include/asm-x86/processor.h

   1 #ifndef __ASM_X86_PROCESSOR_H
   2 #define __ASM_X86_PROCESSOR_H
   3
   4 #include <asm/processor-flags.h>
   5
   6 /* Forward declaration, a strange C thing */
   7 struct task_struct;
   8 struct mm_struct;
   9
  10 #include <asm/page.h>
  11 #include <asm/percpu.h>
  12 #include <asm/system.h>
  13 #include <asm/percpu.h>
  14 #include <linux/cpumask.h>
  15 #include <linux/cache.h>
  16
  17 /*
  18  * Default implementation of macro that returns current
  19  * instruction pointer ("program counter").
  20  */
  21 static inline void *current_text_addr(void)
  22 {
  23         void *pc;
  24         asm volatile("mov $1f,%0\n1:":"=r" (pc));
  25         return pc;
  26 }
  27
  28 #ifdef CONFIG_X86_VSMP
  29 #define ARCH_MIN_TASKALIGN      (1 << INTERNODE_CACHE_SHIFT)
  30 #define ARCH_MIN_MMSTRUCT_ALIGN (1 << INTERNODE_CACHE_SHIFT)
  31 #else
  32 #define ARCH_MIN_TASKALIGN      16
  33 #define ARCH_MIN_MMSTRUCT_ALIGN 0
  34 #endif
  35
  36 /*
  37  *  CPU type and hardware bug flags. Kept separately for each CPU.
  38  *  Members of this structure are referenced in head.S, so think twice
  39  *  before touching them. [mj]
  40  */
  41
  42 struct cpuinfo_x86 {
  43         __u8    x86;            /* CPU family */
  44         __u8    x86_vendor;     /* CPU vendor */
  45         __u8    x86_model;
  46         __u8    x86_mask;
  47 #ifdef CONFIG_X86_32
  48         char    wp_works_ok;    /* It doesn't on 386's */
  49         char    hlt_works_ok;   /* Problems on some 486Dx4's and old 386's */
  50         char    hard_math;
  51         char    rfu;
  52         char    fdiv_bug;
  53         char    f00f_bug;
  54         char    coma_bug;
  55         char    pad0;
  56 #else
  57         /* number of 4K pages in DTLB/ITLB combined(in pages)*/
  58         int     x86_tlbsize;
  59         __u8    x86_virt_bits, x86_phys_bits;
  60         /* cpuid returned core id bits */
  61         __u8    x86_coreid_bits;
  62         /* Max extended CPUID function supported */
  63         __u32   extended_cpuid_level;
  64 #endif
  65         int     cpuid_level;    /* Maximum supported CPUID level, -1=no CPUID */
  66         __u32   x86_capability[NCAPINTS];
  67         char    x86_vendor_id[16];
  68         char    x86_model_id[64];
  69         int     x86_cache_size;  /* in KB - valid for CPUS which support this
  70                                     call  */
  71         int     x86_cache_alignment;    /* In bytes */
  72         int     x86_power;
  73         unsigned long loops_per_jiffy;
  74 #ifdef CONFIG_SMP
  75         cpumask_t llc_shared_map;       /* cpus sharing the last level cache */
  76 #endif
  77         unsigned char x86_max_cores;    /* cpuid returned max cores value */
  78         unsigned char apicid;
  79         unsigned short x86_clflush_size;
  80 #ifdef CONFIG_SMP
  81         unsigned char booted_cores;     /* number of cores as seen by OS */
  82         __u8 phys_proc_id;              /* Physical processor id. */
  83         __u8 cpu_core_id;               /* Core id */
  84         __u8 cpu_index;                 /* index into per_cpu list */
  85 #endif
  86 } __attribute__((__aligned__(SMP_CACHE_BYTES)));
  87
  88 #define X86_VENDOR_INTEL 0
  89 #define X86_VENDOR_CYRIX 1
  90 #define X86_VENDOR_AMD 2
  91 #define X86_VENDOR_UMC 3
  92 #define X86_VENDOR_NEXGEN 4
  93 #define X86_VENDOR_CENTAUR 5
  94 #define X86_VENDOR_TRANSMETA 7
  95 #define X86_VENDOR_NSC 8
  96 #define X86_VENDOR_NUM 9
  97 #define X86_VENDOR_UNKNOWN 0xff
  98
  99 /*
 100  * capabilities of CPUs
 101  */
 102 extern struct cpuinfo_x86 boot_cpu_data;
 103 extern struct cpuinfo_x86 new_cpu_data;
 104 extern struct tss_struct doublefault_tss;
 105
 106 #ifdef CONFIG_SMP
 107 DECLARE_PER_CPU(struct cpuinfo_x86, cpu_info);
 108 #define cpu_data(cpu)           per_cpu(cpu_info, cpu)
 109 #define current_cpu_data        cpu_data(smp_processor_id())
 110 #else
 111 #define cpu_data(cpu)           boot_cpu_data
 112 #define current_cpu_data        boot_cpu_data
 113 #endif
 114
 115 void cpu_detect(struct cpuinfo_x86 *c);
 116
 117 extern void identify_cpu(struct cpuinfo_x86 *);
 118 extern void identify_boot_cpu(void);
 119 extern void identify_secondary_cpu(struct cpuinfo_x86 *);
 120 extern void print_cpu_info(struct cpuinfo_x86 *);
 121 extern void init_scattered_cpuid_features(struct cpuinfo_x86 *c);
 122 extern unsigned int init_intel_cacheinfo(struct cpuinfo_x86 *c);
 123 extern unsigned short num_cache_leaves;
 124
 125 #if defined(CONFIG_X86_HT) || defined(CONFIG_X86_64)
 126 extern void detect_ht(struct cpuinfo_x86 *c);
 127 #else
 128 static inline void detect_ht(struct cpuinfo_x86 *c) {}
 129 #endif
 130
 131 static inline void native_cpuid(unsigned int *eax, unsigned int *ebx,
 132                                          unsigned int *ecx, unsigned int *edx)
 133 {
 134         /* ecx is often an input as well as an output. */
 135         __asm__("cpuid"
 136                 : "=a" (*eax),
 137                   "=b" (*ebx),
 138                   "=c" (*ecx),
 139                   "=d" (*edx)
 140                 : "0" (*eax), "2" (*ecx));
 141 }
 142
 143 static inline void load_cr3(pgd_t *pgdir)
 144 {
 145         write_cr3(__pa(pgdir));
 146 }
 147
 148 #ifdef CONFIG_X86_32
 149 /* This is the TSS defined by the hardware. */
 150 struct x86_hw_tss {
 151         unsigned short  back_link, __blh;
 152         unsigned long   sp0;
 153         unsigned short  ss0, __ss0h;
 154         unsigned long   sp1;
 155         unsigned short  ss1, __ss1h;    /* ss1 caches MSR_IA32_SYSENTER_CS */
 156         unsigned long   sp2;
 157         unsigned short  ss2, __ss2h;
 158         unsigned long   __cr3;
 159         unsigned long   ip;
 160         unsigned long   flags;
 161         unsigned long   ax, cx, dx, bx;
 162         unsigned long   sp, bp, si, di;
 163         unsigned short  es, __esh;
 164         unsigned short  cs, __csh;
 165         unsigned short  ss, __ssh;
 166         unsigned short  ds, __dsh;
 167         unsigned short  fs, __fsh;
 168         unsigned short  gs, __gsh;
 169         unsigned short  ldt, __ldth;
 170         unsigned short  trace, io_bitmap_base;
 171 } __attribute__((packed));
 172 #else
 173 struct x86_hw_tss {
 174         u32 reserved1;
 175         u64 sp0;
 176         u64 sp1;
 177         u64 sp2;
 178         u64 reserved2;
 179         u64 ist[7];
 180         u32 reserved3;
 181         u32 reserved4;
 182         u16 reserved5;
 183         u16 io_bitmap_base;
 184 } __attribute__((packed)) ____cacheline_aligned;
 185 #endif
 186
 187 /*
 188  * Size of io_bitmap.
 189  */
 190 #define IO_BITMAP_BITS  65536
 191 #define IO_BITMAP_BYTES (IO_BITMAP_BITS/8)
 192 #define IO_BITMAP_LONGS (IO_BITMAP_BYTES/sizeof(long))
 193 #define IO_BITMAP_OFFSET offsetof(struct tss_struct, io_bitmap)
 194 #define INVALID_IO_BITMAP_OFFSET 0x8000
 195 #define INVALID_IO_BITMAP_OFFSET_LAZY 0x9000
 196
 197 struct tss_struct {
 198         struct x86_hw_tss x86_tss;
 199
 200         /*
 201          * The extra 1 is there because the CPU will access an
 202          * additional byte beyond the end of the IO permission
 203          * bitmap. The extra byte must be all 1 bits, and must
 204          * be within the limit.
 205          */
 206         unsigned long   io_bitmap[IO_BITMAP_LONGS + 1];
 207         /*
 208          * Cache the current maximum and the last task that used the bitmap:
 209          */
 210         unsigned long io_bitmap_max;
 211         struct thread_struct *io_bitmap_owner;
 212         /*
 213          * pads the TSS to be cacheline-aligned (size is 0x100)
 214          */
 215         unsigned long __cacheline_filler[35];
 216         /*
 217          * .. and then another 0x100 bytes for emergency kernel stack
 218          */
 219         unsigned long stack[64];
 220 } __attribute__((packed));
 221
 222 DECLARE_PER_CPU(struct tss_struct, init_tss);
 223
 224 /* Save the original ist values for checking stack pointers during debugging */
 225 struct orig_ist {
 226         unsigned long ist[7];
 227 };
 228
 229 #ifdef CONFIG_X86_32
 230 # include "processor_32.h"
 231 #else
 232 # include "processor_64.h"
 233 #endif
 234
 235 extern void print_cpu_info(struct cpuinfo_x86 *);
 236 extern void init_scattered_cpuid_features(struct cpuinfo_x86 *c);
 237 extern unsigned int init_intel_cacheinfo(struct cpuinfo_x86 *c);
 238 extern unsigned short num_cache_leaves;
 239
 240 struct thread_struct {
 241 /* cached TLS descriptors. */
 242         struct desc_struct tls_array[GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES];
 243         unsigned long   sp0;
 244         unsigned long   sp;
 245 #ifdef CONFIG_X86_32
 246         unsigned long   sysenter_cs;
 247 #else
 248         unsigned long   usersp; /* Copy from PDA */
 249         unsigned short  es, ds, fsindex, gsindex;
 250 #endif
 251         unsigned long   ip;
 252         unsigned long   fs;
 253         unsigned long   gs;
 254 /* Hardware debugging registers */
 255         unsigned long   debugreg0;
 256         unsigned long   debugreg1;
 257         unsigned long   debugreg2;
 258         unsigned long   debugreg3;
 259         unsigned long   debugreg6;
 260         unsigned long   debugreg7;
 261 /* fault info */
 262         unsigned long   cr2, trap_no, error_code;
 263 /* floating point info */
 264         union i387_union        i387 __attribute__((aligned(16)));;
 265 #ifdef CONFIG_X86_32
 266 /* virtual 86 mode info */
 267         struct vm86_struct __user *vm86_info;
 268         unsigned long           screen_bitmap;
 269         unsigned long           v86flags, v86mask, saved_sp0;
 270         unsigned int            saved_fs, saved_gs;
 271 #endif
 272 /* IO permissions */
 273         unsigned long   *io_bitmap_ptr;
 274         unsigned long   iopl;
 275 /* max allowed port in the bitmap, in bytes: */
 276         unsigned io_bitmap_max;
 277 /* MSR_IA32_DEBUGCTLMSR value to switch in if TIF_DEBUGCTLMSR is set.  */
 278         unsigned long   debugctlmsr;
 279 /* Debug Store - if not 0 points to a DS Save Area configuration;
 280  *               goes into MSR_IA32_DS_AREA */
 281         unsigned long   ds_area_msr;
 282 };
 283
 284 static inline unsigned long native_get_debugreg(int regno)
 285 {
 286         unsigned long val = 0;  /* Damn you, gcc! */
 287
 288         switch (regno) {
 289         case 0:
 290                 asm("mov %%db0, %0" :"=r" (val)); break;
 291         case 1:
 292                 asm("mov %%db1, %0" :"=r" (val)); break;
 293         case 2:
 294                 asm("mov %%db2, %0" :"=r" (val)); break;
 295         case 3:
 296                 asm("mov %%db3, %0" :"=r" (val)); break;
 297         case 6:
 298                 asm("mov %%db6, %0" :"=r" (val)); break;
 299         case 7:
 300                 asm("mov %%db7, %0" :"=r" (val)); break;
 301         default:
 302                 BUG();
 303         }
 304         return val;
 305 }
 306
 307 static inline void native_set_debugreg(int regno, unsigned long value)
 308 {
 309         switch (regno) {
 310         case 0:
 311                 asm("mov %0,%%db0"      : /* no output */ :"r" (value));
 312                 break;
 313         case 1:
 314                 asm("mov %0,%%db1"      : /* no output */ :"r" (value));
 315                 break;
 316         case 2:
 317                 asm("mov %0,%%db2"      : /* no output */ :"r" (value));
 318                 break;
 319         case 3:
 320                 asm("mov %0,%%db3"      : /* no output */ :"r" (value));
 321                 break;
 322         case 6:
 323                 asm("mov %0,%%db6"      : /* no output */ :"r" (value));
 324                 break;
 325         case 7:
 326                 asm("mov %0,%%db7"      : /* no output */ :"r" (value));
 327                 break;
 328         default:
 329                 BUG();
 330         }
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Set IOPL bits in EFLAGS from given mask
 335  */
 336 static inline void native_set_iopl_mask(unsigned mask)
 337 {
 338 #ifdef CONFIG_X86_32
 339         unsigned int reg;
 340         __asm__ __volatile__ ("pushfl;"
 341                               "popl %0;"
 342                               "andl %1, %0;"
 343                               "orl %2, %0;"
 344                               "pushl %0;"
 345                               "popfl"
 346                                 : "=&r" (reg)
 347                                 : "i" (~X86_EFLAGS_IOPL), "r" (mask));
 348 #endif
 349 }
 350
 351 static inline void native_load_sp0(struct tss_struct *tss,
 352                                    struct thread_struct *thread)
 353 {
 354         tss->x86_tss.sp0 = thread->sp0;
 355 #ifdef CONFIG_X86_32
 356         /* Only happens when SEP is enabled, no need to test "SEP"arately */
 357         if (unlikely(tss->x86_tss.ss1 != thread->sysenter_cs)) {
 358                 tss->x86_tss.ss1 = thread->sysenter_cs;
 359                 wrmsr(MSR_IA32_SYSENTER_CS, thread->sysenter_cs, 0);
 360         }
 361 #endif
 362 }
 363
 364 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
 365 #include <asm/paravirt.h>
 366 #else
 367 #define __cpuid native_cpuid
 368 #define paravirt_enabled() 0
 369
 370 /*
 371  * These special macros can be used to get or set a debugging register
 372  */
 373 #define get_debugreg(var, register)                             \
 374         (var) = native_get_debugreg(register)
 375 #define set_debugreg(value, register)                           \
 376         native_set_debugreg(register, value)
 377
 378 static inline void load_sp0(struct tss_struct *tss,
 379                             struct thread_struct *thread)
 380 {
 381         native_load_sp0(tss, thread);
 382 }
 383
 384 #define set_iopl_mask native_set_iopl_mask
 385 #endif /* CONFIG_PARAVIRT */
 386
 387 /*
 388  * Save the cr4 feature set we're using (ie
 389  * Pentium 4MB enable and PPro Global page
 390  * enable), so that any CPU's that boot up
 391  * after us can get the correct flags.
 392  */
 393 extern unsigned long mmu_cr4_features;
 394
 395 static inline void set_in_cr4(unsigned long mask)
 396 {
 397         unsigned cr4;
 398         mmu_cr4_features |= mask;
 399         cr4 = read_cr4();
 400         cr4 |= mask;
 401         write_cr4(cr4);
 402 }
 403
 404 static inline void clear_in_cr4(unsigned long mask)
 405 {
 406         unsigned cr4;
 407         mmu_cr4_features &= ~mask;
 408         cr4 = read_cr4();
 409         cr4 &= ~mask;
 410         write_cr4(cr4);
 411 }
 412
 413 struct microcode_header {
 414         unsigned int hdrver;
 415         unsigned int rev;
 416         unsigned int date;
 417         unsigned int sig;
 418         unsigned int cksum;
 419         unsigned int ldrver;
 420         unsigned int pf;
 421         unsigned int datasize;
 422         unsigned int totalsize;
 423         unsigned int reserved[3];
 424 };
 425
 426 struct microcode {
 427         struct microcode_header hdr;
 428         unsigned int bits[0];
 429 };
 430
 431 typedef struct microcode microcode_t;
 432 typedef struct microcode_header microcode_header_t;
 433
 434 /* microcode format is extended from prescott processors */
 435 struct extended_signature {
 436         unsigned int sig;
 437         unsigned int pf;
 438         unsigned int cksum;
 439 };
 440
 441 struct extended_sigtable {
 442         unsigned int count;
 443         unsigned int cksum;
 444         unsigned int reserved[3];
 445         struct extended_signature sigs[0];
 446 };
 447
 448 typedef struct {
 449         unsigned long seg;
 450 } mm_segment_t;
 451
 452
 453 /*
 454  * create a kernel thread without removing it from tasklists
 455  */
 456 extern int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags);
 457
 458 /* Free all resources held by a thread. */
 459 extern void release_thread(struct task_struct *);
 460
 461 /* Prepare to copy thread state - unlazy all lazy status */
 462 extern void prepare_to_copy(struct task_struct *tsk);
 463
 464 unsigned long get_wchan(struct task_struct *p);
 465
 466 /*
 467  * Generic CPUID function
 468  * clear %ecx since some cpus (Cyrix MII) do not set or clear %ecx
 469  * resulting in stale register contents being returned.
 470  */
 471 static inline void cpuid(unsigned int op,
 472                          unsigned int *eax, unsigned int *ebx,
 473                          unsigned int *ecx, unsigned int *edx)
 474 {
 475         *eax = op;
 476         *ecx = 0;
 477         __cpuid(eax, ebx, ecx, edx);
 478 }
 479
 480 /* Some CPUID calls want 'count' to be placed in ecx */
 481 static inline void cpuid_count(unsigned int op, int count,
 482                                unsigned int *eax, unsigned int *ebx,
 483                                unsigned int *ecx, unsigned int *edx)
 484 {
 485         *eax = op;
 486         *ecx = count;
 487         __cpuid(eax, ebx, ecx, edx);
 488 }
 489
 490 /*
 491  * CPUID functions returning a single datum
 492  */
 493 static inline unsigned int cpuid_eax(unsigned int op)
 494 {
 495         unsigned int eax, ebx, ecx, edx;
 496
 497         cpuid(op, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 498         return eax;
 499 }
 500 static inline unsigned int cpuid_ebx(unsigned int op)
 501 {
 502         unsigned int eax, ebx, ecx, edx;
 503
 504         cpuid(op, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 505         return ebx;
 506 }
 507 static inline unsigned int cpuid_ecx(unsigned int op)
 508 {
 509         unsigned int eax, ebx, ecx, edx;
 510
 511         cpuid(op, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 512         return ecx;
 513 }
 514 static inline unsigned int cpuid_edx(unsigned int op)
 515 {
 516         unsigned int eax, ebx, ecx, edx;
 517
 518         cpuid(op, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 519         return edx;
 520 }
 521
 522 /* REP NOP (PAUSE) is a good thing to insert into busy-wait loops. */
 523 static inline void rep_nop(void)
 524 {
 525         __asm__ __volatile__("rep;nop": : :"memory");
 526 }
 527
 528 /* Stop speculative execution */
 529 static inline void sync_core(void)
 530 {
 531         int tmp;
 532         asm volatile("cpuid" : "=a" (tmp) : "0" (1)
 533                                           : "ebx", "ecx", "edx", "memory");
 534 }
 535
 536 #define cpu_relax()   rep_nop()
 537
 538 static inline void __monitor(const void *eax, unsigned long ecx,
 539                 unsigned long edx)
 540 {
 541         /* "monitor %eax,%ecx,%edx;" */
 542         asm volatile(
 543                 ".byte 0x0f,0x01,0xc8;"
 544                 : :"a" (eax), "c" (ecx), "d"(edx));
 545 }
 546
 547 static inline void __mwait(unsigned long eax, unsigned long ecx)
 548 {
 549         /* "mwait %eax,%ecx;" */
 550         asm volatile(
 551                 ".byte 0x0f,0x01,0xc9;"
 552                 : :"a" (eax), "c" (ecx));
 553 }
 554
 555 static inline void __sti_mwait(unsigned long eax, unsigned long ecx)
 556 {
 557         /* "mwait %eax,%ecx;" */
 558         asm volatile(
 559                 "sti; .byte 0x0f,0x01,0xc9;"
 560                 : :"a" (eax), "c" (ecx));
 561 }
 562
 563 extern void mwait_idle_with_hints(unsigned long eax, unsigned long ecx);
 564
 565 extern int force_mwait;
 566
 567 extern void select_idle_routine(const struct cpuinfo_x86 *c);
 568
 569 extern unsigned long boot_option_idle_override;
 570
 571 extern void enable_sep_cpu(void);
 572 extern int sysenter_setup(void);
 573
 574 /* Defined in head.S */
 575 extern struct desc_ptr early_gdt_descr;
 576
 577 extern void cpu_set_gdt(int);
 578 extern void switch_to_new_gdt(void);
 579 extern void cpu_init(void);
 580 extern void init_gdt(int cpu);
 581
 582 /* from system description table in BIOS.  Mostly for MCA use, but
 583  * others may find it useful. */
 584 extern unsigned int machine_id;
 585 extern unsigned int machine_submodel_id;
 586 extern unsigned int BIOS_revision;
 587 extern unsigned int mca_pentium_flag;
 588
 589 /* Boot loader type from the setup header */
 590 extern int bootloader_type;
 591
 592 extern char ignore_fpu_irq;
 593 #define cache_line_size() (boot_cpu_data.x86_cache_alignment)
 594
 595 #define HAVE_ARCH_PICK_MMAP_LAYOUT 1
 596 #define ARCH_HAS_PREFETCHW
 597 #define ARCH_HAS_SPINLOCK_PREFETCH
 598
 599 #ifdef CONFIG_X86_32
 600 #define BASE_PREFETCH   ASM_NOP4
 601 #define ARCH_HAS_PREFETCH
 602 #else
 603 #define BASE_PREFETCH   "prefetcht0 (%1)"
 604 #endif
 605
 606 /* Prefetch instructions for Pentium III and AMD Athlon */
 607 /* It's not worth to care about 3dnow! prefetches for the K6
 608    because they are microcoded there and very slow.
 609    However we don't do prefetches for pre XP Athlons currently
 610    That should be fixed. */
 611 static inline void prefetch(const void *x)
 612 {
 613         alternative_input(BASE_PREFETCH,
 614                           "prefetchnta (%1)",
 615                           X86_FEATURE_XMM,
 616                           "r" (x));
 617 }
 618
 619 /* 3dnow! prefetch to get an exclusive cache line. Useful for
 620    spinlocks to avoid one state transition in the cache coherency protocol. */
 621 static inline void prefetchw(const void *x)
 622 {
 623         alternative_input(BASE_PREFETCH,
 624                           "prefetchw (%1)",
 625                           X86_FEATURE_3DNOW,
 626                           "r" (x));
 627 }
 628
 629 #define spin_lock_prefetch(x)   prefetchw(x)
 630 /* This decides where the kernel will search for a free chunk of vm
 631  * space during mmap's.
 632  */
 633 #define TASK_UNMAPPED_BASE      (PAGE_ALIGN(TASK_SIZE / 3))
 634
 635 #define KSTK_EIP(task) (task_pt_regs(task)->ip)
 636
 637 #endif