sys/amd64/amd64/fpu.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 <sys/param.h>
  37 #include <sys/systm.h>
  38 #include <sys/bus.h>
  39 #include <sys/kernel.h>
  40 #include <sys/lock.h>
  41 #include <sys/malloc.h>
  42 #include <sys/module.h>
  43 #include <sys/mutex.h>
  44 #include <sys/mutex.h>
  45 #include <sys/proc.h>
  46 #include <sys/sysctl.h>
  47 #include <machine/bus.h>
  48 #include <sys/rman.h>
  49 #include <sys/signalvar.h>
  50
  51 #include <machine/cputypes.h>
  52 #include <machine/frame.h>
  53 #include <machine/intr_machdep.h>
  54 #include <machine/md_var.h>
  55 #include <machine/pcb.h>
  56 #include <machine/psl.h>
  57 #include <machine/resource.h>
  58 #include <machine/specialreg.h>
  59 #include <machine/segments.h>
  60 #include <machine/ucontext.h>
  61
  62 /*
  63  * Floating point support.
  64  */
  65
  66 #if defined(__GNUCLIKE_ASM) && !defined(lint)
  67
  68 #define fldcw(cw)               __asm __volatile("fldcw %0" : : "m" (cw))
  69 #define fnclex()                __asm __volatile("fnclex")
  70 #define fninit()                __asm __volatile("fninit")
  71 #define fnstcw(addr)            __asm __volatile("fnstcw %0" : "=m" (*(addr)))
  72 #define fnstsw(addr)            __asm __volatile("fnstsw %0" : "=am" (*(addr)))
  73 #define fxrstor(addr)           __asm __volatile("fxrstor %0" : : "m" (*(addr)))
  74 #define fxsave(addr)            __asm __volatile("fxsave %0" : "=m" (*(addr)))
  75 #define ldmxcsr(csr)            __asm __volatile("ldmxcsr %0" : : "m" (csr))
  76 #define start_emulating()       __asm __volatile( \
  77                                     "smsw %%ax; orb %0,%%al; lmsw %%ax" \
  78                                     : : "n" (CR0_TS) : "ax")
  79 #define stop_emulating()        __asm __volatile("clts")
  80
  81 #else   /* !(__GNUCLIKE_ASM && !lint) */
  82
  83 void    fldcw(u_short cw);
  84 void    fnclex(void);
  85 void    fninit(void);
  86 void    fnstcw(caddr_t addr);
  87 void    fnstsw(caddr_t addr);
  88 void    fxsave(caddr_t addr);
  89 void    fxrstor(caddr_t addr);
  90 void    ldmxcsr(u_int csr);
  91 void    start_emulating(void);
  92 void    stop_emulating(void);
  93
  94 #endif  /* __GNUCLIKE_ASM && !lint */
  95
  96 #define GET_FPU_CW(thread) ((thread)->td_pcb->pcb_save->sv_env.en_cw)
  97 #define GET_FPU_SW(thread) ((thread)->td_pcb->pcb_save->sv_env.en_sw)
  98
  99 typedef u_char bool_t;
 100
 101 static  void    fpu_clean_state(void);
 102
 103 SYSCTL_INT(_hw, HW_FLOATINGPT, floatingpoint, CTLFLAG_RD,
 104     NULL, 1, "Floating point instructions executed in hardware");
 105
 106 static  struct savefpu          fpu_initialstate;
 107
 108 /*
 109  * Initialize the floating point unit.  On the boot CPU we generate a
 110  * clean state that is used to initialize the floating point unit when
 111  * it is first used by a process.
 112  */
 113 void
 114 fpuinit(void)
 115 {
 116         register_t saveintr;
 117         u_int mxcsr;
 118         u_short control;
 119
 120         /*
 121          * It is too early for critical_enter() to work on AP.
 122          */
 123         saveintr = intr_disable();
 124         stop_emulating();
 125         fninit();
 126         control = __INITIAL_FPUCW__;
 127         fldcw(control);
 128         mxcsr = __INITIAL_MXCSR__;
 129         ldmxcsr(mxcsr);
 130         if (PCPU_GET(cpuid) == 0) {
 131                 fxsave(&fpu_initialstate);
 132                 if (fpu_initialstate.sv_env.en_mxcsr_mask)
 133                         cpu_mxcsr_mask = fpu_initialstate.sv_env.en_mxcsr_mask;
 134                 else
 135                         cpu_mxcsr_mask = 0xFFBF;
 136                 bzero(fpu_initialstate.sv_fp, sizeof(fpu_initialstate.sv_fp));
 137                 bzero(fpu_initialstate.sv_xmm, sizeof(fpu_initialstate.sv_xmm));
 138         }
 139         start_emulating();
 140         intr_restore(saveintr);
 141 }
 142
 143 /*
 144  * Free coprocessor (if we have it).
 145  */
 146 void
 147 fpuexit(struct thread *td)
 148 {
 149
 150         critical_enter();
 151         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread)) {
 152                 stop_emulating();
 153                 fxsave(PCPU_GET(curpcb)->pcb_save);
 154                 start_emulating();
 155                 PCPU_SET(fpcurthread, 0);
 156         }
 157         critical_exit();
 158 }
 159
 160 int
 161 fpuformat()
 162 {
 163
 164         return (_MC_FPFMT_XMM);
 165 }
 166
 167 /*
 168  * The following mechanism is used to ensure that the FPE_... value
 169  * that is passed as a trapcode to the signal handler of the user
 170  * process does not have more than one bit set.
 171  *
 172  * Multiple bits may be set if the user process modifies the control
 173  * word while a status word bit is already set.  While this is a sign
 174  * of bad coding, we have no choise than to narrow them down to one
 175  * bit, since we must not send a trapcode that is not exactly one of
 176  * the FPE_ macros.
 177  *
 178  * The mechanism has a static table with 127 entries.  Each combination
 179  * of the 7 FPU status word exception bits directly translates to a
 180  * position in this table, where a single FPE_... value is stored.
 181  * This FPE_... value stored there is considered the "most important"
 182  * of the exception bits and will be sent as the signal code.  The
 183  * precedence of the bits is based upon Intel Document "Numerical
 184  * Applications", Chapter "Special Computational Situations".
 185  *
 186  * The macro to choose one of these values does these steps: 1) Throw
 187  * away status word bits that cannot be masked.  2) Throw away the bits
 188  * currently masked in the control word, assuming the user isn't
 189  * interested in them anymore.  3) Reinsert status word bit 7 (stack
 190  * fault) if it is set, which cannot be masked but must be presered.
 191  * 4) Use the remaining bits to point into the trapcode table.
 192  *
 193  * The 6 maskable bits in order of their preference, as stated in the
 194  * above referenced Intel manual:
 195  * 1  Invalid operation (FP_X_INV)
 196  * 1a   Stack underflow
 197  * 1b   Stack overflow
 198  * 1c   Operand of unsupported format
 199  * 1d   SNaN operand.
 200  * 2  QNaN operand (not an exception, irrelavant here)
 201  * 3  Any other invalid-operation not mentioned above or zero divide
 202  *      (FP_X_INV, FP_X_DZ)
 203  * 4  Denormal operand (FP_X_DNML)
 204  * 5  Numeric over/underflow (FP_X_OFL, FP_X_UFL)
 205  * 6  Inexact result (FP_X_IMP)
 206  */
 207 static char fpetable[128] = {
 208         0,
 209         FPE_FLTINV,     /*  1 - INV */
 210         FPE_FLTUND,     /*  2 - DNML */
 211         FPE_FLTINV,     /*  3 - INV | DNML */
 212         FPE_FLTDIV,     /*  4 - DZ */
 213         FPE_FLTINV,     /*  5 - INV | DZ */
 214         FPE_FLTDIV,     /*  6 - DNML | DZ */
 215         FPE_FLTINV,     /*  7 - INV | DNML | DZ */
 216         FPE_FLTOVF,     /*  8 - OFL */
 217         FPE_FLTINV,     /*  9 - INV | OFL */
 218         FPE_FLTUND,     /*  A - DNML | OFL */
 219         FPE_FLTINV,     /*  B - INV | DNML | OFL */
 220         FPE_FLTDIV,     /*  C - DZ | OFL */
 221         FPE_FLTINV,     /*  D - INV | DZ | OFL */
 222         FPE_FLTDIV,     /*  E - DNML | DZ | OFL */
 223         FPE_FLTINV,     /*  F - INV | DNML | DZ | OFL */
 224         FPE_FLTUND,     /* 10 - UFL */
 225         FPE_FLTINV,     /* 11 - INV | UFL */
 226         FPE_FLTUND,     /* 12 - DNML | UFL */
 227         FPE_FLTINV,     /* 13 - INV | DNML | UFL */
 228         FPE_FLTDIV,     /* 14 - DZ | UFL */
 229         FPE_FLTINV,     /* 15 - INV | DZ | UFL */
 230         FPE_FLTDIV,     /* 16 - DNML | DZ | UFL */
 231         FPE_FLTINV,     /* 17 - INV | DNML | DZ | UFL */
 232         FPE_FLTOVF,     /* 18 - OFL | UFL */
 233         FPE_FLTINV,     /* 19 - INV | OFL | UFL */
 234         FPE_FLTUND,     /* 1A - DNML | OFL | UFL */
 235         FPE_FLTINV,     /* 1B - INV | DNML | OFL | UFL */
 236         FPE_FLTDIV,     /* 1C - DZ | OFL | UFL */
 237         FPE_FLTINV,     /* 1D - INV | DZ | OFL | UFL */
 238         FPE_FLTDIV,     /* 1E - DNML | DZ | OFL | UFL */
 239         FPE_FLTINV,     /* 1F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL */
 240         FPE_FLTRES,     /* 20 - IMP */
 241         FPE_FLTINV,     /* 21 - INV | IMP */
 242         FPE_FLTUND,     /* 22 - DNML | IMP */
 243         FPE_FLTINV,     /* 23 - INV | DNML | IMP */
 244         FPE_FLTDIV,     /* 24 - DZ | IMP */
 245         FPE_FLTINV,     /* 25 - INV | DZ | IMP */
 246         FPE_FLTDIV,     /* 26 - DNML | DZ | IMP */
 247         FPE_FLTINV,     /* 27 - INV | DNML | DZ | IMP */
 248         FPE_FLTOVF,     /* 28 - OFL | IMP */
 249         FPE_FLTINV,     /* 29 - INV | OFL | IMP */
 250         FPE_FLTUND,     /* 2A - DNML | OFL | IMP */
 251         FPE_FLTINV,     /* 2B - INV | DNML | OFL | IMP */
 252         FPE_FLTDIV,     /* 2C - DZ | OFL | IMP */
 253         FPE_FLTINV,     /* 2D - INV | DZ | OFL | IMP */
 254         FPE_FLTDIV,     /* 2E - DNML | DZ | OFL | IMP */
 255         FPE_FLTINV,     /* 2F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP */
 256         FPE_FLTUND,     /* 30 - UFL | IMP */
 257         FPE_FLTINV,     /* 31 - INV | UFL | IMP */
 258         FPE_FLTUND,     /* 32 - DNML | UFL | IMP */
 259         FPE_FLTINV,     /* 33 - INV | DNML | UFL | IMP */
 260         FPE_FLTDIV,     /* 34 - DZ | UFL | IMP */
 261         FPE_FLTINV,     /* 35 - INV | DZ | UFL | IMP */
 262         FPE_FLTDIV,     /* 36 - DNML | DZ | UFL | IMP */
 263         FPE_FLTINV,     /* 37 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP */
 264         FPE_FLTOVF,     /* 38 - OFL | UFL | IMP */
 265         FPE_FLTINV,     /* 39 - INV | OFL | UFL | IMP */
 266         FPE_FLTUND,     /* 3A - DNML | OFL | UFL | IMP */
 267         FPE_FLTINV,     /* 3B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP */
 268         FPE_FLTDIV,     /* 3C - DZ | OFL | UFL | IMP */
 269         FPE_FLTINV,     /* 3D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP */
 270         FPE_FLTDIV,     /* 3E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
 271         FPE_FLTINV,     /* 3F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP */
 272         FPE_FLTSUB,     /* 40 - STK */
 273         FPE_FLTSUB,     /* 41 - INV | STK */
 274         FPE_FLTUND,     /* 42 - DNML | STK */
 275         FPE_FLTSUB,     /* 43 - INV | DNML | STK */
 276         FPE_FLTDIV,     /* 44 - DZ | STK */
 277         FPE_FLTSUB,     /* 45 - INV | DZ | STK */
 278         FPE_FLTDIV,     /* 46 - DNML | DZ | STK */
 279         FPE_FLTSUB,     /* 47 - INV | DNML | DZ | STK */
 280         FPE_FLTOVF,     /* 48 - OFL | STK */
 281         FPE_FLTSUB,     /* 49 - INV | OFL | STK */
 282         FPE_FLTUND,     /* 4A - DNML | OFL | STK */
 283         FPE_FLTSUB,     /* 4B - INV | DNML | OFL | STK */
 284         FPE_FLTDIV,     /* 4C - DZ | OFL | STK */
 285         FPE_FLTSUB,     /* 4D - INV | DZ | OFL | STK */
 286         FPE_FLTDIV,     /* 4E - DNML | DZ | OFL | STK */
 287         FPE_FLTSUB,     /* 4F - INV | DNML | DZ | OFL | STK */
 288         FPE_FLTUND,     /* 50 - UFL | STK */
 289         FPE_FLTSUB,     /* 51 - INV | UFL | STK */
 290         FPE_FLTUND,     /* 52 - DNML | UFL | STK */
 291         FPE_FLTSUB,     /* 53 - INV | DNML | UFL | STK */
 292         FPE_FLTDIV,     /* 54 - DZ | UFL | STK */
 293         FPE_FLTSUB,     /* 55 - INV | DZ | UFL | STK */
 294         FPE_FLTDIV,     /* 56 - DNML | DZ | UFL | STK */
 295         FPE_FLTSUB,     /* 57 - INV | DNML | DZ | UFL | STK */
 296         FPE_FLTOVF,     /* 58 - OFL | UFL | STK */
 297         FPE_FLTSUB,     /* 59 - INV | OFL | UFL | STK */
 298         FPE_FLTUND,     /* 5A - DNML | OFL | UFL | STK */
 299         FPE_FLTSUB,     /* 5B - INV | DNML | OFL | UFL | STK */
 300         FPE_FLTDIV,     /* 5C - DZ | OFL | UFL | STK */
 301         FPE_FLTSUB,     /* 5D - INV | DZ | OFL | UFL | STK */
 302         FPE_FLTDIV,     /* 5E - DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
 303         FPE_FLTSUB,     /* 5F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | STK */
 304         FPE_FLTRES,     /* 60 - IMP | STK */
 305         FPE_FLTSUB,     /* 61 - INV | IMP | STK */
 306         FPE_FLTUND,     /* 62 - DNML | IMP | STK */
 307         FPE_FLTSUB,     /* 63 - INV | DNML | IMP | STK */
 308         FPE_FLTDIV,     /* 64 - DZ | IMP | STK */
 309         FPE_FLTSUB,     /* 65 - INV | DZ | IMP | STK */
 310         FPE_FLTDIV,     /* 66 - DNML | DZ | IMP | STK */
 311         FPE_FLTSUB,     /* 67 - INV | DNML | DZ | IMP | STK */
 312         FPE_FLTOVF,     /* 68 - OFL | IMP | STK */
 313         FPE_FLTSUB,     /* 69 - INV | OFL | IMP | STK */
 314         FPE_FLTUND,     /* 6A - DNML | OFL | IMP | STK */
 315         FPE_FLTSUB,     /* 6B - INV | DNML | OFL | IMP | STK */
 316         FPE_FLTDIV,     /* 6C - DZ | OFL | IMP | STK */
 317         FPE_FLTSUB,     /* 6D - INV | DZ | OFL | IMP | STK */
 318         FPE_FLTDIV,     /* 6E - DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
 319         FPE_FLTSUB,     /* 6F - INV | DNML | DZ | OFL | IMP | STK */
 320         FPE_FLTUND,     /* 70 - UFL | IMP | STK */
 321         FPE_FLTSUB,     /* 71 - INV | UFL | IMP | STK */
 322         FPE_FLTUND,     /* 72 - DNML | UFL | IMP | STK */
 323         FPE_FLTSUB,     /* 73 - INV | DNML | UFL | IMP | STK */
 324         FPE_FLTDIV,     /* 74 - DZ | UFL | IMP | STK */
 325         FPE_FLTSUB,     /* 75 - INV | DZ | UFL | IMP | STK */
 326         FPE_FLTDIV,     /* 76 - DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
 327         FPE_FLTSUB,     /* 77 - INV | DNML | DZ | UFL | IMP | STK */
 328         FPE_FLTOVF,     /* 78 - OFL | UFL | IMP | STK */
 329         FPE_FLTSUB,     /* 79 - INV | OFL | UFL | IMP | STK */
 330         FPE_FLTUND,     /* 7A - DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
 331         FPE_FLTSUB,     /* 7B - INV | DNML | OFL | UFL | IMP | STK */
 332         FPE_FLTDIV,     /* 7C - DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 333         FPE_FLTSUB,     /* 7D - INV | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 334         FPE_FLTDIV,     /* 7E - DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 335         FPE_FLTSUB,     /* 7F - INV | DNML | DZ | OFL | UFL | IMP | STK */
 336 };
 337
 338 /*
 339  * Preserve the FP status word, clear FP exceptions, then generate a SIGFPE.
 340  *
 341  * Clearing exceptions is necessary mainly to avoid IRQ13 bugs.  We now
 342  * depend on longjmp() restoring a usable state.  Restoring the state
 343  * or examining it might fail if we didn't clear exceptions.
 344  *
 345  * The error code chosen will be one of the FPE_... macros. It will be
 346  * sent as the second argument to old BSD-style signal handlers and as
 347  * "siginfo_t->si_code" (second argument) to SA_SIGINFO signal handlers.
 348  *
 349  * XXX the FP state is not preserved across signal handlers.  So signal
 350  * handlers cannot afford to do FP unless they preserve the state or
 351  * longjmp() out.  Both preserving the state and longjmp()ing may be
 352  * destroyed by IRQ13 bugs.  Clearing FP exceptions is not an acceptable
 353  * solution for signals other than SIGFPE.
 354  */
 355 int
 356 fputrap()
 357 {
 358         u_short control, status;
 359
 360         critical_enter();
 361
 362         /*
 363          * Interrupt handling (for another interrupt) may have pushed the
 364          * state to memory.  Fetch the relevant parts of the state from
 365          * wherever they are.
 366          */
 367         if (PCPU_GET(fpcurthread) != curthread) {
 368                 control = GET_FPU_CW(curthread);
 369                 status = GET_FPU_SW(curthread);
 370         } else {
 371                 fnstcw(&control);
 372                 fnstsw(&status);
 373         }
 374
 375         if (PCPU_GET(fpcurthread) == curthread)
 376                 fnclex();
 377         critical_exit();
 378         return (fpetable[status & ((~control & 0x3f) | 0x40)]);
 379 }
 380
 381 /*
 382  * Implement device not available (DNA) exception
 383  *
 384  * It would be better to switch FP context here (if curthread != fpcurthread)
 385  * and not necessarily for every context switch, but it is too hard to
 386  * access foreign pcb's.
 387  */
 388
 389 static int err_count = 0;
 390
 391 void
 392 fpudna(void)
 393 {
 394         struct pcb *pcb;
 395
 396         critical_enter();
 397         if (PCPU_GET(fpcurthread) == curthread) {
 398                 printf("fpudna: fpcurthread == curthread %d times\n",
 399                     ++err_count);
 400                 stop_emulating();
 401                 critical_exit();
 402                 return;
 403         }
 404         if (PCPU_GET(fpcurthread) != NULL) {
 405                 printf("fpudna: fpcurthread = %p (%d), curthread = %p (%d)\n",
 406                        PCPU_GET(fpcurthread),
 407                        PCPU_GET(fpcurthread)->td_proc->p_pid,
 408                        curthread, curthread->td_proc->p_pid);
 409                 panic("fpudna");
 410         }
 411         stop_emulating();
 412         /*
 413          * Record new context early in case frstor causes a trap.
 414          */
 415         PCPU_SET(fpcurthread, curthread);
 416         pcb = PCPU_GET(curpcb);
 417
 418         fpu_clean_state();
 419
 420         if ((pcb->pcb_flags & PCB_FPUINITDONE) == 0) {
 421                 /*
 422                  * This is the first time this thread has used the FPU or
 423                  * the PCB doesn't contain a clean FPU state.  Explicitly
 424                  * load an initial state.
 425                  */
 426                 fxrstor(&fpu_initialstate);
 427                 if (pcb->pcb_initial_fpucw != __INITIAL_FPUCW__)
 428                         fldcw(pcb->pcb_initial_fpucw);
 429                 if (PCB_USER_FPU(pcb))
 430                         set_pcb_flags(pcb,
 431                             PCB_FPUINITDONE | PCB_USERFPUINITDONE);
 432                 else
 433                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 434         } else
 435                 fxrstor(pcb->pcb_save);
 436         critical_exit();
 437 }
 438
 439 void
 440 fpudrop()
 441 {
 442         struct thread *td;
 443
 444         td = PCPU_GET(fpcurthread);
 445         KASSERT(td == curthread, ("fpudrop: fpcurthread != curthread"));
 446         CRITICAL_ASSERT(td);
 447         PCPU_SET(fpcurthread, NULL);
 448         clear_pcb_flags(td->td_pcb, PCB_FPUINITDONE);
 449         start_emulating();
 450 }
 451
 452 /*
 453  * Get the user state of the FPU into pcb->pcb_user_save without
 454  * dropping ownership (if possible).  It returns the FPU ownership
 455  * status.
 456  */
 457 int
 458 fpugetregs(struct thread *td)
 459 {
 460         struct pcb *pcb;
 461
 462         pcb = td->td_pcb;
 463         if ((pcb->pcb_flags & PCB_USERFPUINITDONE) == 0) {
 464                 bcopy(&fpu_initialstate, &pcb->pcb_user_save,
 465                     sizeof(fpu_initialstate));
 466                 pcb->pcb_user_save.sv_env.en_cw = pcb->pcb_initial_fpucw;
 467                 fpuuserinited(td);
 468                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
 469         }
 470         critical_enter();
 471         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
 472                 fxsave(&pcb->pcb_user_save);
 473                 critical_exit();
 474                 return (_MC_FPOWNED_FPU);
 475         } else {
 476                 critical_exit();
 477                 return (_MC_FPOWNED_PCB);
 478         }
 479 }
 480
 481 void
 482 fpuuserinited(struct thread *td)
 483 {
 484         struct pcb *pcb;
 485
 486         pcb = td->td_pcb;
 487         if (PCB_USER_FPU(pcb))
 488                 set_pcb_flags(pcb,
 489                     PCB_FPUINITDONE | PCB_USERFPUINITDONE);
 490         else
 491                 set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 492 }
 493
 494 /*
 495  * Set the state of the FPU.
 496  */
 497 void
 498 fpusetregs(struct thread *td, struct savefpu *addr)
 499 {
 500         struct pcb *pcb;
 501
 502         pcb = td->td_pcb;
 503         critical_enter();
 504         if (td == PCPU_GET(fpcurthread) && PCB_USER_FPU(pcb)) {
 505                 fxrstor(addr);
 506                 critical_exit();
 507                 set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE | PCB_USERFPUINITDONE);
 508         } else {
 509                 critical_exit();
 510                 bcopy(addr, &td->td_pcb->pcb_user_save, sizeof(*addr));
 511                 fpuuserinited(td);
 512         }
 513 }
 514
 515 /*
 516  * On AuthenticAMD processors, the fxrstor instruction does not restore
 517  * the x87's stored last instruction pointer, last data pointer, and last
 518  * opcode values, except in the rare case in which the exception summary
 519  * (ES) bit in the x87 status word is set to 1.
 520  *
 521  * In order to avoid leaking this information across processes, we clean
 522  * these values by performing a dummy load before executing fxrstor().
 523  */
 524 static void
 525 fpu_clean_state(void)
 526 {
 527         static float dummy_variable = 0.0;
 528         u_short status;
 529
 530         /*
 531          * Clear the ES bit in the x87 status word if it is currently
 532          * set, in order to avoid causing a fault in the upcoming load.
 533          */
 534         fnstsw(&status);
 535         if (status & 0x80)
 536                 fnclex();
 537
 538         /*
 539          * Load the dummy variable into the x87 stack.  This mangles
 540          * the x87 stack, but we don't care since we're about to call
 541          * fxrstor() anyway.
 542          */
 543         __asm __volatile("ffree %%st(7); flds %0" : : "m" (dummy_variable));
 544 }
 545
 546 /*
 547  * This really sucks.  We want the acpi version only, but it requires
 548  * the isa_if.h file in order to get the definitions.
 549  */
 550 #include "opt_isa.h"
 551 #ifdef DEV_ISA
 552 #include <isa/isavar.h>
 553 /*
 554  * This sucks up the legacy ISA support assignments from PNPBIOS/ACPI.
 555  */
 556 static struct isa_pnp_id fpupnp_ids[] = {
 557         { 0x040cd041, "Legacy ISA coprocessor support" }, /* PNP0C04 */
 558         { 0 }
 559 };
 560
 561 static int
 562 fpupnp_probe(device_t dev)
 563 {
 564         int result;
 565
 566         result = ISA_PNP_PROBE(device_get_parent(dev), dev, fpupnp_ids);
 567         if (result <= 0)
 568                 device_quiet(dev);
 569         return (result);
 570 }
 571
 572 static int
 573 fpupnp_attach(device_t dev)
 574 {
 575
 576         return (0);
 577 }
 578
 579 static device_method_t fpupnp_methods[] = {
 580         /* Device interface */
 581         DEVMETHOD(device_probe,         fpupnp_probe),
 582         DEVMETHOD(device_attach,        fpupnp_attach),
 583         DEVMETHOD(device_detach,        bus_generic_detach),
 584         DEVMETHOD(device_shutdown,      bus_generic_shutdown),
 585         DEVMETHOD(device_suspend,       bus_generic_suspend),
 586         DEVMETHOD(device_resume,        bus_generic_resume),
 587
 588         { 0, 0 }
 589 };
 590
 591 static driver_t fpupnp_driver = {
 592         "fpupnp",
 593         fpupnp_methods,
 594         1,                      /* no softc */
 595 };
 596
 597 static devclass_t fpupnp_devclass;
 598
 599 DRIVER_MODULE(fpupnp, acpi, fpupnp_driver, fpupnp_devclass, 0, 0);
 600 #endif  /* DEV_ISA */
 601
 602 int
 603 fpu_kern_enter(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx, u_int flags)
 604 {
 605         struct pcb *pcb;
 606
 607         pcb = td->td_pcb;
 608         KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb) || pcb->pcb_save == &pcb->pcb_user_save,
 609             ("mangled pcb_save"));
 610         ctx->flags = 0;
 611         if ((pcb->pcb_flags & PCB_FPUINITDONE) != 0)
 612                 ctx->flags |= FPU_KERN_CTX_FPUINITDONE;
 613         fpuexit(td);
 614         ctx->prev = pcb->pcb_save;
 615         pcb->pcb_save = &ctx->hwstate;
 616         set_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU);
 617         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 618         return (0);
 619 }
 620
 621 int
 622 fpu_kern_leave(struct thread *td, struct fpu_kern_ctx *ctx)
 623 {
 624         struct pcb *pcb;
 625
 626         pcb = td->td_pcb;
 627         critical_enter();
 628         if (curthread == PCPU_GET(fpcurthread))
 629                 fpudrop();
 630         critical_exit();
 631         pcb->pcb_save = ctx->prev;
 632         if (pcb->pcb_save == &pcb->pcb_user_save) {
 633                 if ((pcb->pcb_flags & PCB_USERFPUINITDONE) != 0) {
 634                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 635                         clear_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU);
 636                 } else
 637                         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE | PCB_KERNFPU);
 638         } else {
 639                 if ((ctx->flags & FPU_KERN_CTX_FPUINITDONE) != 0)
 640                         set_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 641                 else
 642                         clear_pcb_flags(pcb, PCB_FPUINITDONE);
 643                 KASSERT(!PCB_USER_FPU(pcb), ("unpaired fpu_kern_leave"));
 644         }
 645         return (0);
 646 }
 647
 648 int
 649 fpu_kern_thread(u_int flags)
 650 {
 651         struct pcb *pcb;
 652
 653         pcb = PCPU_GET(curpcb);
 654         KASSERT((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) != 0,
 655             ("Only kthread may use fpu_kern_thread"));
 656         KASSERT(pcb->pcb_save == &pcb->pcb_user_save, ("mangled pcb_save"));
 657         KASSERT(PCB_USER_FPU(pcb), ("recursive call"));
 658
 659         set_pcb_flags(pcb, PCB_KERNFPU);
 660         return (0);
 661 }
 662
 663 int
 664 is_fpu_kern_thread(u_int flags)
 665 {
 666
 667         if ((curthread->td_pflags & TDP_KTHREAD) == 0)
 668                 return (0);
 669         return ((PCPU_GET(curpcb)->pcb_flags & PCB_KERNFPU) != 0);
 670 }