kitten/include/arch-x86_64/processor.h

   1 /*
   2  * include/asm-x86_64/processor.h
   3  *
   4  * Copyright (C) 1994 Linus Torvalds
   5  */
   6
   7 #ifndef _X86_64_PROCESSOR_H
   8 #define _X86_64_PROCESSOR_H
   9
  10 #include <arch/segment.h>
  11 #include <arch/page.h>
  12 #include <arch/types.h>
  13 #include <arch/sigcontext.h>
  14 #include <arch/cpufeature.h>
  15 /* #include <linux/threads.h> */
  16 #include <arch/msr.h>
  17 #include <arch/current.h>
  18 #include <arch/system.h>
  19 /* #include <arch/mmsegment.h> */
  20 #include <arch/percpu.h>
  21 /* #include <lwk/personality.h> */
  22 #include <lwk/cpumask.h>
  23 #include <lwk/cache.h>
  24
  25 #define TF_MASK         0x00000100
  26 #define IF_MASK         0x00000200
  27 #define IOPL_MASK       0x00003000
  28 #define NT_MASK         0x00004000
  29 #define VM_MASK         0x00020000
  30 #define AC_MASK         0x00040000
  31 #define VIF_MASK        0x00080000      /* virtual interrupt flag */
  32 #define VIP_MASK        0x00100000      /* virtual interrupt pending */
  33 #define ID_MASK         0x00200000
  34
  35 #define desc_empty(desc) \
  36                (!((desc)->a | (desc)->b))
  37
  38 #define desc_equal(desc1, desc2) \
  39                (((desc1)->a == (desc2)->a) && ((desc1)->b == (desc2)->b))
  40
  41 /*
  42  * Default implementation of macro that returns current
  43  * instruction pointer ("program counter").
  44  */
  45 #define current_text_addr() ({ void *pc; asm volatile("leaq 1f(%%rip),%0\n1:":"=r"(pc)); pc; })
  46
  47 #define X86_VENDOR_INTEL 0
  48 #define X86_VENDOR_CYRIX 1
  49 #define X86_VENDOR_AMD 2
  50 #define X86_VENDOR_UMC 3
  51 #define X86_VENDOR_NEXGEN 4
  52 #define X86_VENDOR_CENTAUR 5
  53 #define X86_VENDOR_RISE 6
  54 #define X86_VENDOR_TRANSMETA 7
  55 #define X86_VENDOR_NUM 8
  56 #define X86_VENDOR_UNKNOWN 0xff
  57
  58 extern char ignore_irq13;
  59
  60 extern void identify_cpu(void);
  61
  62 /*
  63  * EFLAGS bits
  64  */
  65 #define X86_EFLAGS_CF   0x00000001 /* Carry Flag */
  66 #define X86_EFLAGS_PF   0x00000004 /* Parity Flag */
  67 #define X86_EFLAGS_AF   0x00000010 /* Auxillary carry Flag */
  68 #define X86_EFLAGS_ZF   0x00000040 /* Zero Flag */
  69 #define X86_EFLAGS_SF   0x00000080 /* Sign Flag */
  70 #define X86_EFLAGS_TF   0x00000100 /* Trap Flag */
  71 #define X86_EFLAGS_IF   0x00000200 /* Interrupt Flag */
  72 #define X86_EFLAGS_DF   0x00000400 /* Direction Flag */
  73 #define X86_EFLAGS_OF   0x00000800 /* Overflow Flag */
  74 #define X86_EFLAGS_IOPL 0x00003000 /* IOPL mask */
  75 #define X86_EFLAGS_NT   0x00004000 /* Nested Task */
  76 #define X86_EFLAGS_RF   0x00010000 /* Resume Flag */
  77 #define X86_EFLAGS_VM   0x00020000 /* Virtual Mode */
  78 #define X86_EFLAGS_AC   0x00040000 /* Alignment Check */
  79 #define X86_EFLAGS_VIF  0x00080000 /* Virtual Interrupt Flag */
  80 #define X86_EFLAGS_VIP  0x00100000 /* Virtual Interrupt Pending */
  81 #define X86_EFLAGS_ID   0x00200000 /* CPUID detection flag */
  82
  83 /*
  84  * Intel CPU features in CR4
  85  */
  86 #define X86_CR4_VME             0x0001  /* enable vm86 extensions */
  87 #define X86_CR4_PVI             0x0002  /* virtual interrupts flag enable */
  88 #define X86_CR4_TSD             0x0004  /* disable time stamp at ipl 3 */
  89 #define X86_CR4_DE              0x0008  /* enable debugging extensions */
  90 #define X86_CR4_PSE             0x0010  /* enable page size extensions */
  91 #define X86_CR4_PAE             0x0020  /* enable physical address extensions */
  92 #define X86_CR4_MCE             0x0040  /* Machine check enable */
  93 #define X86_CR4_PGE             0x0080  /* enable global pages */
  94 #define X86_CR4_PCE             0x0100  /* enable performance counters at ipl 3 */
  95 #define X86_CR4_OSFXSR          0x0200  /* enable fast FPU save and restore */
  96 #define X86_CR4_OSXMMEXCPT      0x0400  /* enable unmasked SSE exceptions */
  97
  98 /*
  99  * Save the cr4 feature set we're using (ie
 100  * Pentium 4MB enable and PPro Global page
 101  * enable), so that any CPU's that boot up
 102  * after us can get the correct flags.
 103  */
 104 extern unsigned long mmu_cr4_features;
 105
 106 static inline void set_in_cr4 (unsigned long mask)
 107 {
 108         mmu_cr4_features |= mask;
 109         __asm__("movq %%cr4,%%rax\n\t"
 110                 "orq %0,%%rax\n\t"
 111                 "movq %%rax,%%cr4\n"
 112                 : : "irg" (mask)
 113                 :"ax");
 114 }
 115
 116 static inline void clear_in_cr4 (unsigned long mask)
 117 {
 118         mmu_cr4_features &= ~mask;
 119         __asm__("movq %%cr4,%%rax\n\t"
 120                 "andq %0,%%rax\n\t"
 121                 "movq %%rax,%%cr4\n"
 122                 : : "irg" (~mask)
 123                 :"ax");
 124 }
 125
 126
 127 /*
 128  * Size of io_bitmap.
 129  */
 130 #define IO_BITMAP_BITS  65536
 131 #define IO_BITMAP_BYTES (IO_BITMAP_BITS/8)
 132 #define IO_BITMAP_LONGS (IO_BITMAP_BYTES/sizeof(long))
 133 #define IO_BITMAP_OFFSET offsetof(struct tss_struct,io_bitmap)
 134 #define INVALID_IO_BITMAP_OFFSET 0x8000
 135
 136 struct i387_fxsave_struct {
 137         u16     cwd;
 138         u16     swd;
 139         u16     twd;
 140         u16     fop;
 141         u64     rip;
 142         u64     rdp;
 143         u32     mxcsr;
 144         u32     mxcsr_mask;
 145         u32     st_space[32];   /* 8*16 bytes for each FP-reg = 128 bytes */
 146         u32     xmm_space[64];  /* 16*16 bytes for each XMM-reg = 256 bytes */
 147         u32     padding[24];
 148 } __attribute__ ((aligned (16)));
 149
 150 union i387_union {
 151         struct i387_fxsave_struct       fxsave;
 152 };
 153
 154 struct tss_struct {
 155         u32 reserved1;
 156         u64 rsp0;
 157         u64 rsp1;
 158         u64 rsp2;
 159         u64 reserved2;
 160         u64 ist[7];
 161         u32 reserved3;
 162         u32 reserved4;
 163         u16 reserved5;
 164         u16 io_bitmap_base;
 165         /*
 166          * The extra 1 is there because the CPU will access an
 167          * additional byte beyond the end of the IO permission
 168          * bitmap. The extra byte must be all 1 bits, and must
 169          * be within the limit. Thus we have:
 170          *
 171          * 128 bytes, the bitmap itself, for ports 0..0x3ff
 172          * 8 bytes, for an extra "long" of ~0UL
 173          */
 174         unsigned long io_bitmap[IO_BITMAP_LONGS + 1];
 175 } __attribute__((packed)) ____cacheline_aligned;
 176
 177 DECLARE_PER_CPU(struct tss_struct,tss);
 178
 179 #ifdef CONFIG_X86_VSMP
 180 #define ARCH_MIN_TASKALIGN      (1 << INTERNODE_CACHE_SHIFT)
 181 #define ARCH_MIN_MMSTRUCT_ALIGN (1 << INTERNODE_CACHE_SHIFT)
 182 #else
 183 #define ARCH_MIN_TASKALIGN      16
 184 #define ARCH_MIN_MMSTRUCT_ALIGN 0
 185 #endif
 186
 187 struct thread_struct {
 188         unsigned long   rsp0;
 189         unsigned long   rsp;
 190         unsigned long   userrsp;        /* Copy from PDA */
 191         unsigned long   fs;
 192         unsigned long   gs;
 193         unsigned short  es, ds, fsindex, gsindex;
 194 /* Hardware debugging registers */
 195         unsigned long   debugreg0;
 196         unsigned long   debugreg1;
 197         unsigned long   debugreg2;
 198         unsigned long   debugreg3;
 199         unsigned long   debugreg6;
 200         unsigned long   debugreg7;
 201 /* fault info */
 202         unsigned long   cr2, trap_no, error_code;
 203 /* floating point info */
 204         union i387_union        i387  __attribute__((aligned(16)));
 205 /* IO permissions. the bitmap could be moved into the GDT, that would make
 206    switch faster for a limited number of ioperm using tasks. -AK */
 207         int             ioperm;
 208         unsigned long   *io_bitmap_ptr;
 209         unsigned io_bitmap_max;
 210 /* cached TLS descriptors. */
 211         u64 tls_array[GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES];
 212 } __attribute__((aligned(16)));
 213
 214 #define BOOTSTRAP_THREAD  { \
 215         .rsp0 = (unsigned long)&bootstrap_stack + sizeof(bootstrap_stack) \
 216 }
 217
 218 #define BOOTSTRAP_TSS  { \
 219         .rsp0 = (unsigned long)&bootstrap_stack + sizeof(bootstrap_stack) \
 220 }
 221
 222 #define INIT_MMAP \
 223 { &init_mm, 0, 0, NULL, PAGE_SHARED, VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC, 1, NULL, NULL }
 224
 225 #define start_thread(regs,new_rip,new_rsp) do { \
 226         asm volatile("movl %0,%%fs; movl %0,%%es; movl %0,%%ds": :"r" (0));      \
 227         load_gs_index(0);                                                       \
 228         (regs)->rip = (new_rip);                                                 \
 229         (regs)->rsp = (new_rsp);                                                 \
 230         write_pda(oldrsp, (new_rsp));                                            \
 231         (regs)->cs = __USER_CS;                                                  \
 232         (regs)->ss = __USER_DS;                                                  \
 233         (regs)->eflags = 0x200;                                                  \
 234         set_fs(USER_DS);                                                         \
 235 } while(0)
 236
 237 #define get_debugreg(var, register)                             \
 238                 __asm__("movq %%db" #register ", %0"            \
 239                         :"=r" (var))
 240 #define set_debugreg(value, register)                   \
 241                 __asm__("movq %0,%%db" #register                \
 242                         : /* no output */                       \
 243                         :"r" (value))
 244
 245 struct mm_struct;
 246
 247 /* Free all resources held by a thread. */
 248 extern void release_thread(struct task_struct *);
 249
 250 /* Prepare to copy thread state - unlazy all lazy status */
 251 extern void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk);
 252
 253 /*
 254  * create a kernel thread without removing it from tasklists
 255  */
 256 extern long kernel_thread(int (*fn)(void *), void * arg, unsigned long flags);
 257
 258 /*
 259  * Return saved PC of a blocked thread.
 260  * What is this good for? it will be always the scheduler or ret_from_fork.
 261  */
 262 #define thread_saved_pc(t) (*(unsigned long *)((t)->thread.rsp - 8))
 263
 264 extern unsigned long get_wchan(struct task_struct *p);
 265 #define task_pt_regs(tsk) ((struct pt_regs *)(tsk)->thread.rsp0 - 1)
 266 #define KSTK_EIP(tsk) (task_pt_regs(tsk)->rip)
 267 #define KSTK_ESP(tsk) -1 /* sorry. doesn't work for syscall. */
 268
 269
 270 struct microcode_header {
 271         unsigned int hdrver;
 272         unsigned int rev;
 273         unsigned int date;
 274         unsigned int sig;
 275         unsigned int cksum;
 276         unsigned int ldrver;
 277         unsigned int pf;
 278         unsigned int datasize;
 279         unsigned int totalsize;
 280         unsigned int reserved[3];
 281 };
 282
 283 struct microcode {
 284         struct microcode_header hdr;
 285         unsigned int bits[0];
 286 };
 287
 288 typedef struct microcode microcode_t;
 289 typedef struct microcode_header microcode_header_t;
 290
 291 /* microcode format is extended from prescott processors */
 292 struct extended_signature {
 293         unsigned int sig;
 294         unsigned int pf;
 295         unsigned int cksum;
 296 };
 297
 298 struct extended_sigtable {
 299         unsigned int count;
 300         unsigned int cksum;
 301         unsigned int reserved[3];
 302         struct extended_signature sigs[0];
 303 };
 304
 305
 306 #define ASM_NOP1 K8_NOP1
 307 #define ASM_NOP2 K8_NOP2
 308 #define ASM_NOP3 K8_NOP3
 309 #define ASM_NOP4 K8_NOP4
 310 #define ASM_NOP5 K8_NOP5
 311 #define ASM_NOP6 K8_NOP6
 312 #define ASM_NOP7 K8_NOP7
 313 #define ASM_NOP8 K8_NOP8
 314
 315 /* Opteron nops */
 316 #define K8_NOP1 ".byte 0x90\n"
 317 #define K8_NOP2 ".byte 0x66,0x90\n"
 318 #define K8_NOP3 ".byte 0x66,0x66,0x90\n"
 319 #define K8_NOP4 ".byte 0x66,0x66,0x66,0x90\n"
 320 #define K8_NOP5 K8_NOP3 K8_NOP2
 321 #define K8_NOP6 K8_NOP3 K8_NOP3
 322 #define K8_NOP7 K8_NOP4 K8_NOP3
 323 #define K8_NOP8 K8_NOP4 K8_NOP4
 324
 325 #define ASM_NOP_MAX 8
 326
 327 /* REP NOP (PAUSE) is a good thing to insert into busy-wait loops. */
 328 static inline void rep_nop(void)
 329 {
 330         __asm__ __volatile__("rep;nop": : :"memory");
 331 }
 332
 333 /* Stop speculative execution */
 334 static inline void sync_core(void)
 335 {
 336         int tmp;
 337         asm volatile("cpuid" : "=a" (tmp) : "0" (1) : "ebx","ecx","edx","memory");
 338 }
 339
 340 #define cpu_has_fpu 1
 341
 342 #define ARCH_HAS_PREFETCH
 343 static inline void prefetch(void *x)
 344 {
 345         asm volatile("prefetcht0 %0" :: "m" (*(unsigned long *)x));
 346 }
 347
 348 #define ARCH_HAS_PREFETCHW 1
 349 static inline void prefetchw(void *x)
 350 {
 351         asm volatile("prefetchtw %0" :: "m" (*(unsigned long *)x));
 352 }
 353
 354 #define ARCH_HAS_SPINLOCK_PREFETCH 1
 355
 356 #define spin_lock_prefetch(x)  prefetchw(x)
 357
 358 #define cpu_relax()   rep_nop()
 359
 360 static inline void serialize_cpu(void)
 361 {
 362         __asm__ __volatile__ ("cpuid" : : : "ax", "bx", "cx", "dx");
 363 }
 364
 365 static inline void __monitor(const void *eax, unsigned long ecx,
 366                 unsigned long edx)
 367 {
 368         /* "monitor %eax,%ecx,%edx;" */
 369         asm volatile(
 370                 ".byte 0x0f,0x01,0xc8;"
 371                 : :"a" (eax), "c" (ecx), "d"(edx));
 372 }
 373
 374 static inline void __mwait(unsigned long eax, unsigned long ecx)
 375 {
 376         /* "mwait %eax,%ecx;" */
 377         asm volatile(
 378                 ".byte 0x0f,0x01,0xc9;"
 379                 : :"a" (eax), "c" (ecx));
 380 }
 381
 382 #define stack_current() \
 383 ({                                                              \
 384         struct thread_info *ti;                                 \
 385         asm("andq %%rsp,%0; ":"=r" (ti) : "0" (CURRENT_MASK));  \
 386         ti->task;                                       \
 387 })
 388
 389 #define cache_line_size() (boot_cpu_data.x86_cache_alignment)
 390
 391 extern unsigned long boot_option_idle_override;
 392 /* Boot loader type from the setup header */
 393 extern int bootloader_type;
 394
 395 #define HAVE_ARCH_PICK_MMAP_LAYOUT 1
 396
 397 #endif /* _X86_64_PROCESSOR_H */