sys/cpu/x86_64/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  */
  28 #ifndef _CPU_ATOMIC_H_
  29 #define _CPU_ATOMIC_H_
  30
  31 #ifndef _SYS_TYPES_H_
  32 #include <sys/types.h>
  33 #endif
  34
  35 /*
  36  * Various simple arithmetic on memory which is atomic in the presence
  37  * of interrupts and multiple processors.
  38  *
  39  * atomic_set_char(P, V)        (*(u_char*)(P) |= (V))
  40  * atomic_clear_char(P, V)      (*(u_char*)(P) &= ~(V))
  41  * atomic_add_char(P, V)        (*(u_char*)(P) += (V))
  42  * atomic_subtract_char(P, V)   (*(u_char*)(P) -= (V))
  43  *
  44  * atomic_set_short(P, V)       (*(u_short*)(P) |= (V))
  45  * atomic_clear_short(P, V)     (*(u_short*)(P) &= ~(V))
  46  * atomic_add_short(P, V)       (*(u_short*)(P) += (V))
  47  * atomic_subtract_short(P, V)  (*(u_short*)(P) -= (V))
  48  *
  49  * atomic_set_int(P, V)         (*(u_int*)(P) |= (V))
  50  * atomic_clear_int(P, V)       (*(u_int*)(P) &= ~(V))
  51  * atomic_add_int(P, V)         (*(u_int*)(P) += (V))
  52  * atomic_subtract_int(P, V)    (*(u_int*)(P) -= (V))
  53  *
  54  * atomic_set_long(P, V)        (*(u_long*)(P) |= (V))
  55  * atomic_clear_long(P, V)      (*(u_long*)(P) &= ~(V))
  56  * atomic_add_long(P, V)        (*(u_long*)(P) += (V))
  57  * atomic_subtract_long(P, V)   (*(u_long*)(P) -= (V))
  58  * atomic_readandclear_long(P)  (return (*(u_long*)(P)); *(u_long*)(P) = 0;)
  59  * atomic_readandclear_int(P)   (return (*(u_int*)(P)); *(u_int*)(P) = 0;)
  60  */
  61
  62 /*
  63  * locked bus cycle
  64  * lock elision (backwards compatible)
  65  */
  66 #define MPLOCKED        "lock ; "
  67 #define XACQUIRE        "repne; "       /* lock elision */
  68 #define XRELEASE        "repe; "        /* lock elision */
  69
  70 /*
  71  * The assembly is volatilized to demark potential before-and-after side
  72  * effects if an interrupt or SMP collision were to occur.  The primary
  73  * atomic instructions are MP safe, the nonlocked instructions are
  74  * local-interrupt-safe (so we don't depend on C 'X |= Y' generating an
  75  * atomic instruction).
  76  *
  77  * +m - memory is read and written (=m - memory is only written)
  78  * iq - integer constant or %ax/%bx/%cx/%dx (ir = int constant or any reg)
  79  *      (Note: byte instructions only work on %ax,%bx,%cx, or %dx).  iq
  80  *      is good enough for our needs so don't get fancy.
  81  * r  - any register.
  82  *
  83  * NOTE: 64-bit immediate values are not supported for most x86-64
  84  *       instructions so we have to use "r".
  85  */
  86
  87 /* egcs 1.1.2+ version */
  88 #define ATOMIC_ASM(NAME, TYPE, OP, CONS, V)             \
  89 static __inline void                                    \
  90 atomic_##NAME##_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
  91 {                                                       \
  92         __asm __volatile(MPLOCKED OP                    \
  93                          : "+m" (*p)                    \
  94                          : CONS (V));                   \
  95 }                                                       \
  96 static __inline void                                    \
  97 atomic_##NAME##_##TYPE##_xacquire(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
  98 {                                                       \
  99         __asm __volatile(XACQUIRE MPLOCKED OP           \
 100                          : "+m" (*p)                    \
 101                          : CONS (V));                   \
 102 }                                                       \
 103 static __inline void                                    \
 104 atomic_##NAME##_##TYPE##_xrelease(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 105 {                                                       \
 106         __asm __volatile(XRELEASE MPLOCKED OP           \
 107                          : "+m" (*p)                    \
 108                          : CONS (V));                   \
 109 }                                                       \
 110 static __inline void                                    \
 111 atomic_##NAME##_##TYPE##_nonlocked(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 112 {                                                       \
 113         __asm __volatile(OP                             \
 114                          : "+m" (*p)                    \
 115                          : CONS (V));                   \
 116 }
 117
 118 /* egcs 1.1.2+ version */
 119 ATOMIC_ASM(set,      char,  "orb %b1,%0",  "iq",   v)
 120 ATOMIC_ASM(clear,    char,  "andb %b1,%0", "iq",   ~v)
 121 ATOMIC_ASM(add,      char,  "addb %b1,%0", "iq",   v)
 122 ATOMIC_ASM(subtract, char,  "subb %b1,%0", "iq",   v)
 123
 124 ATOMIC_ASM(set,      short, "orw %w1,%0",  "iq",   v)
 125 ATOMIC_ASM(clear,    short, "andw %w1,%0", "iq",  ~v)
 126 ATOMIC_ASM(add,      short, "addw %w1,%0", "iq",   v)
 127 ATOMIC_ASM(subtract, short, "subw %w1,%0", "iq",   v)
 128
 129 ATOMIC_ASM(set,      int,   "orl %1,%0",  "iq",   v)
 130 ATOMIC_ASM(clear,    int,   "andl %1,%0", "iq",  ~v)
 131 ATOMIC_ASM(add,      int,   "addl %1,%0", "iq",   v)
 132 ATOMIC_ASM(subtract, int,   "subl %1,%0", "iq",   v)
 133
 134 ATOMIC_ASM(set,      long,  "orq %1,%0",  "r",   v)
 135 ATOMIC_ASM(clear,    long,  "andq %1,%0", "r",  ~v)
 136 ATOMIC_ASM(add,      long,  "addq %1,%0", "r",   v)
 137 ATOMIC_ASM(subtract, long,  "subq %1,%0", "r",   v)
 138
 139 static __inline u_long
 140 atomic_readandclear_long(volatile u_long *addr)
 141 {
 142         u_long res;
 143
 144         res = 0;
 145         __asm __volatile(
 146         "       xchgq   %1,%0 ;         "
 147         "# atomic_readandclear_long"
 148         : "+r" (res),                   /* 0 */
 149           "=m" (*addr)                  /* 1 */
 150         : "m" (*addr));
 151
 152         return (res);
 153 }
 154
 155 static __inline u_int
 156 atomic_readandclear_int(volatile u_int *addr)
 157 {
 158         u_int res;
 159
 160         res = 0;
 161         __asm __volatile(
 162         "       xchgl   %1,%0 ;         "
 163         "# atomic_readandclear_int"
 164         : "+r" (res),                   /* 0 */
 165           "=m" (*addr)                  /* 1 */
 166         : "m" (*addr));
 167
 168         return (res);
 169 }
 170
 171 /*
 172  * atomic_poll_acquire_int(P)   Returns non-zero on success, 0 if the lock
 173  *                              has already been acquired.
 174  * atomic_poll_release_int(P)
 175  *
 176  * These support the NDIS driver and are also used for IPIQ interlocks
 177  * between cpus.  Both the acquisition and release must be
 178  * cache-synchronizing instructions.
 179  */
 180
 181 static __inline int
 182 atomic_swap_int(volatile int *addr, int value)
 183 {
 184         __asm __volatile("xchgl %0, %1" :
 185             "=r" (value), "=m" (*addr) : "0" (value) : "memory");
 186         return (value);
 187 }
 188
 189 static __inline long
 190 atomic_swap_long(volatile long *addr, long value)
 191 {
 192         __asm __volatile("xchgq %0, %1" :
 193             "=r" (value), "=m" (*addr) : "0" (value) : "memory");
 194         return (value);
 195 }
 196
 197 static __inline void *
 198 atomic_swap_ptr(volatile void **addr, void *value)
 199 {
 200         __asm __volatile("xchgq %0, %1" :
 201             "=r" (value), "=m" (*addr) : "0" (value) : "memory");
 202         return (value);
 203 }
 204
 205 static __inline int
 206 atomic_poll_acquire_int(volatile u_int *p)
 207 {
 208         u_int data;
 209
 210         __asm __volatile(MPLOCKED "btsl $0,%0; setnc %%al; andl $255,%%eax" : "+m" (*p), "=a" (data));
 211         return(data);
 212 }
 213
 214 static __inline void
 215 atomic_poll_release_int(volatile u_int *p)
 216 {
 217         __asm __volatile(MPLOCKED "btrl $0,%0" : "+m" (*p));
 218 }
 219
 220 /*
 221  * These functions operate on a 32 bit interrupt interlock which is defined
 222  * as follows:
 223  *
 224  *      bit 0-29        interrupt handler wait counter
 225  *      bit 30          interrupt handler disabled bit
 226  *      bit 31          interrupt handler currently running bit (1 = run)
 227  *
 228  * atomic_intr_cond_test(P)     Determine if the interlock is in an
 229  *                              acquired state.  Returns 0 if it not
 230  *                              acquired, non-zero if it is. (not MPLOCKed)
 231  *
 232  * atomic_intr_cond_try(P)      Attempt to set bit 31 to acquire the
 233  *                              interlock.  If we are unable to set bit 31
 234  *                              we return 1, otherwise we return 0.
 235  *
 236  * atomic_intr_cond_enter(P, func, arg)
 237  *                              Attempt to set bit 31 to acquire the
 238  *                              interlock.  If we are unable to set bit 31,
 239  *                              the wait is incremented counter and func(arg)
 240  *                              is called in a loop until we are able to set
 241  *                              bit 31.  Once we set bit 31, wait counter
 242  *                              is decremented.
 243  *
 244  * atomic_intr_cond_exit(P, func, arg)
 245  *                              Clear bit 31.  If the wait counter is still
 246  *                              non-zero call func(arg) once.
 247  *
 248  * atomic_intr_handler_disable(P)
 249  *                              Set bit 30, indicating that the interrupt
 250  *                              handler has been disabled.  Must be called
 251  *                              after the hardware is disabled.
 252  *
 253  *                              Returns bit 31 indicating whether a serialized
 254  *                              accessor is active (typically the interrupt
 255  *                              handler is running).  0 == not active,
 256  *                              non-zero == active.
 257  *
 258  * atomic_intr_handler_enable(P)
 259  *                              Clear bit 30, indicating that the interrupt
 260  *                              handler has been enabled.  Must be called
 261  *                              before the hardware is actually enabled.
 262  *
 263  * atomic_intr_handler_is_enabled(P)
 264  *                              Returns bit 30, 0 indicates that the handler
 265  *                              is enabled, non-zero indicates that it is
 266  *                              disabled.  The request counter portion of
 267  *                              the field is ignored. (not MPLOCKed)
 268  *
 269  * atomic_intr_cond_inc(P)      Increment wait counter by 1.
 270  * atomic_intr_cond_dec(P)      Decrement wait counter by 1.
 271  */
 272
 273 static __inline void
 274 atomic_intr_init(__atomic_intr_t *p)
 275 {
 276         *p = 0;
 277 }
 278
 279 static __inline int
 280 atomic_intr_handler_disable(__atomic_intr_t *p)
 281 {
 282         int data;
 283
 284         __asm __volatile(MPLOCKED "orl $0x40000000,%1; movl %1,%%eax; " \
 285                                   "andl $0x80000000,%%eax" \
 286                                   : "=a"(data) , "+m"(*p));
 287         return(data);
 288 }
 289
 290 static __inline void
 291 atomic_intr_handler_enable(__atomic_intr_t *p)
 292 {
 293         __asm __volatile(MPLOCKED "andl $0xBFFFFFFF,%0" : "+m" (*p));
 294 }
 295
 296 static __inline int
 297 atomic_intr_handler_is_enabled(__atomic_intr_t *p)
 298 {
 299         int data;
 300
 301         __asm __volatile("movl %1,%%eax; andl $0x40000000,%%eax" \
 302                          : "=a"(data) : "m"(*p));
 303         return(data);
 304 }
 305
 306 static __inline void
 307 atomic_intr_cond_inc(__atomic_intr_t *p)
 308 {
 309         __asm __volatile(MPLOCKED "incl %0" : "+m" (*p));
 310 }
 311
 312 static __inline void
 313 atomic_intr_cond_dec(__atomic_intr_t *p)
 314 {
 315         __asm __volatile(MPLOCKED "decl %0" : "+m" (*p));
 316 }
 317
 318 static __inline void
 319 atomic_intr_cond_enter(__atomic_intr_t *p, void (*func)(void *), void *arg)
 320 {
 321         __asm __volatile(MPLOCKED "btsl $31,%0; jnc 3f; " \
 322                          MPLOCKED "incl %0; " \
 323                          "1: ;" \
 324                          MPLOCKED "btsl $31,%0; jnc 2f; " \
 325                          "movq %2,%%rdi; call *%1; " \
 326                          "jmp 1b; " \
 327                          "2: ;" \
 328                          MPLOCKED "decl %0; " \
 329                          "3: ;" \
 330                          : "+m" (*p) \
 331                          : "r"(func), "m"(arg) \
 332                          : "ax", "cx", "dx", "rsi", "rdi", "r8", "r9", "r10", "r11");
 333                 /* YYY the function call may clobber even more registers? */
 334 }
 335
 336 /*
 337  * Attempt to enter the interrupt condition variable.  Returns zero on
 338  * success, 1 on failure.
 339  */
 340 static __inline int
 341 atomic_intr_cond_try(__atomic_intr_t *p)
 342 {
 343         int ret;
 344
 345         __asm __volatile("subl %%eax,%%eax; "                   \
 346                          MPLOCKED "btsl $31,%0; jnc 2f; "       \
 347                          "movl $1,%%eax;"                       \
 348                          "2: ;"
 349                          : "+m" (*p), "=&a"(ret)
 350                          : : "cx", "dx");
 351         return (ret);
 352 }
 353
 354
 355 static __inline int
 356 atomic_intr_cond_test(__atomic_intr_t *p)
 357 {
 358         return((int)(*p & 0x80000000));
 359 }
 360
 361 static __inline void
 362 atomic_intr_cond_exit(__atomic_intr_t *p, void (*func)(void *), void *arg)
 363 {
 364         __asm __volatile(MPLOCKED "btrl $31,%0; " \
 365                          "testl $0x3FFFFFFF,%0; jz 1f; " \
 366                          "movq %2,%%rdi; call *%1; " \
 367                          "1: ;" \
 368                          : "+m" (*p) \
 369                          : "r"(func), "m"(arg) \
 370                          : "ax", "cx", "dx", "rsi", "rdi", "r8", "r9", "r10", "r11");
 371                 /* YYY the function call may clobber even more registers? */
 372 }
 373
 374 /*
 375  * Atomic compare and set
 376  *
 377  * if (*_dst == _old) *_dst = _new (all 32 bit words)
 378  *
 379  * Returns 0 on failure, non-zero on success.  The inline is designed to
 380  * allow the compiler to optimize the common case where the caller calls
 381  * these functions from inside a conditional.
 382  */
 383
 384 static __inline int
 385 atomic_cmpxchg_int(volatile u_int *_dst, u_int _old, u_int _new)
 386 {
 387         u_int res = _old;
 388
 389         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgl %2,%1; " \
 390                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 391                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 392                          : "memory");
 393         return (res);
 394 }
 395
 396 static __inline int
 397 atomic_cmpxchg_long_test(volatile u_long *_dst, u_long _old, u_long _new)
 398 {
 399         u_int res = _old;
 400
 401         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgq %2,%1; "
 402                                   " setz %%al;"
 403                                   " movsbq %%al,%%rax" \
 404                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 405                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 406                          : "memory");
 407         return (res);
 408 }
 409
 410 static __inline int
 411 atomic_cmpset_short(volatile u_short *_dst, u_short _old, u_short _new)
 412 {
 413         u_short res = _old;
 414
 415         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgw %w2,%1; " \
 416                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 417                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 418                          : "memory");
 419         return (res == _old);
 420 }
 421
 422 static __inline int
 423 atomic_fcmpset_char(volatile u_char *_dst, u_char *_old, u_char _new)
 424 {
 425         u_char res = *_old;
 426
 427         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgb %2,%0; " \
 428                          : "+m" (*_dst),                /* 0 */
 429                            "+a" (*_old)                 /* 1 */
 430                          : "r" (_new)                   /* 2 */
 431                          : "memory", "cc");
 432         return (res == *_old);
 433 }
 434
 435 static __inline int
 436 atomic_fcmpset_short(volatile u_short *_dst, u_short *_old, u_short _new)
 437 {
 438         u_short res = *_old;
 439
 440         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgw %2,%0; " \
 441                          : "+m" (*_dst),                /* 0 */
 442                            "+a" (*_old)                 /* 1 */
 443                          : "r" (_new)                   /* 2 */
 444                          : "memory", "cc");
 445         return (res == *_old);
 446 }
 447
 448 static __inline int
 449 atomic_cmpset_int(volatile u_int *_dst, u_int _old, u_int _new)
 450 {
 451         u_int res = _old;
 452
 453         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgl %2,%1; " \
 454                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 455                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 456                          : "memory");
 457         return (res == _old);
 458 }
 459
 460 static __inline int
 461 atomic_fcmpset_int(volatile u_int *_dst, u_int *_old, u_int _new)
 462 {
 463         u_int res = *_old;
 464
 465         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgl %2,%0; " \
 466                          : "+m" (*_dst),                /* 0 */
 467                            "+a" (*_old)                 /* 1 */
 468                          : "r" (_new)                   /* 2 */
 469                          : "memory", "cc");
 470         return (res == *_old);
 471 }
 472
 473 static __inline int
 474 atomic_cmpset_int_xacquire(volatile u_int *_dst, u_int _old, u_int _new)
 475 {
 476         u_int res = _old;
 477
 478         __asm __volatile(XACQUIRE MPLOCKED "cmpxchgl %2,%1; " \
 479                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 480                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 481                          : "memory");
 482         return (res == _old);
 483 }
 484
 485 static __inline int
 486 atomic_cmpset_int_xrelease(volatile u_int *_dst, u_int _old, u_int _new)
 487 {
 488         u_int res = _old;
 489
 490         __asm __volatile(XRELEASE MPLOCKED "cmpxchgl %2,%1; " \
 491                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 492                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 493                          : "memory");
 494         return (res == _old);
 495 }
 496
 497 static __inline int
 498 atomic_cmpset_long(volatile u_long *_dst, u_long _old, u_long _new)
 499 {
 500         u_long res = _old;
 501
 502         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgq %2,%1; " \
 503                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 504                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 505                          : "memory");
 506         return (res == _old);
 507 }
 508
 509 static __inline int
 510 atomic_fcmpset_long(volatile u_long *_dst, u_long *_old, u_long _new)
 511 {
 512         u_long res = *_old;
 513
 514         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgq %2,%0; " \
 515                          : "+m" (*_dst),                /* 0 */
 516                            "+a" (*_old)                 /* 1 */
 517                          : "r" (_new)                   /* 2 */
 518                          : "memory", "cc");
 519         return (res == *_old);
 520 }
 521
 522 static __inline int
 523 atomic_cmpset_long_xacquire(volatile u_long *_dst, u_long _old, u_long _new)
 524 {
 525         u_long res = _old;
 526
 527         __asm __volatile(XACQUIRE MPLOCKED "cmpxchgq %2,%1; " \
 528                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 529                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 530                          : "memory");
 531         return (res == _old);
 532 }
 533
 534 static __inline int
 535 atomic_cmpset_long_xrelease(volatile u_long *_dst, u_long _old, u_long _new)
 536 {
 537         u_long res = _old;
 538
 539         __asm __volatile(XRELEASE MPLOCKED "cmpxchgq %2,%1; " \
 540                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 541                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 542                          : "memory");
 543         return (res == _old);
 544 }
 545
 546 /*
 547  * Atomically add the value of v to the integer pointed to by p and return
 548  * the previous value of *p.
 549  */
 550 static __inline u_int
 551 atomic_fetchadd_int(volatile u_int *_p, u_int _v)
 552 {
 553         __asm __volatile(MPLOCKED "xaddl %0,%1; " \
 554                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 555                          : "m" (*_p)            \
 556                          : "memory");
 557         return (_v);
 558 }
 559
 560 static __inline u_int
 561 atomic_fetchadd_int_xacquire(volatile u_int *_p, u_int _v)
 562 {
 563         __asm __volatile(XACQUIRE MPLOCKED "xaddl %0,%1; " \
 564                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 565                          : "m" (*_p)            \
 566                          : "memory");
 567         return (_v);
 568 }
 569
 570 static __inline u_int
 571 atomic_fetchadd_int_xrelease(volatile u_int *_p, u_int _v)
 572 {
 573         __asm __volatile(XRELEASE MPLOCKED "xaddl %0,%1; " \
 574                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 575                          : "m" (*_p)            \
 576                          : "memory");
 577         return (_v);
 578 }
 579
 580 static __inline u_long
 581 atomic_fetchadd_long(volatile u_long *_p, u_long _v)
 582 {
 583         __asm __volatile(MPLOCKED "xaddq %0,%1; " \
 584                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 585                          : "m" (*_p)            \
 586                          : "memory");
 587         return (_v);
 588 }
 589
 590 static __inline u_long
 591 atomic_fetchadd_long_xacquire(volatile u_long *_p, u_long _v)
 592 {
 593         __asm __volatile(XACQUIRE MPLOCKED "xaddq %0,%1; " \
 594                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 595                          : "m" (*_p)            \
 596                          : "memory");
 597         return (_v);
 598 }
 599
 600 static __inline u_long
 601 atomic_fetchadd_long_xrelease(volatile u_long *_p, u_long _v)
 602 {
 603         __asm __volatile(XRELEASE MPLOCKED "xaddq %0,%1; " \
 604                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 605                          : "m" (*_p)            \
 606                          : "memory");
 607         return (_v);
 608 }
 609
 610 static __inline int
 611 atomic_testandset_int(volatile u_int *p, u_int v)
 612 {
 613         u_char res;
 614
 615         __asm __volatile(
 616         "       " MPLOCKED "            "
 617         "       btsl    %2,%1 ;         "
 618         "       setc    %0 ;            "
 619         "# atomic_testandset_int"
 620         : "=q" (res),                   /* 0 */
 621           "+m" (*p)                     /* 1 */
 622         : "Ir" (v & 0x1f)               /* 2 */
 623         : "cc");
 624         return (res);
 625 }
 626
 627 static __inline int
 628 atomic_testandset_long(volatile u_long *p, u_long v)
 629 {
 630         u_char res;
 631
 632         __asm __volatile(
 633         "       " MPLOCKED "            "
 634         "       btsq    %2,%1 ;         "
 635         "       setc    %0 ;            "
 636         "# atomic_testandset_int"
 637         : "=q" (res),                   /* 0 */
 638           "+m" (*p)                     /* 1 */
 639         : "Ir" (v & 0x3f)               /* 2 */
 640         : "cc");
 641         return (res);
 642 }
 643
 644 static __inline int
 645 atomic_testandclear_int(volatile u_int *p, u_int v)
 646 {
 647         u_char res;
 648
 649         __asm __volatile(
 650         "       " MPLOCKED "            "
 651         "       btrl    %2,%1 ;         "
 652         "       setc    %0 ;            "
 653         "# atomic_testandclear_int"
 654         : "=q" (res),                   /* 0 */
 655           "+m" (*p)                     /* 1 */
 656         : "Ir" (v & 0x1f)               /* 2 */
 657         : "cc");
 658         return (res);
 659 }
 660
 661 static __inline int
 662 atomic_testandclear_long(volatile u_long *p, u_long v)
 663 {
 664         u_char res;
 665
 666         __asm __volatile(
 667         "       " MPLOCKED "            "
 668         "       btrq    %2,%1 ;         "
 669         "       setc    %0 ;            "
 670         "# atomic_testandclear_int"
 671         : "=q" (res),                   /* 0 */
 672           "+m" (*p)                     /* 1 */
 673         : "Ir" (v & 0x3f)               /* 2 */
 674         : "cc");
 675         return (res);
 676 }
 677
 678 #define ATOMIC_STORE_LOAD(TYPE, LOP, SOP)               \
 679 static __inline u_##TYPE                                \
 680 atomic_load_acq_##TYPE(volatile u_##TYPE *p)            \
 681 {                                                       \
 682         u_##TYPE res; /* accumulator can be anything */ \
 683                                                         \
 684         __asm __volatile(MPLOCKED LOP                   \
 685         : "=a" (res),                   /* 0 */         \
 686           "=m" (*p)                     /* 1 */         \
 687         : "m" (*p)                      /* 2 */         \
 688         : "memory");                                    \
 689                                                         \
 690         return (res);                                   \
 691 }                                                       \
 692                                                         \
 693 /*                                                      \
 694  * The XCHG instruction asserts LOCK automagically.     \
 695  */                                                     \
 696 static __inline void                                    \
 697 atomic_store_rel_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 698 {                                                       \
 699         __asm __volatile(SOP                            \
 700         : "=m" (*p),                    /* 0 */         \
 701           "+r" (v)                      /* 1 */         \
 702         : "m" (*p));                    /* 2 */         \
 703 }                                                       \
 704 struct __hack
 705
 706 ATOMIC_STORE_LOAD(char, "cmpxchgb %b0,%1", "xchgb %b1,%0");
 707 ATOMIC_STORE_LOAD(short,"cmpxchgw %w0,%1", "xchgw %w1,%0");
 708 ATOMIC_STORE_LOAD(int,  "cmpxchgl %0,%1",  "xchgl %1,%0");
 709 ATOMIC_STORE_LOAD(long, "cmpxchgq %0,%1",  "xchgq %1,%0");
 710
 711 #undef ATOMIC_ASM
 712 #undef ATOMIC_STORE_LOAD
 713
 714 /* Acquire and release variants are identical to the normal ones. */
 715 #define atomic_set_acq_char             atomic_set_char
 716 #define atomic_set_rel_char             atomic_set_char
 717 #define atomic_clear_acq_char           atomic_clear_char
 718 #define atomic_clear_rel_char           atomic_clear_char
 719 #define atomic_add_acq_char             atomic_add_char
 720 #define atomic_add_rel_char             atomic_add_char
 721 #define atomic_subtract_acq_char        atomic_subtract_char
 722 #define atomic_subtract_rel_char        atomic_subtract_char
 723
 724 #define atomic_set_acq_short            atomic_set_short
 725 #define atomic_set_rel_short            atomic_set_short
 726 #define atomic_clear_acq_short          atomic_clear_short
 727 #define atomic_clear_rel_short          atomic_clear_short
 728 #define atomic_add_acq_short            atomic_add_short
 729 #define atomic_add_rel_short            atomic_add_short
 730 #define atomic_subtract_acq_short       atomic_subtract_short
 731 #define atomic_subtract_rel_short       atomic_subtract_short
 732
 733 #define atomic_set_acq_int              atomic_set_int
 734 #define atomic_set_rel_int              atomic_set_int
 735 #define atomic_clear_acq_int            atomic_clear_int
 736 #define atomic_clear_rel_int            atomic_clear_int
 737 #define atomic_add_acq_int              atomic_add_int
 738 #define atomic_add_rel_int              atomic_add_int
 739 #define atomic_subtract_acq_int         atomic_subtract_int
 740 #define atomic_subtract_rel_int         atomic_subtract_int
 741 #define atomic_cmpset_acq_int           atomic_cmpset_int
 742 #define atomic_cmpset_rel_int           atomic_cmpset_int
 743
 744 #define atomic_set_acq_long             atomic_set_long
 745 #define atomic_set_rel_long             atomic_set_long
 746 #define atomic_clear_acq_long           atomic_clear_long
 747 #define atomic_clear_rel_long           atomic_clear_long
 748 #define atomic_add_acq_long             atomic_add_long
 749 #define atomic_add_rel_long             atomic_add_long
 750 #define atomic_subtract_acq_long        atomic_subtract_long
 751 #define atomic_subtract_rel_long        atomic_subtract_long
 752 #define atomic_cmpset_acq_long          atomic_cmpset_long
 753 #define atomic_cmpset_rel_long          atomic_cmpset_long
 754
 755 /* cpumask_t is 64-bits on x86-64 */
 756 #define atomic_set_cpumask              atomic_set_long
 757 #define atomic_clear_cpumask            atomic_clear_long
 758 #define atomic_cmpset_cpumask           atomic_cmpset_long
 759 #define atomic_store_rel_cpumask        atomic_store_rel_long
 760 #define atomic_load_acq_cpumask         atomic_load_acq_long
 761
 762 /* Operations on 8-bit bytes. */
 763 #define atomic_set_8            atomic_set_char
 764 #define atomic_set_acq_8        atomic_set_acq_char
 765 #define atomic_set_rel_8        atomic_set_rel_char
 766 #define atomic_clear_8          atomic_clear_char
 767 #define atomic_clear_acq_8      atomic_clear_acq_char
 768 #define atomic_clear_rel_8      atomic_clear_rel_char
 769 #define atomic_add_8            atomic_add_char
 770 #define atomic_add_acq_8        atomic_add_acq_char
 771 #define atomic_add_rel_8        atomic_add_rel_char
 772 #define atomic_subtract_8       atomic_subtract_char
 773 #define atomic_subtract_acq_8   atomic_subtract_acq_char
 774 #define atomic_subtract_rel_8   atomic_subtract_rel_char
 775 #define atomic_load_acq_8       atomic_load_acq_char
 776 #define atomic_store_rel_8      atomic_store_rel_char
 777 #define atomic_fcmpset_8        atomic_fcmpset_char
 778
 779 /* Operations on 16-bit words. */
 780 #define atomic_set_16           atomic_set_short
 781 #define atomic_set_acq_16       atomic_set_acq_short
 782 #define atomic_set_rel_16       atomic_set_rel_short
 783 #define atomic_clear_16         atomic_clear_short
 784 #define atomic_clear_acq_16     atomic_clear_acq_short
 785 #define atomic_clear_rel_16     atomic_clear_rel_short
 786 #define atomic_add_16           atomic_add_short
 787 #define atomic_add_acq_16       atomic_add_acq_short
 788 #define atomic_add_rel_16       atomic_add_rel_short
 789 #define atomic_subtract_16      atomic_subtract_short
 790 #define atomic_subtract_acq_16  atomic_subtract_acq_short
 791 #define atomic_subtract_rel_16  atomic_subtract_rel_short
 792 #define atomic_load_acq_16      atomic_load_acq_short
 793 #define atomic_store_rel_16     atomic_store_rel_short
 794 #define atomic_fcmpset_16       atomic_fcmpset_short
 795
 796 /* Operations on 32-bit double words. */
 797 #define atomic_set_32           atomic_set_int
 798 #define atomic_set_acq_32       atomic_set_acq_int
 799 #define atomic_set_rel_32       atomic_set_rel_int
 800 #define atomic_clear_32         atomic_clear_int
 801 #define atomic_clear_acq_32     atomic_clear_acq_int
 802 #define atomic_clear_rel_32     atomic_clear_rel_int
 803 #define atomic_add_32           atomic_add_int
 804 #define atomic_add_acq_32       atomic_add_acq_int
 805 #define atomic_add_rel_32       atomic_add_rel_int
 806 #define atomic_subtract_32      atomic_subtract_int
 807 #define atomic_subtract_acq_32  atomic_subtract_acq_int
 808 #define atomic_subtract_rel_32  atomic_subtract_rel_int
 809 #define atomic_load_acq_32      atomic_load_acq_int
 810 #define atomic_store_rel_32     atomic_store_rel_int
 811 #define atomic_cmpset_32        atomic_cmpset_int
 812 #define atomic_fcmpset_32       atomic_fcmpset_int
 813 #define atomic_cmpset_acq_32    atomic_cmpset_acq_int
 814 #define atomic_cmpset_rel_32    atomic_cmpset_rel_int
 815 #define atomic_readandclear_32  atomic_readandclear_int
 816 #define atomic_fetchadd_32      atomic_fetchadd_int
 817
 818 /* Operations on 64-bit quad words. */
 819 #define atomic_load_acq_64      atomic_load_acq_long
 820 #define atomic_store_rel_64     atomic_store_rel_long
 821 #define atomic_swap_64          atomic_swap_long
 822 #define atomic_fetchadd_64      atomic_fetchadd_long
 823 #define atomic_add_64           atomic_add_long
 824 #define atomic_cmpset_64        atomic_cmpset_long
 825 #define atomic_fcmpset_64       atomic_fcmpset_long
 826 #define atomic_set_64           atomic_set_long
 827 #define atomic_clear_64         atomic_clear_long
 828
 829 /* Operations on pointers. */
 830 #define atomic_set_ptr(p, v) \
 831         atomic_set_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 832 #define atomic_set_acq_ptr(p, v) \
 833         atomic_set_acq_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 834 #define atomic_set_rel_ptr(p, v) \
 835         atomic_set_rel_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 836 #define atomic_clear_ptr(p, v) \
 837         atomic_clear_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 838 #define atomic_clear_acq_ptr(p, v) \
 839         atomic_clear_acq_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 840 #define atomic_clear_rel_ptr(p, v) \
 841         atomic_clear_rel_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 842 #define atomic_add_ptr(p, v) \
 843         atomic_add_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 844 #define atomic_add_acq_ptr(p, v) \
 845         atomic_add_acq_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 846 #define atomic_add_rel_ptr(p, v) \
 847         atomic_add_rel_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 848 #define atomic_subtract_ptr(p, v) \
 849         atomic_subtract_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 850 #define atomic_subtract_acq_ptr(p, v) \
 851         atomic_subtract_acq_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 852 #define atomic_subtract_rel_ptr(p, v) \
 853         atomic_subtract_rel_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 854 #define atomic_load_acq_ptr(p) \
 855         atomic_load_acq_long((volatile u_long *)(p))
 856 #define atomic_store_rel_ptr(p, v) \
 857         atomic_store_rel_long((volatile u_long *)(p), (v))
 858 #define atomic_cmpset_ptr(dst, old, new)                                \
 859         atomic_cmpset_long((volatile u_long *)(dst), (u_long)(old),     \
 860                                 (u_long)(new))
 861 #define atomic_fcmpset_ptr(dst, old, new)                               \
 862         atomic_fcmpset_long((volatile u_long *)(dst), (u_long *)(old),  \
 863                                 (u_long)(new))
 864 #define atomic_cmpset_acq_ptr(dst, old, new)                            \
 865         atomic_cmpset_acq_long((volatile u_long *)(dst), (u_long)(old), \
 866                                 (u_long)(new))
 867 #define atomic_cmpset_rel_ptr(dst, old, new)                            \
 868         atomic_cmpset_rel_long((volatile u_long *)(dst), (u_long)(old), \
 869                                 (u_long)(new))
 870 #define atomic_readandclear_ptr(p)                                      \
 871         atomic_readandclear_long((volatile u_long *)(p))
 872
 873 #endif /* ! _CPU_ATOMIC_H_ */