Merge rsync://rsync.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6
[linux-2.6] / arch / powerpc / mm / pgtable_32.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/kernel.h>
24 #include <linux/module.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 EXPORT_SYMBOL(ioremap_bot);     /* aka VMALLOC_END */
40 int io_bat_index;
41
42 #if defined(CONFIG_6xx) || defined(CONFIG_POWER3)
43 #define HAVE_BATS       1
44 #endif
45
46 #if defined(CONFIG_FSL_BOOKE)
47 #define HAVE_TLBCAM     1
48 #endif
49
50 extern char etext[], _stext[];
51
52 #ifdef CONFIG_SMP
53 extern void hash_page_sync(void);
54 #endif
55
56 #ifdef HAVE_BATS
57 extern unsigned long v_mapped_by_bats(unsigned long va);
58 extern unsigned long p_mapped_by_bats(unsigned long pa);
59 void setbat(int index, unsigned long virt, unsigned long phys,
60             unsigned int size, int flags);
61
62 #else /* !HAVE_BATS */
63 #define v_mapped_by_bats(x)     (0UL)
64 #define p_mapped_by_bats(x)     (0UL)
65 #endif /* HAVE_BATS */
66
67 #ifdef HAVE_TLBCAM
68 extern unsigned int tlbcam_index;
69 extern unsigned long v_mapped_by_tlbcam(unsigned long va);
70 extern unsigned long p_mapped_by_tlbcam(unsigned long pa);
71 #else /* !HAVE_TLBCAM */
72 #define v_mapped_by_tlbcam(x)   (0UL)
73 #define p_mapped_by_tlbcam(x)   (0UL)
74 #endif /* HAVE_TLBCAM */
75
76 #ifdef CONFIG_PTE_64BIT
77 /* 44x uses an 8kB pgdir because it has 8-byte Linux PTEs. */
78 #define PGDIR_ORDER     1
79 #else
80 #define PGDIR_ORDER     0
81 #endif
82
83 pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
84 {
85         pgd_t *ret;
86
87         ret = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO, PGDIR_ORDER);
88         return ret;
89 }
90
91 void pgd_free(pgd_t *pgd)
92 {
93         free_pages((unsigned long)pgd, PGDIR_ORDER);
94 }
95
96 pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
97 {
98         pte_t *pte;
99         extern int mem_init_done;
100         extern void *early_get_page(void);
101
102         if (mem_init_done) {
103                 pte = (pte_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT|__GFP_ZERO);
104         } else {
105                 pte = (pte_t *)early_get_page();
106                 if (pte)
107                         clear_page(pte);
108         }
109         return pte;
110 }
111
112 struct page *pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
113 {
114         struct page *ptepage;
115
116 #ifdef CONFIG_HIGHPTE
117         gfp_t flags = GFP_KERNEL | __GFP_HIGHMEM | __GFP_REPEAT;
118 #else
119         gfp_t flags = GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT;
120 #endif
121
122         ptepage = alloc_pages(flags, 0);
123         if (ptepage)
124                 clear_highpage(ptepage);
125         return ptepage;
126 }
127
128 void pte_free_kernel(pte_t *pte)
129 {
130 #ifdef CONFIG_SMP
131         hash_page_sync();
132 #endif
133         free_page((unsigned long)pte);
134 }
135
136 void pte_free(struct page *ptepage)
137 {
138 #ifdef CONFIG_SMP
139         hash_page_sync();
140 #endif
141         __free_page(ptepage);
142 }
143
144 void __iomem *
145 ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size)
146 {
147         return __ioremap(addr, size, _PAGE_NO_CACHE);
148 }
149 EXPORT_SYMBOL(ioremap);
150
151 void __iomem *
152 ioremap_flags(phys_addr_t addr, unsigned long size, unsigned long flags)
153 {
154         return __ioremap(addr, size, flags);
155 }
156 EXPORT_SYMBOL(ioremap_flags);
157
158 void __iomem *
159 __ioremap(phys_addr_t addr, unsigned long size, unsigned long flags)
160 {
161         unsigned long v, i;
162         phys_addr_t p;
163         int err;
164
165         /*
166          * Choose an address to map it to.
167          * Once the vmalloc system is running, we use it.
168          * Before then, we use space going down from ioremap_base
169          * (ioremap_bot records where we're up to).
170          */
171         p = addr & PAGE_MASK;
172         size = PAGE_ALIGN(addr + size) - p;
173
174         /*
175          * If the address lies within the first 16 MB, assume it's in ISA
176          * memory space
177          */
178         if (p < 16*1024*1024)
179                 p += _ISA_MEM_BASE;
180
181         /*
182          * Don't allow anybody to remap normal RAM that we're using.
183          * mem_init() sets high_memory so only do the check after that.
184          */
185         if (mem_init_done && (p < virt_to_phys(high_memory))) {
186                 printk("__ioremap(): phys addr "PHYS_FMT" is RAM lr %p\n", p,
187                        __builtin_return_address(0));
188                 return NULL;
189         }
190
191         if (size == 0)
192                 return NULL;
193
194         /*
195          * Is it already mapped?  Perhaps overlapped by a previous
196          * BAT mapping.  If the whole area is mapped then we're done,
197          * otherwise remap it since we want to keep the virt addrs for
198          * each request contiguous.
199          *
200          * We make the assumption here that if the bottom and top
201          * of the range we want are mapped then it's mapped to the
202          * same virt address (and this is contiguous).
203          *  -- Cort
204          */
205         if ((v = p_mapped_by_bats(p)) /*&& p_mapped_by_bats(p+size-1)*/ )
206                 goto out;
207
208         if ((v = p_mapped_by_tlbcam(p)))
209                 goto out;
210
211         if (mem_init_done) {
212                 struct vm_struct *area;
213                 area = get_vm_area(size, VM_IOREMAP);
214                 if (area == 0)
215                         return NULL;
216                 v = (unsigned long) area->addr;
217         } else {
218                 v = (ioremap_bot -= size);
219         }
220
221         if ((flags & _PAGE_PRESENT) == 0)
222                 flags |= _PAGE_KERNEL;
223         if (flags & _PAGE_NO_CACHE)
224                 flags |= _PAGE_GUARDED;
225
226         /*
227          * Should check if it is a candidate for a BAT mapping
228          */
229
230         err = 0;
231         for (i = 0; i < size && err == 0; i += PAGE_SIZE)
232                 err = map_page(v+i, p+i, flags);
233         if (err) {
234                 if (mem_init_done)
235                         vunmap((void *)v);
236                 return NULL;
237         }
238
239 out:
240         return (void __iomem *) (v + ((unsigned long)addr & ~PAGE_MASK));
241 }
242 EXPORT_SYMBOL(__ioremap);
243
244 void iounmap(volatile void __iomem *addr)
245 {
246         /*
247          * If mapped by BATs then there is nothing to do.
248          * Calling vfree() generates a benign warning.
249          */
250         if (v_mapped_by_bats((unsigned long)addr)) return;
251
252         if (addr > high_memory && (unsigned long) addr < ioremap_bot)
253                 vunmap((void *) (PAGE_MASK & (unsigned long)addr));
254 }
255 EXPORT_SYMBOL(iounmap);
256
257 int map_page(unsigned long va, phys_addr_t pa, int flags)
258 {
259         pmd_t *pd;
260         pte_t *pg;
261         int err = -ENOMEM;
262
263         /* Use upper 10 bits of VA to index the first level map */
264         pd = pmd_offset(pgd_offset_k(va), va);
265         /* Use middle 10 bits of VA to index the second-level map */
266         pg = pte_alloc_kernel(pd, va);
267         if (pg != 0) {
268                 err = 0;
269                 set_pte_at(&init_mm, va, pg, pfn_pte(pa >> PAGE_SHIFT, __pgprot(flags)));
270                 if (mem_init_done)
271                         flush_HPTE(0, va, pmd_val(*pd));
272         }
273         return err;
274 }
275
276 /*
277  * Map in all of physical memory starting at KERNELBASE.
278  */
279 void __init mapin_ram(void)
280 {
281         unsigned long v, p, s, f;
282
283         s = mmu_mapin_ram();
284         v = KERNELBASE + s;
285         p = PPC_MEMSTART + s;
286         for (; s < total_lowmem; s += PAGE_SIZE) {
287                 if ((char *) v >= _stext && (char *) v < etext)
288                         f = _PAGE_RAM_TEXT;
289                 else
290                         f = _PAGE_RAM;
291                 map_page(v, p, f);
292                 v += PAGE_SIZE;
293                 p += PAGE_SIZE;
294         }
295 }
296
297 /* is x a power of 2? */
298 #define is_power_of_2(x)        ((x) != 0 && (((x) & ((x) - 1)) == 0))
299
300 /* is x a power of 4? */
301 #define is_power_of_4(x)        ((x) != 0 && (((x) & (x-1)) == 0) && (ffs(x) & 1))
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 #ifdef HAVE_TLBCAM
329         /*
330          * Use a CAM for this if possible...
331          */
332         if (tlbcam_index < num_tlbcam_entries && is_power_of_4(size)
333             && (virt & (size - 1)) == 0 && (phys & (size - 1)) == 0) {
334                 settlbcam(tlbcam_index, virt, phys, size, flags, 0);
335                 ++tlbcam_index;
336                 return;
337         }
338 #endif /* HAVE_TLBCAM */
339
340         /* No BATs available, put it in the page tables. */
341         for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE)
342                 map_page(virt + i, phys + i, flags);
343 }
344
345 /* Scan the real Linux page tables and return a PTE pointer for
346  * a virtual address in a context.
347  * Returns true (1) if PTE was found, zero otherwise.  The pointer to
348  * the PTE pointer is unmodified if PTE is not found.
349  */
350 int
351 get_pteptr(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t **ptep, pmd_t **pmdp)
352 {
353         pgd_t   *pgd;
354         pmd_t   *pmd;
355         pte_t   *pte;
356         int     retval = 0;
357
358         pgd = pgd_offset(mm, addr & PAGE_MASK);
359         if (pgd) {
360                 pmd = pmd_offset(pgd, addr & PAGE_MASK);
361                 if (pmd_present(*pmd)) {
362                         pte = pte_offset_map(pmd, addr & PAGE_MASK);
363                         if (pte) {
364                                 retval = 1;
365                                 *ptep = pte;
366                                 if (pmdp)
367                                         *pmdp = pmd;
368                                 /* XXX caller needs to do pte_unmap, yuck */
369                         }
370                 }
371         }
372         return(retval);
373 }
374
375 /* Find physical address for this virtual address.  Normally used by
376  * I/O functions, but anyone can call it.
377  */
378 unsigned long iopa(unsigned long addr)
379 {
380         unsigned long pa;
381
382         /* I don't know why this won't work on PMacs or CHRP.  It
383          * appears there is some bug, or there is some implicit
384          * mapping done not properly represented by BATs or in page
385          * tables.......I am actively working on resolving this, but
386          * can't hold up other stuff.  -- Dan
387          */
388         pte_t *pte;
389         struct mm_struct *mm;
390
391         /* Check the BATs */
392         pa = v_mapped_by_bats(addr);
393         if (pa)
394                 return pa;
395
396         /* Allow mapping of user addresses (within the thread)
397          * for DMA if necessary.
398          */
399         if (addr < TASK_SIZE)
400                 mm = current->mm;
401         else
402                 mm = &init_mm;
403
404         pa = 0;
405         if (get_pteptr(mm, addr, &pte, NULL)) {
406                 pa = (pte_val(*pte) & PAGE_MASK) | (addr & ~PAGE_MASK);
407                 pte_unmap(pte);
408         }
409
410         return(pa);
411 }
412
413 /* This is will find the virtual address for a physical one....
414  * Swiped from APUS, could be dangerous :-).
415  * This is only a placeholder until I really find a way to make this
416  * work.  -- Dan
417  */
418 unsigned long
419 mm_ptov (unsigned long paddr)
420 {
421         unsigned long ret;
422 #if 0
423         if (paddr < 16*1024*1024)
424                 ret = ZTWO_VADDR(paddr);
425         else {
426                 int i;
427
428                 for (i = 0; i < kmap_chunk_count;){
429                         unsigned long phys = kmap_chunks[i++];
430                         unsigned long size = kmap_chunks[i++];
431                         unsigned long virt = kmap_chunks[i++];
432                         if (paddr >= phys
433                             && paddr < (phys + size)){
434                                 ret = virt + paddr - phys;
435                                 goto exit;
436                         }
437                 }
438         
439                 ret = (unsigned long) __va(paddr);
440         }
441 exit:
442 #ifdef DEBUGPV
443         printk ("PTOV(%lx)=%lx\n", paddr, ret);
444 #endif
445 #else
446         ret = (unsigned long)paddr + KERNELBASE;
447 #endif
448         return ret;
449 }
450