xref: /linux/arch/powerpc/net/bpf_jit.h (revision 17cfcb68af3bc7d5e8ae08779b1853310a2949f3)
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
2 /*
3  * bpf_jit.h: BPF JIT compiler for PPC
4  *
5  * Copyright 2011 Matt Evans <matt@ozlabs.org>, IBM Corporation
6  * 	     2016 Naveen N. Rao <naveen.n.rao@linux.vnet.ibm.com>
7  */
8 #ifndef _BPF_JIT_H
9 #define _BPF_JIT_H
10 
11 #ifndef __ASSEMBLY__
12 
13 #include <asm/types.h>
14 
15 #ifdef PPC64_ELF_ABI_v1
16 #define FUNCTION_DESCR_SIZE	24
17 #else
18 #define FUNCTION_DESCR_SIZE	0
19 #endif
20 
21 /*
22  * 16-bit immediate helper macros: HA() is for use with sign-extending instrs
23  * (e.g. LD, ADDI).  If the bottom 16 bits is "-ve", add another bit into the
24  * top half to negate the effect (i.e. 0xffff + 1 = 0x(1)0000).
25  */
26 #define IMM_H(i)		((uintptr_t)(i)>>16)
27 #define IMM_HA(i)		(((uintptr_t)(i)>>16) +			      \
28 					(((uintptr_t)(i) & 0x8000) >> 15))
29 #define IMM_L(i)		((uintptr_t)(i) & 0xffff)
30 
31 #define PLANT_INSTR(d, idx, instr)					      \
32 	do { if (d) { (d)[idx] = instr; } idx++; } while (0)
33 #define EMIT(instr)		PLANT_INSTR(image, ctx->idx, instr)
34 
35 #define PPC_NOP()		EMIT(PPC_INST_NOP)
36 #define PPC_BLR()		EMIT(PPC_INST_BLR)
37 #define PPC_BLRL()		EMIT(PPC_INST_BLRL)
38 #define PPC_MTLR(r)		EMIT(PPC_INST_MTLR | ___PPC_RT(r))
39 #define PPC_BCTR()		EMIT(PPC_INST_BCTR)
40 #define PPC_MTCTR(r)		EMIT(PPC_INST_MTCTR | ___PPC_RT(r))
41 #define PPC_ADDI(d, a, i)	EMIT(PPC_INST_ADDI | ___PPC_RT(d) |	      \
42 				     ___PPC_RA(a) | IMM_L(i))
43 #define PPC_MR(d, a)		PPC_OR(d, a, a)
44 #define PPC_LI(r, i)		PPC_ADDI(r, 0, i)
45 #define PPC_ADDIS(d, a, i)	EMIT(PPC_INST_ADDIS |			      \
46 				     ___PPC_RT(d) | ___PPC_RA(a) | IMM_L(i))
47 #define PPC_LIS(r, i)		PPC_ADDIS(r, 0, i)
48 #define PPC_STD(r, base, i)	EMIT(PPC_INST_STD | ___PPC_RS(r) |	      \
49 				     ___PPC_RA(base) | ((i) & 0xfffc))
50 #define PPC_STDX(r, base, b)	EMIT(PPC_INST_STDX | ___PPC_RS(r) |	      \
51 				     ___PPC_RA(base) | ___PPC_RB(b))
52 #define PPC_STDU(r, base, i)	EMIT(PPC_INST_STDU | ___PPC_RS(r) |	      \
53 				     ___PPC_RA(base) | ((i) & 0xfffc))
54 #define PPC_STW(r, base, i)	EMIT(PPC_INST_STW | ___PPC_RS(r) |	      \
55 				     ___PPC_RA(base) | IMM_L(i))
56 #define PPC_STWU(r, base, i)	EMIT(PPC_INST_STWU | ___PPC_RS(r) |	      \
57 				     ___PPC_RA(base) | IMM_L(i))
58 #define PPC_STH(r, base, i)	EMIT(PPC_INST_STH | ___PPC_RS(r) |	      \
59 				     ___PPC_RA(base) | IMM_L(i))
60 #define PPC_STB(r, base, i)	EMIT(PPC_INST_STB | ___PPC_RS(r) |	      \
61 				     ___PPC_RA(base) | IMM_L(i))
62 
63 #define PPC_LBZ(r, base, i)	EMIT(PPC_INST_LBZ | ___PPC_RT(r) |	      \
64 				     ___PPC_RA(base) | IMM_L(i))
65 #define PPC_LD(r, base, i)	EMIT(PPC_INST_LD | ___PPC_RT(r) |	      \
66 				     ___PPC_RA(base) | ((i) & 0xfffc))
67 #define PPC_LDX(r, base, b)	EMIT(PPC_INST_LDX | ___PPC_RT(r) |	      \
68 				     ___PPC_RA(base) | ___PPC_RB(b))
69 #define PPC_LWZ(r, base, i)	EMIT(PPC_INST_LWZ | ___PPC_RT(r) |	      \
70 				     ___PPC_RA(base) | IMM_L(i))
71 #define PPC_LHZ(r, base, i)	EMIT(PPC_INST_LHZ | ___PPC_RT(r) |	      \
72 				     ___PPC_RA(base) | IMM_L(i))
73 #define PPC_LHBRX(r, base, b)	EMIT(PPC_INST_LHBRX | ___PPC_RT(r) |	      \
74 				     ___PPC_RA(base) | ___PPC_RB(b))
75 #define PPC_LDBRX(r, base, b)	EMIT(PPC_INST_LDBRX | ___PPC_RT(r) |	      \
76 				     ___PPC_RA(base) | ___PPC_RB(b))
77 
78 #define PPC_BPF_LDARX(t, a, b, eh) EMIT(PPC_INST_LDARX | ___PPC_RT(t) |	      \
79 					___PPC_RA(a) | ___PPC_RB(b) |	      \
80 					__PPC_EH(eh))
81 #define PPC_BPF_LWARX(t, a, b, eh) EMIT(PPC_INST_LWARX | ___PPC_RT(t) |	      \
82 					___PPC_RA(a) | ___PPC_RB(b) |	      \
83 					__PPC_EH(eh))
84 #define PPC_BPF_STWCX(s, a, b)	EMIT(PPC_INST_STWCX | ___PPC_RS(s) |	      \
85 					___PPC_RA(a) | ___PPC_RB(b))
86 #define PPC_BPF_STDCX(s, a, b)	EMIT(PPC_INST_STDCX | ___PPC_RS(s) |	      \
87 					___PPC_RA(a) | ___PPC_RB(b))
88 #define PPC_CMPWI(a, i)		EMIT(PPC_INST_CMPWI | ___PPC_RA(a) | IMM_L(i))
89 #define PPC_CMPDI(a, i)		EMIT(PPC_INST_CMPDI | ___PPC_RA(a) | IMM_L(i))
90 #define PPC_CMPW(a, b)		EMIT(PPC_INST_CMPW | ___PPC_RA(a) |	      \
91 					___PPC_RB(b))
92 #define PPC_CMPD(a, b)		EMIT(PPC_INST_CMPD | ___PPC_RA(a) |	      \
93 					___PPC_RB(b))
94 #define PPC_CMPLWI(a, i)	EMIT(PPC_INST_CMPLWI | ___PPC_RA(a) | IMM_L(i))
95 #define PPC_CMPLDI(a, i)	EMIT(PPC_INST_CMPLDI | ___PPC_RA(a) | IMM_L(i))
96 #define PPC_CMPLW(a, b)		EMIT(PPC_INST_CMPLW | ___PPC_RA(a) |	      \
97 					___PPC_RB(b))
98 #define PPC_CMPLD(a, b)		EMIT(PPC_INST_CMPLD | ___PPC_RA(a) |	      \
99 					___PPC_RB(b))
100 
101 #define PPC_SUB(d, a, b)	EMIT(PPC_INST_SUB | ___PPC_RT(d) |	      \
102 				     ___PPC_RB(a) | ___PPC_RA(b))
103 #define PPC_ADD(d, a, b)	EMIT(PPC_INST_ADD | ___PPC_RT(d) |	      \
104 				     ___PPC_RA(a) | ___PPC_RB(b))
105 #define PPC_MULD(d, a, b)	EMIT(PPC_INST_MULLD | ___PPC_RT(d) |	      \
106 				     ___PPC_RA(a) | ___PPC_RB(b))
107 #define PPC_MULW(d, a, b)	EMIT(PPC_INST_MULLW | ___PPC_RT(d) |	      \
108 				     ___PPC_RA(a) | ___PPC_RB(b))
109 #define PPC_MULHWU(d, a, b)	EMIT(PPC_INST_MULHWU | ___PPC_RT(d) |	      \
110 				     ___PPC_RA(a) | ___PPC_RB(b))
111 #define PPC_MULI(d, a, i)	EMIT(PPC_INST_MULLI | ___PPC_RT(d) |	      \
112 				     ___PPC_RA(a) | IMM_L(i))
113 #define PPC_DIVWU(d, a, b)	EMIT(PPC_INST_DIVWU | ___PPC_RT(d) |	      \
114 				     ___PPC_RA(a) | ___PPC_RB(b))
115 #define PPC_DIVDU(d, a, b)	EMIT(PPC_INST_DIVDU | ___PPC_RT(d) |	      \
116 				     ___PPC_RA(a) | ___PPC_RB(b))
117 #define PPC_AND(d, a, b)	EMIT(PPC_INST_AND | ___PPC_RA(d) |	      \
118 				     ___PPC_RS(a) | ___PPC_RB(b))
119 #define PPC_ANDI(d, a, i)	EMIT(PPC_INST_ANDI | ___PPC_RA(d) |	      \
120 				     ___PPC_RS(a) | IMM_L(i))
121 #define PPC_AND_DOT(d, a, b)	EMIT(PPC_INST_ANDDOT | ___PPC_RA(d) |	      \
122 				     ___PPC_RS(a) | ___PPC_RB(b))
123 #define PPC_OR(d, a, b)		EMIT(PPC_INST_OR | ___PPC_RA(d) |	      \
124 				     ___PPC_RS(a) | ___PPC_RB(b))
125 #define PPC_MR(d, a)		PPC_OR(d, a, a)
126 #define PPC_ORI(d, a, i)	EMIT(PPC_INST_ORI | ___PPC_RA(d) |	      \
127 				     ___PPC_RS(a) | IMM_L(i))
128 #define PPC_ORIS(d, a, i)	EMIT(PPC_INST_ORIS | ___PPC_RA(d) |	      \
129 				     ___PPC_RS(a) | IMM_L(i))
130 #define PPC_XOR(d, a, b)	EMIT(PPC_INST_XOR | ___PPC_RA(d) |	      \
131 				     ___PPC_RS(a) | ___PPC_RB(b))
132 #define PPC_XORI(d, a, i)	EMIT(PPC_INST_XORI | ___PPC_RA(d) |	      \
133 				     ___PPC_RS(a) | IMM_L(i))
134 #define PPC_XORIS(d, a, i)	EMIT(PPC_INST_XORIS | ___PPC_RA(d) |	      \
135 				     ___PPC_RS(a) | IMM_L(i))
136 #define PPC_EXTSW(d, a)		EMIT(PPC_INST_EXTSW | ___PPC_RA(d) |	      \
137 				     ___PPC_RS(a))
138 #define PPC_SLW(d, a, s)	EMIT(PPC_INST_SLW | ___PPC_RA(d) |	      \
139 				     ___PPC_RS(a) | ___PPC_RB(s))
140 #define PPC_SLD(d, a, s)	EMIT(PPC_INST_SLD | ___PPC_RA(d) |	      \
141 				     ___PPC_RS(a) | ___PPC_RB(s))
142 #define PPC_SRW(d, a, s)	EMIT(PPC_INST_SRW | ___PPC_RA(d) |	      \
143 				     ___PPC_RS(a) | ___PPC_RB(s))
144 #define PPC_SRAW(d, a, s)	EMIT(PPC_INST_SRAW | ___PPC_RA(d) |	      \
145 				     ___PPC_RS(a) | ___PPC_RB(s))
146 #define PPC_SRAWI(d, a, i)	EMIT(PPC_INST_SRAWI | ___PPC_RA(d) |	      \
147 				     ___PPC_RS(a) | __PPC_SH(i))
148 #define PPC_SRD(d, a, s)	EMIT(PPC_INST_SRD | ___PPC_RA(d) |	      \
149 				     ___PPC_RS(a) | ___PPC_RB(s))
150 #define PPC_SRAD(d, a, s)	EMIT(PPC_INST_SRAD | ___PPC_RA(d) |	      \
151 				     ___PPC_RS(a) | ___PPC_RB(s))
152 #define PPC_SRADI(d, a, i)	EMIT(PPC_INST_SRADI | ___PPC_RA(d) |	      \
153 				     ___PPC_RS(a) | __PPC_SH64(i))
154 #define PPC_RLWINM(d, a, i, mb, me)	EMIT(PPC_INST_RLWINM | ___PPC_RA(d) | \
155 					___PPC_RS(a) | __PPC_SH(i) |	      \
156 					__PPC_MB(mb) | __PPC_ME(me))
157 #define PPC_RLWINM_DOT(d, a, i, mb, me)	EMIT(PPC_INST_RLWINM_DOT |	      \
158 					___PPC_RA(d) | ___PPC_RS(a) |	      \
159 					__PPC_SH(i) | __PPC_MB(mb) |	      \
160 					__PPC_ME(me))
161 #define PPC_RLWIMI(d, a, i, mb, me)	EMIT(PPC_INST_RLWIMI | ___PPC_RA(d) | \
162 					___PPC_RS(a) | __PPC_SH(i) |	      \
163 					__PPC_MB(mb) | __PPC_ME(me))
164 #define PPC_RLDICL(d, a, i, mb)		EMIT(PPC_INST_RLDICL | ___PPC_RA(d) | \
165 					___PPC_RS(a) | __PPC_SH64(i) |	      \
166 					__PPC_MB64(mb))
167 #define PPC_RLDICR(d, a, i, me)		EMIT(PPC_INST_RLDICR | ___PPC_RA(d) | \
168 					___PPC_RS(a) | __PPC_SH64(i) |	      \
169 					__PPC_ME64(me))
170 
171 /* slwi = rlwinm Rx, Ry, n, 0, 31-n */
172 #define PPC_SLWI(d, a, i)	PPC_RLWINM(d, a, i, 0, 31-(i))
173 /* srwi = rlwinm Rx, Ry, 32-n, n, 31 */
174 #define PPC_SRWI(d, a, i)	PPC_RLWINM(d, a, 32-(i), i, 31)
175 /* sldi = rldicr Rx, Ry, n, 63-n */
176 #define PPC_SLDI(d, a, i)	PPC_RLDICR(d, a, i, 63-(i))
177 /* sldi = rldicl Rx, Ry, 64-n, n */
178 #define PPC_SRDI(d, a, i)	PPC_RLDICL(d, a, 64-(i), i)
179 
180 #define PPC_NEG(d, a)		EMIT(PPC_INST_NEG | ___PPC_RT(d) | ___PPC_RA(a))
181 
182 /* Long jump; (unconditional 'branch') */
183 #define PPC_JMP(dest)		EMIT(PPC_INST_BRANCH |			      \
184 				     (((dest) - (ctx->idx * 4)) & 0x03fffffc))
185 /* "cond" here covers BO:BI fields. */
186 #define PPC_BCC_SHORT(cond, dest)	EMIT(PPC_INST_BRANCH_COND |	      \
187 					     (((cond) & 0x3ff) << 16) |	      \
188 					     (((dest) - (ctx->idx * 4)) &     \
189 					      0xfffc))
190 /* Sign-extended 32-bit immediate load */
191 #define PPC_LI32(d, i)		do {					      \
192 		if ((int)(uintptr_t)(i) >= -32768 &&			      \
193 				(int)(uintptr_t)(i) < 32768)		      \
194 			PPC_LI(d, i);					      \
195 		else {							      \
196 			PPC_LIS(d, IMM_H(i));				      \
197 			if (IMM_L(i))					      \
198 				PPC_ORI(d, d, IMM_L(i));		      \
199 		} } while(0)
200 
201 #define PPC_LI64(d, i)		do {					      \
202 		if ((long)(i) >= -2147483648 &&				      \
203 				(long)(i) < 2147483648)			      \
204 			PPC_LI32(d, i);					      \
205 		else {							      \
206 			if (!((uintptr_t)(i) & 0xffff800000000000ULL))	      \
207 				PPC_LI(d, ((uintptr_t)(i) >> 32) & 0xffff);   \
208 			else {						      \
209 				PPC_LIS(d, ((uintptr_t)(i) >> 48));	      \
210 				if ((uintptr_t)(i) & 0x0000ffff00000000ULL)   \
211 					PPC_ORI(d, d,			      \
212 					  ((uintptr_t)(i) >> 32) & 0xffff);   \
213 			}						      \
214 			PPC_SLDI(d, d, 32);				      \
215 			if ((uintptr_t)(i) & 0x00000000ffff0000ULL)	      \
216 				PPC_ORIS(d, d,				      \
217 					 ((uintptr_t)(i) >> 16) & 0xffff);    \
218 			if ((uintptr_t)(i) & 0x000000000000ffffULL)	      \
219 				PPC_ORI(d, d, (uintptr_t)(i) & 0xffff);	      \
220 		} } while (0)
221 
222 #ifdef CONFIG_PPC64
223 #define PPC_FUNC_ADDR(d,i) do { PPC_LI64(d, i); } while(0)
224 #else
225 #define PPC_FUNC_ADDR(d,i) do { PPC_LI32(d, i); } while(0)
226 #endif
227 
228 static inline bool is_nearbranch(int offset)
229 {
230 	return (offset < 32768) && (offset >= -32768);
231 }
232 
233 /*
234  * The fly in the ointment of code size changing from pass to pass is
235  * avoided by padding the short branch case with a NOP.	 If code size differs
236  * with different branch reaches we will have the issue of code moving from
237  * one pass to the next and will need a few passes to converge on a stable
238  * state.
239  */
240 #define PPC_BCC(cond, dest)	do {					      \
241 		if (is_nearbranch((dest) - (ctx->idx * 4))) {		      \
242 			PPC_BCC_SHORT(cond, dest);			      \
243 			PPC_NOP();					      \
244 		} else {						      \
245 			/* Flip the 'T or F' bit to invert comparison */      \
246 			PPC_BCC_SHORT(cond ^ COND_CMP_TRUE, (ctx->idx+2)*4);  \
247 			PPC_JMP(dest);					      \
248 		} } while(0)
249 
250 /* To create a branch condition, select a bit of cr0... */
251 #define CR0_LT		0
252 #define CR0_GT		1
253 #define CR0_EQ		2
254 /* ...and modify BO[3] */
255 #define COND_CMP_TRUE	0x100
256 #define COND_CMP_FALSE	0x000
257 /* Together, they make all required comparisons: */
258 #define COND_GT		(CR0_GT | COND_CMP_TRUE)
259 #define COND_GE		(CR0_LT | COND_CMP_FALSE)
260 #define COND_EQ		(CR0_EQ | COND_CMP_TRUE)
261 #define COND_NE		(CR0_EQ | COND_CMP_FALSE)
262 #define COND_LT		(CR0_LT | COND_CMP_TRUE)
263 #define COND_LE		(CR0_GT | COND_CMP_FALSE)
264 
265 #endif
266 
267 #endif
268