IBM PowerPC CPU Features

문서 출처와 개요

이 문서는 OPAL firmware의 `skiboot/doc/device-tree/ibm,powerpc-cpu-features/binding.txt`에서 복사했습니다. 더 완전한 feature 개요와 문서는 그 source tree에 있으며 모든 patch와 수정도 그곳에 반영해야 합니다.

`ibm,powerpc-cpu-features` binding은 software가 사용할 수 있는 CPU feature를 enablement, privilege, compatibility metadata와 함께 기술합니다. 설계·구현의 일반 설명과 개별 feature 문서 링크는 `design.txt`에 있습니다.

CPU feature container

`ibm,powerpc-cpu-features` node는 CPU feature node의 container이며 이름도 정확히 `ibm,powerpc-cpu-features`여야 합니다. `/cpus` child로 구현되지만 parser가 이 위치를 가정해서는 안 됩니다. Node는 선택 사항이지만 새 OPAL firmware는 제공해야 합니다.

필수 string `compatible`은 `ibm,powerpc-cpu-features`입니다. 이 값은 지침을 따르는 parser에 대한 전체 설계의 backward compatibility를 뜻하며, compatible revision 없이도 backward-compatible하게 확장할 수 있습니다.

필수 u32 `isa`는 CPU가 현재 실행 중인 ISA입니다. 개별 feature node를 제외한 instruction-set compatibility를 나타내므로 ISA v3.0 구현에 `transactional-memory` node가 없다면 transactional memory 기능을 사용해서는 안 됩니다. 값은 Power ISA Version에 1000을 곱하며 3000은 3.0, 2070은 2.07입니다. Minor digit은 revision에 쓸 수 있습니다.

선택 string `display-name`은 사람이 읽을 수 있는 CPU 이름입니다.

개별 feature와 ISA

Container의 각 child node는 CPU feature 또는 capability 하나를 나타냅니다. Node 이름은 `floating-point` 같은 architected feature를 설명하는 사람이 읽을 수 있는 interface string입니다. 현재 feature 문서는 `skiboot/core/cpufeatures.c` 구현 code에 있으며 node가 존재하면 feature를 사용할 수 있습니다.

필수 u32 `isa`는 그 feature가 처음 나타난 Power ISA level입니다. 특정 ISA version으로 environment를 제한할 때 software는 이보다 새로운 feature를 걸러야 합니다. 값 정의는 container의 `isa`와 같습니다.

사용 privilege와 HV 지원

필수 u32 bitmask `usable-privilege`는 feature를 사용할 수 있는 privilege level 또는 software component를 지정합니다.

Bit 0이 설정되면 `hwcap-bit-nr` property가 존재합니다. 선택 u32 bitmask `hv-support`는 낮은 privilege level에 feature를 enable하기 위해 필요한 HV 지원을 나타냅니다.

`hv-support`가 없으면 지원이 필요하지 않습니다. 값이 0이면 hypervisor가 이 feature를 위한 explicit/custom 지원을 가져야 합니다. HFSCR bit가 설정되면 `hfscr-bit-nr`이 존재하며 HFSCR register의 해당 bit를 설정해 feature를 enable할 수 있습니다.

OS 지원과 enable bit

선택 u32 bitmask `os-support`는 낮은 privilege에 feature를 enable하기 위해 필요한 OS 지원을 나타냅니다.

`os-support`가 없으면 지원이 필요하지 않고, 값이 0이면 operating system이 explicit/custom 지원을 가져야 합니다. FSCR bit가 설정되면 `fscr-bit-nr`이 존재하며 FSCR register bit를 설정해 feature를 enable합니다.

선택 u32 `hfscr-bit-nr`은 LSB0 HFSCR bit position입니다. `hv-support`의 HFSCR bit가 설정됐을 때 존재하며 hypervisor가 feature enable을 위해 설정할 bit 번호를 지정합니다. Feature에 대응하는 HFSCR bit가 있기만 해도 parser 단순화를 위해 존재합니다.

선택 u32 `fscr-bit-nr`은 LSB0 FSCR bit position입니다. `os-support`의 FSCR bit가 설정됐을 때 존재하며 OS가 feature enable을 위해 설정할 bit 번호를 지정합니다. Feature에 대응하는 FSCR bit가 있기만 해도 존재할 수 있습니다.

HWCAP과 dependency

선택 u32 `hwcap-bit-nr`은 Linux ELF AUX vector의 LSB0 bit position입니다. `usable-privilege`에 PR bit가 있으면 존재할 수 있으며 userspace에 feature를 알리기 위해 ELF AUX hardware capability vector에서 설정할 bit를 지정합니다.

0-31은 `AT_HWCAP` bit 0-31, 32-63은 `AT_HWCAP2` bit 0-31에 대응하고 이후도 같은 방식입니다. 해당 `AT_HWCAPx` vector가 없으면 feature가 enable되지 않았거나 광고할 수 없습니다. 기존 feature 중 일대일 HWCAP bit가 없던 것은 OS가 별도로 처리할 수 있지만, 새 userspace feature는 모두 `hwcap-bit-nr`을 가집니다.

선택 encoded array `dependencies`는 이 feature를 enable하기 전에 먼저 enable해야 하는 CPU feature node의 phandle 목록입니다.

CPU feature 예제

예제는 ISA 3.02 container에 `darn`, `scv`, `stop`, 가상 `vsx2`, 그리고 `vsx2`에 의존하는 `vsx2-newinsns`를 배치합니다. 각 feature는 usable privilege와 필요한 HV/OS support, HWCAP·FSCR bit를 조합합니다.

/cpus/ibm,powerpc-cpu-features {
        compatible = "ibm,powerpc-cpu-features";

        isa = <3020>;

        darn {
                isa = <3000>;
                usable-privilege = <1 | 2 | 4>;
                hwcap-bit-nr = <xx>;
        };

        scv {
                isa = <3000>;
                usable-privilege = <1 | 2>;
                os-support = <0>;
                hwcap-bit-nr = <xx>;
        };

        stop {
                isa = <3000>;
                usable-privilege = <2 | 4>;
                hv-support = <0>;
                os-support = <0>;
        };

        vsx2 (hypothetical) {
                isa = <3010>;
                usable-privilege = <1 | 2 | 4>;
                hv-support = <0>;
                os-support = <0>;
                hwcap-bit-nr = <xx>;
        };

        vsx2-newinsns {
                isa = <3020>;
                usable-privilege = <1 | 2 | 4>;
                os-support = <1>;
                fscr-bit-nr = <xx>;
                hwcap-bit-nr = <xx>;
                dependencies = <&vsx2>;
        };

};