vserver 1.9.3
[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 int __map_without_ltlbs;
108
109 /* max amount of RAM to use */
110 unsigned long __max_memory;
111 /* max amount of low RAM to map in */
112 unsigned long __max_low_memory = MAX_LOW_MEM;
113
114 void show_mem(void)
115 {
116         int i,free = 0,total = 0,reserved = 0;
117         int shared = 0, cached = 0;
118         int highmem = 0;
119
120         printk("Mem-info:\n");
121         show_free_areas();
122         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
123         i = max_mapnr;
124         while (i-- > 0) {
125                 total++;
126                 if (PageHighMem(mem_map+i))
127                         highmem++;
128                 if (PageReserved(mem_map+i))
129                         reserved++;
130                 else if (PageSwapCache(mem_map+i))
131                         cached++;
132                 else if (!page_count(mem_map+i))
133                         free++;
134                 else
135                         shared += page_count(mem_map+i) - 1;
136         }
137         printk("%d pages of RAM\n",total);
138         printk("%d pages of HIGHMEM\n", highmem);
139         printk("%d free pages\n",free);
140         printk("%d reserved pages\n",reserved);
141         printk("%d pages shared\n",shared);
142         printk("%d pages swap cached\n",cached);
143 }
144
145 /* Free up now-unused memory */
146 static void free_sec(unsigned long start, unsigned long end, const char *name)
147 {
148         unsigned long cnt = 0;
149
150         while (start < end) {
151                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
152                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
153                 free_page(start);
154                 cnt++;
155                 start += PAGE_SIZE;
156         }
157         if (cnt) {
158                 printk(" %ldk %s", cnt << (PAGE_SHIFT - 10), name);
159                 totalram_pages += cnt;
160         }
161 }
162
163 void free_initmem(void)
164 {
165 #define FREESEC(TYPE) \
166         free_sec((unsigned long)(&__ ## TYPE ## _begin), \
167                  (unsigned long)(&__ ## TYPE ## _end), \
168                  #TYPE);
169
170         printk ("Freeing unused kernel memory:");
171         FREESEC(init);
172         if (_machine != _MACH_Pmac)
173                 FREESEC(pmac);
174         if (_machine != _MACH_chrp)
175                 FREESEC(chrp);
176         if (_machine != _MACH_prep)
177                 FREESEC(prep);
178         if (!have_of)
179                 FREESEC(openfirmware);
180         printk("\n");
181 #undef FREESEC
182 }
183
184 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
185 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
186 {
187         printk ("Freeing initrd memory: %ldk freed\n", (end - start) >> 10);
188
189         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
190                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
191                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
192                 free_page(start);
193                 totalram_pages++;
194         }
195 }
196 #endif
197
198 /*
199  * Check for command-line options that affect what MMU_init will do.
200  */
201 void MMU_setup(void)
202 {
203         /* Check for nobats option (used in mapin_ram). */
204         if (strstr(cmd_line, "nobats")) {
205                 __map_without_bats = 1;
206         }
207
208         if (strstr(cmd_line, "noltlbs")) {
209                 __map_without_ltlbs = 1;
210         }
211
212         /* Look for mem= option on command line */
213         if (strstr(cmd_line, "mem=")) {
214                 char *p, *q;
215                 unsigned long maxmem = 0;
216
217                 for (q = cmd_line; (p = strstr(q, "mem=")) != 0; ) {
218                         q = p + 4;
219                         if (p > cmd_line && p[-1] != ' ')
220                                 continue;
221                         maxmem = simple_strtoul(q, &q, 0);
222                         if (*q == 'k' || *q == 'K') {
223                                 maxmem <<= 10;
224                                 ++q;
225                         } else if (*q == 'm' || *q == 'M') {
226                                 maxmem <<= 20;
227                                 ++q;
228                         }
229                 }
230                 __max_memory = maxmem;
231         }
232 }
233
234 /*
235  * MMU_init sets up the basic memory mappings for the kernel,
236  * including both RAM and possibly some I/O regions,
237  * and sets up the page tables and the MMU hardware ready to go.
238  */
239 void __init MMU_init(void)
240 {
241         if (ppc_md.progress)
242                 ppc_md.progress("MMU:enter", 0x111);
243
244         /* parse args from command line */
245         MMU_setup();
246
247         /*
248          * Figure out how much memory we have, how much
249          * is lowmem, and how much is highmem.  If we were
250          * passed the total memory size from the bootloader,
251          * just use it.
252          */
253         if (boot_mem_size)
254                 total_memory = boot_mem_size;
255         else
256                 total_memory = ppc_md.find_end_of_memory();
257
258         if (__max_memory && total_memory > __max_memory)
259                 total_memory = __max_memory;
260         total_lowmem = total_memory;
261 #ifdef CONFIG_FSL_BOOKE
262         /* Freescale Book-E parts expect lowmem to be mapped by fixed TLB
263          * entries, so we need to adjust lowmem to match the amount we can map
264          * in the fixed entries */
265         adjust_total_lowmem();
266 #endif /* CONFIG_FSL_BOOKE */
267         if (total_lowmem > __max_low_memory) {
268                 total_lowmem = __max_low_memory;
269 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
270                 total_memory = total_lowmem;
271 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
272         }
273         set_phys_avail(total_lowmem);
274
275         /* Initialize the MMU hardware */
276         if (ppc_md.progress)
277                 ppc_md.progress("MMU:hw init", 0x300);
278         MMU_init_hw();
279
280         /* Map in all of RAM starting at KERNELBASE */
281         if (ppc_md.progress)
282                 ppc_md.progress("MMU:mapin", 0x301);
283         mapin_ram();
284
285 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
286         ioremap_base = PKMAP_BASE;
287 #else
288         ioremap_base = 0xfe000000UL;    /* for now, could be 0xfffff000 */
289 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
290         ioremap_bot = ioremap_base;
291
292         /* Map in I/O resources */
293         if (ppc_md.progress)
294                 ppc_md.progress("MMU:setio", 0x302);
295         if (ppc_md.setup_io_mappings)
296                 ppc_md.setup_io_mappings();
297
298         /* Initialize the context management stuff */
299         mmu_context_init();
300
301         if (ppc_md.progress)
302                 ppc_md.progress("MMU:exit", 0x211);
303
304 #ifdef CONFIG_BOOTX_TEXT
305         /* By default, we are no longer mapped */
306         boot_text_mapped = 0;
307         /* Must be done last, or ppc_md.progress will die. */
308         map_boot_text();
309 #endif
310 }
311
312 /* This is only called until mem_init is done. */
313 void __init *early_get_page(void)
314 {
315         void *p;
316
317         if (init_bootmem_done) {
318                 p = alloc_bootmem_pages(PAGE_SIZE);
319         } else {
320                 p = mem_pieces_find(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
321         }
322         return p;
323 }
324
325 /*
326  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
327  * have available.
328  */
329 void __init do_init_bootmem(void)
330 {
331         unsigned long start, size;
332         int i;
333
334         /*
335          * Find an area to use for the bootmem bitmap.
336          * We look for the first area which is at least
337          * 128kB in length (128kB is enough for a bitmap
338          * for 4GB of memory, using 4kB pages), plus 1 page
339          * (in case the address isn't page-aligned).
340          */
341         start = 0;
342         size = 0;
343         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i) {
344                 unsigned long a = phys_avail.regions[i].address;
345                 unsigned long s = phys_avail.regions[i].size;
346                 if (s <= size)
347                         continue;
348                 start = a;
349                 size = s;
350                 if (s >= 33 * PAGE_SIZE)
351                         break;
352         }
353         start = PAGE_ALIGN(start);
354
355         min_low_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
356         max_low_pfn = (PPC_MEMSTART + total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
357         max_pfn = (PPC_MEMSTART + total_memory) >> PAGE_SHIFT;
358         boot_mapsize = init_bootmem_node(&contig_page_data, min_low_pfn,
359                                          PPC_MEMSTART >> PAGE_SHIFT,
360                                          max_low_pfn);
361
362         /* remove the bootmem bitmap from the available memory */
363         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, boot_mapsize, 1);
364
365         /* add everything in phys_avail into the bootmem map */
366         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i)
367                 free_bootmem(phys_avail.regions[i].address,
368                              phys_avail.regions[i].size);
369
370         init_bootmem_done = 1;
371 }
372
373 /*
374  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
375  */
376 void __init paging_init(void)
377 {
378         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES], i;
379
380 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
381         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
382         pkmap_page_table = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
383                         (PKMAP_BASE), PKMAP_BASE), PKMAP_BASE);
384         map_page(KMAP_FIX_BEGIN, 0, 0); /* XXX gross */
385         kmap_pte = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
386                         (KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN);
387         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
388 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
389
390         /*
391          * All pages are DMA-able so we put them all in the DMA zone.
392          */
393         zones_size[ZONE_DMA] = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
394         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++)
395                 zones_size[i] = 0;
396
397 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
398         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = (total_memory - total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
399 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
400
401         free_area_init(zones_size);
402 }
403
404 void __init mem_init(void)
405 {
406         unsigned long addr;
407         int codepages = 0;
408         int datapages = 0;
409         int initpages = 0;
410 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
411         unsigned long highmem_mapnr;
412
413         highmem_mapnr = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
414         highmem_start_page = mem_map + highmem_mapnr;
415 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
416         max_mapnr = total_memory >> PAGE_SHIFT;
417
418         high_memory = (void *) __va(PPC_MEMSTART + total_lowmem);
419         num_physpages = max_mapnr;      /* RAM is assumed contiguous */
420
421         totalram_pages += free_all_bootmem();
422
423 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
424         /* if we are booted from BootX with an initial ramdisk,
425            make sure the ramdisk pages aren't reserved. */
426         if (initrd_start) {
427                 for (addr = initrd_start; addr < initrd_end; addr += PAGE_SIZE)
428                         ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
429         }
430 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
431
432 #ifdef CONFIG_PPC_OF
433         /* mark the RTAS pages as reserved */
434         if ( rtas_data )
435                 for (addr = (ulong)__va(rtas_data);
436                      addr < PAGE_ALIGN((ulong)__va(rtas_data)+rtas_size) ;
437                      addr += PAGE_SIZE)
438                         SetPageReserved(virt_to_page(addr));
439 #endif
440 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
441         if (agp_special_page)
442                 SetPageReserved(virt_to_page(agp_special_page));
443 #endif
444         if ( sysmap )
445                 for (addr = (unsigned long)sysmap;
446                      addr < PAGE_ALIGN((unsigned long)sysmap+sysmap_size) ;
447                      addr += PAGE_SIZE)
448                         SetPageReserved(virt_to_page(addr));
449
450         for (addr = PAGE_OFFSET; addr < (unsigned long)high_memory;
451              addr += PAGE_SIZE) {
452                 if (!PageReserved(virt_to_page(addr)))
453                         continue;
454                 if (addr < (ulong) etext)
455                         codepages++;
456                 else if (addr >= (unsigned long)&__init_begin
457                          && addr < (unsigned long)&__init_end)
458                         initpages++;
459                 else if (addr < (ulong) klimit)
460                         datapages++;
461         }
462
463 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
464         {
465                 unsigned long pfn;
466
467                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
468                         struct page *page = mem_map + pfn;
469
470                         ClearPageReserved(page);
471                         set_bit(PG_highmem, &page->flags);
472                         set_page_count(page, 1);
473                         __free_page(page);
474                         totalhigh_pages++;
475                 }
476                 totalram_pages += totalhigh_pages;
477         }
478 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
479
480         printk("Memory: %luk available (%dk kernel code, %dk data, %dk init, %ldk highmem)\n",
481                (unsigned long)nr_free_pages()<< (PAGE_SHIFT-10),
482                codepages<< (PAGE_SHIFT-10), datapages<< (PAGE_SHIFT-10),
483                initpages<< (PAGE_SHIFT-10),
484                (unsigned long) (totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10)));
485         if (sysmap)
486                 printk("System.map loaded at 0x%08x for debugger, size: %ld bytes\n",
487                         (unsigned int)sysmap, sysmap_size);
488 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
489         if (agp_special_page)
490                 printk(KERN_INFO "AGP special page: 0x%08lx\n", agp_special_page);
491 #endif
492
493         /* Make sure all our pagetable pages have page->mapping
494            and page->index set correctly. */
495         for (addr = KERNELBASE; addr != 0; addr += PGDIR_SIZE) {
496                 struct page *pg;
497                 pmd_t *pmd = pmd_offset(pgd_offset_k(addr), addr);
498                 if (pmd_present(*pmd)) {
499                         pg = pmd_page(*pmd);
500                         pg->mapping = (void *) &init_mm;
501                         pg->index = addr;
502                 }
503         }
504
505         mem_init_done = 1;
506 }
507
508 /*
509  * Set phys_avail to the amount of physical memory,
510  * less the kernel text/data/bss.
511  */
512 void __init
513 set_phys_avail(unsigned long total_memory)
514 {
515         unsigned long kstart, ksize;
516
517         /*
518          * Initially, available physical memory is equivalent to all
519          * physical memory.
520          */
521
522         phys_avail.regions[0].address = PPC_MEMSTART;
523         phys_avail.regions[0].size = total_memory;
524         phys_avail.n_regions = 1;
525
526         /*
527          * Map out the kernel text/data/bss from the available physical
528          * memory.
529          */
530
531         kstart = __pa(_stext);  /* should be 0 */
532         ksize = PAGE_ALIGN(klimit - _stext);
533
534         mem_pieces_remove(&phys_avail, kstart, ksize, 0);
535         mem_pieces_remove(&phys_avail, 0, 0x4000, 0);
536
537 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INITRD)
538         /* Remove the init RAM disk from the available memory. */
539         if (initrd_start) {
540                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(initrd_start),
541                                   initrd_end - initrd_start, 1);
542         }
543 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
544 #ifdef CONFIG_PPC_OF
545         /* remove the RTAS pages from the available memory */
546         if (rtas_data)
547                 mem_pieces_remove(&phys_avail, rtas_data, rtas_size, 1);
548 #endif
549         /* remove the sysmap pages from the available memory */
550         if (sysmap)
551                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(sysmap), sysmap_size, 1);
552 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
553         /* Because of some uninorth weirdness, we need a page of
554          * memory as high as possible (it must be outside of the
555          * bus address seen as the AGP aperture). It will be used
556          * by the r128 DRM driver
557          *
558          * FIXME: We need to make sure that page doesn't overlap any of the\
559          * above. This could be done by improving mem_pieces_find to be able
560          * to do a backward search from the end of the list.
561          */
562         if (_machine == _MACH_Pmac && find_devices("uni-north-agp")) {
563                 agp_special_page = (total_memory - PAGE_SIZE);
564                 mem_pieces_remove(&phys_avail, agp_special_page, PAGE_SIZE, 0);
565                 agp_special_page = (unsigned long)__va(agp_special_page);
566         }
567 #endif /* CONFIG_PPC_PMAC */
568 }
569
570 /* Mark some memory as reserved by removing it from phys_avail. */
571 void __init reserve_phys_mem(unsigned long start, unsigned long size)
572 {
573         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, size, 1);
574 }
575
576 /*
577  * This is called when a page has been modified by the kernel.
578  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
579  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
580  */
581 void flush_dcache_page(struct page *page)
582 {
583         clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
584 }
585
586 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
587 {
588 #ifdef CONFIG_BOOKE
589         __flush_dcache_icache(kmap(page));
590         kunmap(page);
591 #else
592         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
593 #endif
594
595 }
596 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
597 {
598         clear_page(page);
599         clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
600 }
601
602 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
603                     struct page *pg)
604 {
605         copy_page(vto, vfrom);
606         clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
607 }
608
609 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
610                              unsigned long addr, int len)
611 {
612         unsigned long maddr;
613
614         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
615         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
616         kunmap(page);
617 }
618
619 /*
620  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
621  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
622  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
623  * the updated linux PTE.
624  */
625 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
626                       pte_t pte)
627 {
628         /* handle i-cache coherency */
629         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
630
631         if (pfn_valid(pfn)) {
632                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
633                 if (!PageReserved(page)
634                     && !test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
635                         if (vma->vm_mm == current->active_mm)
636                                 __flush_dcache_icache((void *) address);
637                         else
638                                 flush_dcache_icache_page(page);
639                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
640                 }
641         }
642
643 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
644         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
645         if (Hash != 0 && pte_young(pte)) {
646                 struct mm_struct *mm;
647                 pmd_t *pmd;
648
649                 mm = (address < TASK_SIZE)? vma->vm_mm: &init_mm;
650                 pmd = pmd_offset(pgd_offset(mm, address), address);
651                 if (!pmd_none(*pmd))
652                         add_hash_page(mm->context, address, pmd_val(*pmd));
653         }
654 #endif
655 }