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         else
  92                 pte = (pte_t *)early_get_page();
  93         if (pte)
  94                 clear_page(pte);
  95         return pte;
  96 }
  97
  98 struct page *pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
  99 {
 100         struct page *pte;
 101
 102 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
 103         int flags = GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_REPEAT;
 104 #else
 105         int flags = GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT;
 106 #endif
 107
 108         pte = alloc_pages(flags, 0);
 109         if (pte)
 110                 clear_highpage(pte);
 111         return pte;
 112 }
 113
 114 void pte_free_kernel(pte_t *pte)
 115 {
 116 #ifdef CONFIG_SMP
 117         hash_page_sync();
 118 #endif
 119         free_page((unsigned long)pte);
 120 }
 121
 122 void pte_free(struct page *pte)
 123 {
 124 #ifdef CONFIG_SMP
 125         hash_page_sync();
 126 #endif
 127         __free_page(pte);
 128 }
 129
 130 #ifndef CONFIG_44x
 131 void *
 132 ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 133 {
 134         return __ioremap(addr, size, _PAGE_NO_CACHE);
 135 }
 136 #else /* CONFIG_44x */
 137 void *
 138 ioremap64(unsigned long long addr, unsigned long size)
 139 {
 140         return __ioremap(addr, size, _PAGE_NO_CACHE);
 141 }
 142
 143 void *
 144 ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
 145 {
 146         phys_addr_t addr64 = fixup_bigphys_addr(addr, size);
 147
 148         return ioremap64(addr64, size);
 149 }
 150 #endif /* CONFIG_44x */
 151
 152 void *
 153 __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size, unsigned long flags)
 154 {
 155         unsigned long v, i;
 156         phys_addr_t p;
 157         int err;
 158
 159         /*
 160          * Choose an address to map it to.
 161          * Once the vmalloc system is running, we use it.
 162          * Before then, we use space going down from ioremap_base
 163          * (ioremap_bot records where we're up to).
 164          */
 165         p = addr & PAGE_MASK;
 166         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - p;
 167
 168         /*
 169          * If the address lies within the first 16 MB, assume it's in ISA
 170          * memory space
 171          */
 172         if (p < 16*1024*1024)
 173                 p += _ISA_MEM_BASE;
 174
 175         /*
 176          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using.
 177          * mem_init() sets high_memory so only do the check after that.
 178          */
 179         if ( mem_init_done && (p < virt_to_phys(high_memory)) )
 180         {
 181                 printk("__ioremap(): phys addr "PTE_FMT" is RAM lr %p\n", p,
 182                        __builtin_return_address(0));
 183                 return NULL;
 184         }
 185
 186         if (size == 0)
 187                 return NULL;
 188
 189         /*
 190          * Is it already mapped?  Perhaps overlapped by a previous
 191          * BAT mapping.  If the whole area is mapped then we're done,
 192          * otherwise remap it since we want to keep the virt addrs for
 193          * each request contiguous.
 194          *
 195          * We make the assumption here that if the bottom and top
 196          * of the range we want are mapped then it's mapped to the
 197          * same virt address (and this is contiguous).
 198          *  -- Cort
 199          */
 200         if ((v = p_mapped_by_bats(p)) /*&& p_mapped_by_bats(p+size-1)*/ )
 201                 goto out;
 202
 203         if (mem_init_done) {
 204                 struct vm_struct *area;
 205                 area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP);
 206                 if (area == 0)
 207                         return NULL;
 208                 v = (unsigned long) area->addr;
 209         } else {
 210                 v = (ioremap_bot -= size);
 211         }
 212
 213         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
 214                 flags |= _PAGE_KERNEL;
 215         if (flags & _PAGE_NO_CACHE)
 216                 flags |= _PAGE_GUARDED;
 217
 218         /*
 219          * Should check if it is a candidate for a BAT mapping
 220          */
 221
 222         err = 0;
 223         for (i = 0; i < size && err == 0; i += PAGE_SIZE)
 224                 err = map_page(v+i, p+i, flags);
 225         if (err) {
 226                 if (mem_init_done)
 227                         vunmap((void *)v);
 228                 return NULL;
 229         }
 230
 231 out:
 232         return (void *) (v + ((unsigned long)addr & ~PAGE_MASK));
 233 }
 234
 235 void iounmap(void *addr)
 236 {
 237         /*
 238          * If mapped by BATs then there is nothing to do.
 239          * Calling vfree() generates a benign warning.
 240          */
 241         if (v_mapped_by_bats((unsigned long)addr)) return;
 242
 243         if (addr > high_memory && (unsigned long) addr < ioremap_bot)
 244                 vunmap((void *) (PAGE_MASK & (unsigned long)addr));
 245 }
 246
 247 int
 248 map_page(unsigned long va, phys_addr_t pa, int flags)
 249 {
 250         pmd_t *pd;
 251         pte_t *pg;
 252         int err = -ENOMEM;
 253
 254         spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
 255         /* Use upper 10 bits of VA to index the first level map */
 256         pd = pmd_offset(pgd_offset_k(va), va);
 257         /* Use middle 10 bits of VA to index the second-level map */
 258         pg = pte_alloc_kernel(&init_mm, pd, va);
 259         if (pg != 0) {
 260                 err = 0;
 261                 set_pte(pg, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT, __pgprot(flags)));
 262                 if (mem_init_done)
 263                         flush_HPTE(0, va, pmd_val(*pd));
 264         }
 265         spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
 266         return err;
 267 }
 268
 269 /*
 270  * Map in all of physical memory starting at KERNELBASE.
 271  */
 272 void __init mapin_ram(void)
 273 {
 274         unsigned long v, p, s, f;
 275
 276         s = mmu_mapin_ram();
 277         v = KERNELBASE + s;
 278         p = PPC_MEMSTART + s;
 279         for (; s < total_lowmem; s += PAGE_SIZE) {
 280                 if ((char *) v >= _stext && (char *) v < etext)
 281                         f = _PAGE_RAM_TEXT;
 282                 else
 283                         f = _PAGE_RAM;
 284                 map_page(v, p, f);
 285                 v += PAGE_SIZE;
 286                 p += PAGE_SIZE;
 287         }
 288 }
 289
 290 /* is x a power of 2? */
 291 #define is_power_of_2(x)        ((x) != 0 && (((x) & ((x) - 1)) == 0))
 292
 293 /*
 294  * Set up a mapping for a block of I/O.
 295  * virt, phys, size must all be page-aligned.
 296  * This should only be called before ioremap is called.
 297  */
 298 void __init io_block_mapping(unsigned long virt, phys_addr_t phys,
 299                              unsigned int size, int flags)
 300 {
 301         int i;
 302
 303         if (virt > KERNELBASE && virt < ioremap_bot)
 304                 ioremap_bot = ioremap_base = virt;
 305
 306 #ifdef HAVE_BATS
 307         /*
 308          * Use a BAT for this if possible...
 309          */
 310         if (io_bat_index < 2 && is_power_of_2(size)
 311             && (virt & (size - 1)) == 0 && (phys & (size - 1)) == 0) {
 312                 setbat(io_bat_index, virt, phys, size, flags);
 313                 ++io_bat_index;
 314                 return;
 315         }
 316 #endif /* HAVE_BATS */
 317
 318         /* No BATs available, put it in the page tables. */
 319         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
 320                 map_page(virt + i, phys + i, flags);
 321 }
 322
 323 /* Scan the real Linux page tables and return a PTE pointer for
 324  * a virtual address in a context.
 325  * Returns true (1) if PTE was found, zero otherwise.  The pointer to
 326  * the PTE pointer is unmodified if PTE is not found.
 327  */
 328 int
 329 get_pteptr(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t **ptep)
 330 {
 331         pgd_t   *pgd;
 332         pmd_t   *pmd;
 333         pte_t   *pte;
 334         int     retval = 0;
 335
 336         pgd = pgd_offset(mm, addr & PAGE_MASK);
 337         if (pgd) {
 338                 pmd = pmd_offset(pgd, addr & PAGE_MASK);
 339                 if (pmd_present(*pmd)) {
 340                         pte = pte_offset_map(pmd, addr & PAGE_MASK);
 341                         if (pte) {
 342                                 retval = 1;
 343                                 *ptep = pte;
 344                                 /* XXX caller needs to do pte_unmap, yuck */
 345                         }
 346                 }
 347         }
 348         return(retval);
 349 }
 350
 351 /* Find physical address for this virtual address.  Normally used by
 352  * I/O functions, but anyone can call it.
 353  */
 354 unsigned long iopa(unsigned long addr)
 355 {
 356         unsigned long pa;
 357
 358         /* I don't know why this won't work on PMacs or CHRP.  It
 359          * appears there is some bug, or there is some implicit
 360          * mapping done not properly represented by BATs or in page
 361          * tables.......I am actively working on resolving this, but
 362          * can't hold up other stuff.  -- Dan
 363          */
 364         pte_t *pte;
 365         struct mm_struct *mm;
 366
 367         /* Check the BATs */
 368         pa = v_mapped_by_bats(addr);
 369         if (pa)
 370                 return pa;
 371
 372         /* Allow mapping of user addresses (within the thread)
 373          * for DMA if necessary.
 374          */
 375         if (addr < TASK_SIZE)
 376                 mm = current->mm;
 377         else
 378                 mm = &init_mm;
 379
 380         pa = 0;
 381         if (get_pteptr(mm, addr, &pte)) {
 382                 pa = (pte_val(*pte) & PAGE_MASK) | (addr & ~PAGE_MASK);
 383                 pte_unmap(pte);
 384         }
 385
 386         return(pa);
 387 }
 388
 389 /* This is will find the virtual address for a physical one....
 390  * Swiped from APUS, could be dangerous :-).
 391  * This is only a placeholder until I really find a way to make this
 392  * work.  -- Dan
 393  */
 394 unsigned long
 395 mm_ptov (unsigned long paddr)
 396 {
 397         unsigned long ret;
 398 #if 0
 399         if (paddr < 16*1024*1024)
 400                 ret = ZTWO_VADDR(paddr);
 401         else {
 402                 int i;
 403
 404                 for (i = 0; i < kmap_chunk_count;){
 405                         unsigned long phys = kmap_chunks[i++];
 406                         unsigned long size = kmap_chunks[i++];
 407                         unsigned long virt = kmap_chunks[i++];
 408                         if (paddr >= phys
 409                             && paddr < (phys + size)){
 410                                 ret = virt + paddr - phys;
 411                                 goto exit;
 412                         }
 413                 }
 414
 415                 ret = (unsigned long) __va(paddr);
 416         }
 417 exit:
 418 #ifdef DEBUGPV
 419         printk ("PTOV(%lx)=%lx\n", paddr, ret);
 420 #endif
 421 #else
 422         ret = (unsigned long)paddr + KERNELBASE;
 423 #endif
 424         return ret;
 425 }
 426