patch-2_6_7-vs1_9_1_12
[linux-2.6.git] / arch / arm / mm / mm-armv.c
1 /*
2  *  linux/arch/arm/mm/mm-armv.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1998-2002 Russell King
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  *  Page table sludge for ARM v3 and v4 processor architectures.
11  */
12 #include <linux/config.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/bootmem.h>
17 #include <linux/highmem.h>
18
19 #include <asm/pgalloc.h>
20 #include <asm/page.h>
21 #include <asm/io.h>
22 #include <asm/setup.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24
25 #include <asm/mach/map.h>
26
27 #define CPOLICY_UNCACHED        0
28 #define CPOLICY_BUFFERED        1
29 #define CPOLICY_WRITETHROUGH    2
30 #define CPOLICY_WRITEBACK       3
31 #define CPOLICY_WRITEALLOC      4
32
33 static unsigned int cachepolicy __initdata = CPOLICY_WRITEBACK;
34 static unsigned int ecc_mask __initdata = 0;
35 pgprot_t pgprot_kernel;
36
37 EXPORT_SYMBOL(pgprot_kernel);
38
39 struct cachepolicy {
40         const char      policy[16];
41         unsigned int    cr_mask;
42         unsigned int    pmd;
43         unsigned int    pte;
44 };
45
46 static struct cachepolicy cache_policies[] __initdata = {
47         {
48                 .policy         = "uncached",
49                 .cr_mask        = CR_W|CR_C,
50                 .pmd            = PMD_SECT_UNCACHED,
51                 .pte            = 0,
52         }, {
53                 .policy         = "buffered",
54                 .cr_mask        = CR_C,
55                 .pmd            = PMD_SECT_BUFFERED,
56                 .pte            = PTE_BUFFERABLE,
57         }, {
58                 .policy         = "writethrough",
59                 .cr_mask        = 0,
60                 .pmd            = PMD_SECT_WT,
61                 .pte            = PTE_CACHEABLE,
62         }, {
63                 .policy         = "writeback",
64                 .cr_mask        = 0,
65                 .pmd            = PMD_SECT_WB,
66                 .pte            = PTE_BUFFERABLE|PTE_CACHEABLE,
67         }, {
68                 .policy         = "writealloc",
69                 .cr_mask        = 0,
70                 .pmd            = PMD_SECT_WBWA,
71                 .pte            = PTE_BUFFERABLE|PTE_CACHEABLE,
72         }
73 };
74
75 /*
76  * These are useful for identifing cache coherency
77  * problems by allowing the cache or the cache and
78  * writebuffer to be turned off.  (Note: the write
79  * buffer should not be on and the cache off).
80  */
81 static void __init early_cachepolicy(char **p)
82 {
83         int i;
84
85         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(cache_policies); i++) {
86                 int len = strlen(cache_policies[i].policy);
87
88                 if (memcmp(*p, cache_policies[i].policy, len) == 0) {
89                         cachepolicy = i;
90                         cr_alignment &= ~cache_policies[i].cr_mask;
91                         cr_no_alignment &= ~cache_policies[i].cr_mask;
92                         *p += len;
93                         break;
94                 }
95         }
96         if (i == ARRAY_SIZE(cache_policies))
97                 printk(KERN_ERR "ERROR: unknown or unsupported cache policy\n");
98         flush_cache_all();
99         set_cr(cr_alignment);
100 }
101
102 static void __init early_nocache(char **__unused)
103 {
104         char *p = "buffered";
105         printk(KERN_WARNING "nocache is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
106         early_cachepolicy(&p);
107 }
108
109 static void __init early_nowrite(char **__unused)
110 {
111         char *p = "uncached";
112         printk(KERN_WARNING "nowb is deprecated; use cachepolicy=%s\n", p);
113         early_cachepolicy(&p);
114 }
115
116 static void __init early_ecc(char **p)
117 {
118         if (memcmp(*p, "on", 2) == 0) {
119                 ecc_mask = PMD_PROTECTION;
120                 *p += 2;
121         } else if (memcmp(*p, "off", 3) == 0) {
122                 ecc_mask = 0;
123                 *p += 3;
124         }
125 }
126
127 __early_param("nocache", early_nocache);
128 __early_param("nowb", early_nowrite);
129 __early_param("cachepolicy=", early_cachepolicy);
130 __early_param("ecc=", early_ecc);
131
132 static int __init noalign_setup(char *__unused)
133 {
134         cr_alignment &= ~CR_A;
135         cr_no_alignment &= ~CR_A;
136         set_cr(cr_alignment);
137         return 1;
138 }
139
140 __setup("noalign", noalign_setup);
141
142 #define FIRST_KERNEL_PGD_NR     (FIRST_USER_PGD_NR + USER_PTRS_PER_PGD)
143
144 /*
145  * need to get a 16k page for level 1
146  */
147 pgd_t *get_pgd_slow(struct mm_struct *mm)
148 {
149         pgd_t *new_pgd, *init_pgd;
150         pmd_t *new_pmd, *init_pmd;
151         pte_t *new_pte, *init_pte;
152
153         new_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL, 2);
154         if (!new_pgd)
155                 goto no_pgd;
156
157         memzero(new_pgd, FIRST_KERNEL_PGD_NR * sizeof(pgd_t));
158
159         init_pgd = pgd_offset_k(0);
160
161         if (vectors_base() == 0) {
162                 /*
163                  * This lock is here just to satisfy pmd_alloc and pte_lock
164                  */
165                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
166
167                 /*
168                  * On ARM, first page must always be allocated since it
169                  * contains the machine vectors.
170                  */
171                 new_pmd = pmd_alloc(mm, new_pgd, 0);
172                 if (!new_pmd)
173                         goto no_pmd;
174
175                 new_pte = pte_alloc_map(mm, new_pmd, 0);
176                 if (!new_pte)
177                         goto no_pte;
178
179                 init_pmd = pmd_offset(init_pgd, 0);
180                 init_pte = pte_offset_map_nested(init_pmd, 0);
181                 set_pte(new_pte, *init_pte);
182                 pte_unmap_nested(init_pte);
183                 pte_unmap(new_pte);
184
185                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
186         }
187
188         /*
189          * Copy over the kernel and IO PGD entries
190          */
191         memcpy(new_pgd + FIRST_KERNEL_PGD_NR, init_pgd + FIRST_KERNEL_PGD_NR,
192                        (PTRS_PER_PGD - FIRST_KERNEL_PGD_NR) * sizeof(pgd_t));
193
194         clean_dcache_area(new_pgd, PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
195
196         return new_pgd;
197
198 no_pte:
199         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
200         pmd_free(new_pmd);
201         free_pages((unsigned long)new_pgd, 2);
202         return NULL;
203
204 no_pmd:
205         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
206         free_pages((unsigned long)new_pgd, 2);
207         return NULL;
208
209 no_pgd:
210         return NULL;
211 }
212
213 void free_pgd_slow(pgd_t *pgd)
214 {
215         pmd_t *pmd;
216         struct page *pte;
217
218         if (!pgd)
219                 return;
220
221         /* pgd is always present and good */
222         pmd = (pmd_t *)pgd;
223         if (pmd_none(*pmd))
224                 goto free;
225         if (pmd_bad(*pmd)) {
226                 pmd_ERROR(*pmd);
227                 pmd_clear(pmd);
228                 goto free;
229         }
230
231         pte = pmd_page(*pmd);
232         pmd_clear(pmd);
233         dec_page_state(nr_page_table_pages);
234         pte_free(pte);
235         pmd_free(pmd);
236 free:
237         free_pages((unsigned long) pgd, 2);
238 }
239
240 /*
241  * Create a SECTION PGD between VIRT and PHYS in domain
242  * DOMAIN with protection PROT
243  */
244 static inline void
245 alloc_init_section(unsigned long virt, unsigned long phys, int prot)
246 {
247         pmd_t *pmdp;
248
249         pmdp = pmd_offset(pgd_offset_k(virt), virt);
250         if (virt & (1 << 20))
251                 pmdp++;
252
253         set_pmd(pmdp, __pmd(phys | prot));
254 }
255
256 /*
257  * Add a PAGE mapping between VIRT and PHYS in domain
258  * DOMAIN with protection PROT.  Note that due to the
259  * way we map the PTEs, we must allocate two PTE_SIZE'd
260  * blocks - one for the Linux pte table, and one for
261  * the hardware pte table.
262  */
263 static inline void
264 alloc_init_page(unsigned long virt, unsigned long phys, unsigned int prot_l1, pgprot_t prot)
265 {
266         pmd_t *pmdp;
267         pte_t *ptep;
268
269         pmdp = pmd_offset(pgd_offset_k(virt), virt);
270
271         if (pmd_none(*pmdp)) {
272                 unsigned long pmdval;
273                 ptep = alloc_bootmem_low_pages(2 * PTRS_PER_PTE *
274                                                sizeof(pte_t));
275
276                 pmdval = __pa(ptep) | prot_l1;
277                 pmdp[0] = __pmd(pmdval);
278                 pmdp[1] = __pmd(pmdval + 256 * sizeof(pte_t));
279                 flush_pmd_entry(pmdp);
280         }
281         ptep = pte_offset_kernel(pmdp, virt);
282
283         set_pte(ptep, pfn_pte(phys >> PAGE_SHIFT, prot));
284 }
285
286 /*
287  * Clear any PGD mapping.  On a two-level page table system,
288  * the clearance is done by the middle-level functions (pmd)
289  * rather than the top-level (pgd) functions.
290  */
291 static inline void clear_mapping(unsigned long virt)
292 {
293         pmd_clear(pmd_offset(pgd_offset_k(virt), virt));
294 }
295
296 struct mem_types {
297         unsigned int    prot_pte;
298         unsigned int    prot_l1;
299         unsigned int    prot_sect;
300         unsigned int    domain;
301 };
302
303 static struct mem_types mem_types[] __initdata = {
304         [MT_DEVICE] = {
305                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
306                                 L_PTE_WRITE,
307                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
308                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_UNCACHED |
309                                 PMD_SECT_AP_WRITE,
310                 .domain    = DOMAIN_IO,
311         },
312         [MT_CACHECLEAN] = {
313                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT,
314                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
315         },
316         [MT_MINICLEAN] = {
317                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_MINICACHE,
318                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
319         },
320         [MT_VECTORS] = {
321                 .prot_pte  = L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG | L_PTE_DIRTY |
322                                 L_PTE_EXEC,
323                 .prot_l1   = PMD_TYPE_TABLE,
324                 .domain    = DOMAIN_USER,
325         },
326         [MT_MEMORY] = {
327                 .prot_sect = PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AP_WRITE,
328                 .domain    = DOMAIN_KERNEL,
329         }
330 };
331
332 /*
333  * Adjust the PMD section entries according to the CPU in use.
334  */
335 static void __init build_mem_type_table(void)
336 {
337         struct cachepolicy *cp;
338         unsigned int cr = get_cr();
339         int cpu_arch = cpu_architecture();
340         int i;
341
342 #if defined(CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE)
343         if (cachepolicy > CPOLICY_BUFFERED)
344                 cachepolicy = CPOLICY_BUFFERED;
345 #elif defined(CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH)
346         if (cachepolicy > CPOLICY_WRITETHROUGH)
347                 cachepolicy = CPOLICY_WRITETHROUGH;
348 #endif
349         if (cpu_arch < CPU_ARCH_ARMv5) {
350                 if (cachepolicy >= CPOLICY_WRITEALLOC)
351                         cachepolicy = CPOLICY_WRITEBACK;
352                 ecc_mask = 0;
353         }
354
355         if (cpu_arch <= CPU_ARCH_ARMv5) {
356                 mem_types[MT_DEVICE].prot_l1       |= PMD_BIT4;
357                 mem_types[MT_DEVICE].prot_sect     |= PMD_BIT4;
358                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_BIT4;
359                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect  |= PMD_BIT4;
360                 mem_types[MT_VECTORS].prot_l1      |= PMD_BIT4;
361                 mem_types[MT_MEMORY].prot_sect     |= PMD_BIT4;
362         }
363
364         /*
365          * ARMv6 and above have extended page tables.
366          */
367         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv6 && (cr & CR_XP)) {
368                 /*
369                  * bit 4 becomes XN which we must clear for the
370                  * kernel memory mapping.
371                  */
372                 mem_types[MT_MEMORY].prot_sect &= ~PMD_BIT4;
373                 /*
374                  * Mark cache clean areas read only from SVC mode
375                  * and no access from userspace.
376                  */
377                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
378                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_APX|PMD_SECT_AP_WRITE;
379         }
380
381         cp = &cache_policies[cachepolicy];
382
383         if (cpu_arch >= CPU_ARCH_ARMv5) {
384                 mem_types[MT_VECTORS].prot_pte |= cp->pte & PTE_CACHEABLE;
385         } else {
386                 mem_types[MT_VECTORS].prot_pte |= cp->pte;
387                 mem_types[MT_MINICLEAN].prot_sect &= ~PMD_SECT_TEX(1);
388         }
389
390         mem_types[MT_VECTORS].prot_l1 |= ecc_mask;
391         mem_types[MT_MEMORY].prot_sect |= ecc_mask | cp->pmd;
392
393         for (i = 0; i < 16; i++) {
394                 unsigned long v = pgprot_val(protection_map[i]);
395                 v &= (~(PTE_BUFFERABLE|PTE_CACHEABLE)) | cp->pte;
396                 protection_map[i] = __pgprot(v);
397         }
398
399         pgprot_kernel = __pgprot(L_PTE_PRESENT | L_PTE_YOUNG |
400                                  L_PTE_DIRTY | L_PTE_WRITE |
401                                  L_PTE_EXEC | cp->pte);
402
403         switch (cp->pmd) {
404         case PMD_SECT_WT:
405                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WT;
406                 break;
407         case PMD_SECT_WB:
408         case PMD_SECT_WBWA:
409                 mem_types[MT_CACHECLEAN].prot_sect |= PMD_SECT_WB;
410                 break;
411         }
412         printk("Memory policy: ECC %sabled, Data cache %s\n",
413                 ecc_mask ? "en" : "dis", cp->policy);
414 }
415
416 /*
417  * Create the page directory entries and any necessary
418  * page tables for the mapping specified by `md'.  We
419  * are able to cope here with varying sizes and address
420  * offsets, and we take full advantage of sections.
421  */
422 static void __init create_mapping(struct map_desc *md)
423 {
424         unsigned long virt, length;
425         int prot_sect, prot_l1, domain;
426         pgprot_t prot_pte;
427         long off;
428
429         if (md->virtual != vectors_base() && md->virtual < PAGE_OFFSET) {
430                 printk(KERN_WARNING "BUG: not creating mapping for "
431                        "0x%08lx at 0x%08lx in user region\n",
432                        md->physical, md->virtual);
433                 return;
434         }
435
436         if (md->type == MT_DEVICE &&
437             md->virtual >= PAGE_OFFSET && md->virtual < VMALLOC_END) {
438                 printk(KERN_WARNING "BUG: mapping for 0x%08lx at 0x%08lx "
439                        "overlaps vmalloc space\n",
440                        md->physical, md->virtual);
441         }
442
443         domain    = mem_types[md->type].domain;
444         prot_pte  = __pgprot(mem_types[md->type].prot_pte);
445         prot_l1   = mem_types[md->type].prot_l1 | PMD_DOMAIN(domain);
446         prot_sect = mem_types[md->type].prot_sect | PMD_DOMAIN(domain);
447
448         virt   = md->virtual;
449         off    = md->physical - virt;
450         length = md->length;
451
452         if (mem_types[md->type].prot_l1 == 0 &&
453             (virt & 0xfffff || (virt + off) & 0xfffff || (virt + length) & 0xfffff)) {
454                 printk(KERN_WARNING "BUG: map for 0x%08lx at 0x%08lx can not "
455                        "be mapped using pages, ignoring.\n",
456                        md->physical, md->virtual);
457                 return;
458         }
459
460         while ((virt & 0xfffff || (virt + off) & 0xfffff) && length >= PAGE_SIZE) {
461                 alloc_init_page(virt, virt + off, prot_l1, prot_pte);
462
463                 virt   += PAGE_SIZE;
464                 length -= PAGE_SIZE;
465         }
466
467         while (length >= (PGDIR_SIZE / 2)) {
468                 alloc_init_section(virt, virt + off, prot_sect);
469
470                 virt   += (PGDIR_SIZE / 2);
471                 length -= (PGDIR_SIZE / 2);
472         }
473
474         while (length >= PAGE_SIZE) {
475                 alloc_init_page(virt, virt + off, prot_l1, prot_pte);
476
477                 virt   += PAGE_SIZE;
478                 length -= PAGE_SIZE;
479         }
480 }
481
482 /*
483  * In order to soft-boot, we need to insert a 1:1 mapping in place of
484  * the user-mode pages.  This will then ensure that we have predictable
485  * results when turning the mmu off
486  */
487 void setup_mm_for_reboot(char mode)
488 {
489         unsigned long pmdval;
490         pgd_t *pgd;
491         pmd_t *pmd;
492         int i;
493         int cpu_arch = cpu_architecture();
494
495         if (current->mm && current->mm->pgd)
496                 pgd = current->mm->pgd;
497         else
498                 pgd = init_mm.pgd;
499
500         for (i = 0; i < FIRST_USER_PGD_NR + USER_PTRS_PER_PGD; i++) {
501                 pmdval = (i << PGDIR_SHIFT) |
502                          PMD_SECT_AP_WRITE | PMD_SECT_AP_READ |
503                          PMD_TYPE_SECT;
504                 if (cpu_arch <= CPU_ARCH_ARMv5)
505                         pmdval |= PMD_BIT4;
506                 pmd = pmd_offset(pgd + i, i << PGDIR_SHIFT);
507                 set_pmd(pmd, __pmd(pmdval));
508         }
509 }
510
511 /*
512  * Setup initial mappings.  We use the page we allocated for zero page to hold
513  * the mappings, which will get overwritten by the vectors in traps_init().
514  * The mappings must be in virtual address order.
515  */
516 void __init memtable_init(struct meminfo *mi)
517 {
518         struct map_desc *init_maps, *p, *q;
519         unsigned long address = 0;
520         int i;
521
522         build_mem_type_table();
523
524         init_maps = p = alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);
525
526         for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
527                 if (mi->bank[i].size == 0)
528                         continue;
529
530                 p->physical   = mi->bank[i].start;
531                 p->virtual    = __phys_to_virt(p->physical);
532                 p->length     = mi->bank[i].size;
533                 p->type       = MT_MEMORY;
534                 p ++;
535         }
536
537 #ifdef FLUSH_BASE
538         p->physical   = FLUSH_BASE_PHYS;
539         p->virtual    = FLUSH_BASE;
540         p->length     = PGDIR_SIZE;
541         p->type       = MT_CACHECLEAN;
542         p ++;
543 #endif
544
545 #ifdef FLUSH_BASE_MINICACHE
546         p->physical   = FLUSH_BASE_PHYS + PGDIR_SIZE;
547         p->virtual    = FLUSH_BASE_MINICACHE;
548         p->length     = PGDIR_SIZE;
549         p->type       = MT_MINICLEAN;
550         p ++;
551 #endif
552
553         /*
554          * Go through the initial mappings, but clear out any
555          * pgdir entries that are not in the description.
556          */
557         q = init_maps;
558         do {
559                 if (address < q->virtual || q == p) {
560                         clear_mapping(address);
561                         address += PGDIR_SIZE;
562                 } else {
563                         create_mapping(q);
564
565                         address = q->virtual + q->length;
566                         address = (address + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK;
567
568                         q ++;
569                 }
570         } while (address != 0);
571
572         /*
573          * Create a mapping for the machine vectors at virtual address 0
574          * or 0xffff0000.  We should always try the high mapping.
575          */
576         init_maps->physical   = virt_to_phys(init_maps);
577         init_maps->virtual    = vectors_base();
578         init_maps->length     = PAGE_SIZE;
579         init_maps->type       = MT_VECTORS;
580
581         create_mapping(init_maps);
582
583         flush_cache_all();
584         flush_tlb_all();
585 }
586
587 /*
588  * Create the architecture specific mappings
589  */
590 void __init iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)
591 {
592         int i;
593
594         for (i = 0; i < nr; i++)
595                 create_mapping(io_desc + i);
596 }
597
598 static inline void
599 free_memmap(int node, unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
600 {
601         struct page *start_pg, *end_pg;
602         unsigned long pg, pgend;
603
604         /*
605          * Convert start_pfn/end_pfn to a struct page pointer.
606          */
607         start_pg = pfn_to_page(start_pfn);
608         end_pg = pfn_to_page(end_pfn);
609
610         /*
611          * Convert to physical addresses, and
612          * round start upwards and end downwards.
613          */
614         pg = PAGE_ALIGN(__pa(start_pg));
615         pgend = __pa(end_pg) & PAGE_MASK;
616
617         /*
618          * If there are free pages between these,
619          * free the section of the memmap array.
620          */
621         if (pg < pgend)
622                 free_bootmem_node(NODE_DATA(node), pg, pgend - pg);
623 }
624
625 static inline void free_unused_memmap_node(int node, struct meminfo *mi)
626 {
627         unsigned long bank_start, prev_bank_end = 0;
628         unsigned int i;
629
630         /*
631          * [FIXME] This relies on each bank being in address order.  This
632          * may not be the case, especially if the user has provided the
633          * information on the command line.
634          */
635         for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++) {
636                 if (mi->bank[i].size == 0 || mi->bank[i].node != node)
637                         continue;
638
639                 bank_start = mi->bank[i].start >> PAGE_SHIFT;
640                 if (bank_start < prev_bank_end) {
641                         printk(KERN_ERR "MEM: unordered memory banks.  "
642                                 "Not freeing memmap.\n");
643                         break;
644                 }
645
646                 /*
647                  * If we had a previous bank, and there is a space
648                  * between the current bank and the previous, free it.
649                  */
650                 if (prev_bank_end && prev_bank_end != bank_start)
651                         free_memmap(node, prev_bank_end, bank_start);
652
653                 prev_bank_end = PAGE_ALIGN(mi->bank[i].start +
654                                            mi->bank[i].size) >> PAGE_SHIFT;
655         }
656 }
657
658 /*
659  * The mem_map array can get very big.  Free
660  * the unused area of the memory map.
661  */
662 void __init create_memmap_holes(struct meminfo *mi)
663 {
664         int node;
665
666         for (node = 0; node < numnodes; node++)
667                 free_unused_memmap_node(node, mi);
668 }