arch/xtensa/kernel/vectors.S

   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  */
  18
  19 /*
  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  */
  44
  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
  54 #define WINDOW_VECTORS_SIZE   0x180
  55
  56
  57 /*
  58  * User exception vector. (Exceptions with PS.UM == 1, PS.EXCM == 0)
  59  *
  60  * We get here when an exception occurred while we were in userland.
  61  * We switch to the kernel stack and jump to the first level handler
  62  * associated to the exception cause.
  63  *
  64  * Note: the saved kernel stack pointer (EXC_TABLE_KSTK) is already
  65  *       decremented by PT_USER_SIZE.
  66  */
  67
  68         .section .UserExceptionVector.text, "ax"
  69
  70 ENTRY(_UserExceptionVector)
  71
  72         xsr     a3, excsave1            # save a3 and get dispatch table
  73         wsr     a2, depc                # save a2
  74         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_KSTK  # load kernel stack to a2
  75         s32i    a0, a2, PT_AREG0        # save a0 to ESF
  76         rsr     a0, exccause            # retrieve exception cause
  77         s32i    a0, a2, PT_DEPC         # mark it as a regular exception
  78         addx4   a0, a0, a3              # find entry in table
  79         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER     # load handler
  80         jx      a0
  81
  82 ENDPROC(_UserExceptionVector)
  83
  84 /*
  85  * Kernel exception vector. (Exceptions with PS.UM == 0, PS.EXCM == 0)
  86  *
  87  * We get this exception when we were already in kernel space.
  88  * We decrement the current stack pointer (kernel) by PT_SIZE and
  89  * jump to the first-level handler associated with the exception cause.
  90  *
  91  * Note: we need to preserve space for the spill region.
  92  */
  93
  94         .section .KernelExceptionVector.text, "ax"
  95
  96 ENTRY(_KernelExceptionVector)
  97
  98         xsr     a3, excsave1            # save a3, and get dispatch table
  99         wsr     a2, depc                # save a2
 100         addi    a2, a1, -16-PT_SIZE     # adjust stack pointer
 101         s32i    a0, a2, PT_AREG0        # save a0 to ESF
 102         rsr     a0, exccause            # retrieve exception cause
 103         s32i    a0, a2, PT_DEPC         # mark it as a regular exception
 104         addx4   a0, a0, a3              # find entry in table
 105         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_KERNEL   # load handler address
 106         jx      a0
 107
 108 ENDPROC(_KernelExceptionVector)
 109
 110 /*
 111  * Double exception vector (Exceptions with PS.EXCM == 1)
 112  * We get this exception when another exception occurs while were are
 113  * already in an exception, such as window overflow/underflow exception,
 114  * or 'expected' exceptions, for example memory exception when we were trying
 115  * to read data from an invalid address in user space.
 116  *
 117  * Note that this vector is never invoked for level-1 interrupts, because such
 118  * interrupts are disabled (masked) when PS.EXCM is set.
 119  *
 120  * We decode the exception and take the appropriate action.  However, the
 121  * double exception vector is much more careful, because a lot more error
 122  * cases go through the double exception vector than through the user and
 123  * kernel exception vectors.
 124  *
 125  * Occasionally, the kernel expects a double exception to occur.  This usually
 126  * happens when accessing user-space memory with the user's permissions
 127  * (l32e/s32e instructions).  The kernel state, though, is not always suitable
 128  * for immediate transfer of control to handle_double, where "normal" exception
 129  * processing occurs. Also in kernel mode, TLB misses can occur if accessing
 130  * vmalloc memory, possibly requiring repair in a double exception handler.
 131  *
 132  * The variable at TABLE_FIXUP offset from the pointer in EXCSAVE_1 doubles as
 133  * a boolean variable and a pointer to a fixup routine. If the variable
 134  * EXC_TABLE_FIXUP is non-zero, this handler jumps to that address. A value of
 135  * zero indicates to use the default kernel/user exception handler.
 136  * There is only one exception, when the value is identical to the exc_table
 137  * label, the kernel is in trouble. This mechanism is used to protect critical
 138  * sections, mainly when the handler writes to the stack to assert the stack
 139  * pointer is valid. Once the fixup/default handler leaves that area, the
 140  * EXC_TABLE_FIXUP variable is reset to the fixup handler or zero.
 141  *
 142  * Procedures wishing to use this mechanism should set EXC_TABLE_FIXUP to the
 143  * nonzero address of a fixup routine before it could cause a double exception
 144  * and reset it before it returns.
 145  *
 146  * Some other things to take care of when a fast exception handler doesn't
 147  * specify a particular fixup handler but wants to use the default handlers:
 148  *
 149  *  - The original stack pointer (in a1) must not be modified. The fast
 150  *    exception handler should only use a2 as the stack pointer.
 151  *
 152  *  - If the fast handler manipulates the stack pointer (in a2), it has to
 153  *    register a valid fixup handler and cannot use the default handlers.
 154  *
 155  *  - The handler can use any other generic register from a3 to a15, but it
 156  *    must save the content of these registers to stack (PT_AREG3...PT_AREGx)
 157  *
 158  *  - These registers must be saved before a double exception can occur.
 159  *
 160  *  - If we ever implement handling signals while in double exceptions, the
 161  *    number of registers a fast handler has saved (excluding a0 and a1) must
 162  *    be written to  PT_AREG1. (1 if only a3 is used, 2 for a3 and a4, etc. )
 163  *
 164  * The fixup handlers are special handlers:
 165  *
 166  *  - Fixup entry conditions differ from regular exceptions:
 167  *
 168  *      a0:        DEPC
 169  *      a1:        a1
 170  *      a2:        trashed, original value in EXC_TABLE_DOUBLE_A2
 171  *      a3:        exctable
 172  *      depc:      a0
 173  *      excsave_1: a3
 174  *
 175  *  - When the kernel enters the fixup handler, it still assumes it is in a
 176  *    critical section, so EXC_TABLE_FIXUP variable is set to exc_table.
 177  *    The fixup handler, therefore, has to re-register itself as the fixup
 178  *    handler before it returns from the double exception.
 179  *
 180  *  - Fixup handler can share the same exception frame with the fast handler.
 181  *    The kernel stack pointer is not changed when entering the fixup handler.
 182  *
 183  *  - Fixup handlers can jump to the default kernel and user exception
 184  *    handlers. Before it jumps, though, it has to setup a exception frame
 185  *    on stack. Because the default handler resets the register fixup handler
 186  *    the fixup handler must make sure that the default handler returns to
 187  *    it instead of the exception address, so it can re-register itself as
 188  *    the fixup handler.
 189  *
 190  * In case of a critical condition where the kernel cannot recover, we jump
 191  * to unrecoverable_exception with the following entry conditions.
 192  * All registers a0...a15 are unchanged from the last exception, except:
 193  *
 194  *      a0:        last address before we jumped to the unrecoverable_exception.
 195  *      excsave_1: a0
 196  *
 197  *
 198  * See the handle_alloca_user and spill_registers routines for example clients.
 199  *
 200  * FIXME: Note: we currently don't allow signal handling coming from a double
 201  *        exception, so the item markt with (*) is not required.
 202  */
 203
 204         .section .DoubleExceptionVector.text, "ax"
 205         .begin literal_prefix .DoubleExceptionVector
 206
 207 ENTRY(_DoubleExceptionVector)
 208
 209         /* Deliberately destroy excsave (don't assume it's value was valid). */
 210
 211         wsr     a3, excsave1            # save a3
 212
 213         /* Check for kernel double exception (usually fatal). */
 214
 215         rsr     a3, ps
 216         _bbci.l a3, PS_UM_BIT, .Lksp
 217
 218         /* Check if we are currently handling a window exception. */
 219         /* Note: We don't need to indicate that we enter a critical section. */
 220
 221         xsr     a0, depc                # get DEPC, save a0
 222
 223         movi    a3, XCHAL_WINDOW_VECTORS_VADDR
 224         _bltu   a0, a3, .Lfixup
 225         addi    a3, a3, WINDOW_VECTORS_SIZE
 226         _bgeu   a0, a3, .Lfixup
 227
 228         /* Window overflow/underflow exception. Get stack pointer. */
 229
 230         mov     a3, a2
 231         /* This explicit literal and the following references to it are made
 232          * in order to fit DoubleExceptionVector.literals into the available
 233          * 16-byte gap before DoubleExceptionVector.text in the absence of
 234          * link time relaxation. See kernel/vmlinux.lds.S
 235          */
 236         .literal .Lexc_table, exc_table
 237         l32r    a2, .Lexc_table
 238         l32i    a2, a2, EXC_TABLE_KSTK
 239
 240         /* Check for overflow/underflow exception, jump if overflow. */
 241
 242         _bbci.l a0, 6, .Lovfl
 243
 244         /* a0: depc, a1: a1, a2: kstk, a3: a2, depc: a0, excsave: a3  */
 245
 246         /* Restart window underflow exception.
 247          * We return to the instruction in user space that caused the window
 248          * underflow exception. Therefore, we change window base to the value
 249          * before we entered the window underflow exception and prepare the
 250          * registers to return as if we were coming from a regular exception
 251          * by changing depc (in a0).
 252          * Note: We can trash the current window frame (a0...a3) and depc!
 253          */
 254
 255         wsr     a2, depc                # save stack pointer temporarily
 256         rsr     a0, ps
 257         extui   a0, a0, PS_OWB_SHIFT, 4
 258         wsr     a0, windowbase
 259         rsync
 260
 261         /* We are now in the previous window frame. Save registers again. */
 262
 263         xsr     a2, depc                # save a2 and get stack pointer
 264         s32i    a0, a2, PT_AREG0
 265
 266         wsr     a3, excsave1            # save a3
 267         l32r    a3, .Lexc_table
 268
 269         rsr     a0, exccause
 270         s32i    a0, a2, PT_DEPC         # mark it as a regular exception
 271         addx4   a0, a0, a3
 272         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER
 273         jx      a0
 274
 275 .Lfixup:/* Check for a fixup handler or if we were in a critical section. */
 276
 277         /* a0: depc, a1: a1, a2: a2, a3: trashed, depc: a0, excsave1: a3 */
 278
 279         l32r    a3, .Lexc_table
 280         s32i    a2, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE   # temporary variable
 281
 282         /* Enter critical section. */
 283
 284         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_FIXUP
 285         s32i    a3, a3, EXC_TABLE_FIXUP
 286         beq     a2, a3, .Lunrecoverable_fixup   # critical!
 287         beqz    a2, .Ldflt                      # no handler was registered
 288
 289         /* a0: depc, a1: a1, a2: trash, a3: exctable, depc: a0, excsave: a3 */
 290
 291         jx      a2
 292
 293 .Ldflt: /* Get stack pointer. */
 294
 295         l32i    a3, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
 296         addi    a2, a3, -PT_USER_SIZE
 297
 298 .Lovfl: /* Jump to default handlers. */
 299
 300         /* a0: depc, a1: a1, a2: kstk, a3: a2, depc: a0, excsave: a3 */
 301
 302         xsr     a3, depc
 303         s32i    a0, a2, PT_DEPC
 304         s32i    a3, a2, PT_AREG0
 305
 306         /* a0: avail, a1: a1, a2: kstk, a3: avail, depc: a2, excsave: a3 */
 307
 308         l32r    a3, .Lexc_table
 309         rsr     a0, exccause
 310         addx4   a0, a0, a3
 311         l32i    a0, a0, EXC_TABLE_FAST_USER
 312         jx      a0
 313
 314         /*
 315          * We only allow the ITLB miss exception if we are in kernel space.
 316          * All other exceptions are unexpected and thus unrecoverable!
 317          */
 318
 319 #ifdef CONFIG_MMU
 320         .extern fast_second_level_miss_double_kernel
 321
 322 .Lksp:  /* a0: a0, a1: a1, a2: a2, a3: trashed, depc: depc, excsave: a3 */
 323
 324         rsr     a3, exccause
 325         beqi    a3, EXCCAUSE_ITLB_MISS, 1f
 326         addi    a3, a3, -EXCCAUSE_DTLB_MISS
 327         bnez    a3, .Lunrecoverable
 328 1:      movi    a3, fast_second_level_miss_double_kernel
 329         jx      a3
 330 #else
 331 .equ    .Lksp,  .Lunrecoverable
 332 #endif
 333
 334         /* Critical! We can't handle this situation. PANIC! */
 335
 336         .extern unrecoverable_exception
 337
 338 .Lunrecoverable_fixup:
 339         l32i    a2, a3, EXC_TABLE_DOUBLE_SAVE
 340         xsr     a0, depc
 341
 342 .Lunrecoverable:
 343         rsr     a3, excsave1
 344         wsr     a0, excsave1
 345         movi    a0, unrecoverable_exception
 346         callx0  a0
 347
 348         .end literal_prefix
 349
 350 ENDPROC(_DoubleExceptionVector)
 351
 352 /*
 353  * Debug interrupt vector
 354  *
 355  * There is not much space here, so simply jump to another handler.
 356  * EXCSAVE[DEBUGLEVEL] has been set to that handler.
 357  */
 358
 359         .section .DebugInterruptVector.text, "ax"
 360
 361 ENTRY(_DebugInterruptVector)
 362
 363         xsr     a0, SREG_EXCSAVE + XCHAL_DEBUGLEVEL
 364         jx      a0
 365
 366 ENDPROC(_DebugInterruptVector)
 367
 368
 369
 370 /*
 371  * Medium priority level interrupt vectors
 372  *
 373  * Each takes less than 16 (0x10) bytes, no literals, by placing
 374  * the extra 8 bytes that would otherwise be required in the window
 375  * vectors area where there is space.  With relocatable vectors,
 376  * all vectors are within ~ 4 kB range of each other, so we can
 377  * simply jump (J) to another vector without having to use JX.
 378  *
 379  * common_exception code gets current IRQ level in PS.INTLEVEL
 380  * and preserves it for the IRQ handling time.
 381  */
 382
 383         .macro  irq_entry_level level
 384
 385         .if     XCHAL_EXCM_LEVEL >= \level
 386         .section .Level\level\()InterruptVector.text, "ax"
 387 ENTRY(_Level\level\()InterruptVector)
 388         wsr     a0, epc1
 389         rsr     a0, epc\level
 390         xsr     a0, epc1
 391                                         # branch to user or kernel vector
 392         j       _SimulateUserKernelVectorException
 393         .endif
 394
 395         .endm
 396
 397         irq_entry_level 2
 398         irq_entry_level 3
 399         irq_entry_level 4
 400         irq_entry_level 5
 401         irq_entry_level 6
 402
 403
 404 /* Window overflow and underflow handlers.
 405  * The handlers must be 64 bytes apart, first starting with the underflow
 406  * handlers underflow-4 to underflow-12, then the overflow handlers
 407  * overflow-4 to overflow-12.
 408  *
 409  * Note: We rerun the underflow handlers if we hit an exception, so
 410  *       we try to access any page that would cause a page fault early.
 411  */
 412
 413 #define ENTRY_ALIGN64(name)     \
 414         .globl name;            \
 415         .align 64;              \
 416         name:
 417
 418         .section                .WindowVectors.text, "ax"
 419
 420
 421 /* 4-Register Window Overflow Vector (Handler) */
 422
 423 ENTRY_ALIGN64(_WindowOverflow4)
 424
 425         s32e    a0, a5, -16
 426         s32e    a1, a5, -12
 427         s32e    a2, a5,  -8
 428         s32e    a3, a5,  -4
 429         rfwo
 430
 431 ENDPROC(_WindowOverflow4)
 432
 433
 434 #if XCHAL_EXCM_LEVEL >= 2
 435         /*  Not a window vector - but a convenient location
 436          *  (where we know there's space) for continuation of
 437          *  medium priority interrupt dispatch code.
 438          *  On entry here, a0 contains PS, and EPC2 contains saved a0:
 439          */
 440         .align 4
 441 _SimulateUserKernelVectorException:
 442         wsr     a0, excsave2
 443         movi    a0, 4                   # LEVEL1_INTERRUPT cause
 444         wsr     a0, exccause
 445         rsr     a0, ps
 446         bbsi.l  a0, PS_UM_BIT, 1f       # branch if user mode
 447         rsr     a0, excsave2            # restore a0
 448         j       _KernelExceptionVector  # simulate kernel vector exception
 449 1:      rsr     a0, excsave2            # restore a0
 450         j       _UserExceptionVector    # simulate user vector exception
 451 #endif
 452
 453
 454 /* 4-Register Window Underflow Vector (Handler) */
 455
 456 ENTRY_ALIGN64(_WindowUnderflow4)
 457
 458         l32e    a0, a5, -16
 459         l32e    a1, a5, -12
 460         l32e    a2, a5,  -8
 461         l32e    a3, a5,  -4
 462         rfwu
 463
 464 ENDPROC(_WindowUnderflow4)
 465
 466 /* 8-Register Window Overflow Vector (Handler) */
 467
 468 ENTRY_ALIGN64(_WindowOverflow8)
 469
 470         s32e    a0, a9, -16
 471         l32e    a0, a1, -12
 472         s32e    a2, a9,  -8
 473         s32e    a1, a9, -12
 474         s32e    a3, a9,  -4
 475         s32e    a4, a0, -32
 476         s32e    a5, a0, -28
 477         s32e    a6, a0, -24
 478         s32e    a7, a0, -20
 479         rfwo
 480
 481 ENDPROC(_WindowOverflow8)
 482
 483 /* 8-Register Window Underflow Vector (Handler) */
 484
 485 ENTRY_ALIGN64(_WindowUnderflow8)
 486
 487         l32e    a1, a9, -12
 488         l32e    a0, a9, -16
 489         l32e    a7, a1, -12
 490         l32e    a2, a9,  -8
 491         l32e    a4, a7, -32
 492         l32e    a3, a9,  -4
 493         l32e    a5, a7, -28
 494         l32e    a6, a7, -24
 495         l32e    a7, a7, -20
 496         rfwu
 497
 498 ENDPROC(_WindowUnderflow8)
 499
 500 /* 12-Register Window Overflow Vector (Handler) */
 501
 502 ENTRY_ALIGN64(_WindowOverflow12)
 503
 504         s32e    a0,  a13, -16
 505         l32e    a0,  a1,  -12
 506         s32e    a1,  a13, -12
 507         s32e    a2,  a13,  -8
 508         s32e    a3,  a13,  -4
 509         s32e    a4,  a0,  -48
 510         s32e    a5,  a0,  -44
 511         s32e    a6,  a0,  -40
 512         s32e    a7,  a0,  -36
 513         s32e    a8,  a0,  -32
 514         s32e    a9,  a0,  -28
 515         s32e    a10, a0,  -24
 516         s32e    a11, a0,  -20
 517         rfwo
 518
 519 ENDPROC(_WindowOverflow12)
 520
 521 /* 12-Register Window Underflow Vector (Handler) */
 522
 523 ENTRY_ALIGN64(_WindowUnderflow12)
 524
 525         l32e    a1,  a13, -12
 526         l32e    a0,  a13, -16
 527         l32e    a11, a1,  -12
 528         l32e    a2,  a13,  -8
 529         l32e    a4,  a11, -48
 530         l32e    a8,  a11, -32
 531         l32e    a3,  a13,  -4
 532         l32e    a5,  a11, -44
 533         l32e    a6,  a11, -40
 534         l32e    a7,  a11, -36
 535         l32e    a9,  a11, -28
 536         l32e    a10, a11, -24
 537         l32e    a11, a11, -20
 538         rfwu
 539
 540 ENDPROC(_WindowUnderflow12)
 541
 542         .text