1 #ifndef _ASM_POWERPC_MMU_H_
 
   2 #define _ASM_POWERPC_MMU_H_
 
   6 #include <asm-ppc/mmu.h>
 
  10  * PowerPC memory management structures
 
  12  * Dave Engebretsen & Mike Corrigan <{engebret|mikejc}@us.ibm.com>
 
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
 
  16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
 
  17  * as published by the Free Software Foundation; either version
 
  18  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
 
  21 #include <asm/asm-compat.h>
 
  28 #define STE_ESID_V      0x80
 
  29 #define STE_ESID_KS     0x20
 
  30 #define STE_ESID_KP     0x10
 
  31 #define STE_ESID_N      0x08
 
  33 #define STE_VSID_SHIFT  12
 
  35 /* Location of cpu0's segment table */
 
  36 #define STAB0_PAGE      0x6
 
  37 #define STAB0_OFFSET    (STAB0_PAGE << 12)
 
  38 #define STAB0_PHYS_ADDR (STAB0_OFFSET + PHYSICAL_START)
 
  41 extern char initial_stab[];
 
  42 #endif /* ! __ASSEMBLY */
 
  48 #define SLB_NUM_BOLTED          3
 
  49 #define SLB_CACHE_ENTRIES       8
 
  51 /* Bits in the SLB ESID word */
 
  52 #define SLB_ESID_V              ASM_CONST(0x0000000008000000) /* valid */
 
  54 /* Bits in the SLB VSID word */
 
  55 #define SLB_VSID_SHIFT          12
 
  56 #define SLB_VSID_B              ASM_CONST(0xc000000000000000)
 
  57 #define SLB_VSID_B_256M         ASM_CONST(0x0000000000000000)
 
  58 #define SLB_VSID_B_1T           ASM_CONST(0x4000000000000000)
 
  59 #define SLB_VSID_KS             ASM_CONST(0x0000000000000800)
 
  60 #define SLB_VSID_KP             ASM_CONST(0x0000000000000400)
 
  61 #define SLB_VSID_N              ASM_CONST(0x0000000000000200) /* no-execute */
 
  62 #define SLB_VSID_L              ASM_CONST(0x0000000000000100)
 
  63 #define SLB_VSID_C              ASM_CONST(0x0000000000000080) /* class */
 
  64 #define SLB_VSID_LP             ASM_CONST(0x0000000000000030)
 
  65 #define SLB_VSID_LP_00          ASM_CONST(0x0000000000000000)
 
  66 #define SLB_VSID_LP_01          ASM_CONST(0x0000000000000010)
 
  67 #define SLB_VSID_LP_10          ASM_CONST(0x0000000000000020)
 
  68 #define SLB_VSID_LP_11          ASM_CONST(0x0000000000000030)
 
  69 #define SLB_VSID_LLP            (SLB_VSID_L|SLB_VSID_LP)
 
  71 #define SLB_VSID_KERNEL         (SLB_VSID_KP)
 
  72 #define SLB_VSID_USER           (SLB_VSID_KP|SLB_VSID_KS|SLB_VSID_C)
 
  74 #define SLBIE_C                 (0x08000000)
 
  80 #define HPTES_PER_GROUP 8
 
  82 #define HPTE_V_AVPN_SHIFT       7
 
  83 #define HPTE_V_AVPN             ASM_CONST(0xffffffffffffff80)
 
  84 #define HPTE_V_AVPN_VAL(x)      (((x) & HPTE_V_AVPN) >> HPTE_V_AVPN_SHIFT)
 
  85 #define HPTE_V_COMPARE(x,y)     (!(((x) ^ (y)) & HPTE_V_AVPN))
 
  86 #define HPTE_V_BOLTED           ASM_CONST(0x0000000000000010)
 
  87 #define HPTE_V_LOCK             ASM_CONST(0x0000000000000008)
 
  88 #define HPTE_V_LARGE            ASM_CONST(0x0000000000000004)
 
  89 #define HPTE_V_SECONDARY        ASM_CONST(0x0000000000000002)
 
  90 #define HPTE_V_VALID            ASM_CONST(0x0000000000000001)
 
  92 #define HPTE_R_PP0              ASM_CONST(0x8000000000000000)
 
  93 #define HPTE_R_TS               ASM_CONST(0x4000000000000000)
 
  94 #define HPTE_R_RPN_SHIFT        12
 
  95 #define HPTE_R_RPN              ASM_CONST(0x3ffffffffffff000)
 
  96 #define HPTE_R_FLAGS            ASM_CONST(0x00000000000003ff)
 
  97 #define HPTE_R_PP               ASM_CONST(0x0000000000000003)
 
  98 #define HPTE_R_N                ASM_CONST(0x0000000000000004)
 
  99 #define HPTE_R_C                ASM_CONST(0x0000000000000080)
 
 100 #define HPTE_R_R                ASM_CONST(0x0000000000000100)
 
 102 /* Values for PP (assumes Ks=0, Kp=1) */
 
 103 /* pp0 will always be 0 for linux     */
 
 104 #define PP_RWXX 0       /* Supervisor read/write, User none */
 
 105 #define PP_RWRX 1       /* Supervisor read/write, User read */
 
 106 #define PP_RWRW 2       /* Supervisor read/write, User read/write */
 
 107 #define PP_RXRX 3       /* Supervisor read,       User read */
 
 116 extern hpte_t *htab_address;
 
 117 extern unsigned long htab_size_bytes;
 
 118 extern unsigned long htab_hash_mask;
 
 121  * Page size definition
 
 123  *    shift : is the "PAGE_SHIFT" value for that page size
 
 124  *    sllp  : is a bit mask with the value of SLB L || LP to be or'ed
 
 125  *            directly to a slbmte "vsid" value
 
 126  *    penc  : is the HPTE encoding mask for the "LP" field:
 
 131         unsigned int    shift;  /* number of bits */
 
 132         unsigned int    penc;   /* HPTE encoding */
 
 133         unsigned int    tlbiel; /* tlbiel supported for that page size */
 
 134         unsigned long   avpnm;  /* bits to mask out in AVPN in the HPTE */
 
 135         unsigned long   sllp;   /* SLB L||LP (exact mask to use in slbmte) */
 
 138 #endif /* __ASSEMBLY__ */
 
 141  * The kernel use the constants below to index in the page sizes array.
 
 142  * The use of fixed constants for this purpose is better for performances
 
 143  * of the low level hash refill handlers.
 
 145  * A non supported page size has a "shift" field set to 0
 
 147  * Any new page size being implemented can get a new entry in here. Whether
 
 148  * the kernel will use it or not is a different matter though. The actual page
 
 149  * size used by hugetlbfs is not defined here and may be made variable
 
 152 #define MMU_PAGE_4K             0       /* 4K */
 
 153 #define MMU_PAGE_64K            1       /* 64K */
 
 154 #define MMU_PAGE_64K_AP         2       /* 64K Admixed (in a 4K segment) */
 
 155 #define MMU_PAGE_1M             3       /* 1M */
 
 156 #define MMU_PAGE_16M            4       /* 16M */
 
 157 #define MMU_PAGE_16G            5       /* 16G */
 
 158 #define MMU_PAGE_COUNT          6
 
 163  * The current system page sizes
 
 165 extern struct mmu_psize_def mmu_psize_defs[MMU_PAGE_COUNT];
 
 166 extern int mmu_linear_psize;
 
 167 extern int mmu_virtual_psize;
 
 168 extern int mmu_vmalloc_psize;
 
 169 extern int mmu_io_psize;
 
 172  * If the processor supports 64k normal pages but not 64k cache
 
 173  * inhibited pages, we have to be prepared to switch processes
 
 174  * to use 4k pages when they create cache-inhibited mappings.
 
 175  * If this is the case, mmu_ci_restrictions will be set to 1.
 
 177 extern int mmu_ci_restrictions;
 
 179 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 
 181  * The page size index of the huge pages for use by hugetlbfs
 
 183 extern int mmu_huge_psize;
 
 185 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
 
 188  * This function sets the AVPN and L fields of the HPTE  appropriately
 
 191 static inline unsigned long hpte_encode_v(unsigned long va, int psize)
 
 194         v = (va >> 23) & ~(mmu_psize_defs[psize].avpnm);
 
 195         v <<= HPTE_V_AVPN_SHIFT;
 
 196         if (psize != MMU_PAGE_4K)
 
 202  * This function sets the ARPN, and LP fields of the HPTE appropriately
 
 203  * for the page size. We assume the pa is already "clean" that is properly
 
 204  * aligned for the requested page size
 
 206 static inline unsigned long hpte_encode_r(unsigned long pa, int psize)
 
 210         /* A 4K page needs no special encoding */
 
 211         if (psize == MMU_PAGE_4K)
 
 212                 return pa & HPTE_R_RPN;
 
 214                 unsigned int penc = mmu_psize_defs[psize].penc;
 
 215                 unsigned int shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
 
 216                 return (pa & ~((1ul << shift) - 1)) | (penc << 12);
 
 222  * This hashes a virtual address for a 256Mb segment only for now
 
 225 static inline unsigned long hpt_hash(unsigned long va, unsigned int shift)
 
 227         return ((va >> 28) & 0x7fffffffffUL) ^ ((va & 0x0fffffffUL) >> shift);
 
 230 extern int __hash_page_4K(unsigned long ea, unsigned long access,
 
 231                           unsigned long vsid, pte_t *ptep, unsigned long trap,
 
 233 extern int __hash_page_64K(unsigned long ea, unsigned long access,
 
 234                            unsigned long vsid, pte_t *ptep, unsigned long trap,
 
 237 extern int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
 
 238                           unsigned long ea, unsigned long vsid, int local,
 
 241 extern int htab_bolt_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
 
 242                              unsigned long pstart, unsigned long mode,
 
 245 extern void htab_initialize(void);
 
 246 extern void htab_initialize_secondary(void);
 
 247 extern void hpte_init_native(void);
 
 248 extern void hpte_init_lpar(void);
 
 249 extern void hpte_init_iSeries(void);
 
 250 extern void hpte_init_beat(void);
 
 252 extern void stabs_alloc(void);
 
 253 extern void slb_initialize(void);
 
 254 extern void slb_flush_and_rebolt(void);
 
 255 extern void stab_initialize(unsigned long stab);
 
 257 #endif /* __ASSEMBLY__ */
 
 262  * We first generate a 36-bit "proto-VSID".  For kernel addresses this
 
 263  * is equal to the ESID, for user addresses it is:
 
 264  *      (context << 15) | (esid & 0x7fff)
 
 266  * The two forms are distinguishable because the top bit is 0 for user
 
 267  * addresses, whereas the top two bits are 1 for kernel addresses.
 
 268  * Proto-VSIDs with the top two bits equal to 0b10 are reserved for
 
 271  * The proto-VSIDs are then scrambled into real VSIDs with the
 
 272  * multiplicative hash:
 
 274  *      VSID = (proto-VSID * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS
 
 275  *      where   VSID_MULTIPLIER = 268435399 = 0xFFFFFC7
 
 276  *              VSID_MODULUS = 2^36-1 = 0xFFFFFFFFF
 
 278  * This scramble is only well defined for proto-VSIDs below
 
 279  * 0xFFFFFFFFF, so both proto-VSID and actual VSID 0xFFFFFFFFF are
 
 280  * reserved.  VSID_MULTIPLIER is prime, so in particular it is
 
 281  * co-prime to VSID_MODULUS, making this a 1:1 scrambling function.
 
 282  * Because the modulus is 2^n-1 we can compute it efficiently without
 
 283  * a divide or extra multiply (see below).
 
 285  * This scheme has several advantages over older methods:
 
 287  *      - We have VSIDs allocated for every kernel address
 
 288  * (i.e. everything above 0xC000000000000000), except the very top
 
 289  * segment, which simplifies several things.
 
 291  *      - We allow for 15 significant bits of ESID and 20 bits of
 
 292  * context for user addresses.  i.e. 8T (43 bits) of address space for
 
 293  * up to 1M contexts (although the page table structure and context
 
 294  * allocation will need changes to take advantage of this).
 
 296  *      - The scramble function gives robust scattering in the hash
 
 297  * table (at least based on some initial results).  The previous
 
 298  * method was more susceptible to pathological cases giving excessive
 
 302  * WARNING - If you change these you must make sure the asm
 
 303  * implementations in slb_allocate (slb_low.S), do_stab_bolted
 
 304  * (head.S) and ASM_VSID_SCRAMBLE (below) are changed accordingly.
 
 306  * You'll also need to change the precomputed VSID values in head.S
 
 307  * which are used by the iSeries firmware.
 
 310 #define VSID_MULTIPLIER ASM_CONST(200730139)    /* 28-bit prime */
 
 312 #define VSID_MODULUS    ((1UL<<VSID_BITS)-1)
 
 314 #define CONTEXT_BITS    19
 
 315 #define USER_ESID_BITS  16
 
 317 #define USER_VSID_RANGE (1UL << (USER_ESID_BITS + SID_SHIFT))
 
 320  * This macro generates asm code to compute the VSID scramble
 
 321  * function.  Used in slb_allocate() and do_stab_bolted.  The function
 
 322  * computed is: (protovsid*VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS
 
 324  *      rt = register continaing the proto-VSID and into which the
 
 325  *              VSID will be stored
 
 326  *      rx = scratch register (clobbered)
 
 328  *      - rt and rx must be different registers
 
 329  *      - The answer will end up in the low 36 bits of rt.  The higher
 
 330  *        bits may contain other garbage, so you may need to mask the
 
 333 #define ASM_VSID_SCRAMBLE(rt, rx)       \
 
 334         lis     rx,VSID_MULTIPLIER@h;                                   \
 
 335         ori     rx,rx,VSID_MULTIPLIER@l;                                \
 
 336         mulld   rt,rt,rx;               /* rt = rt * MULTIPLIER */      \
 
 338         srdi    rx,rt,VSID_BITS;                                        \
 
 339         clrldi  rt,rt,(64-VSID_BITS);                                   \
 
 340         add     rt,rt,rx;               /* add high and low bits */     \
 
 341         /* Now, r3 == VSID (mod 2^36-1), and lies between 0 and         \
 
 342          * 2^36-1+2^28-1.  That in particular means that if r3 >=       \
 
 343          * 2^36-1, then r3+1 has the 2^36 bit set.  So, if r3+1 has     \
 
 344          * the bit clear, r3 already has the answer we want, if it      \
 
 345          * doesn't, the answer is the low 36 bits of r3+1.  So in all   \
 
 346          * cases the answer is the low 36 bits of (r3 + ((r3+1) >> 36))*/\
 
 348         srdi    rx,rx,VSID_BITS;        /* extract 2^36 bit */          \
 
 354 typedef unsigned long mm_context_id_t;
 
 358         u16 user_psize;                 /* page size index */
 
 359         u16 sllp;                       /* SLB entry page size encoding */
 
 360 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 
 361         u16 low_htlb_areas, high_htlb_areas;
 
 363         unsigned long vdso_base;
 
 367 static inline unsigned long vsid_scramble(unsigned long protovsid)
 
 370         /* The code below is equivalent to this function for arguments
 
 371          * < 2^VSID_BITS, which is all this should ever be called
 
 372          * with.  However gcc is not clever enough to compute the
 
 373          * modulus (2^n-1) without a second multiply. */
 
 374         return ((protovsid * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS);
 
 378         x = protovsid * VSID_MULTIPLIER;
 
 379         x = (x >> VSID_BITS) + (x & VSID_MODULUS);
 
 380         return (x + ((x+1) >> VSID_BITS)) & VSID_MODULUS;
 
 384 /* This is only valid for addresses >= KERNELBASE */
 
 385 static inline unsigned long get_kernel_vsid(unsigned long ea)
 
 387         return vsid_scramble(ea >> SID_SHIFT);
 
 390 /* This is only valid for user addresses (which are below 2^41) */
 
 391 static inline unsigned long get_vsid(unsigned long context, unsigned long ea)
 
 393         return vsid_scramble((context << USER_ESID_BITS)
 
 394                              | (ea >> SID_SHIFT));
 
 397 #define VSID_SCRAMBLE(pvsid)    (((pvsid) * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS)
 
 398 #define KERNEL_VSID(ea)         VSID_SCRAMBLE(GET_ESID(ea))
 
 400 /* Physical address used by some IO functions */
 
 401 typedef unsigned long phys_addr_t;
 
 404 #endif /* __ASSEMBLY */
 
 406 #endif /* CONFIG_PPC64 */
 
 407 #endif /* __KERNEL__ */
 
 408 #endif /* _ASM_POWERPC_MMU_H_ */