[PATCH] powerpc: Only calculate htab_size in one place for kexec
[linux-2.6.git] / include / asm-powerpc / mmu.h
1 #ifndef _ASM_POWERPC_MMU_H_
2 #define _ASM_POWERPC_MMU_H_
3 #ifdef __KERNEL__
4
5 #ifndef CONFIG_PPC64
6 #include <asm-ppc/mmu.h>
7 #else
8
9 /*
10  * PowerPC memory management structures
11  *
12  * Dave Engebretsen & Mike Corrigan <{engebret|mikejc}@us.ibm.com>
13  *   PPC64 rework.
14  *
15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
17  * as published by the Free Software Foundation; either version
18  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
19  */
20
21 #include <asm/asm-compat.h>
22 #include <asm/page.h>
23
24 /*
25  * Segment table
26  */
27
28 #define STE_ESID_V      0x80
29 #define STE_ESID_KS     0x20
30 #define STE_ESID_KP     0x10
31 #define STE_ESID_N      0x08
32
33 #define STE_VSID_SHIFT  12
34
35 /* Location of cpu0's segment table */
36 #define STAB0_PAGE      0x6
37 #define STAB0_OFFSET    (STAB0_PAGE << 12)
38 #define STAB0_PHYS_ADDR (STAB0_OFFSET + PHYSICAL_START)
39
40 #ifndef __ASSEMBLY__
41 extern char initial_stab[];
42 #endif /* ! __ASSEMBLY */
43
44 /*
45  * SLB
46  */
47
48 #define SLB_NUM_BOLTED          3
49 #define SLB_CACHE_ENTRIES       8
50
51 /* Bits in the SLB ESID word */
52 #define SLB_ESID_V              ASM_CONST(0x0000000008000000) /* valid */
53
54 /* Bits in the SLB VSID word */
55 #define SLB_VSID_SHIFT          12
56 #define SLB_VSID_B              ASM_CONST(0xc000000000000000)
57 #define SLB_VSID_B_256M         ASM_CONST(0x0000000000000000)
58 #define SLB_VSID_B_1T           ASM_CONST(0x4000000000000000)
59 #define SLB_VSID_KS             ASM_CONST(0x0000000000000800)
60 #define SLB_VSID_KP             ASM_CONST(0x0000000000000400)
61 #define SLB_VSID_N              ASM_CONST(0x0000000000000200) /* no-execute */
62 #define SLB_VSID_L              ASM_CONST(0x0000000000000100)
63 #define SLB_VSID_C              ASM_CONST(0x0000000000000080) /* class */
64 #define SLB_VSID_LP             ASM_CONST(0x0000000000000030)
65 #define SLB_VSID_LP_00          ASM_CONST(0x0000000000000000)
66 #define SLB_VSID_LP_01          ASM_CONST(0x0000000000000010)
67 #define SLB_VSID_LP_10          ASM_CONST(0x0000000000000020)
68 #define SLB_VSID_LP_11          ASM_CONST(0x0000000000000030)
69 #define SLB_VSID_LLP            (SLB_VSID_L|SLB_VSID_LP)
70
71 #define SLB_VSID_KERNEL         (SLB_VSID_KP)
72 #define SLB_VSID_USER           (SLB_VSID_KP|SLB_VSID_KS|SLB_VSID_C)
73
74 #define SLBIE_C                 (0x08000000)
75
76 /*
77  * Hash table
78  */
79
80 #define HPTES_PER_GROUP 8
81
82 #define HPTE_V_AVPN_SHIFT       7
83 #define HPTE_V_AVPN             ASM_CONST(0xffffffffffffff80)
84 #define HPTE_V_AVPN_VAL(x)      (((x) & HPTE_V_AVPN) >> HPTE_V_AVPN_SHIFT)
85 #define HPTE_V_COMPARE(x,y)     (!(((x) ^ (y)) & HPTE_V_AVPN))
86 #define HPTE_V_BOLTED           ASM_CONST(0x0000000000000010)
87 #define HPTE_V_LOCK             ASM_CONST(0x0000000000000008)
88 #define HPTE_V_LARGE            ASM_CONST(0x0000000000000004)
89 #define HPTE_V_SECONDARY        ASM_CONST(0x0000000000000002)
90 #define HPTE_V_VALID            ASM_CONST(0x0000000000000001)
91
92 #define HPTE_R_PP0              ASM_CONST(0x8000000000000000)
93 #define HPTE_R_TS               ASM_CONST(0x4000000000000000)
94 #define HPTE_R_RPN_SHIFT        12
95 #define HPTE_R_RPN              ASM_CONST(0x3ffffffffffff000)
96 #define HPTE_R_FLAGS            ASM_CONST(0x00000000000003ff)
97 #define HPTE_R_PP               ASM_CONST(0x0000000000000003)
98 #define HPTE_R_N                ASM_CONST(0x0000000000000004)
99
100 /* Values for PP (assumes Ks=0, Kp=1) */
101 /* pp0 will always be 0 for linux     */
102 #define PP_RWXX 0       /* Supervisor read/write, User none */
103 #define PP_RWRX 1       /* Supervisor read/write, User read */
104 #define PP_RWRW 2       /* Supervisor read/write, User read/write */
105 #define PP_RXRX 3       /* Supervisor read,       User read */
106
107 #ifndef __ASSEMBLY__
108
109 typedef struct {
110         unsigned long v;
111         unsigned long r;
112 } hpte_t;
113
114 extern hpte_t *htab_address;
115 extern unsigned long htab_size_bytes;
116 extern unsigned long htab_hash_mask;
117
118 /*
119  * Page size definition
120  *
121  *    shift : is the "PAGE_SHIFT" value for that page size
122  *    sllp  : is a bit mask with the value of SLB L || LP to be or'ed
123  *            directly to a slbmte "vsid" value
124  *    penc  : is the HPTE encoding mask for the "LP" field:
125  *
126  */
127 struct mmu_psize_def
128 {
129         unsigned int    shift;  /* number of bits */
130         unsigned int    penc;   /* HPTE encoding */
131         unsigned int    tlbiel; /* tlbiel supported for that page size */
132         unsigned long   avpnm;  /* bits to mask out in AVPN in the HPTE */
133         unsigned long   sllp;   /* SLB L||LP (exact mask to use in slbmte) */
134 };
135
136 #endif /* __ASSEMBLY__ */
137
138 /*
139  * The kernel use the constants below to index in the page sizes array.
140  * The use of fixed constants for this purpose is better for performances
141  * of the low level hash refill handlers.
142  *
143  * A non supported page size has a "shift" field set to 0
144  *
145  * Any new page size being implemented can get a new entry in here. Whether
146  * the kernel will use it or not is a different matter though. The actual page
147  * size used by hugetlbfs is not defined here and may be made variable
148  */
149
150 #define MMU_PAGE_4K             0       /* 4K */
151 #define MMU_PAGE_64K            1       /* 64K */
152 #define MMU_PAGE_64K_AP         2       /* 64K Admixed (in a 4K segment) */
153 #define MMU_PAGE_1M             3       /* 1M */
154 #define MMU_PAGE_16M            4       /* 16M */
155 #define MMU_PAGE_16G            5       /* 16G */
156 #define MMU_PAGE_COUNT          6
157
158 #ifndef __ASSEMBLY__
159
160 /*
161  * The current system page sizes
162  */
163 extern struct mmu_psize_def mmu_psize_defs[MMU_PAGE_COUNT];
164 extern int mmu_linear_psize;
165 extern int mmu_virtual_psize;
166
167 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
168 /*
169  * The page size index of the huge pages for use by hugetlbfs
170  */
171 extern int mmu_huge_psize;
172
173 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
174
175 /*
176  * This function sets the AVPN and L fields of the HPTE  appropriately
177  * for the page size
178  */
179 static inline unsigned long hpte_encode_v(unsigned long va, int psize)
180 {
181         unsigned long v =
182         v = (va >> 23) & ~(mmu_psize_defs[psize].avpnm);
183         v <<= HPTE_V_AVPN_SHIFT;
184         if (psize != MMU_PAGE_4K)
185                 v |= HPTE_V_LARGE;
186         return v;
187 }
188
189 /*
190  * This function sets the ARPN, and LP fields of the HPTE appropriately
191  * for the page size. We assume the pa is already "clean" that is properly
192  * aligned for the requested page size
193  */
194 static inline unsigned long hpte_encode_r(unsigned long pa, int psize)
195 {
196         unsigned long r;
197
198         /* A 4K page needs no special encoding */
199         if (psize == MMU_PAGE_4K)
200                 return pa & HPTE_R_RPN;
201         else {
202                 unsigned int penc = mmu_psize_defs[psize].penc;
203                 unsigned int shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
204                 return (pa & ~((1ul << shift) - 1)) | (penc << 12);
205         }
206         return r;
207 }
208
209 /*
210  * This hashes a virtual address for a 256Mb segment only for now
211  */
212
213 static inline unsigned long hpt_hash(unsigned long va, unsigned int shift)
214 {
215         return ((va >> 28) & 0x7fffffffffUL) ^ ((va & 0x0fffffffUL) >> shift);
216 }
217
218 extern int __hash_page_4K(unsigned long ea, unsigned long access,
219                           unsigned long vsid, pte_t *ptep, unsigned long trap,
220                           unsigned int local);
221 extern int __hash_page_64K(unsigned long ea, unsigned long access,
222                            unsigned long vsid, pte_t *ptep, unsigned long trap,
223                            unsigned int local);
224 struct mm_struct;
225 extern int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
226                           unsigned long ea, unsigned long vsid, int local,
227                           unsigned long trap);
228
229 extern void htab_finish_init(void);
230 extern int htab_bolt_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
231                              unsigned long pstart, unsigned long mode,
232                              int psize);
233
234 extern void htab_initialize(void);
235 extern void htab_initialize_secondary(void);
236 extern void hpte_init_native(void);
237 extern void hpte_init_lpar(void);
238 extern void hpte_init_iSeries(void);
239 extern void mm_init_ppc64(void);
240
241 extern long pSeries_lpar_hpte_insert(unsigned long hpte_group,
242                                      unsigned long va, unsigned long prpn,
243                                      unsigned long rflags,
244                                      unsigned long vflags, int psize);
245
246 extern long native_hpte_insert(unsigned long hpte_group,
247                                unsigned long va, unsigned long prpn,
248                                unsigned long rflags,
249                                unsigned long vflags, int psize);
250
251 extern long iSeries_hpte_insert(unsigned long hpte_group,
252                                 unsigned long va, unsigned long prpn,
253                                 unsigned long rflags,
254                                 unsigned long vflags, int psize);
255
256 extern void stabs_alloc(void);
257 extern void slb_initialize(void);
258 extern void stab_initialize(unsigned long stab);
259
260 #endif /* __ASSEMBLY__ */
261
262 /*
263  * VSID allocation
264  *
265  * We first generate a 36-bit "proto-VSID".  For kernel addresses this
266  * is equal to the ESID, for user addresses it is:
267  *      (context << 15) | (esid & 0x7fff)
268  *
269  * The two forms are distinguishable because the top bit is 0 for user
270  * addresses, whereas the top two bits are 1 for kernel addresses.
271  * Proto-VSIDs with the top two bits equal to 0b10 are reserved for
272  * now.
273  *
274  * The proto-VSIDs are then scrambled into real VSIDs with the
275  * multiplicative hash:
276  *
277  *      VSID = (proto-VSID * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS
278  *      where   VSID_MULTIPLIER = 268435399 = 0xFFFFFC7
279  *              VSID_MODULUS = 2^36-1 = 0xFFFFFFFFF
280  *
281  * This scramble is only well defined for proto-VSIDs below
282  * 0xFFFFFFFFF, so both proto-VSID and actual VSID 0xFFFFFFFFF are
283  * reserved.  VSID_MULTIPLIER is prime, so in particular it is
284  * co-prime to VSID_MODULUS, making this a 1:1 scrambling function.
285  * Because the modulus is 2^n-1 we can compute it efficiently without
286  * a divide or extra multiply (see below).
287  *
288  * This scheme has several advantages over older methods:
289  *
290  *      - We have VSIDs allocated for every kernel address
291  * (i.e. everything above 0xC000000000000000), except the very top
292  * segment, which simplifies several things.
293  *
294  *      - We allow for 15 significant bits of ESID and 20 bits of
295  * context for user addresses.  i.e. 8T (43 bits) of address space for
296  * up to 1M contexts (although the page table structure and context
297  * allocation will need changes to take advantage of this).
298  *
299  *      - The scramble function gives robust scattering in the hash
300  * table (at least based on some initial results).  The previous
301  * method was more susceptible to pathological cases giving excessive
302  * hash collisions.
303  */
304 /*
305  * WARNING - If you change these you must make sure the asm
306  * implementations in slb_allocate (slb_low.S), do_stab_bolted
307  * (head.S) and ASM_VSID_SCRAMBLE (below) are changed accordingly.
308  *
309  * You'll also need to change the precomputed VSID values in head.S
310  * which are used by the iSeries firmware.
311  */
312
313 #define VSID_MULTIPLIER ASM_CONST(200730139)    /* 28-bit prime */
314 #define VSID_BITS       36
315 #define VSID_MODULUS    ((1UL<<VSID_BITS)-1)
316
317 #define CONTEXT_BITS    19
318 #define USER_ESID_BITS  16
319
320 #define USER_VSID_RANGE (1UL << (USER_ESID_BITS + SID_SHIFT))
321
322 /*
323  * This macro generates asm code to compute the VSID scramble
324  * function.  Used in slb_allocate() and do_stab_bolted.  The function
325  * computed is: (protovsid*VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS
326  *
327  *      rt = register continaing the proto-VSID and into which the
328  *              VSID will be stored
329  *      rx = scratch register (clobbered)
330  *
331  *      - rt and rx must be different registers
332  *      - The answer will end up in the low 36 bits of rt.  The higher
333  *        bits may contain other garbage, so you may need to mask the
334  *        result.
335  */
336 #define ASM_VSID_SCRAMBLE(rt, rx)       \
337         lis     rx,VSID_MULTIPLIER@h;                                   \
338         ori     rx,rx,VSID_MULTIPLIER@l;                                \
339         mulld   rt,rt,rx;               /* rt = rt * MULTIPLIER */      \
340                                                                         \
341         srdi    rx,rt,VSID_BITS;                                        \
342         clrldi  rt,rt,(64-VSID_BITS);                                   \
343         add     rt,rt,rx;               /* add high and low bits */     \
344         /* Now, r3 == VSID (mod 2^36-1), and lies between 0 and         \
345          * 2^36-1+2^28-1.  That in particular means that if r3 >=       \
346          * 2^36-1, then r3+1 has the 2^36 bit set.  So, if r3+1 has     \
347          * the bit clear, r3 already has the answer we want, if it      \
348          * doesn't, the answer is the low 36 bits of r3+1.  So in all   \
349          * cases the answer is the low 36 bits of (r3 + ((r3+1) >> 36))*/\
350         addi    rx,rt,1;                                                \
351         srdi    rx,rx,VSID_BITS;        /* extract 2^36 bit */          \
352         add     rt,rt,rx
353
354
355 #ifndef __ASSEMBLY__
356
357 typedef unsigned long mm_context_id_t;
358
359 typedef struct {
360         mm_context_id_t id;
361 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
362         u16 low_htlb_areas, high_htlb_areas;
363 #endif
364 } mm_context_t;
365
366
367 static inline unsigned long vsid_scramble(unsigned long protovsid)
368 {
369 #if 0
370         /* The code below is equivalent to this function for arguments
371          * < 2^VSID_BITS, which is all this should ever be called
372          * with.  However gcc is not clever enough to compute the
373          * modulus (2^n-1) without a second multiply. */
374         return ((protovsid * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS);
375 #else /* 1 */
376         unsigned long x;
377
378         x = protovsid * VSID_MULTIPLIER;
379         x = (x >> VSID_BITS) + (x & VSID_MODULUS);
380         return (x + ((x+1) >> VSID_BITS)) & VSID_MODULUS;
381 #endif /* 1 */
382 }
383
384 /* This is only valid for addresses >= KERNELBASE */
385 static inline unsigned long get_kernel_vsid(unsigned long ea)
386 {
387         return vsid_scramble(ea >> SID_SHIFT);
388 }
389
390 /* This is only valid for user addresses (which are below 2^41) */
391 static inline unsigned long get_vsid(unsigned long context, unsigned long ea)
392 {
393         return vsid_scramble((context << USER_ESID_BITS)
394                              | (ea >> SID_SHIFT));
395 }
396
397 #define VSID_SCRAMBLE(pvsid)    (((pvsid) * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS)
398 #define KERNEL_VSID(ea)         VSID_SCRAMBLE(GET_ESID(ea))
399
400 /* Physical address used by some IO functions */
401 typedef unsigned long phys_addr_t;
402
403
404 #endif /* __ASSEMBLY */
405
406 #endif /* CONFIG_PPC64 */
407 #endif /* __KERNEL__ */
408 #endif /* _ASM_POWERPC_MMU_H_ */