arch/arc/mm/cache.c

   1 /*
   2  * ARC Cache Management
   3  *
   4  * Copyright (C) 2014-15 Synopsys, Inc. (www.synopsys.com)
   5  * Copyright (C) 2004, 2007-2010, 2011-2012 Synopsys, Inc. (www.synopsys.com)
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  */
  11
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15 #include <linux/cache.h>
  16 #include <linux/mmu_context.h>
  17 #include <linux/syscalls.h>
  18 #include <linux/uaccess.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <asm/cacheflush.h>
  21 #include <asm/cachectl.h>
  22 #include <asm/setup.h>
  23
  24 #ifdef CONFIG_ISA_ARCV2
  25 #define USE_RGN_FLSH    1
  26 #endif
  27
  28 static int l2_line_sz;
  29 static int ioc_exists;
  30 int slc_enable = 1, ioc_enable = 1;
  31 unsigned long perip_base = ARC_UNCACHED_ADDR_SPACE; /* legacy value for boot */
  32 unsigned long perip_end = 0xFFFFFFFF; /* legacy value */
  33
  34 void (*_cache_line_loop_ic_fn)(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
  35                                unsigned long sz, const int op, const int full_page);
  36
  37 void (*__dma_cache_wback_inv)(phys_addr_t start, unsigned long sz);
  38 void (*__dma_cache_inv)(phys_addr_t start, unsigned long sz);
  39 void (*__dma_cache_wback)(phys_addr_t start, unsigned long sz);
  40
  41 char *arc_cache_mumbojumbo(int c, char *buf, int len)
  42 {
  43         int n = 0;
  44         struct cpuinfo_arc_cache *p;
  45
  46 #define PR_CACHE(p, cfg, str)                                           \
  47         if (!(p)->line_len)                                             \
  48                 n += scnprintf(buf + n, len - n, str"\t\t: N/A\n");     \
  49         else                                                            \
  50                 n += scnprintf(buf + n, len - n,                        \
  51                         str"\t\t: %uK, %dway/set, %uB Line, %s%s%s\n",  \
  52                         (p)->sz_k, (p)->assoc, (p)->line_len,           \
  53                         (p)->vipt ? "VIPT" : "PIPT",                    \
  54                         (p)->alias ? " aliasing" : "",                  \
  55                         IS_USED_CFG(cfg));
  56
  57         PR_CACHE(&cpuinfo_arc700[c].icache, CONFIG_ARC_HAS_ICACHE, "I-Cache");
  58         PR_CACHE(&cpuinfo_arc700[c].dcache, CONFIG_ARC_HAS_DCACHE, "D-Cache");
  59
  60         p = &cpuinfo_arc700[c].slc;
  61         if (p->line_len)
  62                 n += scnprintf(buf + n, len - n,
  63                                "SLC\t\t: %uK, %uB Line%s\n",
  64                                p->sz_k, p->line_len, IS_USED_RUN(slc_enable));
  65
  66         n += scnprintf(buf + n, len - n, "Peripherals\t: %#lx%s%s\n",
  67                        perip_base,
  68                        IS_AVAIL3(ioc_exists, ioc_enable, ", IO-Coherency (per-device) "));
  69
  70         return buf;
  71 }
  72
  73 /*
  74  * Read the Cache Build Confuration Registers, Decode them and save into
  75  * the cpuinfo structure for later use.
  76  * No Validation done here, simply read/convert the BCRs
  77  */
  78 static void read_decode_cache_bcr_arcv2(int cpu)
  79 {
  80         struct cpuinfo_arc_cache *p_slc = &cpuinfo_arc700[cpu].slc;
  81         struct bcr_generic sbcr;
  82
  83         struct bcr_slc_cfg {
  84 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
  85                 unsigned int pad:24, way:2, lsz:2, sz:4;
  86 #else
  87                 unsigned int sz:4, lsz:2, way:2, pad:24;
  88 #endif
  89         } slc_cfg;
  90
  91         struct bcr_clust_cfg {
  92 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
  93                 unsigned int pad:7, c:1, num_entries:8, num_cores:8, ver:8;
  94 #else
  95                 unsigned int ver:8, num_cores:8, num_entries:8, c:1, pad:7;
  96 #endif
  97         } cbcr;
  98
  99         struct bcr_volatile {
 100 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 101                 unsigned int start:4, limit:4, pad:22, order:1, disable:1;
 102 #else
 103                 unsigned int disable:1, order:1, pad:22, limit:4, start:4;
 104 #endif
 105         } vol;
 106
 107
 108         READ_BCR(ARC_REG_SLC_BCR, sbcr);
 109         if (sbcr.ver) {
 110                 READ_BCR(ARC_REG_SLC_CFG, slc_cfg);
 111                 p_slc->sz_k = 128 << slc_cfg.sz;
 112                 l2_line_sz = p_slc->line_len = (slc_cfg.lsz == 0) ? 128 : 64;
 113         }
 114
 115         READ_BCR(ARC_REG_CLUSTER_BCR, cbcr);
 116         if (cbcr.c)
 117                 ioc_exists = 1;
 118         else
 119                 ioc_enable = 0;
 120
 121         /* HS 2.0 didn't have AUX_VOL */
 122         if (cpuinfo_arc700[cpu].core.family > 0x51) {
 123                 READ_BCR(AUX_VOL, vol);
 124                 perip_base = vol.start << 28;
 125                 /* HS 3.0 has limit and strict-ordering fields */
 126                 if (cpuinfo_arc700[cpu].core.family > 0x52)
 127                         perip_end = (vol.limit << 28) - 1;
 128         }
 129 }
 130
 131 void read_decode_cache_bcr(void)
 132 {
 133         struct cpuinfo_arc_cache *p_ic, *p_dc;
 134         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 135         struct bcr_cache {
 136 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
 137                 unsigned int pad:12, line_len:4, sz:4, config:4, ver:8;
 138 #else
 139                 unsigned int ver:8, config:4, sz:4, line_len:4, pad:12;
 140 #endif
 141         } ibcr, dbcr;
 142
 143         p_ic = &cpuinfo_arc700[cpu].icache;
 144         READ_BCR(ARC_REG_IC_BCR, ibcr);
 145
 146         if (!ibcr.ver)
 147                 goto dc_chk;
 148
 149         if (ibcr.ver <= 3) {
 150                 BUG_ON(ibcr.config != 3);
 151                 p_ic->assoc = 2;                /* Fixed to 2w set assoc */
 152         } else if (ibcr.ver >= 4) {
 153                 p_ic->assoc = 1 << ibcr.config; /* 1,2,4,8 */
 154         }
 155
 156         p_ic->line_len = 8 << ibcr.line_len;
 157         p_ic->sz_k = 1 << (ibcr.sz - 1);
 158         p_ic->vipt = 1;
 159         p_ic->alias = p_ic->sz_k/p_ic->assoc/TO_KB(PAGE_SIZE) > 1;
 160
 161 dc_chk:
 162         p_dc = &cpuinfo_arc700[cpu].dcache;
 163         READ_BCR(ARC_REG_DC_BCR, dbcr);
 164
 165         if (!dbcr.ver)
 166                 goto slc_chk;
 167
 168         if (dbcr.ver <= 3) {
 169                 BUG_ON(dbcr.config != 2);
 170                 p_dc->assoc = 4;                /* Fixed to 4w set assoc */
 171                 p_dc->vipt = 1;
 172                 p_dc->alias = p_dc->sz_k/p_dc->assoc/TO_KB(PAGE_SIZE) > 1;
 173         } else if (dbcr.ver >= 4) {
 174                 p_dc->assoc = 1 << dbcr.config; /* 1,2,4,8 */
 175                 p_dc->vipt = 0;
 176                 p_dc->alias = 0;                /* PIPT so can't VIPT alias */
 177         }
 178
 179         p_dc->line_len = 16 << dbcr.line_len;
 180         p_dc->sz_k = 1 << (dbcr.sz - 1);
 181
 182 slc_chk:
 183         if (is_isa_arcv2())
 184                 read_decode_cache_bcr_arcv2(cpu);
 185 }
 186
 187 /*
 188  * Line Operation on {I,D}-Cache
 189  */
 190
 191 #define OP_INV          0x1
 192 #define OP_FLUSH        0x2
 193 #define OP_FLUSH_N_INV  0x3
 194 #define OP_INV_IC       0x4
 195
 196 /*
 197  *              I-Cache Aliasing in ARC700 VIPT caches (MMU v1-v3)
 198  *
 199  * ARC VIPT I-cache uses vaddr to index into cache and paddr to match the tag.
 200  * The orig Cache Management Module "CDU" only required paddr to invalidate a
 201  * certain line since it sufficed as index in Non-Aliasing VIPT cache-geometry.
 202  * Infact for distinct V1,V2,P: all of {V1-P},{V2-P},{P-P} would end up fetching
 203  * the exact same line.
 204  *
 205  * However for larger Caches (way-size > page-size) - i.e. in Aliasing config,
 206  * paddr alone could not be used to correctly index the cache.
 207  *
 208  * ------------------
 209  * MMU v1/v2 (Fixed Page Size 8k)
 210  * ------------------
 211  * The solution was to provide CDU with these additonal vaddr bits. These
 212  * would be bits [x:13], x would depend on cache-geometry, 13 comes from
 213  * standard page size of 8k.
 214  * H/w folks chose [17:13] to be a future safe range, and moreso these 5 bits
 215  * of vaddr could easily be "stuffed" in the paddr as bits [4:0] since the
 216  * orig 5 bits of paddr were anyways ignored by CDU line ops, as they
 217  * represent the offset within cache-line. The adv of using this "clumsy"
 218  * interface for additional info was no new reg was needed in CDU programming
 219  * model.
 220  *
 221  * 17:13 represented the max num of bits passable, actual bits needed were
 222  * fewer, based on the num-of-aliases possible.
 223  * -for 2 alias possibility, only bit 13 needed (32K cache)
 224  * -for 4 alias possibility, bits 14:13 needed (64K cache)
 225  *
 226  * ------------------
 227  * MMU v3
 228  * ------------------
 229  * This ver of MMU supports variable page sizes (1k-16k): although Linux will
 230  * only support 8k (default), 16k and 4k.
 231  * However from hardware perspective, smaller page sizes aggravate aliasing
 232  * meaning more vaddr bits needed to disambiguate the cache-line-op ;
 233  * the existing scheme of piggybacking won't work for certain configurations.
 234  * Two new registers IC_PTAG and DC_PTAG inttoduced.
 235  * "tag" bits are provided in PTAG, index bits in existing IVIL/IVDL/FLDL regs
 236  */
 237
 238 static inline
 239 void __cache_line_loop_v2(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
 240                           unsigned long sz, const int op, const int full_page)
 241 {
 242         unsigned int aux_cmd;
 243         int num_lines;
 244
 245         if (op == OP_INV_IC) {
 246                 aux_cmd = ARC_REG_IC_IVIL;
 247         } else {
 248                 /* d$ cmd: INV (discard or wback-n-discard) OR FLUSH (wback) */
 249                 aux_cmd = op & OP_INV ? ARC_REG_DC_IVDL : ARC_REG_DC_FLDL;
 250         }
 251
 252         /* Ensure we properly floor/ceil the non-line aligned/sized requests
 253          * and have @paddr - aligned to cache line and integral @num_lines.
 254          * This however can be avoided for page sized since:
 255          *  -@paddr will be cache-line aligned already (being page aligned)
 256          *  -@sz will be integral multiple of line size (being page sized).
 257          */
 258         if (!full_page) {
 259                 sz += paddr & ~CACHE_LINE_MASK;
 260                 paddr &= CACHE_LINE_MASK;
 261                 vaddr &= CACHE_LINE_MASK;
 262         }
 263
 264         num_lines = DIV_ROUND_UP(sz, L1_CACHE_BYTES);
 265
 266         /* MMUv2 and before: paddr contains stuffed vaddrs bits */
 267         paddr |= (vaddr >> PAGE_SHIFT) & 0x1F;
 268
 269         while (num_lines-- > 0) {
 270                 write_aux_reg(aux_cmd, paddr);
 271                 paddr += L1_CACHE_BYTES;
 272         }
 273 }
 274
 275 /*
 276  * For ARC700 MMUv3 I-cache and D-cache flushes
 277  *  - ARC700 programming model requires paddr and vaddr be passed in seperate
 278  *    AUX registers (*_IV*L and *_PTAG respectively) irrespective of whether the
 279  *    caches actually alias or not.
 280  * -  For HS38, only the aliasing I-cache configuration uses the PTAG reg
 281  *    (non aliasing I-cache version doesn't; while D-cache can't possibly alias)
 282  */
 283 static inline
 284 void __cache_line_loop_v3(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
 285                           unsigned long sz, const int op, const int full_page)
 286 {
 287         unsigned int aux_cmd, aux_tag;
 288         int num_lines;
 289
 290         if (op == OP_INV_IC) {
 291                 aux_cmd = ARC_REG_IC_IVIL;
 292                 aux_tag = ARC_REG_IC_PTAG;
 293         } else {
 294                 aux_cmd = op & OP_INV ? ARC_REG_DC_IVDL : ARC_REG_DC_FLDL;
 295                 aux_tag = ARC_REG_DC_PTAG;
 296         }
 297
 298         /* Ensure we properly floor/ceil the non-line aligned/sized requests
 299          * and have @paddr - aligned to cache line and integral @num_lines.
 300          * This however can be avoided for page sized since:
 301          *  -@paddr will be cache-line aligned already (being page aligned)
 302          *  -@sz will be integral multiple of line size (being page sized).
 303          */
 304         if (!full_page) {
 305                 sz += paddr & ~CACHE_LINE_MASK;
 306                 paddr &= CACHE_LINE_MASK;
 307                 vaddr &= CACHE_LINE_MASK;
 308         }
 309         num_lines = DIV_ROUND_UP(sz, L1_CACHE_BYTES);
 310
 311         /*
 312          * MMUv3, cache ops require paddr in PTAG reg
 313          * if V-P const for loop, PTAG can be written once outside loop
 314          */
 315         if (full_page)
 316                 write_aux_reg(aux_tag, paddr);
 317
 318         /*
 319          * This is technically for MMU v4, using the MMU v3 programming model
 320          * Special work for HS38 aliasing I-cache configuration with PAE40
 321          *   - upper 8 bits of paddr need to be written into PTAG_HI
 322          *   - (and needs to be written before the lower 32 bits)
 323          * Note that PTAG_HI is hoisted outside the line loop
 324          */
 325         if (is_pae40_enabled() && op == OP_INV_IC)
 326                 write_aux_reg(ARC_REG_IC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
 327
 328         while (num_lines-- > 0) {
 329                 if (!full_page) {
 330                         write_aux_reg(aux_tag, paddr);
 331                         paddr += L1_CACHE_BYTES;
 332                 }
 333
 334                 write_aux_reg(aux_cmd, vaddr);
 335                 vaddr += L1_CACHE_BYTES;
 336         }
 337 }
 338
 339 #ifndef USE_RGN_FLSH
 340
 341 /*
 342  * In HS38x (MMU v4), I-cache is VIPT (can alias), D-cache is PIPT
 343  * Here's how cache ops are implemented
 344  *
 345  *  - D-cache: only paddr needed (in DC_IVDL/DC_FLDL)
 346  *  - I-cache Non Aliasing: Despite VIPT, only paddr needed (in IC_IVIL)
 347  *  - I-cache Aliasing: Both vaddr and paddr needed (in IC_IVIL, IC_PTAG
 348  *    respectively, similar to MMU v3 programming model, hence
 349  *    __cache_line_loop_v3() is used)
 350  *
 351  * If PAE40 is enabled, independent of aliasing considerations, the higher bits
 352  * needs to be written into PTAG_HI
 353  */
 354 static inline
 355 void __cache_line_loop_v4(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
 356                           unsigned long sz, const int op, const int full_page)
 357 {
 358         unsigned int aux_cmd;
 359         int num_lines;
 360
 361         if (op == OP_INV_IC) {
 362                 aux_cmd = ARC_REG_IC_IVIL;
 363         } else {
 364                 /* d$ cmd: INV (discard or wback-n-discard) OR FLUSH (wback) */
 365                 aux_cmd = op & OP_INV ? ARC_REG_DC_IVDL : ARC_REG_DC_FLDL;
 366         }
 367
 368         /* Ensure we properly floor/ceil the non-line aligned/sized requests
 369          * and have @paddr - aligned to cache line and integral @num_lines.
 370          * This however can be avoided for page sized since:
 371          *  -@paddr will be cache-line aligned already (being page aligned)
 372          *  -@sz will be integral multiple of line size (being page sized).
 373          */
 374         if (!full_page) {
 375                 sz += paddr & ~CACHE_LINE_MASK;
 376                 paddr &= CACHE_LINE_MASK;
 377         }
 378
 379         num_lines = DIV_ROUND_UP(sz, L1_CACHE_BYTES);
 380
 381         /*
 382          * For HS38 PAE40 configuration
 383          *   - upper 8 bits of paddr need to be written into PTAG_HI
 384          *   - (and needs to be written before the lower 32 bits)
 385          */
 386         if (is_pae40_enabled()) {
 387                 if (op == OP_INV_IC)
 388                         /*
 389                          * Non aliasing I-cache in HS38,
 390                          * aliasing I-cache handled in __cache_line_loop_v3()
 391                          */
 392                         write_aux_reg(ARC_REG_IC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
 393                 else
 394                         write_aux_reg(ARC_REG_DC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
 395         }
 396
 397         while (num_lines-- > 0) {
 398                 write_aux_reg(aux_cmd, paddr);
 399                 paddr += L1_CACHE_BYTES;
 400         }
 401 }
 402
 403 #else
 404
 405 /*
 406  * optimized flush operation which takes a region as opposed to iterating per line
 407  */
 408 static inline
 409 void __cache_line_loop_v4(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
 410                           unsigned long sz, const int op, const int full_page)
 411 {
 412         unsigned int s, e;
 413
 414         /* Only for Non aliasing I-cache in HS38 */
 415         if (op == OP_INV_IC) {
 416                 s = ARC_REG_IC_IVIR;
 417                 e = ARC_REG_IC_ENDR;
 418         } else {
 419                 s = ARC_REG_DC_STARTR;
 420                 e = ARC_REG_DC_ENDR;
 421         }
 422
 423         if (!full_page) {
 424                 /* for any leading gap between @paddr and start of cache line */
 425                 sz += paddr & ~CACHE_LINE_MASK;
 426                 paddr &= CACHE_LINE_MASK;
 427
 428                 /*
 429                  *  account for any trailing gap to end of cache line
 430                  *  this is equivalent to DIV_ROUND_UP() in line ops above
 431                  */
 432                 sz += L1_CACHE_BYTES - 1;
 433         }
 434
 435         if (is_pae40_enabled()) {
 436                 /* TBD: check if crossing 4TB boundary */
 437                 if (op == OP_INV_IC)
 438                         write_aux_reg(ARC_REG_IC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
 439                 else
 440                         write_aux_reg(ARC_REG_DC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
 441         }
 442
 443         /* ENDR needs to be set ahead of START */
 444         write_aux_reg(e, paddr + sz);   /* ENDR is exclusive */
 445         write_aux_reg(s, paddr);
 446
 447         /* caller waits on DC_CTRL.FS */
 448 }
 449
 450 #endif
 451
 452 #if (CONFIG_ARC_MMU_VER < 3)
 453 #define __cache_line_loop       __cache_line_loop_v2
 454 #elif (CONFIG_ARC_MMU_VER == 3)
 455 #define __cache_line_loop       __cache_line_loop_v3
 456 #elif (CONFIG_ARC_MMU_VER > 3)
 457 #define __cache_line_loop       __cache_line_loop_v4
 458 #endif
 459
 460 #ifdef CONFIG_ARC_HAS_DCACHE
 461
 462 /***************************************************************
 463  * Machine specific helpers for Entire D-Cache or Per Line ops
 464  */
 465
 466 #ifndef USE_RGN_FLSH
 467 /*
 468  * this version avoids extra read/write of DC_CTRL for flush or invalid ops
 469  * in the non region flush regime (such as for ARCompact)
 470  */
 471 static inline void __before_dc_op(const int op)
 472 {
 473         if (op == OP_FLUSH_N_INV) {
 474                 /* Dcache provides 2 cmd: FLUSH or INV
 475                  * INV inturn has sub-modes: DISCARD or FLUSH-BEFORE
 476                  * flush-n-inv is achieved by INV cmd but with IM=1
 477                  * So toggle INV sub-mode depending on op request and default
 478                  */
 479                 const unsigned int ctl = ARC_REG_DC_CTRL;
 480                 write_aux_reg(ctl, read_aux_reg(ctl) | DC_CTRL_INV_MODE_FLUSH);
 481         }
 482 }
 483
 484 #else
 485
 486 static inline void __before_dc_op(const int op)
 487 {
 488         const unsigned int ctl = ARC_REG_DC_CTRL;
 489         unsigned int val = read_aux_reg(ctl);
 490
 491         if (op == OP_FLUSH_N_INV) {
 492                 val |= DC_CTRL_INV_MODE_FLUSH;
 493         }
 494
 495         if (op != OP_INV_IC) {
 496                 /*
 497                  * Flush / Invalidate is provided by DC_CTRL.RNG_OP 0 or 1
 498                  * combined Flush-n-invalidate uses DC_CTRL.IM = 1 set above
 499                  */
 500                 val &= ~DC_CTRL_RGN_OP_MSK;
 501                 if (op & OP_INV)
 502                         val |= DC_CTRL_RGN_OP_INV;
 503         }
 504         write_aux_reg(ctl, val);
 505 }
 506
 507 #endif
 508
 509
 510 static inline void __after_dc_op(const int op)
 511 {
 512         if (op & OP_FLUSH) {
 513                 const unsigned int ctl = ARC_REG_DC_CTRL;
 514                 unsigned int reg;
 515
 516                 /* flush / flush-n-inv both wait */
 517                 while ((reg = read_aux_reg(ctl)) & DC_CTRL_FLUSH_STATUS)
 518                         ;
 519
 520                 /* Switch back to default Invalidate mode */
 521                 if (op == OP_FLUSH_N_INV)
 522                         write_aux_reg(ctl, reg & ~DC_CTRL_INV_MODE_FLUSH);
 523         }
 524 }
 525
 526 /*
 527  * Operation on Entire D-Cache
 528  * @op = {OP_INV, OP_FLUSH, OP_FLUSH_N_INV}
 529  * Note that constant propagation ensures all the checks are gone
 530  * in generated code
 531  */
 532 static inline void __dc_entire_op(const int op)
 533 {
 534         int aux;
 535
 536         __before_dc_op(op);
 537
 538         if (op & OP_INV)        /* Inv or flush-n-inv use same cmd reg */
 539                 aux = ARC_REG_DC_IVDC;
 540         else
 541                 aux = ARC_REG_DC_FLSH;
 542
 543         write_aux_reg(aux, 0x1);
 544
 545         __after_dc_op(op);
 546 }
 547
 548 static inline void __dc_disable(void)
 549 {
 550         const int r = ARC_REG_DC_CTRL;
 551
 552         __dc_entire_op(OP_FLUSH_N_INV);
 553         write_aux_reg(r, read_aux_reg(r) | DC_CTRL_DIS);
 554 }
 555
 556 static void __dc_enable(void)
 557 {
 558         const int r = ARC_REG_DC_CTRL;
 559
 560         write_aux_reg(r, read_aux_reg(r) & ~DC_CTRL_DIS);
 561 }
 562
 563 /* For kernel mappings cache operation: index is same as paddr */
 564 #define __dc_line_op_k(p, sz, op)       __dc_line_op(p, p, sz, op)
 565
 566 /*
 567  * D-Cache Line ops: Per Line INV (discard or wback+discard) or FLUSH (wback)
 568  */
 569 static inline void __dc_line_op(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
 570                                 unsigned long sz, const int op)
 571 {
 572         const int full_page = __builtin_constant_p(sz) && sz == PAGE_SIZE;
 573         unsigned long flags;
 574
 575         local_irq_save(flags);
 576
 577         __before_dc_op(op);
 578
 579         __cache_line_loop(paddr, vaddr, sz, op, full_page);
 580
 581         __after_dc_op(op);
 582
 583         local_irq_restore(flags);
 584 }
 585
 586 #else
 587
 588 #define __dc_entire_op(op)
 589 #define __dc_disable()
 590 #define __dc_enable()
 591 #define __dc_line_op(paddr, vaddr, sz, op)
 592 #define __dc_line_op_k(paddr, sz, op)
 593
 594 #endif /* CONFIG_ARC_HAS_DCACHE */
 595
 596 #ifdef CONFIG_ARC_HAS_ICACHE
 597
 598 static inline void __ic_entire_inv(void)
 599 {
 600         write_aux_reg(ARC_REG_IC_IVIC, 1);
 601         read_aux_reg(ARC_REG_IC_CTRL);  /* blocks */
 602 }
 603
 604 static inline void
 605 __ic_line_inv_vaddr_local(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
 606                           unsigned long sz)
 607 {
 608         const int full_page = __builtin_constant_p(sz) && sz == PAGE_SIZE;
 609         unsigned long flags;
 610
 611         local_irq_save(flags);
 612         (*_cache_line_loop_ic_fn)(paddr, vaddr, sz, OP_INV_IC, full_page);
 613         local_irq_restore(flags);
 614 }
 615
 616 #ifndef CONFIG_SMP
 617
 618 #define __ic_line_inv_vaddr(p, v, s)    __ic_line_inv_vaddr_local(p, v, s)
 619
 620 #else
 621
 622 struct ic_inv_args {
 623         phys_addr_t paddr, vaddr;
 624         int sz;
 625 };
 626
 627 static void __ic_line_inv_vaddr_helper(void *info)
 628 {
 629         struct ic_inv_args *ic_inv = info;
 630
 631         __ic_line_inv_vaddr_local(ic_inv->paddr, ic_inv->vaddr, ic_inv->sz);
 632 }
 633
 634 static void __ic_line_inv_vaddr(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
 635                                 unsigned long sz)
 636 {
 637         struct ic_inv_args ic_inv = {
 638                 .paddr = paddr,
 639                 .vaddr = vaddr,
 640                 .sz    = sz
 641         };
 642
 643         on_each_cpu(__ic_line_inv_vaddr_helper, &ic_inv, 1);
 644 }
 645
 646 #endif  /* CONFIG_SMP */
 647
 648 #else   /* !CONFIG_ARC_HAS_ICACHE */
 649
 650 #define __ic_entire_inv()
 651 #define __ic_line_inv_vaddr(pstart, vstart, sz)
 652
 653 #endif /* CONFIG_ARC_HAS_ICACHE */
 654
 655 noinline void slc_op_rgn(phys_addr_t paddr, unsigned long sz, const int op)
 656 {
 657 #ifdef CONFIG_ISA_ARCV2
 658         /*
 659          * SLC is shared between all cores and concurrent aux operations from
 660          * multiple cores need to be serialized using a spinlock
 661          * A concurrent operation can be silently ignored and/or the old/new
 662          * operation can remain incomplete forever (lockup in SLC_CTRL_BUSY loop
 663          * below)
 664          */
 665         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
 666         unsigned long flags;
 667         unsigned int ctrl;
 668         phys_addr_t end;
 669
 670         spin_lock_irqsave(&lock, flags);
 671
 672         /*
 673          * The Region Flush operation is specified by CTRL.RGN_OP[11..9]
 674          *  - b'000 (default) is Flush,
 675          *  - b'001 is Invalidate if CTRL.IM == 0
 676          *  - b'001 is Flush-n-Invalidate if CTRL.IM == 1
 677          */
 678         ctrl = read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL);
 679
 680         /* Don't rely on default value of IM bit */
 681         if (!(op & OP_FLUSH))           /* i.e. OP_INV */
 682                 ctrl &= ~SLC_CTRL_IM;   /* clear IM: Disable flush before Inv */
 683         else
 684                 ctrl |= SLC_CTRL_IM;
 685
 686         if (op & OP_INV)
 687                 ctrl |= SLC_CTRL_RGN_OP_INV;    /* Inv or flush-n-inv */
 688         else
 689                 ctrl &= ~SLC_CTRL_RGN_OP_INV;
 690
 691         write_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL, ctrl);
 692
 693         /*
 694          * Lower bits are ignored, no need to clip
 695          * END needs to be setup before START (latter triggers the operation)
 696          * END can't be same as START, so add (l2_line_sz - 1) to sz
 697          */
 698         end = paddr + sz + l2_line_sz - 1;
 699         if (is_pae40_enabled())
 700                 write_aux_reg(ARC_REG_SLC_RGN_END1, upper_32_bits(end));
 701
 702         write_aux_reg(ARC_REG_SLC_RGN_END, lower_32_bits(end));
 703
 704         if (is_pae40_enabled())
 705                 write_aux_reg(ARC_REG_SLC_RGN_START1, upper_32_bits(paddr));
 706
 707         write_aux_reg(ARC_REG_SLC_RGN_START, lower_32_bits(paddr));
 708
 709         /* Make sure "busy" bit reports correct stataus, see STAR 9001165532 */
 710         read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL);
 711
 712         while (read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL) & SLC_CTRL_BUSY);
 713
 714         spin_unlock_irqrestore(&lock, flags);
 715 #endif
 716 }
 717
 718 noinline void slc_op_line(phys_addr_t paddr, unsigned long sz, const int op)
 719 {
 720 #ifdef CONFIG_ISA_ARCV2
 721         /*
 722          * SLC is shared between all cores and concurrent aux operations from
 723          * multiple cores need to be serialized using a spinlock
 724          * A concurrent operation can be silently ignored and/or the old/new
 725          * operation can remain incomplete forever (lockup in SLC_CTRL_BUSY loop
 726          * below)
 727          */
 728         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
 729
 730         const unsigned long SLC_LINE_MASK = ~(l2_line_sz - 1);
 731         unsigned int ctrl, cmd;
 732         unsigned long flags;
 733         int num_lines;
 734
 735         spin_lock_irqsave(&lock, flags);
 736
 737         ctrl = read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL);
 738
 739         /* Don't rely on default value of IM bit */
 740         if (!(op & OP_FLUSH))           /* i.e. OP_INV */
 741                 ctrl &= ~SLC_CTRL_IM;   /* clear IM: Disable flush before Inv */
 742         else
 743                 ctrl |= SLC_CTRL_IM;
 744
 745         write_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL, ctrl);
 746
 747         cmd = op & OP_INV ? ARC_AUX_SLC_IVDL : ARC_AUX_SLC_FLDL;
 748
 749         sz += paddr & ~SLC_LINE_MASK;
 750         paddr &= SLC_LINE_MASK;
 751
 752         num_lines = DIV_ROUND_UP(sz, l2_line_sz);
 753
 754         while (num_lines-- > 0) {
 755                 write_aux_reg(cmd, paddr);
 756                 paddr += l2_line_sz;
 757         }
 758
 759         /* Make sure "busy" bit reports correct stataus, see STAR 9001165532 */
 760         read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL);
 761
 762         while (read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL) & SLC_CTRL_BUSY);
 763
 764         spin_unlock_irqrestore(&lock, flags);
 765 #endif
 766 }
 767
 768 #define slc_op(paddr, sz, op)   slc_op_rgn(paddr, sz, op)
 769
 770 noinline static void slc_entire_op(const int op)
 771 {
 772         unsigned int ctrl, r = ARC_REG_SLC_CTRL;
 773
 774         ctrl = read_aux_reg(r);
 775
 776         if (!(op & OP_FLUSH))           /* i.e. OP_INV */
 777                 ctrl &= ~SLC_CTRL_IM;   /* clear IM: Disable flush before Inv */
 778         else
 779                 ctrl |= SLC_CTRL_IM;
 780
 781         write_aux_reg(r, ctrl);
 782
 783         if (op & OP_INV)        /* Inv or flush-n-inv use same cmd reg */
 784                 write_aux_reg(ARC_REG_SLC_INVALIDATE, 0x1);
 785         else
 786                 write_aux_reg(ARC_REG_SLC_FLUSH, 0x1);
 787
 788         /* Make sure "busy" bit reports correct stataus, see STAR 9001165532 */
 789         read_aux_reg(r);
 790
 791         /* Important to wait for flush to complete */
 792         while (read_aux_reg(r) & SLC_CTRL_BUSY);
 793 }
 794
 795 static inline void arc_slc_disable(void)
 796 {
 797         const int r = ARC_REG_SLC_CTRL;
 798
 799         slc_entire_op(OP_FLUSH_N_INV);
 800         write_aux_reg(r, read_aux_reg(r) | SLC_CTRL_DIS);
 801 }
 802
 803 static inline void arc_slc_enable(void)
 804 {
 805         const int r = ARC_REG_SLC_CTRL;
 806
 807         write_aux_reg(r, read_aux_reg(r) & ~SLC_CTRL_DIS);
 808 }
 809
 810 /***********************************************************
 811  * Exported APIs
 812  */
 813
 814 /*
 815  * Handle cache congruency of kernel and userspace mappings of page when kernel
 816  * writes-to/reads-from
 817  *
 818  * The idea is to defer flushing of kernel mapping after a WRITE, possible if:
 819  *  -dcache is NOT aliasing, hence any U/K-mappings of page are congruent
 820  *  -U-mapping doesn't exist yet for page (finalised in update_mmu_cache)
 821  *  -In SMP, if hardware caches are coherent
 822  *
 823  * There's a corollary case, where kernel READs from a userspace mapped page.
 824  * If the U-mapping is not congruent to to K-mapping, former needs flushing.
 825  */
 826 void flush_dcache_page(struct page *page)
 827 {
 828         struct address_space *mapping;
 829
 830         if (!cache_is_vipt_aliasing()) {
 831                 clear_bit(PG_dc_clean, &page->flags);
 832                 return;
 833         }
 834
 835         /* don't handle anon pages here */
 836         mapping = page_mapping_file(page);
 837         if (!mapping)
 838                 return;
 839
 840         /*
 841          * pagecache page, file not yet mapped to userspace
 842          * Make a note that K-mapping is dirty
 843          */
 844         if (!mapping_mapped(mapping)) {
 845                 clear_bit(PG_dc_clean, &page->flags);
 846         } else if (page_mapcount(page)) {
 847
 848                 /* kernel reading from page with U-mapping */
 849                 phys_addr_t paddr = (unsigned long)page_address(page);
 850                 unsigned long vaddr = page->index << PAGE_SHIFT;
 851
 852                 if (addr_not_cache_congruent(paddr, vaddr))
 853                         __flush_dcache_page(paddr, vaddr);
 854         }
 855 }
 856 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
 857
 858 /*
 859  * DMA ops for systems with L1 cache only
 860  * Make memory coherent with L1 cache by flushing/invalidating L1 lines
 861  */
 862 static void __dma_cache_wback_inv_l1(phys_addr_t start, unsigned long sz)
 863 {
 864         __dc_line_op_k(start, sz, OP_FLUSH_N_INV);
 865 }
 866
 867 static void __dma_cache_inv_l1(phys_addr_t start, unsigned long sz)
 868 {
 869         __dc_line_op_k(start, sz, OP_INV);
 870 }
 871
 872 static void __dma_cache_wback_l1(phys_addr_t start, unsigned long sz)
 873 {
 874         __dc_line_op_k(start, sz, OP_FLUSH);
 875 }
 876
 877 /*
 878  * DMA ops for systems with both L1 and L2 caches, but without IOC
 879  * Both L1 and L2 lines need to be explicitly flushed/invalidated
 880  */
 881 static void __dma_cache_wback_inv_slc(phys_addr_t start, unsigned long sz)
 882 {
 883         __dc_line_op_k(start, sz, OP_FLUSH_N_INV);
 884         slc_op(start, sz, OP_FLUSH_N_INV);
 885 }
 886
 887 static void __dma_cache_inv_slc(phys_addr_t start, unsigned long sz)
 888 {
 889         __dc_line_op_k(start, sz, OP_INV);
 890         slc_op(start, sz, OP_INV);
 891 }
 892
 893 static void __dma_cache_wback_slc(phys_addr_t start, unsigned long sz)
 894 {
 895         __dc_line_op_k(start, sz, OP_FLUSH);
 896         slc_op(start, sz, OP_FLUSH);
 897 }
 898
 899 /*
 900  * Exported DMA API
 901  */
 902 void dma_cache_wback_inv(phys_addr_t start, unsigned long sz)
 903 {
 904         __dma_cache_wback_inv(start, sz);
 905 }
 906 EXPORT_SYMBOL(dma_cache_wback_inv);
 907
 908 void dma_cache_inv(phys_addr_t start, unsigned long sz)
 909 {
 910         __dma_cache_inv(start, sz);
 911 }
 912 EXPORT_SYMBOL(dma_cache_inv);
 913
 914 void dma_cache_wback(phys_addr_t start, unsigned long sz)
 915 {
 916         __dma_cache_wback(start, sz);
 917 }
 918 EXPORT_SYMBOL(dma_cache_wback);
 919
 920 /*
 921  * This is API for making I/D Caches consistent when modifying
 922  * kernel code (loadable modules, kprobes, kgdb...)
 923  * This is called on insmod, with kernel virtual address for CODE of
 924  * the module. ARC cache maintenance ops require PHY address thus we
 925  * need to convert vmalloc addr to PHY addr
 926  */
 927 void flush_icache_range(unsigned long kstart, unsigned long kend)
 928 {
 929         unsigned int tot_sz;
 930
 931         WARN(kstart < TASK_SIZE, "%s() can't handle user vaddr", __func__);
 932
 933         /* Shortcut for bigger flush ranges.
 934          * Here we don't care if this was kernel virtual or phy addr
 935          */
 936         tot_sz = kend - kstart;
 937         if (tot_sz > PAGE_SIZE) {
 938                 flush_cache_all();
 939                 return;
 940         }
 941
 942         /* Case: Kernel Phy addr (0x8000_0000 onwards) */
 943         if (likely(kstart > PAGE_OFFSET)) {
 944                 /*
 945                  * The 2nd arg despite being paddr will be used to index icache
 946                  * This is OK since no alternate virtual mappings will exist
 947                  * given the callers for this case: kprobe/kgdb in built-in
 948                  * kernel code only.
 949                  */
 950                 __sync_icache_dcache(kstart, kstart, kend - kstart);
 951                 return;
 952         }
 953
 954         /*
 955          * Case: Kernel Vaddr (0x7000_0000 to 0x7fff_ffff)
 956          * (1) ARC Cache Maintenance ops only take Phy addr, hence special
 957          *     handling of kernel vaddr.
 958          *
 959          * (2) Despite @tot_sz being < PAGE_SIZE (bigger cases handled already),
 960          *     it still needs to handle  a 2 page scenario, where the range
 961          *     straddles across 2 virtual pages and hence need for loop
 962          */
 963         while (tot_sz > 0) {
 964                 unsigned int off, sz;
 965                 unsigned long phy, pfn;
 966
 967                 off = kstart % PAGE_SIZE;
 968                 pfn = vmalloc_to_pfn((void *)kstart);
 969                 phy = (pfn << PAGE_SHIFT) + off;
 970                 sz = min_t(unsigned int, tot_sz, PAGE_SIZE - off);
 971                 __sync_icache_dcache(phy, kstart, sz);
 972                 kstart += sz;
 973                 tot_sz -= sz;
 974         }
 975 }
 976 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_range);
 977
 978 /*
 979  * General purpose helper to make I and D cache lines consistent.
 980  * @paddr is phy addr of region
 981  * @vaddr is typically user vaddr (breakpoint) or kernel vaddr (vmalloc)
 982  *    However in one instance, when called by kprobe (for a breakpt in
 983  *    builtin kernel code) @vaddr will be paddr only, meaning CDU operation will
 984  *    use a paddr to index the cache (despite VIPT). This is fine since since a
 985  *    builtin kernel page will not have any virtual mappings.
 986  *    kprobe on loadable module will be kernel vaddr.
 987  */
 988 void __sync_icache_dcache(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr, int len)
 989 {
 990         __dc_line_op(paddr, vaddr, len, OP_FLUSH_N_INV);
 991         __ic_line_inv_vaddr(paddr, vaddr, len);
 992 }
 993
 994 /* wrapper to compile time eliminate alignment checks in flush loop */
 995 void __inv_icache_page(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr)
 996 {
 997         __ic_line_inv_vaddr(paddr, vaddr, PAGE_SIZE);
 998 }
 999
1000 /*
1001  * wrapper to clearout kernel or userspace mappings of a page
1002  * For kernel mappings @vaddr == @paddr
1003  */
1004 void __flush_dcache_page(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr)
1005 {
1006         __dc_line_op(paddr, vaddr & PAGE_MASK, PAGE_SIZE, OP_FLUSH_N_INV);
1007 }
1008
1009 noinline void flush_cache_all(void)
1010 {
1011         unsigned long flags;
1012
1013         local_irq_save(flags);
1014
1015         __ic_entire_inv();
1016         __dc_entire_op(OP_FLUSH_N_INV);
1017
1018         local_irq_restore(flags);
1019
1020 }
1021
1022 #ifdef CONFIG_ARC_CACHE_VIPT_ALIASING
1023
1024 void flush_cache_mm(struct mm_struct *mm)
1025 {
1026         flush_cache_all();
1027 }
1028
1029 void flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long u_vaddr,
1030                       unsigned long pfn)
1031 {
1032         phys_addr_t paddr = pfn << PAGE_SHIFT;
1033
1034         u_vaddr &= PAGE_MASK;
1035
1036         __flush_dcache_page(paddr, u_vaddr);
1037
1038         if (vma->vm_flags & VM_EXEC)
1039                 __inv_icache_page(paddr, u_vaddr);
1040 }
1041
1042 void flush_cache_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
1043                        unsigned long end)
1044 {
1045         flush_cache_all();
1046 }
1047
1048 void flush_anon_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
1049                      unsigned long u_vaddr)
1050 {
1051         /* TBD: do we really need to clear the kernel mapping */
1052         __flush_dcache_page((phys_addr_t)page_address(page), u_vaddr);
1053         __flush_dcache_page((phys_addr_t)page_address(page),
1054                             (phys_addr_t)page_address(page));
1055
1056 }
1057
1058 #endif
1059
1060 void copy_user_highpage(struct page *to, struct page *from,
1061         unsigned long u_vaddr, struct vm_area_struct *vma)
1062 {
1063         void *kfrom = kmap_atomic(from);
1064         void *kto = kmap_atomic(to);
1065         int clean_src_k_mappings = 0;
1066
1067         /*
1068          * If SRC page was already mapped in userspace AND it's U-mapping is
1069          * not congruent with K-mapping, sync former to physical page so that
1070          * K-mapping in memcpy below, sees the right data
1071          *
1072          * Note that while @u_vaddr refers to DST page's userspace vaddr, it is
1073          * equally valid for SRC page as well
1074          *
1075          * For !VIPT cache, all of this gets compiled out as
1076          * addr_not_cache_congruent() is 0
1077          */
1078         if (page_mapcount(from) && addr_not_cache_congruent(kfrom, u_vaddr)) {
1079                 __flush_dcache_page((unsigned long)kfrom, u_vaddr);
1080                 clean_src_k_mappings = 1;
1081         }
1082
1083         copy_page(kto, kfrom);
1084
1085         /*
1086          * Mark DST page K-mapping as dirty for a later finalization by
1087          * update_mmu_cache(). Although the finalization could have been done
1088          * here as well (given that both vaddr/paddr are available).
1089          * But update_mmu_cache() already has code to do that for other
1090          * non copied user pages (e.g. read faults which wire in pagecache page
1091          * directly).
1092          */
1093         clear_bit(PG_dc_clean, &to->flags);
1094
1095         /*
1096          * if SRC was already usermapped and non-congruent to kernel mapping
1097          * sync the kernel mapping back to physical page
1098          */
1099         if (clean_src_k_mappings) {
1100                 __flush_dcache_page((unsigned long)kfrom, (unsigned long)kfrom);
1101                 set_bit(PG_dc_clean, &from->flags);
1102         } else {
1103                 clear_bit(PG_dc_clean, &from->flags);
1104         }
1105
1106         kunmap_atomic(kto);
1107         kunmap_atomic(kfrom);
1108 }
1109
1110 void clear_user_page(void *to, unsigned long u_vaddr, struct page *page)
1111 {
1112         clear_page(to);
1113         clear_bit(PG_dc_clean, &page->flags);
1114 }
1115
1116
1117 /**********************************************************************
1118  * Explicit Cache flush request from user space via syscall
1119  * Needed for JITs which generate code on the fly
1120  */
1121 SYSCALL_DEFINE3(cacheflush, uint32_t, start, uint32_t, sz, uint32_t, flags)
1122 {
1123         /* TBD: optimize this */
1124         flush_cache_all();
1125         return 0;
1126 }
1127
1128 /*
1129  * IO-Coherency (IOC) setup rules:
1130  *
1131  * 1. Needs to be at system level, so only once by Master core
1132  *    Non-Masters need not be accessing caches at that time
1133  *    - They are either HALT_ON_RESET and kick started much later or
1134  *    - if run on reset, need to ensure that arc_platform_smp_wait_to_boot()
1135  *      doesn't perturb caches or coherency unit
1136  *
1137  * 2. caches (L1 and SLC) need to be purged (flush+inv) before setting up IOC,
1138  *    otherwise any straggler data might behave strangely post IOC enabling
1139  *
1140  * 3. All Caches need to be disabled when setting up IOC to elide any in-flight
1141  *    Coherency transactions
1142  */
1143 noinline void __init arc_ioc_setup(void)
1144 {
1145         unsigned int ioc_base, mem_sz;
1146
1147         /*
1148          * If IOC was already enabled (due to bootloader) it technically needs to
1149          * be reconfigured with aperture base,size corresponding to Linux memory map
1150          * which will certainly be different than uboot's. But disabling and
1151          * reenabling IOC when DMA might be potentially active is tricky business.
1152          * To avoid random memory issues later, just panic here and ask user to
1153          * upgrade bootloader to one which doesn't enable IOC
1154          */
1155         if (read_aux_reg(ARC_REG_IO_COH_ENABLE) & ARC_IO_COH_ENABLE_BIT)
1156                 panic("IOC already enabled, please upgrade bootloader!\n");
1157
1158         if (!ioc_enable)
1159                 return;
1160
1161         /*
1162          * As for today we don't support both IOC and ZONE_HIGHMEM enabled
1163          * simultaneously. This happens because as of today IOC aperture covers
1164          * only ZONE_NORMAL (low mem) and any dma transactions outside this
1165          * region won't be HW coherent.
1166          * If we want to use both IOC and ZONE_HIGHMEM we can use
1167          * bounce_buffer to handle dma transactions to HIGHMEM.
1168          * Also it is possible to modify dma_direct cache ops or increase IOC
1169          * aperture size if we are planning to use HIGHMEM without PAE.
1170          */
1171         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
1172                 panic("IOC and HIGHMEM can't be used simultaneously");
1173
1174         /* Flush + invalidate + disable L1 dcache */
1175         __dc_disable();
1176
1177         /* Flush + invalidate SLC */
1178         if (read_aux_reg(ARC_REG_SLC_BCR))
1179                 slc_entire_op(OP_FLUSH_N_INV);
1180
1181         /*
1182          * currently IOC Aperture covers entire DDR
1183          * TBD: fix for PGU + 1GB of low mem
1184          * TBD: fix for PAE
1185          */
1186         mem_sz = arc_get_mem_sz();
1187
1188         if (!is_power_of_2(mem_sz) || mem_sz < 4096)
1189                 panic("IOC Aperture size must be power of 2 larger than 4KB");
1190
1191         /*
1192          * IOC Aperture size decoded as 2 ^ (SIZE + 2) KB,
1193          * so setting 0x11 implies 512MB, 0x12 implies 1GB...
1194          */
1195         write_aux_reg(ARC_REG_IO_COH_AP0_SIZE, order_base_2(mem_sz >> 10) - 2);
1196
1197         /* for now assume kernel base is start of IOC aperture */
1198         ioc_base = CONFIG_LINUX_RAM_BASE;
1199
1200         if (ioc_base % mem_sz != 0)
1201                 panic("IOC Aperture start must be aligned to the size of the aperture");
1202
1203         write_aux_reg(ARC_REG_IO_COH_AP0_BASE, ioc_base >> 12);
1204         write_aux_reg(ARC_REG_IO_COH_PARTIAL, ARC_IO_COH_PARTIAL_BIT);
1205         write_aux_reg(ARC_REG_IO_COH_ENABLE, ARC_IO_COH_ENABLE_BIT);
1206
1207         /* Re-enable L1 dcache */
1208         __dc_enable();
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Cache related boot time checks/setups only needed on master CPU:
1213  *  - Geometry checks (kernel build and hardware agree: e.g. L1_CACHE_BYTES)
1214  *    Assume SMP only, so all cores will have same cache config. A check on
1215  *    one core suffices for all
1216  *  - IOC setup / dma callbacks only need to be done once
1217  */
1218 void __init arc_cache_init_master(void)
1219 {
1220         unsigned int __maybe_unused cpu = smp_processor_id();
1221
1222         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_ICACHE)) {
1223                 struct cpuinfo_arc_cache *ic = &cpuinfo_arc700[cpu].icache;
1224
1225                 if (!ic->line_len)
1226                         panic("cache support enabled but non-existent cache\n");
1227
1228                 if (ic->line_len != L1_CACHE_BYTES)
1229                         panic("ICache line [%d] != kernel Config [%d]",
1230                               ic->line_len, L1_CACHE_BYTES);
1231
1232                 /*
1233                  * In MMU v4 (HS38x) the aliasing icache config uses IVIL/PTAG
1234                  * pair to provide vaddr/paddr respectively, just as in MMU v3
1235                  */
1236                 if (is_isa_arcv2() && ic->alias)
1237                         _cache_line_loop_ic_fn = __cache_line_loop_v3;
1238                 else
1239                         _cache_line_loop_ic_fn = __cache_line_loop;
1240         }
1241
1242         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_DCACHE)) {
1243                 struct cpuinfo_arc_cache *dc = &cpuinfo_arc700[cpu].dcache;
1244
1245                 if (!dc->line_len)
1246                         panic("cache support enabled but non-existent cache\n");
1247
1248                 if (dc->line_len != L1_CACHE_BYTES)
1249                         panic("DCache line [%d] != kernel Config [%d]",
1250                               dc->line_len, L1_CACHE_BYTES);
1251
1252                 /* check for D-Cache aliasing on ARCompact: ARCv2 has PIPT */
1253                 if (is_isa_arcompact()) {
1254                         int handled = IS_ENABLED(CONFIG_ARC_CACHE_VIPT_ALIASING);
1255                         int num_colors = dc->sz_k/dc->assoc/TO_KB(PAGE_SIZE);
1256
1257                         if (dc->alias) {
1258                                 if (!handled)
1259                                         panic("Enable CONFIG_ARC_CACHE_VIPT_ALIASING\n");
1260                                 if (CACHE_COLORS_NUM != num_colors)
1261                                         panic("CACHE_COLORS_NUM not optimized for config\n");
1262                         } else if (!dc->alias && handled) {
1263                                 panic("Disable CONFIG_ARC_CACHE_VIPT_ALIASING\n");
1264                         }
1265                 }
1266         }
1267
1268         /*
1269          * Check that SMP_CACHE_BYTES (and hence ARCH_DMA_MINALIGN) is larger
1270          * or equal to any cache line length.
1271          */
1272         BUILD_BUG_ON_MSG(L1_CACHE_BYTES > SMP_CACHE_BYTES,
1273                          "SMP_CACHE_BYTES must be >= any cache line length");
1274         if (is_isa_arcv2() && (l2_line_sz > SMP_CACHE_BYTES))
1275                 panic("L2 Cache line [%d] > kernel Config [%d]\n",
1276                       l2_line_sz, SMP_CACHE_BYTES);
1277
1278         /* Note that SLC disable not formally supported till HS 3.0 */
1279         if (is_isa_arcv2() && l2_line_sz && !slc_enable)
1280                 arc_slc_disable();
1281
1282         if (is_isa_arcv2() && ioc_exists)
1283                 arc_ioc_setup();
1284
1285         if (is_isa_arcv2() && l2_line_sz && slc_enable) {
1286                 __dma_cache_wback_inv = __dma_cache_wback_inv_slc;
1287                 __dma_cache_inv = __dma_cache_inv_slc;
1288                 __dma_cache_wback = __dma_cache_wback_slc;
1289         } else {
1290                 __dma_cache_wback_inv = __dma_cache_wback_inv_l1;
1291                 __dma_cache_inv = __dma_cache_inv_l1;
1292                 __dma_cache_wback = __dma_cache_wback_l1;
1293         }
1294         /*
1295          * In case of IOC (say IOC+SLC case), pointers above could still be set
1296          * but end up not being relevant as the first function in chain is not
1297          * called at all for devices using coherent DMA.
1298          *     arch_sync_dma_for_cpu() -> dma_cache_*() -> __dma_cache_*()
1299          */
1300 }
1301
1302 void __ref arc_cache_init(void)
1303 {
1304         unsigned int __maybe_unused cpu = smp_processor_id();
1305         char str[256];
1306
1307         pr_info("%s", arc_cache_mumbojumbo(0, str, sizeof(str)));
1308
1309         if (!cpu)
1310                 arc_cache_init_master();
1311
1312         /*
1313          * In PAE regime, TLB and cache maintenance ops take wider addresses
1314          * And even if PAE is not enabled in kernel, the upper 32-bits still need
1315          * to be zeroed to keep the ops sane.
1316          * As an optimization for more common !PAE enabled case, zero them out
1317          * once at init, rather than checking/setting to 0 for every runtime op
1318          */
1319         if (is_isa_arcv2() && pae40_exist_but_not_enab()) {
1320
1321                 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_ICACHE))
1322                         write_aux_reg(ARC_REG_IC_PTAG_HI, 0);
1323
1324                 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_DCACHE))
1325                         write_aux_reg(ARC_REG_DC_PTAG_HI, 0);
1326
1327                 if (l2_line_sz) {
1328                         write_aux_reg(ARC_REG_SLC_RGN_END1, 0);
1329                         write_aux_reg(ARC_REG_SLC_RGN_START1, 0);
1330                 }
1331         }
1332 }