05dda641af80838f7eafa972f0b71064c9e21f48
[linux-3.10.git] / arch / mn10300 / include / asm / pgtable.h
1 /* MN10300 Page table manipulators and constants
2  *
3  * Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
4  * Written by David Howells (dhowells@redhat.com)
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU General Public Licence
8  * as published by the Free Software Foundation; either version
9  * 2 of the Licence, or (at your option) any later version.
10  *
11  *
12  * The Linux memory management assumes a three-level page table setup. On
13  * the i386, we use that, but "fold" the mid level into the top-level page
14  * table, so that we physically have the same two-level page table as the
15  * i386 mmu expects.
16  *
17  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
18  * the i386 page table tree for the purposes of the MN10300 TLB handler
19  * functions.
20  */
21 #ifndef _ASM_PGTABLE_H
22 #define _ASM_PGTABLE_H
23
24 #include <asm/cpu-regs.h>
25
26 #ifndef __ASSEMBLY__
27 #include <asm/processor.h>
28 #include <asm/cache.h>
29 #include <linux/threads.h>
30
31 #include <asm/bitops.h>
32
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/list.h>
35 #include <linux/spinlock.h>
36
37 /*
38  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
39  * for zero-mapped memory areas etc..
40  */
41 #define ZERO_PAGE(vaddr) (virt_to_page(empty_zero_page))
42 extern unsigned long empty_zero_page[1024];
43 extern spinlock_t pgd_lock;
44 extern struct page *pgd_list;
45
46 extern void pmd_ctor(void *, struct kmem_cache *, unsigned long);
47 extern void pgtable_cache_init(void);
48 extern void paging_init(void);
49
50 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
51
52 /*
53  * The Linux mn10300 paging architecture only implements both the traditional
54  * 2-level page tables
55  */
56 #define PGDIR_SHIFT     22
57 #define PTRS_PER_PGD    1024
58 #define PTRS_PER_PUD    1       /* we don't really have any PUD physically */
59 #define PTRS_PER_PMD    1       /* we don't really have any PMD physically */
60 #define PTRS_PER_PTE    1024
61
62 #define PGD_SIZE        PAGE_SIZE
63 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
64 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
65 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE - 1))
66
67 #define USER_PTRS_PER_PGD       (TASK_SIZE / PGDIR_SIZE)
68 #define FIRST_USER_ADDRESS      0
69
70 #define USER_PGD_PTRS           (PAGE_OFFSET >> PGDIR_SHIFT)
71 #define KERNEL_PGD_PTRS         (PTRS_PER_PGD - USER_PGD_PTRS)
72
73 #define TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT    22
74 #define BOOT_USER_PGD_PTRS      (__PAGE_OFFSET >> TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT)
75 #define BOOT_KERNEL_PGD_PTRS    (1024 - BOOT_USER_PGD_PTRS)
76
77 #ifndef __ASSEMBLY__
78 extern pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD];
79 #endif
80
81 /*
82  * Unfortunately, due to the way the MMU works on the MN10300, the vmalloc VM
83  * area has to be in the lower half of the virtual address range (the upper
84  * half is not translated through the TLB).
85  *
86  * So in this case, the vmalloc area goes at the bottom of the address map
87  * (leaving a hole at the very bottom to catch addressing errors), and
88  * userspace starts immediately above.
89  *
90  * The vmalloc() routines also leaves a hole of 4kB between each vmalloced
91  * area to catch addressing errors.
92  */
93 #define VMALLOC_OFFSET  (8 * 1024 * 1024)
94 #define VMALLOC_START   (0x70000000)
95 #define VMALLOC_END     (0x7C000000)
96
97 #ifndef __ASSEMBLY__
98 extern pte_t kernel_vmalloc_ptes[(VMALLOC_END - VMALLOC_START) / PAGE_SIZE];
99 #endif
100
101 /* IPTEL2/DPTEL2 bit assignments */
102 #define _PAGE_BIT_VALID         xPTEL2_V_BIT
103 #define _PAGE_BIT_CACHE         xPTEL2_C_BIT
104 #define _PAGE_BIT_PRESENT       xPTEL2_PV_BIT
105 #define _PAGE_BIT_DIRTY         xPTEL2_D_BIT
106 #define _PAGE_BIT_GLOBAL        xPTEL2_G_BIT
107 #define _PAGE_BIT_ACCESSED      xPTEL2_UNUSED1_BIT      /* mustn't be loaded into IPTEL2/DPTEL2 */
108
109 #define _PAGE_VALID             xPTEL2_V
110 #define _PAGE_CACHE             xPTEL2_C
111 #define _PAGE_PRESENT           xPTEL2_PV
112 #define _PAGE_DIRTY             xPTEL2_D
113 #define _PAGE_PROT              xPTEL2_PR
114 #define _PAGE_PROT_RKNU         xPTEL2_PR_ROK
115 #define _PAGE_PROT_WKNU         xPTEL2_PR_RWK
116 #define _PAGE_PROT_RKRU         xPTEL2_PR_ROK_ROU
117 #define _PAGE_PROT_WKRU         xPTEL2_PR_RWK_ROU
118 #define _PAGE_PROT_WKWU         xPTEL2_PR_RWK_RWU
119 #define _PAGE_GLOBAL            xPTEL2_G
120 #define _PAGE_PS_MASK           xPTEL2_PS
121 #define _PAGE_PS_4Kb            xPTEL2_PS_4Kb
122 #define _PAGE_PS_128Kb          xPTEL2_PS_128Kb
123 #define _PAGE_PS_1Kb            xPTEL2_PS_1Kb
124 #define _PAGE_PS_4Mb            xPTEL2_PS_4Mb
125 #define _PAGE_PSE               xPTEL2_PS_4Mb           /* 4MB page */
126 #define _PAGE_CACHE_WT          xPTEL2_CWT
127 #define _PAGE_ACCESSED          xPTEL2_UNUSED1
128 #define _PAGE_NX                0                       /* no-execute bit */
129
130 /* If _PAGE_VALID is clear, we use these: */
131 #define _PAGE_FILE              xPTEL2_C        /* set:pagecache unset:swap */
132 #define _PAGE_PROTNONE          0x000           /* If not present */
133
134 #define __PAGE_PROT_UWAUX       0x010
135 #define __PAGE_PROT_USER        0x020
136 #define __PAGE_PROT_WRITE       0x040
137
138 #define _PAGE_PRESENTV          (_PAGE_PRESENT|_PAGE_VALID)
139
140 #ifndef __ASSEMBLY__
141
142 #define VMALLOC_VMADDR(x) ((unsigned long)(x))
143
144 #define _PAGE_TABLE     (_PAGE_PRESENTV | _PAGE_PROT_WKNU | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
145 #define _PAGE_CHG_MASK  (PTE_MASK | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
146
147 #define __PAGE_NONE     (_PAGE_PRESENTV | _PAGE_PROT_RKNU | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_CACHE)
148 #define __PAGE_SHARED   (_PAGE_PRESENTV | _PAGE_PROT_WKWU | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_CACHE)
149 #define __PAGE_COPY     (_PAGE_PRESENTV | _PAGE_PROT_RKRU | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_CACHE)
150 #define __PAGE_READONLY (_PAGE_PRESENTV | _PAGE_PROT_RKRU | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_CACHE)
151
152 #define PAGE_NONE               __pgprot(__PAGE_NONE     | _PAGE_NX)
153 #define PAGE_SHARED_NOEXEC      __pgprot(__PAGE_SHARED   | _PAGE_NX)
154 #define PAGE_COPY_NOEXEC        __pgprot(__PAGE_COPY     | _PAGE_NX)
155 #define PAGE_READONLY_NOEXEC    __pgprot(__PAGE_READONLY | _PAGE_NX)
156 #define PAGE_SHARED_EXEC        __pgprot(__PAGE_SHARED)
157 #define PAGE_COPY_EXEC          __pgprot(__PAGE_COPY)
158 #define PAGE_READONLY_EXEC      __pgprot(__PAGE_READONLY)
159 #define PAGE_COPY               PAGE_COPY_NOEXEC
160 #define PAGE_READONLY           PAGE_READONLY_NOEXEC
161 #define PAGE_SHARED             PAGE_SHARED_EXEC
162
163 #define __PAGE_KERNEL_BASE (_PAGE_PRESENTV | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_GLOBAL)
164
165 #define __PAGE_KERNEL           (__PAGE_KERNEL_BASE | _PAGE_PROT_WKNU | _PAGE_CACHE | _PAGE_NX)
166 #define __PAGE_KERNEL_NOCACHE   (__PAGE_KERNEL_BASE | _PAGE_PROT_WKNU | _PAGE_NX)
167 #define __PAGE_KERNEL_EXEC      (__PAGE_KERNEL & ~_PAGE_NX)
168 #define __PAGE_KERNEL_RO        (__PAGE_KERNEL_BASE | _PAGE_PROT_RKNU | _PAGE_CACHE | _PAGE_NX)
169 #define __PAGE_KERNEL_LARGE     (__PAGE_KERNEL | _PAGE_PSE)
170 #define __PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC (__PAGE_KERNEL_EXEC | _PAGE_PSE)
171
172 #define PAGE_KERNEL             __pgprot(__PAGE_KERNEL)
173 #define PAGE_KERNEL_RO          __pgprot(__PAGE_KERNEL_RO)
174 #define PAGE_KERNEL_EXEC        __pgprot(__PAGE_KERNEL_EXEC)
175 #define PAGE_KERNEL_NOCACHE     __pgprot(__PAGE_KERNEL_NOCACHE)
176 #define PAGE_KERNEL_LARGE       __pgprot(__PAGE_KERNEL_LARGE)
177 #define PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC  __pgprot(__PAGE_KERNEL_LARGE_EXEC)
178
179 /*
180  * Whilst the MN10300 can do page protection for execute (given separate data
181  * and insn TLBs), we are not supporting it at the moment. Write permission,
182  * however, always implies read permission (but not execute permission).
183  */
184 #define __P000  PAGE_NONE
185 #define __P001  PAGE_READONLY_NOEXEC
186 #define __P010  PAGE_COPY_NOEXEC
187 #define __P011  PAGE_COPY_NOEXEC
188 #define __P100  PAGE_READONLY_EXEC
189 #define __P101  PAGE_READONLY_EXEC
190 #define __P110  PAGE_COPY_EXEC
191 #define __P111  PAGE_COPY_EXEC
192
193 #define __S000  PAGE_NONE
194 #define __S001  PAGE_READONLY_NOEXEC
195 #define __S010  PAGE_SHARED_NOEXEC
196 #define __S011  PAGE_SHARED_NOEXEC
197 #define __S100  PAGE_READONLY_EXEC
198 #define __S101  PAGE_READONLY_EXEC
199 #define __S110  PAGE_SHARED_EXEC
200 #define __S111  PAGE_SHARED_EXEC
201
202 /*
203  * Define this to warn about kernel memory accesses that are
204  * done without a 'verify_area(VERIFY_WRITE,..)'
205  */
206 #undef TEST_VERIFY_AREA
207
208 #define pte_present(x)  (pte_val(x) & _PAGE_VALID)
209 #define pte_clear(mm, addr, xp)                         \
210 do {                                                    \
211         set_pte_at((mm), (addr), (xp), __pte(0));       \
212 } while (0)
213
214 #define pmd_none(x)     (!pmd_val(x))
215 #define pmd_present(x)  (!pmd_none(x))
216 #define pmd_clear(xp)   do { set_pmd(xp, __pmd(0)); } while (0)
217 #define pmd_bad(x)      0
218
219
220 #define pages_to_mb(x) ((x) >> (20 - PAGE_SHIFT))
221
222 #ifndef __ASSEMBLY__
223
224 /*
225  * The following only work if pte_present() is true.
226  * Undefined behaviour if not..
227  */
228 static inline int pte_user(pte_t pte)   { return pte_val(pte) & __PAGE_PROT_USER; }
229 static inline int pte_read(pte_t pte)   { return pte_val(pte) & __PAGE_PROT_USER; }
230 static inline int pte_dirty(pte_t pte)  { return pte_val(pte) & _PAGE_DIRTY; }
231 static inline int pte_young(pte_t pte)  { return pte_val(pte) & _PAGE_ACCESSED; }
232 static inline int pte_write(pte_t pte)  { return pte_val(pte) & __PAGE_PROT_WRITE; }
233 static inline int pte_special(pte_t pte){ return 0; }
234
235 /*
236  * The following only works if pte_present() is not true.
237  */
238 static inline int pte_file(pte_t pte)   { return pte_val(pte) & _PAGE_FILE; }
239
240 static inline pte_t pte_rdprotect(pte_t pte)
241 {
242         pte_val(pte) &= ~(__PAGE_PROT_USER|__PAGE_PROT_UWAUX); return pte;
243 }
244 static inline pte_t pte_exprotect(pte_t pte)
245 {
246         pte_val(pte) |= _PAGE_NX; return pte;
247 }
248
249 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)
250 {
251         pte_val(pte) &= ~(__PAGE_PROT_WRITE|__PAGE_PROT_UWAUX); return pte;
252 }
253
254 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)      { pte_val(pte) &= ~_PAGE_DIRTY; return pte; }
255 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)        { pte_val(pte) &= ~_PAGE_ACCESSED; return pte; }
256 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)      { pte_val(pte) |= _PAGE_DIRTY; return pte; }
257 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)      { pte_val(pte) |= _PAGE_ACCESSED; return pte; }
258 static inline pte_t pte_mkexec(pte_t pte)       { pte_val(pte) &= ~_PAGE_NX; return pte; }
259
260 static inline pte_t pte_mkread(pte_t pte)
261 {
262         pte_val(pte) |= __PAGE_PROT_USER;
263         if (pte_write(pte))
264                 pte_val(pte) |= __PAGE_PROT_UWAUX;
265         return pte;
266 }
267 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)
268 {
269         pte_val(pte) |= __PAGE_PROT_WRITE;
270         if (pte_val(pte) & __PAGE_PROT_USER)
271                 pte_val(pte) |= __PAGE_PROT_UWAUX;
272         return pte;
273 }
274
275 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)    { return pte; }
276
277 #define pte_ERROR(e) \
278         printk(KERN_ERR "%s:%d: bad pte %08lx.\n", \
279                __FILE__, __LINE__, pte_val(e))
280 #define pgd_ERROR(e) \
281         printk(KERN_ERR "%s:%d: bad pgd %08lx.\n", \
282                __FILE__, __LINE__, pgd_val(e))
283
284 /*
285  * The "pgd_xxx()" functions here are trivial for a folded two-level
286  * setup: the pgd is never bad, and a pmd always exists (as it's folded
287  * into the pgd entry)
288  */
289 #define pgd_clear(xp)                           do { } while (0)
290
291 /*
292  * Certain architectures need to do special things when PTEs
293  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
294  * hook is made available.
295  */
296 #define set_pte(pteptr, pteval)                 (*(pteptr) = pteval)
297 #define set_pte_at(mm, addr, ptep, pteval)      set_pte((ptep), (pteval))
298 #define set_pte_atomic(pteptr, pteval)          set_pte((pteptr), (pteval))
299
300 /*
301  * (pmds are folded into pgds so this doesn't get actually called,
302  * but the define is needed for a generic inline function.)
303  */
304 #define set_pmd(pmdptr, pmdval) (*(pmdptr) = pmdval)
305
306 #define ptep_get_and_clear(mm, addr, ptep) \
307         __pte(xchg(&(ptep)->pte, 0))
308 #define pte_same(a, b)          (pte_val(a) == pte_val(b))
309 #define pte_page(x)             pfn_to_page(pte_pfn(x))
310 #define pte_none(x)             (!pte_val(x))
311 #define pte_pfn(x)              ((unsigned long) (pte_val(x) >> PAGE_SHIFT))
312 #define __pfn_addr(pfn)         ((pfn) << PAGE_SHIFT)
313 #define pfn_pte(pfn, prot)      __pte(__pfn_addr(pfn) | pgprot_val(prot))
314 #define pfn_pmd(pfn, prot)      __pmd(__pfn_addr(pfn) | pgprot_val(prot))
315
316 /*
317  * All present user pages are user-executable:
318  */
319 static inline int pte_exec(pte_t pte)
320 {
321         return pte_user(pte);
322 }
323
324 /*
325  * All present pages are kernel-executable:
326  */
327 static inline int pte_exec_kernel(pte_t pte)
328 {
329         return 1;
330 }
331
332 /*
333  * Bits 0 and 1 are taken, split up the 29 bits of offset
334  * into this range:
335  */
336 #define PTE_FILE_MAX_BITS       29
337
338 #define pte_to_pgoff(pte)       (pte_val(pte) >> 2)
339 #define pgoff_to_pte(off)       __pte((off) << 2 | _PAGE_FILE)
340
341 /* Encode and de-code a swap entry */
342 #define __swp_type(x)                   (((x).val >> 2) & 0x3f)
343 #define __swp_offset(x)                 ((x).val >> 8)
344 #define __swp_entry(type, offset) \
345         ((swp_entry_t) { ((type) << 2) | ((offset) << 8) })
346 #define __pte_to_swp_entry(pte)         ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
347 #define __swp_entry_to_pte(x)           __pte((x).val)
348
349 static inline
350 int ptep_test_and_clear_dirty(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
351                               pte_t *ptep)
352 {
353         if (!pte_dirty(*ptep))
354                 return 0;
355         return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_DIRTY, &ptep->pte);
356 }
357
358 static inline
359 int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
360                               pte_t *ptep)
361 {
362         if (!pte_young(*ptep))
363                 return 0;
364         return test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED, &ptep->pte);
365 }
366
367 static inline
368 void ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
369 {
370         pte_val(*ptep) &= ~(__PAGE_PROT_WRITE|__PAGE_PROT_UWAUX);
371 }
372
373 static inline void ptep_mkdirty(pte_t *ptep)
374 {
375         set_bit(_PAGE_BIT_DIRTY, &ptep->pte);
376 }
377
378 /*
379  * Macro to mark a page protection value as "uncacheable".  On processors which
380  * do not support it, this is a no-op.
381  */
382 #define pgprot_noncached(prot)  __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_CACHE)
383
384
385 /*
386  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
387  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
388  */
389
390 #define mk_pte(page, pgprot)    pfn_pte(page_to_pfn(page), (pgprot))
391 #define mk_pte_huge(entry) \
392         ((entry).pte |= _PAGE_PRESENT | _PAGE_PSE | _PAGE_VALID)
393
394 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
395 {
396         pte_val(pte) &= _PAGE_CHG_MASK;
397         pte_val(pte) |= pgprot_val(newprot);
398         return pte;
399 }
400
401 #define page_pte(page)  page_pte_prot((page), __pgprot(0))
402
403 #define pmd_page_kernel(pmd) \
404         ((unsigned long) __va(pmd_val(pmd) & PAGE_MASK))
405
406 #define pmd_page(pmd)   pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT)
407
408 #define pmd_large(pmd) \
409         ((pmd_val(pmd) & (_PAGE_PSE | _PAGE_PRESENT)) == \
410          (_PAGE_PSE | _PAGE_PRESENT))
411
412 /*
413  * the pgd page can be thought of an array like this: pgd_t[PTRS_PER_PGD]
414  *
415  * this macro returns the index of the entry in the pgd page which would
416  * control the given virtual address
417  */
418 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD - 1))
419
420 /*
421  * pgd_offset() returns a (pgd_t *)
422  * pgd_index() is used get the offset into the pgd page's array of pgd_t's;
423  */
424 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd + pgd_index(address))
425
426 /*
427  * a shortcut which implies the use of the kernel's pgd, instead
428  * of a process's
429  */
430 #define pgd_offset_k(address)   pgd_offset(&init_mm, address)
431
432 /*
433  * the pmd page can be thought of an array like this: pmd_t[PTRS_PER_PMD]
434  *
435  * this macro returns the index of the entry in the pmd page which would
436  * control the given virtual address
437  */
438 #define pmd_index(address) \
439         (((address) >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PMD - 1))
440
441 /*
442  * the pte page can be thought of an array like this: pte_t[PTRS_PER_PTE]
443  *
444  * this macro returns the index of the entry in the pte page which would
445  * control the given virtual address
446  */
447 #define pte_index(address) \
448         (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1))
449
450 #define pte_offset_kernel(dir, address) \
451         ((pte_t *) pmd_page_kernel(*(dir)) +  pte_index(address))
452
453 /*
454  * Make a given kernel text page executable/non-executable.
455  * Returns the previous executability setting of that page (which
456  * is used to restore the previous state). Used by the SMP bootup code.
457  * NOTE: this is an __init function for security reasons.
458  */
459 static inline int set_kernel_exec(unsigned long vaddr, int enable)
460 {
461         return 0;
462 }
463
464 #define pte_offset_map(dir, address) \
465         ((pte_t *) page_address(pmd_page(*(dir))) + pte_index(address))
466 #define pte_unmap(pte)          do {} while (0)
467
468 /*
469  * The MN10300 has external MMU info in the form of a TLB: this is adapted from
470  * the kernel page tables containing the necessary information by tlb-mn10300.S
471  */
472 extern void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma,
473                              unsigned long address, pte_t *ptep);
474
475 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
476
477 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
478
479 #define io_remap_pfn_range(vma, vaddr, pfn, size, prot) \
480         remap_pfn_range((vma), (vaddr), (pfn), (size), (prot))
481
482 #define MK_IOSPACE_PFN(space, pfn)      (pfn)
483 #define GET_IOSPACE(pfn)                0
484 #define GET_PFN(pfn)                    (pfn)
485
486 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
487 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_DIRTY
488 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
489 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
490 #define __HAVE_ARCH_PTEP_MKDIRTY
491 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
492 #include <asm-generic/pgtable.h>
493
494 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
495
496 #endif /* _ASM_PGTABLE_H */