Merge branch 'release' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/aegl/linux-2.6
[linux-2.6] / arch / powerpc / 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  * Copyright (c) 2005 Benjamin Herrenschmidt, IBM Corp
11  *                    <benh@kernel.crashing.org>
12  *   Merge ppc32 and ppc64 implementations
13  *
14  * This program is free software; you can redistribute it and/or
15  * modify it under the terms of the GNU General Public License
16  * as published by the Free Software Foundation; either version
17  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
18  */
19
20 #include <linux/kernel.h>
21 #include <linux/mm.h>
22 #include <asm/processor.h>
23 #include <asm/uaccess.h>
24 #include <asm/system.h>
25 #include <asm/cache.h>
26 #include <asm/cputable.h>
27
28 struct aligninfo {
29         unsigned char len;
30         unsigned char flags;
31 };
32
33 #define IS_XFORM(inst)  (((inst) >> 26) == 31)
34 #define IS_DSFORM(inst) (((inst) >> 26) >= 56)
35
36 #define INVALID { 0, 0 }
37
38 #define LD      1       /* load */
39 #define ST      2       /* store */
40 #define SE      4       /* sign-extend value */
41 #define F       8       /* to/from fp regs */
42 #define U       0x10    /* update index register */
43 #define M       0x20    /* multiple load/store */
44 #define SW      0x40    /* byte swap int or ... */
45 #define S       0x40    /* ... single-precision fp */
46 #define SX      0x40    /* byte count in XER */
47 #define HARD    0x80    /* string, stwcx. */
48
49 #define DCBZ    0x5f    /* 8xx/82xx dcbz faults when cache not enabled */
50
51 #define SWAP(a, b)      (t = (a), (a) = (b), (b) = t)
52
53 /*
54  * The PowerPC stores certain bits of the instruction that caused the
55  * alignment exception in the DSISR register.  This array maps those
56  * bits to information about the operand length and what the
57  * instruction would do.
58  */
59 static struct aligninfo aligninfo[128] = {
60         { 4, LD },              /* 00 0 0000: lwz / lwarx */
61         INVALID,                /* 00 0 0001 */
62         { 4, ST },              /* 00 0 0010: stw */
63         INVALID,                /* 00 0 0011 */
64         { 2, LD },              /* 00 0 0100: lhz */
65         { 2, LD+SE },           /* 00 0 0101: lha */
66         { 2, ST },              /* 00 0 0110: sth */
67         { 4, LD+M },            /* 00 0 0111: lmw */
68         { 4, LD+F+S },          /* 00 0 1000: lfs */
69         { 8, LD+F },            /* 00 0 1001: lfd */
70         { 4, ST+F+S },          /* 00 0 1010: stfs */
71         { 8, ST+F },            /* 00 0 1011: stfd */
72         INVALID,                /* 00 0 1100 */
73         { 8, LD },              /* 00 0 1101: ld/ldu/lwa */
74         INVALID,                /* 00 0 1110 */
75         { 8, ST },              /* 00 0 1111: std/stdu */
76         { 4, LD+U },            /* 00 1 0000: lwzu */
77         INVALID,                /* 00 1 0001 */
78         { 4, ST+U },            /* 00 1 0010: stwu */
79         INVALID,                /* 00 1 0011 */
80         { 2, LD+U },            /* 00 1 0100: lhzu */
81         { 2, LD+SE+U },         /* 00 1 0101: lhau */
82         { 2, ST+U },            /* 00 1 0110: sthu */
83         { 4, ST+M },            /* 00 1 0111: stmw */
84         { 4, LD+F+S+U },        /* 00 1 1000: lfsu */
85         { 8, LD+F+U },          /* 00 1 1001: lfdu */
86         { 4, ST+F+S+U },        /* 00 1 1010: stfsu */
87         { 8, ST+F+U },          /* 00 1 1011: stfdu */
88         INVALID,                /* 00 1 1100 */
89         INVALID,                /* 00 1 1101 */
90         INVALID,                /* 00 1 1110 */
91         INVALID,                /* 00 1 1111 */
92         { 8, LD },              /* 01 0 0000: ldx */
93         INVALID,                /* 01 0 0001 */
94         { 8, ST },              /* 01 0 0010: stdx */
95         INVALID,                /* 01 0 0011 */
96         INVALID,                /* 01 0 0100 */
97         { 4, LD+SE },           /* 01 0 0101: lwax */
98         INVALID,                /* 01 0 0110 */
99         INVALID,                /* 01 0 0111 */
100         { 4, LD+M+HARD+SX },    /* 01 0 1000: lswx */
101         { 4, LD+M+HARD },       /* 01 0 1001: lswi */
102         { 4, ST+M+HARD+SX },    /* 01 0 1010: stswx */
103         { 4, ST+M+HARD },       /* 01 0 1011: stswi */
104         INVALID,                /* 01 0 1100 */
105         { 8, LD+U },            /* 01 0 1101: ldu */
106         INVALID,                /* 01 0 1110 */
107         { 8, ST+U },            /* 01 0 1111: stdu */
108         { 8, LD+U },            /* 01 1 0000: ldux */
109         INVALID,                /* 01 1 0001 */
110         { 8, ST+U },            /* 01 1 0010: stdux */
111         INVALID,                /* 01 1 0011 */
112         INVALID,                /* 01 1 0100 */
113         { 4, LD+SE+U },         /* 01 1 0101: lwaux */
114         INVALID,                /* 01 1 0110 */
115         INVALID,                /* 01 1 0111 */
116         INVALID,                /* 01 1 1000 */
117         INVALID,                /* 01 1 1001 */
118         INVALID,                /* 01 1 1010 */
119         INVALID,                /* 01 1 1011 */
120         INVALID,                /* 01 1 1100 */
121         INVALID,                /* 01 1 1101 */
122         INVALID,                /* 01 1 1110 */
123         INVALID,                /* 01 1 1111 */
124         INVALID,                /* 10 0 0000 */
125         INVALID,                /* 10 0 0001 */
126         INVALID,                /* 10 0 0010: stwcx. */
127         INVALID,                /* 10 0 0011 */
128         INVALID,                /* 10 0 0100 */
129         INVALID,                /* 10 0 0101 */
130         INVALID,                /* 10 0 0110 */
131         INVALID,                /* 10 0 0111 */
132         { 4, LD+SW },           /* 10 0 1000: lwbrx */
133         INVALID,                /* 10 0 1001 */
134         { 4, ST+SW },           /* 10 0 1010: stwbrx */
135         INVALID,                /* 10 0 1011 */
136         { 2, LD+SW },           /* 10 0 1100: lhbrx */
137         { 4, LD+SE },           /* 10 0 1101  lwa */
138         { 2, ST+SW },           /* 10 0 1110: sthbrx */
139         INVALID,                /* 10 0 1111 */
140         INVALID,                /* 10 1 0000 */
141         INVALID,                /* 10 1 0001 */
142         INVALID,                /* 10 1 0010 */
143         INVALID,                /* 10 1 0011 */
144         INVALID,                /* 10 1 0100 */
145         INVALID,                /* 10 1 0101 */
146         INVALID,                /* 10 1 0110 */
147         INVALID,                /* 10 1 0111 */
148         INVALID,                /* 10 1 1000 */
149         INVALID,                /* 10 1 1001 */
150         INVALID,                /* 10 1 1010 */
151         INVALID,                /* 10 1 1011 */
152         INVALID,                /* 10 1 1100 */
153         INVALID,                /* 10 1 1101 */
154         INVALID,                /* 10 1 1110 */
155         { 0, ST+HARD },         /* 10 1 1111: dcbz */
156         { 4, LD },              /* 11 0 0000: lwzx */
157         INVALID,                /* 11 0 0001 */
158         { 4, ST },              /* 11 0 0010: stwx */
159         INVALID,                /* 11 0 0011 */
160         { 2, LD },              /* 11 0 0100: lhzx */
161         { 2, LD+SE },           /* 11 0 0101: lhax */
162         { 2, ST },              /* 11 0 0110: sthx */
163         INVALID,                /* 11 0 0111 */
164         { 4, LD+F+S },          /* 11 0 1000: lfsx */
165         { 8, LD+F },            /* 11 0 1001: lfdx */
166         { 4, ST+F+S },          /* 11 0 1010: stfsx */
167         { 8, ST+F },            /* 11 0 1011: stfdx */
168         INVALID,                /* 11 0 1100 */
169         { 8, LD+M },            /* 11 0 1101: lmd */
170         INVALID,                /* 11 0 1110 */
171         { 8, ST+M },            /* 11 0 1111: stmd */
172         { 4, LD+U },            /* 11 1 0000: lwzux */
173         INVALID,                /* 11 1 0001 */
174         { 4, ST+U },            /* 11 1 0010: stwux */
175         INVALID,                /* 11 1 0011 */
176         { 2, LD+U },            /* 11 1 0100: lhzux */
177         { 2, LD+SE+U },         /* 11 1 0101: lhaux */
178         { 2, ST+U },            /* 11 1 0110: sthux */
179         INVALID,                /* 11 1 0111 */
180         { 4, LD+F+S+U },        /* 11 1 1000: lfsux */
181         { 8, LD+F+U },          /* 11 1 1001: lfdux */
182         { 4, ST+F+S+U },        /* 11 1 1010: stfsux */
183         { 8, ST+F+U },          /* 11 1 1011: stfdux */
184         INVALID,                /* 11 1 1100 */
185         INVALID,                /* 11 1 1101 */
186         INVALID,                /* 11 1 1110 */
187         INVALID,                /* 11 1 1111 */
188 };
189
190 /*
191  * Create a DSISR value from the instruction
192  */
193 static inline unsigned make_dsisr(unsigned instr)
194 {
195         unsigned dsisr;
196
197
198         /* bits  6:15 --> 22:31 */
199         dsisr = (instr & 0x03ff0000) >> 16;
200
201         if (IS_XFORM(instr)) {
202                 /* bits 29:30 --> 15:16 */
203                 dsisr |= (instr & 0x00000006) << 14;
204                 /* bit     25 -->    17 */
205                 dsisr |= (instr & 0x00000040) << 8;
206                 /* bits 21:24 --> 18:21 */
207                 dsisr |= (instr & 0x00000780) << 3;
208         } else {
209                 /* bit      5 -->    17 */
210                 dsisr |= (instr & 0x04000000) >> 12;
211                 /* bits  1: 4 --> 18:21 */
212                 dsisr |= (instr & 0x78000000) >> 17;
213                 /* bits 30:31 --> 12:13 */
214                 if (IS_DSFORM(instr))
215                         dsisr |= (instr & 0x00000003) << 18;
216         }
217
218         return dsisr;
219 }
220
221 /*
222  * The dcbz (data cache block zero) instruction
223  * gives an alignment fault if used on non-cacheable
224  * memory.  We handle the fault mainly for the
225  * case when we are running with the cache disabled
226  * for debugging.
227  */
228 static int emulate_dcbz(struct pt_regs *regs, unsigned char __user *addr)
229 {
230         long __user *p;
231         int i, size;
232
233 #ifdef __powerpc64__
234         size = ppc64_caches.dline_size;
235 #else
236         size = L1_CACHE_BYTES;
237 #endif
238         p = (long __user *) (regs->dar & -size);
239         if (user_mode(regs) && !access_ok(VERIFY_WRITE, p, size))
240                 return -EFAULT;
241         for (i = 0; i < size / sizeof(long); ++i)
242                 if (__put_user(0, p+i))
243                         return -EFAULT;
244         return 1;
245 }
246
247 /*
248  * Emulate load & store multiple instructions
249  * On 64-bit machines, these instructions only affect/use the
250  * bottom 4 bytes of each register, and the loads clear the
251  * top 4 bytes of the affected register.
252  */
253 #ifdef CONFIG_PPC64
254 #define REG_BYTE(rp, i)         *((u8 *)((rp) + ((i) >> 2)) + ((i) & 3) + 4)
255 #else
256 #define REG_BYTE(rp, i)         *((u8 *)(rp) + (i))
257 #endif
258
259 static int emulate_multiple(struct pt_regs *regs, unsigned char __user *addr,
260                             unsigned int reg, unsigned int nb,
261                             unsigned int flags, unsigned int instr)
262 {
263         unsigned long *rptr;
264         unsigned int nb0, i;
265
266         /*
267          * We do not try to emulate 8 bytes multiple as they aren't really
268          * available in our operating environments and we don't try to
269          * emulate multiples operations in kernel land as they should never
270          * be used/generated there at least not on unaligned boundaries
271          */
272         if (unlikely((nb > 4) || !user_mode(regs)))
273                 return 0;
274
275         /* lmw, stmw, lswi/x, stswi/x */
276         nb0 = 0;
277         if (flags & HARD) {
278                 if (flags & SX) {
279                         nb = regs->xer & 127;
280                         if (nb == 0)
281                                 return 1;
282                 } else {
283                         if (__get_user(instr,
284                                        (unsigned int __user *)regs->nip))
285                                 return -EFAULT;
286                         nb = (instr >> 11) & 0x1f;
287                         if (nb == 0)
288                                 nb = 32;
289                 }
290                 if (nb + reg * 4 > 128) {
291                         nb0 = nb + reg * 4 - 128;
292                         nb = 128 - reg * 4;
293                 }
294         } else {
295                 /* lwm, stmw */
296                 nb = (32 - reg) * 4;
297         }
298
299         if (!access_ok((flags & ST ? VERIFY_WRITE: VERIFY_READ), addr, nb+nb0))
300                 return -EFAULT; /* bad address */
301
302         rptr = &regs->gpr[reg];
303         if (flags & LD) {
304                 /*
305                  * This zeroes the top 4 bytes of the affected registers
306                  * in 64-bit mode, and also zeroes out any remaining
307                  * bytes of the last register for lsw*.
308                  */
309                 memset(rptr, 0, ((nb + 3) / 4) * sizeof(unsigned long));
310                 if (nb0 > 0)
311                         memset(&regs->gpr[0], 0,
312                                ((nb0 + 3) / 4) * sizeof(unsigned long));
313
314                 for (i = 0; i < nb; ++i)
315                         if (__get_user(REG_BYTE(rptr, i), addr + i))
316                                 return -EFAULT;
317                 if (nb0 > 0) {
318                         rptr = &regs->gpr[0];
319                         addr += nb;
320                         for (i = 0; i < nb0; ++i)
321                                 if (__get_user(REG_BYTE(rptr, i), addr + i))
322                                         return -EFAULT;
323                 }
324
325         } else {
326                 for (i = 0; i < nb; ++i)
327                         if (__put_user(REG_BYTE(rptr, i), addr + i))
328                                 return -EFAULT;
329                 if (nb0 > 0) {
330                         rptr = &regs->gpr[0];
331                         addr += nb;
332                         for (i = 0; i < nb0; ++i)
333                                 if (__put_user(REG_BYTE(rptr, i), addr + i))
334                                         return -EFAULT;
335                 }
336         }
337         return 1;
338 }
339
340
341 /*
342  * Called on alignment exception. Attempts to fixup
343  *
344  * Return 1 on success
345  * Return 0 if unable to handle the interrupt
346  * Return -EFAULT if data address is bad
347  */
348
349 int fix_alignment(struct pt_regs *regs)
350 {
351         unsigned int instr, nb, flags;
352         unsigned int reg, areg;
353         unsigned int dsisr;
354         unsigned char __user *addr;
355         unsigned char __user *p;
356         int ret, t;
357         union {
358                 u64 ll;
359                 double dd;
360                 unsigned char v[8];
361                 struct {
362                         unsigned hi32;
363                         int      low32;
364                 } x32;
365                 struct {
366                         unsigned char hi48[6];
367                         short         low16;
368                 } x16;
369         } data;
370
371         /*
372          * We require a complete register set, if not, then our assembly
373          * is broken
374          */
375         CHECK_FULL_REGS(regs);
376
377         dsisr = regs->dsisr;
378
379         /* Some processors don't provide us with a DSISR we can use here,
380          * let's make one up from the instruction
381          */
382         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_NODSISRALIGN)) {
383                 unsigned int real_instr;
384                 if (unlikely(__get_user(real_instr,
385                                         (unsigned int __user *)regs->nip)))
386                         return -EFAULT;
387                 dsisr = make_dsisr(real_instr);
388         }
389
390         /* extract the operation and registers from the dsisr */
391         reg = (dsisr >> 5) & 0x1f;      /* source/dest register */
392         areg = dsisr & 0x1f;            /* register to update */
393         instr = (dsisr >> 10) & 0x7f;
394         instr |= (dsisr >> 13) & 0x60;
395
396         /* Lookup the operation in our table */
397         nb = aligninfo[instr].len;
398         flags = aligninfo[instr].flags;
399
400         /* DAR has the operand effective address */
401         addr = (unsigned char __user *)regs->dar;
402
403         /* A size of 0 indicates an instruction we don't support, with
404          * the exception of DCBZ which is handled as a special case here
405          */
406         if (instr == DCBZ)
407                 return emulate_dcbz(regs, addr);
408         if (unlikely(nb == 0))
409                 return 0;
410
411         /* Load/Store Multiple instructions are handled in their own
412          * function
413          */
414         if (flags & M)
415                 return emulate_multiple(regs, addr, reg, nb, flags, instr);
416
417         /* Verify the address of the operand */
418         if (unlikely(user_mode(regs) &&
419                      !access_ok((flags & ST ? VERIFY_WRITE : VERIFY_READ),
420                                 addr, nb)))
421                 return -EFAULT;
422
423         /* Force the fprs into the save area so we can reference them */
424         if (flags & F) {
425                 /* userland only */
426                 if (unlikely(!user_mode(regs)))
427                         return 0;
428                 flush_fp_to_thread(current);
429         }
430
431         /* If we are loading, get the data from user space, else
432          * get it from register values
433          */
434         if (flags & LD) {
435                 data.ll = 0;
436                 ret = 0;
437                 p = addr;
438                 switch (nb) {
439                 case 8:
440                         ret |= __get_user(data.v[0], p++);
441                         ret |= __get_user(data.v[1], p++);
442                         ret |= __get_user(data.v[2], p++);
443                         ret |= __get_user(data.v[3], p++);
444                 case 4:
445                         ret |= __get_user(data.v[4], p++);
446                         ret |= __get_user(data.v[5], p++);
447                 case 2:
448                         ret |= __get_user(data.v[6], p++);
449                         ret |= __get_user(data.v[7], p++);
450                         if (unlikely(ret))
451                                 return -EFAULT;
452                 }
453         } else if (flags & F)
454                 data.dd = current->thread.fpr[reg];
455         else
456                 data.ll = regs->gpr[reg];
457
458         /* Perform other misc operations like sign extension, byteswap,
459          * or floating point single precision conversion
460          */
461         switch (flags & ~U) {
462         case LD+SE:     /* sign extend */
463                 if ( nb == 2 )
464                         data.ll = data.x16.low16;
465                 else    /* nb must be 4 */
466                         data.ll = data.x32.low32;
467                 break;
468         case LD+S:      /* byte-swap */
469         case ST+S:
470                 if (nb == 2) {
471                         SWAP(data.v[6], data.v[7]);
472                 } else {
473                         SWAP(data.v[4], data.v[7]);
474                         SWAP(data.v[5], data.v[6]);
475                 }
476                 break;
477
478         /* Single-precision FP load and store require conversions... */
479         case LD+F+S:
480 #ifdef CONFIG_PPC_FPU
481                 preempt_disable();
482                 enable_kernel_fp();
483                 cvt_fd((float *)&data.v[4], &data.dd, &current->thread);
484                 preempt_enable();
485 #else
486                 return 0;
487 #endif
488                 break;
489         case ST+F+S:
490 #ifdef CONFIG_PPC_FPU
491                 preempt_disable();
492                 enable_kernel_fp();
493                 cvt_df(&data.dd, (float *)&data.v[4], &current->thread);
494                 preempt_enable();
495 #else
496                 return 0;
497 #endif
498                 break;
499         }
500
501         /* Store result to memory or update registers */
502         if (flags & ST) {
503                 ret = 0;
504                 p = addr;
505                 switch (nb) {
506                 case 8:
507                         ret |= __put_user(data.v[0], p++);
508                         ret |= __put_user(data.v[1], p++);
509                         ret |= __put_user(data.v[2], p++);
510                         ret |= __put_user(data.v[3], p++);
511                 case 4:
512                         ret |= __put_user(data.v[4], p++);
513                         ret |= __put_user(data.v[5], p++);
514                 case 2:
515                         ret |= __put_user(data.v[6], p++);
516                         ret |= __put_user(data.v[7], p++);
517                 }
518                 if (unlikely(ret))
519                         return -EFAULT;
520         } else if (flags & F)
521                 current->thread.fpr[reg] = data.dd;
522         else
523                 regs->gpr[reg] = data.ll;
524
525         /* Update RA as needed */
526         if (flags & U)
527                 regs->gpr[areg] = regs->dar;
528
529         return 1;
530 }