arch/xtensa/kernel/align.S

   1 /*
   2  * arch/xtensa/kernel/align.S
   3  *
   4  * Handle unalignment exceptions in kernel space.
   5  *
   6  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General
   7  * Public License.  See the file "COPYING" in the main directory of
   8  * this archive for more details.
   9  *
  10  * Copyright (C) 2001 - 2005 Tensilica, Inc.
  11  * Copyright (C) 2014 Cadence Design Systems Inc.
  12  *
  13  * Rewritten by Chris Zankel <chris@zankel.net>
  14  *
  15  * Based on work from Joe Taylor <joe@tensilica.com, joetylr@yahoo.com>
  16  * and Marc Gauthier <marc@tensilica.com, marc@alimni.uwaterloo.ca>
  17  */
  18
  19 #include <linux/linkage.h>
  20 #include <asm/current.h>
  21 #include <asm/asm-offsets.h>
  22 #include <asm/asmmacro.h>
  23 #include <asm/processor.h>
  24
  25 #if XCHAL_UNALIGNED_LOAD_EXCEPTION || XCHAL_UNALIGNED_STORE_EXCEPTION
  26
  27 /*  First-level exception handler for unaligned exceptions.
  28  *
  29  *  Note: This handler works only for kernel exceptions.  Unaligned user
  30  *        access should get a seg fault.
  31  */
  32
  33 /* Big and little endian 16-bit values are located in
  34  * different halves of a register.  HWORD_START helps to
  35  * abstract the notion of extracting a 16-bit value from a
  36  * register.
  37  * We also have to define new shifting instructions because
  38  * lsb and msb are on 'opposite' ends in a register for
  39  * different endian machines.
  40  *
  41  * Assume a memory region in ascending address:
  42  *      0 1 2 3|4 5 6 7
  43  *
  44  * When loading one word into a register, the content of that register is:
  45  *  LE  3 2 1 0, 7 6 5 4
  46  *  BE  0 1 2 3, 4 5 6 7
  47  *
  48  * Masking the bits of the higher/lower address means:
  49  *  LE  X X 0 0, 0 0 X X
  50  *  BE  0 0 X X, X X 0 0
  51  *
  52  * Shifting to higher/lower addresses, means:
  53  *  LE  shift left / shift right
  54  *  BE  shift right / shift left
  55  *
  56  * Extracting 16 bits from a 32 bit reg. value to higher/lower address means:
  57  *  LE  mask 0 0 X X / shift left
  58  *  BE  shift left / mask 0 0 X X
  59  */
  60
  61 #if XCHAL_HAVE_WINDOWED
  62 #define UNALIGNED_USER_EXCEPTION
  63 #endif
  64
  65 #if XCHAL_HAVE_BE
  66
  67 #define HWORD_START     16
  68 #define INSN_OP0        28
  69 #define INSN_T          24
  70 #define INSN_OP1        16
  71
  72 .macro __ssa8r  r;              ssa8l   \r;             .endm
  73 .macro __sh     r, s;           srl     \r, \s;         .endm
  74 .macro __sl     r, s;           sll     \r, \s;         .endm
  75 .macro __exth   r, s;           extui   \r, \s, 0, 16;  .endm
  76 .macro __extl   r, s;           slli    \r, \s, 16;     .endm
  77
  78 #else
  79
  80 #define HWORD_START     0
  81 #define INSN_OP0        0
  82 #define INSN_T          4
  83 #define INSN_OP1        12
  84
  85 .macro __ssa8r  r;              ssa8b   \r;             .endm
  86 .macro __sh     r, s;           sll     \r, \s;         .endm
  87 .macro __sl     r, s;           srl     \r, \s;         .endm
  88 .macro __exth   r, s;           slli    \r, \s, 16;     .endm
  89 .macro __extl   r, s;           extui   \r, \s, 0, 16;  .endm
  90
  91 #endif
  92
  93 /*
  94  *      xxxx xxxx = imm8 field
  95  *           yyyy = imm4 field
  96  *           ssss = s field
  97  *           tttt = t field
  98  *
  99  *                       16                 0
 100  *                        -------------------
 101  *      L32I.N            yyyy ssss tttt 1000
 102  *      S32I.N            yyyy ssss tttt 1001
 103  *
 104  *             23                           0
 105  *              -----------------------------
 106  *      res               0000           0010
 107  *      L16UI   xxxx xxxx 0001 ssss tttt 0010
 108  *      L32I    xxxx xxxx 0010 ssss tttt 0010
 109  *      XXX               0011 ssss tttt 0010
 110  *      XXX               0100 ssss tttt 0010
 111  *      S16I    xxxx xxxx 0101 ssss tttt 0010
 112  *      S32I    xxxx xxxx 0110 ssss tttt 0010
 113  *      XXX               0111 ssss tttt 0010
 114  *      XXX               1000 ssss tttt 0010
 115  *      L16SI   xxxx xxxx 1001 ssss tttt 0010
 116  *      XXX               1010           0010
 117  *      **L32AI xxxx xxxx 1011 ssss tttt 0010 unsupported
 118  *      XXX               1100           0010
 119  *      XXX               1101           0010
 120  *      XXX               1110           0010
 121  *      **S32RI xxxx xxxx 1111 ssss tttt 0010 unsupported
 122  *              -----------------------------
 123  *                           ^         ^    ^
 124  *    sub-opcode (NIBBLE_R) -+         |    |
 125  *       t field (NIBBLE_T) -----------+    |
 126  *  major opcode (NIBBLE_OP0) --------------+
 127  */
 128
 129 #define OP0_L32I_N      0x8             /* load immediate narrow */
 130 #define OP0_S32I_N      0x9             /* store immediate narrow */
 131 #define OP1_SI_MASK     0x4             /* OP1 bit set for stores */
 132 #define OP1_SI_BIT      2               /* OP1 bit number for stores */
 133
 134 #define OP1_L32I        0x2
 135 #define OP1_L16UI       0x1
 136 #define OP1_L16SI       0x9
 137 #define OP1_L32AI       0xb
 138
 139 #define OP1_S32I        0x6
 140 #define OP1_S16I        0x5
 141 #define OP1_S32RI       0xf
 142
 143 /*
 144  * Entry condition:
 145  *
 146  *   a0:        trashed, original value saved on stack (PT_AREG0)
 147  *   a1:        a1
 148  *   a2:        new stack pointer, original in DEPC
 149  *   a3:        a3
 150  *   depc:      a2, original value saved on stack (PT_DEPC)
 151  *   excsave_1: dispatch table
 152  *
 153  *   PT_DEPC >= VALID_DOUBLE_EXCEPTION_ADDRESS: double exception, DEPC
 154  *           <  VALID_DOUBLE_EXCEPTION_ADDRESS: regular exception
 155  */
 156
 157         .literal_position
 158 ENTRY(fast_unaligned)
 159
 160         /* Note: We don't expect the address to be aligned on a word
 161          *       boundary. After all, the processor generated that exception
 162          *       and it would be a hardware fault.
 163          */
 164
 165         /* Save some working register */
 166
 167         s32i    a4, a2, PT_AREG4
 168         s32i    a5, a2, PT_AREG5
 169         s32i    a6, a2, PT_AREG6
 170         s32i    a7, a2, PT_AREG7
 171         s32i    a8, a2, PT_AREG8
 172
 173         rsr     a0, depc
 174         s32i    a0, a2, PT_AREG2
 175         s32i    a3, a2, PT_AREG3
 176
 177         rsr     a3, excsave1
 178         movi    a4, fast_unaligned_fixup
 179         s32i    a4, a3, EXC_TABLE_FIXUP
 180
 181         /* Keep value of SAR in a0 */
 182
 183         rsr     a0, sar
 184         rsr     a8, excvaddr            # load unaligned memory address
 185
 186         /* Now, identify one of the following load/store instructions.
 187          *
 188          * The only possible danger of a double exception on the
 189          * following l32i instructions is kernel code in vmalloc
 190          * memory. The processor was just executing at the EPC_1
 191          * address, and indeed, already fetched the instruction.  That
 192          * guarantees a TLB mapping, which hasn't been replaced by
 193          * this unaligned exception handler that uses only static TLB
 194          * mappings. However, high-level interrupt handlers might
 195          * modify TLB entries, so for the generic case, we register a
 196          * TABLE_FIXUP handler here, too.
 197          */
 198
 199         /* a3...a6 saved on stack, a2 = SP */
 200
 201         /* Extract the instruction that caused the unaligned access. */
 202
 203         rsr     a7, epc1        # load exception address
 204         movi    a3, ~3
 205         and     a3, a3, a7      # mask lower bits
 206
 207         l32i    a4, a3, 0       # load 2 words
 208         l32i    a5, a3, 4
 209
 210         __ssa8  a7
 211         __src_b a4, a4, a5      # a4 has the instruction
 212
 213         /* Analyze the instruction (load or store?). */
 214
 215         extui   a5, a4, INSN_OP0, 4     # get insn.op0 nibble
 216
 217 #if XCHAL_HAVE_DENSITY
 218         _beqi   a5, OP0_L32I_N, .Lload  # L32I.N, jump
 219         addi    a6, a5, -OP0_S32I_N
 220         _beqz   a6, .Lstore             # S32I.N, do a store
 221 #endif
 222         /* 'store indicator bit' not set, jump */
 223         _bbci.l a4, OP1_SI_BIT + INSN_OP1, .Lload
 224
 225         /* Store: Jump to table entry to get the value in the source register.*/
 226
 227 .Lstore:movi    a5, .Lstore_table       # table
 228         extui   a6, a4, INSN_T, 4       # get source register
 229         addx8   a5, a6, a5
 230         jx      a5                      # jump into table
 231
 232         /* Load: Load memory address. */
 233
 234 .Lload: movi    a3, ~3
 235         and     a3, a3, a8              # align memory address
 236
 237         __ssa8  a8
 238 #ifdef UNALIGNED_USER_EXCEPTION
 239         addi    a3, a3, 8
 240         l32e    a5, a3, -8
 241         l32e    a6, a3, -4
 242 #else
 243         l32i    a5, a3, 0
 244         l32i    a6, a3, 4
 245 #endif
 246         __src_b a3, a5, a6              # a3 has the data word
 247
 248 #if XCHAL_HAVE_DENSITY
 249         addi    a7, a7, 2               # increment PC (assume 16-bit insn)
 250
 251         extui   a5, a4, INSN_OP0, 4
 252         _beqi   a5, OP0_L32I_N, 1f      # l32i.n: jump
 253
 254         addi    a7, a7, 1
 255 #else
 256         addi    a7, a7, 3
 257 #endif
 258
 259         extui   a5, a4, INSN_OP1, 4
 260         _beqi   a5, OP1_L32I, 1f        # l32i: jump
 261
 262         extui   a3, a3, 0, 16           # extract lower 16 bits
 263         _beqi   a5, OP1_L16UI, 1f
 264         addi    a5, a5, -OP1_L16SI
 265         _bnez   a5, .Linvalid_instruction_load
 266
 267         /* sign extend value */
 268
 269         slli    a3, a3, 16
 270         srai    a3, a3, 16
 271
 272         /* Set target register. */
 273
 274 1:
 275         extui   a4, a4, INSN_T, 4       # extract target register
 276         movi    a5, .Lload_table
 277         addx8   a4, a4, a5
 278         jx      a4                      # jump to entry for target register
 279
 280         .align  8
 281 .Lload_table:
 282         s32i    a3, a2, PT_AREG0;       _j .Lexit;      .align 8
 283         mov     a1, a3;                 _j .Lexit;      .align 8 # fishy??
 284         s32i    a3, a2, PT_AREG2;       _j .Lexit;      .align 8
 285         s32i    a3, a2, PT_AREG3;       _j .Lexit;      .align 8
 286         s32i    a3, a2, PT_AREG4;       _j .Lexit;      .align 8
 287         s32i    a3, a2, PT_AREG5;       _j .Lexit;      .align 8
 288         s32i    a3, a2, PT_AREG6;       _j .Lexit;      .align 8
 289         s32i    a3, a2, PT_AREG7;       _j .Lexit;      .align 8
 290         s32i    a3, a2, PT_AREG8;       _j .Lexit;      .align 8
 291         mov     a9, a3          ;       _j .Lexit;      .align 8
 292         mov     a10, a3         ;       _j .Lexit;      .align 8
 293         mov     a11, a3         ;       _j .Lexit;      .align 8
 294         mov     a12, a3         ;       _j .Lexit;      .align 8
 295         mov     a13, a3         ;       _j .Lexit;      .align 8
 296         mov     a14, a3         ;       _j .Lexit;      .align 8
 297         mov     a15, a3         ;       _j .Lexit;      .align 8
 298
 299 .Lstore_table:
 300         l32i    a3, a2, PT_AREG0;       _j 1f;  .align 8
 301         mov     a3, a1;                 _j 1f;  .align 8        # fishy??
 302         l32i    a3, a2, PT_AREG2;       _j 1f;  .align 8
 303         l32i    a3, a2, PT_AREG3;       _j 1f;  .align 8
 304         l32i    a3, a2, PT_AREG4;       _j 1f;  .align 8
 305         l32i    a3, a2, PT_AREG5;       _j 1f;  .align 8
 306         l32i    a3, a2, PT_AREG6;       _j 1f;  .align 8
 307         l32i    a3, a2, PT_AREG7;       _j 1f;  .align 8
 308         l32i    a3, a2, PT_AREG8;       _j 1f;  .align 8
 309         mov     a3, a9          ;       _j 1f;  .align 8
 310         mov     a3, a10         ;       _j 1f;  .align 8
 311         mov     a3, a11         ;       _j 1f;  .align 8
 312         mov     a3, a12         ;       _j 1f;  .align 8
 313         mov     a3, a13         ;       _j 1f;  .align 8
 314         mov     a3, a14         ;       _j 1f;  .align 8
 315         mov     a3, a15         ;       _j 1f;  .align 8
 316
 317         /* We cannot handle this exception. */
 318
 319         .extern _kernel_exception
 320 .Linvalid_instruction_load:
 321 .Linvalid_instruction_store:
 322
 323         movi    a4, 0
 324         rsr     a3, excsave1
 325         s32i    a4, a3, EXC_TABLE_FIXUP
 326
 327         /* Restore a4...a8 and SAR, set SP, and jump to default exception. */
 328
 329         l32i    a8, a2, PT_AREG8
 330         l32i    a7, a2, PT_AREG7
 331         l32i    a6, a2, PT_AREG6
 332         l32i    a5, a2, PT_AREG5
 333         l32i    a4, a2, PT_AREG4
 334         wsr     a0, sar
 335         mov     a1, a2
 336
 337         rsr     a0, ps
 338         bbsi.l  a0, PS_UM_BIT, 2f     # jump if user mode
 339
 340         movi    a0, _kernel_exception
 341         jx      a0
 342
 343 2:      movi    a0, _user_exception
 344         jx      a0
 345
 346 1:      # a7: instruction pointer, a4: instruction, a3: value
 347
 348         movi    a6, 0                   # mask: ffffffff:00000000
 349
 350 #if XCHAL_HAVE_DENSITY
 351         addi    a7, a7, 2               # incr. PC,assume 16-bit instruction
 352
 353         extui   a5, a4, INSN_OP0, 4     # extract OP0
 354         addi    a5, a5, -OP0_S32I_N
 355         _beqz   a5, 1f                  # s32i.n: jump
 356
 357         addi    a7, a7, 1               # increment PC, 32-bit instruction
 358 #else
 359         addi    a7, a7, 3               # increment PC, 32-bit instruction
 360 #endif
 361
 362         extui   a5, a4, INSN_OP1, 4     # extract OP1
 363         _beqi   a5, OP1_S32I, 1f        # jump if 32 bit store
 364         _bnei   a5, OP1_S16I, .Linvalid_instruction_store
 365
 366         movi    a5, -1
 367         __extl  a3, a3                  # get 16-bit value
 368         __exth  a6, a5                  # get 16-bit mask ffffffff:ffff0000
 369
 370         /* Get memory address */
 371
 372 1:
 373         movi    a4, ~3
 374         and     a4, a4, a8              # align memory address
 375
 376         /* Insert value into memory */
 377
 378         movi    a5, -1                  # mask: ffffffff:XXXX0000
 379 #ifdef UNALIGNED_USER_EXCEPTION
 380         addi    a4, a4, 8
 381 #endif
 382
 383         __ssa8r a8
 384         __src_b a8, a5, a6              # lo-mask  F..F0..0 (BE) 0..0F..F (LE)
 385         __src_b a6, a6, a5              # hi-mask  0..0F..F (BE) F..F0..0 (LE)
 386 #ifdef UNALIGNED_USER_EXCEPTION
 387         l32e    a5, a4, -8
 388 #else
 389         l32i    a5, a4, 0               # load lower address word
 390 #endif
 391         and     a5, a5, a8              # mask
 392         __sh    a8, a3                  # shift value
 393         or      a5, a5, a8              # or with original value
 394 #ifdef UNALIGNED_USER_EXCEPTION
 395         s32e    a5, a4, -8
 396         l32e    a8, a4, -4
 397 #else
 398         s32i    a5, a4, 0               # store
 399         l32i    a8, a4, 4               # same for upper address word
 400 #endif
 401         __sl    a5, a3
 402         and     a6, a8, a6
 403         or      a6, a6, a5
 404 #ifdef UNALIGNED_USER_EXCEPTION
 405         s32e    a6, a4, -4
 406 #else
 407         s32i    a6, a4, 4
 408 #endif
 409
 410 .Lexit:
 411 #if XCHAL_HAVE_LOOPS
 412         rsr     a4, lend                # check if we reached LEND
 413         bne     a7, a4, 1f
 414         rsr     a4, lcount              # and LCOUNT != 0
 415         beqz    a4, 1f
 416         addi    a4, a4, -1              # decrement LCOUNT and set
 417         rsr     a7, lbeg                # set PC to LBEGIN
 418         wsr     a4, lcount
 419 #endif
 420
 421 1:      wsr     a7, epc1                # skip emulated instruction
 422
 423         /* Update icount if we're single-stepping in userspace. */
 424         rsr     a4, icountlevel
 425         beqz    a4, 1f
 426         bgeui   a4, LOCKLEVEL + 1, 1f
 427         rsr     a4, icount
 428         addi    a4, a4, 1
 429         wsr     a4, icount
 430 1:
 431         movi    a4, 0
 432         rsr     a3, excsave1
 433         s32i    a4, a3, EXC_TABLE_FIXUP
 434
 435         /* Restore working register */
 436
 437         l32i    a8, a2, PT_AREG8
 438         l32i    a7, a2, PT_AREG7
 439         l32i    a6, a2, PT_AREG6
 440         l32i    a5, a2, PT_AREG5
 441         l32i    a4, a2, PT_AREG4
 442         l32i    a3, a2, PT_AREG3
 443
 444         /* restore SAR and return */
 445
 446         wsr     a0, sar
 447         l32i    a0, a2, PT_AREG0
 448         l32i    a2, a2, PT_AREG2
 449         rfe
 450
 451 ENDPROC(fast_unaligned)
 452
 453 ENTRY(fast_unaligned_fixup)
 454
 455         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
 456         wsr     a3, excsave1
 457
 458         l32i    a8, a2, PT_AREG8
 459         l32i    a7, a2, PT_AREG7
 460         l32i    a6, a2, PT_AREG6
 461         l32i    a5, a2, PT_AREG5
 462         l32i    a4, a2, PT_AREG4
 463         l32i    a0, a2, PT_AREG2
 464         xsr     a0, depc                        # restore depc and a0
 465         wsr     a0, sar
 466
 467         rsr     a0, exccause
 468         s32i    a0, a2, PT_DEPC                 # mark as a regular exception
 469
 470         rsr     a0, ps
 471         bbsi.l  a0, PS_UM_BIT, 1f               # jump if user mode
 472
 473         rsr     a0, exccause
 474         addx4   a0, a0, a3                      # find entry in table
 475         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_KERNEL   # load handler
 476         l32i    a3, a2, PT_AREG3
 477         jx      a0
 478 1:
 479         rsr     a0, exccause
 480         addx4   a0, a0, a3                      # find entry in table
 481         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER     # load handler
 482         l32i    a3, a2, PT_AREG3
 483         jx      a0
 484
 485 ENDPROC(fast_unaligned_fixup)
 486
 487 #endif /* XCHAL_UNALIGNED_LOAD_EXCEPTION || XCHAL_UNALIGNED_STORE_EXCEPTION */