arch/powerpc/mm/nohash/e500.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Modifications by Kumar Gala (galak@kernel.crashing.org) to support
   4  * E500 Book E processors.
   5  *
   6  * Copyright 2004,2010 Freescale Semiconductor, Inc.
   7  *
   8  * This file contains the routines for initializing the MMU
   9  * on the 4xx series of chips.
  10  *  -- paulus
  11  *
  12  *  Derived from arch/ppc/mm/init.c:
  13  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
  14  *
  15  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
  16  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
  17  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
  18  *
  19  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  20  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  21  */
  22
  23 #include <linux/signal.h>
  24 #include <linux/sched.h>
  25 #include <linux/kernel.h>
  26 #include <linux/errno.h>
  27 #include <linux/string.h>
  28 #include <linux/types.h>
  29 #include <linux/ptrace.h>
  30 #include <linux/mman.h>
  31 #include <linux/mm.h>
  32 #include <linux/swap.h>
  33 #include <linux/stddef.h>
  34 #include <linux/vmalloc.h>
  35 #include <linux/init.h>
  36 #include <linux/delay.h>
  37 #include <linux/highmem.h>
  38 #include <linux/memblock.h>
  39 #include <linux/of_fdt.h>
  40
  41 #include <asm/io.h>
  42 #include <asm/mmu_context.h>
  43 #include <asm/mmu.h>
  44 #include <linux/uaccess.h>
  45 #include <asm/smp.h>
  46 #include <asm/machdep.h>
  47 #include <asm/setup.h>
  48 #include <asm/paca.h>
  49
  50 #include <mm/mmu_decl.h>
  51
  52 unsigned int tlbcam_index;
  53
  54 struct tlbcam TLBCAM[NUM_TLBCAMS];
  55
  56 static struct {
  57         unsigned long start;
  58         unsigned long limit;
  59         phys_addr_t phys;
  60 } tlbcam_addrs[NUM_TLBCAMS];
  61
  62 #ifdef CONFIG_PPC_85xx
  63 /*
  64  * Return PA for this VA if it is mapped by a CAM, or 0
  65  */
  66 phys_addr_t v_block_mapped(unsigned long va)
  67 {
  68         int b;
  69         for (b = 0; b < tlbcam_index; ++b)
  70                 if (va >= tlbcam_addrs[b].start && va < tlbcam_addrs[b].limit)
  71                         return tlbcam_addrs[b].phys + (va - tlbcam_addrs[b].start);
  72         return 0;
  73 }
  74
  75 /*
  76  * Return VA for a given PA or 0 if not mapped
  77  */
  78 unsigned long p_block_mapped(phys_addr_t pa)
  79 {
  80         int b;
  81         for (b = 0; b < tlbcam_index; ++b)
  82                 if (pa >= tlbcam_addrs[b].phys
  83                         && pa < (tlbcam_addrs[b].limit-tlbcam_addrs[b].start)
  84                               +tlbcam_addrs[b].phys)
  85                         return tlbcam_addrs[b].start+(pa-tlbcam_addrs[b].phys);
  86         return 0;
  87 }
  88 #endif
  89
  90 /*
  91  * Set up a variable-size TLB entry (tlbcam). The parameters are not checked;
  92  * in particular size must be a power of 4 between 4k and the max supported by
  93  * an implementation; max may further be limited by what can be represented in
  94  * an unsigned long (for example, 32-bit implementations cannot support a 4GB
  95  * size).
  96  */
  97 static void settlbcam(int index, unsigned long virt, phys_addr_t phys,
  98                 unsigned long size, unsigned long flags, unsigned int pid)
  99 {
 100         unsigned int tsize;
 101
 102         tsize = __ilog2(size) - 10;
 103
 104 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PPC_E500MC)
 105         if ((flags & _PAGE_NO_CACHE) == 0)
 106                 flags |= _PAGE_COHERENT;
 107 #endif
 108
 109         TLBCAM[index].MAS0 = MAS0_TLBSEL(1) | MAS0_ESEL(index) | MAS0_NV(index+1);
 110         TLBCAM[index].MAS1 = MAS1_VALID | MAS1_IPROT | MAS1_TSIZE(tsize) | MAS1_TID(pid);
 111         TLBCAM[index].MAS2 = virt & PAGE_MASK;
 112
 113         TLBCAM[index].MAS2 |= (flags & _PAGE_WRITETHRU) ? MAS2_W : 0;
 114         TLBCAM[index].MAS2 |= (flags & _PAGE_NO_CACHE) ? MAS2_I : 0;
 115         TLBCAM[index].MAS2 |= (flags & _PAGE_COHERENT) ? MAS2_M : 0;
 116         TLBCAM[index].MAS2 |= (flags & _PAGE_GUARDED) ? MAS2_G : 0;
 117         TLBCAM[index].MAS2 |= (flags & _PAGE_ENDIAN) ? MAS2_E : 0;
 118
 119         TLBCAM[index].MAS3 = (phys & MAS3_RPN) | MAS3_SR;
 120         TLBCAM[index].MAS3 |= (flags & _PAGE_WRITE) ? MAS3_SW : 0;
 121         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_BIG_PHYS))
 122                 TLBCAM[index].MAS7 = (u64)phys >> 32;
 123
 124         /* Below is unlikely -- only for large user pages or similar */
 125         if (!is_kernel_addr(virt)) {
 126                 TLBCAM[index].MAS3 |= MAS3_UR;
 127                 TLBCAM[index].MAS3 |= (flags & _PAGE_EXEC) ? MAS3_UX : 0;
 128                 TLBCAM[index].MAS3 |= (flags & _PAGE_WRITE) ? MAS3_UW : 0;
 129         } else {
 130                 TLBCAM[index].MAS3 |= (flags & _PAGE_EXEC) ? MAS3_SX : 0;
 131         }
 132
 133         tlbcam_addrs[index].start = virt;
 134         tlbcam_addrs[index].limit = virt + size - 1;
 135         tlbcam_addrs[index].phys = phys;
 136 }
 137
 138 static unsigned long calc_cam_sz(unsigned long ram, unsigned long virt,
 139                                  phys_addr_t phys)
 140 {
 141         unsigned int camsize = __ilog2(ram);
 142         unsigned int align = __ffs(virt | phys);
 143         unsigned long max_cam;
 144
 145         if ((mfspr(SPRN_MMUCFG) & MMUCFG_MAVN) == MMUCFG_MAVN_V1) {
 146                 /* Convert (4^max) kB to (2^max) bytes */
 147                 max_cam = ((mfspr(SPRN_TLB1CFG) >> 16) & 0xf) * 2 + 10;
 148                 camsize &= ~1U;
 149                 align &= ~1U;
 150         } else {
 151                 /* Convert (2^max) kB to (2^max) bytes */
 152                 max_cam = __ilog2(mfspr(SPRN_TLB1PS)) + 10;
 153         }
 154
 155         if (camsize > align)
 156                 camsize = align;
 157         if (camsize > max_cam)
 158                 camsize = max_cam;
 159
 160         return 1UL << camsize;
 161 }
 162
 163 static unsigned long map_mem_in_cams_addr(phys_addr_t phys, unsigned long virt,
 164                                         unsigned long ram, int max_cam_idx,
 165                                         bool dryrun, bool init)
 166 {
 167         int i;
 168         unsigned long amount_mapped = 0;
 169         unsigned long boundary;
 170
 171         if (strict_kernel_rwx_enabled())
 172                 boundary = (unsigned long)(_sinittext - _stext);
 173         else
 174                 boundary = ram;
 175
 176         /* Calculate CAM values */
 177         for (i = 0; boundary && i < max_cam_idx; i++) {
 178                 unsigned long cam_sz;
 179                 pgprot_t prot = init ? PAGE_KERNEL_X : PAGE_KERNEL_ROX;
 180
 181                 cam_sz = calc_cam_sz(boundary, virt, phys);
 182                 if (!dryrun)
 183                         settlbcam(i, virt, phys, cam_sz, pgprot_val(prot), 0);
 184
 185                 boundary -= cam_sz;
 186                 amount_mapped += cam_sz;
 187                 virt += cam_sz;
 188                 phys += cam_sz;
 189         }
 190         for (ram -= amount_mapped; ram && i < max_cam_idx; i++) {
 191                 unsigned long cam_sz;
 192                 pgprot_t prot = init ? PAGE_KERNEL_X : PAGE_KERNEL;
 193
 194                 cam_sz = calc_cam_sz(ram, virt, phys);
 195                 if (!dryrun)
 196                         settlbcam(i, virt, phys, cam_sz, pgprot_val(prot), 0);
 197
 198                 ram -= cam_sz;
 199                 amount_mapped += cam_sz;
 200                 virt += cam_sz;
 201                 phys += cam_sz;
 202         }
 203
 204         if (dryrun)
 205                 return amount_mapped;
 206
 207         if (init) {
 208                 loadcam_multi(0, i, max_cam_idx);
 209                 tlbcam_index = i;
 210         } else {
 211                 loadcam_multi(0, i, 0);
 212                 WARN_ON(i > tlbcam_index);
 213         }
 214
 215 #ifdef CONFIG_PPC64
 216         get_paca()->tcd.esel_next = i;
 217         get_paca()->tcd.esel_max = mfspr(SPRN_TLB1CFG) & TLBnCFG_N_ENTRY;
 218         get_paca()->tcd.esel_first = i;
 219 #endif
 220
 221         return amount_mapped;
 222 }
 223
 224 unsigned long map_mem_in_cams(unsigned long ram, int max_cam_idx, bool dryrun, bool init)
 225 {
 226         unsigned long virt = PAGE_OFFSET;
 227         phys_addr_t phys = memstart_addr;
 228
 229         return map_mem_in_cams_addr(phys, virt, ram, max_cam_idx, dryrun, init);
 230 }
 231
 232 #ifdef CONFIG_PPC32
 233
 234 #if defined(CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM_BOOL) && (CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM >= NUM_TLBCAMS)
 235 #error "LOWMEM_CAM_NUM must be less than NUM_TLBCAMS"
 236 #endif
 237
 238 unsigned long __init mmu_mapin_ram(unsigned long base, unsigned long top)
 239 {
 240         return tlbcam_addrs[tlbcam_index - 1].limit - PAGE_OFFSET + 1;
 241 }
 242
 243 void flush_instruction_cache(void)
 244 {
 245         unsigned long tmp;
 246
 247         tmp = mfspr(SPRN_L1CSR1);
 248         tmp |= L1CSR1_ICFI | L1CSR1_ICLFR;
 249         mtspr(SPRN_L1CSR1, tmp);
 250         isync();
 251 }
 252
 253 /*
 254  * MMU_init_hw does the chip-specific initialization of the MMU hardware.
 255  */
 256 void __init MMU_init_hw(void)
 257 {
 258         flush_instruction_cache();
 259 }
 260
 261 static unsigned long __init tlbcam_sz(int idx)
 262 {
 263         return tlbcam_addrs[idx].limit - tlbcam_addrs[idx].start + 1;
 264 }
 265
 266 void __init adjust_total_lowmem(void)
 267 {
 268         unsigned long ram;
 269         int i;
 270
 271         /* adjust lowmem size to __max_low_memory */
 272         ram = min((phys_addr_t)__max_low_memory, (phys_addr_t)total_lowmem);
 273
 274         i = switch_to_as1();
 275         __max_low_memory = map_mem_in_cams(ram, CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM, false, true);
 276         restore_to_as0(i, 0, NULL, 1);
 277
 278         pr_info("Memory CAM mapping: ");
 279         for (i = 0; i < tlbcam_index - 1; i++)
 280                 pr_cont("%lu/", tlbcam_sz(i) >> 20);
 281         pr_cont("%lu Mb, residual: %dMb\n", tlbcam_sz(tlbcam_index - 1) >> 20,
 282                 (unsigned int)((total_lowmem - __max_low_memory) >> 20));
 283
 284         memblock_set_current_limit(memstart_addr + __max_low_memory);
 285 }
 286
 287 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
 288 void mmu_mark_rodata_ro(void)
 289 {
 290         unsigned long remapped;
 291
 292         remapped = map_mem_in_cams(__max_low_memory, CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM, false, false);
 293
 294         WARN_ON(__max_low_memory != remapped);
 295 }
 296 #endif
 297
 298 void mmu_mark_initmem_nx(void)
 299 {
 300         /* Everything is done in mmu_mark_rodata_ro() */
 301 }
 302
 303 void setup_initial_memory_limit(phys_addr_t first_memblock_base,
 304                                 phys_addr_t first_memblock_size)
 305 {
 306         phys_addr_t limit = first_memblock_base + first_memblock_size;
 307
 308         /* 64M mapped initially according to head_fsl_booke.S */
 309         memblock_set_current_limit(min_t(u64, limit, 0x04000000));
 310 }
 311
 312 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 313 int __initdata is_second_reloc;
 314 notrace void __init relocate_init(u64 dt_ptr, phys_addr_t start)
 315 {
 316         unsigned long base = kernstart_virt_addr;
 317         phys_addr_t size;
 318
 319         kernstart_addr = start;
 320         if (is_second_reloc) {
 321                 virt_phys_offset = PAGE_OFFSET - memstart_addr;
 322                 kaslr_late_init();
 323                 return;
 324         }
 325
 326         /*
 327          * Relocatable kernel support based on processing of dynamic
 328          * relocation entries. Before we get the real memstart_addr,
 329          * We will compute the virt_phys_offset like this:
 330          * virt_phys_offset = stext.run - kernstart_addr
 331          *
 332          * stext.run = (KERNELBASE & ~0x3ffffff) +
 333          *                              (kernstart_addr & 0x3ffffff)
 334          * When we relocate, we have :
 335          *
 336          *      (kernstart_addr & 0x3ffffff) = (stext.run & 0x3ffffff)
 337          *
 338          * hence:
 339          *  virt_phys_offset = (KERNELBASE & ~0x3ffffff) -
 340          *                              (kernstart_addr & ~0x3ffffff)
 341          *
 342          */
 343         start &= ~0x3ffffff;
 344         base &= ~0x3ffffff;
 345         virt_phys_offset = base - start;
 346         early_get_first_memblock_info(__va(dt_ptr), &size);
 347         /*
 348          * We now get the memstart_addr, then we should check if this
 349          * address is the same as what the PAGE_OFFSET map to now. If
 350          * not we have to change the map of PAGE_OFFSET to memstart_addr
 351          * and do a second relocation.
 352          */
 353         if (start != memstart_addr) {
 354                 int n;
 355                 long offset = start - memstart_addr;
 356
 357                 is_second_reloc = 1;
 358                 n = switch_to_as1();
 359                 /* map a 64M area for the second relocation */
 360                 if (memstart_addr > start)
 361                         map_mem_in_cams(0x4000000, CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM,
 362                                         false, true);
 363                 else
 364                         map_mem_in_cams_addr(start, PAGE_OFFSET + offset,
 365                                         0x4000000, CONFIG_LOWMEM_CAM_NUM,
 366                                         false, true);
 367                 restore_to_as0(n, offset, __va(dt_ptr), 1);
 368                 /* We should never reach here */
 369                 panic("Relocation error");
 370         }
 371
 372         kaslr_early_init(__va(dt_ptr), size);
 373 }
 374 #endif
 375 #endif