Remove obsolete #include <linux/config.h>
[linux-2.6.git] / arch / xtensa / mm / init.c
1 /*
2  * arch/xtensa/mm/init.c
3  *
4  * Derived from MIPS, PPC.
5  *
6  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
7  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
8  * for more details.
9  *
10  * Copyright (C) 2001 - 2005 Tensilica Inc.
11  *
12  * Chris Zankel <chris@zankel.net>
13  * Joe Taylor   <joe@tensilica.com, joetylr@yahoo.com>
14  * Marc Gauthier
15  * Kevin Chea
16  */
17
18 #include <linux/init.h>
19 #include <linux/signal.h>
20 #include <linux/sched.h>
21 #include <linux/kernel.h>
22 #include <linux/errno.h>
23 #include <linux/string.h>
24 #include <linux/types.h>
25 #include <linux/ptrace.h>
26 #include <linux/bootmem.h>
27 #include <linux/swap.h>
28
29 #include <asm/pgtable.h>
30 #include <asm/bootparam.h>
31 #include <asm/mmu_context.h>
32 #include <asm/tlb.h>
33 #include <asm/tlbflush.h>
34 #include <asm/page.h>
35 #include <asm/pgalloc.h>
36 #include <asm/pgtable.h>
37
38
39 #define DEBUG 0
40
41 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
42 //static DEFINE_SPINLOCK(tlb_lock);
43
44 /*
45  * This flag is used to indicate that the page was mapped and modified in
46  * kernel space, so the cache is probably dirty at that address.
47  * If cache aliasing is enabled and the page color mismatches, update_mmu_cache
48  * synchronizes the caches if this bit is set.
49  */
50
51 #define PG_cache_clean PG_arch_1
52
53 /* References to section boundaries */
54
55 extern char _ftext, _etext, _fdata, _edata, _rodata_end;
56 extern char __init_begin, __init_end;
57
58 /*
59  * mem_reserve(start, end, must_exist)
60  *
61  * Reserve some memory from the memory pool.
62  *
63  * Parameters:
64  *  start       Start of region,
65  *  end         End of region,
66  *  must_exist  Must exist in memory pool.
67  *
68  * Returns:
69  *  0 (memory area couldn't be mapped)
70  * -1 (success)
71  */
72
73 int __init mem_reserve(unsigned long start, unsigned long end, int must_exist)
74 {
75         int i;
76
77         if (start == end)
78                 return 0;
79
80         start = start & PAGE_MASK;
81         end = PAGE_ALIGN(end);
82
83         for (i = 0; i < sysmem.nr_banks; i++)
84                 if (start < sysmem.bank[i].end
85                     && end >= sysmem.bank[i].start)
86                         break;
87
88         if (i == sysmem.nr_banks) {
89                 if (must_exist)
90                         printk (KERN_WARNING "mem_reserve: [0x%0lx, 0x%0lx) "
91                                 "not in any region!\n", start, end);
92                 return 0;
93         }
94
95         if (start > sysmem.bank[i].start) {
96                 if (end < sysmem.bank[i].end) {
97                         /* split entry */
98                         if (sysmem.nr_banks >= SYSMEM_BANKS_MAX)
99                                 panic("meminfo overflow\n");
100                         sysmem.bank[sysmem.nr_banks].start = end;
101                         sysmem.bank[sysmem.nr_banks].end = sysmem.bank[i].end;
102                         sysmem.nr_banks++;
103                 }
104                 sysmem.bank[i].end = start;
105         } else {
106                 if (end < sysmem.bank[i].end)
107                         sysmem.bank[i].start = end;
108                 else {
109                         /* remove entry */
110                         sysmem.nr_banks--;
111                         sysmem.bank[i].start = sysmem.bank[sysmem.nr_banks].start;
112                         sysmem.bank[i].end   = sysmem.bank[sysmem.nr_banks].end;
113                 }
114         }
115         return -1;
116 }
117
118
119 /*
120  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we have available.
121  */
122
123 void __init bootmem_init(void)
124 {
125         unsigned long pfn;
126         unsigned long bootmap_start, bootmap_size;
127         int i;
128
129         max_low_pfn = max_pfn = 0;
130         min_low_pfn = ~0;
131
132         for (i=0; i < sysmem.nr_banks; i++) {
133                 pfn = PAGE_ALIGN(sysmem.bank[i].start) >> PAGE_SHIFT;
134                 if (pfn < min_low_pfn)
135                         min_low_pfn = pfn;
136                 pfn = PAGE_ALIGN(sysmem.bank[i].end - 1) >> PAGE_SHIFT;
137                 if (pfn > max_pfn)
138                         max_pfn = pfn;
139         }
140
141         if (min_low_pfn > max_pfn)
142                 panic("No memory found!\n");
143
144         max_low_pfn = max_pfn < MAX_LOW_MEMORY >> PAGE_SHIFT ?
145                 max_pfn : MAX_LOW_MEMORY >> PAGE_SHIFT;
146
147         /* Find an area to use for the bootmem bitmap. */
148
149         bootmap_size = bootmem_bootmap_pages(max_low_pfn) << PAGE_SHIFT;
150         bootmap_start = ~0;
151
152         for (i=0; i<sysmem.nr_banks; i++)
153                 if (sysmem.bank[i].end - sysmem.bank[i].start >= bootmap_size) {
154                         bootmap_start = sysmem.bank[i].start;
155                         break;
156                 }
157
158         if (bootmap_start == ~0UL)
159                 panic("Cannot find %ld bytes for bootmap\n", bootmap_size);
160
161         /* Reserve the bootmem bitmap area */
162
163         mem_reserve(bootmap_start, bootmap_start + bootmap_size, 1);
164         bootmap_size = init_bootmem_node(NODE_DATA(0), min_low_pfn,
165                                          bootmap_start >> PAGE_SHIFT,
166                                          max_low_pfn);
167
168         /* Add all remaining memory pieces into the bootmem map */
169
170         for (i=0; i<sysmem.nr_banks; i++)
171                 free_bootmem(sysmem.bank[i].start,
172                              sysmem.bank[i].end - sysmem.bank[i].start);
173
174 }
175
176
177 void __init paging_init(void)
178 {
179         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES];
180         int i;
181
182         /* All pages are DMA-able, so we put them all in the DMA zone. */
183
184         zones_size[ZONE_DMA] = max_low_pfn;
185         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++)
186                 zones_size[i] = 0;
187
188 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
189         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = max_pfn - max_low_pfn;
190 #endif
191
192         /* Initialize the kernel's page tables. */
193
194         memset(swapper_pg_dir, 0, PAGE_SIZE);
195
196         free_area_init(zones_size);
197 }
198
199 /*
200  * Flush the mmu and reset associated register to default values.
201  */
202
203 void __init init_mmu (void)
204 {
205         /* Writing zeros to the <t>TLBCFG special registers ensure
206          * that valid values exist in the register.  For existing
207          * PGSZID<w> fields, zero selects the first element of the
208          * page-size array.  For nonexistant PGSZID<w> fields, zero is
209          * the best value to write.  Also, when changing PGSZID<w>
210          * fields, the corresponding TLB must be flushed.
211          */
212         set_itlbcfg_register (0);
213         set_dtlbcfg_register (0);
214         flush_tlb_all ();
215
216         /* Set rasid register to a known value. */
217
218         set_rasid_register (ASID_ALL_RESERVED);
219
220         /* Set PTEVADDR special register to the start of the page
221          * table, which is in kernel mappable space (ie. not
222          * statically mapped).  This register's value is undefined on
223          * reset.
224          */
225         set_ptevaddr_register (PGTABLE_START);
226 }
227
228 /*
229  * Initialize memory pages.
230  */
231
232 void __init mem_init(void)
233 {
234         unsigned long codesize, reservedpages, datasize, initsize;
235         unsigned long highmemsize, tmp, ram;
236
237         max_mapnr = num_physpages = max_low_pfn;
238         high_memory = (void *) __va(max_mapnr << PAGE_SHIFT);
239         highmemsize = 0;
240
241 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
242 #error HIGHGMEM not implemented in init.c
243 #endif
244
245         totalram_pages += free_all_bootmem();
246
247         reservedpages = ram = 0;
248         for (tmp = 0; tmp < max_low_pfn; tmp++) {
249                 ram++;
250                 if (PageReserved(mem_map+tmp))
251                         reservedpages++;
252         }
253
254         codesize =  (unsigned long) &_etext - (unsigned long) &_ftext;
255         datasize =  (unsigned long) &_edata - (unsigned long) &_fdata;
256         initsize =  (unsigned long) &__init_end - (unsigned long) &__init_begin;
257
258         printk("Memory: %luk/%luk available (%ldk kernel code, %ldk reserved, "
259                "%ldk data, %ldk init %ldk highmem)\n",
260                (unsigned long) nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10),
261                ram << (PAGE_SHIFT-10),
262                codesize >> 10,
263                reservedpages << (PAGE_SHIFT-10),
264                datasize >> 10,
265                initsize >> 10,
266                highmemsize >> 10);
267 }
268
269 void
270 free_reserved_mem(void *start, void *end)
271 {
272         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
273                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
274                 init_page_count(virt_to_page(start));
275                 free_page((unsigned long)start);
276                 totalram_pages++;
277         }
278 }
279
280 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
281 extern int initrd_is_mapped;
282
283 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
284 {
285         if (initrd_is_mapped) {
286                 free_reserved_mem((void*)start, (void*)end);
287                 printk ("Freeing initrd memory: %ldk freed\n",(end-start)>>10);
288         }
289 }
290 #endif
291
292 void free_initmem(void)
293 {
294         free_reserved_mem(&__init_begin, &__init_end);
295         printk("Freeing unused kernel memory: %dk freed\n",
296                (&__init_end - &__init_begin) >> 10);
297 }
298
299 void show_mem(void)
300 {
301         int i, free = 0, total = 0, reserved = 0;
302         int shared = 0, cached = 0;
303
304         printk("Mem-info:\n");
305         show_free_areas();
306         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
307         i = max_mapnr;
308         while (i-- > 0) {
309                 total++;
310                 if (PageReserved(mem_map+i))
311                         reserved++;
312                 else if (PageSwapCache(mem_map+i))
313                         cached++;
314                 else if (!page_count(mem_map + i))
315                         free++;
316                 else
317                         shared += page_count(mem_map + i) - 1;
318         }
319         printk("%d pages of RAM\n", total);
320         printk("%d reserved pages\n", reserved);
321         printk("%d pages shared\n", shared);
322         printk("%d pages swap cached\n",cached);
323         printk("%d free pages\n", free);
324 }
325
326 /* ------------------------------------------------------------------------- */
327
328 #if (DCACHE_WAY_SIZE > PAGE_SIZE)
329
330 /*
331  * With cache aliasing, the page color of the page in kernel space and user
332  * space might mismatch. We temporarily map the page to a different virtual
333  * address with the same color and clear the page there.
334  */
335
336 void clear_user_page(void *kaddr, unsigned long vaddr, struct page* page)
337 {
338
339         /*  There shouldn't be any entries for this page. */
340
341         __flush_invalidate_dcache_page_phys(__pa(page_address(page)));
342
343         if (!PAGE_COLOR_EQ(vaddr, kaddr)) {
344                 unsigned long v, p;
345
346                 /* Temporarily map page to DTLB_WAY_DCACHE_ALIAS0. */
347
348                 spin_lock(&tlb_lock);
349
350                 p = (unsigned long)pte_val((mk_pte(page,PAGE_KERNEL)));
351                 kaddr = (void*)PAGE_COLOR_MAP0(vaddr);
352                 v = (unsigned long)kaddr | DTLB_WAY_DCACHE_ALIAS0;
353                 __asm__ __volatile__("wdtlb %0,%1; dsync" : :"a" (p), "a" (v));
354
355                 clear_page(kaddr);
356
357                 spin_unlock(&tlb_lock);
358         } else {
359                 clear_page(kaddr);
360         }
361
362         /* We need to make sure that i$ and d$ are coherent. */
363
364         clear_bit(PG_cache_clean, &page->flags);
365 }
366
367 /*
368  * With cache aliasing, we have to make sure that the page color of the page
369  * in kernel space matches that of the virtual user address before we read
370  * the page. If the page color differ, we create a temporary DTLB entry with
371  * the corrent page color and use this 'temporary' address as the source.
372  * We then use the same approach as in clear_user_page and copy the data
373  * to the kernel space and clear the PG_cache_clean bit to synchronize caches
374  * later.
375  *
376  * Note:
377  * Instead of using another 'way' for the temporary DTLB entry, we could
378  * probably use the same entry that points to the kernel address (after
379  * saving the original value and restoring it when we are done).
380  */
381
382 void copy_user_page(void* to, void* from, unsigned long vaddr,
383                     struct page* to_page)
384 {
385         /* There shouldn't be any entries for the new page. */
386
387         __flush_invalidate_dcache_page_phys(__pa(page_address(to_page)));
388
389         spin_lock(&tlb_lock);
390
391         if (!PAGE_COLOR_EQ(vaddr, from)) {
392                 unsigned long v, p, t;
393
394                 __asm__ __volatile__ ("pdtlb %1,%2; rdtlb1 %0,%1"
395                                       : "=a"(p), "=a"(t) : "a"(from));
396                 from = (void*)PAGE_COLOR_MAP0(vaddr);
397                 v = (unsigned long)from | DTLB_WAY_DCACHE_ALIAS0;
398                 __asm__ __volatile__ ("wdtlb %0,%1; dsync" ::"a" (p), "a" (v));
399         }
400
401         if (!PAGE_COLOR_EQ(vaddr, to)) {
402                 unsigned long v, p;
403
404                 p = (unsigned long)pte_val((mk_pte(to_page,PAGE_KERNEL)));
405                 to = (void*)PAGE_COLOR_MAP1(vaddr);
406                 v = (unsigned long)to | DTLB_WAY_DCACHE_ALIAS1;
407                 __asm__ __volatile__ ("wdtlb %0,%1; dsync" ::"a" (p), "a" (v));
408         }
409         copy_page(to, from);
410
411         spin_unlock(&tlb_lock);
412
413         /* We need to make sure that i$ and d$ are coherent. */
414
415         clear_bit(PG_cache_clean, &to_page->flags);
416 }
417
418
419
420 /*
421  * Any time the kernel writes to a user page cache page, or it is about to
422  * read from a page cache page this routine is called.
423  *
424  * Note:
425  * The kernel currently only provides one architecture bit in the page
426  * flags that we use for I$/D$ coherency. Maybe, in future, we can
427  * use a sepearte bit for deferred dcache aliasing:
428  * If the page is not mapped yet, we only need to set a flag,
429  * if mapped, we need to invalidate the page.
430  */
431 // FIXME: we probably need this for WB caches not only for Page Coloring..
432
433 void flush_dcache_page(struct page *page)
434 {
435         unsigned long addr = __pa(page_address(page));
436         struct address_space *mapping = page_mapping(page);
437
438         __flush_invalidate_dcache_page_phys(addr);
439
440         if (!test_bit(PG_cache_clean, &page->flags))
441                 return;
442
443         /* If this page hasn't been mapped, yet, handle I$/D$ coherency later.*/
444 #if 0
445         if (mapping && !mapping_mapped(mapping))
446                 clear_bit(PG_cache_clean, &page->flags);
447         else
448 #endif
449                 __invalidate_icache_page_phys(addr);
450 }
451
452 void flush_cache_range(struct vm_area_struct* vma, unsigned long s,
453                        unsigned long e)
454 {
455         __flush_invalidate_cache_all();
456 }
457
458 void flush_cache_page(struct vm_area_struct* vma, unsigned long address,
459                       unsigned long pfn)
460 {
461         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
462
463         /* Remove any entry for the old mapping. */
464
465         if (current->active_mm == vma->vm_mm) {
466                 unsigned long addr = __pa(page_address(page));
467                 __flush_invalidate_dcache_page_phys(addr);
468                 if ((vma->vm_flags & VM_EXEC) != 0)
469                         __invalidate_icache_page_phys(addr);
470         } else {
471                 BUG();
472         }
473 }
474
475 #endif  /* (DCACHE_WAY_SIZE > PAGE_SIZE) */
476
477
478 pte_t* pte_alloc_one_kernel (struct mm_struct* mm, unsigned long addr)
479 {
480         pte_t* pte = (pte_t*)__get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT, 0);
481         if (likely(pte)) {
482                 pte_t* ptep = (pte_t*)(pte_val(*pte) + PAGE_OFFSET);
483                 int i;
484                 for (i = 0; i < 1024; i++, ptep++)
485                         pte_clear(mm, addr, ptep);
486         }
487         return pte;
488 }
489
490 struct page* pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
491 {
492         struct page *page;
493
494         page = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT, 0);
495
496         if (likely(page)) {
497                 pte_t* ptep = kmap_atomic(page, KM_USER0);
498                 int i;
499
500                 for (i = 0; i < 1024; i++, ptep++)
501                         pte_clear(mm, addr, ptep);
502
503                 kunmap_atomic(ptep, KM_USER0);
504         }
505         return page;
506 }
507
508
509 /*
510  * Handle D$/I$ coherency.
511  *
512  * Note:
513  * We only have one architecture bit for the page flags, so we cannot handle
514  * cache aliasing, yet.
515  */
516
517 void
518 update_mmu_cache(struct vm_area_struct * vma, unsigned long addr, pte_t pte)
519 {
520         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
521         struct page *page;
522         unsigned long vaddr = addr & PAGE_MASK;
523
524         if (!pfn_valid(pfn))
525                 return;
526
527         page = pfn_to_page(pfn);
528
529         invalidate_itlb_mapping(addr);
530         invalidate_dtlb_mapping(addr);
531
532         /* We have a new mapping. Use it. */
533
534         write_dtlb_entry(pte, dtlb_probe(addr));
535
536         /* If the processor can execute from this page, synchronize D$/I$. */
537
538         if ((vma->vm_flags & VM_EXEC) != 0) {
539
540                 write_itlb_entry(pte, itlb_probe(addr));
541
542                 /* Synchronize caches, if not clean. */
543
544                 if (!test_and_set_bit(PG_cache_clean, &page->flags)) {
545                         __flush_dcache_page(vaddr);
546                         __invalidate_icache_page(vaddr);
547                 }
548         }
549 }
550