Merge rsync://rsync.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6
[linux-2.6] / arch / mips / kernel / smtc.c
1 /* Copyright (C) 2004 Mips Technologies, Inc */
2
3 #include <linux/kernel.h>
4 #include <linux/sched.h>
5 #include <linux/cpumask.h>
6 #include <linux/interrupt.h>
7
8 #include <asm/cpu.h>
9 #include <asm/processor.h>
10 #include <asm/atomic.h>
11 #include <asm/system.h>
12 #include <asm/hardirq.h>
13 #include <asm/hazards.h>
14 #include <asm/mmu_context.h>
15 #include <asm/smp.h>
16 #include <asm/mipsregs.h>
17 #include <asm/cacheflush.h>
18 #include <asm/time.h>
19 #include <asm/addrspace.h>
20 #include <asm/smtc.h>
21 #include <asm/smtc_ipi.h>
22 #include <asm/smtc_proc.h>
23
24 /*
25  * This file should be built into the kernel only if CONFIG_MIPS_MT_SMTC is set.
26  */
27
28 /*
29  * MIPSCPU_INT_BASE is identically defined in both
30  * asm-mips/mips-boards/maltaint.h and asm-mips/mips-boards/simint.h,
31  * but as yet there's no properly organized include structure that
32  * will ensure that the right *int.h file will be included for a
33  * given platform build.
34  */
35
36 #define MIPSCPU_INT_BASE        16
37
38 #define MIPS_CPU_IPI_IRQ        1
39
40 #define LOCK_MT_PRA() \
41         local_irq_save(flags); \
42         mtflags = dmt()
43
44 #define UNLOCK_MT_PRA() \
45         emt(mtflags); \
46         local_irq_restore(flags)
47
48 #define LOCK_CORE_PRA() \
49         local_irq_save(flags); \
50         mtflags = dvpe()
51
52 #define UNLOCK_CORE_PRA() \
53         evpe(mtflags); \
54         local_irq_restore(flags)
55
56 /*
57  * Data structures purely associated with SMTC parallelism
58  */
59
60
61 /*
62  * Table for tracking ASIDs whose lifetime is prolonged.
63  */
64
65 asiduse smtc_live_asid[MAX_SMTC_TLBS][MAX_SMTC_ASIDS];
66
67 /*
68  * Clock interrupt "latch" buffers, per "CPU"
69  */
70
71 unsigned int ipi_timer_latch[NR_CPUS];
72
73 /*
74  * Number of InterProcessor Interupt (IPI) message buffers to allocate
75  */
76
77 #define IPIBUF_PER_CPU 4
78
79 struct smtc_ipi_q IPIQ[NR_CPUS];
80 struct smtc_ipi_q freeIPIq;
81
82
83 /* Forward declarations */
84
85 void ipi_decode(struct pt_regs *, struct smtc_ipi *);
86 void post_direct_ipi(int cpu, struct smtc_ipi *pipi);
87 void setup_cross_vpe_interrupts(void);
88 void init_smtc_stats(void);
89
90 /* Global SMTC Status */
91
92 unsigned int smtc_status = 0;
93
94 /* Boot command line configuration overrides */
95
96 static int vpelimit = 0;
97 static int tclimit = 0;
98 static int ipibuffers = 0;
99 static int nostlb = 0;
100 static int asidmask = 0;
101 unsigned long smtc_asid_mask = 0xff;
102
103 static int __init maxvpes(char *str)
104 {
105         get_option(&str, &vpelimit);
106         return 1;
107 }
108
109 static int __init maxtcs(char *str)
110 {
111         get_option(&str, &tclimit);
112         return 1;
113 }
114
115 static int __init ipibufs(char *str)
116 {
117         get_option(&str, &ipibuffers);
118         return 1;
119 }
120
121 static int __init stlb_disable(char *s)
122 {
123         nostlb = 1;
124         return 1;
125 }
126
127 static int __init asidmask_set(char *str)
128 {
129         get_option(&str, &asidmask);
130         switch(asidmask) {
131         case 0x1:
132         case 0x3:
133         case 0x7:
134         case 0xf:
135         case 0x1f:
136         case 0x3f:
137         case 0x7f:
138         case 0xff:
139                 smtc_asid_mask = (unsigned long)asidmask;
140                 break;
141         default:
142                 printk("ILLEGAL ASID mask 0x%x from command line\n", asidmask);
143         }
144         return 1;
145 }
146
147 __setup("maxvpes=", maxvpes);
148 __setup("maxtcs=", maxtcs);
149 __setup("ipibufs=", ipibufs);
150 __setup("nostlb", stlb_disable);
151 __setup("asidmask=", asidmask_set);
152
153 /* Enable additional debug checks before going into CPU idle loop */
154 #define SMTC_IDLE_HOOK_DEBUG
155
156 #ifdef SMTC_IDLE_HOOK_DEBUG
157
158 static int hang_trig = 0;
159
160 static int __init hangtrig_enable(char *s)
161 {
162         hang_trig = 1;
163         return 1;
164 }
165
166
167 __setup("hangtrig", hangtrig_enable);
168
169 #define DEFAULT_BLOCKED_IPI_LIMIT 32
170
171 static int timerq_limit = DEFAULT_BLOCKED_IPI_LIMIT;
172
173 static int __init tintq(char *str)
174 {
175         get_option(&str, &timerq_limit);
176         return 1;
177 }
178
179 __setup("tintq=", tintq);
180
181 int imstuckcount[2][8];
182 /* vpemask represents IM/IE bits of per-VPE Status registers, low-to-high */
183 int vpemask[2][8] = {{0,1,1,0,0,0,0,1},{0,1,0,0,0,0,0,1}};
184 int tcnoprog[NR_CPUS];
185 static atomic_t idle_hook_initialized = {0};
186 static int clock_hang_reported[NR_CPUS];
187
188 #endif /* SMTC_IDLE_HOOK_DEBUG */
189
190 /* Initialize shared TLB - the should probably migrate to smtc_setup_cpus() */
191
192 void __init sanitize_tlb_entries(void)
193 {
194         printk("Deprecated sanitize_tlb_entries() invoked\n");
195 }
196
197
198 /*
199  * Configure shared TLB - VPC configuration bit must be set by caller
200  */
201
202 void smtc_configure_tlb(void)
203 {
204         int i,tlbsiz,vpes;
205         unsigned long mvpconf0;
206         unsigned long config1val;
207
208         /* Set up ASID preservation table */
209         for (vpes=0; vpes<MAX_SMTC_TLBS; vpes++) {
210             for(i = 0; i < MAX_SMTC_ASIDS; i++) {
211                 smtc_live_asid[vpes][i] = 0;
212             }
213         }
214         mvpconf0 = read_c0_mvpconf0();
215
216         if ((vpes = ((mvpconf0 & MVPCONF0_PVPE)
217                         >> MVPCONF0_PVPE_SHIFT) + 1) > 1) {
218             /* If we have multiple VPEs, try to share the TLB */
219             if ((mvpconf0 & MVPCONF0_TLBS) && !nostlb) {
220                 /*
221                  * If TLB sizing is programmable, shared TLB
222                  * size is the total available complement.
223                  * Otherwise, we have to take the sum of all
224                  * static VPE TLB entries.
225                  */
226                 if ((tlbsiz = ((mvpconf0 & MVPCONF0_PTLBE)
227                                 >> MVPCONF0_PTLBE_SHIFT)) == 0) {
228                     /*
229                      * If there's more than one VPE, there had better
230                      * be more than one TC, because we need one to bind
231                      * to each VPE in turn to be able to read
232                      * its configuration state!
233                      */
234                     settc(1);
235                     /* Stop the TC from doing anything foolish */
236                     write_tc_c0_tchalt(TCHALT_H);
237                     mips_ihb();
238                     /* No need to un-Halt - that happens later anyway */
239                     for (i=0; i < vpes; i++) {
240                         write_tc_c0_tcbind(i);
241                         /*
242                          * To be 100% sure we're really getting the right
243                          * information, we exit the configuration state
244                          * and do an IHB after each rebinding.
245                          */
246                         write_c0_mvpcontrol(
247                                 read_c0_mvpcontrol() & ~ MVPCONTROL_VPC );
248                         mips_ihb();
249                         /*
250                          * Only count if the MMU Type indicated is TLB
251                          */
252                         if(((read_vpe_c0_config() & MIPS_CONF_MT) >> 7) == 1) {
253                                 config1val = read_vpe_c0_config1();
254                                 tlbsiz += ((config1val >> 25) & 0x3f) + 1;
255                         }
256
257                         /* Put core back in configuration state */
258                         write_c0_mvpcontrol(
259                                 read_c0_mvpcontrol() | MVPCONTROL_VPC );
260                         mips_ihb();
261                     }
262                 }
263                 write_c0_mvpcontrol(read_c0_mvpcontrol() | MVPCONTROL_STLB);
264
265                 /*
266                  * Setup kernel data structures to use software total,
267                  * rather than read the per-VPE Config1 value. The values
268                  * for "CPU 0" gets copied to all the other CPUs as part
269                  * of their initialization in smtc_cpu_setup().
270                  */
271
272                 tlbsiz = tlbsiz & 0x3f; /* MIPS32 limits TLB indices to 64 */
273                 cpu_data[0].tlbsize = tlbsiz;
274                 smtc_status |= SMTC_TLB_SHARED;
275
276                 printk("TLB of %d entry pairs shared by %d VPEs\n",
277                         tlbsiz, vpes);
278             } else {
279                 printk("WARNING: TLB Not Sharable on SMTC Boot!\n");
280             }
281         }
282 }
283
284
285 /*
286  * Incrementally build the CPU map out of constituent MIPS MT cores,
287  * using the specified available VPEs and TCs.  Plaform code needs
288  * to ensure that each MIPS MT core invokes this routine on reset,
289  * one at a time(!).
290  *
291  * This version of the build_cpu_map and prepare_cpus routines assumes
292  * that *all* TCs of a MIPS MT core will be used for Linux, and that
293  * they will be spread across *all* available VPEs (to minimise the
294  * loss of efficiency due to exception service serialization).
295  * An improved version would pick up configuration information and
296  * possibly leave some TCs/VPEs as "slave" processors.
297  *
298  * Use c0_MVPConf0 to find out how many TCs are available, setting up
299  * phys_cpu_present_map and the logical/physical mappings.
300  */
301
302 int __init mipsmt_build_cpu_map(int start_cpu_slot)
303 {
304         int i, ntcs;
305
306         /*
307          * The CPU map isn't actually used for anything at this point,
308          * so it's not clear what else we should do apart from set
309          * everything up so that "logical" = "physical".
310          */
311         ntcs = ((read_c0_mvpconf0() & MVPCONF0_PTC) >> MVPCONF0_PTC_SHIFT) + 1;
312         for (i=start_cpu_slot; i<NR_CPUS && i<ntcs; i++) {
313                 cpu_set(i, phys_cpu_present_map);
314                 __cpu_number_map[i] = i;
315                 __cpu_logical_map[i] = i;
316         }
317         /* Initialize map of CPUs with FPUs */
318         cpus_clear(mt_fpu_cpumask);
319
320         /* One of those TC's is the one booting, and not a secondary... */
321         printk("%i available secondary CPU TC(s)\n", i - 1);
322
323         return i;
324 }
325
326 /*
327  * Common setup before any secondaries are started
328  * Make sure all CPU's are in a sensible state before we boot any of the
329  * secondaries.
330  *
331  * For MIPS MT "SMTC" operation, we set up all TCs, spread as evenly
332  * as possible across the available VPEs.
333  */
334
335 static void smtc_tc_setup(int vpe, int tc, int cpu)
336 {
337         settc(tc);
338         write_tc_c0_tchalt(TCHALT_H);
339         mips_ihb();
340         write_tc_c0_tcstatus((read_tc_c0_tcstatus()
341                         & ~(TCSTATUS_TKSU | TCSTATUS_DA | TCSTATUS_IXMT))
342                         | TCSTATUS_A);
343         write_tc_c0_tccontext(0);
344         /* Bind tc to vpe */
345         write_tc_c0_tcbind(vpe);
346         /* In general, all TCs should have the same cpu_data indications */
347         memcpy(&cpu_data[cpu], &cpu_data[0], sizeof(struct cpuinfo_mips));
348         /* For 34Kf, start with TC/CPU 0 as sole owner of single FPU context */
349         if (cpu_data[0].cputype == CPU_34K)
350                 cpu_data[cpu].options &= ~MIPS_CPU_FPU;
351         cpu_data[cpu].vpe_id = vpe;
352         cpu_data[cpu].tc_id = tc;
353 }
354
355
356 void mipsmt_prepare_cpus(void)
357 {
358         int i, vpe, tc, ntc, nvpe, tcpervpe, slop, cpu;
359         unsigned long flags;
360         unsigned long val;
361         int nipi;
362         struct smtc_ipi *pipi;
363
364         /* disable interrupts so we can disable MT */
365         local_irq_save(flags);
366         /* disable MT so we can configure */
367         dvpe();
368         dmt();
369
370         freeIPIq.lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
371
372         /*
373          * We probably don't have as many VPEs as we do SMP "CPUs",
374          * but it's possible - and in any case we'll never use more!
375          */
376         for (i=0; i<NR_CPUS; i++) {
377                 IPIQ[i].head = IPIQ[i].tail = NULL;
378                 IPIQ[i].lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
379                 IPIQ[i].depth = 0;
380                 ipi_timer_latch[i] = 0;
381         }
382
383         /* cpu_data index starts at zero */
384         cpu = 0;
385         cpu_data[cpu].vpe_id = 0;
386         cpu_data[cpu].tc_id = 0;
387         cpu++;
388
389         /* Report on boot-time options */
390         mips_mt_set_cpuoptions ();
391         if (vpelimit > 0)
392                 printk("Limit of %d VPEs set\n", vpelimit);
393         if (tclimit > 0)
394                 printk("Limit of %d TCs set\n", tclimit);
395         if (nostlb) {
396                 printk("Shared TLB Use Inhibited - UNSAFE for Multi-VPE Operation\n");
397         }
398         if (asidmask)
399                 printk("ASID mask value override to 0x%x\n", asidmask);
400
401         /* Temporary */
402 #ifdef SMTC_IDLE_HOOK_DEBUG
403         if (hang_trig)
404                 printk("Logic Analyser Trigger on suspected TC hang\n");
405 #endif /* SMTC_IDLE_HOOK_DEBUG */
406
407         /* Put MVPE's into 'configuration state' */
408         write_c0_mvpcontrol( read_c0_mvpcontrol() | MVPCONTROL_VPC );
409
410         val = read_c0_mvpconf0();
411         nvpe = ((val & MVPCONF0_PVPE) >> MVPCONF0_PVPE_SHIFT) + 1;
412         if (vpelimit > 0 && nvpe > vpelimit)
413                 nvpe = vpelimit;
414         ntc = ((val & MVPCONF0_PTC) >> MVPCONF0_PTC_SHIFT) + 1;
415         if (ntc > NR_CPUS)
416                 ntc = NR_CPUS;
417         if (tclimit > 0 && ntc > tclimit)
418                 ntc = tclimit;
419         tcpervpe = ntc / nvpe;
420         slop = ntc % nvpe;      /* Residual TCs, < NVPE */
421
422         /* Set up shared TLB */
423         smtc_configure_tlb();
424
425         for (tc = 0, vpe = 0 ; (vpe < nvpe) && (tc < ntc) ; vpe++) {
426                 /*
427                  * Set the MVP bits.
428                  */
429                 settc(tc);
430                 write_vpe_c0_vpeconf0(read_vpe_c0_vpeconf0() | VPECONF0_MVP);
431                 if (vpe != 0)
432                         printk(", ");
433                 printk("VPE %d: TC", vpe);
434                 for (i = 0; i < tcpervpe; i++) {
435                         /*
436                          * TC 0 is bound to VPE 0 at reset,
437                          * and is presumably executing this
438                          * code.  Leave it alone!
439                          */
440                         if (tc != 0) {
441                                 smtc_tc_setup(vpe,tc, cpu);
442                                 cpu++;
443                         }
444                         printk(" %d", tc);
445                         tc++;
446                 }
447                 if (slop) {
448                         if (tc != 0) {
449                                 smtc_tc_setup(vpe,tc, cpu);
450                                 cpu++;
451                         }
452                         printk(" %d", tc);
453                         tc++;
454                         slop--;
455                 }
456                 if (vpe != 0) {
457                         /*
458                          * Clear any stale software interrupts from VPE's Cause
459                          */
460                         write_vpe_c0_cause(0);
461
462                         /*
463                          * Clear ERL/EXL of VPEs other than 0
464                          * and set restricted interrupt enable/mask.
465                          */
466                         write_vpe_c0_status((read_vpe_c0_status()
467                                 & ~(ST0_BEV | ST0_ERL | ST0_EXL | ST0_IM))
468                                 | (STATUSF_IP0 | STATUSF_IP1 | STATUSF_IP7
469                                 | ST0_IE));
470                         /*
471                          * set config to be the same as vpe0,
472                          *  particularly kseg0 coherency alg
473                          */
474                         write_vpe_c0_config(read_c0_config());
475                         /* Clear any pending timer interrupt */
476                         write_vpe_c0_compare(0);
477                         /* Propagate Config7 */
478                         write_vpe_c0_config7(read_c0_config7());
479                 }
480                 /* enable multi-threading within VPE */
481                 write_vpe_c0_vpecontrol(read_vpe_c0_vpecontrol() | VPECONTROL_TE);
482                 /* enable the VPE */
483                 write_vpe_c0_vpeconf0(read_vpe_c0_vpeconf0() | VPECONF0_VPA);
484         }
485
486         /*
487          * Pull any physically present but unused TCs out of circulation.
488          */
489         while (tc < (((val & MVPCONF0_PTC) >> MVPCONF0_PTC_SHIFT) + 1)) {
490                 cpu_clear(tc, phys_cpu_present_map);
491                 cpu_clear(tc, cpu_present_map);
492                 tc++;
493         }
494
495         /* release config state */
496         write_c0_mvpcontrol( read_c0_mvpcontrol() & ~ MVPCONTROL_VPC );
497
498         printk("\n");
499
500         /* Set up coprocessor affinity CPU mask(s) */
501
502         for (tc = 0; tc < ntc; tc++) {
503                 if(cpu_data[tc].options & MIPS_CPU_FPU)
504                         cpu_set(tc, mt_fpu_cpumask);
505         }
506
507         /* set up ipi interrupts... */
508
509         /* If we have multiple VPEs running, set up the cross-VPE interrupt */
510
511         if (nvpe > 1)
512                 setup_cross_vpe_interrupts();
513
514         /* Set up queue of free IPI "messages". */
515         nipi = NR_CPUS * IPIBUF_PER_CPU;
516         if (ipibuffers > 0)
517                 nipi = ipibuffers;
518
519         pipi = kmalloc(nipi *sizeof(struct smtc_ipi), GFP_KERNEL);
520         if (pipi == NULL)
521                 panic("kmalloc of IPI message buffers failed\n");
522         else
523                 printk("IPI buffer pool of %d buffers\n", nipi);
524         for (i = 0; i < nipi; i++) {
525                 smtc_ipi_nq(&freeIPIq, pipi);
526                 pipi++;
527         }
528
529         /* Arm multithreading and enable other VPEs - but all TCs are Halted */
530         emt(EMT_ENABLE);
531         evpe(EVPE_ENABLE);
532         local_irq_restore(flags);
533         /* Initialize SMTC /proc statistics/diagnostics */
534         init_smtc_stats();
535 }
536
537
538 /*
539  * Setup the PC, SP, and GP of a secondary processor and start it
540  * running!
541  * smp_bootstrap is the place to resume from
542  * __KSTK_TOS(idle) is apparently the stack pointer
543  * (unsigned long)idle->thread_info the gp
544  *
545  */
546 void smtc_boot_secondary(int cpu, struct task_struct *idle)
547 {
548         extern u32 kernelsp[NR_CPUS];
549         long flags;
550         int mtflags;
551
552         LOCK_MT_PRA();
553         if (cpu_data[cpu].vpe_id != cpu_data[smp_processor_id()].vpe_id) {
554                 dvpe();
555         }
556         settc(cpu_data[cpu].tc_id);
557
558         /* pc */
559         write_tc_c0_tcrestart((unsigned long)&smp_bootstrap);
560
561         /* stack pointer */
562         kernelsp[cpu] = __KSTK_TOS(idle);
563         write_tc_gpr_sp(__KSTK_TOS(idle));
564
565         /* global pointer */
566         write_tc_gpr_gp((unsigned long)idle->thread_info);
567
568         smtc_status |= SMTC_MTC_ACTIVE;
569         write_tc_c0_tchalt(0);
570         if (cpu_data[cpu].vpe_id != cpu_data[smp_processor_id()].vpe_id) {
571                 evpe(EVPE_ENABLE);
572         }
573         UNLOCK_MT_PRA();
574 }
575
576 void smtc_init_secondary(void)
577 {
578         /*
579          * Start timer on secondary VPEs if necessary.
580          * mips_timer_setup should already have been invoked by init/main
581          * on "boot" TC.  Like per_cpu_trap_init() hack, this assumes that
582          * SMTC init code assigns TCs consdecutively and in ascending order
583          * to across available VPEs.
584          */
585         if(((read_c0_tcbind() & TCBIND_CURTC) != 0)
586         && ((read_c0_tcbind() & TCBIND_CURVPE)
587             != cpu_data[smp_processor_id() - 1].vpe_id)){
588                 write_c0_compare (read_c0_count() + mips_hpt_frequency/HZ);
589         }
590
591         local_irq_enable();
592 }
593
594 void smtc_smp_finish(void)
595 {
596         printk("TC %d going on-line as CPU %d\n",
597                 cpu_data[smp_processor_id()].tc_id, smp_processor_id());
598 }
599
600 void smtc_cpus_done(void)
601 {
602 }
603
604 /*
605  * Support for SMTC-optimized driver IRQ registration
606  */
607
608 /*
609  * SMTC Kernel needs to manipulate low-level CPU interrupt mask
610  * in do_IRQ. These are passed in setup_irq_smtc() and stored
611  * in this table.
612  */
613
614 int setup_irq_smtc(unsigned int irq, struct irqaction * new,
615                         unsigned long hwmask)
616 {
617         irq_hwmask[irq] = hwmask;
618
619         return setup_irq(irq, new);
620 }
621
622 /*
623  * IPI model for SMTC is tricky, because interrupts aren't TC-specific.
624  * Within a VPE one TC can interrupt another by different approaches.
625  * The easiest to get right would probably be to make all TCs except
626  * the target IXMT and set a software interrupt, but an IXMT-based
627  * scheme requires that a handler must run before a new IPI could
628  * be sent, which would break the "broadcast" loops in MIPS MT.
629  * A more gonzo approach within a VPE is to halt the TC, extract
630  * its Restart, Status, and a couple of GPRs, and program the Restart
631  * address to emulate an interrupt.
632  *
633  * Within a VPE, one can be confident that the target TC isn't in
634  * a critical EXL state when halted, since the write to the Halt
635  * register could not have issued on the writing thread if the
636  * halting thread had EXL set. So k0 and k1 of the target TC
637  * can be used by the injection code.  Across VPEs, one can't
638  * be certain that the target TC isn't in a critical exception
639  * state. So we try a two-step process of sending a software
640  * interrupt to the target VPE, which either handles the event
641  * itself (if it was the target) or injects the event within
642  * the VPE.
643  */
644
645 void smtc_ipi_qdump(void)
646 {
647         int i;
648
649         for (i = 0; i < NR_CPUS ;i++) {
650                 printk("IPIQ[%d]: head = 0x%x, tail = 0x%x, depth = %d\n",
651                         i, (unsigned)IPIQ[i].head, (unsigned)IPIQ[i].tail,
652                         IPIQ[i].depth);
653         }
654 }
655
656 /*
657  * The standard atomic.h primitives don't quite do what we want
658  * here: We need an atomic add-and-return-previous-value (which
659  * could be done with atomic_add_return and a decrement) and an
660  * atomic set/zero-and-return-previous-value (which can't really
661  * be done with the atomic.h primitives). And since this is
662  * MIPS MT, we can assume that we have LL/SC.
663  */
664 static __inline__ int atomic_postincrement(unsigned int *pv)
665 {
666         unsigned long result;
667
668         unsigned long temp;
669
670         __asm__ __volatile__(
671         "1:     ll      %0, %2                                  \n"
672         "       addu    %1, %0, 1                               \n"
673         "       sc      %1, %2                                  \n"
674         "       beqz    %1, 1b                                  \n"
675         "       sync                                            \n"
676         : "=&r" (result), "=&r" (temp), "=m" (*pv)
677         : "m" (*pv)
678         : "memory");
679
680         return result;
681 }
682
683 /* No longer used in IPI dispatch, but retained for future recycling */
684
685 static __inline__ int atomic_postclear(unsigned int *pv)
686 {
687         unsigned long result;
688
689         unsigned long temp;
690
691         __asm__ __volatile__(
692         "1:     ll      %0, %2                                  \n"
693         "       or      %1, $0, $0                              \n"
694         "       sc      %1, %2                                  \n"
695         "       beqz    %1, 1b                                  \n"
696         "       sync                                            \n"
697         : "=&r" (result), "=&r" (temp), "=m" (*pv)
698         : "m" (*pv)
699         : "memory");
700
701         return result;
702 }
703
704
705 void smtc_send_ipi(int cpu, int type, unsigned int action)
706 {
707         int tcstatus;
708         struct smtc_ipi *pipi;
709         long flags;
710         int mtflags;
711
712         if (cpu == smp_processor_id()) {
713                 printk("Cannot Send IPI to self!\n");
714                 return;
715         }
716         /* Set up a descriptor, to be delivered either promptly or queued */
717         pipi = smtc_ipi_dq(&freeIPIq);
718         if (pipi == NULL) {
719                 bust_spinlocks(1);
720                 mips_mt_regdump(dvpe());
721                 panic("IPI Msg. Buffers Depleted\n");
722         }
723         pipi->type = type;
724         pipi->arg = (void *)action;
725         pipi->dest = cpu;
726         if (cpu_data[cpu].vpe_id != cpu_data[smp_processor_id()].vpe_id) {
727                 /* If not on same VPE, enqueue and send cross-VPE interupt */
728                 smtc_ipi_nq(&IPIQ[cpu], pipi);
729                 LOCK_CORE_PRA();
730                 settc(cpu_data[cpu].tc_id);
731                 write_vpe_c0_cause(read_vpe_c0_cause() | C_SW1);
732                 UNLOCK_CORE_PRA();
733         } else {
734                 /*
735                  * Not sufficient to do a LOCK_MT_PRA (dmt) here,
736                  * since ASID shootdown on the other VPE may
737                  * collide with this operation.
738                  */
739                 LOCK_CORE_PRA();
740                 settc(cpu_data[cpu].tc_id);
741                 /* Halt the targeted TC */
742                 write_tc_c0_tchalt(TCHALT_H);
743                 mips_ihb();
744
745                 /*
746                  * Inspect TCStatus - if IXMT is set, we have to queue
747                  * a message. Otherwise, we set up the "interrupt"
748                  * of the other TC
749                  */
750                 tcstatus = read_tc_c0_tcstatus();
751
752                 if ((tcstatus & TCSTATUS_IXMT) != 0) {
753                         /*
754                          * Spin-waiting here can deadlock,
755                          * so we queue the message for the target TC.
756                          */
757                         write_tc_c0_tchalt(0);
758                         UNLOCK_CORE_PRA();
759                         /* Try to reduce redundant timer interrupt messages */
760                         if(type == SMTC_CLOCK_TICK) {
761                             if(atomic_postincrement(&ipi_timer_latch[cpu])!=0) {
762                                 smtc_ipi_nq(&freeIPIq, pipi);
763                                 return;
764                             }
765                         }
766                         smtc_ipi_nq(&IPIQ[cpu], pipi);
767                 } else {
768                         post_direct_ipi(cpu, pipi);
769                         write_tc_c0_tchalt(0);
770                         UNLOCK_CORE_PRA();
771                 }
772         }
773 }
774
775 /*
776  * Send IPI message to Halted TC, TargTC/TargVPE already having been set
777  */
778 void post_direct_ipi(int cpu, struct smtc_ipi *pipi)
779 {
780         struct pt_regs *kstack;
781         unsigned long tcstatus;
782         unsigned long tcrestart;
783         extern u32 kernelsp[NR_CPUS];
784         extern void __smtc_ipi_vector(void);
785
786         /* Extract Status, EPC from halted TC */
787         tcstatus = read_tc_c0_tcstatus();
788         tcrestart = read_tc_c0_tcrestart();
789         /* If TCRestart indicates a WAIT instruction, advance the PC */
790         if ((tcrestart & 0x80000000)
791             && ((*(unsigned int *)tcrestart & 0xfe00003f) == 0x42000020)) {
792                 tcrestart += 4;
793         }
794         /*
795          * Save on TC's future kernel stack
796          *
797          * CU bit of Status is indicator that TC was
798          * already running on a kernel stack...
799          */
800         if(tcstatus & ST0_CU0)  {
801                 /* Note that this "- 1" is pointer arithmetic */
802                 kstack = ((struct pt_regs *)read_tc_gpr_sp()) - 1;
803         } else {
804                 kstack = ((struct pt_regs *)kernelsp[cpu]) - 1;
805         }
806
807         kstack->cp0_epc = (long)tcrestart;
808         /* Save TCStatus */
809         kstack->cp0_tcstatus = tcstatus;
810         /* Pass token of operation to be performed kernel stack pad area */
811         kstack->pad0[4] = (unsigned long)pipi;
812         /* Pass address of function to be called likewise */
813         kstack->pad0[5] = (unsigned long)&ipi_decode;
814         /* Set interrupt exempt and kernel mode */
815         tcstatus |= TCSTATUS_IXMT;
816         tcstatus &= ~TCSTATUS_TKSU;
817         write_tc_c0_tcstatus(tcstatus);
818         ehb();
819         /* Set TC Restart address to be SMTC IPI vector */
820         write_tc_c0_tcrestart(__smtc_ipi_vector);
821 }
822
823 void ipi_resched_interrupt(struct pt_regs *regs)
824 {
825         /* Return from interrupt should be enough to cause scheduler check */
826 }
827
828
829 void ipi_call_interrupt(struct pt_regs *regs)
830 {
831         /* Invoke generic function invocation code in smp.c */
832         smp_call_function_interrupt();
833 }
834
835 void ipi_decode(struct pt_regs *regs, struct smtc_ipi *pipi)
836 {
837         void *arg_copy = pipi->arg;
838         int type_copy = pipi->type;
839         int dest_copy = pipi->dest;
840
841         smtc_ipi_nq(&freeIPIq, pipi);
842         switch (type_copy) {
843                 case SMTC_CLOCK_TICK:
844                         /* Invoke Clock "Interrupt" */
845                         ipi_timer_latch[dest_copy] = 0;
846 #ifdef SMTC_IDLE_HOOK_DEBUG
847                         clock_hang_reported[dest_copy] = 0;
848 #endif /* SMTC_IDLE_HOOK_DEBUG */
849                         local_timer_interrupt(0, NULL, regs);
850                         break;
851                 case LINUX_SMP_IPI:
852                         switch ((int)arg_copy) {
853                         case SMP_RESCHEDULE_YOURSELF:
854                                 ipi_resched_interrupt(regs);
855                                 break;
856                         case SMP_CALL_FUNCTION:
857                                 ipi_call_interrupt(regs);
858                                 break;
859                         default:
860                                 printk("Impossible SMTC IPI Argument 0x%x\n",
861                                         (int)arg_copy);
862                                 break;
863                         }
864                         break;
865                 default:
866                         printk("Impossible SMTC IPI Type 0x%x\n", type_copy);
867                         break;
868         }
869 }
870
871 void deferred_smtc_ipi(struct pt_regs *regs)
872 {
873         struct smtc_ipi *pipi;
874         unsigned long flags;
875 /* DEBUG */
876         int q = smp_processor_id();
877
878         /*
879          * Test is not atomic, but much faster than a dequeue,
880          * and the vast majority of invocations will have a null queue.
881          */
882         if(IPIQ[q].head != NULL) {
883                 while((pipi = smtc_ipi_dq(&IPIQ[q])) != NULL) {
884                         /* ipi_decode() should be called with interrupts off */
885                         local_irq_save(flags);
886                         ipi_decode(regs, pipi);
887                         local_irq_restore(flags);
888                 }
889         }
890 }
891
892 /*
893  * Send clock tick to all TCs except the one executing the funtion
894  */
895
896 void smtc_timer_broadcast(int vpe)
897 {
898         int cpu;
899         int myTC = cpu_data[smp_processor_id()].tc_id;
900         int myVPE = cpu_data[smp_processor_id()].vpe_id;
901
902         smtc_cpu_stats[smp_processor_id()].timerints++;
903
904         for_each_online_cpu(cpu) {
905                 if (cpu_data[cpu].vpe_id == myVPE &&
906                     cpu_data[cpu].tc_id != myTC)
907                         smtc_send_ipi(cpu, SMTC_CLOCK_TICK, 0);
908         }
909 }
910
911 /*
912  * Cross-VPE interrupts in the SMTC prototype use "software interrupts"
913  * set via cross-VPE MTTR manipulation of the Cause register. It would be
914  * in some regards preferable to have external logic for "doorbell" hardware
915  * interrupts.
916  */
917
918 static int cpu_ipi_irq = MIPSCPU_INT_BASE + MIPS_CPU_IPI_IRQ;
919
920 static irqreturn_t ipi_interrupt(int irq, void *dev_idm, struct pt_regs *regs)
921 {
922         int my_vpe = cpu_data[smp_processor_id()].vpe_id;
923         int my_tc = cpu_data[smp_processor_id()].tc_id;
924         int cpu;
925         struct smtc_ipi *pipi;
926         unsigned long tcstatus;
927         int sent;
928         long flags;
929         unsigned int mtflags;
930         unsigned int vpflags;
931
932         /*
933          * So long as cross-VPE interrupts are done via
934          * MFTR/MTTR read-modify-writes of Cause, we need
935          * to stop other VPEs whenever the local VPE does
936          * anything similar.
937          */
938         local_irq_save(flags);
939         vpflags = dvpe();
940         clear_c0_cause(0x100 << MIPS_CPU_IPI_IRQ);
941         set_c0_status(0x100 << MIPS_CPU_IPI_IRQ);
942         irq_enable_hazard();
943         evpe(vpflags);
944         local_irq_restore(flags);
945
946         /*
947          * Cross-VPE Interrupt handler: Try to directly deliver IPIs
948          * queued for TCs on this VPE other than the current one.
949          * Return-from-interrupt should cause us to drain the queue
950          * for the current TC, so we ought not to have to do it explicitly here.
951          */
952
953         for_each_online_cpu(cpu) {
954                 if (cpu_data[cpu].vpe_id != my_vpe)
955                         continue;
956
957                 pipi = smtc_ipi_dq(&IPIQ[cpu]);
958                 if (pipi != NULL) {
959                         if (cpu_data[cpu].tc_id != my_tc) {
960                                 sent = 0;
961                                 LOCK_MT_PRA();
962                                 settc(cpu_data[cpu].tc_id);
963                                 write_tc_c0_tchalt(TCHALT_H);
964                                 mips_ihb();
965                                 tcstatus = read_tc_c0_tcstatus();
966                                 if ((tcstatus & TCSTATUS_IXMT) == 0) {
967                                         post_direct_ipi(cpu, pipi);
968                                         sent = 1;
969                                 }
970                                 write_tc_c0_tchalt(0);
971                                 UNLOCK_MT_PRA();
972                                 if (!sent) {
973                                         smtc_ipi_req(&IPIQ[cpu], pipi);
974                                 }
975                         } else {
976                                 /*
977                                  * ipi_decode() should be called
978                                  * with interrupts off
979                                  */
980                                 local_irq_save(flags);
981                                 ipi_decode(regs, pipi);
982                                 local_irq_restore(flags);
983                         }
984                 }
985         }
986
987         return IRQ_HANDLED;
988 }
989
990 static void ipi_irq_dispatch(struct pt_regs *regs)
991 {
992         do_IRQ(cpu_ipi_irq, regs);
993 }
994
995 static struct irqaction irq_ipi;
996
997 void setup_cross_vpe_interrupts(void)
998 {
999         if (!cpu_has_vint)
1000                 panic("SMTC Kernel requires Vectored Interupt support");
1001
1002         set_vi_handler(MIPS_CPU_IPI_IRQ, ipi_irq_dispatch);
1003
1004         irq_ipi.handler = ipi_interrupt;
1005         irq_ipi.flags = SA_INTERRUPT;
1006         irq_ipi.name = "SMTC_IPI";
1007
1008         setup_irq_smtc(cpu_ipi_irq, &irq_ipi, (0x100 << MIPS_CPU_IPI_IRQ));
1009
1010         irq_desc[cpu_ipi_irq].status |= IRQ_PER_CPU;
1011 }
1012
1013 /*
1014  * SMTC-specific hacks invoked from elsewhere in the kernel.
1015  */
1016
1017 void smtc_idle_loop_hook(void)
1018 {
1019 #ifdef SMTC_IDLE_HOOK_DEBUG
1020         int im;
1021         int flags;
1022         int mtflags;
1023         int bit;
1024         int vpe;
1025         int tc;
1026         int hook_ntcs;
1027         /*
1028          * printk within DMT-protected regions can deadlock,
1029          * so buffer diagnostic messages for later output.
1030          */
1031         char *pdb_msg;
1032         char id_ho_db_msg[768]; /* worst-case use should be less than 700 */
1033
1034         if (atomic_read(&idle_hook_initialized) == 0) { /* fast test */
1035                 if (atomic_add_return(1, &idle_hook_initialized) == 1) {
1036                         int mvpconf0;
1037                         /* Tedious stuff to just do once */
1038                         mvpconf0 = read_c0_mvpconf0();
1039                         hook_ntcs = ((mvpconf0 & MVPCONF0_PTC) >> MVPCONF0_PTC_SHIFT) + 1;
1040                         if (hook_ntcs > NR_CPUS)
1041                                 hook_ntcs = NR_CPUS;
1042                         for (tc = 0; tc < hook_ntcs; tc++) {
1043                                 tcnoprog[tc] = 0;
1044                                 clock_hang_reported[tc] = 0;
1045                         }
1046                         for (vpe = 0; vpe < 2; vpe++)
1047                                 for (im = 0; im < 8; im++)
1048                                         imstuckcount[vpe][im] = 0;
1049                         printk("Idle loop test hook initialized for %d TCs\n", hook_ntcs);
1050                         atomic_set(&idle_hook_initialized, 1000);
1051                 } else {
1052                         /* Someone else is initializing in parallel - let 'em finish */
1053                         while (atomic_read(&idle_hook_initialized) < 1000)
1054                                 ;
1055                 }
1056         }
1057
1058         /* Have we stupidly left IXMT set somewhere? */
1059         if (read_c0_tcstatus() & 0x400) {
1060                 write_c0_tcstatus(read_c0_tcstatus() & ~0x400);
1061                 ehb();
1062                 printk("Dangling IXMT in cpu_idle()\n");
1063         }
1064
1065         /* Have we stupidly left an IM bit turned off? */
1066 #define IM_LIMIT 2000
1067         local_irq_save(flags);
1068         mtflags = dmt();
1069         pdb_msg = &id_ho_db_msg[0];
1070         im = read_c0_status();
1071         vpe = cpu_data[smp_processor_id()].vpe_id;
1072         for (bit = 0; bit < 8; bit++) {
1073                 /*
1074                  * In current prototype, I/O interrupts
1075                  * are masked for VPE > 0
1076                  */
1077                 if (vpemask[vpe][bit]) {
1078                         if (!(im & (0x100 << bit)))
1079                                 imstuckcount[vpe][bit]++;
1080                         else
1081                                 imstuckcount[vpe][bit] = 0;
1082                         if (imstuckcount[vpe][bit] > IM_LIMIT) {
1083                                 set_c0_status(0x100 << bit);
1084                                 ehb();
1085                                 imstuckcount[vpe][bit] = 0;
1086                                 pdb_msg += sprintf(pdb_msg,
1087                                         "Dangling IM %d fixed for VPE %d\n", bit,
1088                                         vpe);
1089                         }
1090                 }
1091         }
1092
1093         /*
1094          * Now that we limit outstanding timer IPIs, check for hung TC
1095          */
1096         for (tc = 0; tc < NR_CPUS; tc++) {
1097                 /* Don't check ourself - we'll dequeue IPIs just below */
1098                 if ((tc != smp_processor_id()) &&
1099                     ipi_timer_latch[tc] > timerq_limit) {
1100                     if (clock_hang_reported[tc] == 0) {
1101                         pdb_msg += sprintf(pdb_msg,
1102                                 "TC %d looks hung with timer latch at %d\n",
1103                                 tc, ipi_timer_latch[tc]);
1104                         clock_hang_reported[tc]++;
1105                         }
1106                 }
1107         }
1108         emt(mtflags);
1109         local_irq_restore(flags);
1110         if (pdb_msg != &id_ho_db_msg[0])
1111                 printk("CPU%d: %s", smp_processor_id(), id_ho_db_msg);
1112 #endif /* SMTC_IDLE_HOOK_DEBUG */
1113         /*
1114          * To the extent that we've ever turned interrupts off,
1115          * we may have accumulated deferred IPIs.  This is subtle.
1116          * If we use the smtc_ipi_qdepth() macro, we'll get an
1117          * exact number - but we'll also disable interrupts
1118          * and create a window of failure where a new IPI gets
1119          * queued after we test the depth but before we re-enable
1120          * interrupts. So long as IXMT never gets set, however,
1121          * we should be OK:  If we pick up something and dispatch
1122          * it here, that's great. If we see nothing, but concurrent
1123          * with this operation, another TC sends us an IPI, IXMT
1124          * is clear, and we'll handle it as a real pseudo-interrupt
1125          * and not a pseudo-pseudo interrupt.
1126          */
1127         if (IPIQ[smp_processor_id()].depth > 0) {
1128                 struct smtc_ipi *pipi;
1129                 extern void self_ipi(struct smtc_ipi *);
1130
1131                 if ((pipi = smtc_ipi_dq(&IPIQ[smp_processor_id()])) != NULL) {
1132                         self_ipi(pipi);
1133                         smtc_cpu_stats[smp_processor_id()].selfipis++;
1134                 }
1135         }
1136 }
1137
1138 void smtc_soft_dump(void)
1139 {
1140         int i;
1141
1142         printk("Counter Interrupts taken per CPU (TC)\n");
1143         for (i=0; i < NR_CPUS; i++) {
1144                 printk("%d: %ld\n", i, smtc_cpu_stats[i].timerints);
1145         }
1146         printk("Self-IPI invocations:\n");
1147         for (i=0; i < NR_CPUS; i++) {
1148                 printk("%d: %ld\n", i, smtc_cpu_stats[i].selfipis);
1149         }
1150         smtc_ipi_qdump();
1151         printk("Timer IPI Backlogs:\n");
1152         for (i=0; i < NR_CPUS; i++) {
1153                 printk("%d: %d\n", i, ipi_timer_latch[i]);
1154         }
1155         printk("%d Recoveries of \"stolen\" FPU\n",
1156                atomic_read(&smtc_fpu_recoveries));
1157 }
1158
1159
1160 /*
1161  * TLB management routines special to SMTC
1162  */
1163
1164 void smtc_get_new_mmu_context(struct mm_struct *mm, unsigned long cpu)
1165 {
1166         unsigned long flags, mtflags, tcstat, prevhalt, asid;
1167         int tlb, i;
1168
1169         /*
1170          * It would be nice to be able to use a spinlock here,
1171          * but this is invoked from within TLB flush routines
1172          * that protect themselves with DVPE, so if a lock is
1173          * held by another TC, it'll never be freed.
1174          *
1175          * DVPE/DMT must not be done with interrupts enabled,
1176          * so even so most callers will already have disabled
1177          * them, let's be really careful...
1178          */
1179
1180         local_irq_save(flags);
1181         if (smtc_status & SMTC_TLB_SHARED) {
1182                 mtflags = dvpe();
1183                 tlb = 0;
1184         } else {
1185                 mtflags = dmt();
1186                 tlb = cpu_data[cpu].vpe_id;
1187         }
1188         asid = asid_cache(cpu);
1189
1190         do {
1191                 if (!((asid += ASID_INC) & ASID_MASK) ) {
1192                         if (cpu_has_vtag_icache)
1193                                 flush_icache_all();
1194                         /* Traverse all online CPUs (hack requires contigous range) */
1195                         for (i = 0; i < num_online_cpus(); i++) {
1196                                 /*
1197                                  * We don't need to worry about our own CPU, nor those of
1198                                  * CPUs who don't share our TLB.
1199                                  */
1200                                 if ((i != smp_processor_id()) &&
1201                                     ((smtc_status & SMTC_TLB_SHARED) ||
1202                                      (cpu_data[i].vpe_id == cpu_data[cpu].vpe_id))) {
1203                                         settc(cpu_data[i].tc_id);
1204                                         prevhalt = read_tc_c0_tchalt() & TCHALT_H;
1205                                         if (!prevhalt) {
1206                                                 write_tc_c0_tchalt(TCHALT_H);
1207                                                 mips_ihb();
1208                                         }
1209                                         tcstat = read_tc_c0_tcstatus();
1210                                         smtc_live_asid[tlb][(tcstat & ASID_MASK)] |= (asiduse)(0x1 << i);
1211                                         if (!prevhalt)
1212                                                 write_tc_c0_tchalt(0);
1213                                 }
1214                         }
1215                         if (!asid)              /* fix version if needed */
1216                                 asid = ASID_FIRST_VERSION;
1217                         local_flush_tlb_all();  /* start new asid cycle */
1218                 }
1219         } while (smtc_live_asid[tlb][(asid & ASID_MASK)]);
1220
1221         /*
1222          * SMTC shares the TLB within VPEs and possibly across all VPEs.
1223          */
1224         for (i = 0; i < num_online_cpus(); i++) {
1225                 if ((smtc_status & SMTC_TLB_SHARED) ||
1226                     (cpu_data[i].vpe_id == cpu_data[cpu].vpe_id))
1227                         cpu_context(i, mm) = asid_cache(i) = asid;
1228         }
1229
1230         if (smtc_status & SMTC_TLB_SHARED)
1231                 evpe(mtflags);
1232         else
1233                 emt(mtflags);
1234         local_irq_restore(flags);
1235 }
1236
1237 /*
1238  * Invoked from macros defined in mmu_context.h
1239  * which must already have disabled interrupts
1240  * and done a DVPE or DMT as appropriate.
1241  */
1242
1243 void smtc_flush_tlb_asid(unsigned long asid)
1244 {
1245         int entry;
1246         unsigned long ehi;
1247
1248         entry = read_c0_wired();
1249
1250         /* Traverse all non-wired entries */
1251         while (entry < current_cpu_data.tlbsize) {
1252                 write_c0_index(entry);
1253                 ehb();
1254                 tlb_read();
1255                 ehb();
1256                 ehi = read_c0_entryhi();
1257                 if((ehi & ASID_MASK) == asid) {
1258                     /*
1259                      * Invalidate only entries with specified ASID,
1260                      * makiing sure all entries differ.
1261                      */
1262                     write_c0_entryhi(CKSEG0 + (entry << (PAGE_SHIFT + 1)));
1263                     write_c0_entrylo0(0);
1264                     write_c0_entrylo1(0);
1265                     mtc0_tlbw_hazard();
1266                     tlb_write_indexed();
1267                 }
1268                 entry++;
1269         }
1270         write_c0_index(PARKED_INDEX);
1271         tlbw_use_hazard();
1272 }
1273
1274 /*
1275  * Support for single-threading cache flush operations.
1276  */
1277
1278 int halt_state_save[NR_CPUS];
1279
1280 /*
1281  * To really, really be sure that nothing is being done
1282  * by other TCs, halt them all.  This code assumes that
1283  * a DVPE has already been done, so while their Halted
1284  * state is theoretically architecturally unstable, in
1285  * practice, it's not going to change while we're looking
1286  * at it.
1287  */
1288
1289 void smtc_cflush_lockdown(void)
1290 {
1291         int cpu;
1292
1293         for_each_online_cpu(cpu) {
1294                 if (cpu != smp_processor_id()) {
1295                         settc(cpu_data[cpu].tc_id);
1296                         halt_state_save[cpu] = read_tc_c0_tchalt();
1297                         write_tc_c0_tchalt(TCHALT_H);
1298                 }
1299         }
1300         mips_ihb();
1301 }
1302
1303 /* It would be cheating to change the cpu_online states during a flush! */
1304
1305 void smtc_cflush_release(void)
1306 {
1307         int cpu;
1308
1309         /*
1310          * Start with a hazard barrier to ensure
1311          * that all CACHE ops have played through.
1312          */
1313         mips_ihb();
1314
1315         for_each_online_cpu(cpu) {
1316                 if (cpu != smp_processor_id()) {
1317                         settc(cpu_data[cpu].tc_id);
1318                         write_tc_c0_tchalt(halt_state_save[cpu]);
1319                 }
1320         }
1321         mips_ihb();
1322 }