import of upstream 2.4.34.4 from kernel.org
[linux-2.4.git] / arch / sparc64 / math-emu / math.c
1 /* $Id: math.c,v 1.11 1999/12/20 05:02:25 davem Exp $
2  * arch/sparc64/math-emu/math.c
3  *
4  * Copyright (C) 1997,1999 Jakub Jelinek (jj@ultra.linux.cz)
5  * Copyright (C) 1999 David S. Miller (davem@redhat.com)
6  *
7  * Emulation routines originate from soft-fp package, which is part
8  * of glibc and has appropriate copyrights in it.
9  */
10
11 #include <linux/types.h>
12 #include <linux/sched.h>
13
14 #include <asm/fpumacro.h>
15 #include <asm/ptrace.h>
16 #include <asm/uaccess.h>
17
18 #include "sfp-util.h"
19 #include <math-emu/soft-fp.h>
20 #include <math-emu/single.h>
21 #include <math-emu/double.h>
22 #include <math-emu/quad.h>
23
24 /* QUAD - ftt == 3 */
25 #define FMOVQ   0x003
26 #define FNEGQ   0x007
27 #define FABSQ   0x00b
28 #define FSQRTQ  0x02b
29 #define FADDQ   0x043
30 #define FSUBQ   0x047
31 #define FMULQ   0x04b
32 #define FDIVQ   0x04f
33 #define FDMULQ  0x06e
34 #define FQTOX   0x083
35 #define FXTOQ   0x08c
36 #define FQTOS   0x0c7
37 #define FQTOD   0x0cb
38 #define FITOQ   0x0cc
39 #define FSTOQ   0x0cd
40 #define FDTOQ   0x0ce
41 #define FQTOI   0x0d3
42 /* SUBNORMAL - ftt == 2 */
43 #define FSQRTS  0x029
44 #define FSQRTD  0x02a
45 #define FADDS   0x041
46 #define FADDD   0x042
47 #define FSUBS   0x045
48 #define FSUBD   0x046
49 #define FMULS   0x049
50 #define FMULD   0x04a
51 #define FDIVS   0x04d
52 #define FDIVD   0x04e
53 #define FSMULD  0x069
54 #define FSTOX   0x081
55 #define FDTOX   0x082
56 #define FDTOS   0x0c6
57 #define FSTOD   0x0c9
58 #define FSTOI   0x0d1
59 #define FDTOI   0x0d2
60 #define FXTOS   0x084 /* Only Ultra-III generates this. */
61 #define FXTOD   0x088 /* Only Ultra-III generates this. */
62 #if 0   /* Optimized inline in sparc64/kernel/entry.S */
63 #define FITOS   0x0c4 /* Only Ultra-III generates this. */
64 #endif
65 #define FITOD   0x0c8 /* Only Ultra-III generates this. */
66 /* FPOP2 */
67 #define FCMPQ   0x053
68 #define FCMPEQ  0x057
69 #define FMOVQ0  0x003
70 #define FMOVQ1  0x043
71 #define FMOVQ2  0x083
72 #define FMOVQ3  0x0c3
73 #define FMOVQI  0x103
74 #define FMOVQX  0x183
75 #define FMOVQZ  0x027
76 #define FMOVQLE 0x047
77 #define FMOVQLZ 0x067
78 #define FMOVQNZ 0x0a7
79 #define FMOVQGZ 0x0c7
80 #define FMOVQGE 0x0e7
81
82 #define FSR_TEM_SHIFT   23UL
83 #define FSR_TEM_MASK    (0x1fUL << FSR_TEM_SHIFT)
84 #define FSR_AEXC_SHIFT  5UL
85 #define FSR_AEXC_MASK   (0x1fUL << FSR_AEXC_SHIFT)
86 #define FSR_CEXC_SHIFT  0UL
87 #define FSR_CEXC_MASK   (0x1fUL << FSR_CEXC_SHIFT)
88
89 /* All routines returning an exception to raise should detect
90  * such exceptions _before_ rounding to be consistant with
91  * the behavior of the hardware in the implemented cases
92  * (and thus with the recommendations in the V9 architecture
93  * manual).
94  *
95  * We return 0 if a SIGFPE should be sent, 1 otherwise.
96  */
97 static inline int record_exception(struct pt_regs *regs, int eflag)
98 {
99         u64 fsr = current->thread.xfsr[0];
100         int would_trap;
101
102         /* Determine if this exception would have generated a trap. */
103         would_trap = (fsr & ((long)eflag << FSR_TEM_SHIFT)) != 0UL;
104
105         /* If trapping, we only want to signal one bit. */
106         if(would_trap != 0) {
107                 eflag &= ((fsr & FSR_TEM_MASK) >> FSR_TEM_SHIFT);
108                 if((eflag & (eflag - 1)) != 0) {
109                         if(eflag & FP_EX_INVALID)
110                                 eflag = FP_EX_INVALID;
111                         else if(eflag & FP_EX_OVERFLOW)
112                                 eflag = FP_EX_OVERFLOW;
113                         else if(eflag & FP_EX_UNDERFLOW)
114                                 eflag = FP_EX_UNDERFLOW;
115                         else if(eflag & FP_EX_DIVZERO)
116                                 eflag = FP_EX_DIVZERO;
117                         else if(eflag & FP_EX_INEXACT)
118                                 eflag = FP_EX_INEXACT;
119                 }
120         }
121
122         /* Set CEXC, here is the rule:
123          *
124          *    In general all FPU ops will set one and only one
125          *    bit in the CEXC field, this is always the case
126          *    when the IEEE exception trap is enabled in TEM.
127          */
128         fsr &= ~(FSR_CEXC_MASK);
129         fsr |= ((long)eflag << FSR_CEXC_SHIFT);
130
131         /* Set the AEXC field, rule is:
132          *
133          *    If a trap would not be generated, the
134          *    CEXC just generated is OR'd into the
135          *    existing value of AEXC.
136          */
137         if(would_trap == 0)
138                 fsr |= ((long)eflag << FSR_AEXC_SHIFT);
139
140         /* If trapping, indicate fault trap type IEEE. */
141         if(would_trap != 0)
142                 fsr |= (1UL << 14);
143
144         current->thread.xfsr[0] = fsr;
145
146         /* If we will not trap, advance the program counter over
147          * the instruction being handled.
148          */
149         if(would_trap == 0) {
150                 regs->tpc = regs->tnpc;
151                 regs->tnpc += 4;
152         }
153
154         return (would_trap ? 0 : 1);
155 }
156
157 typedef union {
158         u32 s;
159         u64 d;
160         u64 q[2];
161 } *argp;
162
163 int do_mathemu(struct pt_regs *regs, struct fpustate *f)
164 {
165         unsigned long pc = regs->tpc;
166         unsigned long tstate = regs->tstate;
167         u32 insn = 0;
168         int type = 0;
169         /* ftt tells which ftt it may happen in, r is rd, b is rs2 and a is rs1. The *u arg tells
170            whether the argument should be packed/unpacked (0 - do not unpack/pack, 1 - unpack/pack)
171            non-u args tells the size of the argument (0 - no argument, 1 - single, 2 - double, 3 - quad */
172 #define TYPE(ftt, r, ru, b, bu, a, au) type = (au << 2) | (a << 0) | (bu << 5) | (b << 3) | (ru << 8) | (r << 6) | (ftt << 9)
173         int freg;
174         static u64 zero[2] = { 0L, 0L };
175         int flags;
176         FP_DECL_EX;
177         FP_DECL_S(SA); FP_DECL_S(SB); FP_DECL_S(SR);
178         FP_DECL_D(DA); FP_DECL_D(DB); FP_DECL_D(DR);
179         FP_DECL_Q(QA); FP_DECL_Q(QB); FP_DECL_Q(QR);
180         int IR;
181         long XR, xfsr;
182
183         if(tstate & TSTATE_PRIV)
184                 die_if_kernel("unfinished/unimplemented FPop from kernel", regs);
185         if(current->thread.flags & SPARC_FLAG_32BIT)
186                 pc = (u32)pc;
187         if (get_user(insn, (u32 *)pc) != -EFAULT) {
188                 if ((insn & 0xc1f80000) == 0x81a00000) /* FPOP1 */ {
189                         switch ((insn >> 5) & 0x1ff) {
190                         /* QUAD - ftt == 3 */
191                         case FMOVQ:
192                         case FNEGQ:
193                         case FABSQ: TYPE(3,3,0,3,0,0,0); break;
194                         case FSQRTQ: TYPE(3,3,1,3,1,0,0); break;
195                         case FADDQ:
196                         case FSUBQ:
197                         case FMULQ:
198                         case FDIVQ: TYPE(3,3,1,3,1,3,1); break;
199                         case FDMULQ: TYPE(3,3,1,2,1,2,1); break;
200                         case FQTOX: TYPE(3,2,0,3,1,0,0); break;
201                         case FXTOQ: TYPE(3,3,1,2,0,0,0); break;
202                         case FQTOS: TYPE(3,1,1,3,1,0,0); break;
203                         case FQTOD: TYPE(3,2,1,3,1,0,0); break;
204                         case FITOQ: TYPE(3,3,1,1,0,0,0); break;
205                         case FSTOQ: TYPE(3,3,1,1,1,0,0); break;
206                         case FDTOQ: TYPE(3,3,1,2,1,0,0); break;
207                         case FQTOI: TYPE(3,1,0,3,1,0,0); break;
208                         /* SUBNORMAL - ftt == 2 */
209                         case FSQRTS: TYPE(2,1,1,1,1,0,0); break;
210                         case FSQRTD: TYPE(2,2,1,2,1,0,0); break;
211                         case FADDD:
212                         case FSUBD:
213                         case FMULD:
214                         case FDIVD: TYPE(2,2,1,2,1,2,1); break;
215                         case FADDS:
216                         case FSUBS:
217                         case FMULS:
218                         case FDIVS: TYPE(2,1,1,1,1,1,1); break;
219                         case FSMULD: TYPE(2,2,1,1,1,1,1); break;
220                         case FSTOX: TYPE(2,2,0,1,1,0,0); break;
221                         case FDTOX: TYPE(2,2,0,2,1,0,0); break;
222                         case FDTOS: TYPE(2,1,1,2,1,0,0); break;
223                         case FSTOD: TYPE(2,2,1,1,1,0,0); break;
224                         case FSTOI: TYPE(2,1,0,1,1,0,0); break;
225                         case FDTOI: TYPE(2,1,0,2,1,0,0); break;
226
227                         /* Only Ultra-III generates these */
228                         case FXTOS: TYPE(2,1,1,2,0,0,0); break;
229                         case FXTOD: TYPE(2,2,1,2,0,0,0); break;
230 #if 0                   /* Optimized inline in sparc64/kernel/entry.S */
231                         case FITOS: TYPE(2,1,1,1,0,0,0); break;
232 #endif
233                         case FITOD: TYPE(2,2,1,1,0,0,0); break;
234                         }
235                 }
236                 else if ((insn & 0xc1f80000) == 0x81a80000) /* FPOP2 */ {
237                         IR = 2;
238                         switch ((insn >> 5) & 0x1ff) {
239                         case FCMPQ: TYPE(3,0,0,3,1,3,1); break;
240                         case FCMPEQ: TYPE(3,0,0,3,1,3,1); break;
241                         /* Now the conditional fmovq support */
242                         case FMOVQ0:
243                         case FMOVQ1:
244                         case FMOVQ2:
245                         case FMOVQ3:
246                                 /* fmovq %fccX, %fY, %fZ */
247                                 if (!((insn >> 11) & 3))
248                                         XR = current->thread.xfsr[0] >> 10;
249                                 else
250                                         XR = current->thread.xfsr[0] >> (30 + ((insn >> 10) & 0x6));
251                                 XR &= 3;
252                                 IR = 0;
253                                 switch ((insn >> 14) & 0x7) {
254                                 /* case 0: IR = 0; break; */                    /* Never */
255                                 case 1: if (XR) IR = 1; break;                  /* Not Equal */
256                                 case 2: if (XR == 1 || XR == 2) IR = 1; break;  /* Less or Greater */
257                                 case 3: if (XR & 1) IR = 1; break;              /* Unordered or Less */
258                                 case 4: if (XR == 1) IR = 1; break;             /* Less */
259                                 case 5: if (XR & 2) IR = 1; break;              /* Unordered or Greater */
260                                 case 6: if (XR == 2) IR = 1; break;             /* Greater */
261                                 case 7: if (XR == 3) IR = 1; break;             /* Unordered */
262                                 }
263                                 if ((insn >> 14) & 8)
264                                         IR ^= 1;
265                                 break;
266                         case FMOVQI:
267                         case FMOVQX:
268                                 /* fmovq %[ix]cc, %fY, %fZ */
269                                 XR = regs->tstate >> 32;
270                                 if ((insn >> 5) & 0x80)
271                                         XR >>= 4;
272                                 XR &= 0xf;
273                                 IR = 0;
274                                 freg = ((XR >> 2) ^ XR) & 2;
275                                 switch ((insn >> 14) & 0x7) {
276                                 /* case 0: IR = 0; break; */                    /* Never */
277                                 case 1: if (XR & 4) IR = 1; break;              /* Equal */
278                                 case 2: if ((XR & 4) || freg) IR = 1; break;    /* Less or Equal */
279                                 case 3: if (freg) IR = 1; break;                /* Less */
280                                 case 4: if (XR & 5) IR = 1; break;              /* Less or Equal Unsigned */
281                                 case 5: if (XR & 1) IR = 1; break;              /* Carry Set */
282                                 case 6: if (XR & 8) IR = 1; break;              /* Negative */
283                                 case 7: if (XR & 2) IR = 1; break;              /* Overflow Set */
284                                 }
285                                 if ((insn >> 14) & 8)
286                                         IR ^= 1;
287                                 break;
288                         case FMOVQZ:
289                         case FMOVQLE:
290                         case FMOVQLZ:
291                         case FMOVQNZ:
292                         case FMOVQGZ:
293                         case FMOVQGE:
294                                 freg = (insn >> 14) & 0x1f;
295                                 if (!freg)
296                                         XR = 0;
297                                 else if (freg < 16)
298                                         XR = regs->u_regs[freg];
299                                 else if (current->thread.flags & SPARC_FLAG_32BIT) {
300                                         struct reg_window32 *win32;
301                                         flushw_user ();
302                                         win32 = (struct reg_window32 *)((unsigned long)((u32)regs->u_regs[UREG_FP]));
303                                         get_user(XR, &win32->locals[freg - 16]);
304                                 } else {
305                                         struct reg_window *win;
306                                         flushw_user ();
307                                         win = (struct reg_window *)(regs->u_regs[UREG_FP] + STACK_BIAS);
308                                         get_user(XR, &win->locals[freg - 16]);
309                                 }
310                                 IR = 0;
311                                 switch ((insn >> 10) & 3) {
312                                 case 1: if (!XR) IR = 1; break;                 /* Register Zero */
313                                 case 2: if (XR <= 0) IR = 1; break;             /* Register Less Than or Equal to Zero */
314                                 case 3: if (XR < 0) IR = 1; break;              /* Register Less Than Zero */
315                                 }
316                                 if ((insn >> 10) & 4)
317                                         IR ^= 1;
318                                 break;
319                         }
320                         if (IR == 0) {
321                                 /* The fmov test was false. Do a nop instead */
322                                 current->thread.xfsr[0] &= ~(FSR_CEXC_MASK);
323                                 regs->tpc = regs->tnpc;
324                                 regs->tnpc += 4;
325                                 return 1;
326                         } else if (IR == 1) {
327                                 /* Change the instruction into plain fmovq */
328                                 insn = (insn & 0x3e00001f) | 0x81a00060;
329                                 TYPE(3,3,0,3,0,0,0); 
330                         }
331                 }
332         }
333         if (type) {
334                 argp rs1 = NULL, rs2 = NULL, rd = NULL;
335                 
336                 freg = (current->thread.xfsr[0] >> 14) & 0xf;
337                 if (freg != (type >> 9))
338                         goto err;
339                 current->thread.xfsr[0] &= ~0x1c000;
340                 freg = ((insn >> 14) & 0x1f);
341                 switch (type & 0x3) {
342                 case 3: if (freg & 2) {
343                                 current->thread.xfsr[0] |= (6 << 14) /* invalid_fp_register */;
344                                 goto err;
345                         }
346                 case 2: freg = ((freg & 1) << 5) | (freg & 0x1e);
347                 case 1: rs1 = (argp)&f->regs[freg];
348                         flags = (freg < 32) ? FPRS_DL : FPRS_DU; 
349                         if (!(current->thread.fpsaved[0] & flags))
350                                 rs1 = (argp)&zero;
351                         break;
352                 }
353                 switch (type & 0x7) {
354                 case 7: FP_UNPACK_QP (QA, rs1); break;
355                 case 6: FP_UNPACK_DP (DA, rs1); break;
356                 case 5: FP_UNPACK_SP (SA, rs1); break;
357                 }
358                 freg = (insn & 0x1f);
359                 switch ((type >> 3) & 0x3) {
360                 case 3: if (freg & 2) {
361                                 current->thread.xfsr[0] |= (6 << 14) /* invalid_fp_register */;
362                                 goto err;
363                         }
364                 case 2: freg = ((freg & 1) << 5) | (freg & 0x1e);
365                 case 1: rs2 = (argp)&f->regs[freg];
366                         flags = (freg < 32) ? FPRS_DL : FPRS_DU; 
367                         if (!(current->thread.fpsaved[0] & flags))
368                                 rs2 = (argp)&zero;
369                         break;
370                 }
371                 switch ((type >> 3) & 0x7) {
372                 case 7: FP_UNPACK_QP (QB, rs2); break;
373                 case 6: FP_UNPACK_DP (DB, rs2); break;
374                 case 5: FP_UNPACK_SP (SB, rs2); break;
375                 }
376                 freg = ((insn >> 25) & 0x1f);
377                 switch ((type >> 6) & 0x3) {
378                 case 3: if (freg & 2) {
379                                 current->thread.xfsr[0] |= (6 << 14) /* invalid_fp_register */;
380                                 goto err;
381                         }
382                 case 2: freg = ((freg & 1) << 5) | (freg & 0x1e);
383                 case 1: rd = (argp)&f->regs[freg];
384                         flags = (freg < 32) ? FPRS_DL : FPRS_DU; 
385                         if (!(current->thread.fpsaved[0] & FPRS_FEF)) {
386                                 current->thread.fpsaved[0] = FPRS_FEF;
387                                 current->thread.gsr[0] = 0;
388                         }
389                         if (!(current->thread.fpsaved[0] & flags)) {
390                                 if (freg < 32)
391                                         memset(f->regs, 0, 32*sizeof(u32));
392                                 else
393                                         memset(f->regs+32, 0, 32*sizeof(u32));
394                         }
395                         current->thread.fpsaved[0] |= flags;
396                         break;
397                 }
398                 switch ((insn >> 5) & 0x1ff) {
399                 /* + */
400                 case FADDS: FP_ADD_S (SR, SA, SB); break;
401                 case FADDD: FP_ADD_D (DR, DA, DB); break;
402                 case FADDQ: FP_ADD_Q (QR, QA, QB); break;
403                 /* - */
404                 case FSUBS: FP_SUB_S (SR, SA, SB); break;
405                 case FSUBD: FP_SUB_D (DR, DA, DB); break;
406                 case FSUBQ: FP_SUB_Q (QR, QA, QB); break;
407                 /* * */
408                 case FMULS: FP_MUL_S (SR, SA, SB); break;
409                 case FSMULD: FP_CONV (D, S, 1, 1, DA, SA);
410                              FP_CONV (D, S, 1, 1, DB, SB);
411                 case FMULD: FP_MUL_D (DR, DA, DB); break;
412                 case FDMULQ: FP_CONV (Q, D, 2, 1, QA, DA);
413                              FP_CONV (Q, D, 2, 1, QB, DB);
414                 case FMULQ: FP_MUL_Q (QR, QA, QB); break;
415                 /* / */
416                 case FDIVS: FP_DIV_S (SR, SA, SB); break;
417                 case FDIVD: FP_DIV_D (DR, DA, DB); break;
418                 case FDIVQ: FP_DIV_Q (QR, QA, QB); break;
419                 /* sqrt */
420                 case FSQRTS: FP_SQRT_S (SR, SB); break;
421                 case FSQRTD: FP_SQRT_D (DR, DB); break;
422                 case FSQRTQ: FP_SQRT_Q (QR, QB); break;
423                 /* mov */
424                 case FMOVQ: rd->q[0] = rs2->q[0]; rd->q[1] = rs2->q[1]; break;
425                 case FABSQ: rd->q[0] = rs2->q[0] & 0x7fffffffffffffffUL; rd->q[1] = rs2->q[1]; break;
426                 case FNEGQ: rd->q[0] = rs2->q[0] ^ 0x8000000000000000UL; rd->q[1] = rs2->q[1]; break;
427                 /* float to int */
428                 case FSTOI: FP_TO_INT_S (IR, SB, 32, 1); break;
429                 case FDTOI: FP_TO_INT_D (IR, DB, 32, 1); break;
430                 case FQTOI: FP_TO_INT_Q (IR, QB, 32, 1); break;
431                 case FSTOX: FP_TO_INT_S (XR, SB, 64, 1); break;
432                 case FDTOX: FP_TO_INT_D (XR, DB, 64, 1); break;
433                 case FQTOX: FP_TO_INT_Q (XR, QB, 64, 1); break;
434                 /* int to float */
435                 case FITOQ: IR = rs2->s; FP_FROM_INT_Q (QR, IR, 32, int); break;
436                 case FXTOQ: XR = rs2->d; FP_FROM_INT_Q (QR, XR, 64, long); break;
437                 /* Only Ultra-III generates these */
438                 case FXTOS: XR = rs2->d; FP_FROM_INT_S (SR, XR, 64, long); break;
439                 case FXTOD: XR = rs2->d; FP_FROM_INT_D (DR, XR, 64, long); break;
440 #if 0           /* Optimized inline in sparc64/kernel/entry.S */
441                 case FITOS: IR = rs2->s; FP_FROM_INT_S (SR, IR, 32, int); break;
442 #endif
443                 case FITOD: IR = rs2->s; FP_FROM_INT_D (DR, IR, 32, int); break;
444                 /* float to float */
445                 case FSTOD: FP_CONV (D, S, 1, 1, DR, SB); break;
446                 case FSTOQ: FP_CONV (Q, S, 2, 1, QR, SB); break;
447                 case FDTOQ: FP_CONV (Q, D, 2, 1, QR, DB); break;
448                 case FDTOS: FP_CONV (S, D, 1, 1, SR, DB); break;
449                 case FQTOS: FP_CONV (S, Q, 1, 2, SR, QB); break;
450                 case FQTOD: FP_CONV (D, Q, 1, 2, DR, QB); break;
451                 /* comparison */
452                 case FCMPQ:
453                 case FCMPEQ:
454                         FP_CMP_Q(XR, QB, QA, 3);
455                         if (XR == 3 &&
456                             (((insn >> 5) & 0x1ff) == FCMPEQ ||
457                              FP_ISSIGNAN_Q(QA) ||
458                              FP_ISSIGNAN_Q(QB)))
459                                 FP_SET_EXCEPTION (FP_EX_INVALID);
460                 }
461                 if (!FP_INHIBIT_RESULTS) {
462                         switch ((type >> 6) & 0x7) {
463                         case 0: xfsr = current->thread.xfsr[0];
464                                 if (XR == -1) XR = 2;
465                                 switch (freg & 3) {
466                                 /* fcc0, 1, 2, 3 */
467                                 case 0: xfsr &= ~0xc00; xfsr |= (XR << 10); break;
468                                 case 1: xfsr &= ~0x300000000UL; xfsr |= (XR << 32); break;
469                                 case 2: xfsr &= ~0xc00000000UL; xfsr |= (XR << 34); break;
470                                 case 3: xfsr &= ~0x3000000000UL; xfsr |= (XR << 36); break;
471                                 }
472                                 current->thread.xfsr[0] = xfsr;
473                                 break;
474                         case 1: rd->s = IR; break;
475                         case 2: rd->d = XR; break;
476                         case 5: FP_PACK_SP (rd, SR); break;
477                         case 6: FP_PACK_DP (rd, DR); break;
478                         case 7: FP_PACK_QP (rd, QR); break;
479                         }
480                 }
481
482                 if(_fex != 0)
483                         return record_exception(regs, _fex);
484
485                 /* Success and no exceptions detected. */
486                 current->thread.xfsr[0] &= ~(FSR_CEXC_MASK);
487                 regs->tpc = regs->tnpc;
488                 regs->tnpc += 4;
489                 return 1;
490         }
491 err:    return 0;
492 }