ima: add Kconfig default measurement list template
[linux/fpc-iii.git] / arch / xtensa / kernel / vectors.S
blobcb8fd44caabc6d246ce7975dfc0f370d87052fc2
1 /*
2  * arch/xtensa/kernel/vectors.S
3  *
4  * This file contains all exception vectors (user, kernel, and double),
5  * as well as the window vectors (overflow and underflow), and the debug
6  * vector. These are the primary vectors executed by the processor if an
7  * exception occurs.
8  *
9  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General
10  * Public License.  See the file "COPYING" in the main directory of
11  * this archive for more details.
12  *
13  * Copyright (C) 2005 - 2008 Tensilica, Inc.
14  *
15  * Chris Zankel <chris@zankel.net>
16  *
17  */
20  * We use a two-level table approach. The user and kernel exception vectors
21  * use a first-level dispatch table to dispatch the exception to a registered
22  * fast handler or the default handler, if no fast handler was registered.
23  * The default handler sets up a C-stack and dispatches the exception to a
24  * registerd C handler in the second-level dispatch table.
25  *
26  * Fast handler entry condition:
27  *
28  *   a0:        trashed, original value saved on stack (PT_AREG0)
29  *   a1:        a1
30  *   a2:        new stack pointer, original value in depc
31  *   a3:        dispatch table
32  *   depc:      a2, original value saved on stack (PT_DEPC)
33  *   excsave_1: a3
34  *
35  * The value for PT_DEPC saved to stack also functions as a boolean to
36  * indicate that the exception is either a double or a regular exception:
37  *
38  *   PT_DEPC    >= VALID_DOUBLE_EXCEPTION_ADDRESS: double exception
39  *              <  VALID_DOUBLE_EXCEPTION_ADDRESS: regular exception
40  *
41  * Note:  Neither the kernel nor the user exception handler generate literals.
42  *
43  */
45 #include <linux/linkage.h>
46 #include <asm/ptrace.h>
47 #include <asm/current.h>
48 #include <asm/asm-offsets.h>
49 #include <asm/pgtable.h>
50 #include <asm/processor.h>
51 #include <asm/page.h>
52 #include <asm/thread_info.h>
53 #include <asm/vectors.h>
55 #define WINDOW_VECTORS_SIZE   0x180
59  * User exception vector. (Exceptions with PS.UM == 1, PS.EXCM == 0)
60  *
61  * We get here when an exception occurred while we were in userland.
62  * We switch to the kernel stack and jump to the first level handler
63  * associated to the exception cause.
64  *
65  * Note: the saved kernel stack pointer (EXC_TABLE_KSTK) is already
66  *       decremented by PT_USER_SIZE.
67  */
69         .section .UserExceptionVector.text, "ax"
71 ENTRY(_UserExceptionVector)
73         xsr     a3, excsave1            # save a3 and get dispatch table
74         wsr     a2, depc                # save a2
75         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_KSTK  # load kernel stack to a2
76         s32i    a0, a2, PT_AREG0        # save a0 to ESF
77         rsr     a0, exccause            # retrieve exception cause
78         s32i    a0, a2, PT_DEPC         # mark it as a regular exception
79         addx4   a0, a0, a3              # find entry in table
80         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER     # load handler
81         xsr     a3, excsave1            # restore a3 and dispatch table
82         jx      a0
84 ENDPROC(_UserExceptionVector)
87  * Kernel exception vector. (Exceptions with PS.UM == 0, PS.EXCM == 0)
88  *
89  * We get this exception when we were already in kernel space.
90  * We decrement the current stack pointer (kernel) by PT_SIZE and
91  * jump to the first-level handler associated with the exception cause.
92  *
93  * Note: we need to preserve space for the spill region.
94  */
96         .section .KernelExceptionVector.text, "ax"
98 ENTRY(_KernelExceptionVector)
100         xsr     a3, excsave1            # save a3, and get dispatch table
101         wsr     a2, depc                # save a2
102         addi    a2, a1, -16-PT_SIZE     # adjust stack pointer
103         s32i    a0, a2, PT_AREG0        # save a0 to ESF
104         rsr     a0, exccause            # retrieve exception cause
105         s32i    a0, a2, PT_DEPC         # mark it as a regular exception
106         addx4   a0, a0, a3              # find entry in table
107         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_KERNEL   # load handler address
108         xsr     a3, excsave1            # restore a3 and dispatch table
109         jx      a0
111 ENDPROC(_KernelExceptionVector)
114  * Double exception vector (Exceptions with PS.EXCM == 1)
115  * We get this exception when another exception occurs while were are
116  * already in an exception, such as window overflow/underflow exception,
117  * or 'expected' exceptions, for example memory exception when we were trying
118  * to read data from an invalid address in user space.
120  * Note that this vector is never invoked for level-1 interrupts, because such
121  * interrupts are disabled (masked) when PS.EXCM is set.
123  * We decode the exception and take the appropriate action.  However, the
124  * double exception vector is much more careful, because a lot more error
125  * cases go through the double exception vector than through the user and
126  * kernel exception vectors.
128  * Occasionally, the kernel expects a double exception to occur.  This usually
129  * happens when accessing user-space memory with the user's permissions
130  * (l32e/s32e instructions).  The kernel state, though, is not always suitable
131  * for immediate transfer of control to handle_double, where "normal" exception
132  * processing occurs. Also in kernel mode, TLB misses can occur if accessing
133  * vmalloc memory, possibly requiring repair in a double exception handler.
135  * The variable at TABLE_FIXUP offset from the pointer in EXCSAVE_1 doubles as
136  * a boolean variable and a pointer to a fixup routine. If the variable
137  * EXC_TABLE_FIXUP is non-zero, this handler jumps to that address. A value of
138  * zero indicates to use the default kernel/user exception handler.
139  * There is only one exception, when the value is identical to the exc_table
140  * label, the kernel is in trouble. This mechanism is used to protect critical
141  * sections, mainly when the handler writes to the stack to assert the stack
142  * pointer is valid. Once the fixup/default handler leaves that area, the
143  * EXC_TABLE_FIXUP variable is reset to the fixup handler or zero.
145  * Procedures wishing to use this mechanism should set EXC_TABLE_FIXUP to the
146  * nonzero address of a fixup routine before it could cause a double exception
147  * and reset it before it returns.
149  * Some other things to take care of when a fast exception handler doesn't
150  * specify a particular fixup handler but wants to use the default handlers:
152  *  - The original stack pointer (in a1) must not be modified. The fast
153  *    exception handler should only use a2 as the stack pointer.
155  *  - If the fast handler manipulates the stack pointer (in a2), it has to
156  *    register a valid fixup handler and cannot use the default handlers.
158  *  - The handler can use any other generic register from a3 to a15, but it
159  *    must save the content of these registers to stack (PT_AREG3...PT_AREGx)
161  *  - These registers must be saved before a double exception can occur.
163  *  - If we ever implement handling signals while in double exceptions, the
164  *    number of registers a fast handler has saved (excluding a0 and a1) must
165  *    be written to  PT_AREG1. (1 if only a3 is used, 2 for a3 and a4, etc. )
167  * The fixup handlers are special handlers:
169  *  - Fixup entry conditions differ from regular exceptions:
171  *      a0:        DEPC
172  *      a1:        a1
173  *      a2:        trashed, original value in EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
174  *      a3:        exctable
175  *      depc:      a0
176  *      excsave_1: a3
178  *  - When the kernel enters the fixup handler, it still assumes it is in a
179  *    critical section, so EXC_TABLE_FIXUP variable is set to exc_table.
180  *    The fixup handler, therefore, has to re-register itself as the fixup
181  *    handler before it returns from the double exception.
183  *  - Fixup handler can share the same exception frame with the fast handler.
184  *    The kernel stack pointer is not changed when entering the fixup handler.
186  *  - Fixup handlers can jump to the default kernel and user exception
187  *    handlers. Before it jumps, though, it has to setup a exception frame
188  *    on stack. Because the default handler resets the register fixup handler
189  *    the fixup handler must make sure that the default handler returns to
190  *    it instead of the exception address, so it can re-register itself as
191  *    the fixup handler.
193  * In case of a critical condition where the kernel cannot recover, we jump
194  * to unrecoverable_exception with the following entry conditions.
195  * All registers a0...a15 are unchanged from the last exception, except:
197  *      a0:        last address before we jumped to the unrecoverable_exception.
198  *      excsave_1: a0
201  * See the handle_alloca_user and spill_registers routines for example clients.
203  * FIXME: Note: we currently don't allow signal handling coming from a double
204  *        exception, so the item markt with (*) is not required.
205  */
207         .section .DoubleExceptionVector.text, "ax"
208         .begin literal_prefix .DoubleExceptionVector
209         .globl _DoubleExceptionVector_WindowUnderflow
210         .globl _DoubleExceptionVector_WindowOverflow
212 ENTRY(_DoubleExceptionVector)
214         xsr     a3, excsave1
215         s32i    a2, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
217         /* Check for kernel double exception (usually fatal). */
219         rsr     a2, ps
220         _bbci.l a2, PS_UM_BIT, .Lksp
222         /* Check if we are currently handling a window exception. */
223         /* Note: We don't need to indicate that we enter a critical section. */
225         xsr     a0, depc                # get DEPC, save a0
227         movi    a2, WINDOW_VECTORS_VADDR
228         _bltu   a0, a2, .Lfixup
229         addi    a2, a2, WINDOW_VECTORS_SIZE
230         _bgeu   a0, a2, .Lfixup
232         /* Window overflow/underflow exception. Get stack pointer. */
234         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_KSTK
236         /* Check for overflow/underflow exception, jump if overflow. */
238         _bbci.l a0, 6, _DoubleExceptionVector_WindowOverflow
240         /*
241          * Restart window underflow exception.
242          * Currently:
243          *      depc = orig a0,
244          *      a0 = orig DEPC,
245          *      a2 = new sp based on KSTK from exc_table
246          *      a3 = excsave_1
247          *      excsave_1 = orig a3
248          *
249          * We return to the instruction in user space that caused the window
250          * underflow exception. Therefore, we change window base to the value
251          * before we entered the window underflow exception and prepare the
252          * registers to return as if we were coming from a regular exception
253          * by changing depc (in a0).
254          * Note: We can trash the current window frame (a0...a3) and depc!
255          */
256 _DoubleExceptionVector_WindowUnderflow:
257         xsr     a3, excsave1
258         wsr     a2, depc                # save stack pointer temporarily
259         rsr     a0, ps
260         extui   a0, a0, PS_OWB_SHIFT, PS_OWB_WIDTH
261         wsr     a0, windowbase
262         rsync
264         /* We are now in the previous window frame. Save registers again. */
266         xsr     a2, depc                # save a2 and get stack pointer
267         s32i    a0, a2, PT_AREG0
268         xsr     a3, excsave1
269         rsr     a0, exccause
270         s32i    a0, a2, PT_DEPC         # mark it as a regular exception
271         addx4   a0, a0, a3
272         xsr     a3, excsave1
273         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER
274         jx      a0
276         /*
277          * We only allow the ITLB miss exception if we are in kernel space.
278          * All other exceptions are unexpected and thus unrecoverable!
279          */
281 #ifdef CONFIG_MMU
282         .extern fast_second_level_miss_double_kernel
284 .Lksp:  /* a0: a0, a1: a1, a2: a2, a3: trashed, depc: depc, excsave: a3 */
286         rsr     a3, exccause
287         beqi    a3, EXCCAUSE_ITLB_MISS, 1f
288         addi    a3, a3, -EXCCAUSE_DTLB_MISS
289         bnez    a3, .Lunrecoverable
290 1:      movi    a3, fast_second_level_miss_double_kernel
291         jx      a3
292 #else
293 .equ    .Lksp,  .Lunrecoverable
294 #endif
296         /* Critical! We can't handle this situation. PANIC! */
298         .extern unrecoverable_exception
300 .Lunrecoverable_fixup:
301         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
302         xsr     a0, depc
304 .Lunrecoverable:
305         rsr     a3, excsave1
306         wsr     a0, excsave1
307         movi    a0, unrecoverable_exception
308         callx0  a0
310 .Lfixup:/* Check for a fixup handler or if we were in a critical section. */
312         /* a0: depc, a1: a1, a2: trash, a3: exctable, depc: a0, excsave1: a3 */
314         /* Enter critical section. */
316         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_FIXUP
317         s32i    a3, a3, EXC_TABLE_FIXUP
318         beq     a2, a3, .Lunrecoverable_fixup   # critical section
319         beqz    a2, .Ldflt                      # no handler was registered
321         /* a0: depc, a1: a1, a2: trash, a3: exctable, depc: a0, excsave: a3 */
323         jx      a2
325 .Ldflt: /* Get stack pointer. */
327         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
328         addi    a2, a2, -PT_USER_SIZE
330         /* a0: depc, a1: a1, a2: kstk, a3: exctable, depc: a0, excsave: a3 */
332         s32i    a0, a2, PT_DEPC
333         l32i    a0, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
334         xsr     a0, depc
335         s32i    a0, a2, PT_AREG0
337         /* a0: avail, a1: a1, a2: kstk, a3: exctable, depc: a2, excsave: a3 */
339         rsr     a0, exccause
340         addx4   a0, a0, a3
341         xsr     a3, excsave1
342         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER
343         jx      a0
345         /*
346          * Restart window OVERFLOW exception.
347          * Currently:
348          *      depc = orig a0,
349          *      a0 = orig DEPC,
350          *      a2 = new sp based on KSTK from exc_table
351          *      a3 = EXCSAVE_1
352          *      excsave_1 = orig a3
353          *
354          * We return to the instruction in user space that caused the window
355          * overflow exception. Therefore, we change window base to the value
356          * before we entered the window overflow exception and prepare the
357          * registers to return as if we were coming from a regular exception
358          * by changing DEPC (in a0).
359          *
360          * NOTE: We CANNOT trash the current window frame (a0...a3), but we
361          * can clobber depc.
362          *
363          * The tricky part here is that overflow8 and overflow12 handlers
364          * save a0, then clobber a0.  To restart the handler, we have to restore
365          * a0 if the double exception was past the point where a0 was clobbered.
366          *
367          * To keep things simple, we take advantage of the fact all overflow
368          * handlers save a0 in their very first instruction.  If DEPC was past
369          * that instruction, we can safely restore a0 from where it was saved
370          * on the stack.
371          *
372          * a0: depc, a1: a1, a2: kstk, a3: exc_table, depc: a0, excsave1: a3
373          */
374 _DoubleExceptionVector_WindowOverflow:
375         extui   a2, a0, 0, 6    # get offset into 64-byte vector handler
376         beqz    a2, 1f          # if at start of vector, don't restore
378         addi    a0, a0, -128
379         bbsi    a0, 8, 1f       # don't restore except for overflow 8 and 12
380         bbsi    a0, 7, 2f
382         /*
383          * Restore a0 as saved by _WindowOverflow8().
384          *
385          * FIXME:  we really need a fixup handler for this L32E,
386          * for the extremely unlikely case where the overflow handler's
387          * reference thru a0 gets a hardware TLB refill that bumps out
388          * the (distinct, aliasing) TLB entry that mapped its prior
389          * references thru a9, and where our reference now thru a9
390          * gets a 2nd-level miss exception (not hardware TLB refill).
391          */
393         l32e    a2, a9, -16
394         wsr     a2, depc        # replace the saved a0
395         j       1f
398         /*
399          * Restore a0 as saved by _WindowOverflow12().
400          *
401          * FIXME:  we really need a fixup handler for this L32E,
402          * for the extremely unlikely case where the overflow handler's
403          * reference thru a0 gets a hardware TLB refill that bumps out
404          * the (distinct, aliasing) TLB entry that mapped its prior
405          * references thru a13, and where our reference now thru a13
406          * gets a 2nd-level miss exception (not hardware TLB refill).
407          */
409         l32e    a2, a13, -16
410         wsr     a2, depc        # replace the saved a0
412         /*
413          * Restore WindowBase while leaving all address registers restored.
414          * We have to use ROTW for this, because WSR.WINDOWBASE requires
415          * an address register (which would prevent restore).
416          *
417          * Window Base goes from 0 ... 7 (Module 8)
418          * Window Start is 8 bits; Ex: (0b1010 1010):0x55 from series of call4s
419          */
421         rsr     a0, ps
422         extui   a0, a0, PS_OWB_SHIFT, PS_OWB_WIDTH
423         rsr     a2, windowbase
424         sub     a0, a2, a0
425         extui   a0, a0, 0, 3
427         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
428         xsr     a3, excsave1
429         beqi    a0, 1, .L1pane
430         beqi    a0, 3, .L3pane
432         rsr     a0, depc
433         rotw    -2
435         /*
436          * We are now in the user code's original window frame.
437          * Process the exception as a user exception as if it was
438          * taken by the user code.
439          *
440          * This is similar to the user exception vector,
441          * except that PT_DEPC isn't set to EXCCAUSE.
442          */
444         xsr     a3, excsave1
445         wsr     a2, depc
446         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_KSTK
447         s32i    a0, a2, PT_AREG0
448         rsr     a0, exccause
450         s32i    a0, a2, PT_DEPC
452         addx4   a0, a0, a3
453         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER
454         xsr     a3, excsave1
455         jx      a0
457 .L1pane:
458         rsr     a0, depc
459         rotw    -1
460         j       1b
462 .L3pane:
463         rsr     a0, depc
464         rotw    -3
465         j       1b
467         .end literal_prefix
469 ENDPROC(_DoubleExceptionVector)
472  * Debug interrupt vector
474  * There is not much space here, so simply jump to another handler.
475  * EXCSAVE[DEBUGLEVEL] has been set to that handler.
476  */
478         .section .DebugInterruptVector.text, "ax"
480 ENTRY(_DebugInterruptVector)
482         xsr     a0, SREG_EXCSAVE + XCHAL_DEBUGLEVEL
483         jx      a0
485 ENDPROC(_DebugInterruptVector)
490  * Medium priority level interrupt vectors
492  * Each takes less than 16 (0x10) bytes, no literals, by placing
493  * the extra 8 bytes that would otherwise be required in the window
494  * vectors area where there is space.  With relocatable vectors,
495  * all vectors are within ~ 4 kB range of each other, so we can
496  * simply jump (J) to another vector without having to use JX.
498  * common_exception code gets current IRQ level in PS.INTLEVEL
499  * and preserves it for the IRQ handling time.
500  */
502         .macro  irq_entry_level level
504         .if     XCHAL_EXCM_LEVEL >= \level
505         .section .Level\level\()InterruptVector.text, "ax"
506 ENTRY(_Level\level\()InterruptVector)
507         wsr     a0, excsave2
508         rsr     a0, epc\level
509         wsr     a0, epc1
510         movi    a0, EXCCAUSE_LEVEL1_INTERRUPT
511         wsr     a0, exccause
512         rsr     a0, eps\level
513                                         # branch to user or kernel vector
514         j       _SimulateUserKernelVectorException
515         .endif
517         .endm
519         irq_entry_level 2
520         irq_entry_level 3
521         irq_entry_level 4
522         irq_entry_level 5
523         irq_entry_level 6
526 /* Window overflow and underflow handlers.
527  * The handlers must be 64 bytes apart, first starting with the underflow
528  * handlers underflow-4 to underflow-12, then the overflow handlers
529  * overflow-4 to overflow-12.
531  * Note: We rerun the underflow handlers if we hit an exception, so
532  *       we try to access any page that would cause a page fault early.
533  */
535 #define ENTRY_ALIGN64(name)     \
536         .globl name;            \
537         .align 64;              \
538         name:
540         .section                .WindowVectors.text, "ax"
543 /* 4-Register Window Overflow Vector (Handler) */
545 ENTRY_ALIGN64(_WindowOverflow4)
547         s32e    a0, a5, -16
548         s32e    a1, a5, -12
549         s32e    a2, a5,  -8
550         s32e    a3, a5,  -4
551         rfwo
553 ENDPROC(_WindowOverflow4)
556 #if XCHAL_EXCM_LEVEL >= 2
557         /*  Not a window vector - but a convenient location
558          *  (where we know there's space) for continuation of
559          *  medium priority interrupt dispatch code.
560          *  On entry here, a0 contains PS, and EPC2 contains saved a0:
561          */
562         .align 4
563 _SimulateUserKernelVectorException:
564         addi    a0, a0, (1 << PS_EXCM_BIT)
565         wsr     a0, ps
566         bbsi.l  a0, PS_UM_BIT, 1f       # branch if user mode
567         rsr     a0, excsave2            # restore a0
568         j       _KernelExceptionVector  # simulate kernel vector exception
569 1:      rsr     a0, excsave2            # restore a0
570         j       _UserExceptionVector    # simulate user vector exception
571 #endif
574 /* 4-Register Window Underflow Vector (Handler) */
576 ENTRY_ALIGN64(_WindowUnderflow4)
578         l32e    a0, a5, -16
579         l32e    a1, a5, -12
580         l32e    a2, a5,  -8
581         l32e    a3, a5,  -4
582         rfwu
584 ENDPROC(_WindowUnderflow4)
586 /* 8-Register Window Overflow Vector (Handler) */
588 ENTRY_ALIGN64(_WindowOverflow8)
590         s32e    a0, a9, -16
591         l32e    a0, a1, -12
592         s32e    a2, a9,  -8
593         s32e    a1, a9, -12
594         s32e    a3, a9,  -4
595         s32e    a4, a0, -32
596         s32e    a5, a0, -28
597         s32e    a6, a0, -24
598         s32e    a7, a0, -20
599         rfwo
601 ENDPROC(_WindowOverflow8)
603 /* 8-Register Window Underflow Vector (Handler) */
605 ENTRY_ALIGN64(_WindowUnderflow8)
607         l32e    a1, a9, -12
608         l32e    a0, a9, -16
609         l32e    a7, a1, -12
610         l32e    a2, a9,  -8
611         l32e    a4, a7, -32
612         l32e    a3, a9,  -4
613         l32e    a5, a7, -28
614         l32e    a6, a7, -24
615         l32e    a7, a7, -20
616         rfwu
618 ENDPROC(_WindowUnderflow8)
620 /* 12-Register Window Overflow Vector (Handler) */
622 ENTRY_ALIGN64(_WindowOverflow12)
624         s32e    a0,  a13, -16
625         l32e    a0,  a1,  -12
626         s32e    a1,  a13, -12
627         s32e    a2,  a13,  -8
628         s32e    a3,  a13,  -4
629         s32e    a4,  a0,  -48
630         s32e    a5,  a0,  -44
631         s32e    a6,  a0,  -40
632         s32e    a7,  a0,  -36
633         s32e    a8,  a0,  -32
634         s32e    a9,  a0,  -28
635         s32e    a10, a0,  -24
636         s32e    a11, a0,  -20
637         rfwo
639 ENDPROC(_WindowOverflow12)
641 /* 12-Register Window Underflow Vector (Handler) */
643 ENTRY_ALIGN64(_WindowUnderflow12)
645         l32e    a1,  a13, -12
646         l32e    a0,  a13, -16
647         l32e    a11, a1,  -12
648         l32e    a2,  a13,  -8
649         l32e    a4,  a11, -48
650         l32e    a8,  a11, -32
651         l32e    a3,  a13,  -4
652         l32e    a5,  a11, -44
653         l32e    a6,  a11, -40
654         l32e    a7,  a11, -36
655         l32e    a9,  a11, -28
656         l32e    a10, a11, -24
657         l32e    a11, a11, -20
658         rfwu
660 ENDPROC(_WindowUnderflow12)
662         .text