Quelle  fpu.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Save/restore floating point context for signal handlers.
 *
 * Copyright (C) 1999, 2000  Kaz Kojima & Niibe Yutaka
 *
 * FIXME! These routines can be optimized in big endian case.
 */
#include <linux/sched/signal.h>
#include <linux/signal.h>
#include <asm/processor.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/fpu.h>
#include <asm/traps.h>

/* The PR (precision) bit in the FP Status Register must be clear when
 * an frchg instruction is executed, otherwise the instruction is undefined.
 * Executing frchg with PR set causes a trap on some SH4 implementations.
 */

#define FPSCR_RCHG 0x00000000


/*
 * Save FPU registers onto task structure.
 */
void save_fpu(struct task_struct *tsk)
{
 unsigned long dummy;

 enable_fpu();
 asm volatile("sts.l fpul, @-%0\n\t"
       "sts.l fpscr, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr15, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr14, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr13, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr12, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr11, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr10, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr9, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr8, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr7, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr6, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr5, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr4, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr3, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr2, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr1, @-%0\n\t"
       "fmov.s fr0, @-%0\n\t"
       "lds %3, fpscr\n\t"
       : "=r" (dummy)
       : "0" ((char *)(&tsk->thread.xstate->hardfpu.status)),
         "r" (FPSCR_RCHG),
         "r" (FPSCR_INIT)
       : "memory");

 disable_fpu();
}

void restore_fpu(struct task_struct *tsk)
{
 unsigned long dummy;

 enable_fpu();
 asm volatile("fmov.s @%0+, fr0\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr1\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr2\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr3\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr4\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr5\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr6\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr7\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr8\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr9\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr10\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr11\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr12\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr13\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr14\n\t"
       "fmov.s @%0+, fr15\n\t"
       "lds.l @%0+, fpscr\n\t"
       "lds.l @%0+, fpul\n\t"
       : "=r" (dummy)
       : "0" (tsk->thread.xstate), "r" (FPSCR_RCHG)
       : "memory");
 disable_fpu();
}

/*
 * Emulate arithmetic ops on denormalized number for some FPU insns.
 */

/* denormalized float * float */
static int denormal_mulf(int hx, int hy)
{
 unsigned int ix, iy;
 unsigned long long m, n;
 int exp, w;

 ix = hx & 0x7fffffff;
 iy = hy & 0x7fffffff;
 if (iy < 0x00800000 || ix == 0)
  return ((hx ^ hy) & 0x80000000);

 exp = (iy & 0x7f800000) >> 23;
 ix &= 0x007fffff;
 iy = (iy & 0x007fffff) | 0x00800000;
 m = (unsigned long long)ix * iy;
 n = m;
 w = -1;
 while (n) { n >>= 1; w++; }

 /* FIXME: use guard bits */
 exp += w - 126 - 46;
 if (exp > 0)
  ix = ((int) (m >> (w - 23)) & 0x007fffff) | (exp << 23);
 else if (exp + 22 >= 0)
  ix = (int) (m >> (w - 22 - exp)) & 0x007fffff;
 else
  ix = 0;

 ix |= (hx ^ hy) & 0x80000000;
 return ix;
}

/* denormalized double * double */
static void mult64(unsigned long long x, unsigned long long y,
  unsigned long long *highp, unsigned long long *lowp)
{
 unsigned long long sub0, sub1, sub2, sub3;
 unsigned long long high, low;

 sub0 = (x >> 32) * (unsigned long) (y >> 32);
 sub1 = (x & 0xffffffffLL) * (unsigned long) (y >> 32);
 sub2 = (x >> 32) * (unsigned long) (y & 0xffffffffLL);
 sub3 = (x & 0xffffffffLL) * (unsigned long) (y & 0xffffffffLL);
 low = sub3;
 high = 0LL;
 sub3 += (sub1 << 32);
 if (low > sub3)
  high++;
 low = sub3;
 sub3 += (sub2 << 32);
 if (low > sub3)
  high++;
 low = sub3;
 high += (sub1 >> 32) + (sub2 >> 32);
 high += sub0;
 *lowp = low;
 *highp = high;
}

static inline long long rshift64(unsigned long long mh,
  unsigned long long ml, int n)
{
 if (n >= 64)
  return mh >> (n - 64);
 return (mh << (64 - n)) | (ml >> n);
}

static long long denormal_muld(long long hx, long long hy)
{
 unsigned long long ix, iy;
 unsigned long long mh, ml, nh, nl;
 int exp, w;

 ix = hx & 0x7fffffffffffffffLL;
 iy = hy & 0x7fffffffffffffffLL;
 if (iy < 0x0010000000000000LL || ix == 0)
  return ((hx ^ hy) & 0x8000000000000000LL);

 exp = (iy & 0x7ff0000000000000LL) >> 52;
 ix &= 0x000fffffffffffffLL;
 iy = (iy & 0x000fffffffffffffLL) | 0x0010000000000000LL;
 mult64(ix, iy, &mh, &ml);
 nh = mh;
 nl = ml;
 w = -1;
 if (nh) {
  while (nh) { nh >>= 1; w++;}
  w += 64;
 } else
  while (nl) { nl >>= 1; w++;}

 /* FIXME: use guard bits */
 exp += w - 1022 - 52 * 2;
 if (exp > 0)
  ix = (rshift64(mh, ml, w - 52) & 0x000fffffffffffffLL)
   | ((long long)exp << 52);
 else if (exp + 51 >= 0)
  ix = rshift64(mh, ml, w - 51 - exp) & 0x000fffffffffffffLL;
 else
  ix = 0;

 ix |= (hx ^ hy) & 0x8000000000000000LL;
 return ix;
}

/* ix - iy where iy: denormal and ix, iy >= 0 */
static int denormal_subf1(unsigned int ix, unsigned int iy)
{
 int frac;
 int exp;

 if (ix < 0x00800000)
  return ix - iy;

 exp = (ix & 0x7f800000) >> 23;
 if (exp - 1 > 31)
  return ix;
 iy >>= exp - 1;
 if (iy == 0)
  return ix;

 frac = (ix & 0x007fffff) | 0x00800000;
 frac -= iy;
 while (frac < 0x00800000) {
  if (--exp == 0)
   return frac;
  frac <<= 1;
 }

 return (exp << 23) | (frac & 0x007fffff);
}

/* ix + iy where iy: denormal and ix, iy >= 0 */
static int denormal_addf1(unsigned int ix, unsigned int iy)
{
 int frac;
 int exp;

 if (ix < 0x00800000)
  return ix + iy;

 exp = (ix & 0x7f800000) >> 23;
 if (exp - 1 > 31)
  return ix;
 iy >>= exp - 1;
 if (iy == 0)
   return ix;

 frac = (ix & 0x007fffff) | 0x00800000;
 frac += iy;
 if (frac >= 0x01000000) {
  frac >>= 1;
  ++exp;
 }

 return (exp << 23) | (frac & 0x007fffff);
}

static int denormal_addf(int hx, int hy)
{
 unsigned int ix, iy;
 int sign;

 if ((hx ^ hy) & 0x80000000) {
  sign = hx & 0x80000000;
  ix = hx & 0x7fffffff;
  iy = hy & 0x7fffffff;
  if (iy < 0x00800000) {
   ix = denormal_subf1(ix, iy);
   if ((int) ix < 0) {
    ix = -ix;
    sign ^= 0x80000000;
   }
  } else {
   ix = denormal_subf1(iy, ix);
   sign ^= 0x80000000;
  }
 } else {
  sign = hx & 0x80000000;
  ix = hx & 0x7fffffff;
  iy = hy & 0x7fffffff;
  if (iy < 0x00800000)
   ix = denormal_addf1(ix, iy);
  else
   ix = denormal_addf1(iy, ix);
 }

 return sign | ix;
}

/* ix - iy where iy: denormal and ix, iy >= 0 */
static long long denormal_subd1(unsigned long long ix, unsigned long long iy)
{
 long long frac;
 int exp;

 if (ix < 0x0010000000000000LL)
  return ix - iy;

 exp = (ix & 0x7ff0000000000000LL) >> 52;
 if (exp - 1 > 63)
  return ix;
 iy >>= exp - 1;
 if (iy == 0)
  return ix;

 frac = (ix & 0x000fffffffffffffLL) | 0x0010000000000000LL;
 frac -= iy;
 while (frac < 0x0010000000000000LL) {
  if (--exp == 0)
   return frac;
  frac <<= 1;
 }

 return ((long long)exp << 52) | (frac & 0x000fffffffffffffLL);
}

/* ix + iy where iy: denormal and ix, iy >= 0 */
static long long denormal_addd1(unsigned long long ix, unsigned long long iy)
{
 long long frac;
 long long exp;

 if (ix < 0x0010000000000000LL)
  return ix + iy;

 exp = (ix & 0x7ff0000000000000LL) >> 52;
 if (exp - 1 > 63)
  return ix;
 iy >>= exp - 1;
 if (iy == 0)
   return ix;

 frac = (ix & 0x000fffffffffffffLL) | 0x0010000000000000LL;
 frac += iy;
 if (frac >= 0x0020000000000000LL) {
  frac >>= 1;
  ++exp;
 }

 return (exp << 52) | (frac & 0x000fffffffffffffLL);
}

static long long denormal_addd(long long hx, long long hy)
{
 unsigned long long ix, iy;
 long long sign;

 if ((hx ^ hy) & 0x8000000000000000LL) {
  sign = hx & 0x8000000000000000LL;
  ix = hx & 0x7fffffffffffffffLL;
  iy = hy & 0x7fffffffffffffffLL;
  if (iy < 0x0010000000000000LL) {
   ix = denormal_subd1(ix, iy);
   if ((int) ix < 0) {
    ix = -ix;
    sign ^= 0x8000000000000000LL;
   }
  } else {
   ix = denormal_subd1(iy, ix);
   sign ^= 0x8000000000000000LL;
  }
 } else {
  sign = hx & 0x8000000000000000LL;
  ix = hx & 0x7fffffffffffffffLL;
  iy = hy & 0x7fffffffffffffffLL;
  if (iy < 0x0010000000000000LL)
   ix = denormal_addd1(ix, iy);
  else
   ix = denormal_addd1(iy, ix);
 }

 return sign | ix;
}

/**
 * denormal_to_double - Given denormalized float number,
 *                      store double float
 *
 * @fpu: Pointer to sh_fpu_hard structure
 * @n: Index to FP register
 */
static void
denormal_to_double (struct sh_fpu_hard_struct *fpu, int n)
{
 unsigned long du, dl;
 unsigned long x = fpu->fpul;
 int exp = 1023 - 126;

 if (x != 0 && (x & 0x7f800000) == 0) {
  du = (x & 0x80000000);
  while ((x & 0x00800000) == 0) {
   x <<= 1;
   exp--;
  }
  x &= 0x007fffff;
  du |= (exp << 20) | (x >> 3);
  dl = x << 29;

  fpu->fp_regs[n] = du;
  fpu->fp_regs[n+1] = dl;
 }
}

/**
 * ieee_fpe_handler - Handle denormalized number exception
 *
 * @regs: Pointer to register structure
 *
 * Returns 1 when it's handled (should not cause exception).
 */
static int
ieee_fpe_handler (struct pt_regs *regs)
{
 unsigned short insn = *(unsigned short *) regs->pc;
 unsigned short finsn;
 unsigned long nextpc;
 int nib[4] = {
  (insn >> 12) & 0xf,
  (insn >> 8) & 0xf,
  (insn >> 4) & 0xf,
  insn & 0xf};

 if (nib[0] == 0xb ||
     (nib[0] == 0x4 && nib[2] == 0x0 && nib[3] == 0xb)) /* bsr & jsr */
  regs->pr = regs->pc + 4;
 if (nib[0] == 0xa || nib[0] == 0xb) { /* bra & bsr */
  nextpc = regs->pc + 4 + ((short) ((insn & 0xfff) << 4) >> 3);
  finsn = *(unsigned short *) (regs->pc + 2);
 } else if (nib[0] == 0x8 && nib[1] == 0xd) { /* bt/s */
  if (regs->sr & 1)
   nextpc = regs->pc + 4 + ((char) (insn & 0xff) << 1);
  else
   nextpc = regs->pc + 4;
  finsn = *(unsigned short *) (regs->pc + 2);
 } else if (nib[0] == 0x8 && nib[1] == 0xf) { /* bf/s */
  if (regs->sr & 1)
   nextpc = regs->pc + 4;
  else
   nextpc = regs->pc + 4 + ((char) (insn & 0xff) << 1);
  finsn = *(unsigned short *) (regs->pc + 2);
 } else if (nib[0] == 0x4 && nib[3] == 0xb &&
   (nib[2] == 0x0 || nib[2] == 0x2)) { /* jmp & jsr */
  nextpc = regs->regs[nib[1]];
  finsn = *(unsigned short *) (regs->pc + 2);
 } else if (nib[0] == 0x0 && nib[3] == 0x3 &&
   (nib[2] == 0x0 || nib[2] == 0x2)) { /* braf & bsrf */
  nextpc = regs->pc + 4 + regs->regs[nib[1]];
  finsn = *(unsigned short *) (regs->pc + 2);
 } else if (insn == 0x000b) { /* rts */
  nextpc = regs->pr;
  finsn = *(unsigned short *) (regs->pc + 2);
 } else {
  nextpc = regs->pc + 2;
  finsn = insn;
 }

#define FPSCR_FPU_ERROR (1 << 17)

 if ((finsn & 0xf1ff) == 0xf0ad) { /* fcnvsd */
  struct task_struct *tsk = current;

  if ((tsk->thread.xstate->hardfpu.fpscr & FPSCR_FPU_ERROR)) {
   /* FPU error */
   denormal_to_double (&tsk->thread.xstate->hardfpu,
         (finsn >> 8) & 0xf);
  } else
   return 0;

  regs->pc = nextpc;
  return 1;
 } else if ((finsn & 0xf00f) == 0xf002) { /* fmul */
  struct task_struct *tsk = current;
  int fpscr;
  int n, m, prec;
  unsigned int hx, hy;

  n = (finsn >> 8) & 0xf;
  m = (finsn >> 4) & 0xf;
  hx = tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[n];
  hy = tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[m];
  fpscr = tsk->thread.xstate->hardfpu.fpscr;
  prec = fpscr & (1 << 19);

  if ((fpscr & FPSCR_FPU_ERROR)
       && (prec && ((hx & 0x7fffffff) < 0x00100000
       || (hy & 0x7fffffff) < 0x00100000))) {
   long long llx, lly;

   /* FPU error because of denormal */
   llx = ((long long) hx << 32)
          | tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[n+1];
   lly = ((long long) hy << 32)
          | tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[m+1];
   if ((hx & 0x7fffffff) >= 0x00100000)
    llx = denormal_muld(lly, llx);
   else
    llx = denormal_muld(llx, lly);
   tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[n] = llx >> 32;
   tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[n+1] = llx & 0xffffffff;
  } else if ((fpscr & FPSCR_FPU_ERROR)
       && (!prec && ((hx & 0x7fffffff) < 0x00800000
       || (hy & 0x7fffffff) < 0x00800000))) {
   /* FPU error because of denormal */
   if ((hx & 0x7fffffff) >= 0x00800000)
    hx = denormal_mulf(hy, hx);
   else
    hx = denormal_mulf(hx, hy);
   tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[n] = hx;
  } else
   return 0;

  regs->pc = nextpc;
  return 1;
 } else if ((finsn & 0xf00e) == 0xf000) { /* fadd, fsub */
  struct task_struct *tsk = current;
  int fpscr;
  int n, m, prec;
  unsigned int hx, hy;

  n = (finsn >> 8) & 0xf;
  m = (finsn >> 4) & 0xf;
  hx = tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[n];
  hy = tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[m];
  fpscr = tsk->thread.xstate->hardfpu.fpscr;
  prec = fpscr & (1 << 19);

  if ((fpscr & FPSCR_FPU_ERROR)
       && (prec && ((hx & 0x7fffffff) < 0x00100000
       || (hy & 0x7fffffff) < 0x00100000))) {
   long long llx, lly;

   /* FPU error because of denormal */
   llx = ((long long) hx << 32)
          | tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[n+1];
   lly = ((long long) hy << 32)
          | tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[m+1];
   if ((finsn & 0xf00f) == 0xf000)
    llx = denormal_addd(llx, lly);
   else
    llx = denormal_addd(llx, lly ^ (1LL << 63));
   tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[n] = llx >> 32;
   tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[n+1] = llx & 0xffffffff;
  } else if ((fpscr & FPSCR_FPU_ERROR)
       && (!prec && ((hx & 0x7fffffff) < 0x00800000
       || (hy & 0x7fffffff) < 0x00800000))) {
   /* FPU error because of denormal */
   if ((finsn & 0xf00f) == 0xf000)
    hx = denormal_addf(hx, hy);
   else
    hx = denormal_addf(hx, hy ^ 0x80000000);
   tsk->thread.xstate->hardfpu.fp_regs[n] = hx;
  } else
   return 0;

  regs->pc = nextpc;
  return 1;
 }

 return 0;
}

BUILD_TRAP_HANDLER(fpu_error)
{
 struct task_struct *tsk = current;
 TRAP_HANDLER_DECL;

 __unlazy_fpu(tsk, regs);
 if (ieee_fpe_handler(regs)) {
  tsk->thread.xstate->hardfpu.fpscr &=
   ~(FPSCR_CAUSE_MASK | FPSCR_FLAG_MASK);
  grab_fpu(regs);
  restore_fpu(tsk);
  task_thread_info(tsk)->status |= TS_USEDFPU;
  return;
 }

 force_sig(SIGFPE);
}