powerpc: Merge lmb.c and make MM initialization use it.
[linux-2.6.git] / arch / powerpc / mm / pgtable.c
1 /*
2  * This file contains the routines setting up the linux page tables.
3  *  -- paulus
4  *
5  *  Derived from arch/ppc/mm/init.c:
6  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
7  *
8  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
9  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
10  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
11  *  Amiga/APUS changes by Jesper Skov (jskov@cygnus.co.uk).
12  *
13  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
14  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
15  *
16  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
17  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
18  *  as published by the Free Software Foundation; either version
19  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
20  *
21  */
22
23 #include <linux/config.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/module.h>
26 #include <linux/types.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/vmalloc.h>
29 #include <linux/init.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31
32 #include <asm/pgtable.h>
33 #include <asm/pgalloc.h>
34 #include <asm/io.h>
35
36 #include "mmu_decl.h"
37
38 unsigned long ioremap_base;
39 unsigned long ioremap_bot;
40 int io_bat_index;
41
42 #if defined(CONFIG_6xx) || defined(CONFIG_POWER3)
43 #define HAVE_BATS       1
44 #endif
45
46 #if defined(CONFIG_FSL_BOOKE)
47 #define HAVE_TLBCAM     1
48 #endif
49
50 extern char etext[], _stext[];
51
52 #ifdef CONFIG_SMP
53 extern void hash_page_sync(void);
54 #endif
55
56 #ifdef HAVE_BATS
57 extern unsigned long v_mapped_by_bats(unsigned long va);
58 extern unsigned long p_mapped_by_bats(unsigned long pa);
59 void setbat(int index, unsigned long virt, unsigned long phys,
60             unsigned int size, int flags);
61
62 #else /* !HAVE_BATS */
63 #define v_mapped_by_bats(x)     (0UL)
64 #define p_mapped_by_bats(x)     (0UL)
65 #endif /* HAVE_BATS */
66
67 #ifdef HAVE_TLBCAM
68 extern unsigned int tlbcam_index;
69 extern unsigned long v_mapped_by_tlbcam(unsigned long va);
70 extern unsigned long p_mapped_by_tlbcam(unsigned long pa);
71 #else /* !HAVE_TLBCAM */
72 #define v_mapped_by_tlbcam(x)   (0UL)
73 #define p_mapped_by_tlbcam(x)   (0UL)
74 #endif /* HAVE_TLBCAM */
75
76 #ifdef CONFIG_PTE_64BIT
77 /* 44x uses an 8kB pgdir because it has 8-byte Linux PTEs. */
78 #define PGDIR_ORDER     1
79 #else
80 #define PGDIR_ORDER     0
81 #endif
82
83 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
84 {
85         pgd_t *ret;
86
87         ret = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO, PGDIR_ORDER);
88         return ret;
89 }
90
91 void pgd_free(pgd_t *pgd)
92 {
93         free_pages((unsigned long)pgd, PGDIR_ORDER);
94 }
95
96 pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
97 {
98         pte_t *pte;
99         extern int mem_init_done;
100         extern void *early_get_page(void);
101
102         if (mem_init_done) {
103                 pte = (pte_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO);
104         } else {
105                 pte = (pte_t *)early_get_page();
106                 if (pte)
107                         clear_page(pte);
108         }
109         return pte;
110 }
111
112 struct page *pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
113 {
114         struct page *ptepage;
115
116 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
117         int flags = GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_REPEAT;
118 #else
119         int flags = GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT;
120 #endif
121
122         ptepage = alloc_pages(flags, 0);
123         if (ptepage)
124                 clear_highpage(ptepage);
125         return ptepage;
126 }
127
128 void pte_free_kernel(pte_t *pte)
129 {
130 #ifdef CONFIG_SMP
131         hash_page_sync();
132 #endif
133         free_page((unsigned long)pte);
134 }
135
136 void pte_free(struct page *ptepage)
137 {
138 #ifdef CONFIG_SMP
139         hash_page_sync();
140 #endif
141         __free_page(ptepage);
142 }
143
144 #ifndef CONFIG_PHYS_64BIT
145 void __iomem *
146 ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
147 {
148         return __ioremap(addr, size, _PAGE_NO_CACHE);
149 }
150 #else /* CONFIG_PHYS_64BIT */
151 void __iomem *
152 ioremap64(unsigned long long addr, unsigned long size)
153 {
154         return __ioremap(addr, size, _PAGE_NO_CACHE);
155 }
156
157 void __iomem *
158 ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
159 {
160         phys_addr_t addr64 = fixup_bigphys_addr(addr, size);
161
162         return ioremap64(addr64, size);
163 }
164 #endif /* CONFIG_PHYS_64BIT */
165
166 void __iomem *
167 __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size, unsigned long flags)
168 {
169         unsigned long v, i;
170         phys_addr_t p;
171         int err;
172
173         /*
174          * Choose an address to map it to.
175          * Once the vmalloc system is running, we use it.
176          * Before then, we use space going down from ioremap_base
177          * (ioremap_bot records where we're up to).
178          */
179         p = addr & PAGE_MASK;
180         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - p;
181
182         /*
183          * If the address lies within the first 16 MB, assume it's in ISA
184          * memory space
185          */
186         if (p < 16*1024*1024)
187                 p += _ISA_MEM_BASE;
188
189         /*
190          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using.
191          * mem_init() sets high_memory so only do the check after that.
192          */
193         if (mem_init_done && (p < virt_to_phys(high_memory))) {
194                 printk("__ioremap(): phys addr "PHYS_FMT" is RAM lr %p\n", p,
195                        __builtin_return_address(0));
196                 return NULL;
197         }
198
199         if (size == 0)
200                 return NULL;
201
202         /*
203          * Is it already mapped?  Perhaps overlapped by a previous
204          * BAT mapping.  If the whole area is mapped then we're done,
205          * otherwise remap it since we want to keep the virt addrs for
206          * each request contiguous.
207          *
208          * We make the assumption here that if the bottom and top
209          * of the range we want are mapped then it's mapped to the
210          * same virt address (and this is contiguous).
211          *  -- Cort
212          */
213         if ((v = p_mapped_by_bats(p)) /*&& p_mapped_by_bats(p+size-1)*/ )
214                 goto out;
215
216         if ((v = p_mapped_by_tlbcam(p)))
217                 goto out;
218
219         if (mem_init_done) {
220                 struct vm_struct *area;
221                 area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP);
222                 if (area == 0)
223                         return NULL;
224                 v = (unsigned long) area->addr;
225         } else {
226                 v = (ioremap_bot -= size);
227         }
228
229         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
230                 flags |= _PAGE_KERNEL;
231         if (flags & _PAGE_NO_CACHE)
232                 flags |= _PAGE_GUARDED;
233
234         /*
235          * Should check if it is a candidate for a BAT mapping
236          */
237
238         err = 0;
239         for (i = 0; i < size && err == 0; i += PAGE_SIZE)
240                 err = map_page(v+i, p+i, flags);
241         if (err) {
242                 if (mem_init_done)
243                         vunmap((void *)v);
244                 return NULL;
245         }
246
247 out:
248         return (void __iomem *) (v + ((unsigned long)addr & ~PAGE_MASK));
249 }
250
251 void iounmap(volatile void __iomem *addr)
252 {
253         /*
254          * If mapped by BATs then there is nothing to do.
255          * Calling vfree() generates a benign warning.
256          */
257         if (v_mapped_by_bats((unsigned long)addr)) return;
258
259         if (addr > high_memory && (unsigned long) addr < ioremap_bot)
260                 vunmap((void *) (PAGE_MASK & (unsigned long)addr));
261 }
262
263 void __iomem *ioport_map(unsigned long port, unsigned int len)
264 {
265         return (void __iomem *) (port + _IO_BASE);
266 }
267
268 void ioport_unmap(void __iomem *addr)
269 {
270         /* Nothing to do */
271 }
272 EXPORT_SYMBOL(ioport_map);
273 EXPORT_SYMBOL(ioport_unmap);
274
275 int
276 map_page(unsigned long va, phys_addr_t pa, int flags)
277 {
278         pmd_t *pd;
279         pte_t *pg;
280         int err = -ENOMEM;
281
282         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
283         /* Use upper 10 bits of VA to index the first level map */
284         pd = pmd_offset(pgd_offset_k(va), va);
285         /* Use middle 10 bits of VA to index the second-level map */
286         pg = pte_alloc_kernel(&init_mm, pd, va);
287         if (pg != 0) {
288                 err = 0;
289                 set_pte_at(&init_mm, va, pg, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT, __pgprot(flags)));
290                 if (mem_init_done)
291                         flush_HPTE(0, va, pmd_val(*pd));
292         }
293         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
294         return err;
295 }
296
297 /*
298  * Map in all of physical memory starting at KERNELBASE.
299  */
300 void __init mapin_ram(void)
301 {
302         unsigned long v, p, s, f;
303
304         s = mmu_mapin_ram();
305         v = KERNELBASE + s;
306         p = PPC_MEMSTART + s;
307         for (; s < total_lowmem; s += PAGE_SIZE) {
308                 if ((char *) v >= _stext && (char *) v < etext)
309                         f = _PAGE_RAM_TEXT;
310                 else
311                         f = _PAGE_RAM;
312                 map_page(v, p, f);
313                 v += PAGE_SIZE;
314                 p += PAGE_SIZE;
315         }
316 }
317
318 /* is x a power of 2? */
319 #define is_power_of_2(x)        ((x) != 0 && (((x) & ((x) - 1)) == 0))
320
321 /* is x a power of 4? */
322 #define is_power_of_4(x)        ((x) != 0 && (((x) & (x-1)) == 0) && (ffs(x) & 1))
323
324 /*
325  * Set up a mapping for a block of I/O.
326  * virt, phys, size must all be page-aligned.
327  * This should only be called before ioremap is called.
328  */
329 void __init io_block_mapping(unsigned long virt, phys_addr_t phys,
330                              unsigned int size, int flags)
331 {
332         int i;
333
334         if (virt > KERNELBASE && virt < ioremap_bot)
335                 ioremap_bot = ioremap_base = virt;
336
337 #ifdef HAVE_BATS
338         /*
339          * Use a BAT for this if possible...
340          */
341         if (io_bat_index < 2 && is_power_of_2(size)
342             && (virt & (size - 1)) == 0 && (phys & (size - 1)) == 0) {
343                 setbat(io_bat_index, virt, phys, size, flags);
344                 ++io_bat_index;
345                 return;
346         }
347 #endif /* HAVE_BATS */
348
349 #ifdef HAVE_TLBCAM
350         /*
351          * Use a CAM for this if possible...
352          */
353         if (tlbcam_index < num_tlbcam_entries && is_power_of_4(size)
354             && (virt & (size - 1)) == 0 && (phys & (size - 1)) == 0) {
355                 settlbcam(tlbcam_index, virt, phys, size, flags, 0);
356                 ++tlbcam_index;
357                 return;
358         }
359 #endif /* HAVE_TLBCAM */
360
361         /* No BATs available, put it in the page tables. */
362         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
363                 map_page(virt + i, phys + i, flags);
364 }
365
366 /* Scan the real Linux page tables and return a PTE pointer for
367  * a virtual address in a context.
368  * Returns true (1) if PTE was found, zero otherwise.  The pointer to
369  * the PTE pointer is unmodified if PTE is not found.
370  */
371 int
372 get_pteptr(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t **ptep)
373 {
374         pgd_t   *pgd;
375         pmd_t   *pmd;
376         pte_t   *pte;
377         int     retval = 0;
378
379         pgd = pgd_offset(mm, addr & PAGE_MASK);
380         if (pgd) {
381                 pmd = pmd_offset(pgd, addr & PAGE_MASK);
382                 if (pmd_present(*pmd)) {
383                         pte = pte_offset_map(pmd, addr & PAGE_MASK);
384                         if (pte) {
385                                 retval = 1;
386                                 *ptep = pte;
387                                 /* XXX caller needs to do pte_unmap, yuck */
388                         }
389                 }
390         }
391         return(retval);
392 }
393
394 /* Find physical address for this virtual address.  Normally used by
395  * I/O functions, but anyone can call it.
396  */
397 unsigned long iopa(unsigned long addr)
398 {
399         unsigned long pa;
400
401         /* I don't know why this won't work on PMacs or CHRP.  It
402          * appears there is some bug, or there is some implicit
403          * mapping done not properly represented by BATs or in page
404          * tables.......I am actively working on resolving this, but
405          * can't hold up other stuff.  -- Dan
406          */
407         pte_t *pte;
408         struct mm_struct *mm;
409
410         /* Check the BATs */
411         pa = v_mapped_by_bats(addr);
412         if (pa)
413                 return pa;
414
415         /* Allow mapping of user addresses (within the thread)
416          * for DMA if necessary.
417          */
418         if (addr < TASK_SIZE)
419                 mm = current->mm;
420         else
421                 mm = &init_mm;
422
423         pa = 0;
424         if (get_pteptr(mm, addr, &pte)) {
425                 pa = (pte_val(*pte) & PAGE_MASK) | (addr & ~PAGE_MASK);
426                 pte_unmap(pte);
427         }
428
429         return(pa);
430 }
431
432 /* This is will find the virtual address for a physical one....
433  * Swiped from APUS, could be dangerous :-).
434  * This is only a placeholder until I really find a way to make this
435  * work.  -- Dan
436  */
437 unsigned long
438 mm_ptov (unsigned long paddr)
439 {
440         unsigned long ret;
441 #if 0
442         if (paddr < 16*1024*1024)
443                 ret = ZTWO_VADDR(paddr);
444         else {
445                 int i;
446
447                 for (i = 0; i < kmap_chunk_count;){
448                         unsigned long phys = kmap_chunks[i++];
449                         unsigned long size = kmap_chunks[i++];
450                         unsigned long virt = kmap_chunks[i++];
451                         if (paddr >= phys
452                             && paddr < (phys + size)){
453                                 ret = virt + paddr - phys;
454                                 goto exit;
455                         }
456                 }
457         
458                 ret = (unsigned long) __va(paddr);
459         }
460 exit:
461 #ifdef DEBUGPV
462         printk ("PTOV(%lx)=%lx\n", paddr, ret);
463 #endif
464 #else
465         ret = (unsigned long)paddr + KERNELBASE;
466 #endif
467         return ret;
468 }
469