arch/powerpc/mm/nohash/fsl_booke.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Modifications by Kumar Gala (galak@kernel.crashing.org) to support
   4  * E500 Book E processors.
   5  *
   6  * Copyright 2004,2010 Freescale Semiconductor, Inc.
   7  *
   8  * This file contains the routines for initializing the MMU
   9  * on the 4xx series of chips.
  10  *  -- paulus
  11  *
  12  *  Derived from arch/ppc/mm/init.c:
  13  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
  14  *
  15  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
  16  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
  17  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  18  *
  19  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  20  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  21  */
  22
  23 #include <linux/signal.h>
  24 #include <linux/sched.h>
  25 #include <linux/kernel.h>
  26 #include <linux/errno.h>
  27 #include <linux/string.h>
  28 #include <linux/types.h>
  29 #include <linux/ptrace.h>
  30 #include <linux/mman.h>
  31 #include <linux/mm.h>
  32 #include <linux/swap.h>
  33 #include <linux/stddef.h>
  34 #include <linux/vmalloc.h>
  35 #include <linux/init.h>
  36 #include <linux/delay.h>
  37 #include <linux/highmem.h>
  38 #include <linux/memblock.h>
  39
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/prom.h>
  42 #include <asm/io.h>
  43 #include <asm/mmu_context.h>
  44 #include <asm/mmu.h>
  45 #include <linux/uaccess.h>
  46 #include <asm/smp.h>
  47 #include <asm/machdep.h>
  48 #include <asm/setup.h>
  49 #include <asm/paca.h>
  50
  51 #include <mm/mmu_decl.h>
  52
  53 unsigned int tlbcam_index;
  54
  55 #define NUM_TLBCAMS     (64)
  56 struct tlbcam TLBCAM[NUM_TLBCAMS];
  57
  58 struct tlbcamrange {
  59         unsigned long start;
  60         unsigned long limit;
  61         phys_addr_t phys;
  62 } tlbcam_addrs[NUM_TLBCAMS];
  63
  64 unsigned long tlbcam_sz(int idx)
  65 {
  66         return tlbcam_addrs[idx].limit - tlbcam_addrs[idx].start + 1;
  67 }
  68
  69 #ifdef CONFIG_FSL_BOOKE
  70 /*
  71  * Return PA for this VA if it is mapped by a CAM, or 0
  72  */
  73 phys_addr_t v_block_mapped(unsigned long va)
  74 {
  75         int b;
  76         for (b = 0; b < tlbcam_index; ++b)
  77                 if (va >= tlbcam_addrs[b].start && va < tlbcam_addrs[b].limit)
  78                         return tlbcam_addrs[b].phys + (va - tlbcam_addrs[b].start);
  79         return 0;
  80 }
  81
  82 /*
  83  * Return VA for a given PA or 0 if not mapped
  84  */
  85 unsigned long p_block_mapped(phys_addr_t pa)
  86 {
  87         int b;
  88         for (b = 0; b < tlbcam_index; ++b)
  89                 if (pa >= tlbcam_addrs[b].phys
  90                         && pa < (tlbcam_addrs[b].limit-tlbcam_addrs[b].start)
  91                               +tlbcam_addrs[b].phys)
  92                         return tlbcam_addrs[b].start+(pa-tlbcam_addrs[b].phys);
  93         return 0;
  94 }
  95 #endif
  96
  97 /*
  98  * Set up a variable-size TLB entry (tlbcam). The parameters are not checked;
  99  * in particular size must be a power of 4 between 4k and the max supported by
 100  * an implementation; max may further be limited by what can be represented in
 101  * an unsigned long (for example, 32-bit implementations cannot support a 4GB
 102  * size).
 103  */
 104 static void settlbcam(int index, unsigned long virt, phys_addr_t phys,
 105                 unsigned long size, unsigned long flags, unsigned int pid)
 106 {
 107         unsigned int tsize;
 108
 109         tsize = __ilog2(size) - 10;
 110
 111 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PPC_E500MC)
 112         if ((flags & _PAGE_NO_CACHE) == 0)
 113                 flags |= _PAGE_COHERENT;
 114 #endif
 115
 116         TLBCAM[index].MAS0 = MAS0_TLBSEL(1) | MAS0_ESEL(index) | MAS0_NV(index+1);
 117         TLBCAM[index].MAS1 = MAS1_VALID | MAS1_IPROT | MAS1_TSIZE(tsize) | MAS1_TID(pid);
 118         TLBCAM[index].MAS2 = virt & PAGE_MASK;
 119
 120         TLBCAM[index].MAS2 |= (flags & _PAGE_WRITETHRU) ? MAS2_W : 0;
 121         TLBCAM[index].MAS2 |= (flags & _PAGE_NO_CACHE) ? MAS2_I : 0;
 122         TLBCAM[index].MAS2 |= (flags & _PAGE_COHERENT) ? MAS2_M : 0;
 123         TLBCAM[index].MAS2 |= (flags & _PAGE_GUARDED) ? MAS2_G : 0;
 124         TLBCAM[index].MAS2 |= (flags & _PAGE_ENDIAN) ? MAS2_E : 0;
 125
 126         TLBCAM[index].MAS3 = (phys & MAS3_RPN) | MAS3_SX | MAS3_SR;
 127         TLBCAM[index].MAS3 |= ((flags & _PAGE_RW) ? MAS3_SW : 0);
 128         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_BIG_PHYS))
 129                 TLBCAM[index].MAS7 = (u64)phys >> 32;
 130
 131         /* Below is unlikely -- only for large user pages or similar */
 132         if (pte_user(__pte(flags))) {
 133            TLBCAM[index].MAS3 |= MAS3_UX | MAS3_UR;
 134            TLBCAM[index].MAS3 |= ((flags & _PAGE_RW) ? MAS3_UW : 0);
 135         }
 136
 137         tlbcam_addrs[index].start = virt;
 138         tlbcam_addrs[index].limit = virt + size - 1;
 139         tlbcam_addrs[index].phys = phys;
 140 }
 141
 142 unsigned long calc_cam_sz(unsigned long ram, unsigned long virt,
 143                           phys_addr_t phys)
 144 {
 145         unsigned int camsize = __ilog2(ram);
 146         unsigned int align = __ffs(virt | phys);
 147         unsigned long max_cam;
 148
 149         if ((mfspr(SPRN_MMUCFG) & MMUCFG_MAVN) == MMUCFG_MAVN_V1) {
 150                 /* Convert (4^max) kB to (2^max) bytes */
 151                 max_cam = ((mfspr(SPRN_TLB1CFG) >> 16) & 0xf) * 2 + 10;
 152                 camsize &= ~1U;
 153                 align &= ~1U;
 154         } else {
 155                 /* Convert (2^max) kB to (2^max) bytes */
 156                 max_cam = __ilog2(mfspr(SPRN_TLB1PS)) + 10;
 157         }
 158
 159         if (camsize > align)
 160                 camsize = align;
 161         if (camsize > max_cam)
 162                 camsize = max_cam;
 163
 164         return 1UL << camsize;
 165 }
 166
 167 static unsigned long map_mem_in_cams_addr(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 168                                         unsigned long ram, int max_cam_idx,
 169                                         bool dryrun)
 170 {
 171         int i;
 172         unsigned long amount_mapped = 0;
 173
 174         /* Calculate CAM values */
 175         for (i = 0; ram && i < max_cam_idx; i++) {
 176                 unsigned long cam_sz;
 177
 178                 cam_sz = calc_cam_sz(ram, virt, phys);
 179                 if (!dryrun)
 180                         settlbcam(i, virt, phys, cam_sz,
 181                                   pgprot_val(PAGE_KERNEL_X), 0);
 182
 183                 ram -= cam_sz;
 184                 amount_mapped += cam_sz;
 185                 virt += cam_sz;
 186                 phys += cam_sz;
 187         }
 188
 189         if (dryrun)
 190                 return amount_mapped;
 191
 192         loadcam_multi(0, i, max_cam_idx);
 193         tlbcam_index = i;
 194
 195 #ifdef CONFIG_PPC64
 196         get_paca()->tcd.esel_next = i;
 197         get_paca()->tcd.esel_max = mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY;
 198         get_paca()->tcd.esel_first = i;
 199 #endif
 200
 201         return amount_mapped;
 202 }
 203
 204 unsigned long map_mem_in_cams(unsigned long ram, int max_cam_idx, bool dryrun)
 205 {
 206         unsigned long virt = PAGE_OFFSET;
 207         phys_addr_t phys = memstart_addr;
 208
 209         return map_mem_in_cams_addr(phys, virt, ram, max_cam_idx, dryrun);
 210 }
 211
 212 #ifdef CONFIG_PPC32
 213
 214 #if defined(CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM_BOOL) && (CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM >= NUM_TLBCAMS)
 215 #error "LOWMEM_CAM_NUM must be less than NUM_TLBCAMS"
 216 #endif
 217
 218 unsigned long __init mmu_mapin_ram(unsigned long base, unsigned long top)
 219 {
 220         return tlbcam_addrs[tlbcam_index - 1].limit - PAGE_OFFSET + 1;
 221 }
 222
 223 /*
 224  * MMU_init_hw does the chip-specific initialization of the MMU hardware.
 225  */
 226 void __init MMU_init_hw(void)
 227 {
 228         flush_instruction_cache();
 229 }
 230
 231 void __init adjust_total_lowmem(void)
 232 {
 233         unsigned long ram;
 234         int i;
 235
 236         /* adjust lowmem size to __max_low_memory */
 237         ram = min((phys_addr_t)__max_low_memory, (phys_addr_t)total_lowmem);
 238
 239         i = switch_to_as1();
 240         __max_low_memory = map_mem_in_cams(ram, CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM, false);
 241         restore_to_as0(i, 0, 0, 1);
 242
 243         pr_info("Memory CAM mapping: ");
 244         for (i = 0; i < tlbcam_index - 1; i++)
 245                 pr_cont("%lu/", tlbcam_sz(i) >> 20);
 246         pr_cont("%lu Mb, residual: %dMb\n", tlbcam_sz(tlbcam_index - 1) >> 20,
 247                 (unsigned int)((total_lowmem - __max_low_memory) >> 20));
 248
 249         memblock_set_current_limit(memstart_addr + __max_low_memory);
 250 }
 251
 252 void setup_initial_memory_limit(phys_addr_t first_memblock_base,
 253                                 phys_addr_t first_memblock_size)
 254 {
 255         phys_addr_t limit = first_memblock_base + first_memblock_size;
 256
 257         /* 64M mapped initially according to head_fsl_booke.S */
 258         memblock_set_current_limit(min_t(u64, limit, 0x04000000));
 259 }
 260
 261 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 262 int __initdata is_second_reloc;
 263 notrace void __init relocate_init(u64 dt_ptr, phys_addr_t start)
 264 {
 265         unsigned long base = kernstart_virt_addr;
 266         phys_addr_t size;
 267
 268         kernstart_addr = start;
 269         if (is_second_reloc) {
 270                 virt_phys_offset = PAGE_OFFSET - memstart_addr;
 271                 kaslr_late_init();
 272                 return;
 273         }
 274
 275         /*
 276          * Relocatable kernel support based on processing of dynamic
 277          * relocation entries. Before we get the real memstart_addr,
 278          * We will compute the virt_phys_offset like this:
 279          * virt_phys_offset = stext.run - kernstart_addr
 280          *
 281          * stext.run = (KERNELBASE & ~0x3ffffff) +
 282          *                              (kernstart_addr & 0x3ffffff)
 283          * When we relocate, we have :
 284          *
 285          *      (kernstart_addr & 0x3ffffff) = (stext.run & 0x3ffffff)
 286          *
 287          * hence:
 288          *  virt_phys_offset = (KERNELBASE & ~0x3ffffff) -
 289          *                              (kernstart_addr & ~0x3ffffff)
 290          *
 291          */
 292         start &= ~0x3ffffff;
 293         base &= ~0x3ffffff;
 294         virt_phys_offset = base - start;
 295         early_get_first_memblock_info(__va(dt_ptr), &size);
 296         /*
 297          * We now get the memstart_addr, then we should check if this
 298          * address is the same as what the PAGE_OFFSET map to now. If
 299          * not we have to change the map of PAGE_OFFSET to memstart_addr
 300          * and do a second relocation.
 301          */
 302         if (start != memstart_addr) {
 303                 int n;
 304                 long offset = start - memstart_addr;
 305
 306                 is_second_reloc = 1;
 307                 n = switch_to_as1();
 308                 /* map a 64M area for the second relocation */
 309                 if (memstart_addr > start)
 310                         map_mem_in_cams(0x4000000, CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM,
 311                                         false);
 312                 else
 313                         map_mem_in_cams_addr(start, PAGE_OFFSET + offset,
 314                                         0x4000000, CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM,
 315                                         false);
 316                 restore_to_as0(n, offset, __va(dt_ptr), 1);
 317                 /* We should never reach here */
 318                 panic("Relocation error");
 319         }
 320
 321         kaslr_early_init(__va(dt_ptr), size);
 322 }
 323 #endif
 324 #endif