ppc: Remove CHRP, POWER3 and POWER4 support from arch/ppc
[linux-3.10.git] / arch / ppc / mm / init.c
1 /*
2  *  PowerPC version
3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
4  *
5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
8  *  Amiga/APUS changes by Jesper Skov (jskov@cygnus.co.uk).
9  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
10  *
11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
13  *
14  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
15  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
16  *  as published by the Free Software Foundation; either version
17  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
18  *
19  */
20
21 #include <linux/config.h>
22 #include <linux/module.h>
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/errno.h>
26 #include <linux/string.h>
27 #include <linux/types.h>
28 #include <linux/mm.h>
29 #include <linux/stddef.h>
30 #include <linux/init.h>
31 #include <linux/bootmem.h>
32 #include <linux/highmem.h>
33 #include <linux/initrd.h>
34 #include <linux/pagemap.h>
35
36 #include <asm/pgalloc.h>
37 #include <asm/prom.h>
38 #include <asm/io.h>
39 #include <asm/mmu_context.h>
40 #include <asm/pgtable.h>
41 #include <asm/mmu.h>
42 #include <asm/smp.h>
43 #include <asm/machdep.h>
44 #include <asm/btext.h>
45 #include <asm/tlb.h>
46 #include <asm/bootinfo.h>
47
48 #include "mem_pieces.h"
49 #include "mmu_decl.h"
50
51 #if defined(CONFIG_KERNEL_START_BOOL) || defined(CONFIG_LOWMEM_SIZE_BOOL)
52 /* The ammount of lowmem must be within 0xF0000000 - KERNELBASE. */
53 #if (CONFIG_LOWMEM_SIZE > (0xF0000000 - KERNELBASE))
54 #error "You must adjust CONFIG_LOWMEM_SIZE or CONFIG_START_KERNEL"
55 #endif
56 #endif
57 #define MAX_LOW_MEM     CONFIG_LOWMEM_SIZE
58
59 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
60
61 unsigned long total_memory;
62 unsigned long total_lowmem;
63
64 unsigned long ppc_memstart;
65 unsigned long ppc_memoffset = PAGE_OFFSET;
66
67 int mem_init_done;
68 int init_bootmem_done;
69 int boot_mapsize;
70
71 extern char _end[];
72 extern char etext[], _stext[];
73 extern char __init_begin, __init_end;
74
75 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
76 pte_t *kmap_pte;
77 pgprot_t kmap_prot;
78
79 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
80 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
81 #endif
82
83 void MMU_init(void);
84 void set_phys_avail(unsigned long total_ram);
85
86 /* XXX should be in current.h  -- paulus */
87 extern struct task_struct *current_set[NR_CPUS];
88
89 char *klimit = _end;
90 struct mem_pieces phys_avail;
91
92 /*
93  * this tells the system to map all of ram with the segregs
94  * (i.e. page tables) instead of the bats.
95  * -- Cort
96  */
97 int __map_without_bats;
98 int __map_without_ltlbs;
99
100 /* max amount of RAM to use */
101 unsigned long __max_memory;
102 /* max amount of low RAM to map in */
103 unsigned long __max_low_memory = MAX_LOW_MEM;
104
105 void show_mem(void)
106 {
107         int i,free = 0,total = 0,reserved = 0;
108         int shared = 0, cached = 0;
109         int highmem = 0;
110
111         printk("Mem-info:\n");
112         show_free_areas();
113         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
114         i = max_mapnr;
115         while (i-- > 0) {
116                 total++;
117                 if (PageHighMem(mem_map+i))
118                         highmem++;
119                 if (PageReserved(mem_map+i))
120                         reserved++;
121                 else if (PageSwapCache(mem_map+i))
122                         cached++;
123                 else if (!page_count(mem_map+i))
124                         free++;
125                 else
126                         shared += page_count(mem_map+i) - 1;
127         }
128         printk("%d pages of RAM\n",total);
129         printk("%d pages of HIGHMEM\n", highmem);
130         printk("%d free pages\n",free);
131         printk("%d reserved pages\n",reserved);
132         printk("%d pages shared\n",shared);
133         printk("%d pages swap cached\n",cached);
134 }
135
136 /* Free up now-unused memory */
137 static void free_sec(unsigned long start, unsigned long end, const char *name)
138 {
139         unsigned long cnt = 0;
140
141         while (start < end) {
142                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
143                 init_page_count(virt_to_page(start));
144                 free_page(start);
145                 cnt++;
146                 start += PAGE_SIZE;
147         }
148         if (cnt) {
149                 printk(" %ldk %s", cnt << (PAGE_SHIFT - 10), name);
150                 totalram_pages += cnt;
151         }
152 }
153
154 void free_initmem(void)
155 {
156 #define FREESEC(TYPE) \
157         free_sec((unsigned long)(&__ ## TYPE ## _begin), \
158                  (unsigned long)(&__ ## TYPE ## _end), \
159                  #TYPE);
160
161         printk ("Freeing unused kernel memory:");
162         FREESEC(init);
163         printk("\n");
164         ppc_md.progress = NULL;
165 #undef FREESEC
166 }
167
168 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
169 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
170 {
171         printk ("Freeing initrd memory: %ldk freed\n", (end - start) >> 10);
172
173         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
174                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
175                 init_page_count(virt_to_page(start));
176                 free_page(start);
177                 totalram_pages++;
178         }
179 }
180 #endif
181
182 /*
183  * Check for command-line options that affect what MMU_init will do.
184  */
185 void MMU_setup(void)
186 {
187         /* Check for nobats option (used in mapin_ram). */
188         if (strstr(cmd_line, "nobats")) {
189                 __map_without_bats = 1;
190         }
191
192         if (strstr(cmd_line, "noltlbs")) {
193                 __map_without_ltlbs = 1;
194         }
195
196         /* Look for mem= option on command line */
197         if (strstr(cmd_line, "mem=")) {
198                 char *p, *q;
199                 unsigned long maxmem = 0;
200
201                 for (q = cmd_line; (p = strstr(q, "mem=")) != 0; ) {
202                         q = p + 4;
203                         if (p > cmd_line && p[-1] != ' ')
204                                 continue;
205                         maxmem = simple_strtoul(q, &q, 0);
206                         if (*q == 'k' || *q == 'K') {
207                                 maxmem <<= 10;
208                                 ++q;
209                         } else if (*q == 'm' || *q == 'M') {
210                                 maxmem <<= 20;
211                                 ++q;
212                         }
213                 }
214                 __max_memory = maxmem;
215         }
216 }
217
218 /*
219  * MMU_init sets up the basic memory mappings for the kernel,
220  * including both RAM and possibly some I/O regions,
221  * and sets up the page tables and the MMU hardware ready to go.
222  */
223 void __init MMU_init(void)
224 {
225         if (ppc_md.progress)
226                 ppc_md.progress("MMU:enter", 0x111);
227
228         /* parse args from command line */
229         MMU_setup();
230
231         /*
232          * Figure out how much memory we have, how much
233          * is lowmem, and how much is highmem.  If we were
234          * passed the total memory size from the bootloader,
235          * just use it.
236          */
237         if (boot_mem_size)
238                 total_memory = boot_mem_size;
239         else
240                 total_memory = ppc_md.find_end_of_memory();
241
242         if (__max_memory && total_memory > __max_memory)
243                 total_memory = __max_memory;
244         total_lowmem = total_memory;
245 #ifdef CONFIG_FSL_BOOKE
246         /* Freescale Book-E parts expect lowmem to be mapped by fixed TLB
247          * entries, so we need to adjust lowmem to match the amount we can map
248          * in the fixed entries */
249         adjust_total_lowmem();
250 #endif /* CONFIG_FSL_BOOKE */
251         if (total_lowmem > __max_low_memory) {
252                 total_lowmem = __max_low_memory;
253 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
254                 total_memory = total_lowmem;
255 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
256         }
257         set_phys_avail(total_lowmem);
258
259         /* Initialize the MMU hardware */
260         if (ppc_md.progress)
261                 ppc_md.progress("MMU:hw init", 0x300);
262         MMU_init_hw();
263
264         /* Map in all of RAM starting at KERNELBASE */
265         if (ppc_md.progress)
266                 ppc_md.progress("MMU:mapin", 0x301);
267         mapin_ram();
268
269 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
270         ioremap_base = PKMAP_BASE;
271 #else
272         ioremap_base = 0xfe000000UL;    /* for now, could be 0xfffff000 */
273 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
274         ioremap_bot = ioremap_base;
275
276         /* Map in I/O resources */
277         if (ppc_md.progress)
278                 ppc_md.progress("MMU:setio", 0x302);
279         if (ppc_md.setup_io_mappings)
280                 ppc_md.setup_io_mappings();
281
282         /* Initialize the context management stuff */
283         mmu_context_init();
284
285         if (ppc_md.progress)
286                 ppc_md.progress("MMU:exit", 0x211);
287
288 #ifdef CONFIG_BOOTX_TEXT
289         /* By default, we are no longer mapped */
290         boot_text_mapped = 0;
291         /* Must be done last, or ppc_md.progress will die. */
292         map_boot_text();
293 #endif
294 }
295
296 /* This is only called until mem_init is done. */
297 void __init *early_get_page(void)
298 {
299         void *p;
300
301         if (init_bootmem_done) {
302                 p = alloc_bootmem_pages(PAGE_SIZE);
303         } else {
304                 p = mem_pieces_find(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
305         }
306         return p;
307 }
308
309 /*
310  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
311  * have available.
312  */
313 void __init do_init_bootmem(void)
314 {
315         unsigned long start, size;
316         int i;
317
318         /*
319          * Find an area to use for the bootmem bitmap.
320          * We look for the first area which is at least
321          * 128kB in length (128kB is enough for a bitmap
322          * for 4GB of memory, using 4kB pages), plus 1 page
323          * (in case the address isn't page-aligned).
324          */
325         start = 0;
326         size = 0;
327         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i) {
328                 unsigned long a = phys_avail.regions[i].address;
329                 unsigned long s = phys_avail.regions[i].size;
330                 if (s <= size)
331                         continue;
332                 start = a;
333                 size = s;
334                 if (s >= 33 * PAGE_SIZE)
335                         break;
336         }
337         start = PAGE_ALIGN(start);
338
339         min_low_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
340         max_low_pfn = (PPC_MEMSTART + total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
341         max_pfn = (PPC_MEMSTART + total_memory) >> PAGE_SHIFT;
342         boot_mapsize = init_bootmem_node(&contig_page_data, min_low_pfn,
343                                          PPC_MEMSTART >> PAGE_SHIFT,
344                                          max_low_pfn);
345
346         /* remove the bootmem bitmap from the available memory */
347         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, boot_mapsize, 1);
348
349         /* add everything in phys_avail into the bootmem map */
350         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i)
351                 free_bootmem(phys_avail.regions[i].address,
352                              phys_avail.regions[i].size);
353
354         init_bootmem_done = 1;
355 }
356
357 /*
358  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
359  */
360 void __init paging_init(void)
361 {
362         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES], i;
363
364 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
365         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
366         pkmap_page_table = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
367                         (PKMAP_BASE), PKMAP_BASE), PKMAP_BASE);
368         map_page(KMAP_FIX_BEGIN, 0, 0); /* XXX gross */
369         kmap_pte = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
370                         (KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN);
371         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
372 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
373
374         /*
375          * All pages are DMA-able so we put them all in the DMA zone.
376          */
377         zones_size[ZONE_DMA] = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
378         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++)
379                 zones_size[i] = 0;
380
381 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
382         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = (total_memory - total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
383 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
384
385         free_area_init(zones_size);
386 }
387
388 void __init mem_init(void)
389 {
390         unsigned long addr;
391         int codepages = 0;
392         int datapages = 0;
393         int initpages = 0;
394 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
395         unsigned long highmem_mapnr;
396
397         highmem_mapnr = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
398 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
399         max_mapnr = total_memory >> PAGE_SHIFT;
400
401         high_memory = (void *) __va(PPC_MEMSTART + total_lowmem);
402         num_physpages = max_mapnr;      /* RAM is assumed contiguous */
403
404         totalram_pages += free_all_bootmem();
405
406 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
407         /* if we are booted from BootX with an initial ramdisk,
408            make sure the ramdisk pages aren't reserved. */
409         if (initrd_start) {
410                 for (addr = initrd_start; addr < initrd_end; addr += PAGE_SIZE)
411                         ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
412         }
413 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
414
415         for (addr = PAGE_OFFSET; addr < (unsigned long)high_memory;
416              addr += PAGE_SIZE) {
417                 if (!PageReserved(virt_to_page(addr)))
418                         continue;
419                 if (addr < (ulong) etext)
420                         codepages++;
421                 else if (addr >= (unsigned long)&__init_begin
422                          && addr < (unsigned long)&__init_end)
423                         initpages++;
424                 else if (addr < (ulong) klimit)
425                         datapages++;
426         }
427
428 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
429         {
430                 unsigned long pfn;
431
432                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
433                         struct page *page = mem_map + pfn;
434
435                         ClearPageReserved(page);
436                         init_page_count(page);
437                         __free_page(page);
438                         totalhigh_pages++;
439                 }
440                 totalram_pages += totalhigh_pages;
441         }
442 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
443
444         printk("Memory: %luk available (%dk kernel code, %dk data, %dk init, %ldk highmem)\n",
445                (unsigned long)nr_free_pages()<< (PAGE_SHIFT-10),
446                codepages<< (PAGE_SHIFT-10), datapages<< (PAGE_SHIFT-10),
447                initpages<< (PAGE_SHIFT-10),
448                (unsigned long) (totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10)));
449
450         mem_init_done = 1;
451 }
452
453 /*
454  * Set phys_avail to the amount of physical memory,
455  * less the kernel text/data/bss.
456  */
457 void __init
458 set_phys_avail(unsigned long total_memory)
459 {
460         unsigned long kstart, ksize;
461
462         /*
463          * Initially, available physical memory is equivalent to all
464          * physical memory.
465          */
466
467         phys_avail.regions[0].address = PPC_MEMSTART;
468         phys_avail.regions[0].size = total_memory;
469         phys_avail.n_regions = 1;
470
471         /*
472          * Map out the kernel text/data/bss from the available physical
473          * memory.
474          */
475
476         kstart = __pa(_stext);  /* should be 0 */
477         ksize = PAGE_ALIGN(klimit - _stext);
478
479         mem_pieces_remove(&phys_avail, kstart, ksize, 0);
480         mem_pieces_remove(&phys_avail, 0, 0x4000, 0);
481
482 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INITRD)
483         /* Remove the init RAM disk from the available memory. */
484         if (initrd_start) {
485                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(initrd_start),
486                                   initrd_end - initrd_start, 1);
487         }
488 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
489 }
490
491 /* Mark some memory as reserved by removing it from phys_avail. */
492 void __init reserve_phys_mem(unsigned long start, unsigned long size)
493 {
494         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, size, 1);
495 }
496
497 /*
498  * This is called when a page has been modified by the kernel.
499  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
500  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
501  */
502 void flush_dcache_page(struct page *page)
503 {
504         clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
505 }
506
507 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
508 {
509 #ifdef CONFIG_BOOKE
510         void *start = kmap_atomic(page, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
511         __flush_dcache_icache(start);
512         kunmap_atomic(start, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
513 #elif defined(CONFIG_8xx)
514         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
515         __flush_dcache_icache(page_address(page)); 
516 #else
517         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
518 #endif
519
520 }
521 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
522 {
523         clear_page(page);
524         clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
525 }
526
527 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
528                     struct page *pg)
529 {
530         copy_page(vto, vfrom);
531         clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
532 }
533
534 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
535                              unsigned long addr, int len)
536 {
537         unsigned long maddr;
538
539         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
540         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
541         kunmap(page);
542 }
543
544 /*
545  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
546  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
547  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
548  * the updated linux PTE.
549  */
550 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
551                       pte_t pte)
552 {
553         /* handle i-cache coherency */
554         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
555
556         if (pfn_valid(pfn)) {
557                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
558 #ifdef CONFIG_8xx
559                 /* On 8xx, the TLB handlers work in 2 stages:
560                  * First, a zeroed entry is loaded by TLBMiss handler,
561                  * which causes the TLBError handler to be triggered.
562                  * That means the zeroed TLB has to be invalidated
563                  * whenever a page miss occurs.
564                  */
565                 _tlbie(address);
566 #endif
567                 if (!PageReserved(page)
568                     && !test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
569                         if (vma->vm_mm == current->active_mm)
570                                 __flush_dcache_icache((void *) address);
571                         else
572                                 flush_dcache_icache_page(page);
573                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
574                 }
575         }
576
577 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
578         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
579         if (Hash != 0 && pte_young(pte)) {
580                 struct mm_struct *mm;
581                 pmd_t *pmd;
582
583                 mm = (address < TASK_SIZE)? vma->vm_mm: &init_mm;
584                 pmd = pmd_offset(pgd_offset(mm, address), address);
585                 if (!pmd_none(*pmd))
586                         add_hash_page(mm->context, address, pmd_val(*pmd));
587         }
588 #endif
589 }
590
591 /*
592  * This is called by /dev/mem to know if a given address has to
593  * be mapped non-cacheable or not
594  */
595 int page_is_ram(unsigned long pfn)
596 {
597         return pfn < max_pfn;
598 }
599
600 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
601                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
602 {
603         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
604                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
605
606         if (!page_is_ram(pfn))
607                 vma_prot = __pgprot(pgprot_val(vma_prot)
608                                     | _PAGE_GUARDED | _PAGE_NO_CACHE);
609         return vma_prot;
610 }
611 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);