arch/ppc64/kernel/align.c

   1 /* align.c - handle alignment exceptions for the Power PC.
   2  *
   3  * Copyright (c) 1996 Paul Mackerras <paulus@cs.anu.edu.au>
   4  * Copyright (c) 1998-1999 TiVo, Inc.
   5  *   PowerPC 403GCX modifications.
   6  * Copyright (c) 1999 Grant Erickson <grant@lcse.umn.edu>
   7  *   PowerPC 403GCX/405GP modifications.
   8  * Copyright (c) 2001-2002 PPC64 team, IBM Corp
   9  *   64-bit and Power4 support
  10  *
  11  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version
  14  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
  15  */
  16
  17 #include <linux/kernel.h>
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <asm/processor.h>
  20 #include <asm/uaccess.h>
  21 #include <asm/system.h>
  22 #include <asm/cache.h>
  23 #include <asm/cputable.h>
  24
  25 struct aligninfo {
  26         unsigned char len;
  27         unsigned char flags;
  28 };
  29
  30 #define IS_XFORM(inst)  (((inst) >> 26) == 31)
  31 #define IS_DSFORM(inst) (((inst) >> 26) >= 56)
  32
  33 #define INVALID { 0, 0 }
  34
  35 #define LD      1       /* load */
  36 #define ST      2       /* store */
  37 #define SE      4       /* sign-extend value */
  38 #define F       8       /* to/from fp regs */
  39 #define U       0x10    /* update index register */
  40 #define M       0x20    /* multiple load/store */
  41 #define SW      0x40    /* byte swap */
  42
  43 #define DCBZ    0x5f    /* 8xx/82xx dcbz faults when cache not enabled */
  44
  45 /*
  46  * The PowerPC stores certain bits of the instruction that caused the
  47  * alignment exception in the DSISR register.  This array maps those
  48  * bits to information about the operand length and what the
  49  * instruction would do.
  50  */
  51 static struct aligninfo aligninfo[128] = {
  52         { 4, LD },              /* 00 0 0000: lwz / lwarx */
  53         INVALID,                /* 00 0 0001 */
  54         { 4, ST },              /* 00 0 0010: stw */
  55         INVALID,                /* 00 0 0011 */
  56         { 2, LD },              /* 00 0 0100: lhz */
  57         { 2, LD+SE },           /* 00 0 0101: lha */
  58         { 2, ST },              /* 00 0 0110: sth */
  59         { 4, LD+M },            /* 00 0 0111: lmw */
  60         { 4, LD+F },            /* 00 0 1000: lfs */
  61         { 8, LD+F },            /* 00 0 1001: lfd */
  62         { 4, ST+F },            /* 00 0 1010: stfs */
  63         { 8, ST+F },            /* 00 0 1011: stfd */
  64         INVALID,                /* 00 0 1100 */
  65         { 8, LD },              /* 00 0 1101: ld */
  66         INVALID,                /* 00 0 1110 */
  67         { 8, ST },              /* 00 0 1111: std */
  68         { 4, LD+U },            /* 00 1 0000: lwzu */
  69         INVALID,                /* 00 1 0001 */
  70         { 4, ST+U },            /* 00 1 0010: stwu */
  71         INVALID,                /* 00 1 0011 */
  72         { 2, LD+U },            /* 00 1 0100: lhzu */
  73         { 2, LD+SE+U },         /* 00 1 0101: lhau */
  74         { 2, ST+U },            /* 00 1 0110: sthu */
  75         { 4, ST+M },            /* 00 1 0111: stmw */
  76         { 4, LD+F+U },          /* 00 1 1000: lfsu */
  77         { 8, LD+F+U },          /* 00 1 1001: lfdu */
  78         { 4, ST+F+U },          /* 00 1 1010: stfsu */
  79         { 8, ST+F+U },          /* 00 1 1011: stfdu */
  80         INVALID,                /* 00 1 1100 */
  81         INVALID,                /* 00 1 1101 */
  82         INVALID,                /* 00 1 1110 */
  83         INVALID,                /* 00 1 1111 */
  84         { 8, LD },              /* 01 0 0000: ldx */
  85         INVALID,                /* 01 0 0001 */
  86         { 8, ST },              /* 01 0 0010: stdx */
  87         INVALID,                /* 01 0 0011 */
  88         INVALID,                /* 01 0 0100 */
  89         { 4, LD+SE },           /* 01 0 0101: lwax */
  90         INVALID,                /* 01 0 0110 */
  91         INVALID,                /* 01 0 0111 */
  92         { 0, LD },              /* 01 0 1000: lswx */
  93         { 0, LD },              /* 01 0 1001: lswi */
  94         { 0, ST },              /* 01 0 1010: stswx */
  95         { 0, ST },              /* 01 0 1011: stswi */
  96         INVALID,                /* 01 0 1100 */
  97         { 8, LD+U },            /* 01 0 1101: ldu */
  98         INVALID,                /* 01 0 1110 */
  99         { 8, ST+U },            /* 01 0 1111: stdu */
 100         { 8, LD+U },            /* 01 1 0000: ldux */
 101         INVALID,                /* 01 1 0001 */
 102         { 8, ST+U },            /* 01 1 0010: stdux */
 103         INVALID,                /* 01 1 0011 */
 104         INVALID,                /* 01 1 0100 */
 105         { 4, LD+SE+U },         /* 01 1 0101: lwaux */
 106         INVALID,                /* 01 1 0110 */
 107         INVALID,                /* 01 1 0111 */
 108         INVALID,                /* 01 1 1000 */
 109         INVALID,                /* 01 1 1001 */
 110         INVALID,                /* 01 1 1010 */
 111         INVALID,                /* 01 1 1011 */
 112         INVALID,                /* 01 1 1100 */
 113         INVALID,                /* 01 1 1101 */
 114         INVALID,                /* 01 1 1110 */
 115         INVALID,                /* 01 1 1111 */
 116         INVALID,                /* 10 0 0000 */
 117         INVALID,                /* 10 0 0001 */
 118         { 0, ST },              /* 10 0 0010: stwcx. */
 119         INVALID,                /* 10 0 0011 */
 120         INVALID,                /* 10 0 0100 */
 121         INVALID,                /* 10 0 0101 */
 122         INVALID,                /* 10 0 0110 */
 123         INVALID,                /* 10 0 0111 */
 124         { 4, LD+SW },           /* 10 0 1000: lwbrx */
 125         INVALID,                /* 10 0 1001 */
 126         { 4, ST+SW },           /* 10 0 1010: stwbrx */
 127         INVALID,                /* 10 0 1011 */
 128         { 2, LD+SW },           /* 10 0 1100: lhbrx */
 129         { 4, LD+SE },           /* 10 0 1101  lwa */
 130         { 2, ST+SW },           /* 10 0 1110: sthbrx */
 131         INVALID,                /* 10 0 1111 */
 132         INVALID,                /* 10 1 0000 */
 133         INVALID,                /* 10 1 0001 */
 134         INVALID,                /* 10 1 0010 */
 135         INVALID,                /* 10 1 0011 */
 136         INVALID,                /* 10 1 0100 */
 137         INVALID,                /* 10 1 0101 */
 138         INVALID,                /* 10 1 0110 */
 139         INVALID,                /* 10 1 0111 */
 140         INVALID,                /* 10 1 1000 */
 141         INVALID,                /* 10 1 1001 */
 142         INVALID,                /* 10 1 1010 */
 143         INVALID,                /* 10 1 1011 */
 144         INVALID,                /* 10 1 1100 */
 145         INVALID,                /* 10 1 1101 */
 146         INVALID,                /* 10 1 1110 */
 147         { L1_CACHE_BYTES, ST }, /* 10 1 1111: dcbz */
 148         { 4, LD },              /* 11 0 0000: lwzx */
 149         INVALID,                /* 11 0 0001 */
 150         { 4, ST },              /* 11 0 0010: stwx */
 151         INVALID,                /* 11 0 0011 */
 152         { 2, LD },              /* 11 0 0100: lhzx */
 153         { 2, LD+SE },           /* 11 0 0101: lhax */
 154         { 2, ST },              /* 11 0 0110: sthx */
 155         INVALID,                /* 11 0 0111 */
 156         { 4, LD+F },            /* 11 0 1000: lfsx */
 157         { 8, LD+F },            /* 11 0 1001: lfdx */
 158         { 4, ST+F },            /* 11 0 1010: stfsx */
 159         { 8, ST+F },            /* 11 0 1011: stfdx */
 160         INVALID,                /* 11 0 1100 */
 161         { 8, LD+M },            /* 11 0 1101: lmd */
 162         INVALID,                /* 11 0 1110 */
 163         { 8, ST+M },            /* 11 0 1111: stmd */
 164         { 4, LD+U },            /* 11 1 0000: lwzux */
 165         INVALID,                /* 11 1 0001 */
 166         { 4, ST+U },            /* 11 1 0010: stwux */
 167         INVALID,                /* 11 1 0011 */
 168         { 2, LD+U },            /* 11 1 0100: lhzux */
 169         { 2, LD+SE+U },         /* 11 1 0101: lhaux */
 170         { 2, ST+U },            /* 11 1 0110: sthux */
 171         INVALID,                /* 11 1 0111 */
 172         { 4, LD+F+U },          /* 11 1 1000: lfsux */
 173         { 8, LD+F+U },          /* 11 1 1001: lfdux */
 174         { 4, ST+F+U },          /* 11 1 1010: stfsux */
 175         { 8, ST+F+U },          /* 11 1 1011: stfdux */
 176         INVALID,                /* 11 1 1100 */
 177         INVALID,                /* 11 1 1101 */
 178         INVALID,                /* 11 1 1110 */
 179         INVALID,                /* 11 1 1111 */
 180 };
 181
 182 #define SWAP(a, b)      (t = (a), (a) = (b), (b) = t)
 183
 184 static inline unsigned make_dsisr(unsigned instr)
 185 {
 186         unsigned dsisr;
 187
 188         /* create a DSISR value from the instruction */
 189         dsisr = (instr & 0x03ff0000) >> 16;                     /* bits  6:15 --> 22:31 */
 190
 191         if ( IS_XFORM(instr) ) {
 192                 dsisr |= (instr & 0x00000006) << 14;            /* bits 29:30 --> 15:16 */
 193                 dsisr |= (instr & 0x00000040) << 8;             /* bit     25 -->    17 */
 194                 dsisr |= (instr & 0x00000780) << 3;             /* bits 21:24 --> 18:21 */
 195         }
 196         else {
 197                 dsisr |= (instr & 0x04000000) >> 12;            /* bit      5 -->    17 */
 198                 dsisr |= (instr & 0x78000000) >> 17;            /* bits  1: 4 --> 18:21 */
 199                 if ( IS_DSFORM(instr) ) {
 200                         dsisr |= (instr & 0x00000003) << 18;    /* bits 30:31 --> 12:13 */
 201                 }
 202         }
 203
 204         return dsisr;
 205 }
 206
 207 int
 208 fix_alignment(struct pt_regs *regs)
 209 {
 210         unsigned int instr, nb, flags;
 211         int t;
 212         unsigned long reg, areg;
 213         unsigned long i;
 214         int ret;
 215         unsigned dsisr;
 216         unsigned char __user *addr;
 217         unsigned char __user *p;
 218         unsigned long __user *lp;
 219         union {
 220                 long ll;
 221                 double dd;
 222                 unsigned char v[8];
 223                 struct {
 224                         unsigned hi32;
 225                         int      low32;
 226                 } x32;
 227                 struct {
 228                         unsigned char hi48[6];
 229                         short         low16;
 230                 } x16;
 231         } data;
 232
 233         /*
 234          * Return 1 on success
 235          * Return 0 if unable to handle the interrupt
 236          * Return -EFAULT if data address is bad
 237          */
 238
 239         dsisr = regs->dsisr;
 240
 241         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_NODSISRALIGN)) {
 242             unsigned int real_instr;
 243             if (__get_user(real_instr, (unsigned int __user *)regs->nip))
 244                 return 0;
 245             dsisr = make_dsisr(real_instr);
 246         }
 247
 248         /* extract the operation and registers from the dsisr */
 249         reg = (dsisr >> 5) & 0x1f;      /* source/dest register */
 250         areg = dsisr & 0x1f;            /* register to update */
 251         instr = (dsisr >> 10) & 0x7f;
 252         instr |= (dsisr >> 13) & 0x60;
 253
 254         /* Lookup the operation in our table */
 255         nb = aligninfo[instr].len;
 256         flags = aligninfo[instr].flags;
 257
 258         /* DAR has the operand effective address */
 259         addr = (unsigned char __user *)regs->dar;
 260
 261         /* A size of 0 indicates an instruction we don't support */
 262         /* we also don't support the multiples (lmw, stmw, lmd, stmd) */
 263         if ((nb == 0) || (flags & M))
 264                 return 0;               /* too hard or invalid instruction */
 265
 266         /*
 267          * Special handling for dcbz
 268          * dcbz may give an alignment exception for accesses to caching inhibited
 269          * storage
 270          */
 271         if (instr == DCBZ)
 272                 addr = (unsigned char __user *) ((unsigned long)addr & -L1_CACHE_BYTES);
 273
 274         /* Verify the address of the operand */
 275         if (user_mode(regs)) {
 276                 if (!access_ok((flags & ST? VERIFY_WRITE: VERIFY_READ), addr, nb))
 277                         return -EFAULT; /* bad address */
 278         }
 279
 280         /* Force the fprs into the save area so we can reference them */
 281         if (flags & F) {
 282                 if (!user_mode(regs))
 283                         return 0;
 284                 flush_fp_to_thread(current);
 285         }
 286
 287         /* If we are loading, get the data from user space */
 288         if (flags & LD) {
 289                 data.ll = 0;
 290                 ret = 0;
 291                 p = addr;
 292                 switch (nb) {
 293                 case 8:
 294                         ret |= __get_user(data.v[0], p++);
 295                         ret |= __get_user(data.v[1], p++);
 296                         ret |= __get_user(data.v[2], p++);
 297                         ret |= __get_user(data.v[3], p++);
 298                 case 4:
 299                         ret |= __get_user(data.v[4], p++);
 300                         ret |= __get_user(data.v[5], p++);
 301                 case 2:
 302                         ret |= __get_user(data.v[6], p++);
 303                         ret |= __get_user(data.v[7], p++);
 304                         if (ret)
 305                                 return -EFAULT;
 306                 }
 307         }
 308
 309         /* If we are storing, get the data from the saved gpr or fpr */
 310         if (flags & ST) {
 311                 if (flags & F) {
 312                         if (nb == 4) {
 313                                 /* Doing stfs, have to convert to single */
 314                                 preempt_disable();
 315                                 enable_kernel_fp();
 316                                 cvt_df(&current->thread.fpr[reg], (float *)&data.v[4], &current->thread.fpscr);
 317                                 disable_kernel_fp();
 318                                 preempt_enable();
 319                         }
 320                         else
 321                                 data.dd = current->thread.fpr[reg];
 322                 }
 323                 else
 324                         data.ll = regs->gpr[reg];
 325         }
 326
 327         /* Swap bytes as needed */
 328         if (flags & SW) {
 329                 if (nb == 2)
 330                         SWAP(data.v[6], data.v[7]);
 331                 else {  /* nb must be 4 */
 332                         SWAP(data.v[4], data.v[7]);
 333                         SWAP(data.v[5], data.v[6]);
 334                 }
 335         }
 336
 337         /* Sign extend as needed */
 338         if (flags & SE) {
 339                 if ( nb == 2 )
 340                         data.ll = data.x16.low16;
 341                 else    /* nb must be 4 */
 342                         data.ll = data.x32.low32;
 343         }
 344
 345         /* If we are loading, move the data to the gpr or fpr */
 346         if (flags & LD) {
 347                 if (flags & F) {
 348                         if (nb == 4) {
 349                                 /* Doing lfs, have to convert to double */
 350                                 preempt_disable();
 351                                 enable_kernel_fp();
 352                                 cvt_fd((float *)&data.v[4], &current->thread.fpr[reg], &current->thread.fpscr);
 353                                 disable_kernel_fp();
 354                                 preempt_enable();
 355                         }
 356                         else
 357                                 current->thread.fpr[reg] = data.dd;
 358                 }
 359                 else
 360                         regs->gpr[reg] = data.ll;
 361         }
 362
 363         /* If we are storing, copy the data to the user */
 364         if (flags & ST) {
 365                 ret = 0;
 366                 p = addr;
 367                 switch (nb) {
 368                 case 128:       /* Special case - must be dcbz */
 369                         lp = (unsigned long __user *)p;
 370                         for (i = 0; i < L1_CACHE_BYTES / sizeof(long); ++i)
 371                                 ret |= __put_user(0, lp++);
 372                         break;
 373                 case 8:
 374                         ret |= __put_user(data.v[0], p++);
 375                         ret |= __put_user(data.v[1], p++);
 376                         ret |= __put_user(data.v[2], p++);
 377                         ret |= __put_user(data.v[3], p++);
 378                 case 4:
 379                         ret |= __put_user(data.v[4], p++);
 380                         ret |= __put_user(data.v[5], p++);
 381                 case 2:
 382                         ret |= __put_user(data.v[6], p++);
 383                         ret |= __put_user(data.v[7], p++);
 384                 }
 385                 if (ret)
 386                         return -EFAULT;
 387         }
 388
 389         /* Update RA as needed */
 390         if (flags & U) {
 391                 regs->gpr[areg] = regs->dar;
 392         }
 393
 394         return 1;
 395 }
 396