patch-2_6_7-vs1_9_1_12
[linux-2.6.git] / arch / ppc / mm / init.c
1 /*
2  *  PowerPC version
3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
4  *
5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
8  *  Amiga/APUS changes by Jesper Skov (jskov@cygnus.co.uk).
9  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
10  *
11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
13  *
14  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
15  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
16  *  as published by the Free Software Foundation; either version
17  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
18  *
19  */
20
21 #include <linux/config.h>
22 #include <linux/module.h>
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/kernel.h>
25 #include <linux/errno.h>
26 #include <linux/string.h>
27 #include <linux/types.h>
28 #include <linux/mm.h>
29 #include <linux/stddef.h>
30 #include <linux/init.h>
31 #include <linux/bootmem.h>
32 #include <linux/highmem.h>
33 #include <linux/initrd.h>
34
35 #include <asm/pgalloc.h>
36 #include <asm/prom.h>
37 #include <asm/io.h>
38 #include <asm/mmu_context.h>
39 #include <asm/pgtable.h>
40 #include <asm/mmu.h>
41 #include <asm/smp.h>
42 #include <asm/machdep.h>
43 #include <asm/btext.h>
44 #include <asm/tlb.h>
45 #include <asm/bootinfo.h>
46
47 #include "mem_pieces.h"
48 #include "mmu_decl.h"
49
50 #if defined(CONFIG_KERNEL_START_BOOL) || defined(CONFIG_LOWMEM_SIZE_BOOL)
51 /* The ammount of lowmem must be within 0xF0000000 - KERNELBASE. */
52 #if (CONFIG_LOWMEM_SIZE > (0xF0000000 - KERNELBASE))
53 #error "You must adjust CONFIG_LOWMEM_SIZE or CONFIG_START_KERNEL"
54 #endif
55 #endif
56 #define MAX_LOW_MEM     CONFIG_LOWMEM_SIZE
57
58 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
59
60 unsigned long total_memory;
61 unsigned long total_lowmem;
62
63 unsigned long ppc_memstart;
64 unsigned long ppc_memoffset = PAGE_OFFSET;
65
66 int mem_init_done;
67 int init_bootmem_done;
68 int boot_mapsize;
69 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
70 unsigned long agp_special_page;
71 #endif
72
73 extern char _end[];
74 extern char etext[], _stext[];
75 extern char __init_begin, __init_end;
76 extern char __prep_begin, __prep_end;
77 extern char __chrp_begin, __chrp_end;
78 extern char __pmac_begin, __pmac_end;
79 extern char __openfirmware_begin, __openfirmware_end;
80
81 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
82 pte_t *kmap_pte;
83 pgprot_t kmap_prot;
84
85 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
86 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
87 #endif
88
89 void MMU_init(void);
90 void set_phys_avail(unsigned long total_ram);
91
92 /* XXX should be in current.h  -- paulus */
93 extern struct task_struct *current_set[NR_CPUS];
94
95 char *klimit = _end;
96 struct mem_pieces phys_avail;
97
98 extern char *sysmap;
99 extern unsigned long sysmap_size;
100
101 /*
102  * this tells the system to map all of ram with the segregs
103  * (i.e. page tables) instead of the bats.
104  * -- Cort
105  */
106 int __map_without_bats;
107
108 /* max amount of RAM to use */
109 unsigned long __max_memory;
110 /* max amount of low RAM to map in */
111 unsigned long __max_low_memory = MAX_LOW_MEM;
112
113 void show_mem(void)
114 {
115         int i,free = 0,total = 0,reserved = 0;
116         int shared = 0, cached = 0;
117         int highmem = 0;
118
119         printk("Mem-info:\n");
120         show_free_areas();
121         printk("Free swap:       %6dkB\n",nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
122         i = max_mapnr;
123         while (i-- > 0) {
124                 total++;
125                 if (PageHighMem(mem_map+i))
126                         highmem++;
127                 if (PageReserved(mem_map+i))
128                         reserved++;
129                 else if (PageSwapCache(mem_map+i))
130                         cached++;
131                 else if (!page_count(mem_map+i))
132                         free++;
133                 else
134                         shared += page_count(mem_map+i) - 1;
135         }
136         printk("%d pages of RAM\n",total);
137         printk("%d pages of HIGHMEM\n", highmem);
138         printk("%d free pages\n",free);
139         printk("%d reserved pages\n",reserved);
140         printk("%d pages shared\n",shared);
141         printk("%d pages swap cached\n",cached);
142 }
143
144 /* Free up now-unused memory */
145 static void free_sec(unsigned long start, unsigned long end, const char *name)
146 {
147         unsigned long cnt = 0;
148
149         while (start < end) {
150                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
151                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
152                 free_page(start);
153                 cnt++;
154                 start += PAGE_SIZE;
155         }
156         if (cnt) {
157                 printk(" %ldk %s", cnt << (PAGE_SHIFT - 10), name);
158                 totalram_pages += cnt;
159         }
160 }
161
162 void free_initmem(void)
163 {
164 #define FREESEC(TYPE) \
165         free_sec((unsigned long)(&__ ## TYPE ## _begin), \
166                  (unsigned long)(&__ ## TYPE ## _end), \
167                  #TYPE);
168
169         printk ("Freeing unused kernel memory:");
170         FREESEC(init);
171         if (_machine != _MACH_Pmac)
172                 FREESEC(pmac);
173         if (_machine != _MACH_chrp)
174                 FREESEC(chrp);
175         if (_machine != _MACH_prep)
176                 FREESEC(prep);
177         if (!have_of)
178                 FREESEC(openfirmware);
179         printk("\n");
180 #undef FREESEC
181 }
182
183 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
184 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
185 {
186         printk ("Freeing initrd memory: %ldk freed\n", (end - start) >> 10);
187
188         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
189                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
190                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
191                 free_page(start);
192                 totalram_pages++;
193         }
194 }
195 #endif
196
197 /*
198  * Check for command-line options that affect what MMU_init will do.
199  */
200 void MMU_setup(void)
201 {
202         /* Check for nobats option (used in mapin_ram). */
203         if (strstr(cmd_line, "nobats")) {
204                 __map_without_bats = 1;
205         }
206
207         /* Look for mem= option on command line */
208         if (strstr(cmd_line, "mem=")) {
209                 char *p, *q;
210                 unsigned long maxmem = 0;
211
212                 for (q = cmd_line; (p = strstr(q, "mem=")) != 0; ) {
213                         q = p + 4;
214                         if (p > cmd_line && p[-1] != ' ')
215                                 continue;
216                         maxmem = simple_strtoul(q, &q, 0);
217                         if (*q == 'k' || *q == 'K') {
218                                 maxmem <<= 10;
219                                 ++q;
220                         } else if (*q == 'm' || *q == 'M') {
221                                 maxmem <<= 20;
222                                 ++q;
223                         }
224                 }
225                 __max_memory = maxmem;
226         }
227 }
228
229 /*
230  * MMU_init sets up the basic memory mappings for the kernel,
231  * including both RAM and possibly some I/O regions,
232  * and sets up the page tables and the MMU hardware ready to go.
233  */
234 void __init MMU_init(void)
235 {
236         if (ppc_md.progress)
237                 ppc_md.progress("MMU:enter", 0x111);
238
239         /* parse args from command line */
240         MMU_setup();
241
242         /*
243          * Figure out how much memory we have, how much
244          * is lowmem, and how much is highmem.  If we were
245          * passed the total memory size from the bootloader,
246          * just use it.
247          */
248         if (boot_mem_size)
249                 total_memory = boot_mem_size;
250         else
251                 total_memory = ppc_md.find_end_of_memory();
252
253         if (__max_memory && total_memory > __max_memory)
254                 total_memory = __max_memory;
255         total_lowmem = total_memory;
256         if (total_lowmem > __max_low_memory) {
257                 total_lowmem = __max_low_memory;
258 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
259                 total_memory = total_lowmem;
260 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
261         }
262         set_phys_avail(total_lowmem);
263
264         /* Initialize the MMU hardware */
265         if (ppc_md.progress)
266                 ppc_md.progress("MMU:hw init", 0x300);
267         MMU_init_hw();
268
269         /* Map in all of RAM starting at KERNELBASE */
270         if (ppc_md.progress)
271                 ppc_md.progress("MMU:mapin", 0x301);
272         mapin_ram();
273
274 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
275         ioremap_base = PKMAP_BASE;
276 #else
277         ioremap_base = 0xfe000000UL;    /* for now, could be 0xfffff000 */
278 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
279         ioremap_bot = ioremap_base;
280
281         /* Map in I/O resources */
282         if (ppc_md.progress)
283                 ppc_md.progress("MMU:setio", 0x302);
284         if (ppc_md.setup_io_mappings)
285                 ppc_md.setup_io_mappings();
286
287         /* Initialize the context management stuff */
288         mmu_context_init();
289
290         if (ppc_md.progress)
291                 ppc_md.progress("MMU:exit", 0x211);
292
293 #ifdef CONFIG_BOOTX_TEXT
294         /* By default, we are no longer mapped */
295         boot_text_mapped = 0;
296         /* Must be done last, or ppc_md.progress will die. */
297         map_boot_text();
298 #endif
299 }
300
301 /* This is only called until mem_init is done. */
302 void __init *early_get_page(void)
303 {
304         void *p;
305
306         if (init_bootmem_done) {
307                 p = alloc_bootmem_pages(PAGE_SIZE);
308         } else {
309                 p = mem_pieces_find(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
310         }
311         return p;
312 }
313
314 /*
315  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
316  * have available.
317  */
318 void __init do_init_bootmem(void)
319 {
320         unsigned long start, size;
321         int i;
322
323         /*
324          * Find an area to use for the bootmem bitmap.
325          * We look for the first area which is at least
326          * 128kB in length (128kB is enough for a bitmap
327          * for 4GB of memory, using 4kB pages), plus 1 page
328          * (in case the address isn't page-aligned).
329          */
330         start = 0;
331         size = 0;
332         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i) {
333                 unsigned long a = phys_avail.regions[i].address;
334                 unsigned long s = phys_avail.regions[i].size;
335                 if (s <= size)
336                         continue;
337                 start = a;
338                 size = s;
339                 if (s >= 33 * PAGE_SIZE)
340                         break;
341         }
342         start = PAGE_ALIGN(start);
343
344         min_low_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
345         max_low_pfn = (PPC_MEMSTART + total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
346         max_pfn = (PPC_MEMSTART + total_memory) >> PAGE_SHIFT;
347         boot_mapsize = init_bootmem_node(&contig_page_data, min_low_pfn,
348                                          PPC_MEMSTART >> PAGE_SHIFT,
349                                          max_low_pfn);
350
351         /* remove the bootmem bitmap from the available memory */
352         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, boot_mapsize, 1);
353
354         /* add everything in phys_avail into the bootmem map */
355         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i)
356                 free_bootmem(phys_avail.regions[i].address,
357                              phys_avail.regions[i].size);
358
359         init_bootmem_done = 1;
360 }
361
362 /*
363  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
364  */
365 void __init paging_init(void)
366 {
367         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES], i;
368
369 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
370         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
371         pkmap_page_table = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
372                         (PKMAP_BASE), PKMAP_BASE), PKMAP_BASE);
373         map_page(KMAP_FIX_BEGIN, 0, 0); /* XXX gross */
374         kmap_pte = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
375                         (KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN);
376         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
377 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
378
379         /*
380          * All pages are DMA-able so we put them all in the DMA zone.
381          */
382         zones_size[ZONE_DMA] = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
383         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++)
384                 zones_size[i] = 0;
385
386 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
387         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = (total_memory - total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
388 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
389
390         free_area_init(zones_size);
391 }
392
393 void __init mem_init(void)
394 {
395         unsigned long addr;
396         int codepages = 0;
397         int datapages = 0;
398         int initpages = 0;
399 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
400         unsigned long highmem_mapnr;
401
402         highmem_mapnr = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
403         highmem_start_page = mem_map + highmem_mapnr;
404 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
405         max_mapnr = total_memory >> PAGE_SHIFT;
406
407         high_memory = (void *) __va(PPC_MEMSTART + total_lowmem);
408         num_physpages = max_mapnr;      /* RAM is assumed contiguous */
409
410         totalram_pages += free_all_bootmem();
411
412 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
413         /* if we are booted from BootX with an initial ramdisk,
414            make sure the ramdisk pages aren't reserved. */
415         if (initrd_start) {
416                 for (addr = initrd_start; addr < initrd_end; addr += PAGE_SIZE)
417                         ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
418         }
419 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
420
421 #ifdef CONFIG_PPC_OF
422         /* mark the RTAS pages as reserved */
423         if ( rtas_data )
424                 for (addr = (ulong)__va(rtas_data);
425                      addr < PAGE_ALIGN((ulong)__va(rtas_data)+rtas_size) ;
426                      addr += PAGE_SIZE)
427                         SetPageReserved(virt_to_page(addr));
428 #endif
429 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
430         if (agp_special_page)
431                 SetPageReserved(virt_to_page(agp_special_page));
432 #endif
433         if ( sysmap )
434                 for (addr = (unsigned long)sysmap;
435                      addr < PAGE_ALIGN((unsigned long)sysmap+sysmap_size) ;
436                      addr += PAGE_SIZE)
437                         SetPageReserved(virt_to_page(addr));
438
439         for (addr = PAGE_OFFSET; addr < (unsigned long)high_memory;
440              addr += PAGE_SIZE) {
441                 if (!PageReserved(virt_to_page(addr)))
442                         continue;
443                 if (addr < (ulong) etext)
444                         codepages++;
445                 else if (addr >= (unsigned long)&__init_begin
446                          && addr < (unsigned long)&__init_end)
447                         initpages++;
448                 else if (addr < (ulong) klimit)
449                         datapages++;
450         }
451
452 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
453         {
454                 unsigned long pfn;
455
456                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
457                         struct page *page = mem_map + pfn;
458
459                         ClearPageReserved(page);
460                         set_bit(PG_highmem, &page->flags);
461                         set_page_count(page, 1);
462                         __free_page(page);
463                         totalhigh_pages++;
464                 }
465                 totalram_pages += totalhigh_pages;
466         }
467 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
468
469         printk("Memory: %luk available (%dk kernel code, %dk data, %dk init, %ldk highmem)\n",
470                (unsigned long)nr_free_pages()<< (PAGE_SHIFT-10),
471                codepages<< (PAGE_SHIFT-10), datapages<< (PAGE_SHIFT-10),
472                initpages<< (PAGE_SHIFT-10),
473                (unsigned long) (totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10)));
474         if (sysmap)
475                 printk("System.map loaded at 0x%08x for debugger, size: %ld bytes\n",
476                         (unsigned int)sysmap, sysmap_size);
477 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
478         if (agp_special_page)
479                 printk(KERN_INFO "AGP special page: 0x%08lx\n", agp_special_page);
480 #endif
481
482         /* Make sure all our pagetable pages have page->mapping
483            and page->index set correctly. */
484         for (addr = KERNELBASE; addr != 0; addr += PGDIR_SIZE) {
485                 struct page *pg;
486                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pgd_offset_k(addr), addr);
487                 if (pmd_present(*pmd)) {
488                         pg = pmd_page(*pmd);
489                         pg->mapping = (void *) &init_mm;
490                         pg->index = addr;
491                 }
492         }
493
494         mem_init_done = 1;
495 }
496
497 /*
498  * Set phys_avail to the amount of physical memory,
499  * less the kernel text/data/bss.
500  */
501 void __init
502 set_phys_avail(unsigned long total_memory)
503 {
504         unsigned long kstart, ksize;
505
506         /*
507          * Initially, available physical memory is equivalent to all
508          * physical memory.
509          */
510
511         phys_avail.regions[0].address = PPC_MEMSTART;
512         phys_avail.regions[0].size = total_memory;
513         phys_avail.n_regions = 1;
514
515         /*
516          * Map out the kernel text/data/bss from the available physical
517          * memory.
518          */
519
520         kstart = __pa(_stext);  /* should be 0 */
521         ksize = PAGE_ALIGN(klimit - _stext);
522
523         mem_pieces_remove(&phys_avail, kstart, ksize, 0);
524         mem_pieces_remove(&phys_avail, 0, 0x4000, 0);
525
526 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INITRD)
527         /* Remove the init RAM disk from the available memory. */
528         if (initrd_start) {
529                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(initrd_start),
530                                   initrd_end - initrd_start, 1);
531         }
532 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
533 #ifdef CONFIG_PPC_OF
534         /* remove the RTAS pages from the available memory */
535         if (rtas_data)
536                 mem_pieces_remove(&phys_avail, rtas_data, rtas_size, 1);
537 #endif
538         /* remove the sysmap pages from the available memory */
539         if (sysmap)
540                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(sysmap), sysmap_size, 1);
541 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
542         /* Because of some uninorth weirdness, we need a page of
543          * memory as high as possible (it must be outside of the
544          * bus address seen as the AGP aperture). It will be used
545          * by the r128 DRM driver
546          *
547          * FIXME: We need to make sure that page doesn't overlap any of the\
548          * above. This could be done by improving mem_pieces_find to be able
549          * to do a backward search from the end of the list.
550          */
551         if (_machine == _MACH_Pmac && find_devices("uni-north-agp")) {
552                 agp_special_page = (total_memory - PAGE_SIZE);
553                 mem_pieces_remove(&phys_avail, agp_special_page, PAGE_SIZE, 0);
554                 agp_special_page = (unsigned long)__va(agp_special_page);
555         }
556 #endif /* CONFIG_PPC_PMAC */
557 }
558
559 /* Mark some memory as reserved by removing it from phys_avail. */
560 void __init reserve_phys_mem(unsigned long start, unsigned long size)
561 {
562         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, size, 1);
563 }
564
565 /*
566  * This is called when a page has been modified by the kernel.
567  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
568  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
569  */
570 void flush_dcache_page(struct page *page)
571 {
572         clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
573 }
574
575 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
576 {
577 #ifdef CONFIG_BOOKE
578         __flush_dcache_icache(kmap(page));
579         kunmap(page);
580 #else
581         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
582 #endif
583
584 }
585 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
586 {
587         clear_page(page);
588         clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
589 }
590
591 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
592                     struct page *pg)
593 {
594         copy_page(vto, vfrom);
595         clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
596 }
597
598 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
599                              unsigned long addr, int len)
600 {
601         unsigned long maddr;
602
603         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
604         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
605         kunmap(page);
606 }
607
608 /*
609  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
610  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
611  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
612  * the updated linux PTE.
613  */
614 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
615                       pte_t pte)
616 {
617         /* handle i-cache coherency */
618         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
619
620         if (pfn_valid(pfn)) {
621                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
622                 if (!PageReserved(page)
623                     && !test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
624                         if (vma->vm_mm == current->active_mm)
625                                 __flush_dcache_icache((void *) address);
626                         else
627                                 flush_dcache_icache_page(page);
628                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
629                 }
630         }
631
632 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
633         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
634         if (Hash != 0 && pte_young(pte)) {
635                 struct mm_struct *mm;
636                 pmd_t *pmd;
637
638                 mm = (address < TASK_SIZE)? vma->vm_mm: &init_mm;
639                 pmd = pmd_offset(pgd_offset(mm, address), address);
640                 if (!pmd_none(*pmd))
641                         add_hash_page(mm->context, address, pmd_val(*pmd));
642         }
643 #endif
644 }