arch/powerpc/mm/slb.c

   1 /*
   2  * PowerPC64 SLB support.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2004 David Gibson <dwg@au.ibm.com>, IBM
   5  * Based on earlier code writteh by:
   6  * Dave Engebretsen and Mike Corrigan {engebret|mikejc}@us.ibm.com
   7  *    Copyright (c) 2001 Dave Engebretsen
   8  * Copyright (C) 2002 Anton Blanchard <anton@au.ibm.com>, IBM
   9  *
  10  *
  11  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
  12  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
  13  *      as published by the Free Software Foundation; either version
  14  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
  15  */
  16
  17 #undef DEBUG
  18
  19 #include <asm/pgtable.h>
  20 #include <asm/mmu.h>
  21 #include <asm/mmu_context.h>
  22 #include <asm/paca.h>
  23 #include <asm/cputable.h>
  24 #include <asm/cacheflush.h>
  25 #include <asm/smp.h>
  26 #include <asm/firmware.h>
  27 #include <linux/compiler.h>
  28 #include <asm/udbg.h>
  29
  30 #ifdef DEBUG
  31 #define DBG(fmt...) udbg_printf(fmt)
  32 #else
  33 #define DBG(fmt...)
  34 #endif
  35
  36 extern void slb_allocate_realmode(unsigned long ea);
  37 extern void slb_allocate_user(unsigned long ea);
  38
  39 static void slb_allocate(unsigned long ea)
  40 {
  41         /* Currently, we do real mode for all SLBs including user, but
  42          * that will change if we bring back dynamic VSIDs
  43          */
  44         slb_allocate_realmode(ea);
  45 }
  46
  47 static inline unsigned long mk_esid_data(unsigned long ea, int ssize,
  48                                          unsigned long slot)
  49 {
  50         unsigned long mask;
  51
  52         mask = (ssize == MMU_SEGSIZE_256M)? ESID_MASK: ESID_MASK_1T;
  53         return (ea & mask) | SLB_ESID_V | slot;
  54 }
  55
  56 #define slb_vsid_shift(ssize)   \
  57         ((ssize) == MMU_SEGSIZE_256M? SLB_VSID_SHIFT: SLB_VSID_SHIFT_1T)
  58
  59 static inline unsigned long mk_vsid_data(unsigned long ea, int ssize,
  60                                          unsigned long flags)
  61 {
  62         return (get_kernel_vsid(ea, ssize) << slb_vsid_shift(ssize)) | flags |
  63                 ((unsigned long) ssize << SLB_VSID_SSIZE_SHIFT);
  64 }
  65
  66 static inline void slb_shadow_update(unsigned long ea, int ssize,
  67                                      unsigned long flags,
  68                                      unsigned long entry)
  69 {
  70         /*
  71          * Clear the ESID first so the entry is not valid while we are
  72          * updating it.  No write barriers are needed here, provided
  73          * we only update the current CPU's SLB shadow buffer.
  74          */
  75         get_slb_shadow()->save_area[entry].esid = 0;
  76         get_slb_shadow()->save_area[entry].vsid = mk_vsid_data(ea, ssize, flags);
  77         get_slb_shadow()->save_area[entry].esid = mk_esid_data(ea, ssize, entry);
  78 }
  79
  80 static inline void slb_shadow_clear(unsigned long entry)
  81 {
  82         get_slb_shadow()->save_area[entry].esid = 0;
  83 }
  84
  85 void slb_shadow_clear_all(void)
  86 {
  87         int i;
  88
  89         for (i = 0; i < SLB_NUM_BOLTED; i++)
  90                 slb_shadow_clear(i);
  91 }
  92
  93 static inline void create_shadowed_slbe(unsigned long ea, int ssize,
  94                                         unsigned long flags,
  95                                         unsigned long entry)
  96 {
  97         /*
  98          * Updating the shadow buffer before writing the SLB ensures
  99          * we don't get a stale entry here if we get preempted by PHYP
 100          * between these two statements.
 101          */
 102         slb_shadow_update(ea, ssize, flags, entry);
 103
 104         asm volatile("slbmte  %0,%1" :
 105                      : "r" (mk_vsid_data(ea, ssize, flags)),
 106                        "r" (mk_esid_data(ea, ssize, entry))
 107                      : "memory" );
 108 }
 109
 110 void slb_flush_and_rebolt(void)
 111 {
 112         /* If you change this make sure you change SLB_NUM_BOLTED
 113          * appropriately too. */
 114         unsigned long linear_llp, vmalloc_llp, lflags, vflags;
 115         unsigned long ksp_esid_data, ksp_vsid_data;
 116
 117         WARN_ON(!irqs_disabled());
 118
 119         linear_llp = mmu_psize_defs[mmu_linear_psize].sllp;
 120         vmalloc_llp = mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp;
 121         lflags = SLB_VSID_KERNEL | linear_llp;
 122         vflags = SLB_VSID_KERNEL | vmalloc_llp;
 123
 124         ksp_esid_data = mk_esid_data(get_paca()->kstack, mmu_kernel_ssize, 2);
 125         if ((ksp_esid_data & ~0xfffffffUL) <= PAGE_OFFSET) {
 126                 ksp_esid_data &= ~SLB_ESID_V;
 127                 ksp_vsid_data = 0;
 128                 slb_shadow_clear(2);
 129         } else {
 130                 /* Update stack entry; others don't change */
 131                 slb_shadow_update(get_paca()->kstack, mmu_kernel_ssize, lflags, 2);
 132                 ksp_vsid_data = get_slb_shadow()->save_area[2].vsid;
 133         }
 134
 135         /* We need to do this all in asm, so we're sure we don't touch
 136          * the stack between the slbia and rebolting it. */
 137         asm volatile("isync\n"
 138                      "slbia\n"
 139                      /* Slot 1 - first VMALLOC segment */
 140                      "slbmte    %0,%1\n"
 141                      /* Slot 2 - kernel stack */
 142                      "slbmte    %2,%3\n"
 143                      "isync"
 144                      :: "r"(mk_vsid_data(VMALLOC_START, mmu_kernel_ssize, vflags)),
 145                         "r"(mk_esid_data(VMALLOC_START, mmu_kernel_ssize, 1)),
 146                         "r"(ksp_vsid_data),
 147                         "r"(ksp_esid_data)
 148                      : "memory");
 149 }
 150
 151 void slb_vmalloc_update(void)
 152 {
 153         unsigned long vflags;
 154
 155         vflags = SLB_VSID_KERNEL | mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp;
 156         slb_shadow_update(VMALLOC_START, mmu_kernel_ssize, vflags, 1);
 157         slb_flush_and_rebolt();
 158 }
 159
 160 /* Helper function to compare esids.  There are four cases to handle.
 161  * 1. The system is not 1T segment size capable.  Use the GET_ESID compare.
 162  * 2. The system is 1T capable, both addresses are < 1T, use the GET_ESID compare.
 163  * 3. The system is 1T capable, only one of the two addresses is > 1T.  This is not a match.
 164  * 4. The system is 1T capable, both addresses are > 1T, use the GET_ESID_1T macro to compare.
 165  */
 166 static inline int esids_match(unsigned long addr1, unsigned long addr2)
 167 {
 168         int esid_1t_count;
 169
 170         /* System is not 1T segment size capable. */
 171         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_1T_SEGMENT))
 172                 return (GET_ESID(addr1) == GET_ESID(addr2));
 173
 174         esid_1t_count = (((addr1 >> SID_SHIFT_1T) != 0) +
 175                                 ((addr2 >> SID_SHIFT_1T) != 0));
 176
 177         /* both addresses are < 1T */
 178         if (esid_1t_count == 0)
 179                 return (GET_ESID(addr1) == GET_ESID(addr2));
 180
 181         /* One address < 1T, the other > 1T.  Not a match */
 182         if (esid_1t_count == 1)
 183                 return 0;
 184
 185         /* Both addresses are > 1T. */
 186         return (GET_ESID_1T(addr1) == GET_ESID_1T(addr2));
 187 }
 188
 189 /* Flush all user entries from the segment table of the current processor. */
 190 void switch_slb(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm)
 191 {
 192         unsigned long offset = get_paca()->slb_cache_ptr;
 193         unsigned long slbie_data = 0;
 194         unsigned long pc = KSTK_EIP(tsk);
 195         unsigned long stack = KSTK_ESP(tsk);
 196         unsigned long unmapped_base;
 197
 198         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_NO_SLBIE_B) &&
 199             offset <= SLB_CACHE_ENTRIES) {
 200                 int i;
 201                 asm volatile("isync" : : : "memory");
 202                 for (i = 0; i < offset; i++) {
 203                         slbie_data = (unsigned long)get_paca()->slb_cache[i]
 204                                 << SID_SHIFT; /* EA */
 205                         slbie_data |= user_segment_size(slbie_data)
 206                                 << SLBIE_SSIZE_SHIFT;
 207                         slbie_data |= SLBIE_C; /* C set for user addresses */
 208                         asm volatile("slbie %0" : : "r" (slbie_data));
 209                 }
 210                 asm volatile("isync" : : : "memory");
 211         } else {
 212                 slb_flush_and_rebolt();
 213         }
 214
 215         /* Workaround POWER5 < DD2.1 issue */
 216         if (offset == 1 || offset > SLB_CACHE_ENTRIES)
 217                 asm volatile("slbie %0" : : "r" (slbie_data));
 218
 219         get_paca()->slb_cache_ptr = 0;
 220         get_paca()->context = mm->context;
 221
 222         /*
 223          * preload some userspace segments into the SLB.
 224          */
 225         if (test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_32BIT))
 226                 unmapped_base = TASK_UNMAPPED_BASE_USER32;
 227         else
 228                 unmapped_base = TASK_UNMAPPED_BASE_USER64;
 229
 230         if (is_kernel_addr(pc))
 231                 return;
 232         slb_allocate(pc);
 233
 234         if (esids_match(pc,stack))
 235                 return;
 236
 237         if (is_kernel_addr(stack))
 238                 return;
 239         slb_allocate(stack);
 240
 241         if (esids_match(pc,unmapped_base) || esids_match(stack,unmapped_base))
 242                 return;
 243
 244         if (is_kernel_addr(unmapped_base))
 245                 return;
 246         slb_allocate(unmapped_base);
 247 }
 248
 249 static inline void patch_slb_encoding(unsigned int *insn_addr,
 250                                       unsigned int immed)
 251 {
 252         /* Assume the instruction had a "0" immediate value, just
 253          * "or" in the new value
 254          */
 255         *insn_addr |= immed;
 256         flush_icache_range((unsigned long)insn_addr, 4+
 257                            (unsigned long)insn_addr);
 258 }
 259
 260 void slb_initialize(void)
 261 {
 262         unsigned long linear_llp, vmalloc_llp, io_llp;
 263         unsigned long lflags, vflags;
 264         static int slb_encoding_inited;
 265         extern unsigned int *slb_miss_kernel_load_linear;
 266         extern unsigned int *slb_miss_kernel_load_io;
 267
 268         /* Prepare our SLB miss handler based on our page size */
 269         linear_llp = mmu_psize_defs[mmu_linear_psize].sllp;
 270         io_llp = mmu_psize_defs[mmu_io_psize].sllp;
 271         vmalloc_llp = mmu_psize_defs[mmu_vmalloc_psize].sllp;
 272         get_paca()->vmalloc_sllp = SLB_VSID_KERNEL | vmalloc_llp;
 273
 274         if (!slb_encoding_inited) {
 275                 slb_encoding_inited = 1;
 276                 patch_slb_encoding(slb_miss_kernel_load_linear,
 277                                    SLB_VSID_KERNEL | linear_llp);
 278                 patch_slb_encoding(slb_miss_kernel_load_io,
 279                                    SLB_VSID_KERNEL | io_llp);
 280
 281                 DBG("SLB: linear  LLP = %04x\n", linear_llp);
 282                 DBG("SLB: io      LLP = %04x\n", io_llp);
 283         }
 284
 285         get_paca()->stab_rr = SLB_NUM_BOLTED;
 286
 287         /* On iSeries the bolted entries have already been set up by
 288          * the hypervisor from the lparMap data in head.S */
 289         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 290                 return;
 291
 292         lflags = SLB_VSID_KERNEL | linear_llp;
 293         vflags = SLB_VSID_KERNEL | vmalloc_llp;
 294
 295         /* Invalidate the entire SLB (even slot 0) & all the ERATS */
 296         asm volatile("isync":::"memory");
 297         asm volatile("slbmte  %0,%0"::"r" (0) : "memory");
 298         asm volatile("isync; slbia; isync":::"memory");
 299         create_shadowed_slbe(PAGE_OFFSET, mmu_kernel_ssize, lflags, 0);
 300
 301         create_shadowed_slbe(VMALLOC_START, mmu_kernel_ssize, vflags, 1);
 302
 303         /* We don't bolt the stack for the time being - we're in boot,
 304          * so the stack is in the bolted segment.  By the time it goes
 305          * elsewhere, we'll call _switch() which will bolt in the new
 306          * one. */
 307         asm volatile("isync":::"memory");
 308 }