arch/xtensa/kernel/process.c

   1 // TODO verify coprocessor handling
   2 /*
   3  * arch/xtensa/kernel/process.c
   4  *
   5  * Xtensa Processor version.
   6  *
   7  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
   8  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
   9  * for more details.
  10  *
  11  * Copyright (C) 2001 - 2005 Tensilica Inc.
  12  *
  13  * Joe Taylor <joe@tensilica.com, joetylr@yahoo.com>
  14  * Chris Zankel <chris@zankel.net>
  15  * Marc Gauthier <marc@tensilica.com, marc@alumni.uwaterloo.ca>
  16  * Kevin Chea
  17  */
  18
  19 #include <linux/config.h>
  20 #include <linux/errno.h>
  21 #include <linux/sched.h>
  22 #include <linux/kernel.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/smp.h>
  25 #include <linux/smp_lock.h>
  26 #include <linux/stddef.h>
  27 #include <linux/unistd.h>
  28 #include <linux/ptrace.h>
  29 #include <linux/slab.h>
  30 #include <linux/elf.h>
  31 #include <linux/init.h>
  32 #include <linux/prctl.h>
  33 #include <linux/init_task.h>
  34 #include <linux/module.h>
  35 #include <linux/mqueue.h>
  36
  37 #include <asm/pgtable.h>
  38 #include <asm/uaccess.h>
  39 #include <asm/system.h>
  40 #include <asm/io.h>
  41 #include <asm/processor.h>
  42 #include <asm/platform.h>
  43 #include <asm/mmu.h>
  44 #include <asm/irq.h>
  45 #include <asm/atomic.h>
  46 #include <asm/asm-offsets.h>
  47 #include <asm/coprocessor.h>
  48
  49 extern void ret_from_fork(void);
  50
  51 static struct fs_struct init_fs = INIT_FS;
  52 static struct files_struct init_files = INIT_FILES;
  53 static struct signal_struct init_signals = INIT_SIGNALS(init_signals);
  54 static struct sighand_struct init_sighand = INIT_SIGHAND(init_sighand);
  55 struct mm_struct init_mm = INIT_MM(init_mm);
  56 EXPORT_SYMBOL(init_mm);
  57
  58 union thread_union init_thread_union
  59         __attribute__((__section__(".data.init_task"))) =
  60 { INIT_THREAD_INFO(init_task) };
  61
  62 struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task);
  63 EXPORT_SYMBOL(init_task);
  64
  65 struct task_struct *current_set[NR_CPUS] = {&init_task, };
  66
  67
  68 #if XCHAL_CP_NUM > 0
  69
  70 /*
  71  * Coprocessor ownership.
  72  */
  73
  74 coprocessor_info_t coprocessor_info[] = {
  75         { 0, XTENSA_CPE_CP0_OFFSET },
  76         { 0, XTENSA_CPE_CP1_OFFSET },
  77         { 0, XTENSA_CPE_CP2_OFFSET },
  78         { 0, XTENSA_CPE_CP3_OFFSET },
  79         { 0, XTENSA_CPE_CP4_OFFSET },
  80         { 0, XTENSA_CPE_CP5_OFFSET },
  81         { 0, XTENSA_CPE_CP6_OFFSET },
  82         { 0, XTENSA_CPE_CP7_OFFSET },
  83 };
  84
  85 #endif
  86
  87 /*
  88  * Powermanagement idle function, if any is provided by the platform.
  89  */
  90
  91 void cpu_idle(void)
  92 {
  93         local_irq_enable();
  94
  95         /* endless idle loop with no priority at all */
  96         while (1) {
  97                 while (!need_resched())
  98                         platform_idle();
  99                 preempt_enable_no_resched();
 100                 schedule();
 101                 preempt_disable();
 102         }
 103 }
 104
 105 /*
 106  * Free current thread data structures etc..
 107  */
 108
 109 void exit_thread(void)
 110 {
 111         release_coprocessors(current);  /* Empty macro if no CPs are defined */
 112 }
 113
 114 void flush_thread(void)
 115 {
 116         release_coprocessors(current);  /* Empty macro if no CPs are defined */
 117 }
 118
 119 /*
 120  * Copy thread.
 121  *
 122  * The stack layout for the new thread looks like this:
 123  *
 124  *      +------------------------+ <- sp in childregs (= tos)
 125  *      |       childregs        |
 126  *      +------------------------+ <- thread.sp = sp in dummy-frame
 127  *      |      dummy-frame       |    (saved in dummy-frame spill-area)
 128  *      +------------------------+
 129  *
 130  * We create a dummy frame to return to ret_from_fork:
 131  *   a0 points to ret_from_fork (simulating a call4)
 132  *   sp points to itself (thread.sp)
 133  *   a2, a3 are unused.
 134  *
 135  * Note: This is a pristine frame, so we don't need any spill region on top of
 136  *       childregs.
 137  */
 138
 139 int copy_thread(int nr, unsigned long clone_flags, unsigned long usp,
 140                 unsigned long unused,
 141                 struct task_struct * p, struct pt_regs * regs)
 142 {
 143         struct pt_regs *childregs;
 144         unsigned long tos;
 145         int user_mode = user_mode(regs);
 146
 147         /* Set up new TSS. */
 148         tos = (unsigned long)p->thread_info + THREAD_SIZE;
 149         if (user_mode)
 150                 childregs = (struct pt_regs*)(tos - PT_USER_SIZE);
 151         else
 152                 childregs = (struct pt_regs*)tos - 1;
 153
 154         *childregs = *regs;
 155
 156         /* Create a call4 dummy-frame: a0 = 0, a1 = childregs. */
 157         *((int*)childregs - 3) = (unsigned long)childregs;
 158         *((int*)childregs - 4) = 0;
 159
 160         childregs->areg[1] = tos;
 161         childregs->areg[2] = 0;
 162         p->set_child_tid = p->clear_child_tid = NULL;
 163         p->thread.ra = MAKE_RA_FOR_CALL((unsigned long)ret_from_fork, 0x1);
 164         p->thread.sp = (unsigned long)childregs;
 165         if (user_mode(regs)) {
 166
 167                 int len = childregs->wmask & ~0xf;
 168                 childregs->areg[1] = usp;
 169                 memcpy(&childregs->areg[XCHAL_NUM_AREGS - len/4],
 170                        &regs->areg[XCHAL_NUM_AREGS - len/4], len);
 171
 172                 if (clone_flags & CLONE_SETTLS)
 173                         childregs->areg[2] = childregs->areg[6];
 174
 175         } else {
 176                 /* In kernel space, we start a new thread with a new stack. */
 177                 childregs->wmask = 1;
 178         }
 179         return 0;
 180 }
 181
 182
 183 /*
 184  * Create a kernel thread
 185  */
 186
 187 int kernel_thread(int (*fn)(void *), void * arg, unsigned long flags)
 188 {
 189         long retval;
 190         __asm__ __volatile__
 191                 ("mov           a5, %4\n\t" /* preserve fn in a5 */
 192                  "mov           a6, %3\n\t" /* preserve and setup arg in a6 */
 193                  "movi          a2, %1\n\t" /* load __NR_clone for syscall*/
 194                  "mov           a3, sp\n\t" /* sp check and sys_clone */
 195                  "mov           a4, %5\n\t" /* load flags for syscall */
 196                  "syscall\n\t"
 197                  "beq           a3, sp, 1f\n\t" /* branch if parent */
 198                  "callx4        a5\n\t"     /* call fn */
 199                  "movi          a2, %2\n\t" /* load __NR_exit for syscall */
 200                  "mov           a3, a6\n\t" /* load fn return value */
 201                  "syscall\n"
 202                  "1:\n\t"
 203                  "mov           %0, a2\n\t" /* parent returns zero */
 204                  :"=r" (retval)
 205                  :"i" (__NR_clone), "i" (__NR_exit),
 206                  "r" (arg), "r" (fn),
 207                  "r" (flags | CLONE_VM)
 208                  : "a2", "a3", "a4", "a5", "a6" );
 209         return retval;
 210 }
 211
 212
 213 /*
 214  * These bracket the sleeping functions..
 215  */
 216
 217 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p)
 218 {
 219         unsigned long sp, pc;
 220         unsigned long stack_page = (unsigned long) p->thread_info;
 221         int count = 0;
 222
 223         if (!p || p == current || p->state == TASK_RUNNING)
 224                 return 0;
 225
 226         sp = p->thread.sp;
 227         pc = MAKE_PC_FROM_RA(p->thread.ra, p->thread.sp);
 228
 229         do {
 230                 if (sp < stack_page + sizeof(struct task_struct) ||
 231                     sp >= (stack_page + THREAD_SIZE) ||
 232                     pc == 0)
 233                         return 0;
 234                 if (!in_sched_functions(pc))
 235                         return pc;
 236
 237                 /* Stack layout: sp-4: ra, sp-3: sp' */
 238
 239                 pc = MAKE_PC_FROM_RA(*(unsigned long*)sp - 4, sp);
 240                 sp = *(unsigned long *)sp - 3;
 241         } while (count++ < 16);
 242         return 0;
 243 }
 244
 245 /*
 246  * do_copy_regs() gathers information from 'struct pt_regs' and
 247  * 'current->thread.areg[]' to fill in the xtensa_gregset_t
 248  * structure.
 249  *
 250  * xtensa_gregset_t and 'struct pt_regs' are vastly different formats
 251  * of processor registers.  Besides different ordering,
 252  * xtensa_gregset_t contains non-live register information that
 253  * 'struct pt_regs' does not.  Exception handling (primarily) uses
 254  * 'struct pt_regs'.  Core files and ptrace use xtensa_gregset_t.
 255  *
 256  */
 257
 258 void do_copy_regs (xtensa_gregset_t *elfregs, struct pt_regs *regs,
 259                    struct task_struct *tsk)
 260 {
 261         int i, n, wb_offset;
 262
 263         elfregs->xchal_config_id0 = XCHAL_HW_CONFIGID0;
 264         elfregs->xchal_config_id1 = XCHAL_HW_CONFIGID1;
 265
 266         __asm__ __volatile__ ("rsr  %0, 176\n" : "=a" (i));
 267         elfregs->cpux = i;
 268         __asm__ __volatile__ ("rsr  %0, 208\n" : "=a" (i));
 269         elfregs->cpuy = i;
 270
 271         /* Note:  PS.EXCM is not set while user task is running; its
 272          * being set in regs->ps is for exception handling convenience.
 273          */
 274
 275         elfregs->pc             = regs->pc;
 276         elfregs->ps             = (regs->ps & ~XCHAL_PS_EXCM_MASK);
 277         elfregs->exccause       = regs->exccause;
 278         elfregs->excvaddr       = regs->excvaddr;
 279         elfregs->windowbase     = regs->windowbase;
 280         elfregs->windowstart    = regs->windowstart;
 281         elfregs->lbeg           = regs->lbeg;
 282         elfregs->lend           = regs->lend;
 283         elfregs->lcount         = regs->lcount;
 284         elfregs->sar            = regs->sar;
 285         elfregs->syscall        = regs->syscall;
 286
 287         /* Copy register file.
 288          * The layout looks like this:
 289          *
 290          * |  a0 ... a15  | Z ... Z |  arX ... arY  |
 291          *  current window  unused    saved frames
 292          */
 293
 294         memset (elfregs->ar, 0, sizeof(elfregs->ar));
 295
 296         wb_offset = regs->windowbase * 4;
 297         n = (regs->wmask&1)? 4 : (regs->wmask&2)? 8 : (regs->wmask&4)? 12 : 16;
 298
 299         for (i = 0; i < n; i++)
 300                 elfregs->ar[(wb_offset + i) % XCHAL_NUM_AREGS] = regs->areg[i];
 301
 302         n = (regs->wmask >> 4) * 4;
 303
 304         for (i = XCHAL_NUM_AREGS - n; n > 0; i++, n--)
 305                 elfregs->ar[(wb_offset + i) % XCHAL_NUM_AREGS] = regs->areg[i];
 306 }
 307
 308 void xtensa_elf_core_copy_regs (xtensa_gregset_t *elfregs, struct pt_regs *regs)
 309 {
 310         do_copy_regs ((xtensa_gregset_t *)elfregs, regs, current);
 311 }
 312
 313
 314 /* The inverse of do_copy_regs().  No error or sanity checking. */
 315
 316 void do_restore_regs (xtensa_gregset_t *elfregs, struct pt_regs *regs,
 317                       struct task_struct *tsk)
 318 {
 319         int i, n, wb_offset;
 320
 321         /* Note:  PS.EXCM is not set while user task is running; it
 322          * needs to be set in regs->ps is for exception handling convenience.
 323          */
 324
 325         regs->pc                = elfregs->pc;
 326         regs->ps                = (elfregs->ps | XCHAL_PS_EXCM_MASK);
 327         regs->exccause          = elfregs->exccause;
 328         regs->excvaddr          = elfregs->excvaddr;
 329         regs->windowbase        = elfregs->windowbase;
 330         regs->windowstart       = elfregs->windowstart;
 331         regs->lbeg              = elfregs->lbeg;
 332         regs->lend              = elfregs->lend;
 333         regs->lcount            = elfregs->lcount;
 334         regs->sar               = elfregs->sar;
 335         regs->syscall   = elfregs->syscall;
 336
 337         /* Clear everything. */
 338
 339         memset (regs->areg, 0, sizeof(regs->areg));
 340
 341         /* Copy regs from live window frame. */
 342
 343         wb_offset = regs->windowbase * 4;
 344         n = (regs->wmask&1)? 4 : (regs->wmask&2)? 8 : (regs->wmask&4)? 12 : 16;
 345
 346         for (i = 0; i < n; i++)
 347                 regs->areg[(wb_offset+i) % XCHAL_NUM_AREGS] = elfregs->ar[i];
 348
 349         n = (regs->wmask >> 4) * 4;
 350
 351         for (i = XCHAL_NUM_AREGS - n; n > 0; i++, n--)
 352                 regs->areg[(wb_offset+i) % XCHAL_NUM_AREGS] = elfregs->ar[i];
 353 }
 354
 355 /*
 356  * do_save_fpregs() gathers information from 'struct pt_regs' and
 357  * 'current->thread' to fill in the elf_fpregset_t structure.
 358  *
 359  * Core files and ptrace use elf_fpregset_t.
 360  */
 361
 362 void do_save_fpregs (elf_fpregset_t *fpregs, struct pt_regs *regs,
 363                      struct task_struct *tsk)
 364 {
 365 #if XCHAL_HAVE_CP
 366
 367         extern unsigned char    _xtensa_reginfo_tables[];
 368         extern unsigned         _xtensa_reginfo_table_size;
 369         int i;
 370         unsigned long flags;
 371
 372         /* Before dumping coprocessor state from memory,
 373          * ensure any live coprocessor contents for this
 374          * task are first saved to memory:
 375          */
 376         local_irq_save(flags);
 377
 378         for (i = 0; i < XCHAL_CP_MAX; i++) {
 379                 if (tsk == coprocessor_info[i].owner) {
 380                         enable_coprocessor(i);
 381                         save_coprocessor_registers(
 382                             tsk->thread.cp_save+coprocessor_info[i].offset,i);
 383                         disable_coprocessor(i);
 384                 }
 385         }
 386
 387         local_irq_restore(flags);
 388
 389         /* Now dump coprocessor & extra state: */
 390         memcpy((unsigned char*)fpregs,
 391                 _xtensa_reginfo_tables, _xtensa_reginfo_table_size);
 392         memcpy((unsigned char*)fpregs + _xtensa_reginfo_table_size,
 393                 tsk->thread.cp_save, XTENSA_CP_EXTRA_SIZE);
 394 #endif
 395 }
 396
 397 /*
 398  * The inverse of do_save_fpregs().
 399  * Copies coprocessor and extra state from fpregs into regs and tsk->thread.
 400  * Returns 0 on success, non-zero if layout doesn't match.
 401  */
 402
 403 int  do_restore_fpregs (elf_fpregset_t *fpregs, struct pt_regs *regs,
 404                         struct task_struct *tsk)
 405 {
 406 #if XCHAL_HAVE_CP
 407
 408         extern unsigned char    _xtensa_reginfo_tables[];
 409         extern unsigned         _xtensa_reginfo_table_size;
 410         int i;
 411         unsigned long flags;
 412
 413         /* Make sure save area layouts match.
 414          * FIXME:  in the future we could allow restoring from
 415          * a different layout of the same registers, by comparing
 416          * fpregs' table with _xtensa_reginfo_tables and matching
 417          * entries and copying registers one at a time.
 418          * Not too sure yet whether that's very useful.
 419          */
 420
 421         if( memcmp((unsigned char*)fpregs,
 422                 _xtensa_reginfo_tables, _xtensa_reginfo_table_size) ) {
 423             return -1;
 424         }
 425
 426         /* Before restoring coprocessor state from memory,
 427          * ensure any live coprocessor contents for this
 428          * task are first invalidated.
 429          */
 430
 431         local_irq_save(flags);
 432
 433         for (i = 0; i < XCHAL_CP_MAX; i++) {
 434                 if (tsk == coprocessor_info[i].owner) {
 435                         enable_coprocessor(i);
 436                         save_coprocessor_registers(
 437                             tsk->thread.cp_save+coprocessor_info[i].offset,i);
 438                         coprocessor_info[i].owner = 0;
 439                         disable_coprocessor(i);
 440                 }
 441         }
 442
 443         local_irq_restore(flags);
 444
 445         /*  Now restore coprocessor & extra state:  */
 446
 447         memcpy(tsk->thread.cp_save,
 448                 (unsigned char*)fpregs + _xtensa_reginfo_table_size,
 449                 XTENSA_CP_EXTRA_SIZE);
 450 #endif
 451         return 0;
 452 }
 453 /*
 454  * Fill in the CP structure for a core dump for a particular task.
 455  */
 456
 457 int
 458 dump_task_fpu(struct pt_regs *regs, struct task_struct *task, elf_fpregset_t *r)
 459 {
 460 /* see asm/coprocessor.h for this magic number 16 */
 461 #if XTENSA_CP_EXTRA_SIZE > 16
 462         do_save_fpregs (r, regs, task);
 463
 464         /*  For now, bit 16 means some extra state may be present:  */
 465 // FIXME!! need to track to return more accurate mask
 466         return 0x10000 | XCHAL_CP_MASK;
 467 #else
 468         return 0;       /* no coprocessors active on this processor */
 469 #endif
 470 }
 471
 472 /*
 473  * Fill in the CP structure for a core dump.
 474  * This includes any FPU coprocessor.
 475  * Here, we dump all coprocessors, and other ("extra") custom state.
 476  *
 477  * This function is called by elf_core_dump() in fs/binfmt_elf.c
 478  * (in which case 'regs' comes from calls to do_coredump, see signals.c).
 479  */
 480 int  dump_fpu(struct pt_regs *regs, elf_fpregset_t *r)
 481 {
 482         return dump_task_fpu(regs, current, r);
 483 }