arch/x86/kernel/fpu/init.c

   1 /*
   2  * x86 FPU boot time init code:
   3  */
   4 #include <asm/fpu/internal.h>
   5 #include <asm/tlbflush.h>
   6 #include <asm/setup.h>
   7 #include <asm/cmdline.h>
   8
   9 #include <linux/sched.h>
  10 #include <linux/init.h>
  11
  12 /*
  13  * Initialize the TS bit in CR0 according to the style of context-switches
  14  * we are using:
  15  */
  16 static void fpu__init_cpu_ctx_switch(void)
  17 {
  18         clts();
  19 }
  20
  21 /*
  22  * Initialize the registers found in all CPUs, CR0 and CR4:
  23  */
  24 static void fpu__init_cpu_generic(void)
  25 {
  26         unsigned long cr0;
  27         unsigned long cr4_mask = 0;
  28
  29         if (cpu_has_fxsr)
  30                 cr4_mask |= X86_CR4_OSFXSR;
  31         if (cpu_has_xmm)
  32                 cr4_mask |= X86_CR4_OSXMMEXCPT;
  33         if (cr4_mask)
  34                 cr4_set_bits(cr4_mask);
  35
  36         cr0 = read_cr0();
  37         cr0 &= ~(X86_CR0_TS|X86_CR0_EM); /* clear TS and EM */
  38         if (!cpu_has_fpu)
  39                 cr0 |= X86_CR0_EM;
  40         write_cr0(cr0);
  41
  42         /* Flush out any pending x87 state: */
  43 #ifdef CONFIG_MATH_EMULATION
  44         if (!cpu_has_fpu)
  45                 fpstate_init_soft(&current->thread.fpu.state.soft);
  46         else
  47 #endif
  48                 asm volatile ("fninit");
  49 }
  50
  51 /*
  52  * Enable all supported FPU features. Called when a CPU is brought online:
  53  */
  54 void fpu__init_cpu(void)
  55 {
  56         fpu__init_cpu_generic();
  57         fpu__init_cpu_xstate();
  58         fpu__init_cpu_ctx_switch();
  59 }
  60
  61 /*
  62  * The earliest FPU detection code.
  63  *
  64  * Set the X86_FEATURE_FPU CPU-capability bit based on
  65  * trying to execute an actual sequence of FPU instructions:
  66  */
  67 static void fpu__init_system_early_generic(struct cpuinfo_x86 *c)
  68 {
  69         unsigned long cr0;
  70         u16 fsw, fcw;
  71
  72         fsw = fcw = 0xffff;
  73
  74         cr0 = read_cr0();
  75         cr0 &= ~(X86_CR0_TS | X86_CR0_EM);
  76         write_cr0(cr0);
  77
  78         if (!test_bit(X86_FEATURE_FPU, (unsigned long *)cpu_caps_cleared)) {
  79                 asm volatile("fninit ; fnstsw %0 ; fnstcw %1"
  80                              : "+m" (fsw), "+m" (fcw));
  81
  82                 if (fsw == 0 && (fcw & 0x103f) == 0x003f)
  83                         set_cpu_cap(c, X86_FEATURE_FPU);
  84                 else
  85                         clear_cpu_cap(c, X86_FEATURE_FPU);
  86         }
  87
  88 #ifndef CONFIG_MATH_EMULATION
  89         if (!cpu_has_fpu) {
  90                 pr_emerg("x86/fpu: Giving up, no FPU found and no math emulation present\n");
  91                 for (;;)
  92                         asm volatile("hlt");
  93         }
  94 #endif
  95 }
  96
  97 /*
  98  * Boot time FPU feature detection code:
  99  */
 100 unsigned int mxcsr_feature_mask __read_mostly = 0xffffffffu;
 101 EXPORT_SYMBOL_GPL(mxcsr_feature_mask);
 102
 103 static void __init fpu__init_system_mxcsr(void)
 104 {
 105         unsigned int mask = 0;
 106
 107         if (cpu_has_fxsr) {
 108                 /* Static because GCC does not get 16-byte stack alignment right: */
 109                 static struct fxregs_state fxregs __initdata;
 110
 111                 asm volatile("fxsave %0" : "+m" (fxregs));
 112
 113                 mask = fxregs.mxcsr_mask;
 114
 115                 /*
 116                  * If zero then use the default features mask,
 117                  * which has all features set, except the
 118                  * denormals-are-zero feature bit:
 119                  */
 120                 if (mask == 0)
 121                         mask = 0x0000ffbf;
 122         }
 123         mxcsr_feature_mask &= mask;
 124 }
 125
 126 /*
 127  * Once per bootup FPU initialization sequences that will run on most x86 CPUs:
 128  */
 129 static void __init fpu__init_system_generic(void)
 130 {
 131         /*
 132          * Set up the legacy init FPU context. (xstate init might overwrite this
 133          * with a more modern format, if the CPU supports it.)
 134          */
 135         fpstate_init(&init_fpstate);
 136
 137         fpu__init_system_mxcsr();
 138 }
 139
 140 /*
 141  * Size of the FPU context state. All tasks in the system use the
 142  * same context size, regardless of what portion they use.
 143  * This is inherent to the XSAVE architecture which puts all state
 144  * components into a single, continuous memory block:
 145  */
 146 unsigned int xstate_size;
 147 EXPORT_SYMBOL_GPL(xstate_size);
 148
 149 /* Enforce that 'MEMBER' is the last field of 'TYPE': */
 150 #define CHECK_MEMBER_AT_END_OF(TYPE, MEMBER) \
 151         BUILD_BUG_ON(sizeof(TYPE) != offsetofend(TYPE, MEMBER))
 152
 153 /*
 154  * We append the 'struct fpu' to the task_struct:
 155  */
 156 static void __init fpu__init_task_struct_size(void)
 157 {
 158         int task_size = sizeof(struct task_struct);
 159
 160         /*
 161          * Subtract off the static size of the register state.
 162          * It potentially has a bunch of padding.
 163          */
 164         task_size -= sizeof(((struct task_struct *)0)->thread.fpu.state);
 165
 166         /*
 167          * Add back the dynamically-calculated register state
 168          * size.
 169          */
 170         task_size += xstate_size;
 171
 172         /*
 173          * We dynamically size 'struct fpu', so we require that
 174          * it be at the end of 'thread_struct' and that
 175          * 'thread_struct' be at the end of 'task_struct'.  If
 176          * you hit a compile error here, check the structure to
 177          * see if something got added to the end.
 178          */
 179         CHECK_MEMBER_AT_END_OF(struct fpu, state);
 180         CHECK_MEMBER_AT_END_OF(struct thread_struct, fpu);
 181         CHECK_MEMBER_AT_END_OF(struct task_struct, thread);
 182
 183         arch_task_struct_size = task_size;
 184 }
 185
 186 /*
 187  * Set up the xstate_size based on the legacy FPU context size.
 188  *
 189  * We set this up first, and later it will be overwritten by
 190  * fpu__init_system_xstate() if the CPU knows about xstates.
 191  */
 192 static void __init fpu__init_system_xstate_size_legacy(void)
 193 {
 194         static int on_boot_cpu = 1;
 195
 196         WARN_ON_FPU(!on_boot_cpu);
 197         on_boot_cpu = 0;
 198
 199         /*
 200          * Note that xstate_size might be overwriten later during
 201          * fpu__init_system_xstate().
 202          */
 203
 204         if (!cpu_has_fpu) {
 205                 /*
 206                  * Disable xsave as we do not support it if i387
 207                  * emulation is enabled.
 208                  */
 209                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVE);
 210                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVEOPT);
 211                 xstate_size = sizeof(struct swregs_state);
 212         } else {
 213                 if (cpu_has_fxsr)
 214                         xstate_size = sizeof(struct fxregs_state);
 215                 else
 216                         xstate_size = sizeof(struct fregs_state);
 217         }
 218         /*
 219          * Quirk: we don't yet handle the XSAVES* instructions
 220          * correctly, as we don't correctly convert between
 221          * standard and compacted format when interfacing
 222          * with user-space - so disable it for now.
 223          *
 224          * The difference is small: with recent CPUs the
 225          * compacted format is only marginally smaller than
 226          * the standard FPU state format.
 227          *
 228          * ( This is easy to backport while we are fixing
 229          *   XSAVES* support. )
 230          */
 231         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVES);
 232 }
 233
 234 /*
 235  * Find supported xfeatures based on cpu features and command-line input.
 236  * This must be called after fpu__init_parse_early_param() is called and
 237  * xfeatures_mask is enumerated.
 238  */
 239 u64 __init fpu__get_supported_xfeatures_mask(void)
 240 {
 241         return XCNTXT_MASK;
 242 }
 243
 244 /* Legacy code to initialize eager fpu mode. */
 245 static void __init fpu__init_system_ctx_switch(void)
 246 {
 247         static bool on_boot_cpu = 1;
 248
 249         WARN_ON_FPU(!on_boot_cpu);
 250         on_boot_cpu = 0;
 251
 252         WARN_ON_FPU(current->thread.fpu.fpstate_active);
 253         current_thread_info()->status = 0;
 254 }
 255
 256 /*
 257  * We parse fpu parameters early because fpu__init_system() is executed
 258  * before parse_early_param().
 259  */
 260 static void __init fpu__init_parse_early_param(void)
 261 {
 262         if (cmdline_find_option_bool(boot_command_line, "no387"))
 263                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_FPU);
 264
 265         if (cmdline_find_option_bool(boot_command_line, "nofxsr")) {
 266                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_FXSR);
 267                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_FXSR_OPT);
 268                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XMM);
 269         }
 270
 271         if (cmdline_find_option_bool(boot_command_line, "noxsave"))
 272                 fpu__xstate_clear_all_cpu_caps();
 273
 274         if (cmdline_find_option_bool(boot_command_line, "noxsaveopt"))
 275                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVEOPT);
 276
 277         if (cmdline_find_option_bool(boot_command_line, "noxsaves"))
 278                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVES);
 279 }
 280
 281 /*
 282  * Called on the boot CPU once per system bootup, to set up the initial
 283  * FPU state that is later cloned into all processes:
 284  */
 285 void __init fpu__init_system(struct cpuinfo_x86 *c)
 286 {
 287         fpu__init_parse_early_param();
 288         fpu__init_system_early_generic(c);
 289
 290         /*
 291          * The FPU has to be operational for some of the
 292          * later FPU init activities:
 293          */
 294         fpu__init_cpu();
 295
 296         /*
 297          * But don't leave CR0::TS set yet, as some of the FPU setup
 298          * methods depend on being able to execute FPU instructions
 299          * that will fault on a set TS, such as the FXSAVE in
 300          * fpu__init_system_mxcsr().
 301          */
 302         clts();
 303
 304         fpu__init_system_generic();
 305         fpu__init_system_xstate_size_legacy();
 306         fpu__init_system_xstate();
 307         fpu__init_task_struct_size();
 308
 309         fpu__init_system_ctx_switch();
 310 }