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  * The above functions are expanded inline in the statically-linked
  64  * kernel and lock prefixes are generated.
  65  *
  66  * Kernel modules call real functions which are built into the kernel.
  67  */
  68 #if defined(KLD_MODULE)
  69 #define ATOMIC_ASM(NAME, TYPE, OP, CONS, V)             \
  70         extern void atomic_##NAME##_##TYPE              \
  71                 (volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v);     \
  72         extern void atomic_##NAME##_##TYPE##_nonlocked  \
  73                 (volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v);     \
  74         extern void atomic_##NAME##_##TYPE##_xacquire   \
  75                 (volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v);     \
  76         extern void atomic_##NAME##_##TYPE##_xrelease   \
  77                 (volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v);
  78
  79 int     atomic_testandset_int(volatile u_int *p, u_int v);
  80 int     atomic_testandset_long(volatile u_long *p, u_long v);
  81 int     atomic_testandclear_int(volatile u_int *p, u_int v);
  82 int     atomic_testandclear_long(volatile u_long *p, u_long v);
  83
  84 #else /* !KLD_MODULE */
  85
  86 /*
  87  * locked bus cycle
  88  * lock elision (backwards compatible)
  89  */
  90 #define MPLOCKED        "lock ; "
  91 #define XACQUIRE        "repne; "       /* lock elision */
  92 #define XRELEASE        "repe; "        /* lock elision */
  93
  94 /*
  95  * The assembly is volatilized to demark potential before-and-after side
  96  * effects if an interrupt or SMP collision were to occur.  The primary
  97  * atomic instructions are MP safe, the nonlocked instructions are
  98  * local-interrupt-safe (so we don't depend on C 'X |= Y' generating an
  99  * atomic instruction).
 100  *
 101  * +m - memory is read and written (=m - memory is only written)
 102  * iq - integer constant or %ax/%bx/%cx/%dx (ir = int constant or any reg)
 103  *      (Note: byte instructions only work on %ax,%bx,%cx, or %dx).  iq
 104  *      is good enough for our needs so don't get fancy.
 105  * r  - any register.
 106  *
 107  * NOTE: 64-bit immediate values are not supported for most x86-64
 108  *       instructions so we have to use "r".
 109  */
 110
 111 /* egcs 1.1.2+ version */
 112 #define ATOMIC_ASM(NAME, TYPE, OP, CONS, V)             \
 113 static __inline void                                    \
 114 atomic_##NAME##_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 115 {                                                       \
 116         __asm __volatile(MPLOCKED OP                    \
 117                          : "+m" (*p)                    \
 118                          : CONS (V));                   \
 119 }                                                       \
 120 static __inline void                                    \
 121 atomic_##NAME##_##TYPE##_xacquire(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 122 {                                                       \
 123         __asm __volatile(XACQUIRE MPLOCKED OP           \
 124                          : "+m" (*p)                    \
 125                          : CONS (V));                   \
 126 }                                                       \
 127 static __inline void                                    \
 128 atomic_##NAME##_##TYPE##_xrelease(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 129 {                                                       \
 130         __asm __volatile(XRELEASE MPLOCKED OP           \
 131                          : "+m" (*p)                    \
 132                          : CONS (V));                   \
 133 }                                                       \
 134 static __inline void                                    \
 135 atomic_##NAME##_##TYPE##_nonlocked(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 136 {                                                       \
 137         __asm __volatile(OP                             \
 138                          : "+m" (*p)                    \
 139                          : CONS (V));                   \
 140 }
 141
 142 #endif /* KLD_MODULE */
 143
 144 /* egcs 1.1.2+ version */
 145 ATOMIC_ASM(set,      char,  "orb %b1,%0",  "iq",   v)
 146 ATOMIC_ASM(clear,    char,  "andb %b1,%0", "iq",   ~v)
 147 ATOMIC_ASM(add,      char,  "addb %b1,%0", "iq",   v)
 148 ATOMIC_ASM(subtract, char,  "subb %b1,%0", "iq",   v)
 149
 150 ATOMIC_ASM(set,      short, "orw %w1,%0",  "iq",   v)
 151 ATOMIC_ASM(clear,    short, "andw %w1,%0", "iq",  ~v)
 152 ATOMIC_ASM(add,      short, "addw %w1,%0", "iq",   v)
 153 ATOMIC_ASM(subtract, short, "subw %w1,%0", "iq",   v)
 154
 155 ATOMIC_ASM(set,      int,   "orl %1,%0",  "iq",   v)
 156 ATOMIC_ASM(clear,    int,   "andl %1,%0", "iq",  ~v)
 157 ATOMIC_ASM(add,      int,   "addl %1,%0", "iq",   v)
 158 ATOMIC_ASM(subtract, int,   "subl %1,%0", "iq",   v)
 159
 160 ATOMIC_ASM(set,      long,  "orq %1,%0",  "r",   v)
 161 ATOMIC_ASM(clear,    long,  "andq %1,%0", "r",  ~v)
 162 ATOMIC_ASM(add,      long,  "addq %1,%0", "r",   v)
 163 ATOMIC_ASM(subtract, long,  "subq %1,%0", "r",   v)
 164
 165 #if defined(KLD_MODULE)
 166
 167 u_long  atomic_readandclear_long(volatile u_long *addr);
 168 u_int   atomic_readandclear_int(volatile u_int *addr);
 169
 170 #else /* !KLD_MODULE */
 171
 172 static __inline u_long
 173 atomic_readandclear_long(volatile u_long *addr)
 174 {
 175         u_long res;
 176
 177         res = 0;
 178         __asm __volatile(
 179         "       xchgq   %1,%0 ;         "
 180         "# atomic_readandclear_long"
 181         : "+r" (res),                   /* 0 */
 182           "=m" (*addr)                  /* 1 */
 183         : "m" (*addr));
 184
 185         return (res);
 186 }
 187
 188 static __inline u_int
 189 atomic_readandclear_int(volatile u_int *addr)
 190 {
 191         u_int res;
 192
 193         res = 0;
 194         __asm __volatile(
 195         "       xchgl   %1,%0 ;         "
 196         "# atomic_readandclear_int"
 197         : "+r" (res),                   /* 0 */
 198           "=m" (*addr)                  /* 1 */
 199         : "m" (*addr));
 200
 201         return (res);
 202 }
 203
 204 #endif /* KLD_MODULE */
 205
 206 /*
 207  * atomic_poll_acquire_int(P)   Returns non-zero on success, 0 if the lock
 208  *                              has already been acquired.
 209  * atomic_poll_release_int(P)
 210  *
 211  * These support the NDIS driver and are also used for IPIQ interlocks
 212  * between cpus.  Both the acquisition and release must be
 213  * cache-synchronizing instructions.
 214  */
 215
 216 #if defined(KLD_MODULE)
 217
 218 extern int atomic_swap_int(volatile int *addr, int value);
 219 extern long atomic_swap_long(volatile long *addr, long value);
 220 extern void *atomic_swap_ptr(volatile void **addr, void *value);
 221 extern int atomic_poll_acquire_int(volatile u_int *p);
 222 extern void atomic_poll_release_int(volatile u_int *p);
 223
 224 #else
 225
 226 static __inline int
 227 atomic_swap_int(volatile int *addr, int value)
 228 {
 229         __asm __volatile("xchgl %0, %1" :
 230             "=r" (value), "=m" (*addr) : "0" (value) : "memory");
 231         return (value);
 232 }
 233
 234 static __inline long
 235 atomic_swap_long(volatile long *addr, long value)
 236 {
 237         __asm __volatile("xchgq %0, %1" :
 238             "=r" (value), "=m" (*addr) : "0" (value) : "memory");
 239         return (value);
 240 }
 241
 242 static __inline void *
 243 atomic_swap_ptr(volatile void **addr, void *value)
 244 {
 245         __asm __volatile("xchgq %0, %1" :
 246             "=r" (value), "=m" (*addr) : "0" (value) : "memory");
 247         return (value);
 248 }
 249
 250 static __inline int
 251 atomic_poll_acquire_int(volatile u_int *p)
 252 {
 253         u_int data;
 254
 255         __asm __volatile(MPLOCKED "btsl $0,%0; setnc %%al; andl $255,%%eax" : "+m" (*p), "=a" (data));
 256         return(data);
 257 }
 258
 259 static __inline void
 260 atomic_poll_release_int(volatile u_int *p)
 261 {
 262         __asm __volatile(MPLOCKED "btrl $0,%0" : "+m" (*p));
 263 }
 264
 265 #endif
 266
 267 /*
 268  * These functions operate on a 32 bit interrupt interlock which is defined
 269  * as follows:
 270  *
 271  *      bit 0-29        interrupt handler wait counter
 272  *      bit 30          interrupt handler disabled bit
 273  *      bit 31          interrupt handler currently running bit (1 = run)
 274  *
 275  * atomic_intr_cond_test(P)     Determine if the interlock is in an
 276  *                              acquired state.  Returns 0 if it not
 277  *                              acquired, non-zero if it is. (not MPLOCKed)
 278  *
 279  * atomic_intr_cond_try(P)      Attempt to set bit 31 to acquire the
 280  *                              interlock.  If we are unable to set bit 31
 281  *                              we return 1, otherwise we return 0.
 282  *
 283  * atomic_intr_cond_enter(P, func, arg)
 284  *                              Attempt to set bit 31 to acquire the
 285  *                              interlock.  If we are unable to set bit 31,
 286  *                              the wait is incremented counter and func(arg)
 287  *                              is called in a loop until we are able to set
 288  *                              bit 31.  Once we set bit 31, wait counter
 289  *                              is decremented.
 290  *
 291  * atomic_intr_cond_exit(P, func, arg)
 292  *                              Clear bit 31.  If the wait counter is still
 293  *                              non-zero call func(arg) once.
 294  *
 295  * atomic_intr_handler_disable(P)
 296  *                              Set bit 30, indicating that the interrupt
 297  *                              handler has been disabled.  Must be called
 298  *                              after the hardware is disabled.
 299  *
 300  *                              Returns bit 31 indicating whether a serialized
 301  *                              accessor is active (typically the interrupt
 302  *                              handler is running).  0 == not active,
 303  *                              non-zero == active.
 304  *
 305  * atomic_intr_handler_enable(P)
 306  *                              Clear bit 30, indicating that the interrupt
 307  *                              handler has been enabled.  Must be called
 308  *                              before the hardware is actually enabled.
 309  *
 310  * atomic_intr_handler_is_enabled(P)
 311  *                              Returns bit 30, 0 indicates that the handler
 312  *                              is enabled, non-zero indicates that it is
 313  *                              disabled.  The request counter portion of
 314  *                              the field is ignored. (not MPLOCKed)
 315  *
 316  * atomic_intr_cond_inc(P)      Increment wait counter by 1.
 317  * atomic_intr_cond_dec(P)      Decrement wait counter by 1.
 318  */
 319
 320 #if defined(KLD_MODULE)
 321
 322 void atomic_intr_init(__atomic_intr_t *p);
 323 int atomic_intr_handler_disable(__atomic_intr_t *p);
 324 void atomic_intr_handler_enable(__atomic_intr_t *p);
 325 int atomic_intr_handler_is_enabled(__atomic_intr_t *p);
 326 int atomic_intr_cond_test(__atomic_intr_t *p);
 327 int atomic_intr_cond_try(__atomic_intr_t *p);
 328 void atomic_intr_cond_enter(__atomic_intr_t *p, void (*func)(void *), void *arg);
 329 void atomic_intr_cond_exit(__atomic_intr_t *p, void (*func)(void *), void *arg);
 330 void atomic_intr_cond_inc(__atomic_intr_t *p);
 331 void atomic_intr_cond_dec(__atomic_intr_t *p);
 332
 333 #else
 334
 335 static __inline void
 336 atomic_intr_init(__atomic_intr_t *p)
 337 {
 338         *p = 0;
 339 }
 340
 341 static __inline int
 342 atomic_intr_handler_disable(__atomic_intr_t *p)
 343 {
 344         int data;
 345
 346         __asm __volatile(MPLOCKED "orl $0x40000000,%1; movl %1,%%eax; " \
 347                                   "andl $0x80000000,%%eax" \
 348                                   : "=a"(data) , "+m"(*p));
 349         return(data);
 350 }
 351
 352 static __inline void
 353 atomic_intr_handler_enable(__atomic_intr_t *p)
 354 {
 355         __asm __volatile(MPLOCKED "andl $0xBFFFFFFF,%0" : "+m" (*p));
 356 }
 357
 358 static __inline int
 359 atomic_intr_handler_is_enabled(__atomic_intr_t *p)
 360 {
 361         int data;
 362
 363         __asm __volatile("movl %1,%%eax; andl $0x40000000,%%eax" \
 364                          : "=a"(data) : "m"(*p));
 365         return(data);
 366 }
 367
 368 static __inline void
 369 atomic_intr_cond_inc(__atomic_intr_t *p)
 370 {
 371         __asm __volatile(MPLOCKED "incl %0" : "+m" (*p));
 372 }
 373
 374 static __inline void
 375 atomic_intr_cond_dec(__atomic_intr_t *p)
 376 {
 377         __asm __volatile(MPLOCKED "decl %0" : "+m" (*p));
 378 }
 379
 380 static __inline void
 381 atomic_intr_cond_enter(__atomic_intr_t *p, void (*func)(void *), void *arg)
 382 {
 383         __asm __volatile(MPLOCKED "btsl $31,%0; jnc 3f; " \
 384                          MPLOCKED "incl %0; " \
 385                          "1: ;" \
 386                          MPLOCKED "btsl $31,%0; jnc 2f; " \
 387                          "movq %2,%%rdi; call *%1; " \
 388                          "jmp 1b; " \
 389                          "2: ;" \
 390                          MPLOCKED "decl %0; " \
 391                          "3: ;" \
 392                          : "+m" (*p) \
 393                          : "r"(func), "m"(arg) \
 394                          : "ax", "cx", "dx", "rsi", "rdi", "r8", "r9", "r10", "r11");
 395                 /* YYY the function call may clobber even more registers? */
 396 }
 397
 398 /*
 399  * Attempt to enter the interrupt condition variable.  Returns zero on
 400  * success, 1 on failure.
 401  */
 402 static __inline int
 403 atomic_intr_cond_try(__atomic_intr_t *p)
 404 {
 405         int ret;
 406
 407         __asm __volatile("subl %%eax,%%eax; "                   \
 408                          MPLOCKED "btsl $31,%0; jnc 2f; "       \
 409                          "movl $1,%%eax;"                       \
 410                          "2: ;"
 411                          : "+m" (*p), "=&a"(ret)
 412                          : : "cx", "dx");
 413         return (ret);
 414 }
 415
 416
 417 static __inline int
 418 atomic_intr_cond_test(__atomic_intr_t *p)
 419 {
 420         return((int)(*p & 0x80000000));
 421 }
 422
 423 static __inline void
 424 atomic_intr_cond_exit(__atomic_intr_t *p, void (*func)(void *), void *arg)
 425 {
 426         __asm __volatile(MPLOCKED "btrl $31,%0; " \
 427                          "testl $0x3FFFFFFF,%0; jz 1f; " \
 428                          "movq %2,%%rdi; call *%1; " \
 429                          "1: ;" \
 430                          : "+m" (*p) \
 431                          : "r"(func), "m"(arg) \
 432                          : "ax", "cx", "dx", "rsi", "rdi", "r8", "r9", "r10", "r11");
 433                 /* YYY the function call may clobber even more registers? */
 434 }
 435
 436 #endif
 437
 438 /*
 439  * Atomic compare and set
 440  *
 441  * if (*_dst == _old) *_dst = _new (all 32 bit words)
 442  *
 443  * Returns 0 on failure, non-zero on success.  The inline is designed to
 444  * allow the compiler to optimize the common case where the caller calls
 445  * these functions from inside a conditional.
 446  */
 447 #if defined(KLD_MODULE)
 448
 449 extern int atomic_cmpxchg_int(volatile u_int *_dst, u_int _old, u_int _new);
 450 extern int atomic_cmpxchg_long_test(volatile u_long *_dst,
 451                         u_long _old, u_long _new);
 452 extern int atomic_cmpset_short(volatile u_short *_dst,
 453                         u_short _old, u_short _new);
 454 extern int atomic_cmpset_int(volatile u_int *_dst, u_int _old, u_int _new);
 455 extern int atomic_cmpset_int_xacquire(volatile u_int *_dst,
 456                         u_int _old, u_int _new);
 457 extern int atomic_cmpset_int_xrelease(volatile u_int *_dst,
 458                         u_int _old, u_int _new);
 459 extern int atomic_cmpset_long(volatile u_long *_dst, u_long _exp, u_long _src);
 460 extern int atomic_cmpset_long_xacquire(volatile u_long *_dst,
 461                         u_long _exp, u_long _src);
 462 extern int atomic_cmpset_long_xrelease(volatile u_long *_dst,
 463                         u_long _exp, u_long _src);
 464
 465 extern int atomic_fcmpset_char(volatile u_char *_dst,
 466                         u_char *_old, u_char _new);
 467 extern int atomic_fcmpset_short(volatile u_short *_dst,
 468                         u_short *_old, u_short _new);
 469 extern int atomic_fcmpset_int(volatile u_int *_dst,
 470                         u_int *_old, u_int _new);
 471 extern int atomic_fcmpset_long(volatile u_long *_dst,
 472                         u_long *_exp, u_long _src);
 473
 474 extern u_int atomic_fetchadd_int(volatile u_int *_p, u_int _v);
 475 extern u_int atomic_fetchadd_int_xacquire(volatile u_int *_p, u_int _v);
 476 extern u_int atomic_fetchadd_int_xrelease(volatile u_int *_p, u_int _v);
 477 extern u_long atomic_fetchadd_long(volatile u_long *_p, u_long _v);
 478 extern u_long atomic_fetchadd_long_xacquire(volatile u_long *_p, u_long _v);
 479 extern u_long atomic_fetchadd_long_xrelease(volatile u_long *_p, u_long _v);
 480
 481 #else
 482
 483 static __inline int
 484 atomic_cmpxchg_int(volatile u_int *_dst, u_int _old, u_int _new)
 485 {
 486         u_int res = _old;
 487
 488         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgl %2,%1; " \
 489                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 490                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 491                          : "memory");
 492         return (res);
 493 }
 494
 495 static __inline int
 496 atomic_cmpxchg_long_test(volatile u_long *_dst, u_long _old, u_long _new)
 497 {
 498         u_int res = _old;
 499
 500         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgq %2,%1; "
 501                                   " setz %%al;"
 502                                   " movsbq %%al,%%rax" \
 503                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 504                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 505                          : "memory");
 506         return (res);
 507 }
 508
 509 static __inline int
 510 atomic_cmpset_short(volatile u_short *_dst, u_short _old, u_short _new)
 511 {
 512         u_short res = _old;
 513
 514         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgw %w2,%1; " \
 515                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 516                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 517                          : "memory");
 518         return (res == _old);
 519 }
 520
 521 static __inline int
 522 atomic_fcmpset_char(volatile u_char *_dst, u_char *_old, u_char _new)
 523 {
 524         u_char res = *_old;
 525
 526         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgb %2,%0; " \
 527                          : "+m" (*_dst),                /* 0 */
 528                            "+a" (*_old)                 /* 1 */
 529                          : "r" (_new)                   /* 2 */
 530                          : "memory", "cc");
 531         return (res == *_old);
 532 }
 533
 534 static __inline int
 535 atomic_fcmpset_short(volatile u_short *_dst, u_short *_old, u_short _new)
 536 {
 537         u_short res = *_old;
 538
 539         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgw %2,%0; " \
 540                          : "+m" (*_dst),                /* 0 */
 541                            "+a" (*_old)                 /* 1 */
 542                          : "r" (_new)                   /* 2 */
 543                          : "memory", "cc");
 544         return (res == *_old);
 545 }
 546
 547 static __inline int
 548 atomic_cmpset_int(volatile u_int *_dst, u_int _old, u_int _new)
 549 {
 550         u_int res = _old;
 551
 552         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgl %2,%1; " \
 553                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 554                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 555                          : "memory");
 556         return (res == _old);
 557 }
 558
 559 static __inline int
 560 atomic_fcmpset_int(volatile u_int *_dst, u_int *_old, u_int _new)
 561 {
 562         u_int res = *_old;
 563
 564         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgl %2,%0; " \
 565                          : "+m" (*_dst),                /* 0 */
 566                            "+a" (*_old)                 /* 1 */
 567                          : "r" (_new)                   /* 2 */
 568                          : "memory", "cc");
 569         return (res == *_old);
 570 }
 571
 572 static __inline int
 573 atomic_cmpset_int_xacquire(volatile u_int *_dst, u_int _old, u_int _new)
 574 {
 575         u_int res = _old;
 576
 577         __asm __volatile(XACQUIRE MPLOCKED "cmpxchgl %2,%1; " \
 578                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 579                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 580                          : "memory");
 581         return (res == _old);
 582 }
 583
 584 static __inline int
 585 atomic_cmpset_int_xrelease(volatile u_int *_dst, u_int _old, u_int _new)
 586 {
 587         u_int res = _old;
 588
 589         __asm __volatile(XRELEASE MPLOCKED "cmpxchgl %2,%1; " \
 590                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 591                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 592                          : "memory");
 593         return (res == _old);
 594 }
 595
 596 static __inline int
 597 atomic_cmpset_long(volatile u_long *_dst, u_long _old, u_long _new)
 598 {
 599         u_long res = _old;
 600
 601         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgq %2,%1; " \
 602                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 603                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 604                          : "memory");
 605         return (res == _old);
 606 }
 607
 608 static __inline int
 609 atomic_fcmpset_long(volatile u_long *_dst, u_long *_old, u_long _new)
 610 {
 611         u_long res = *_old;
 612
 613         __asm __volatile(MPLOCKED "cmpxchgq %2,%0; " \
 614                          : "+m" (*_dst),                /* 0 */
 615                            "+a" (*_old)                 /* 1 */
 616                          : "r" (_new)                   /* 2 */
 617                          : "memory", "cc");
 618         return (res == *_old);
 619 }
 620
 621 static __inline int
 622 atomic_cmpset_long_xacquire(volatile u_long *_dst, u_long _old, u_long _new)
 623 {
 624         u_long res = _old;
 625
 626         __asm __volatile(XACQUIRE MPLOCKED "cmpxchgq %2,%1; " \
 627                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 628                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 629                          : "memory");
 630         return (res == _old);
 631 }
 632
 633 static __inline int
 634 atomic_cmpset_long_xrelease(volatile u_long *_dst, u_long _old, u_long _new)
 635 {
 636         u_long res = _old;
 637
 638         __asm __volatile(XRELEASE MPLOCKED "cmpxchgq %2,%1; " \
 639                          : "+a" (res), "=m" (*_dst) \
 640                          : "r" (_new), "m" (*_dst) \
 641                          : "memory");
 642         return (res == _old);
 643 }
 644
 645 /*
 646  * Atomically add the value of v to the integer pointed to by p and return
 647  * the previous value of *p.
 648  */
 649 static __inline u_int
 650 atomic_fetchadd_int(volatile u_int *_p, u_int _v)
 651 {
 652         __asm __volatile(MPLOCKED "xaddl %0,%1; " \
 653                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 654                          : "m" (*_p)            \
 655                          : "memory");
 656         return (_v);
 657 }
 658
 659 static __inline u_int
 660 atomic_fetchadd_int_xacquire(volatile u_int *_p, u_int _v)
 661 {
 662         __asm __volatile(XACQUIRE MPLOCKED "xaddl %0,%1; " \
 663                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 664                          : "m" (*_p)            \
 665                          : "memory");
 666         return (_v);
 667 }
 668
 669 static __inline u_int
 670 atomic_fetchadd_int_xrelease(volatile u_int *_p, u_int _v)
 671 {
 672         __asm __volatile(XRELEASE MPLOCKED "xaddl %0,%1; " \
 673                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 674                          : "m" (*_p)            \
 675                          : "memory");
 676         return (_v);
 677 }
 678
 679 static __inline u_long
 680 atomic_fetchadd_long(volatile u_long *_p, u_long _v)
 681 {
 682         __asm __volatile(MPLOCKED "xaddq %0,%1; " \
 683                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 684                          : "m" (*_p)            \
 685                          : "memory");
 686         return (_v);
 687 }
 688
 689 static __inline u_long
 690 atomic_fetchadd_long_xacquire(volatile u_long *_p, u_long _v)
 691 {
 692         __asm __volatile(XACQUIRE MPLOCKED "xaddq %0,%1; " \
 693                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 694                          : "m" (*_p)            \
 695                          : "memory");
 696         return (_v);
 697 }
 698
 699 static __inline u_long
 700 atomic_fetchadd_long_xrelease(volatile u_long *_p, u_long _v)
 701 {
 702         __asm __volatile(XRELEASE MPLOCKED "xaddq %0,%1; " \
 703                          : "+r" (_v), "=m" (*_p)        \
 704                          : "m" (*_p)            \
 705                          : "memory");
 706         return (_v);
 707 }
 708
 709 static __inline int
 710 atomic_testandset_int(volatile u_int *p, u_int v)
 711 {
 712         u_char res;
 713
 714         __asm __volatile(
 715         "       " MPLOCKED "            "
 716         "       btsl    %2,%1 ;         "
 717         "       setc    %0 ;            "
 718         "# atomic_testandset_int"
 719         : "=q" (res),                   /* 0 */
 720           "+m" (*p)                     /* 1 */
 721         : "Ir" (v & 0x1f)               /* 2 */
 722         : "cc");
 723         return (res);
 724 }
 725
 726 static __inline int
 727 atomic_testandset_long(volatile u_long *p, u_long v)
 728 {
 729         u_char res;
 730
 731         __asm __volatile(
 732         "       " MPLOCKED "            "
 733         "       btsq    %2,%1 ;         "
 734         "       setc    %0 ;            "
 735         "# atomic_testandset_int"
 736         : "=q" (res),                   /* 0 */
 737           "+m" (*p)                     /* 1 */
 738         : "Ir" (v & 0x3f)               /* 2 */
 739         : "cc");
 740         return (res);
 741 }
 742
 743 static __inline int
 744 atomic_testandclear_int(volatile u_int *p, u_int v)
 745 {
 746         u_char res;
 747
 748         __asm __volatile(
 749         "       " MPLOCKED "            "
 750         "       btrl    %2,%1 ;         "
 751         "       setc    %0 ;            "
 752         "# atomic_testandclear_int"
 753         : "=q" (res),                   /* 0 */
 754           "+m" (*p)                     /* 1 */
 755         : "Ir" (v & 0x1f)               /* 2 */
 756         : "cc");
 757         return (res);
 758 }
 759
 760 static __inline int
 761 atomic_testandclear_long(volatile u_long *p, u_long v)
 762 {
 763         u_char res;
 764
 765         __asm __volatile(
 766         "       " MPLOCKED "            "
 767         "       btrq    %2,%1 ;         "
 768         "       setc    %0 ;            "
 769         "# atomic_testandclear_int"
 770         : "=q" (res),                   /* 0 */
 771           "+m" (*p)                     /* 1 */
 772         : "Ir" (v & 0x3f)               /* 2 */
 773         : "cc");
 774         return (res);
 775 }
 776
 777 #endif  /* KLD_MODULE */
 778
 779 #if defined(KLD_MODULE)
 780
 781 #define ATOMIC_STORE_LOAD(TYPE, LOP, SOP)                       \
 782 extern u_##TYPE atomic_load_acq_##TYPE(volatile u_##TYPE *p);   \
 783 extern void     atomic_store_rel_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v);
 784
 785 #else /* !KLD_MODULE */
 786
 787 #define ATOMIC_STORE_LOAD(TYPE, LOP, SOP)               \
 788 static __inline u_##TYPE                                \
 789 atomic_load_acq_##TYPE(volatile u_##TYPE *p)            \
 790 {                                                       \
 791         u_##TYPE res; /* accumulator can be anything */ \
 792                                                         \
 793         __asm __volatile(MPLOCKED LOP                   \
 794         : "=a" (res),                   /* 0 */         \
 795           "=m" (*p)                     /* 1 */         \
 796         : "m" (*p)                      /* 2 */         \
 797         : "memory");                                    \
 798                                                         \
 799         return (res);                                   \
 800 }                                                       \
 801                                                         \
 802 /*                                                      \
 803  * The XCHG instruction asserts LOCK automagically.     \
 804  */                                                     \
 805 static __inline void                                    \
 806 atomic_store_rel_##TYPE(volatile u_##TYPE *p, u_##TYPE v)\
 807 {                                                       \
 808         __asm __volatile(SOP                            \
 809         : "=m" (*p),                    /* 0 */         \
 810           "+r" (v)                      /* 1 */         \
 811         : "m" (*p));                    /* 2 */         \
 812 }                                                       \
 813 struct __hack
 814
 815 #endif /* !KLD_MODULE */
 816
 817 ATOMIC_STORE_LOAD(char, "cmpxchgb %b0,%1", "xchgb %b1,%0");
 818 ATOMIC_STORE_LOAD(short,"cmpxchgw %w0,%1", "xchgw %w1,%0");
 819 ATOMIC_STORE_LOAD(int,  "cmpxchgl %0,%1",  "xchgl %1,%0");
 820 ATOMIC_STORE_LOAD(long, "cmpxchgq %0,%1",  "xchgq %1,%0");
 821
 822 #undef ATOMIC_ASM
 823 #undef ATOMIC_STORE_LOAD
 824
 825 /* Acquire and release variants are identical to the normal ones. */
 826 #define atomic_set_acq_char             atomic_set_char
 827 #define atomic_set_rel_char             atomic_set_char
 828 #define atomic_clear_acq_char           atomic_clear_char
 829 #define atomic_clear_rel_char           atomic_clear_char
 830 #define atomic_add_acq_char             atomic_add_char
 831 #define atomic_add_rel_char             atomic_add_char
 832 #define atomic_subtract_acq_char        atomic_subtract_char
 833 #define atomic_subtract_rel_char        atomic_subtract_char
 834
 835 #define atomic_set_acq_short            atomic_set_short
 836 #define atomic_set_rel_short            atomic_set_short
 837 #define atomic_clear_acq_short          atomic_clear_short
 838 #define atomic_clear_rel_short          atomic_clear_short
 839 #define atomic_add_acq_short            atomic_add_short
 840 #define atomic_add_rel_short            atomic_add_short
 841 #define atomic_subtract_acq_short       atomic_subtract_short
 842 #define atomic_subtract_rel_short       atomic_subtract_short
 843
 844 #define atomic_set_acq_int              atomic_set_int
 845 #define atomic_set_rel_int              atomic_set_int
 846 #define atomic_clear_acq_int            atomic_clear_int
 847 #define atomic_clear_rel_int            atomic_clear_int
 848 #define atomic_add_acq_int              atomic_add_int
 849 #define atomic_add_rel_int              atomic_add_int
 850 #define atomic_subtract_acq_int         atomic_subtract_int
 851 #define atomic_subtract_rel_int         atomic_subtract_int
 852 #define atomic_cmpset_acq_int           atomic_cmpset_int
 853 #define atomic_cmpset_rel_int           atomic_cmpset_int
 854
 855 #define atomic_set_acq_long             atomic_set_long
 856 #define atomic_set_rel_long             atomic_set_long
 857 #define atomic_clear_acq_long           atomic_clear_long
 858 #define atomic_clear_rel_long           atomic_clear_long
 859 #define atomic_add_acq_long             atomic_add_long
 860 #define atomic_add_rel_long             atomic_add_long
 861 #define atomic_subtract_acq_long        atomic_subtract_long
 862 #define atomic_subtract_rel_long        atomic_subtract_long
 863 #define atomic_cmpset_acq_long          atomic_cmpset_long
 864 #define atomic_cmpset_rel_long          atomic_cmpset_long
 865
 866 /* cpumask_t is 64-bits on x86-64 */
 867 #define atomic_set_cpumask              atomic_set_long
 868 #define atomic_clear_cpumask            atomic_clear_long
 869 #define atomic_cmpset_cpumask           atomic_cmpset_long
 870 #define atomic_store_rel_cpumask        atomic_store_rel_long
 871 #define atomic_load_acq_cpumask         atomic_load_acq_long
 872
 873 /* Operations on 8-bit bytes. */
 874 #define atomic_set_8            atomic_set_char
 875 #define atomic_set_acq_8        atomic_set_acq_char
 876 #define atomic_set_rel_8        atomic_set_rel_char
 877 #define atomic_clear_8          atomic_clear_char
 878 #define atomic_clear_acq_8      atomic_clear_acq_char
 879 #define atomic_clear_rel_8      atomic_clear_rel_char
 880 #define atomic_add_8            atomic_add_char
 881 #define atomic_add_acq_8        atomic_add_acq_char
 882 #define atomic_add_rel_8        atomic_add_rel_char
 883 #define atomic_subtract_8       atomic_subtract_char
 884 #define atomic_subtract_acq_8   atomic_subtract_acq_char
 885 #define atomic_subtract_rel_8   atomic_subtract_rel_char
 886 #define atomic_load_acq_8       atomic_load_acq_char
 887 #define atomic_store_rel_8      atomic_store_rel_char
 888 #define atomic_fcmpset_8        atomic_fcmpset_char
 889
 890 /* Operations on 16-bit words. */
 891 #define atomic_set_16           atomic_set_short
 892 #define atomic_set_acq_16       atomic_set_acq_short
 893 #define atomic_set_rel_16       atomic_set_rel_short
 894 #define atomic_clear_16         atomic_clear_short
 895 #define atomic_clear_acq_16     atomic_clear_acq_short
 896 #define atomic_clear_rel_16     atomic_clear_rel_short
 897 #define atomic_add_16           atomic_add_short
 898 #define atomic_add_acq_16       atomic_add_acq_short
 899 #define atomic_add_rel_16       atomic_add_rel_short
 900 #define atomic_subtract_16      atomic_subtract_short
 901 #define atomic_subtract_acq_16  atomic_subtract_acq_short
 902 #define atomic_subtract_rel_16  atomic_subtract_rel_short
 903 #define atomic_load_acq_16      atomic_load_acq_short
 904 #define atomic_store_rel_16     atomic_store_rel_short
 905 #define atomic_fcmpset_16       atomic_fcmpset_short
 906
 907 /* Operations on 32-bit double words. */
 908 #define atomic_set_32           atomic_set_int
 909 #define atomic_set_acq_32       atomic_set_acq_int
 910 #define atomic_set_rel_32       atomic_set_rel_int
 911 #define atomic_clear_32         atomic_clear_int
 912 #define atomic_clear_acq_32     atomic_clear_acq_int
 913 #define atomic_clear_rel_32     atomic_clear_rel_int
 914 #define atomic_add_32           atomic_add_int
 915 #define atomic_add_acq_32       atomic_add_acq_int
 916 #define atomic_add_rel_32       atomic_add_rel_int
 917 #define atomic_subtract_32      atomic_subtract_int
 918 #define atomic_subtract_acq_32  atomic_subtract_acq_int
 919 #define atomic_subtract_rel_32  atomic_subtract_rel_int
 920 #define atomic_load_acq_32      atomic_load_acq_int
 921 #define atomic_store_rel_32     atomic_store_rel_int
 922 #define atomic_cmpset_32        atomic_cmpset_int
 923 #define atomic_fcmpset_32       atomic_fcmpset_int
 924 #define atomic_cmpset_acq_32    atomic_cmpset_acq_int
 925 #define atomic_cmpset_rel_32    atomic_cmpset_rel_int
 926 #define atomic_readandclear_32  atomic_readandclear_int
 927 #define atomic_fetchadd_32      atomic_fetchadd_int
 928
 929 /* Operations on 64-bit quad words. */
 930 #define atomic_load_acq_64      atomic_load_acq_long
 931 #define atomic_store_rel_64     atomic_store_rel_long
 932 #define atomic_swap_64          atomic_swap_long
 933 #define atomic_fetchadd_64      atomic_fetchadd_long
 934 #define atomic_add_64           atomic_add_long
 935 #define atomic_cmpset_64        atomic_cmpset_long
 936 #define atomic_fcmpset_64       atomic_fcmpset_long
 937 #define atomic_set_64           atomic_set_long
 938 #define atomic_clear_64         atomic_clear_long
 939
 940 /* Operations on pointers. */
 941 #define atomic_set_ptr(p, v) \
 942         atomic_set_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 943 #define atomic_set_acq_ptr(p, v) \
 944         atomic_set_acq_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 945 #define atomic_set_rel_ptr(p, v) \
 946         atomic_set_rel_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 947 #define atomic_clear_ptr(p, v) \
 948         atomic_clear_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 949 #define atomic_clear_acq_ptr(p, v) \
 950         atomic_clear_acq_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 951 #define atomic_clear_rel_ptr(p, v) \
 952         atomic_clear_rel_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 953 #define atomic_add_ptr(p, v) \
 954         atomic_add_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 955 #define atomic_add_acq_ptr(p, v) \
 956         atomic_add_acq_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 957 #define atomic_add_rel_ptr(p, v) \
 958         atomic_add_rel_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 959 #define atomic_subtract_ptr(p, v) \
 960         atomic_subtract_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 961 #define atomic_subtract_acq_ptr(p, v) \
 962         atomic_subtract_acq_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 963 #define atomic_subtract_rel_ptr(p, v) \
 964         atomic_subtract_rel_long((volatile u_long *)(p), (u_long)(v))
 965 #define atomic_load_acq_ptr(p) \
 966         atomic_load_acq_long((volatile u_long *)(p))
 967 #define atomic_store_rel_ptr(p, v) \
 968         atomic_store_rel_long((volatile u_long *)(p), (v))
 969 #define atomic_cmpset_ptr(dst, old, new)                                \
 970         atomic_cmpset_long((volatile u_long *)(dst), (u_long)(old),     \
 971                                 (u_long)(new))
 972 #define atomic_fcmpset_ptr(dst, old, new)                               \
 973         atomic_fcmpset_long((volatile u_long *)(dst), (u_long *)(old),  \
 974                                 (u_long)(new))
 975 #define atomic_cmpset_acq_ptr(dst, old, new)                            \
 976         atomic_cmpset_acq_long((volatile u_long *)(dst), (u_long)(old), \
 977                                 (u_long)(new))
 978 #define atomic_cmpset_rel_ptr(dst, old, new)                            \
 979         atomic_cmpset_rel_long((volatile u_long *)(dst), (u_long)(old), \
 980                                 (u_long)(new))
 981 #define atomic_readandclear_ptr(p)                                      \
 982         atomic_readandclear_long((volatile u_long *)(p))
 983
 984 #endif /* ! _CPU_ATOMIC_H_ */