sec) +
1026             finish.tv_usec - start.tv_usec;
1027         if (usec <= 0)
1028                 usec = 1;
1029         if (bootverbose)
1030                 printf("%s bandwidth = %u kBps\n", funcname,
1031                     (u_int32_t)(((BUFSIZE >> 10) * 1000000) / usec));
1032         free(buf, M_TEMP);
1033         return (usec);
1034 }
1035 #endif /* I586_CPU */
1036
1037 static device_method_t npx_methods[] = {
1038         /* Device interface */
1039         DEVMETHOD(device_identify,      npx_identify),
1040         DEVMETHOD(device_probe,         npx_probe),
1041         DEVMETHOD(device_attach,        npx_attach),
1042         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
1043         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
1044         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
1045         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
1046         
1047         { 0, 0 }
1048 };
1049
1050 static driver_t npx_driver = {
1051         "npx",
1052         npx_methods,
1053         1,                      /* no softc */
1054 };
1055
1056 static devclass_t npx_devclass;
1057
1058 /*
1059  * We prefer to attach to the root nexus so that the usual case (exception 16)
1060  * doesn't describe the processor as being `on isa'.
1061  */
1062 DRIVER_MODULE(npx, nexus, npx_driver, npx_devclass, 0, 0);
1063
1064 #ifdef DEV_ISA
1065 /*
1066  * This sucks up the legacy ISA support assignments from PNPBIOS/ACPI.
1067  */
1068 static struct isa_pnp_id npxisa_ids[] = {
1069         { 0x040cd041, "Legacy ISA coprocessor support" }, /* PNP0C04 */
1070         { 0 }
1071 };
1072
1073 static int
1074 npxisa_probe(device_t dev)
1075 {
1076         int result;
1077         if ((result = ISA_PNP_PROBE(device_get_parent(dev), dev, npxisa_ids)) <= 0) {
1078                 device_quiet(dev);
1079         }
1080         return(result);
1081 }
1082
1083 static int
1084 npxisa_attach(device_t dev)
1085 {
1086         return (0);
1087 }
1088
1089 static device_method_t npxisa_methods[] = {
1090         /* Device interface */
1091         DEVMETHOD(device_probe,         npxisa_probe),
1092         DEVMETHOD(device_attach,        npxisa_attach),
1093         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
1094         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
1095         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
1096         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
1097         
1098         { 0, 0 }
1099 };
1100
1101 static driver_t npxisa_driver = {
1102         "npxisa",
1103         npxisa_methods,
1104         1,                      /* no softc */
1105 };
1106
1107 static devclass_t npxisa_devclass;
1108
1109 DRIVER_MODULE(npxisa, isa, npxisa_driver, npxisa_devclass, 0, 0);
1110 #ifndef PC98
1111 DRIVER_MODULE(npxisa, acpi, npxisa_driver, npxisa_devclass, 0, 0);
1112 #endif
1113 #endif /* DEV_ISA */