fde93ec36abc5550e91724357ef1137debd4cbe6
[linux-2.6.git] / include / asm-ppc64 / pgtable.h
1 #ifndef _PPC64_PGTABLE_H
2 #define _PPC64_PGTABLE_H
3
4 /*
5  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
6  * the ppc64 hashed page table.
7  */
8
9 #ifndef __ASSEMBLY__
10 #include <linux/config.h>
11 #include <linux/stddef.h>
12 #include <asm/processor.h>              /* For TASK_SIZE */
13 #include <asm/mmu.h>
14 #include <asm/page.h>
15 #include <asm/tlbflush.h>
16 #endif /* __ASSEMBLY__ */
17
18 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
19 #include <asm/pgtable-64k.h>
20 #else
21 #include <asm/pgtable-4k.h>
22 #endif
23
24 #define FIRST_USER_ADDRESS      0
25
26 /*
27  * Size of EA range mapped by our pagetables.
28  */
29 #define PGTABLE_EADDR_SIZE (PTE_INDEX_SIZE + PMD_INDEX_SIZE + \
30                             PUD_INDEX_SIZE + PGD_INDEX_SIZE + PAGE_SHIFT)
31 #define PGTABLE_RANGE (1UL << PGTABLE_EADDR_SIZE)
32
33 #if TASK_SIZE_USER64 > PGTABLE_RANGE
34 #error TASK_SIZE_USER64 exceeds pagetable range
35 #endif
36
37 #if TASK_SIZE_USER64 > (1UL << (USER_ESID_BITS + SID_SHIFT))
38 #error TASK_SIZE_USER64 exceeds user VSID range
39 #endif
40
41 /*
42  * Define the address range of the vmalloc VM area.
43  */
44 #define VMALLOC_START (0xD000000000000000ul)
45 #define VMALLOC_SIZE  (0x80000000000UL)
46 #define VMALLOC_END   (VMALLOC_START + VMALLOC_SIZE)
47
48 /*
49  * Common bits in a linux-style PTE.  These match the bits in the
50  * (hardware-defined) PowerPC PTE as closely as possible. Additional
51  * bits may be defined in pgtable-*.h
52  */
53 #define _PAGE_PRESENT   0x0001 /* software: pte contains a translation */
54 #define _PAGE_USER      0x0002 /* matches one of the PP bits */
55 #define _PAGE_FILE      0x0002 /* (!present only) software: pte holds file offset */
56 #define _PAGE_EXEC      0x0004 /* No execute on POWER4 and newer (we invert) */
57 #define _PAGE_GUARDED   0x0008
58 #define _PAGE_COHERENT  0x0010 /* M: enforce memory coherence (SMP systems) */
59 #define _PAGE_NO_CACHE  0x0020 /* I: cache inhibit */
60 #define _PAGE_WRITETHRU 0x0040 /* W: cache write-through */
61 #define _PAGE_DIRTY     0x0080 /* C: page changed */
62 #define _PAGE_ACCESSED  0x0100 /* R: page referenced */
63 #define _PAGE_RW        0x0200 /* software: user write access allowed */
64 #define _PAGE_HASHPTE   0x0400 /* software: pte has an associated HPTE */
65 #define _PAGE_BUSY      0x0800 /* software: PTE & hash are busy */ 
66
67 #define _PAGE_BASE      (_PAGE_PRESENT | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_COHERENT)
68
69 #define _PAGE_WRENABLE  (_PAGE_RW | _PAGE_DIRTY)
70
71 /* __pgprot defined in asm-ppc64/page.h */
72 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_ACCESSED)
73
74 #define PAGE_SHARED     __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_RW | _PAGE_USER)
75 #define PAGE_SHARED_X   __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_RW | _PAGE_USER | _PAGE_EXEC)
76 #define PAGE_COPY       __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_USER)
77 #define PAGE_COPY_X     __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_USER | _PAGE_EXEC)
78 #define PAGE_READONLY   __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_USER)
79 #define PAGE_READONLY_X __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_USER | _PAGE_EXEC)
80 #define PAGE_KERNEL     __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_WRENABLE)
81 #define PAGE_KERNEL_CI  __pgprot(_PAGE_PRESENT | _PAGE_ACCESSED | \
82                                _PAGE_WRENABLE | _PAGE_NO_CACHE | _PAGE_GUARDED)
83 #define PAGE_KERNEL_EXEC __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_WRENABLE | _PAGE_EXEC)
84
85 #define PAGE_AGP        __pgprot(_PAGE_BASE | _PAGE_WRENABLE | _PAGE_NO_CACHE)
86 #define HAVE_PAGE_AGP
87
88 /* PTEIDX nibble */
89 #define _PTEIDX_SECONDARY       0x8
90 #define _PTEIDX_GROUP_IX        0x7
91
92
93 /*
94  * POWER4 and newer have per page execute protection, older chips can only
95  * do this on a segment (256MB) basis.
96  *
97  * Also, write permissions imply read permissions.
98  * This is the closest we can get..
99  *
100  * Note due to the way vm flags are laid out, the bits are XWR
101  */
102 #define __P000  PAGE_NONE
103 #define __P001  PAGE_READONLY
104 #define __P010  PAGE_COPY
105 #define __P011  PAGE_COPY
106 #define __P100  PAGE_READONLY_X
107 #define __P101  PAGE_READONLY_X
108 #define __P110  PAGE_COPY_X
109 #define __P111  PAGE_COPY_X
110
111 #define __S000  PAGE_NONE
112 #define __S001  PAGE_READONLY
113 #define __S010  PAGE_SHARED
114 #define __S011  PAGE_SHARED
115 #define __S100  PAGE_READONLY_X
116 #define __S101  PAGE_READONLY_X
117 #define __S110  PAGE_SHARED_X
118 #define __S111  PAGE_SHARED_X
119
120 #ifndef __ASSEMBLY__
121
122 /*
123  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
124  * for zero-mapped memory areas etc..
125  */
126 extern unsigned long empty_zero_page[PAGE_SIZE/sizeof(unsigned long)];
127 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
128 #endif /* __ASSEMBLY__ */
129
130 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
131
132 #define HAVE_ARCH_UNMAPPED_AREA
133 #define HAVE_ARCH_UNMAPPED_AREA_TOPDOWN
134
135 #endif
136
137 #ifndef __ASSEMBLY__
138
139 /*
140  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
141  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
142  *
143  * mk_pte takes a (struct page *) as input
144  */
145 #define mk_pte(page, pgprot)    pfn_pte(page_to_pfn(page), (pgprot))
146
147 static inline pte_t pfn_pte(unsigned long pfn, pgprot_t pgprot)
148 {
149         pte_t pte;
150
151
152         pte_val(pte) = (pfn << PTE_RPN_SHIFT) | pgprot_val(pgprot);
153         return pte;
154 }
155
156 #define pte_modify(_pte, newprot) \
157   (__pte((pte_val(_pte) & _PAGE_CHG_MASK) | pgprot_val(newprot)))
158
159 #define pte_none(pte)           ((pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS) == 0)
160 #define pte_present(pte)        (pte_val(pte) & _PAGE_PRESENT)
161
162 /* pte_clear moved to later in this file */
163
164 #define pte_pfn(x)              ((unsigned long)((pte_val(x)>>PTE_RPN_SHIFT)))
165 #define pte_page(x)             pfn_to_page(pte_pfn(x))
166
167 #define pmd_set(pmdp, pmdval)   (pmd_val(*(pmdp)) = (pmdval))
168 #define pmd_none(pmd)           (!pmd_val(pmd))
169 #define pmd_bad(pmd)            (pmd_val(pmd) == 0)
170 #define pmd_present(pmd)        (pmd_val(pmd) != 0)
171 #define pmd_clear(pmdp)         (pmd_val(*(pmdp)) = 0)
172 #define pmd_page_kernel(pmd)    (pmd_val(pmd) & ~PMD_MASKED_BITS)
173 #define pmd_page(pmd)           virt_to_page(pmd_page_kernel(pmd))
174
175 #define pud_set(pudp, pudval)   (pud_val(*(pudp)) = (pudval))
176 #define pud_none(pud)           (!pud_val(pud))
177 #define pud_bad(pud)            ((pud_val(pud)) == 0)
178 #define pud_present(pud)        (pud_val(pud) != 0)
179 #define pud_clear(pudp)         (pud_val(*(pudp)) = 0)
180 #define pud_page(pud)           (pud_val(pud) & ~PUD_MASKED_BITS)
181
182 #define pgd_set(pgdp, pudp)     ({pgd_val(*(pgdp)) = (unsigned long)(pudp);})
183
184 /* 
185  * Find an entry in a page-table-directory.  We combine the address region 
186  * (the high order N bits) and the pgd portion of the address.
187  */
188 /* to avoid overflow in free_pgtables we don't use PTRS_PER_PGD here */
189 #define pgd_index(address) (((address) >> (PGDIR_SHIFT)) & 0x1ff)
190
191 #define pgd_offset(mm, address)  ((mm)->pgd + pgd_index(address))
192
193 #define pmd_offset(pudp,addr) \
194   (((pmd_t *) pud_page(*(pudp))) + (((addr) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD - 1)))
195
196 #define pte_offset_kernel(dir,addr) \
197   (((pte_t *) pmd_page_kernel(*(dir))) + (((addr) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1)))
198
199 #define pte_offset_map(dir,addr)        pte_offset_kernel((dir), (addr))
200 #define pte_offset_map_nested(dir,addr) pte_offset_kernel((dir), (addr))
201 #define pte_unmap(pte)                  do { } while(0)
202 #define pte_unmap_nested(pte)           do { } while(0)
203
204 /* to find an entry in a kernel page-table-directory */
205 /* This now only contains the vmalloc pages */
206 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
207
208 /*
209  * The following only work if pte_present() is true.
210  * Undefined behaviour if not..
211  */
212 static inline int pte_read(pte_t pte)  { return pte_val(pte) & _PAGE_USER;}
213 static inline int pte_write(pte_t pte) { return pte_val(pte) & _PAGE_RW;}
214 static inline int pte_exec(pte_t pte)  { return pte_val(pte) & _PAGE_EXEC;}
215 static inline int pte_dirty(pte_t pte) { return pte_val(pte) & _PAGE_DIRTY;}
216 static inline int pte_young(pte_t pte) { return pte_val(pte) & _PAGE_ACCESSED;}
217 static inline int pte_file(pte_t pte) { return pte_val(pte) & _PAGE_FILE;}
218
219 static inline void pte_uncache(pte_t pte) { pte_val(pte) |= _PAGE_NO_CACHE; }
220 static inline void pte_cache(pte_t pte)   { pte_val(pte) &= ~_PAGE_NO_CACHE; }
221
222 static inline pte_t pte_rdprotect(pte_t pte) {
223         pte_val(pte) &= ~_PAGE_USER; return pte; }
224 static inline pte_t pte_exprotect(pte_t pte) {
225         pte_val(pte) &= ~_PAGE_EXEC; return pte; }
226 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte) {
227         pte_val(pte) &= ~(_PAGE_RW); return pte; }
228 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte) {
229         pte_val(pte) &= ~(_PAGE_DIRTY); return pte; }
230 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte) {
231         pte_val(pte) &= ~_PAGE_ACCESSED; return pte; }
232 static inline pte_t pte_mkread(pte_t pte) {
233         pte_val(pte) |= _PAGE_USER; return pte; }
234 static inline pte_t pte_mkexec(pte_t pte) {
235         pte_val(pte) |= _PAGE_USER | _PAGE_EXEC; return pte; }
236 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte) {
237         pte_val(pte) |= _PAGE_RW; return pte; }
238 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte) {
239         pte_val(pte) |= _PAGE_DIRTY; return pte; }
240 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte) {
241         pte_val(pte) |= _PAGE_ACCESSED; return pte; }
242 static inline pte_t pte_mkhuge(pte_t pte) {
243         return pte; }
244
245 /* Atomic PTE updates */
246 static inline unsigned long pte_update(pte_t *p, unsigned long clr)
247 {
248         unsigned long old, tmp;
249
250         __asm__ __volatile__(
251         "1:     ldarx   %0,0,%3         # pte_update\n\
252         andi.   %1,%0,%6\n\
253         bne-    1b \n\
254         andc    %1,%0,%4 \n\
255         stdcx.  %1,0,%3 \n\
256         bne-    1b"
257         : "=&r" (old), "=&r" (tmp), "=m" (*p)
258         : "r" (p), "r" (clr), "m" (*p), "i" (_PAGE_BUSY)
259         : "cc" );
260         return old;
261 }
262
263 /* PTE updating functions, this function puts the PTE in the
264  * batch, doesn't actually triggers the hash flush immediately,
265  * you need to call flush_tlb_pending() to do that.
266  * Pass -1 for "normal" size (4K or 64K)
267  */
268 extern void hpte_update(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
269                         pte_t *ptep, unsigned long pte, int huge);
270
271 static inline int __ptep_test_and_clear_young(struct mm_struct *mm,
272                                               unsigned long addr, pte_t *ptep)
273 {
274         unsigned long old;
275
276         if ((pte_val(*ptep) & (_PAGE_ACCESSED | _PAGE_HASHPTE)) == 0)
277                 return 0;
278         old = pte_update(ptep, _PAGE_ACCESSED);
279         if (old & _PAGE_HASHPTE) {
280                 hpte_update(mm, addr, ptep, old, 0);
281                 flush_tlb_pending();
282         }
283         return (old & _PAGE_ACCESSED) != 0;
284 }
285 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
286 #define ptep_test_and_clear_young(__vma, __addr, __ptep)                   \
287 ({                                                                         \
288         int __r;                                                           \
289         __r = __ptep_test_and_clear_young((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep); \
290         __r;                                                               \
291 })
292
293 /*
294  * On RW/DIRTY bit transitions we can avoid flushing the hpte. For the
295  * moment we always flush but we need to fix hpte_update and test if the
296  * optimisation is worth it.
297  */
298 static inline int __ptep_test_and_clear_dirty(struct mm_struct *mm,
299                                               unsigned long addr, pte_t *ptep)
300 {
301         unsigned long old;
302
303         if ((pte_val(*ptep) & _PAGE_DIRTY) == 0)
304                 return 0;
305         old = pte_update(ptep, _PAGE_DIRTY);
306         if (old & _PAGE_HASHPTE)
307                 hpte_update(mm, addr, ptep, old, 0);
308         return (old & _PAGE_DIRTY) != 0;
309 }
310 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_DIRTY
311 #define ptep_test_and_clear_dirty(__vma, __addr, __ptep)                   \
312 ({                                                                         \
313         int __r;                                                           \
314         __r = __ptep_test_and_clear_dirty((__vma)->vm_mm, __addr, __ptep); \
315         __r;                                                               \
316 })
317
318 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
319 static inline void ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
320                                       pte_t *ptep)
321 {
322         unsigned long old;
323
324         if ((pte_val(*ptep) & _PAGE_RW) == 0)
325                 return;
326         old = pte_update(ptep, _PAGE_RW);
327         if (old & _PAGE_HASHPTE)
328                 hpte_update(mm, addr, ptep, old, 0);
329 }
330
331 /*
332  * We currently remove entries from the hashtable regardless of whether
333  * the entry was young or dirty. The generic routines only flush if the
334  * entry was young or dirty which is not good enough.
335  *
336  * We should be more intelligent about this but for the moment we override
337  * these functions and force a tlb flush unconditionally
338  */
339 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_YOUNG_FLUSH
340 #define ptep_clear_flush_young(__vma, __address, __ptep)                \
341 ({                                                                      \
342         int __young = __ptep_test_and_clear_young((__vma)->vm_mm, __address, \
343                                                   __ptep);              \
344         __young;                                                        \
345 })
346
347 #define __HAVE_ARCH_PTEP_CLEAR_DIRTY_FLUSH
348 #define ptep_clear_flush_dirty(__vma, __address, __ptep)                \
349 ({                                                                      \
350         int __dirty = __ptep_test_and_clear_dirty((__vma)->vm_mm, __address, \
351                                                   __ptep);              \
352         flush_tlb_page(__vma, __address);                               \
353         __dirty;                                                        \
354 })
355
356 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
357 static inline pte_t ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm,
358                                        unsigned long addr, pte_t *ptep)
359 {
360         unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
361
362         if (old & _PAGE_HASHPTE)
363                 hpte_update(mm, addr, ptep, old, 0);
364         return __pte(old);
365 }
366
367 static inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
368                              pte_t * ptep)
369 {
370         unsigned long old = pte_update(ptep, ~0UL);
371
372         if (old & _PAGE_HASHPTE)
373                 hpte_update(mm, addr, ptep, old, 0);
374 }
375
376 /*
377  * set_pte stores a linux PTE into the linux page table.
378  */
379 static inline void set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
380                               pte_t *ptep, pte_t pte)
381 {
382         if (pte_present(*ptep)) {
383                 pte_clear(mm, addr, ptep);
384                 flush_tlb_pending();
385         }
386         pte = __pte(pte_val(pte) & ~_PAGE_HPTEFLAGS);
387
388 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
389         if (mmu_virtual_psize != MMU_PAGE_64K)
390                 pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_COMBO);
391 #endif /* CONFIG_PPC_64K_PAGES */
392
393         *ptep = pte;
394 }
395
396 /* Set the dirty and/or accessed bits atomically in a linux PTE, this
397  * function doesn't need to flush the hash entry
398  */
399 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_ACCESS_FLAGS
400 static inline void __ptep_set_access_flags(pte_t *ptep, pte_t entry, int dirty)
401 {
402         unsigned long bits = pte_val(entry) &
403                 (_PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_RW | _PAGE_EXEC);
404         unsigned long old, tmp;
405
406         __asm__ __volatile__(
407         "1:     ldarx   %0,0,%4\n\
408                 andi.   %1,%0,%6\n\
409                 bne-    1b \n\
410                 or      %0,%3,%0\n\
411                 stdcx.  %0,0,%4\n\
412                 bne-    1b"
413         :"=&r" (old), "=&r" (tmp), "=m" (*ptep)
414         :"r" (bits), "r" (ptep), "m" (*ptep), "i" (_PAGE_BUSY)
415         :"cc");
416 }
417 #define  ptep_set_access_flags(__vma, __address, __ptep, __entry, __dirty) \
418         do {                                                               \
419                 __ptep_set_access_flags(__ptep, __entry, __dirty);         \
420                 flush_tlb_page_nohash(__vma, __address);                   \
421         } while(0)
422
423 /*
424  * Macro to mark a page protection value as "uncacheable".
425  */
426 #define pgprot_noncached(prot)  (__pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_NO_CACHE | _PAGE_GUARDED))
427
428 struct file;
429 extern pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
430                                      unsigned long size, pgprot_t vma_prot);
431 #define __HAVE_PHYS_MEM_ACCESS_PROT
432
433 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
434 #define pte_same(A,B)   (((pte_val(A) ^ pte_val(B)) & ~_PAGE_HPTEFLAGS) == 0)
435
436 #define pte_ERROR(e) \
437         printk("%s:%d: bad pte %08lx.\n", __FILE__, __LINE__, pte_val(e))
438 #define pmd_ERROR(e) \
439         printk("%s:%d: bad pmd %08lx.\n", __FILE__, __LINE__, pmd_val(e))
440 #define pgd_ERROR(e) \
441         printk("%s:%d: bad pgd %08lx.\n", __FILE__, __LINE__, pgd_val(e))
442
443 extern pgd_t swapper_pg_dir[];
444
445 extern void paging_init(void);
446
447 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
448 #define hugetlb_free_pgd_range(tlb, addr, end, floor, ceiling) \
449         free_pgd_range(tlb, addr, end, floor, ceiling)
450 #endif
451
452 /*
453  * This gets called at the end of handling a page fault, when
454  * the kernel has put a new PTE into the page table for the process.
455  * We use it to put a corresponding HPTE into the hash table
456  * ahead of time, instead of waiting for the inevitable extra
457  * hash-table miss exception.
458  */
459 struct vm_area_struct;
460 extern void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *, unsigned long, pte_t);
461
462 /* Encode and de-code a swap entry */
463 #define __swp_type(entry)       (((entry).val >> 1) & 0x3f)
464 #define __swp_offset(entry)     ((entry).val >> 8)
465 #define __swp_entry(type, offset) ((swp_entry_t){((type)<< 1)|((offset)<<8)})
466 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t){pte_val(pte) >> PTE_RPN_SHIFT})
467 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val << PTE_RPN_SHIFT })
468 #define pte_to_pgoff(pte)       (pte_val(pte) >> PTE_RPN_SHIFT)
469 #define pgoff_to_pte(off)       ((pte_t) {((off) << PTE_RPN_SHIFT)|_PAGE_FILE})
470 #define PTE_FILE_MAX_BITS       (BITS_PER_LONG - PTE_RPN_SHIFT)
471
472 /*
473  * kern_addr_valid is intended to indicate whether an address is a valid
474  * kernel address.  Most 32-bit archs define it as always true (like this)
475  * but most 64-bit archs actually perform a test.  What should we do here?
476  * The only use is in fs/ncpfs/dir.c
477  */
478 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
479
480 #define io_remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot)         \
481                 remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot)
482
483 void pgtable_cache_init(void);
484
485 /*
486  * find_linux_pte returns the address of a linux pte for a given 
487  * effective address and directory.  If not found, it returns zero.
488  */static inline pte_t *find_linux_pte(pgd_t *pgdir, unsigned long ea)
489 {
490         pgd_t *pg;
491         pud_t *pu;
492         pmd_t *pm;
493         pte_t *pt = NULL;
494
495         pg = pgdir + pgd_index(ea);
496         if (!pgd_none(*pg)) {
497                 pu = pud_offset(pg, ea);
498                 if (!pud_none(*pu)) {
499                         pm = pmd_offset(pu, ea);
500                         if (pmd_present(*pm))
501                                 pt = pte_offset_kernel(pm, ea);
502                 }
503         }
504         return pt;
505 }
506
507 #include <asm-generic/pgtable.h>
508
509 #endif /* __ASSEMBLY__ */
510
511 #endif /* _PPC64_PGTABLE_H */