arch/alpha/include/asm/pgtable.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _ALPHA_PGTABLE_H
   3 #define _ALPHA_PGTABLE_H
   4
   5 #include <asm-generic/pgtable-nopud.h>
   6
   7 /*
   8  * This file contains the functions and defines necessary to modify and use
   9  * the Alpha page table tree.
  10  *
  11  * This hopefully works with any standard Alpha page-size, as defined
  12  * in <asm/page.h> (currently 8192).
  13  */
  14 #include <linux/mmzone.h>
  15
  16 #include <asm/page.h>
  17 #include <asm/processor.h>      /* For TASK_SIZE */
  18 #include <asm/machvec.h>
  19 #include <asm/setup.h>
  20
  21 struct mm_struct;
  22 struct vm_area_struct;
  23
  24 /* Certain architectures need to do special things when PTEs
  25  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
  26  * hook is made available.
  27  */
  28 #define set_pte(pteptr, pteval) ((*(pteptr)) = (pteval))
  29
  30 /* PMD_SHIFT determines the size of the area a second-level page table can map */
  31 #define PMD_SHIFT       (PAGE_SHIFT + (PAGE_SHIFT-3))
  32 #define PMD_SIZE        (1UL << PMD_SHIFT)
  33 #define PMD_MASK        (~(PMD_SIZE-1))
  34
  35 /* PGDIR_SHIFT determines what a third-level page table entry can map */
  36 #define PGDIR_SHIFT     (PAGE_SHIFT + 2*(PAGE_SHIFT-3))
  37 #define PGDIR_SIZE      (1UL << PGDIR_SHIFT)
  38 #define PGDIR_MASK      (~(PGDIR_SIZE-1))
  39
  40 /*
  41  * Entries per page directory level:  the Alpha is three-level, with
  42  * all levels having a one-page page table.
  43  */
  44 #define PTRS_PER_PTE    (1UL << (PAGE_SHIFT-3))
  45 #define PTRS_PER_PMD    (1UL << (PAGE_SHIFT-3))
  46 #define PTRS_PER_PGD    (1UL << (PAGE_SHIFT-3))
  47 #define USER_PTRS_PER_PGD       (TASK_SIZE / PGDIR_SIZE)
  48
  49 /* Number of pointers that fit on a page:  this will go away. */
  50 #define PTRS_PER_PAGE   (1UL << (PAGE_SHIFT-3))
  51
  52 #ifdef CONFIG_ALPHA_LARGE_VMALLOC
  53 #define VMALLOC_START           0xfffffe0000000000
  54 #else
  55 #define VMALLOC_START           (-2*PGDIR_SIZE)
  56 #endif
  57 #define VMALLOC_END             (-PGDIR_SIZE)
  58
  59 /*
  60  * OSF/1 PAL-code-imposed page table bits
  61  */
  62 #define _PAGE_VALID     0x0001
  63 #define _PAGE_FOR       0x0002  /* used for page protection (fault on read) */
  64 #define _PAGE_FOW       0x0004  /* used for page protection (fault on write) */
  65 #define _PAGE_FOE       0x0008  /* used for page protection (fault on exec) */
  66 #define _PAGE_ASM       0x0010
  67 #define _PAGE_KRE       0x0100  /* xxx - see below on the "accessed" bit */
  68 #define _PAGE_URE       0x0200  /* xxx */
  69 #define _PAGE_KWE       0x1000  /* used to do the dirty bit in software */
  70 #define _PAGE_UWE       0x2000  /* used to do the dirty bit in software */
  71
  72 /* .. and these are ours ... */
  73 #define _PAGE_DIRTY     0x20000
  74 #define _PAGE_ACCESSED  0x40000
  75
  76 /* We borrow bit 39 to store the exclusive marker in swap PTEs. */
  77 #define _PAGE_SWP_EXCLUSIVE     0x8000000000UL
  78
  79 /*
  80  * NOTE! The "accessed" bit isn't necessarily exact:  it can be kept exactly
  81  * by software (use the KRE/URE/KWE/UWE bits appropriately), but I'll fake it.
  82  * Under Linux/AXP, the "accessed" bit just means "read", and I'll just use
  83  * the KRE/URE bits to watch for it. That way we don't need to overload the
  84  * KWE/UWE bits with both handling dirty and accessed.
  85  *
  86  * Note that the kernel uses the accessed bit just to check whether to page
  87  * out a page or not, so it doesn't have to be exact anyway.
  88  */
  89
  90 #define __DIRTY_BITS    (_PAGE_DIRTY | _PAGE_KWE | _PAGE_UWE)
  91 #define __ACCESS_BITS   (_PAGE_ACCESSED | _PAGE_KRE | _PAGE_URE)
  92
  93 #define _PFN_MASK       0xFFFFFFFF00000000UL
  94
  95 #define _PAGE_TABLE     (_PAGE_VALID | __DIRTY_BITS | __ACCESS_BITS)
  96 #define _PAGE_CHG_MASK  (_PFN_MASK | __DIRTY_BITS | __ACCESS_BITS)
  97
  98 /*
  99  * All the normal masks have the "page accessed" bits on, as any time they are used,
 100  * the page is accessed. They are cleared only by the page-out routines
 101  */
 102 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_VALID | __ACCESS_BITS | _PAGE_FOR | _PAGE_FOW | _PAGE_FOE)
 103 #define PAGE_SHARED     __pgprot(_PAGE_VALID | __ACCESS_BITS)
 104 #define PAGE_COPY       __pgprot(_PAGE_VALID | __ACCESS_BITS | _PAGE_FOW)
 105 #define PAGE_READONLY   __pgprot(_PAGE_VALID | __ACCESS_BITS | _PAGE_FOW)
 106 #define PAGE_KERNEL     __pgprot(_PAGE_VALID | _PAGE_ASM | _PAGE_KRE | _PAGE_KWE)
 107
 108 #define _PAGE_NORMAL(x) __pgprot(_PAGE_VALID | __ACCESS_BITS | (x))
 109
 110 #define _PAGE_P(x) _PAGE_NORMAL((x) | (((x) & _PAGE_FOW)?0:_PAGE_FOW))
 111 #define _PAGE_S(x) _PAGE_NORMAL(x)
 112
 113 /*
 114  * The hardware can handle write-only mappings, but as the Alpha
 115  * architecture does byte-wide writes with a read-modify-write
 116  * sequence, it's not practical to have write-without-read privs.
 117  * Thus the "-w- -> rw-" and "-wx -> rwx" mapping here (and in
 118  * arch/alpha/mm/fault.c)
 119  */
 120         /* xwr */
 121
 122 /*
 123  * pgprot_noncached() is only for infiniband pci support, and a real
 124  * implementation for RAM would be more complicated.
 125  */
 126 #define pgprot_noncached(prot)  (prot)
 127
 128 /*
 129  * BAD_PAGETABLE is used when we need a bogus page-table, while
 130  * BAD_PAGE is used for a bogus page.
 131  *
 132  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero:  used
 133  * for zero-mapped memory areas etc..
 134  */
 135 extern pte_t __bad_page(void);
 136 extern pmd_t * __bad_pagetable(void);
 137
 138 extern unsigned long __zero_page(void);
 139
 140 #define BAD_PAGETABLE   __bad_pagetable()
 141 #define BAD_PAGE        __bad_page()
 142 #define ZERO_PAGE(vaddr)        (virt_to_page(ZERO_PGE))
 143
 144 /* number of bits that fit into a memory pointer */
 145 #define BITS_PER_PTR                    (8*sizeof(unsigned long))
 146
 147 /* to align the pointer to a pointer address */
 148 #define PTR_MASK                        (~(sizeof(void*)-1))
 149
 150 /* sizeof(void*)==1<<SIZEOF_PTR_LOG2 */
 151 #define SIZEOF_PTR_LOG2                 3
 152
 153 /* to find an entry in a page-table */
 154 #define PAGE_PTR(address)               \
 155   ((unsigned long)(address)>>(PAGE_SHIFT-SIZEOF_PTR_LOG2)&PTR_MASK&~PAGE_MASK)
 156
 157 /*
 158  * On certain platforms whose physical address space can overlap KSEG,
 159  * namely EV6 and above, we must re-twiddle the physaddr to restore the
 160  * correct high-order bits.
 161  *
 162  * This is extremely confusing until you realize that this is actually
 163  * just working around a userspace bug.  The X server was intending to
 164  * provide the physical address but instead provided the KSEG address.
 165  * Or tried to, except it's not representable.
 166  *
 167  * On Tsunami there's nothing meaningful at 0x40000000000, so this is
 168  * a safe thing to do.  Come the first core logic that does put something
 169  * in this area -- memory or whathaveyou -- then this hack will have
 170  * to go away.  So be prepared!
 171  */
 172
 173 #if defined(CONFIG_ALPHA_GENERIC) && defined(USE_48_BIT_KSEG)
 174 #error "EV6-only feature in a generic kernel"
 175 #endif
 176 #if defined(CONFIG_ALPHA_GENERIC) || \
 177     (defined(CONFIG_ALPHA_EV6) && !defined(USE_48_BIT_KSEG))
 178 #define KSEG_PFN        (0xc0000000000UL >> PAGE_SHIFT)
 179 #define PHYS_TWIDDLE(pfn) \
 180   ((((pfn) & KSEG_PFN) == (0x40000000000UL >> PAGE_SHIFT)) \
 181   ? ((pfn) ^= KSEG_PFN) : (pfn))
 182 #else
 183 #define PHYS_TWIDDLE(pfn) (pfn)
 184 #endif
 185
 186 /*
 187  * Conversion functions:  convert a page and protection to a page entry,
 188  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
 189  */
 190 #define page_to_pa(page)        (page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT)
 191 #define PFN_PTE_SHIFT           32
 192 #define pte_pfn(pte)            (pte_val(pte) >> PFN_PTE_SHIFT)
 193
 194 #define pte_page(pte)   pfn_to_page(pte_pfn(pte))
 195 #define mk_pte(page, pgprot)                                            \
 196 ({                                                                      \
 197         pte_t pte;                                                      \
 198                                                                         \
 199         pte_val(pte) = (page_to_pfn(page) << 32) | pgprot_val(pgprot);  \
 200         pte;                                                            \
 201 })
 202
 203 extern inline pte_t pfn_pte(unsigned long physpfn, pgprot_t pgprot)
 204 { pte_t pte; pte_val(pte) = (PHYS_TWIDDLE(physpfn) << 32) | pgprot_val(pgprot); return pte; }
 205
 206 extern inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
 207 { pte_val(pte) = (pte_val(pte) & _PAGE_CHG_MASK) | pgprot_val(newprot); return pte; }
 208
 209 extern inline void pmd_set(pmd_t * pmdp, pte_t * ptep)
 210 { pmd_val(*pmdp) = _PAGE_TABLE | ((((unsigned long) ptep) - PAGE_OFFSET) << (32-PAGE_SHIFT)); }
 211
 212 extern inline void pud_set(pud_t * pudp, pmd_t * pmdp)
 213 { pud_val(*pudp) = _PAGE_TABLE | ((((unsigned long) pmdp) - PAGE_OFFSET) << (32-PAGE_SHIFT)); }
 214
 215
 216 extern inline unsigned long
 217 pmd_page_vaddr(pmd_t pmd)
 218 {
 219         return ((pmd_val(pmd) & _PFN_MASK) >> (32-PAGE_SHIFT)) + PAGE_OFFSET;
 220 }
 221
 222 #define pmd_pfn(pmd)    (pmd_val(pmd) >> 32)
 223 #define pmd_page(pmd)   (pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> 32))
 224 #define pud_page(pud)   (pfn_to_page(pud_val(pud) >> 32))
 225
 226 extern inline pmd_t *pud_pgtable(pud_t pgd)
 227 {
 228         return (pmd_t *)(PAGE_OFFSET + ((pud_val(pgd) & _PFN_MASK) >> (32-PAGE_SHIFT)));
 229 }
 230
 231 extern inline int pte_none(pte_t pte)           { return !pte_val(pte); }
 232 extern inline int pte_present(pte_t pte)        { return pte_val(pte) & _PAGE_VALID; }
 233 extern inline void pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
 234 {
 235         pte_val(*ptep) = 0;
 236 }
 237
 238 extern inline int pmd_none(pmd_t pmd)           { return !pmd_val(pmd); }
 239 extern inline int pmd_bad(pmd_t pmd)            { return (pmd_val(pmd) & ~_PFN_MASK) != _PAGE_TABLE; }
 240 extern inline int pmd_present(pmd_t pmd)        { return pmd_val(pmd) & _PAGE_VALID; }
 241 extern inline void pmd_clear(pmd_t * pmdp)      { pmd_val(*pmdp) = 0; }
 242
 243 extern inline int pud_none(pud_t pud)           { return !pud_val(pud); }
 244 extern inline int pud_bad(pud_t pud)            { return (pud_val(pud) & ~_PFN_MASK) != _PAGE_TABLE; }
 245 extern inline int pud_present(pud_t pud)        { return pud_val(pud) & _PAGE_VALID; }
 246 extern inline void pud_clear(pud_t * pudp)      { pud_val(*pudp) = 0; }
 247
 248 /*
 249  * The following only work if pte_present() is true.
 250  * Undefined behaviour if not..
 251  */
 252 extern inline int pte_write(pte_t pte)          { return !(pte_val(pte) & _PAGE_FOW); }
 253 extern inline int pte_dirty(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_DIRTY; }
 254 extern inline int pte_young(pte_t pte)          { return pte_val(pte) & _PAGE_ACCESSED; }
 255
 256 extern inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)    { pte_val(pte) |= _PAGE_FOW; return pte; }
 257 extern inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)      { pte_val(pte) &= ~(__DIRTY_BITS); return pte; }
 258 extern inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)        { pte_val(pte) &= ~(__ACCESS_BITS); return pte; }
 259 extern inline pte_t pte_mkwrite_novma(pte_t pte){ pte_val(pte) &= ~_PAGE_FOW; return pte; }
 260 extern inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)      { pte_val(pte) |= __DIRTY_BITS; return pte; }
 261 extern inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)      { pte_val(pte) |= __ACCESS_BITS; return pte; }
 262
 263 /*
 264  * The smp_rmb() in the following functions are required to order the load of
 265  * *dir (the pointer in the top level page table) with any subsequent load of
 266  * the returned pmd_t *ret (ret is data dependent on *dir).
 267  *
 268  * If this ordering is not enforced, the CPU might load an older value of
 269  * *ret, which may be uninitialized data. See mm/memory.c:__pte_alloc for
 270  * more details.
 271  *
 272  * Note that we never change the mm->pgd pointer after the task is running, so
 273  * pgd_offset does not require such a barrier.
 274  */
 275
 276 /* Find an entry in the second-level page table.. */
 277 extern inline pmd_t * pmd_offset(pud_t * dir, unsigned long address)
 278 {
 279         pmd_t *ret = pud_pgtable(*dir) + ((address >> PMD_SHIFT) & (PTRS_PER_PAGE - 1));
 280         smp_rmb(); /* see above */
 281         return ret;
 282 }
 283 #define pmd_offset pmd_offset
 284
 285 /* Find an entry in the third-level page table.. */
 286 extern inline pte_t * pte_offset_kernel(pmd_t * dir, unsigned long address)
 287 {
 288         pte_t *ret = (pte_t *) pmd_page_vaddr(*dir)
 289                 + ((address >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PAGE - 1));
 290         smp_rmb(); /* see above */
 291         return ret;
 292 }
 293 #define pte_offset_kernel pte_offset_kernel
 294
 295 extern pgd_t swapper_pg_dir[1024];
 296
 297 /*
 298  * The Alpha doesn't have any external MMU info:  the kernel page
 299  * tables contain all the necessary information.
 300  */
 301 extern inline void update_mmu_cache(struct vm_area_struct * vma,
 302         unsigned long address, pte_t *ptep)
 303 {
 304 }
 305
 306 static inline void update_mmu_cache_range(struct vm_fault *vmf,
 307                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 308                 pte_t *ptep, unsigned int nr)
 309 {
 310 }
 311
 312 /*
 313  * Encode/decode swap entries and swap PTEs. Swap PTEs are all PTEs that
 314  * are !pte_none() && !pte_present().
 315  *
 316  * Format of swap PTEs:
 317  *
 318  *   6 6 6 6 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 3 3
 319  *   3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2
 320  *   <------------------- offset ------------------> E <--- type -->
 321  *
 322  *   3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
 323  *   1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
 324  *   <--------------------------- zeroes -------------------------->
 325  *
 326  *   E is the exclusive marker that is not stored in swap entries.
 327  */
 328 extern inline pte_t mk_swap_pte(unsigned long type, unsigned long offset)
 329 { pte_t pte; pte_val(pte) = ((type & 0x7f) << 32) | (offset << 40); return pte; }
 330
 331 #define __swp_type(x)           (((x).val >> 32) & 0x7f)
 332 #define __swp_offset(x)         ((x).val >> 40)
 333 #define __swp_entry(type, off)  ((swp_entry_t) { pte_val(mk_swap_pte((type), (off))) })
 334 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
 335 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
 336
 337 static inline int pte_swp_exclusive(pte_t pte)
 338 {
 339         return pte_val(pte) & _PAGE_SWP_EXCLUSIVE;
 340 }
 341
 342 static inline pte_t pte_swp_mkexclusive(pte_t pte)
 343 {
 344         pte_val(pte) |= _PAGE_SWP_EXCLUSIVE;
 345         return pte;
 346 }
 347
 348 static inline pte_t pte_swp_clear_exclusive(pte_t pte)
 349 {
 350         pte_val(pte) &= ~_PAGE_SWP_EXCLUSIVE;
 351         return pte;
 352 }
 353
 354 #define pte_ERROR(e) \
 355         printk("%s:%d: bad pte %016lx.\n", __FILE__, __LINE__, pte_val(e))
 356 #define pmd_ERROR(e) \
 357         printk("%s:%d: bad pmd %016lx.\n", __FILE__, __LINE__, pmd_val(e))
 358 #define pgd_ERROR(e) \
 359         printk("%s:%d: bad pgd %016lx.\n", __FILE__, __LINE__, pgd_val(e))
 360
 361 extern void paging_init(void);
 362
 363 /* We have our own get_unmapped_area to cope with ADDR_LIMIT_32BIT.  */
 364 #define HAVE_ARCH_UNMAPPED_AREA
 365
 366 #endif /* _ALPHA_PGTABLE_H */