arch/ppc/mm/pgtable.c

   1 /*
   2  * This file contains the routines setting up the linux page tables.
   3  *  -- paulus
   4  *
   5  *  Derived from arch/ppc/mm/init.c:
   6  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   7  *
   8  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   9  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
  10  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  11  *  Amiga/APUS changes by Jesper Skov (jskov@cygnus.co.uk).
  12  *
  13  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  14  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  15  *
  16  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  17  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  18  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  19  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  20  *
  21  */
  22
  23 #include <linux/config.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/types.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/vmalloc.h>
  28 #include <linux/init.h>
  29 #include <linux/highmem.h>
  30
  31 #include <asm/pgtable.h>
  32 #include <asm/pgalloc.h>
  33 #include <asm/io.h>
  34
  35 #include "mmu_decl.h"
  36
  37 unsigned long ioremap_base;
  38 unsigned long ioremap_bot;
  39 int io_bat_index;
  40
  41 #if defined(CONFIG_6xx) || defined(CONFIG_POWER3)
  42 #define HAVE_BATS       1
  43 #endif
  44
  45 extern char etext[], _stext[];
  46
  47 #ifdef CONFIG_SMP
  48 extern void hash_page_sync(void);
  49 #endif
  50
  51 #ifdef HAVE_BATS
  52 extern unsigned long v_mapped_by_bats(unsigned long va);
  53 extern unsigned long p_mapped_by_bats(unsigned long pa);
  54 void setbat(int index, unsigned long virt, unsigned long phys,
  55             unsigned int size, int flags);
  56
  57 #else /* !HAVE_BATS */
  58 #define v_mapped_by_bats(x)     (0UL)
  59 #define p_mapped_by_bats(x)     (0UL)
  60 #endif /* HAVE_BATS */
  61
  62 #ifdef CONFIG_44x
  63 /* 44x uses an 8kB pgdir because it has 8-byte Linux PTEs. */
  64 #define PGDIR_ORDER     1
  65 #else
  66 #define PGDIR_ORDER     0
  67 #endif
  68
  69 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
  70 {
  71         pgd_t *ret;
  72
  73         if ((ret = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL, PGDIR_ORDER)) != NULL)
  74                 clear_pages(ret, PGDIR_ORDER);
  75         return ret;
  76 }
  77
  78 void pgd_free(pgd_t *pgd)
  79 {
  80         free_pages((unsigned long)pgd, PGDIR_ORDER);
  81 }
  82
  83 pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
  84 {
  85         pte_t *pte;
  86         extern int mem_init_done;
  87         extern void *early_get_page(void);
  88
  89         if (mem_init_done) {
  90                 pte = (pte_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
  91                 if (pte) {
  92                         struct page *ptepage = virt_to_page(pte);
  93                         ptepage->mapping = (void *) mm;
  94                         ptepage->index = address & PMD_MASK;
  95                 }
  96         } else
  97                 pte = (pte_t *)early_get_page();
  98         if (pte)
  99                 clear_page(pte);
 100         return pte;
 101 }
 102
 103 struct page *pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
 104 {
 105         struct page *ptepage;
 106
 107 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
 108         int flags = GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_REPEAT;
 109 #else
 110         int flags = GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT;
 111 #endif
 112
 113         ptepage = alloc_pages(flags, 0);
 114         if (ptepage) {
 115                 ptepage->mapping = (void *) mm;
 116                 ptepage->index = address & PMD_MASK;
 117                 clear_highpage(ptepage);
 118         }
 119         return ptepage;
 120 }
 121
 122 void pte_free_kernel(pte_t *pte)
 123 {
 124 #ifdef CONFIG_SMP
 125         hash_page_sync();
 126 #endif
 127         virt_to_page(pte)->mapping = NULL;
 128         free_page((unsigned long)pte);
 129 }
 130
 131 void pte_free(struct page *ptepage)
 132 {
 133 #ifdef CONFIG_SMP
 134         hash_page_sync();
 135 #endif
 136         ptepage->mapping = NULL;
 137         __free_page(ptepage);
 138 }
 139
 140 #ifndef CONFIG_44x
 141 void *
 142 ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 143 {
 144         return __ioremap(addr, size, _PAGE_NO_CACHE);
 145 }
 146 #else /* CONFIG_44x */
 147 void *
 148 ioremap64(unsigned long long addr, unsigned long size)
 149 {
 150         return __ioremap(addr, size, _PAGE_NO_CACHE);
 151 }
 152
 153 void *
 154 ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 155 {
 156         phys_addr_t addr64 = fixup_bigphys_addr(addr, size);
 157
 158         return ioremap64(addr64, size);
 159 }
 160 #endif /* CONFIG_44x */
 161
 162 void *
 163 __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size, unsigned long flags)
 164 {
 165         unsigned long v, i;
 166         phys_addr_t p;
 167         int err;
 168
 169         /*
 170          * Choose an address to map it to.
 171          * Once the vmalloc system is running, we use it.
 172          * Before then, we use space going down from ioremap_base
 173          * (ioremap_bot records where we're up to).
 174          */
 175         p = addr & PAGE_MASK;
 176         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - p;
 177
 178         /*
 179          * If the address lies within the first 16 MB, assume it's in ISA
 180          * memory space
 181          */
 182         if (p < 16*1024*1024)
 183                 p += _ISA_MEM_BASE;
 184
 185         /*
 186          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using.
 187          * mem_init() sets high_memory so only do the check after that.
 188          */
 189         if ( mem_init_done && (p < virt_to_phys(high_memory)) )
 190         {
 191                 printk("__ioremap(): phys addr "PTE_FMT" is RAM lr %p\n", p,
 192                        __builtin_return_address(0));
 193                 return NULL;
 194         }
 195
 196         if (size == 0)
 197                 return NULL;
 198
 199         /*
 200          * Is it already mapped?  Perhaps overlapped by a previous
 201          * BAT mapping.  If the whole area is mapped then we're done,
 202          * otherwise remap it since we want to keep the virt addrs for
 203          * each request contiguous.
 204          *
 205          * We make the assumption here that if the bottom and top
 206          * of the range we want are mapped then it's mapped to the
 207          * same virt address (and this is contiguous).
 208          *  -- Cort
 209          */
 210         if ((v = p_mapped_by_bats(p)) /*&& p_mapped_by_bats(p+size-1)*/ )
 211                 goto out;
 212
 213         if (mem_init_done) {
 214                 struct vm_struct *area;
 215                 area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP);
 216                 if (area == 0)
 217                         return NULL;
 218                 v = (unsigned long) area->addr;
 219         } else {
 220                 v = (ioremap_bot -= size);
 221         }
 222
 223         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 224                 flags |= _PAGE_KERNEL;
 225         if (flags & _PAGE_NO_CACHE)
 226                 flags |= _PAGE_GUARDED;
 227
 228         /*
 229          * Should check if it is a candidate for a BAT mapping
 230          */
 231
 232         err = 0;
 233         for (i = 0; i < size && err == 0; i += PAGE_SIZE)
 234                 err = map_page(v+i, p+i, flags);
 235         if (err) {
 236                 if (mem_init_done)
 237                         vunmap((void *)v);
 238                 return NULL;
 239         }
 240
 241 out:
 242         return (void *) (v + ((unsigned long)addr & ~PAGE_MASK));
 243 }
 244
 245 void iounmap(void *addr)
 246 {
 247         /*
 248          * If mapped by BATs then there is nothing to do.
 249          * Calling vfree() generates a benign warning.
 250          */
 251         if (v_mapped_by_bats((unsigned long)addr)) return;
 252
 253         if (addr > high_memory && (unsigned long) addr < ioremap_bot)
 254                 vunmap((void *) (PAGE_MASK & (unsigned long)addr));
 255 }
 256
 257 int
 258 map_page(unsigned long va, phys_addr_t pa, int flags)
 259 {
 260         pmd_t *pd;
 261         pte_t *pg;
 262         int err = -ENOMEM;
 263
 264         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
 265         /* Use upper 10 bits of VA to index the first level map */
 266         pd = pmd_offset(pgd_offset_k(va), va);
 267         /* Use middle 10 bits of VA to index the second-level map */
 268         pg = pte_alloc_kernel(&init_mm, pd, va);
 269         if (pg != 0) {
 270                 err = 0;
 271                 set_pte(pg, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT, __pgprot(flags)));
 272                 if (mem_init_done)
 273                         flush_HPTE(0, va, pmd_val(*pd));
 274         }
 275         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
 276         return err;
 277 }
 278
 279 /*
 280  * Map in all of physical memory starting at KERNELBASE.
 281  */
 282 void __init mapin_ram(void)
 283 {
 284         unsigned long v, p, s, f;
 285
 286         s = mmu_mapin_ram();
 287         v = KERNELBASE + s;
 288         p = PPC_MEMSTART + s;
 289         for (; s < total_lowmem; s += PAGE_SIZE) {
 290                 if ((char *) v >= _stext && (char *) v < etext)
 291                         f = _PAGE_RAM_TEXT;
 292                 else
 293                         f = _PAGE_RAM;
 294                 map_page(v, p, f);
 295                 v += PAGE_SIZE;
 296                 p += PAGE_SIZE;
 297         }
 298 }
 299
 300 /* is x a power of 2? */
 301 #define is_power_of_2(x)        ((x) != 0 && (((x) & ((x) - 1)) == 0))
 302
 303 /*
 304  * Set up a mapping for a block of I/O.
 305  * virt, phys, size must all be page-aligned.
 306  * This should only be called before ioremap is called.
 307  */
 308 void __init io_block_mapping(unsigned long virt, phys_addr_t phys,
 309                              unsigned int size, int flags)
 310 {
 311         int i;
 312
 313         if (virt > KERNELBASE && virt < ioremap_bot)
 314                 ioremap_bot = ioremap_base = virt;
 315
 316 #ifdef HAVE_BATS
 317         /*
 318          * Use a BAT for this if possible...
 319          */
 320         if (io_bat_index < 2 && is_power_of_2(size)
 321             && (virt & (size - 1)) == 0 && (phys & (size - 1)) == 0) {
 322                 setbat(io_bat_index, virt, phys, size, flags);
 323                 ++io_bat_index;
 324                 return;
 325         }
 326 #endif /* HAVE_BATS */
 327
 328         /* No BATs available, put it in the page tables. */
 329         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
 330                 map_page(virt + i, phys + i, flags);
 331 }
 332
 333 /* Scan the real Linux page tables and return a PTE pointer for
 334  * a virtual address in a context.
 335  * Returns true (1) if PTE was found, zero otherwise.  The pointer to
 336  * the PTE pointer is unmodified if PTE is not found.
 337  */
 338 int
 339 get_pteptr(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t **ptep)
 340 {
 341         pgd_t   *pgd;
 342         pmd_t   *pmd;
 343         pte_t   *pte;
 344         int     retval = 0;
 345
 346         pgd = pgd_offset(mm, addr & PAGE_MASK);
 347         if (pgd) {
 348                 pmd = pmd_offset(pgd, addr & PAGE_MASK);
 349                 if (pmd_present(*pmd)) {
 350                         pte = pte_offset_map(pmd, addr & PAGE_MASK);
 351                         if (pte) {
 352                                 retval = 1;
 353                                 *ptep = pte;
 354                                 /* XXX caller needs to do pte_unmap, yuck */
 355                         }
 356                 }
 357         }
 358         return(retval);
 359 }
 360
 361 /* Find physical address for this virtual address.  Normally used by
 362  * I/O functions, but anyone can call it.
 363  */
 364 unsigned long iopa(unsigned long addr)
 365 {
 366         unsigned long pa;
 367
 368         /* I don't know why this won't work on PMacs or CHRP.  It
 369          * appears there is some bug, or there is some implicit
 370          * mapping done not properly represented by BATs or in page
 371          * tables.......I am actively working on resolving this, but
 372          * can't hold up other stuff.  -- Dan
 373          */
 374         pte_t *pte;
 375         struct mm_struct *mm;
 376
 377         /* Check the BATs */
 378         pa = v_mapped_by_bats(addr);
 379         if (pa)
 380                 return pa;
 381
 382         /* Allow mapping of user addresses (within the thread)
 383          * for DMA if necessary.
 384          */
 385         if (addr < TASK_SIZE)
 386                 mm = current->mm;
 387         else
 388                 mm = &init_mm;
 389
 390         pa = 0;
 391         if (get_pteptr(mm, addr, &pte)) {
 392                 pa = (pte_val(*pte) & PAGE_MASK) | (addr & ~PAGE_MASK);
 393                 pte_unmap(pte);
 394         }
 395
 396         return(pa);
 397 }
 398
 399 /* This is will find the virtual address for a physical one....
 400  * Swiped from APUS, could be dangerous :-).
 401  * This is only a placeholder until I really find a way to make this
 402  * work.  -- Dan
 403  */
 404 unsigned long
 405 mm_ptov (unsigned long paddr)
 406 {
 407         unsigned long ret;
 408 #if 0
 409         if (paddr < 16*1024*1024)
 410                 ret = ZTWO_VADDR(paddr);
 411         else {
 412                 int i;
 413
 414                 for (i = 0; i < kmap_chunk_count;){
 415                         unsigned long phys = kmap_chunks[i++];
 416                         unsigned long size = kmap_chunks[i++];
 417                         unsigned long virt = kmap_chunks[i++];
 418                         if (paddr >= phys
 419                             && paddr < (phys + size)){
 420                                 ret = virt + paddr - phys;
 421                                 goto exit;
 422                         }
 423                 }
 424
 425                 ret = (unsigned long) __va(paddr);
 426         }
 427 exit:
 428 #ifdef DEBUGPV
 429         printk ("PTOV(%lx)=%lx\n", paddr, ret);
 430 #endif
 431 #else
 432         ret = (unsigned long)paddr + KERNELBASE;
 433 #endif
 434         return ret;
 435 }
 436