arch/sh/mm/cache-sh4.c

   1 /*
   2  * arch/sh/mm/cache-sh4.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1999, 2000, 2002  Niibe Yutaka
   5  * Copyright (C) 2001 - 2009  Paul Mundt
   6  * Copyright (C) 2003  Richard Curnow
   7  * Copyright (c) 2007 STMicroelectronics (R&D) Ltd.
   8  *
   9  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
  10  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
  11  * for more details.
  12  */
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/mm.h>
  15 #include <linux/io.h>
  16 #include <linux/mutex.h>
  17 #include <linux/fs.h>
  18 #include <linux/highmem.h>
  19 #include <asm/mmu_context.h>
  20 #include <asm/cache_insns.h>
  21 #include <asm/cacheflush.h>
  22
  23 /*
  24  * The maximum number of pages we support up to when doing ranged dcache
  25  * flushing. Anything exceeding this will simply flush the dcache in its
  26  * entirety.
  27  */
  28 #define MAX_ICACHE_PAGES        32
  29
  30 static void __flush_cache_one(unsigned long addr, unsigned long phys,
  31                                unsigned long exec_offset);
  32
  33 /*
  34  * Write back the range of D-cache, and purge the I-cache.
  35  *
  36  * Called from kernel/module.c:sys_init_module and routine for a.out format,
  37  * signal handler code and kprobes code
  38  */
  39 static void sh4_flush_icache_range(void *args)
  40 {
  41         struct flusher_data *data = args;
  42         unsigned long start, end;
  43         unsigned long flags, v;
  44         int i;
  45
  46         start = data->addr1;
  47         end = data->addr2;
  48
  49         /* If there are too many pages then just blow away the caches */
  50         if (((end - start) >> PAGE_SHIFT) >= MAX_ICACHE_PAGES) {
  51                 local_flush_cache_all(NULL);
  52                 return;
  53         }
  54
  55         /*
  56          * Selectively flush d-cache then invalidate the i-cache.
  57          * This is inefficient, so only use this for small ranges.
  58          */
  59         start &= ~(L1_CACHE_BYTES-1);
  60         end += L1_CACHE_BYTES-1;
  61         end &= ~(L1_CACHE_BYTES-1);
  62
  63         local_irq_save(flags);
  64         jump_to_uncached();
  65
  66         for (v = start; v < end; v += L1_CACHE_BYTES) {
  67                 unsigned long icacheaddr;
  68                 int j, n;
  69
  70                 __ocbwb(v);
  71
  72                 icacheaddr = CACHE_IC_ADDRESS_ARRAY | (v &
  73                                 cpu_data->icache.entry_mask);
  74
  75                 /* Clear i-cache line valid-bit */
  76                 n = boot_cpu_data.icache.n_aliases;
  77                 for (i = 0; i < cpu_data->icache.ways; i++) {
  78                         for (j = 0; j < n; j++)
  79                                 __raw_writel(0, icacheaddr + (j * PAGE_SIZE));
  80                         icacheaddr += cpu_data->icache.way_incr;
  81                 }
  82         }
  83
  84         back_to_cached();
  85         local_irq_restore(flags);
  86 }
  87
  88 static inline void flush_cache_one(unsigned long start, unsigned long phys)
  89 {
  90         unsigned long flags, exec_offset = 0;
  91
  92         /*
  93          * All types of SH-4 require PC to be uncached to operate on the I-cache.
  94          * Some types of SH-4 require PC to be uncached to operate on the D-cache.
  95          */
  96         if ((boot_cpu_data.flags & CPU_HAS_P2_FLUSH_BUG) ||
  97             (start < CACHE_OC_ADDRESS_ARRAY))
  98                 exec_offset = cached_to_uncached;
  99
 100         local_irq_save(flags);
 101         __flush_cache_one(start, phys, exec_offset);
 102         local_irq_restore(flags);
 103 }
 104
 105 /*
 106  * Write back & invalidate the D-cache of the page.
 107  * (To avoid "alias" issues)
 108  */
 109 static void sh4_flush_dcache_page(void *arg)
 110 {
 111         struct page *page = arg;
 112         unsigned long addr = (unsigned long)page_address(page);
 113 #ifndef CONFIG_SMP
 114         struct address_space *mapping = page_mapping_file(page);
 115
 116         if (mapping && !mapping_mapped(mapping))
 117                 clear_bit(PG_dcache_clean, &page->flags);
 118         else
 119 #endif
 120                 flush_cache_one(CACHE_OC_ADDRESS_ARRAY |
 121                                 (addr & shm_align_mask), page_to_phys(page));
 122
 123         wmb();
 124 }
 125
 126 /* TODO: Selective icache invalidation through IC address array.. */
 127 static void flush_icache_all(void)
 128 {
 129         unsigned long flags, ccr;
 130
 131         local_irq_save(flags);
 132         jump_to_uncached();
 133
 134         /* Flush I-cache */
 135         ccr = __raw_readl(SH_CCR);
 136         ccr |= CCR_CACHE_ICI;
 137         __raw_writel(ccr, SH_CCR);
 138
 139         /*
 140          * back_to_cached() will take care of the barrier for us, don't add
 141          * another one!
 142          */
 143
 144         back_to_cached();
 145         local_irq_restore(flags);
 146 }
 147
 148 static void flush_dcache_all(void)
 149 {
 150         unsigned long addr, end_addr, entry_offset;
 151
 152         end_addr = CACHE_OC_ADDRESS_ARRAY +
 153                 (current_cpu_data.dcache.sets <<
 154                  current_cpu_data.dcache.entry_shift) *
 155                         current_cpu_data.dcache.ways;
 156
 157         entry_offset = 1 << current_cpu_data.dcache.entry_shift;
 158
 159         for (addr = CACHE_OC_ADDRESS_ARRAY; addr < end_addr; ) {
 160                 __raw_writel(0, addr); addr += entry_offset;
 161                 __raw_writel(0, addr); addr += entry_offset;
 162                 __raw_writel(0, addr); addr += entry_offset;
 163                 __raw_writel(0, addr); addr += entry_offset;
 164                 __raw_writel(0, addr); addr += entry_offset;
 165                 __raw_writel(0, addr); addr += entry_offset;
 166                 __raw_writel(0, addr); addr += entry_offset;
 167                 __raw_writel(0, addr); addr += entry_offset;
 168         }
 169 }
 170
 171 static void sh4_flush_cache_all(void *unused)
 172 {
 173         flush_dcache_all();
 174         flush_icache_all();
 175 }
 176
 177 /*
 178  * Note : (RPC) since the caches are physically tagged, the only point
 179  * of flush_cache_mm for SH-4 is to get rid of aliases from the
 180  * D-cache.  The assumption elsewhere, e.g. flush_cache_range, is that
 181  * lines can stay resident so long as the virtual address they were
 182  * accessed with (hence cache set) is in accord with the physical
 183  * address (i.e. tag).  It's no different here.
 184  *
 185  * Caller takes mm->mmap_sem.
 186  */
 187 static void sh4_flush_cache_mm(void *arg)
 188 {
 189         struct mm_struct *mm = arg;
 190
 191         if (cpu_context(smp_processor_id(), mm) == NO_CONTEXT)
 192                 return;
 193
 194         flush_dcache_all();
 195 }
 196
 197 /*
 198  * Write back and invalidate I/D-caches for the page.
 199  *
 200  * ADDR: Virtual Address (U0 address)
 201  * PFN: Physical page number
 202  */
 203 static void sh4_flush_cache_page(void *args)
 204 {
 205         struct flusher_data *data = args;
 206         struct vm_area_struct *vma;
 207         struct page *page;
 208         unsigned long address, pfn, phys;
 209         int map_coherent = 0;
 210         pgd_t *pgd;
 211         p4d_t *p4d;
 212         pud_t *pud;
 213         pmd_t *pmd;
 214         pte_t *pte;
 215         void *vaddr;
 216
 217         vma = data->vma;
 218         address = data->addr1 & PAGE_MASK;
 219         pfn = data->addr2;
 220         phys = pfn << PAGE_SHIFT;
 221         page = pfn_to_page(pfn);
 222
 223         if (cpu_context(smp_processor_id(), vma->vm_mm) == NO_CONTEXT)
 224                 return;
 225
 226         pgd = pgd_offset(vma->vm_mm, address);
 227         p4d = p4d_offset(pgd, address);
 228         pud = pud_offset(p4d, address);
 229         pmd = pmd_offset(pud, address);
 230         pte = pte_offset_kernel(pmd, address);
 231
 232         /* If the page isn't present, there is nothing to do here. */
 233         if (!(pte_val(*pte) & _PAGE_PRESENT))
 234                 return;
 235
 236         if ((vma->vm_mm == current->active_mm))
 237                 vaddr = NULL;
 238         else {
 239                 /*
 240                  * Use kmap_coherent or kmap_atomic to do flushes for
 241                  * another ASID than the current one.
 242                  */
 243                 map_coherent = (current_cpu_data.dcache.n_aliases &&
 244                         test_bit(PG_dcache_clean, &page->flags) &&
 245                         page_mapcount(page));
 246                 if (map_coherent)
 247                         vaddr = kmap_coherent(page, address);
 248                 else
 249                         vaddr = kmap_atomic(page);
 250
 251                 address = (unsigned long)vaddr;
 252         }
 253
 254         flush_cache_one(CACHE_OC_ADDRESS_ARRAY |
 255                         (address & shm_align_mask), phys);
 256
 257         if (vma->vm_flags & VM_EXEC)
 258                 flush_icache_all();
 259
 260         if (vaddr) {
 261                 if (map_coherent)
 262                         kunmap_coherent(vaddr);
 263                 else
 264                         kunmap_atomic(vaddr);
 265         }
 266 }
 267
 268 /*
 269  * Write back and invalidate D-caches.
 270  *
 271  * START, END: Virtual Address (U0 address)
 272  *
 273  * NOTE: We need to flush the _physical_ page entry.
 274  * Flushing the cache lines for U0 only isn't enough.
 275  * We need to flush for P1 too, which may contain aliases.
 276  */
 277 static void sh4_flush_cache_range(void *args)
 278 {
 279         struct flusher_data *data = args;
 280         struct vm_area_struct *vma;
 281         unsigned long start, end;
 282
 283         vma = data->vma;
 284         start = data->addr1;
 285         end = data->addr2;
 286
 287         if (cpu_context(smp_processor_id(), vma->vm_mm) == NO_CONTEXT)
 288                 return;
 289
 290         /*
 291          * If cache is only 4k-per-way, there are never any 'aliases'.  Since
 292          * the cache is physically tagged, the data can just be left in there.
 293          */
 294         if (boot_cpu_data.dcache.n_aliases == 0)
 295                 return;
 296
 297         flush_dcache_all();
 298
 299         if (vma->vm_flags & VM_EXEC)
 300                 flush_icache_all();
 301 }
 302
 303 /**
 304  * __flush_cache_one
 305  *
 306  * @addr:  address in memory mapped cache array
 307  * @phys:  P1 address to flush (has to match tags if addr has 'A' bit
 308  *         set i.e. associative write)
 309  * @exec_offset: set to 0x20000000 if flush has to be executed from P2
 310  *               region else 0x0
 311  *
 312  * The offset into the cache array implied by 'addr' selects the
 313  * 'colour' of the virtual address range that will be flushed.  The
 314  * operation (purge/write-back) is selected by the lower 2 bits of
 315  * 'phys'.
 316  */
 317 static void __flush_cache_one(unsigned long addr, unsigned long phys,
 318                                unsigned long exec_offset)
 319 {
 320         int way_count;
 321         unsigned long base_addr = addr;
 322         struct cache_info *dcache;
 323         unsigned long way_incr;
 324         unsigned long a, ea, p;
 325         unsigned long temp_pc;
 326
 327         dcache = &boot_cpu_data.dcache;
 328         /* Write this way for better assembly. */
 329         way_count = dcache->ways;
 330         way_incr = dcache->way_incr;
 331
 332         /*
 333          * Apply exec_offset (i.e. branch to P2 if required.).
 334          *
 335          * FIXME:
 336          *
 337          *      If I write "=r" for the (temp_pc), it puts this in r6 hence
 338          *      trashing exec_offset before it's been added on - why?  Hence
 339          *      "=&r" as a 'workaround'
 340          */
 341         asm volatile("mov.l 1f, %0\n\t"
 342                      "add   %1, %0\n\t"
 343                      "jmp   @%0\n\t"
 344                      "nop\n\t"
 345                      ".balign 4\n\t"
 346                      "1:  .long 2f\n\t"
 347                      "2:\n" : "=&r" (temp_pc) : "r" (exec_offset));
 348
 349         /*
 350          * We know there will be >=1 iteration, so write as do-while to avoid
 351          * pointless nead-of-loop check for 0 iterations.
 352          */
 353         do {
 354                 ea = base_addr + PAGE_SIZE;
 355                 a = base_addr;
 356                 p = phys;
 357
 358                 do {
 359                         *(volatile unsigned long *)a = p;
 360                         /*
 361                          * Next line: intentionally not p+32, saves an add, p
 362                          * will do since only the cache tag bits need to
 363                          * match.
 364                          */
 365                         *(volatile unsigned long *)(a+32) = p;
 366                         a += 64;
 367                         p += 64;
 368                 } while (a < ea);
 369
 370                 base_addr += way_incr;
 371         } while (--way_count != 0);
 372 }
 373
 374 extern void __weak sh4__flush_region_init(void);
 375
 376 /*
 377  * SH-4 has virtually indexed and physically tagged cache.
 378  */
 379 void __init sh4_cache_init(void)
 380 {
 381         printk("PVR=%08x CVR=%08x PRR=%08x\n",
 382                 __raw_readl(CCN_PVR),
 383                 __raw_readl(CCN_CVR),
 384                 __raw_readl(CCN_PRR));
 385
 386         local_flush_icache_range        = sh4_flush_icache_range;
 387         local_flush_dcache_page         = sh4_flush_dcache_page;
 388         local_flush_cache_all           = sh4_flush_cache_all;
 389         local_flush_cache_mm            = sh4_flush_cache_mm;
 390         local_flush_cache_dup_mm        = sh4_flush_cache_mm;
 391         local_flush_cache_page          = sh4_flush_cache_page;
 392         local_flush_cache_range         = sh4_flush_cache_range;
 393
 394         sh4__flush_region_init();
 395 }