]> nv-tegra.nvidia Code Review - linux-2.6.git/blob - include/asm-ppc64/mmu.h
[PATCH] powerpc: Merge kmap_types.h
[linux-2.6.git] / include / asm-ppc64 / mmu.h
1 /*
2  * PowerPC memory management structures
3  *
4  * Dave Engebretsen & Mike Corrigan <{engebret|mikejc}@us.ibm.com>
5  *   PPC64 rework.
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
10  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
11  */
12
13 #ifndef _PPC64_MMU_H_
14 #define _PPC64_MMU_H_
15
16 #include <linux/config.h>
17 #include <asm/page.h>
18
19 /*
20  * Segment table
21  */
22
23 #define STE_ESID_V      0x80
24 #define STE_ESID_KS     0x20
25 #define STE_ESID_KP     0x10
26 #define STE_ESID_N      0x08
27
28 #define STE_VSID_SHIFT  12
29
30 /* Location of cpu0's segment table */
31 #define STAB0_PAGE      0x6
32 #define STAB0_PHYS_ADDR (STAB0_PAGE<<PAGE_SHIFT)
33
34 #ifndef __ASSEMBLY__
35 extern char initial_stab[];
36 #endif /* ! __ASSEMBLY */
37
38 /*
39  * SLB
40  */
41
42 #define SLB_NUM_BOLTED          3
43 #define SLB_CACHE_ENTRIES       8
44
45 /* Bits in the SLB ESID word */
46 #define SLB_ESID_V              ASM_CONST(0x0000000008000000) /* valid */
47
48 /* Bits in the SLB VSID word */
49 #define SLB_VSID_SHIFT          12
50 #define SLB_VSID_KS             ASM_CONST(0x0000000000000800)
51 #define SLB_VSID_KP             ASM_CONST(0x0000000000000400)
52 #define SLB_VSID_N              ASM_CONST(0x0000000000000200) /* no-execute */
53 #define SLB_VSID_L              ASM_CONST(0x0000000000000100) /* largepage */
54 #define SLB_VSID_C              ASM_CONST(0x0000000000000080) /* class */
55 #define SLB_VSID_LS             ASM_CONST(0x0000000000000070) /* size of largepage */
56  
57 #define SLB_VSID_KERNEL         (SLB_VSID_KP)
58 #define SLB_VSID_USER           (SLB_VSID_KP|SLB_VSID_KS|SLB_VSID_C)
59
60 #define SLBIE_C                 (0x08000000)
61
62 /*
63  * Hash table
64  */
65
66 #define HPTES_PER_GROUP 8
67
68 #define HPTE_V_AVPN_SHIFT       7
69 #define HPTE_V_AVPN             ASM_CONST(0xffffffffffffff80)
70 #define HPTE_V_AVPN_VAL(x)      (((x) & HPTE_V_AVPN) >> HPTE_V_AVPN_SHIFT)
71 #define HPTE_V_BOLTED           ASM_CONST(0x0000000000000010)
72 #define HPTE_V_LOCK             ASM_CONST(0x0000000000000008)
73 #define HPTE_V_LARGE            ASM_CONST(0x0000000000000004)
74 #define HPTE_V_SECONDARY        ASM_CONST(0x0000000000000002)
75 #define HPTE_V_VALID            ASM_CONST(0x0000000000000001)
76
77 #define HPTE_R_PP0              ASM_CONST(0x8000000000000000)
78 #define HPTE_R_TS               ASM_CONST(0x4000000000000000)
79 #define HPTE_R_RPN_SHIFT        12
80 #define HPTE_R_RPN              ASM_CONST(0x3ffffffffffff000)
81 #define HPTE_R_FLAGS            ASM_CONST(0x00000000000003ff)
82 #define HPTE_R_PP               ASM_CONST(0x0000000000000003)
83
84 /* Values for PP (assumes Ks=0, Kp=1) */
85 /* pp0 will always be 0 for linux     */
86 #define PP_RWXX 0       /* Supervisor read/write, User none */
87 #define PP_RWRX 1       /* Supervisor read/write, User read */
88 #define PP_RWRW 2       /* Supervisor read/write, User read/write */
89 #define PP_RXRX 3       /* Supervisor read,       User read */
90
91 #ifndef __ASSEMBLY__
92
93 typedef struct {
94         unsigned long v;
95         unsigned long r;
96 } hpte_t;
97
98 extern hpte_t *htab_address;
99 extern unsigned long htab_hash_mask;
100
101 static inline unsigned long hpt_hash(unsigned long vpn, int large)
102 {
103         unsigned long vsid;
104         unsigned long page;
105
106         if (large) {
107                 vsid = vpn >> 4;
108                 page = vpn & 0xf;
109         } else {
110                 vsid = vpn >> 16;
111                 page = vpn & 0xffff;
112         }
113
114         return (vsid & 0x7fffffffffUL) ^ page;
115 }
116
117 static inline void __tlbie(unsigned long va, int large)
118 {
119         /* clear top 16 bits, non SLS segment */
120         va &= ~(0xffffULL << 48);
121
122         if (large) {
123                 va &= HPAGE_MASK;
124                 asm volatile("tlbie %0,1" : : "r"(va) : "memory");
125         } else {
126                 va &= PAGE_MASK;
127                 asm volatile("tlbie %0,0" : : "r"(va) : "memory");
128         }
129 }
130
131 static inline void tlbie(unsigned long va, int large)
132 {
133         asm volatile("ptesync": : :"memory");
134         __tlbie(va, large);
135         asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync": : :"memory");
136 }
137
138 static inline void __tlbiel(unsigned long va)
139 {
140         /* clear top 16 bits, non SLS segment */
141         va &= ~(0xffffULL << 48);
142         va &= PAGE_MASK;
143
144         /* 
145          * Thanks to Alan Modra we are now able to use machine specific 
146          * assembly instructions (like tlbiel) by using the gas -many flag.
147          * However we have to support older toolchains so for the moment 
148          * we hardwire it.
149          */
150 #if 0
151         asm volatile("tlbiel %0" : : "r"(va) : "memory");
152 #else
153         asm volatile(".long 0x7c000224 | (%0 << 11)" : : "r"(va) : "memory");
154 #endif
155 }
156
157 static inline void tlbiel(unsigned long va)
158 {
159         asm volatile("ptesync": : :"memory");
160         __tlbiel(va);
161         asm volatile("ptesync": : :"memory");
162 }
163
164 static inline unsigned long slot2va(unsigned long hpte_v, unsigned long slot)
165 {
166         unsigned long avpn = HPTE_V_AVPN_VAL(hpte_v);
167         unsigned long va;
168
169         va = avpn << 23;
170
171         if (! (hpte_v & HPTE_V_LARGE)) {
172                 unsigned long vpi, pteg;
173
174                 pteg = slot / HPTES_PER_GROUP;
175                 if (hpte_v & HPTE_V_SECONDARY)
176                         pteg = ~pteg;
177
178                 vpi = ((va >> 28) ^ pteg) & htab_hash_mask;
179
180                 va |= vpi << PAGE_SHIFT;
181         }
182
183         return va;
184 }
185
186 /*
187  * Handle a fault by adding an HPTE. If the address can't be determined
188  * to be valid via Linux page tables, return 1. If handled return 0
189  */
190 extern int __hash_page(unsigned long ea, unsigned long access,
191                        unsigned long vsid, pte_t *ptep, unsigned long trap,
192                        int local);
193
194 extern void htab_finish_init(void);
195
196 extern void hpte_init_native(void);
197 extern void hpte_init_lpar(void);
198 extern void hpte_init_iSeries(void);
199
200 extern long pSeries_lpar_hpte_insert(unsigned long hpte_group,
201                                      unsigned long va, unsigned long prpn,
202                                      unsigned long vflags,
203                                      unsigned long rflags);
204 extern long native_hpte_insert(unsigned long hpte_group, unsigned long va,
205                                unsigned long prpn,
206                                unsigned long vflags, unsigned long rflags);
207
208 extern void stabs_alloc(void);
209
210 #endif /* __ASSEMBLY__ */
211
212 /*
213  * VSID allocation
214  *
215  * We first generate a 36-bit "proto-VSID".  For kernel addresses this
216  * is equal to the ESID, for user addresses it is:
217  *      (context << 15) | (esid & 0x7fff)
218  *
219  * The two forms are distinguishable because the top bit is 0 for user
220  * addresses, whereas the top two bits are 1 for kernel addresses.
221  * Proto-VSIDs with the top two bits equal to 0b10 are reserved for
222  * now.
223  *
224  * The proto-VSIDs are then scrambled into real VSIDs with the
225  * multiplicative hash:
226  *
227  *      VSID = (proto-VSID * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS
228  *      where   VSID_MULTIPLIER = 268435399 = 0xFFFFFC7
229  *              VSID_MODULUS = 2^36-1 = 0xFFFFFFFFF
230  *
231  * This scramble is only well defined for proto-VSIDs below
232  * 0xFFFFFFFFF, so both proto-VSID and actual VSID 0xFFFFFFFFF are
233  * reserved.  VSID_MULTIPLIER is prime, so in particular it is
234  * co-prime to VSID_MODULUS, making this a 1:1 scrambling function.
235  * Because the modulus is 2^n-1 we can compute it efficiently without
236  * a divide or extra multiply (see below).
237  *
238  * This scheme has several advantages over older methods:
239  *
240  *      - We have VSIDs allocated for every kernel address
241  * (i.e. everything above 0xC000000000000000), except the very top
242  * segment, which simplifies several things.
243  *
244  *      - We allow for 15 significant bits of ESID and 20 bits of
245  * context for user addresses.  i.e. 8T (43 bits) of address space for
246  * up to 1M contexts (although the page table structure and context
247  * allocation will need changes to take advantage of this).
248  *
249  *      - The scramble function gives robust scattering in the hash
250  * table (at least based on some initial results).  The previous
251  * method was more susceptible to pathological cases giving excessive
252  * hash collisions.
253  */
254 /*
255  * WARNING - If you change these you must make sure the asm
256  * implementations in slb_allocate (slb_low.S), do_stab_bolted
257  * (head.S) and ASM_VSID_SCRAMBLE (below) are changed accordingly.
258  *
259  * You'll also need to change the precomputed VSID values in head.S
260  * which are used by the iSeries firmware.
261  */
262
263 #define VSID_MULTIPLIER ASM_CONST(200730139)    /* 28-bit prime */
264 #define VSID_BITS       36
265 #define VSID_MODULUS    ((1UL<<VSID_BITS)-1)
266
267 #define CONTEXT_BITS    19
268 #define USER_ESID_BITS  16
269
270 #define USER_VSID_RANGE (1UL << (USER_ESID_BITS + SID_SHIFT))
271
272 /*
273  * This macro generates asm code to compute the VSID scramble
274  * function.  Used in slb_allocate() and do_stab_bolted.  The function
275  * computed is: (protovsid*VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS
276  *
277  *      rt = register continaing the proto-VSID and into which the
278  *              VSID will be stored
279  *      rx = scratch register (clobbered)
280  *
281  *      - rt and rx must be different registers
282  *      - The answer will end up in the low 36 bits of rt.  The higher
283  *        bits may contain other garbage, so you may need to mask the
284  *        result.
285  */
286 #define ASM_VSID_SCRAMBLE(rt, rx)       \
287         lis     rx,VSID_MULTIPLIER@h;                                   \
288         ori     rx,rx,VSID_MULTIPLIER@l;                                \
289         mulld   rt,rt,rx;               /* rt = rt * MULTIPLIER */      \
290                                                                         \
291         srdi    rx,rt,VSID_BITS;                                        \
292         clrldi  rt,rt,(64-VSID_BITS);                                   \
293         add     rt,rt,rx;               /* add high and low bits */     \
294         /* Now, r3 == VSID (mod 2^36-1), and lies between 0 and         \
295          * 2^36-1+2^28-1.  That in particular means that if r3 >=       \
296          * 2^36-1, then r3+1 has the 2^36 bit set.  So, if r3+1 has     \
297          * the bit clear, r3 already has the answer we want, if it      \
298          * doesn't, the answer is the low 36 bits of r3+1.  So in all   \
299          * cases the answer is the low 36 bits of (r3 + ((r3+1) >> 36))*/\
300         addi    rx,rt,1;                                                \
301         srdi    rx,rx,VSID_BITS;        /* extract 2^36 bit */          \
302         add     rt,rt,rx
303
304
305 #ifndef __ASSEMBLY__
306
307 typedef unsigned long mm_context_id_t;
308
309 typedef struct {
310         mm_context_id_t id;
311 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
312         u16 low_htlb_areas, high_htlb_areas;
313 #endif
314 } mm_context_t;
315
316
317 static inline unsigned long vsid_scramble(unsigned long protovsid)
318 {
319 #if 0
320         /* The code below is equivalent to this function for arguments
321          * < 2^VSID_BITS, which is all this should ever be called
322          * with.  However gcc is not clever enough to compute the
323          * modulus (2^n-1) without a second multiply. */
324         return ((protovsid * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS);
325 #else /* 1 */
326         unsigned long x;
327
328         x = protovsid * VSID_MULTIPLIER;
329         x = (x >> VSID_BITS) + (x & VSID_MODULUS);
330         return (x + ((x+1) >> VSID_BITS)) & VSID_MODULUS;
331 #endif /* 1 */
332 }
333
334 /* This is only valid for addresses >= KERNELBASE */
335 static inline unsigned long get_kernel_vsid(unsigned long ea)
336 {
337         return vsid_scramble(ea >> SID_SHIFT);
338 }
339
340 /* This is only valid for user addresses (which are below 2^41) */
341 static inline unsigned long get_vsid(unsigned long context, unsigned long ea)
342 {
343         return vsid_scramble((context << USER_ESID_BITS)
344                              | (ea >> SID_SHIFT));
345 }
346
347 #define VSID_SCRAMBLE(pvsid)    (((pvsid) * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS)
348 #define KERNEL_VSID(ea)         VSID_SCRAMBLE(GET_ESID(ea))
349
350 #endif /* __ASSEMBLY */
351
352 #endif /* _PPC64_MMU_H_ */