ppc: Various minor compile fixes
[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 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
71 unsigned long agp_special_page;
72 #endif
73
74 extern char _end[];
75 extern char etext[], _stext[];
76 extern char __init_begin, __init_end;
77
78 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
79 pte_t *kmap_pte;
80 pgprot_t kmap_prot;
81
82 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
83 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
84 #endif
85
86 void MMU_init(void);
87 void set_phys_avail(unsigned long total_ram);
88
89 /* XXX should be in current.h  -- paulus */
90 extern struct task_struct *current_set[NR_CPUS];
91
92 char *klimit = _end;
93 struct mem_pieces phys_avail;
94
95 /*
96  * this tells the system to map all of ram with the segregs
97  * (i.e. page tables) instead of the bats.
98  * -- Cort
99  */
100 int __map_without_bats;
101 int __map_without_ltlbs;
102
103 /* max amount of RAM to use */
104 unsigned long __max_memory;
105 /* max amount of low RAM to map in */
106 unsigned long __max_low_memory = MAX_LOW_MEM;
107
108 void show_mem(void)
109 {
110         int i,free = 0,total = 0,reserved = 0;
111         int shared = 0, cached = 0;
112         int highmem = 0;
113
114         printk("Mem-info:\n");
115         show_free_areas();
116         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
117         i = max_mapnr;
118         while (i-- > 0) {
119                 total++;
120                 if (PageHighMem(mem_map+i))
121                         highmem++;
122                 if (PageReserved(mem_map+i))
123                         reserved++;
124                 else if (PageSwapCache(mem_map+i))
125                         cached++;
126                 else if (!page_count(mem_map+i))
127                         free++;
128                 else
129                         shared += page_count(mem_map+i) - 1;
130         }
131         printk("%d pages of RAM\n",total);
132         printk("%d pages of HIGHMEM\n", highmem);
133         printk("%d free pages\n",free);
134         printk("%d reserved pages\n",reserved);
135         printk("%d pages shared\n",shared);
136         printk("%d pages swap cached\n",cached);
137 }
138
139 /* Free up now-unused memory */
140 static void free_sec(unsigned long start, unsigned long end, const char *name)
141 {
142         unsigned long cnt = 0;
143
144         while (start < end) {
145                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
146                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
147                 free_page(start);
148                 cnt++;
149                 start += PAGE_SIZE;
150         }
151         if (cnt) {
152                 printk(" %ldk %s", cnt << (PAGE_SHIFT - 10), name);
153                 totalram_pages += cnt;
154         }
155 }
156
157 void free_initmem(void)
158 {
159 #define FREESEC(TYPE) \
160         free_sec((unsigned long)(&__ ## TYPE ## _begin), \
161                  (unsigned long)(&__ ## TYPE ## _end), \
162                  #TYPE);
163
164         printk ("Freeing unused kernel memory:");
165         FREESEC(init);
166         printk("\n");
167         ppc_md.progress = NULL;
168 #undef FREESEC
169 }
170
171 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
172 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
173 {
174         printk ("Freeing initrd memory: %ldk freed\n", (end - start) >> 10);
175
176         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
177                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
178                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
179                 free_page(start);
180                 totalram_pages++;
181         }
182 }
183 #endif
184
185 /*
186  * Check for command-line options that affect what MMU_init will do.
187  */
188 void MMU_setup(void)
189 {
190         /* Check for nobats option (used in mapin_ram). */
191         if (strstr(cmd_line, "nobats")) {
192                 __map_without_bats = 1;
193         }
194
195         if (strstr(cmd_line, "noltlbs")) {
196                 __map_without_ltlbs = 1;
197         }
198
199         /* Look for mem= option on command line */
200         if (strstr(cmd_line, "mem=")) {
201                 char *p, *q;
202                 unsigned long maxmem = 0;
203
204                 for (q = cmd_line; (p = strstr(q, "mem=")) != 0; ) {
205                         q = p + 4;
206                         if (p > cmd_line && p[-1] != ' ')
207                                 continue;
208                         maxmem = simple_strtoul(q, &q, 0);
209                         if (*q == 'k' || *q == 'K') {
210                                 maxmem <<= 10;
211                                 ++q;
212                         } else if (*q == 'm' || *q == 'M') {
213                                 maxmem <<= 20;
214                                 ++q;
215                         }
216                 }
217                 __max_memory = maxmem;
218         }
219 }
220
221 /*
222  * MMU_init sets up the basic memory mappings for the kernel,
223  * including both RAM and possibly some I/O regions,
224  * and sets up the page tables and the MMU hardware ready to go.
225  */
226 void __init MMU_init(void)
227 {
228         if (ppc_md.progress)
229                 ppc_md.progress("MMU:enter", 0x111);
230
231         /* parse args from command line */
232         MMU_setup();
233
234         /*
235          * Figure out how much memory we have, how much
236          * is lowmem, and how much is highmem.  If we were
237          * passed the total memory size from the bootloader,
238          * just use it.
239          */
240         if (boot_mem_size)
241                 total_memory = boot_mem_size;
242         else
243                 total_memory = ppc_md.find_end_of_memory();
244
245         if (__max_memory && total_memory > __max_memory)
246                 total_memory = __max_memory;
247         total_lowmem = total_memory;
248 #ifdef CONFIG_FSL_BOOKE
249         /* Freescale Book-E parts expect lowmem to be mapped by fixed TLB
250          * entries, so we need to adjust lowmem to match the amount we can map
251          * in the fixed entries */
252         adjust_total_lowmem();
253 #endif /* CONFIG_FSL_BOOKE */
254         if (total_lowmem > __max_low_memory) {
255                 total_lowmem = __max_low_memory;
256 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
257                 total_memory = total_lowmem;
258 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
259         }
260         set_phys_avail(total_lowmem);
261
262         /* Initialize the MMU hardware */
263         if (ppc_md.progress)
264                 ppc_md.progress("MMU:hw init", 0x300);
265         MMU_init_hw();
266
267         /* Map in all of RAM starting at KERNELBASE */
268         if (ppc_md.progress)
269                 ppc_md.progress("MMU:mapin", 0x301);
270         mapin_ram();
271
272 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
273         ioremap_base = PKMAP_BASE;
274 #else
275         ioremap_base = 0xfe000000UL;    /* for now, could be 0xfffff000 */
276 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
277         ioremap_bot = ioremap_base;
278
279         /* Map in I/O resources */
280         if (ppc_md.progress)
281                 ppc_md.progress("MMU:setio", 0x302);
282         if (ppc_md.setup_io_mappings)
283                 ppc_md.setup_io_mappings();
284
285         /* Initialize the context management stuff */
286         mmu_context_init();
287
288         if (ppc_md.progress)
289                 ppc_md.progress("MMU:exit", 0x211);
290
291 #ifdef CONFIG_BOOTX_TEXT
292         /* By default, we are no longer mapped */
293         boot_text_mapped = 0;
294         /* Must be done last, or ppc_md.progress will die. */
295         map_boot_text();
296 #endif
297 }
298
299 /* This is only called until mem_init is done. */
300 void __init *early_get_page(void)
301 {
302         void *p;
303
304         if (init_bootmem_done) {
305                 p = alloc_bootmem_pages(PAGE_SIZE);
306         } else {
307                 p = mem_pieces_find(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
308         }
309         return p;
310 }
311
312 /*
313  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
314  * have available.
315  */
316 void __init do_init_bootmem(void)
317 {
318         unsigned long start, size;
319         int i;
320
321         /*
322          * Find an area to use for the bootmem bitmap.
323          * We look for the first area which is at least
324          * 128kB in length (128kB is enough for a bitmap
325          * for 4GB of memory, using 4kB pages), plus 1 page
326          * (in case the address isn't page-aligned).
327          */
328         start = 0;
329         size = 0;
330         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i) {
331                 unsigned long a = phys_avail.regions[i].address;
332                 unsigned long s = phys_avail.regions[i].size;
333                 if (s <= size)
334                         continue;
335                 start = a;
336                 size = s;
337                 if (s >= 33 * PAGE_SIZE)
338                         break;
339         }
340         start = PAGE_ALIGN(start);
341
342         min_low_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
343         max_low_pfn = (PPC_MEMSTART + total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
344         max_pfn = (PPC_MEMSTART + total_memory) >> PAGE_SHIFT;
345         boot_mapsize = init_bootmem_node(&contig_page_data, min_low_pfn,
346                                          PPC_MEMSTART >> PAGE_SHIFT,
347                                          max_low_pfn);
348
349         /* remove the bootmem bitmap from the available memory */
350         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, boot_mapsize, 1);
351
352         /* add everything in phys_avail into the bootmem map */
353         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i)
354                 free_bootmem(phys_avail.regions[i].address,
355                              phys_avail.regions[i].size);
356
357         init_bootmem_done = 1;
358 }
359
360 /*
361  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
362  */
363 void __init paging_init(void)
364 {
365         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES], i;
366
367 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
368         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
369         pkmap_page_table = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
370                         (PKMAP_BASE), PKMAP_BASE), PKMAP_BASE);
371         map_page(KMAP_FIX_BEGIN, 0, 0); /* XXX gross */
372         kmap_pte = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
373                         (KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN);
374         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
375 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
376
377         /*
378          * All pages are DMA-able so we put them all in the DMA zone.
379          */
380         zones_size[ZONE_DMA] = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
381         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++)
382                 zones_size[i] = 0;
383
384 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
385         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = (total_memory - total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
386 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
387
388         free_area_init(zones_size);
389 }
390
391 void __init mem_init(void)
392 {
393         unsigned long addr;
394         int codepages = 0;
395         int datapages = 0;
396         int initpages = 0;
397 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
398         unsigned long highmem_mapnr;
399
400         highmem_mapnr = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
401 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
402         max_mapnr = total_memory >> PAGE_SHIFT;
403
404         high_memory = (void *) __va(PPC_MEMSTART + total_lowmem);
405         num_physpages = max_mapnr;      /* RAM is assumed contiguous */
406
407         totalram_pages += free_all_bootmem();
408
409 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
410         /* if we are booted from BootX with an initial ramdisk,
411            make sure the ramdisk pages aren't reserved. */
412         if (initrd_start) {
413                 for (addr = initrd_start; addr < initrd_end; addr += PAGE_SIZE)
414                         ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
415         }
416 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
417
418 #ifdef CONFIG_PPC_OF
419         /* mark the RTAS pages as reserved */
420         if ( rtas_data )
421                 for (addr = (ulong)__va(rtas_data);
422                      addr < PAGE_ALIGN((ulong)__va(rtas_data)+rtas_size) ;
423                      addr += PAGE_SIZE)
424                         SetPageReserved(virt_to_page(addr));
425 #endif
426 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
427         if (agp_special_page)
428                 SetPageReserved(virt_to_page(agp_special_page));
429 #endif
430         for (addr = PAGE_OFFSET; addr < (unsigned long)high_memory;
431              addr += PAGE_SIZE) {
432                 if (!PageReserved(virt_to_page(addr)))
433                         continue;
434                 if (addr < (ulong) etext)
435                         codepages++;
436                 else if (addr >= (unsigned long)&__init_begin
437                          && addr < (unsigned long)&__init_end)
438                         initpages++;
439                 else if (addr < (ulong) klimit)
440                         datapages++;
441         }
442
443 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
444         {
445                 unsigned long pfn;
446
447                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
448                         struct page *page = mem_map + pfn;
449
450                         ClearPageReserved(page);
451                         set_page_count(page, 1);
452                         __free_page(page);
453                         totalhigh_pages++;
454                 }
455                 totalram_pages += totalhigh_pages;
456         }
457 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
458
459         printk("Memory: %luk available (%dk kernel code, %dk data, %dk init, %ldk highmem)\n",
460                (unsigned long)nr_free_pages()<< (PAGE_SHIFT-10),
461                codepages<< (PAGE_SHIFT-10), datapages<< (PAGE_SHIFT-10),
462                initpages<< (PAGE_SHIFT-10),
463                (unsigned long) (totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10)));
464
465 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
466         if (agp_special_page)
467                 printk(KERN_INFO "AGP special page: 0x%08lx\n", agp_special_page);
468 #endif
469
470         mem_init_done = 1;
471 }
472
473 /*
474  * Set phys_avail to the amount of physical memory,
475  * less the kernel text/data/bss.
476  */
477 void __init
478 set_phys_avail(unsigned long total_memory)
479 {
480         unsigned long kstart, ksize;
481
482         /*
483          * Initially, available physical memory is equivalent to all
484          * physical memory.
485          */
486
487         phys_avail.regions[0].address = PPC_MEMSTART;
488         phys_avail.regions[0].size = total_memory;
489         phys_avail.n_regions = 1;
490
491         /*
492          * Map out the kernel text/data/bss from the available physical
493          * memory.
494          */
495
496         kstart = __pa(_stext);  /* should be 0 */
497         ksize = PAGE_ALIGN(klimit - _stext);
498
499         mem_pieces_remove(&phys_avail, kstart, ksize, 0);
500         mem_pieces_remove(&phys_avail, 0, 0x4000, 0);
501
502 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INITRD)
503         /* Remove the init RAM disk from the available memory. */
504         if (initrd_start) {
505                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(initrd_start),
506                                   initrd_end - initrd_start, 1);
507         }
508 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
509 #ifdef CONFIG_PPC_OF
510         /* remove the RTAS pages from the available memory */
511         if (rtas_data)
512                 mem_pieces_remove(&phys_avail, rtas_data, rtas_size, 1);
513 #endif
514 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
515         /* Because of some uninorth weirdness, we need a page of
516          * memory as high as possible (it must be outside of the
517          * bus address seen as the AGP aperture). It will be used
518          * by the r128 DRM driver
519          *
520          * FIXME: We need to make sure that page doesn't overlap any of the\
521          * above. This could be done by improving mem_pieces_find to be able
522          * to do a backward search from the end of the list.
523          */
524         if (_machine == _MACH_Pmac && find_devices("uni-north-agp")) {
525                 agp_special_page = (total_memory - PAGE_SIZE);
526                 mem_pieces_remove(&phys_avail, agp_special_page, PAGE_SIZE, 0);
527                 agp_special_page = (unsigned long)__va(agp_special_page);
528         }
529 #endif /* CONFIG_PPC_PMAC */
530 }
531
532 /* Mark some memory as reserved by removing it from phys_avail. */
533 void __init reserve_phys_mem(unsigned long start, unsigned long size)
534 {
535         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, size, 1);
536 }
537
538 /*
539  * This is called when a page has been modified by the kernel.
540  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
541  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
542  */
543 void flush_dcache_page(struct page *page)
544 {
545         clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
546 }
547
548 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
549 {
550 #ifdef CONFIG_BOOKE
551         void *start = kmap_atomic(page, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
552         __flush_dcache_icache(start);
553         kunmap_atomic(start, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
554 #elif defined(CONFIG_8xx)
555         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
556         __flush_dcache_icache(page_address(page)); 
557 #else
558         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
559 #endif
560
561 }
562 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
563 {
564         clear_page(page);
565         clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
566 }
567
568 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
569                     struct page *pg)
570 {
571         copy_page(vto, vfrom);
572         clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
573 }
574
575 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
576                              unsigned long addr, int len)
577 {
578         unsigned long maddr;
579
580         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
581         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
582         kunmap(page);
583 }
584
585 /*
586  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
587  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
588  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
589  * the updated linux PTE.
590  */
591 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
592                       pte_t pte)
593 {
594         /* handle i-cache coherency */
595         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
596
597         if (pfn_valid(pfn)) {
598                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
599                 if (!PageReserved(page)
600                     && !test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
601                         if (vma->vm_mm == current->active_mm) {
602 #ifdef CONFIG_8xx
603                         /* On 8xx, cache control instructions (particularly 
604                          * "dcbst" from flush_dcache_icache) fault as write 
605                          * operation if there is an unpopulated TLB entry 
606                          * for the address in question. To workaround that, 
607                          * we invalidate the TLB here, thus avoiding dcbst 
608                          * misbehaviour.
609                          */
610                                 _tlbie(address);
611 #endif
612                                 __flush_dcache_icache((void *) address);
613                         } else
614                                 flush_dcache_icache_page(page);
615                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
616                 }
617         }
618
619 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
620         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
621         if (Hash != 0 && pte_young(pte)) {
622                 struct mm_struct *mm;
623                 pmd_t *pmd;
624
625                 mm = (address < TASK_SIZE)? vma->vm_mm: &init_mm;
626                 pmd = pmd_offset(pgd_offset(mm, address), address);
627                 if (!pmd_none(*pmd))
628                         add_hash_page(mm->context, address, pmd_val(*pmd));
629         }
630 #endif
631 }
632
633 /*
634  * This is called by /dev/mem to know if a given address has to
635  * be mapped non-cacheable or not
636  */
637 int page_is_ram(unsigned long pfn)
638 {
639         unsigned long paddr = (pfn << PAGE_SHIFT);
640
641         return paddr < __pa(high_memory);
642 }
643
644 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long addr,
645                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
646 {
647         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
648                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, addr, size, vma_prot);
649
650         if (!page_is_ram(addr >> PAGE_SHIFT))
651                 vma_prot = __pgprot(pgprot_val(vma_prot)
652                                     | _PAGE_GUARDED | _PAGE_NO_CACHE);
653         return vma_prot;
654 }
655 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);