sys/i386/include/atomic.h

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1998 Doug Rabson
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * $FreeBSD: src/sys/i386/include/atomic.h,v 1.9.2.1 2000/07/07 00:38:47 obrien Exp $
  27  * $DragonFly: src/sys/i386/include/Attic/atomic.h,v 1.14 2005/08/28 15:27:05 hsu Exp $
  28  */
  29 #ifndef _MACHINE_ATOMIC_H_
  30 #define _MACHINE_ATOMIC_H_
  31
  32 /*
  33  * Various simple arithmetic on memory which is atomic in the presence
  34  * of interrupts and multiple processors.
  35  *
  36  * atomic_set_char(P, V)        (*(u_char*)(P) |= (V))
  37  * atomic_clear_char(P, V)      (*(u_char*)(P) &= ~(V))
  38  * atomic_add_char(P, V)        (*(u_char*)(P) += (V))
  39  * atomic_subtract_char(P, V)   (*(u_char*)(P) -= (V))
  40  *
  41  * atomic_set_short(P, V)       (*(u_short*)(P) |= (V))
  42  * atomic_clear_short(P, V)     (*(u_short*)(P) &= ~(V))
  43  * atomic_add_short(P, V)       (*(u_short*)(P) += (V))
  44  * atomic_subtract_short(P, V)  (*(u_short*)(P) -= (V))
  45  *
  46  * atomic_set_int(P, V)         (*(u_int*)(P) |= (V))
  47  * atomic_clear_int(P, V)       (*(u_int*)(P) &= ~(V))
  48  * atomic_add_int(P, V)         (*(u_int*)(P) += (V))
  49  * atomic_subtract_int(P, V)    (*(u_int*)(P) -= (V))
  50  *
  51  * atomic_set_long(P, V)        (*(u_long*)(P) |= (V))
  52  * atomic_clear_long(P, V)      (*(u_long*)(P) &= ~(V))
  53  * atomic_add_long(P, V)        (*(u_long*)(P) += (V))
  54  * atomic_subtract_long(P, V)   (*(u_long*)(P) -= (V))
  55  */
  56
  57 /*
  58  * The above functions are expanded inline in the statically-linked
  59  * kernel.  Lock prefixes are generated if an SMP kernel is being
  60  * built.
  61  *
  62  * Kernel modules call real functions which are built into the kernel.
  63  * This allows kernel modules to be portable between UP and SMP systems.
  64  */
  65 #if defined(KLD_MODULE)
  66 #define ATOMIC_ASM(NAME, TYPE, OP, V)                   \
  67         extern void atomic_##NAME##_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v); \
  68         extern void atomic_##NAME##_##TYPE##_nonlocked(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v);
  69 #else /* !KLD_MODULE */
  70 #if defined(SMP)
  71 #define MPLOCKED        "lock ; "
  72 #else
  73 #define MPLOCKED
  74 #endif
  75
  76 /*
  77  * The assembly is volatilized to demark potential before-and-after side
  78  * effects if an interrupt or SMP collision were to occur.  The primary
  79  * atomic instructions are MP safe, the nonlocked instructions are
  80  * local-interrupt-safe (so we don't depend on C 'X |= Y' generating an
  81  * atomic instruction).
  82  *
  83  * +m - memory is read and written (=m - memory is only written)
  84  * iq - integer constant or %ax/%bx/%cx/%dx (ir = int constant or any reg)
  85  *      (Note: byte instructions only work on %ax,%bx,%cx, or %dx).  iq
  86  *      is good enough for our needs so don't get fancy.
  87  */
  88
  89 /* egcs 1.1.2+ version */
  90 #define ATOMIC_ASM(NAME, TYPE, OP, V)                   \
  91 static __inline void                                    \
  92 atomic_##NAME##_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
  93 {                                                       \
  94         __asm __volatile(MPLOCKED OP                    \
  95                          : "+m" (*p)                    \
  96                          : "iq" (V));                   \
  97 }                                                       \
  98 static __inline void                                    \
  99 atomic_##NAME##_##TYPE##_nonlocked(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 100 {                                                       \
 101         __asm __volatile(OP                             \
 102                          : "+m" (*p)                    \
 103                          : "iq" (V));                   \
 104 }
 105
 106 #endif /* KLD_MODULE */
 107
 108 /* egcs 1.1.2+ version */
 109 ATOMIC_ASM(set,      char,  "orb %b1,%0",   v)
 110 ATOMIC_ASM(clear,    char,  "andb %b1,%0", ~v)
 111 ATOMIC_ASM(add,      char,  "addb %b1,%0",  v)
 112 ATOMIC_ASM(subtract, char,  "subb %b1,%0",  v)
 113
 114 ATOMIC_ASM(set,      short, "orw %w1,%0",   v)
 115 ATOMIC_ASM(clear,    short, "andw %w1,%0", ~v)
 116 ATOMIC_ASM(add,      short, "addw %w1,%0",  v)
 117 ATOMIC_ASM(subtract, short, "subw %w1,%0",  v)
 118
 119 ATOMIC_ASM(set,      int,   "orl %1,%0",   v)
 120 ATOMIC_ASM(clear,    int,   "andl %1,%0", ~v)
 121 ATOMIC_ASM(add,      int,   "addl %1,%0",  v)
 122 ATOMIC_ASM(subtract, int,   "subl %1,%0",  v)
 123
 124 ATOMIC_ASM(set,      long,  "orl %1,%0",   v)
 125 ATOMIC_ASM(clear,    long,  "andl %1,%0", ~v)
 126 ATOMIC_ASM(add,      long,  "addl %1,%0",  v)
 127 ATOMIC_ASM(subtract, long,  "subl %1,%0",  v)
 128
 129 /*
 130  * atomic_poll_acquire_int(P)   Returns non-zero on success, 0 if the lock
 131  *                              has already been acquired.
 132  * atomic_poll_release_int(P)
 133  *
 134  * These support the NDIS driver and are also used for IPIQ interlocks
 135  * between cpus.  Both the acquisition and release must be
 136  * cache-synchronizing instructions.
 137  */
 138
 139 #if defined(KLD_MODULE)
 140
 141 extern int atomic_swap_int(volatile int *addr, int value);
 142 extern int atomic_poll_acquire_int(volatile u_int *p);
 143 extern void atomic_poll_release_int(volatile u_int *p);
 144
 145 #else
 146
 147 static __inline int
 148 atomic_swap_int(volatile int *addr, int value)
 149 {
 150         __asm __volatile("xchgl %0, %1" :
 151             "=r" (value), "=m" (*addr) : "0" (value) : "memory");
 152         return (value);
 153 }
 154
 155 static __inline
 156 int
 157 atomic_poll_acquire_int(volatile u_int *p)
 158 {
 159         u_int data;
 160
 161         __asm __volatile(MPLOCKED "btsl $0,%0; setnc %%al; andl $255,%%eax" : "+m" (*p), "=a" (data));
 162         return(data);
 163 }
 164
 165 static __inline
 166 void
 167 atomic_poll_release_int(volatile u_int *p)
 168 {
 169         __asm __volatile(MPLOCKED "btrl $0,%0" : "+m" (*p));
 170 }
 171
 172 #endif
 173
 174 /*
 175  * These functions operate on a 32 bit interrupt interlock which is defined
 176  * as follows:
 177  *
 178  *      bit 0-30        interrupt handler disabled bits (counter)
 179  *      bit 31          interrupt handler currently running bit (1 = run)
 180  *
 181  * atomic_intr_cond_test(P)     Determine if the interlock is in an
 182  *                              acquired state.  Returns 0 if it not
 183  *                              acquired, non-zero if it is.
 184  *
 185  * atomic_intr_cond_enter(P, func, arg)
 186  *                              Increment the request counter and attempt to
 187  *                              set bit 31 to acquire the interlock.  If
 188  *                              we are unable to set bit 31 func(arg) is
 189  *                              called in a loop until we are able to set
 190  *                              bit 31.
 191  *
 192  * atomic_intr_cond_exit(P, func, arg)
 193  *                              Decrement the request counter and clear bit
 194  *                              31.  If the request counter is still non-zero
 195  *                              call func(arg) once.
 196  *
 197  * atomic_intr_handler_disable(P)
 198  *                              Set bit 30, indicating that the interrupt
 199  *                              handler has been disabled.  Must be called
 200  *                              after the hardware is disabled.
 201  *
 202  *                              Returns bit 31 indicating whether a serialized
 203  *                              accessor is active (typically the interrupt
 204  *                              handler is running).  0 == not active,
 205  *                              non-zero == active.
 206  *
 207  * atomic_intr_handler_enable(P)
 208  *                              Clear bit 30, indicating that the interrupt
 209  *                              handler has been enabled.  Must be called
 210  *                              before the hardware is actually enabled.
 211  *
 212  * atomic_intr_handler_is_enabled(P)
 213  *                              Returns bit 30, 0 indicates that the handler
 214  *                              is enabled, non-zero indicates that it is
 215  *                              disabled.  The request counter portion of
 216  *                              the field is ignored.
 217  */
 218
 219 #ifndef __ATOMIC_INTR_T
 220 #define __ATOMIC_INTR_T
 221 typedef volatile int atomic_intr_t;
 222 #endif
 223
 224 #if defined(KLD_MODULE)
 225
 226 void atomic_intr_init(atomic_intr_t *p);
 227 int atomic_intr_handler_disable(atomic_intr_t *p);
 228 void atomic_intr_handler_enable(atomic_intr_t *p);
 229 int atomic_intr_handler_is_enabled(atomic_intr_t *p);
 230 int atomic_intr_cond_test(atomic_intr_t *p);
 231 void atomic_intr_cond_enter(atomic_intr_t *p, void (*func)(void *), void *arg);
 232 void atomic_intr_cond_exit(atomic_intr_t *p, void (*func)(void *), void *arg);
 233
 234 #else
 235
 236 static __inline
 237 void
 238 atomic_intr_init(atomic_intr_t *p)
 239 {
 240         *p = 0;
 241 }
 242
 243 static __inline
 244 int
 245 atomic_intr_handler_disable(atomic_intr_t *p)
 246 {
 247         int data;
 248
 249         __asm __volatile(MPLOCKED "orl $0x40000000,%1; movl %1,%%eax; " \
 250                                   "andl $0x80000000,%%eax" \
 251                                   : "=a"(data) , "+m"(*p));
 252         return(data);
 253 }
 254
 255 static __inline
 256 void
 257 atomic_intr_handler_enable(atomic_intr_t *p)
 258 {
 259         __asm __volatile(MPLOCKED "andl $0xBFFFFFFF,%0" : "+m" (*p));
 260 }
 261
 262 static __inline
 263 int
 264 atomic_intr_handler_is_enabled(atomic_intr_t *p)
 265 {
 266         int data;
 267
 268         __asm __volatile("movl %1,%%eax; andl $0x40000000,%%eax" \
 269                          : "=a"(data) : "m"(*p));
 270         return(data);
 271 }
 272
 273 static __inline
 274 void
 275 atomic_intr_cond_enter(atomic_intr_t *p, void (*func)(void *), void *arg)
 276 {
 277         __asm __volatile(MPLOCKED "incl %0; " \
 278                          "1: ;" \
 279                          MPLOCKED "btsl $31,%0; jnc 2f; " \
 280                          "pushl %2; call *%1; addl $4,%%esp; " \
 281                          "jmp 1b; " \
 282                          "2: ;" \
 283                          : "+m" (*p) \
 284                          : "r"(func), "m"(arg) \
 285                          : "ax", "cx", "dx");
 286 }
 287
 288 static __inline
 289 int
 290 atomic_intr_cond_test(atomic_intr_t *p)
 291 {
 292         return((int)(*p & 0x80000000));
 293 }
 294
 295 static __inline
 296 void
 297 atomic_intr_cond_exit(atomic_intr_t *p, void (*func)(void *), void *arg)
 298 {
 299         __asm __volatile(MPLOCKED "decl %0; " \
 300                         MPLOCKED "btrl $31,%0; " \
 301                         "testl $0x3FFFFFFF,%0; jz 1f; " \
 302                          "pushl %2; call *%1; addl $4,%%esp; " \
 303                          "1: ;" \
 304                          : "+m" (*p) \
 305                          : "r"(func), "m"(arg) \
 306                          : "ax", "cx", "dx");
 307 }
 308
 309 #endif
 310
 311 #endif /* ! _MACHINE_ATOMIC_H_ */