16bad7c0a63f876ec0555c247607512bae82dc8a
[linux-2.6.git] / arch / mips / mm / c-sb1.c
1 /*
2  * Copyright (C) 1996 David S. Miller (dm@engr.sgi.com)
3  * Copyright (C) 1997, 2001 Ralf Baechle (ralf@gnu.org)
4  * Copyright (C) 2000, 2001, 2002, 2003 Broadcom Corporation
5  * Copyright (C) 2004  Maciej W. Rozycki
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
9  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
10  * of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15  * GNU General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
18  * along with this program; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
20  */
21 #include <linux/init.h>
22
23 #include <asm/asm.h>
24 #include <asm/bootinfo.h>
25 #include <asm/cacheops.h>
26 #include <asm/cpu.h>
27 #include <asm/mipsregs.h>
28 #include <asm/mmu_context.h>
29 #include <asm/uaccess.h>
30
31 extern void sb1_dma_init(void);
32
33 /* These are probed at ld_mmu time */
34 static unsigned long icache_size;
35 static unsigned long dcache_size;
36
37 static unsigned short icache_line_size;
38 static unsigned short dcache_line_size;
39
40 static unsigned int icache_index_mask;
41 static unsigned int dcache_index_mask;
42
43 static unsigned short icache_assoc;
44 static unsigned short dcache_assoc;
45
46 static unsigned short icache_sets;
47 static unsigned short dcache_sets;
48
49 static unsigned int icache_range_cutoff;
50 static unsigned int dcache_range_cutoff;
51
52 /*
53  * The dcache is fully coherent to the system, with one
54  * big caveat:  the instruction stream.  In other words,
55  * if we miss in the icache, and have dirty data in the
56  * L1 dcache, then we'll go out to memory (or the L2) and
57  * get the not-as-recent data.
58  *
59  * So the only time we have to flush the dcache is when
60  * we're flushing the icache.  Since the L2 is fully
61  * coherent to everything, including I/O, we never have
62  * to flush it
63  */
64
65 #define cache_set_op(op, addr)                                          \
66         __asm__ __volatile__(                                           \
67         "       .set    noreorder               \n"                     \
68         "       .set    mips64\n\t              \n"                     \
69         "       cache   %0, (0<<13)(%1)         \n"                     \
70         "       cache   %0, (1<<13)(%1)         \n"                     \
71         "       cache   %0, (2<<13)(%1)         \n"                     \
72         "       cache   %0, (3<<13)(%1)         \n"                     \
73         "       .set    mips0                   \n"                     \
74         "       .set    reorder"                                        \
75         :                                                               \
76         : "i" (op), "r" (addr))
77
78 #define sync()                                                          \
79         __asm__ __volatile(                                             \
80         "       .set    mips64\n\t              \n"                     \
81         "       sync                            \n"                     \
82         "       .set    mips0")
83
84 #define mispredict()                                                    \
85         __asm__ __volatile__(                                           \
86         "       bnezl  $0, 1f           \n" /* Force mispredict */      \
87         "1:                             \n");
88
89 /*
90  * Writeback and invalidate the entire dcache
91  */
92 static inline void __sb1_writeback_inv_dcache_all(void)
93 {
94         unsigned long addr = 0;
95
96         while (addr < dcache_line_size * dcache_sets) {
97                 cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, addr);
98                 addr += dcache_line_size;
99         }
100 }
101
102 /*
103  * Writeback and invalidate a range of the dcache.  The addresses are
104  * virtual, and since we're using index ops and bit 12 is part of both
105  * the virtual frame and physical index, we have to clear both sets
106  * (bit 12 set and cleared).
107  */
108 static inline void __sb1_writeback_inv_dcache_range(unsigned long start,
109         unsigned long end)
110 {
111         unsigned long index;
112
113         start &= ~(dcache_line_size - 1);
114         end = (end + dcache_line_size - 1) & ~(dcache_line_size - 1);
115
116         while (start != end) {
117                 index = start & dcache_index_mask;
118                 cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, index);
119                 cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, index ^ (1<<12));
120                 start += dcache_line_size;
121         }
122         sync();
123 }
124
125 /*
126  * Writeback and invalidate a range of the dcache.  With physical
127  * addresseses, we don't have to worry about possible bit 12 aliasing.
128  * XXXKW is it worth turning on KX and using hit ops with xkphys?
129  */
130 static inline void __sb1_writeback_inv_dcache_phys_range(unsigned long start,
131         unsigned long end)
132 {
133         start &= ~(dcache_line_size - 1);
134         end = (end + dcache_line_size - 1) & ~(dcache_line_size - 1);
135
136         while (start != end) {
137                 cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, start & dcache_index_mask);
138                 start += dcache_line_size;
139         }
140         sync();
141 }
142
143
144 /*
145  * Invalidate the entire icache
146  */
147 static inline void __sb1_flush_icache_all(void)
148 {
149         unsigned long addr = 0;
150
151         while (addr < icache_line_size * icache_sets) {
152                 cache_set_op(Index_Invalidate_I, addr);
153                 addr += icache_line_size;
154         }
155 }
156
157 /*
158  * Invalidate a range of the icache.  The addresses are virtual, and
159  * the cache is virtually indexed and tagged.  However, we don't
160  * necessarily have the right ASID context, so use index ops instead
161  * of hit ops.
162  */
163 static inline void __sb1_flush_icache_range(unsigned long start,
164         unsigned long end)
165 {
166         start &= ~(icache_line_size - 1);
167         end = (end + icache_line_size - 1) & ~(icache_line_size - 1);
168
169         while (start != end) {
170                 cache_set_op(Index_Invalidate_I, start & icache_index_mask);
171                 start += icache_line_size;
172         }
173         mispredict();
174         sync();
175 }
176
177 /*
178  * Flush the icache for a given physical page.  Need to writeback the
179  * dcache first, then invalidate the icache.  If the page isn't
180  * executable, nothing is required.
181  */
182 static void local_sb1_flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long pfn)
183 {
184         int cpu = smp_processor_id();
185
186 #ifndef CONFIG_SMP
187         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
188                 return;
189 #endif
190
191         __sb1_writeback_inv_dcache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
192
193         /*
194          * Bumping the ASID is probably cheaper than the flush ...
195          */
196         if (vma->vm_mm == current->active_mm) {
197                 if (cpu_context(cpu, vma->vm_mm) != 0)
198                         drop_mmu_context(vma->vm_mm, cpu);
199         } else
200                 __sb1_flush_icache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
201 }
202
203 #ifdef CONFIG_SMP
204 struct flush_cache_page_args {
205         struct vm_area_struct *vma;
206         unsigned long addr;
207         unsigned long pfn;
208 };
209
210 static void sb1_flush_cache_page_ipi(void *info)
211 {
212         struct flush_cache_page_args *args = info;
213
214         local_sb1_flush_cache_page(args->vma, args->addr, args->pfn);
215 }
216
217 /* Dirty dcache could be on another CPU, so do the IPIs */
218 static void sb1_flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long pfn)
219 {
220         struct flush_cache_page_args args;
221
222         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
223                 return;
224
225         addr &= PAGE_MASK;
226         args.vma = vma;
227         args.addr = addr;
228         args.pfn = pfn;
229         on_each_cpu(sb1_flush_cache_page_ipi, (void *) &args, 1, 1);
230 }
231 #else
232 void sb1_flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long pfn)
233         __attribute__((alias("local_sb1_flush_cache_page")));
234 #endif
235
236
237 /*
238  * Invalidate all caches on this CPU
239  */
240 static void __attribute_used__ local_sb1___flush_cache_all(void)
241 {
242         __sb1_writeback_inv_dcache_all();
243         __sb1_flush_icache_all();
244 }
245
246 #ifdef CONFIG_SMP
247 void sb1___flush_cache_all_ipi(void *ignored)
248         __attribute__((alias("local_sb1___flush_cache_all")));
249
250 static void sb1___flush_cache_all(void)
251 {
252         on_each_cpu(sb1___flush_cache_all_ipi, 0, 1, 1);
253 }
254 #else
255 void sb1___flush_cache_all(void)
256         __attribute__((alias("local_sb1___flush_cache_all")));
257 #endif
258
259 /*
260  * When flushing a range in the icache, we have to first writeback
261  * the dcache for the same range, so new ifetches will see any
262  * data that was dirty in the dcache.
263  *
264  * The start/end arguments are Kseg addresses (possibly mapped Kseg).
265  */
266
267 static void local_sb1_flush_icache_range(unsigned long start,
268         unsigned long end)
269 {
270         /* Just wb-inv the whole dcache if the range is big enough */
271         if ((end - start) > dcache_range_cutoff)
272                 __sb1_writeback_inv_dcache_all();
273         else
274                 __sb1_writeback_inv_dcache_range(start, end);
275
276         /* Just flush the whole icache if the range is big enough */
277         if ((end - start) > icache_range_cutoff)
278                 __sb1_flush_icache_all();
279         else
280                 __sb1_flush_icache_range(start, end);
281 }
282
283 #ifdef CONFIG_SMP
284 struct flush_icache_range_args {
285         unsigned long start;
286         unsigned long end;
287 };
288
289 static void sb1_flush_icache_range_ipi(void *info)
290 {
291         struct flush_icache_range_args *args = info;
292
293         local_sb1_flush_icache_range(args->start, args->end);
294 }
295
296 void sb1_flush_icache_range(unsigned long start, unsigned long end)
297 {
298         struct flush_icache_range_args args;
299
300         args.start = start;
301         args.end = end;
302         on_each_cpu(sb1_flush_icache_range_ipi, &args, 1, 1);
303 }
304 #else
305 void sb1_flush_icache_range(unsigned long start, unsigned long end)
306         __attribute__((alias("local_sb1_flush_icache_range")));
307 #endif
308
309 /*
310  * Flush the icache for a given physical page.  Need to writeback the
311  * dcache first, then invalidate the icache.  If the page isn't
312  * executable, nothing is required.
313  */
314 static void local_sb1_flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma,
315         struct page *page)
316 {
317         unsigned long start;
318         int cpu = smp_processor_id();
319
320 #ifndef CONFIG_SMP
321         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
322                 return;
323 #endif
324
325         /* Need to writeback any dirty data for that page, we have the PA */
326         start = (unsigned long)(page-mem_map) << PAGE_SHIFT;
327         __sb1_writeback_inv_dcache_phys_range(start, start + PAGE_SIZE);
328         /*
329          * If there's a context, bump the ASID (cheaper than a flush,
330          * since we don't know VAs!)
331          */
332         if (vma->vm_mm == current->active_mm) {
333                 if (cpu_context(cpu, vma->vm_mm) != 0)
334                         drop_mmu_context(vma->vm_mm, cpu);
335         } else
336                 __sb1_flush_icache_range(start, start + PAGE_SIZE);
337
338 }
339
340 #ifdef CONFIG_SMP
341 struct flush_icache_page_args {
342         struct vm_area_struct *vma;
343         struct page *page;
344 };
345
346 static void sb1_flush_icache_page_ipi(void *info)
347 {
348         struct flush_icache_page_args *args = info;
349         local_sb1_flush_icache_page(args->vma, args->page);
350 }
351
352 /* Dirty dcache could be on another CPU, so do the IPIs */
353 static void sb1_flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma,
354         struct page *page)
355 {
356         struct flush_icache_page_args args;
357
358         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
359                 return;
360         args.vma = vma;
361         args.page = page;
362         on_each_cpu(sb1_flush_icache_page_ipi, (void *) &args, 1, 1);
363 }
364 #else
365 void sb1_flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page)
366         __attribute__((alias("local_sb1_flush_icache_page")));
367 #endif
368
369 /*
370  * A signal trampoline must fit into a single cacheline.
371  */
372 static void local_sb1_flush_cache_sigtramp(unsigned long addr)
373 {
374         cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, addr & dcache_index_mask);
375         cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, (addr ^ (1<<12)) & dcache_index_mask);
376         cache_set_op(Index_Invalidate_I, addr & icache_index_mask);
377         mispredict();
378 }
379
380 #ifdef CONFIG_SMP
381 static void sb1_flush_cache_sigtramp_ipi(void *info)
382 {
383         unsigned long iaddr = (unsigned long) info;
384         local_sb1_flush_cache_sigtramp(iaddr);
385 }
386
387 static void sb1_flush_cache_sigtramp(unsigned long addr)
388 {
389         on_each_cpu(sb1_flush_cache_sigtramp_ipi, (void *) addr, 1, 1);
390 }
391 #else
392 void sb1_flush_cache_sigtramp(unsigned long addr)
393         __attribute__((alias("local_sb1_flush_cache_sigtramp")));
394 #endif
395
396
397 /*
398  * Anything that just flushes dcache state can be ignored, as we're always
399  * coherent in dcache space.  This is just a dummy function that all the
400  * nop'ed routines point to
401  */
402 static void sb1_nop(void)
403 {
404 }
405
406 /*
407  *  Cache set values (from the mips64 spec)
408  * 0 - 64
409  * 1 - 128
410  * 2 - 256
411  * 3 - 512
412  * 4 - 1024
413  * 5 - 2048
414  * 6 - 4096
415  * 7 - Reserved
416  */
417
418 static unsigned int decode_cache_sets(unsigned int config_field)
419 {
420         if (config_field == 7) {
421                 /* JDCXXX - Find a graceful way to abort. */
422                 return 0;
423         }
424         return (1<<(config_field + 6));
425 }
426
427 /*
428  *  Cache line size values (from the mips64 spec)
429  * 0 - No cache present.
430  * 1 - 4 bytes
431  * 2 - 8 bytes
432  * 3 - 16 bytes
433  * 4 - 32 bytes
434  * 5 - 64 bytes
435  * 6 - 128 bytes
436  * 7 - Reserved
437  */
438
439 static unsigned int decode_cache_line_size(unsigned int config_field)
440 {
441         if (config_field == 0) {
442                 return 0;
443         } else if (config_field == 7) {
444                 /* JDCXXX - Find a graceful way to abort. */
445                 return 0;
446         }
447         return (1<<(config_field + 1));
448 }
449
450 /*
451  * Relevant bits of the config1 register format (from the MIPS32/MIPS64 specs)
452  *
453  * 24:22 Icache sets per way
454  * 21:19 Icache line size
455  * 18:16 Icache Associativity
456  * 15:13 Dcache sets per way
457  * 12:10 Dcache line size
458  * 9:7   Dcache Associativity
459  */
460
461 static char *way_string[] = {
462         "direct mapped", "2-way", "3-way", "4-way",
463         "5-way", "6-way", "7-way", "8-way",
464 };
465
466 static __init void probe_cache_sizes(void)
467 {
468         u32 config1;
469
470         config1 = read_c0_config1();
471         icache_line_size = decode_cache_line_size((config1 >> 19) & 0x7);
472         dcache_line_size = decode_cache_line_size((config1 >> 10) & 0x7);
473         icache_sets = decode_cache_sets((config1 >> 22) & 0x7);
474         dcache_sets = decode_cache_sets((config1 >> 13) & 0x7);
475         icache_assoc = ((config1 >> 16) & 0x7) + 1;
476         dcache_assoc = ((config1 >> 7) & 0x7) + 1;
477         icache_size = icache_line_size * icache_sets * icache_assoc;
478         dcache_size = dcache_line_size * dcache_sets * dcache_assoc;
479         /* Need to remove non-index bits for index ops */
480         icache_index_mask = (icache_sets - 1) * icache_line_size;
481         dcache_index_mask = (dcache_sets - 1) * dcache_line_size;
482         /*
483          * These are for choosing range (index ops) versus all.
484          * icache flushes all ways for each set, so drop icache_assoc.
485          * dcache flushes all ways and each setting of bit 12 for each
486          * index, so drop dcache_assoc and halve the dcache_sets.
487          */
488         icache_range_cutoff = icache_sets * icache_line_size;
489         dcache_range_cutoff = (dcache_sets / 2) * icache_line_size;
490
491         printk("Primary instruction cache %ldkB, %s, linesize %d bytes.\n",
492                icache_size >> 10, way_string[icache_assoc - 1],
493                icache_line_size);
494         printk("Primary data cache %ldkB, %s, linesize %d bytes.\n",
495                dcache_size >> 10, way_string[dcache_assoc - 1],
496                dcache_line_size);
497 }
498
499 /*
500  * This is called from cache.c.  We have to set up all the
501  * memory management function pointers, as well as initialize
502  * the caches and tlbs
503  */
504 void sb1_cache_init(void)
505 {
506         extern char except_vec2_sb1;
507         extern char handle_vec2_sb1;
508
509         /* Special cache error handler for SB1 */
510         set_uncached_handler (0x100, &except_vec2_sb1, 0x80);
511
512         probe_cache_sizes();
513
514 #ifdef CONFIG_SIBYTE_DMA_PAGEOPS
515         sb1_dma_init();
516 #endif
517
518         /*
519          * None of these are needed for the SB1 - the Dcache is
520          * physically indexed and tagged, so no virtual aliasing can
521          * occur
522          */
523         flush_cache_range = (void *) sb1_nop;
524         flush_cache_mm = (void (*)(struct mm_struct *))sb1_nop;
525         flush_cache_all = sb1_nop;
526
527         /* These routines are for Icache coherence with the Dcache */
528         flush_icache_range = sb1_flush_icache_range;
529         __flush_icache_page = sb1_flush_icache_page;
530         flush_icache_all = __sb1_flush_icache_all; /* local only */
531
532         /* This implies an Icache flush too, so can't be nop'ed */
533         flush_cache_page = sb1_flush_cache_page;
534
535         flush_cache_sigtramp = sb1_flush_cache_sigtramp;
536         local_flush_data_cache_page = (void *) sb1_nop;
537         flush_data_cache_page = (void *) sb1_nop;
538
539         /* Full flush */
540         __flush_cache_all = sb1___flush_cache_all;
541
542         change_c0_config(CONF_CM_CMASK, CONF_CM_DEFAULT);
543
544         /*
545          * This is the only way to force the update of K0 to complete
546          * before subsequent instruction fetch.
547          */
548         __asm__ __volatile__(
549                 ".set   push                    \n"
550         "       .set    noat                    \n"
551         "       .set    noreorder               \n"
552         "       .set    mips3                   \n"
553         "       " STR(PTR_LA) " $1, 1f          \n"
554         "       " STR(MTC0) "   $1, $14         \n"
555         "       eret                            \n"
556         "1:     .set    pop"
557         :
558         :
559         : "memory");
560
561         flush_cache_all();
562 }