arch/powerpc/kernel/head_40x.S

   1 /*
   2  *    Copyright (c) 1995-1996 Gary Thomas <gdt@linuxppc.org>
   3  *      Initial PowerPC version.
   4  *    Copyright (c) 1996 Cort Dougan <cort@cs.nmt.edu>
   5  *      Rewritten for PReP
   6  *    Copyright (c) 1996 Paul Mackerras <paulus@cs.anu.edu.au>
   7  *      Low-level exception handers, MMU support, and rewrite.
   8  *    Copyright (c) 1997 Dan Malek <dmalek@jlc.net>
   9  *      PowerPC 8xx modifications.
  10  *    Copyright (c) 1998-1999 TiVo, Inc.
  11  *      PowerPC 403GCX modifications.
  12  *    Copyright (c) 1999 Grant Erickson <grant@lcse.umn.edu>
  13  *      PowerPC 403GCX/405GP modifications.
  14  *    Copyright 2000 MontaVista Software Inc.
  15  *      PPC405 modifications
  16  *      PowerPC 403GCX/405GP modifications.
  17  *      Author: MontaVista Software, Inc.
  18  *              frank_rowand@mvista.com or source@mvista.com
  19  *              debbie_chu@mvista.com
  20  *
  21  *
  22  *    Module name: head_4xx.S
  23  *
  24  *    Description:
  25  *      Kernel execution entry point code.
  26  *
  27  *    This program is free software; you can redistribute it and/or
  28  *    modify it under the terms of the GNU General Public License
  29  *    as published by the Free Software Foundation; either version
  30  *    2 of the License, or (at your option) any later version.
  31  *
  32  */
  33
  34 #include <linux/init.h>
  35 #include <asm/processor.h>
  36 #include <asm/page.h>
  37 #include <asm/mmu.h>
  38 #include <asm/pgtable.h>
  39 #include <asm/cputable.h>
  40 #include <asm/thread_info.h>
  41 #include <asm/ppc_asm.h>
  42 #include <asm/asm-offsets.h>
  43
  44 /* As with the other PowerPC ports, it is expected that when code
  45  * execution begins here, the following registers contain valid, yet
  46  * optional, information:
  47  *
  48  *   r3 - Board info structure pointer (DRAM, frequency, MAC address, etc.)
  49  *   r4 - Starting address of the init RAM disk
  50  *   r5 - Ending address of the init RAM disk
  51  *   r6 - Start of kernel command line string (e.g. "mem=96m")
  52  *   r7 - End of kernel command line string
  53  *
  54  * This is all going to change RSN when we add bi_recs.......  -- Dan
  55  */
  56         __HEAD
  57 _ENTRY(_stext);
  58 _ENTRY(_start);
  59
  60         /* Save parameters we are passed.
  61         */
  62         mr      r31,r3
  63         mr      r30,r4
  64         mr      r29,r5
  65         mr      r28,r6
  66         mr      r27,r7
  67
  68         /* We have to turn on the MMU right away so we get cache modes
  69          * set correctly.
  70          */
  71         bl      initial_mmu
  72
  73 /* We now have the lower 16 Meg mapped into TLB entries, and the caches
  74  * ready to work.
  75  */
  76 turn_on_mmu:
  77         lis     r0,MSR_KERNEL@h
  78         ori     r0,r0,MSR_KERNEL@l
  79         mtspr   SPRN_SRR1,r0
  80         lis     r0,start_here@h
  81         ori     r0,r0,start_here@l
  82         mtspr   SPRN_SRR0,r0
  83         SYNC
  84         rfi                             /* enables MMU */
  85         b       .                       /* prevent prefetch past rfi */
  86
  87 /*
  88  * This area is used for temporarily saving registers during the
  89  * critical exception prolog.
  90  */
  91         . = 0xc0
  92 crit_save:
  93 _ENTRY(crit_r10)
  94         .space  4
  95 _ENTRY(crit_r11)
  96         .space  4
  97 _ENTRY(crit_srr0)
  98         .space  4
  99 _ENTRY(crit_srr1)
 100         .space  4
 101 _ENTRY(saved_ksp_limit)
 102         .space  4
 103
 104 /*
 105  * Exception vector entry code. This code runs with address translation
 106  * turned off (i.e. using physical addresses). We assume SPRG_THREAD has
 107  * the physical address of the current task thread_struct.
 108  * Note that we have to have decremented r1 before we write to any fields
 109  * of the exception frame, since a critical interrupt could occur at any
 110  * time, and it will write to the area immediately below the current r1.
 111  */
 112 #define NORMAL_EXCEPTION_PROLOG                                              \
 113         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0,r10; /* save two registers to work with */\
 114         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1,r11;                                      \
 115         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH2,r1;                                       \
 116         mfcr    r10;                    /* save CR in r10 for now          */\
 117         mfspr   r11,SPRN_SRR1;          /* check whether user or kernel    */\
 118         andi.   r11,r11,MSR_PR;                                              \
 119         beq     1f;                                                          \
 120         mfspr   r1,SPRN_SPRG_THREAD;    /* if from user, start at top of   */\
 121         lwz     r1,THREAD_INFO-THREAD(r1); /* this thread's kernel stack   */\
 122         addi    r1,r1,THREAD_SIZE;                                           \
 123 1:      subi    r1,r1,INT_FRAME_SIZE;   /* Allocate an exception frame     */\
 124         tophys(r11,r1);                                                      \
 125         stw     r10,_CCR(r11);          /* save various registers          */\
 126         stw     r12,GPR12(r11);                                              \
 127         stw     r9,GPR9(r11);                                                \
 128         mfspr   r10,SPRN_SPRG_SCRATCH0;                                      \
 129         stw     r10,GPR10(r11);                                              \
 130         mfspr   r12,SPRN_SPRG_SCRATCH1;                                      \
 131         stw     r12,GPR11(r11);                                              \
 132         mflr    r10;                                                         \
 133         stw     r10,_LINK(r11);                                              \
 134         mfspr   r10,SPRN_SPRG_SCRATCH2;                                      \
 135         mfspr   r12,SPRN_SRR0;                                               \
 136         stw     r10,GPR1(r11);                                               \
 137         mfspr   r9,SPRN_SRR1;                                                \
 138         stw     r10,0(r11);                                                  \
 139         rlwinm  r9,r9,0,14,12;          /* clear MSR_WE (necessary?)       */\
 140         stw     r0,GPR0(r11);                                                \
 141         SAVE_4GPRS(3, r11);                                                  \
 142         SAVE_2GPRS(7, r11)
 143
 144 /*
 145  * Exception prolog for critical exceptions.  This is a little different
 146  * from the normal exception prolog above since a critical exception
 147  * can potentially occur at any point during normal exception processing.
 148  * Thus we cannot use the same SPRG registers as the normal prolog above.
 149  * Instead we use a couple of words of memory at low physical addresses.
 150  * This is OK since we don't support SMP on these processors.
 151  */
 152 #define CRITICAL_EXCEPTION_PROLOG                                            \
 153         stw     r10,crit_r10@l(0);      /* save two registers to work with */\
 154         stw     r11,crit_r11@l(0);                                           \
 155         mfcr    r10;                    /* save CR in r10 for now          */\
 156         mfspr   r11,SPRN_SRR3;          /* check whether user or kernel    */\
 157         andi.   r11,r11,MSR_PR;                                              \
 158         lis     r11,critirq_ctx@ha;                                          \
 159         tophys(r11,r11);                                                     \
 160         lwz     r11,critirq_ctx@l(r11);                                      \
 161         beq     1f;                                                          \
 162         /* COMING FROM USER MODE */                                          \
 163         mfspr   r11,SPRN_SPRG_THREAD;   /* if from user, start at top of   */\
 164         lwz     r11,THREAD_INFO-THREAD(r11); /* this thread's kernel stack */\
 165 1:      addi    r11,r11,THREAD_SIZE-INT_FRAME_SIZE; /* Alloc an excpt frm  */\
 166         tophys(r11,r11);                                                     \
 167         stw     r10,_CCR(r11);          /* save various registers          */\
 168         stw     r12,GPR12(r11);                                              \
 169         stw     r9,GPR9(r11);                                                \
 170         mflr    r10;                                                         \
 171         stw     r10,_LINK(r11);                                              \
 172         mfspr   r12,SPRN_DEAR;          /* save DEAR and ESR in the frame  */\
 173         stw     r12,_DEAR(r11);         /* since they may have had stuff   */\
 174         mfspr   r9,SPRN_ESR;            /* in them at the point where the  */\
 175         stw     r9,_ESR(r11);           /* exception was taken             */\
 176         mfspr   r12,SPRN_SRR2;                                               \
 177         stw     r1,GPR1(r11);                                                \
 178         mfspr   r9,SPRN_SRR3;                                                \
 179         stw     r1,0(r11);                                                   \
 180         tovirt(r1,r11);                                                      \
 181         rlwinm  r9,r9,0,14,12;          /* clear MSR_WE (necessary?)       */\
 182         stw     r0,GPR0(r11);                                                \
 183         SAVE_4GPRS(3, r11);                                                  \
 184         SAVE_2GPRS(7, r11)
 185
 186         /*
 187          * State at this point:
 188          * r9 saved in stack frame, now saved SRR3 & ~MSR_WE
 189          * r10 saved in crit_r10 and in stack frame, trashed
 190          * r11 saved in crit_r11 and in stack frame,
 191          *      now phys stack/exception frame pointer
 192          * r12 saved in stack frame, now saved SRR2
 193          * CR saved in stack frame, CR0.EQ = !SRR3.PR
 194          * LR, DEAR, ESR in stack frame
 195          * r1 saved in stack frame, now virt stack/excframe pointer
 196          * r0, r3-r8 saved in stack frame
 197          */
 198
 199 /*
 200  * Exception vectors.
 201  */
 202 #define START_EXCEPTION(n, label)                                            \
 203         . = n;                                                               \
 204 label:
 205
 206 #define EXCEPTION(n, label, hdlr, xfer)                         \
 207         START_EXCEPTION(n, label);                              \
 208         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG;                                \
 209         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD;                     \
 210         xfer(n, hdlr)
 211
 212 #define CRITICAL_EXCEPTION(n, label, hdlr)                      \
 213         START_EXCEPTION(n, label);                              \
 214         CRITICAL_EXCEPTION_PROLOG;                              \
 215         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD;                     \
 216         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n+2, (MSR_KERNEL & ~(MSR_ME|MSR_DE|MSR_CE)), \
 217                           NOCOPY, crit_transfer_to_handler,     \
 218                           ret_from_crit_exc)
 219
 220 #define EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, trap, msr, copyee, tfer, ret)   \
 221         li      r10,trap;                                       \
 222         stw     r10,_TRAP(r11);                                 \
 223         lis     r10,msr@h;                                      \
 224         ori     r10,r10,msr@l;                                  \
 225         copyee(r10, r9);                                        \
 226         bl      tfer;                                           \
 227         .long   hdlr;                                           \
 228         .long   ret
 229
 230 #define COPY_EE(d, s)           rlwimi d,s,0,16,16
 231 #define NOCOPY(d, s)
 232
 233 #define EXC_XFER_STD(n, hdlr)           \
 234         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n, MSR_KERNEL, NOCOPY, transfer_to_handler_full, \
 235                           ret_from_except_full)
 236
 237 #define EXC_XFER_LITE(n, hdlr)          \
 238         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n+1, MSR_KERNEL, NOCOPY, transfer_to_handler, \
 239                           ret_from_except)
 240
 241 #define EXC_XFER_EE(n, hdlr)            \
 242         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n, MSR_KERNEL, COPY_EE, transfer_to_handler_full, \
 243                           ret_from_except_full)
 244
 245 #define EXC_XFER_EE_LITE(n, hdlr)       \
 246         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n+1, MSR_KERNEL, COPY_EE, transfer_to_handler, \
 247                           ret_from_except)
 248
 249
 250 /*
 251  * 0x0100 - Critical Interrupt Exception
 252  */
 253         CRITICAL_EXCEPTION(0x0100, CriticalInterrupt, unknown_exception)
 254
 255 /*
 256  * 0x0200 - Machine Check Exception
 257  */
 258         CRITICAL_EXCEPTION(0x0200, MachineCheck, machine_check_exception)
 259
 260 /*
 261  * 0x0300 - Data Storage Exception
 262  * This happens for just a few reasons.  U0 set (but we don't do that),
 263  * or zone protection fault (user violation, write to protected page).
 264  * If this is just an update of modified status, we do that quickly
 265  * and exit.  Otherwise, we call heavywight functions to do the work.
 266  */
 267         START_EXCEPTION(0x0300, DataStorage)
 268         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10 /* Save some working registers */
 269         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11
 270 #ifdef CONFIG_403GCX
 271         stw     r12, 0(r0)
 272         stw     r9, 4(r0)
 273         mfcr    r11
 274         mfspr   r12, SPRN_PID
 275         stw     r11, 8(r0)
 276         stw     r12, 12(r0)
 277 #else
 278         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH3, r12
 279         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH4, r9
 280         mfcr    r11
 281         mfspr   r12, SPRN_PID
 282         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH6, r11
 283         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH5, r12
 284 #endif
 285
 286         /* First, check if it was a zone fault (which means a user
 287         * tried to access a kernel or read-protected page - always
 288         * a SEGV).  All other faults here must be stores, so no
 289         * need to check ESR_DST as well. */
 290         mfspr   r10, SPRN_ESR
 291         andis.  r10, r10, ESR_DIZ@h
 292         bne     2f
 293
 294         mfspr   r10, SPRN_DEAR          /* Get faulting address */
 295
 296         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 297          * kernel page tables.
 298          */
 299         lis     r11, PAGE_OFFSET@h
 300         cmplw   r10, r11
 301         blt+    3f
 302         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 303         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 304         li      r9, 0
 305         mtspr   SPRN_PID, r9            /* TLB will have 0 TID */
 306         b       4f
 307
 308         /* Get the PGD for the current thread.
 309          */
 310 3:
 311         mfspr   r11,SPRN_SPRG_THREAD
 312         lwz     r11,PGDIR(r11)
 313 4:
 314         tophys(r11, r11)
 315         rlwimi  r11, r10, 12, 20, 29    /* Create L1 (pgdir/pmd) address */
 316         lwz     r11, 0(r11)             /* Get L1 entry */
 317         rlwinm. r12, r11, 0, 0, 19      /* Extract L2 (pte) base address */
 318         beq     2f                      /* Bail if no table */
 319
 320         rlwimi  r12, r10, 22, 20, 29    /* Compute PTE address */
 321         lwz     r11, 0(r12)             /* Get Linux PTE */
 322
 323         andi.   r9, r11, _PAGE_RW       /* Is it writeable? */
 324         beq     2f                      /* Bail if not */
 325
 326         /* Update 'changed'.
 327         */
 328         ori     r11, r11, _PAGE_DIRTY|_PAGE_ACCESSED|_PAGE_HWWRITE
 329         stw     r11, 0(r12)             /* Update Linux page table */
 330
 331         /* Most of the Linux PTE is ready to load into the TLB LO.
 332          * We set ZSEL, where only the LS-bit determines user access.
 333          * We set execute, because we don't have the granularity to
 334          * properly set this at the page level (Linux problem).
 335          * If shared is set, we cause a zero PID->TID load.
 336          * Many of these bits are software only.  Bits we don't set
 337          * here we (properly should) assume have the appropriate value.
 338          */
 339         li      r12, 0x0ce2
 340         andc    r11, r11, r12           /* Make sure 20, 21 are zero */
 341
 342         /* find the TLB index that caused the fault.  It has to be here.
 343         */
 344         tlbsx   r9, 0, r10
 345
 346         tlbwe   r11, r9, TLB_DATA               /* Load TLB LO */
 347
 348         /* Done...restore registers and get out of here.
 349         */
 350 #ifdef CONFIG_403GCX
 351         lwz     r12, 12(r0)
 352         lwz     r11, 8(r0)
 353         mtspr   SPRN_PID, r12
 354         mtcr    r11
 355         lwz     r9, 4(r0)
 356         lwz     r12, 0(r0)
 357 #else
 358         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH5
 359         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH6
 360         mtspr   SPRN_PID, r12
 361         mtcr    r11
 362         mfspr   r9, SPRN_SPRG_SCRATCH4
 363         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH3
 364 #endif
 365         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
 366         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
 367         PPC405_ERR77_SYNC
 368         rfi                     /* Should sync shadow TLBs */
 369         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 370
 371 2:
 372         /* The bailout.  Restore registers to pre-exception conditions
 373          * and call the heavyweights to help us out.
 374          */
 375 #ifdef CONFIG_403GCX
 376         lwz     r12, 12(r0)
 377         lwz     r11, 8(r0)
 378         mtspr   SPRN_PID, r12
 379         mtcr    r11
 380         lwz     r9, 4(r0)
 381         lwz     r12, 0(r0)
 382 #else
 383         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH5
 384         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH6
 385         mtspr   SPRN_PID, r12
 386         mtcr    r11
 387         mfspr   r9, SPRN_SPRG_SCRATCH4
 388         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH3
 389 #endif
 390         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
 391         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
 392         b       DataAccess
 393
 394 /*
 395  * 0x0400 - Instruction Storage Exception
 396  * This is caused by a fetch from non-execute or guarded pages.
 397  */
 398         START_EXCEPTION(0x0400, InstructionAccess)
 399         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 400         mr      r4,r12                  /* Pass SRR0 as arg2 */
 401         li      r5,0                    /* Pass zero as arg3 */
 402         EXC_XFER_EE_LITE(0x400, handle_page_fault)
 403
 404 /* 0x0500 - External Interrupt Exception */
 405         EXCEPTION(0x0500, HardwareInterrupt, do_IRQ, EXC_XFER_LITE)
 406
 407 /* 0x0600 - Alignment Exception */
 408         START_EXCEPTION(0x0600, Alignment)
 409         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 410         mfspr   r4,SPRN_DEAR            /* Grab the DEAR and save it */
 411         stw     r4,_DEAR(r11)
 412         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 413         EXC_XFER_EE(0x600, alignment_exception)
 414
 415 /* 0x0700 - Program Exception */
 416         START_EXCEPTION(0x0700, ProgramCheck)
 417         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 418         mfspr   r4,SPRN_ESR             /* Grab the ESR and save it */
 419         stw     r4,_ESR(r11)
 420         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 421         EXC_XFER_STD(0x700, program_check_exception)
 422
 423         EXCEPTION(0x0800, Trap_08, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 424         EXCEPTION(0x0900, Trap_09, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 425         EXCEPTION(0x0A00, Trap_0A, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 426         EXCEPTION(0x0B00, Trap_0B, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 427
 428 /* 0x0C00 - System Call Exception */
 429         START_EXCEPTION(0x0C00, SystemCall)
 430         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 431         EXC_XFER_EE_LITE(0xc00, DoSyscall)
 432
 433         EXCEPTION(0x0D00, Trap_0D, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 434         EXCEPTION(0x0E00, Trap_0E, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 435         EXCEPTION(0x0F00, Trap_0F, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 436
 437 /* 0x1000 - Programmable Interval Timer (PIT) Exception */
 438         START_EXCEPTION(0x1000, Decrementer)
 439         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 440         lis     r0,TSR_PIS@h
 441         mtspr   SPRN_TSR,r0             /* Clear the PIT exception */
 442         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 443         EXC_XFER_LITE(0x1000, timer_interrupt)
 444
 445 #if 0
 446 /* NOTE:
 447  * FIT and WDT handlers are not implemented yet.
 448  */
 449
 450 /* 0x1010 - Fixed Interval Timer (FIT) Exception
 451 */
 452         STND_EXCEPTION(0x1010,  FITException,           unknown_exception)
 453
 454 /* 0x1020 - Watchdog Timer (WDT) Exception
 455 */
 456 #ifdef CONFIG_BOOKE_WDT
 457         CRITICAL_EXCEPTION(0x1020, WDTException, WatchdogException)
 458 #else
 459         CRITICAL_EXCEPTION(0x1020, WDTException, unknown_exception)
 460 #endif
 461 #endif
 462
 463 /* 0x1100 - Data TLB Miss Exception
 464  * As the name implies, translation is not in the MMU, so search the
 465  * page tables and fix it.  The only purpose of this function is to
 466  * load TLB entries from the page table if they exist.
 467  */
 468         START_EXCEPTION(0x1100, DTLBMiss)
 469         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10 /* Save some working registers */
 470         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11
 471 #ifdef CONFIG_403GCX
 472         stw     r12, 0(r0)
 473         stw     r9, 4(r0)
 474         mfcr    r11
 475         mfspr   r12, SPRN_PID
 476         stw     r11, 8(r0)
 477         stw     r12, 12(r0)
 478 #else
 479         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH3, r12
 480         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH4, r9
 481         mfcr    r11
 482         mfspr   r12, SPRN_PID
 483         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH6, r11
 484         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH5, r12
 485 #endif
 486         mfspr   r10, SPRN_DEAR          /* Get faulting address */
 487
 488         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 489          * kernel page tables.
 490          */
 491         lis     r11, PAGE_OFFSET@h
 492         cmplw   r10, r11
 493         blt+    3f
 494         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 495         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 496         li      r9, 0
 497         mtspr   SPRN_PID, r9            /* TLB will have 0 TID */
 498         b       4f
 499
 500         /* Get the PGD for the current thread.
 501          */
 502 3:
 503         mfspr   r11,SPRN_SPRG_THREAD
 504         lwz     r11,PGDIR(r11)
 505 4:
 506         tophys(r11, r11)
 507         rlwimi  r11, r10, 12, 20, 29    /* Create L1 (pgdir/pmd) address */
 508         lwz     r12, 0(r11)             /* Get L1 entry */
 509         andi.   r9, r12, _PMD_PRESENT   /* Check if it points to a PTE page */
 510         beq     2f                      /* Bail if no table */
 511
 512         rlwimi  r12, r10, 22, 20, 29    /* Compute PTE address */
 513         lwz     r11, 0(r12)             /* Get Linux PTE */
 514         andi.   r9, r11, _PAGE_PRESENT
 515         beq     5f
 516
 517         ori     r11, r11, _PAGE_ACCESSED
 518         stw     r11, 0(r12)
 519
 520         /* Create TLB tag.  This is the faulting address plus a static
 521          * set of bits.  These are size, valid, E, U0.
 522         */
 523         li      r12, 0x00c0
 524         rlwimi  r10, r12, 0, 20, 31
 525
 526         b       finish_tlb_load
 527
 528 2:      /* Check for possible large-page pmd entry */
 529         rlwinm. r9, r12, 2, 22, 24
 530         beq     5f
 531
 532         /* Create TLB tag.  This is the faulting address, plus a static
 533          * set of bits (valid, E, U0) plus the size from the PMD.
 534          */
 535         ori     r9, r9, 0x40
 536         rlwimi  r10, r9, 0, 20, 31
 537         mr      r11, r12
 538
 539         b       finish_tlb_load
 540
 541 5:
 542         /* The bailout.  Restore registers to pre-exception conditions
 543          * and call the heavyweights to help us out.
 544          */
 545 #ifdef CONFIG_403GCX
 546         lwz     r12, 12(r0)
 547         lwz     r11, 8(r0)
 548         mtspr   SPRN_PID, r12
 549         mtcr    r11
 550         lwz     r9, 4(r0)
 551         lwz     r12, 0(r0)
 552 #else
 553         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH5
 554         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH6
 555         mtspr   SPRN_PID, r12
 556         mtcr    r11
 557         mfspr   r9, SPRN_SPRG_SCRATCH4
 558         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH3
 559 #endif
 560         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
 561         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
 562         b       DataAccess
 563
 564 /* 0x1200 - Instruction TLB Miss Exception
 565  * Nearly the same as above, except we get our information from different
 566  * registers and bailout to a different point.
 567  */
 568         START_EXCEPTION(0x1200, ITLBMiss)
 569         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10  /* Save some working registers */
 570         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11
 571 #ifdef CONFIG_403GCX
 572         stw     r12, 0(r0)
 573         stw     r9, 4(r0)
 574         mfcr    r11
 575         mfspr   r12, SPRN_PID
 576         stw     r11, 8(r0)
 577         stw     r12, 12(r0)
 578 #else
 579         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH3, r12
 580         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH4, r9
 581         mfcr    r11
 582         mfspr   r12, SPRN_PID
 583         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH6, r11
 584         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH5, r12
 585 #endif
 586         mfspr   r10, SPRN_SRR0          /* Get faulting address */
 587
 588         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 589          * kernel page tables.
 590          */
 591         lis     r11, PAGE_OFFSET@h
 592         cmplw   r10, r11
 593         blt+    3f
 594         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 595         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 596         li      r9, 0
 597         mtspr   SPRN_PID, r9            /* TLB will have 0 TID */
 598         b       4f
 599
 600         /* Get the PGD for the current thread.
 601          */
 602 3:
 603         mfspr   r11,SPRN_SPRG_THREAD
 604         lwz     r11,PGDIR(r11)
 605 4:
 606         tophys(r11, r11)
 607         rlwimi  r11, r10, 12, 20, 29    /* Create L1 (pgdir/pmd) address */
 608         lwz     r12, 0(r11)             /* Get L1 entry */
 609         andi.   r9, r12, _PMD_PRESENT   /* Check if it points to a PTE page */
 610         beq     2f                      /* Bail if no table */
 611
 612         rlwimi  r12, r10, 22, 20, 29    /* Compute PTE address */
 613         lwz     r11, 0(r12)             /* Get Linux PTE */
 614         andi.   r9, r11, _PAGE_PRESENT
 615         beq     5f
 616
 617         ori     r11, r11, _PAGE_ACCESSED
 618         stw     r11, 0(r12)
 619
 620         /* Create TLB tag.  This is the faulting address plus a static
 621          * set of bits.  These are size, valid, E, U0.
 622         */
 623         li      r12, 0x00c0
 624         rlwimi  r10, r12, 0, 20, 31
 625
 626         b       finish_tlb_load
 627
 628 2:      /* Check for possible large-page pmd entry */
 629         rlwinm. r9, r12, 2, 22, 24
 630         beq     5f
 631
 632         /* Create TLB tag.  This is the faulting address, plus a static
 633          * set of bits (valid, E, U0) plus the size from the PMD.
 634          */
 635         ori     r9, r9, 0x40
 636         rlwimi  r10, r9, 0, 20, 31
 637         mr      r11, r12
 638
 639         b       finish_tlb_load
 640
 641 5:
 642         /* The bailout.  Restore registers to pre-exception conditions
 643          * and call the heavyweights to help us out.
 644          */
 645 #ifdef CONFIG_403GCX
 646         lwz     r12, 12(r0)
 647         lwz     r11, 8(r0)
 648         mtspr   SPRN_PID, r12
 649         mtcr    r11
 650         lwz     r9, 4(r0)
 651         lwz     r12, 0(r0)
 652 #else
 653         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH5
 654         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH6
 655         mtspr   SPRN_PID, r12
 656         mtcr    r11
 657         mfspr   r9, SPRN_SPRG_SCRATCH4
 658         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH3
 659 #endif
 660         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
 661         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
 662         b       InstructionAccess
 663
 664         EXCEPTION(0x1300, Trap_13, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 665         EXCEPTION(0x1400, Trap_14, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 666         EXCEPTION(0x1500, Trap_15, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 667         EXCEPTION(0x1600, Trap_16, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 668 #ifdef CONFIG_IBM405_ERR51
 669         /* 405GP errata 51 */
 670         START_EXCEPTION(0x1700, Trap_17)
 671         b DTLBMiss
 672 #else
 673         EXCEPTION(0x1700, Trap_17, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 674 #endif
 675         EXCEPTION(0x1800, Trap_18, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 676         EXCEPTION(0x1900, Trap_19, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 677         EXCEPTION(0x1A00, Trap_1A, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 678         EXCEPTION(0x1B00, Trap_1B, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 679         EXCEPTION(0x1C00, Trap_1C, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 680         EXCEPTION(0x1D00, Trap_1D, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 681         EXCEPTION(0x1E00, Trap_1E, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 682         EXCEPTION(0x1F00, Trap_1F, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 683
 684 /* Check for a single step debug exception while in an exception
 685  * handler before state has been saved.  This is to catch the case
 686  * where an instruction that we are trying to single step causes
 687  * an exception (eg ITLB/DTLB miss) and thus the first instruction of
 688  * the exception handler generates a single step debug exception.
 689  *
 690  * If we get a debug trap on the first instruction of an exception handler,
 691  * we reset the MSR_DE in the _exception handler's_ MSR (the debug trap is
 692  * a critical exception, so we are using SPRN_CSRR1 to manipulate the MSR).
 693  * The exception handler was handling a non-critical interrupt, so it will
 694  * save (and later restore) the MSR via SPRN_SRR1, which will still have
 695  * the MSR_DE bit set.
 696  */
 697         /* 0x2000 - Debug Exception */
 698         START_EXCEPTION(0x2000, DebugTrap)
 699         CRITICAL_EXCEPTION_PROLOG
 700
 701         /*
 702          * If this is a single step or branch-taken exception in an
 703          * exception entry sequence, it was probably meant to apply to
 704          * the code where the exception occurred (since exception entry
 705          * doesn't turn off DE automatically).  We simulate the effect
 706          * of turning off DE on entry to an exception handler by turning
 707          * off DE in the SRR3 value and clearing the debug status.
 708          */
 709         mfspr   r10,SPRN_DBSR           /* check single-step/branch taken */
 710         andis.  r10,r10,DBSR_IC@h
 711         beq+    2f
 712
 713         andi.   r10,r9,MSR_IR|MSR_PR    /* check supervisor + MMU off */
 714         beq     1f                      /* branch and fix it up */
 715
 716         mfspr   r10,SPRN_SRR2           /* Faulting instruction address */
 717         cmplwi  r10,0x2100
 718         bgt+    2f                      /* address above exception vectors */
 719
 720         /* here it looks like we got an inappropriate debug exception. */
 721 1:      rlwinm  r9,r9,0,~MSR_DE         /* clear DE in the SRR3 value */
 722         lis     r10,DBSR_IC@h           /* clear the IC event */
 723         mtspr   SPRN_DBSR,r10
 724         /* restore state and get out */
 725         lwz     r10,_CCR(r11)
 726         lwz     r0,GPR0(r11)
 727         lwz     r1,GPR1(r11)
 728         mtcrf   0x80,r10
 729         mtspr   SPRN_SRR2,r12
 730         mtspr   SPRN_SRR3,r9
 731         lwz     r9,GPR9(r11)
 732         lwz     r12,GPR12(r11)
 733         lwz     r10,crit_r10@l(0)
 734         lwz     r11,crit_r11@l(0)
 735         PPC405_ERR77_SYNC
 736         rfci
 737         b       .
 738
 739         /* continue normal handling for a critical exception... */
 740 2:      mfspr   r4,SPRN_DBSR
 741         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 742         EXC_XFER_TEMPLATE(DebugException, 0x2002, \
 743                 (MSR_KERNEL & ~(MSR_ME|MSR_DE|MSR_CE)), \
 744                 NOCOPY, crit_transfer_to_handler, ret_from_crit_exc)
 745
 746 /*
 747  * The other Data TLB exceptions bail out to this point
 748  * if they can't resolve the lightweight TLB fault.
 749  */
 750 DataAccess:
 751         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 752         mfspr   r5,SPRN_ESR             /* Grab the ESR, save it, pass arg3 */
 753         stw     r5,_ESR(r11)
 754         mfspr   r4,SPRN_DEAR            /* Grab the DEAR, save it, pass arg2 */
 755         EXC_XFER_EE_LITE(0x300, handle_page_fault)
 756
 757 /* Other PowerPC processors, namely those derived from the 6xx-series
 758  * have vectors from 0x2100 through 0x2F00 defined, but marked as reserved.
 759  * However, for the 4xx-series processors these are neither defined nor
 760  * reserved.
 761  */
 762
 763         /* Damn, I came up one instruction too many to fit into the
 764          * exception space :-).  Both the instruction and data TLB
 765          * miss get to this point to load the TLB.
 766          *      r10 - TLB_TAG value
 767          *      r11 - Linux PTE
 768          *      r12, r9 - avilable to use
 769          *      PID - loaded with proper value when we get here
 770          *      Upon exit, we reload everything and RFI.
 771          * Actually, it will fit now, but oh well.....a common place
 772          * to load the TLB.
 773          */
 774 tlb_4xx_index:
 775         .long   0
 776 finish_tlb_load:
 777         /* load the next available TLB index.
 778         */
 779         lwz     r9, tlb_4xx_index@l(0)
 780         addi    r9, r9, 1
 781         andi.   r9, r9, (PPC40X_TLB_SIZE-1)
 782         stw     r9, tlb_4xx_index@l(0)
 783
 784 6:
 785         /*
 786          * Clear out the software-only bits in the PTE to generate the
 787          * TLB_DATA value.  These are the bottom 2 bits of the RPM, the
 788          * top 3 bits of the zone field, and M.
 789          */
 790         li      r12, 0x0ce2
 791         andc    r11, r11, r12
 792
 793         tlbwe   r11, r9, TLB_DATA               /* Load TLB LO */
 794         tlbwe   r10, r9, TLB_TAG                /* Load TLB HI */
 795
 796         /* Done...restore registers and get out of here.
 797         */
 798 #ifdef CONFIG_403GCX
 799         lwz     r12, 12(r0)
 800         lwz     r11, 8(r0)
 801         mtspr   SPRN_PID, r12
 802         mtcr    r11
 803         lwz     r9, 4(r0)
 804         lwz     r12, 0(r0)
 805 #else
 806         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH5
 807         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH6
 808         mtspr   SPRN_PID, r12
 809         mtcr    r11
 810         mfspr   r9, SPRN_SPRG_SCRATCH4
 811         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH3
 812 #endif
 813         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
 814         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
 815         PPC405_ERR77_SYNC
 816         rfi                     /* Should sync shadow TLBs */
 817         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 818
 819 /* extern void giveup_fpu(struct task_struct *prev)
 820  *
 821  * The PowerPC 4xx family of processors do not have an FPU, so this just
 822  * returns.
 823  */
 824 _ENTRY(giveup_fpu)
 825         blr
 826
 827 /* This is where the main kernel code starts.
 828  */
 829 start_here:
 830
 831         /* ptr to current */
 832         lis     r2,init_task@h
 833         ori     r2,r2,init_task@l
 834
 835         /* ptr to phys current thread */
 836         tophys(r4,r2)
 837         addi    r4,r4,THREAD    /* init task's THREAD */
 838         mtspr   SPRN_SPRG_THREAD,r4
 839
 840         /* stack */
 841         lis     r1,init_thread_union@ha
 842         addi    r1,r1,init_thread_union@l
 843         li      r0,0
 844         stwu    r0,THREAD_SIZE-STACK_FRAME_OVERHEAD(r1)
 845
 846         bl      early_init      /* We have to do this with MMU on */
 847
 848 /*
 849  * Decide what sort of machine this is and initialize the MMU.
 850  */
 851         mr      r3,r31
 852         mr      r4,r30
 853         mr      r5,r29
 854         mr      r6,r28
 855         mr      r7,r27
 856         bl      machine_init
 857         bl      MMU_init
 858
 859 /* Go back to running unmapped so we can load up new values
 860  * and change to using our exception vectors.
 861  * On the 4xx, all we have to do is invalidate the TLB to clear
 862  * the old 16M byte TLB mappings.
 863  */
 864         lis     r4,2f@h
 865         ori     r4,r4,2f@l
 866         tophys(r4,r4)
 867         lis     r3,(MSR_KERNEL & ~(MSR_IR|MSR_DR))@h
 868         ori     r3,r3,(MSR_KERNEL & ~(MSR_IR|MSR_DR))@l
 869         mtspr   SPRN_SRR0,r4
 870         mtspr   SPRN_SRR1,r3
 871         rfi
 872         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 873
 874 /* Load up the kernel context */
 875 2:
 876         sync                    /* Flush to memory before changing TLB */
 877         tlbia
 878         isync                   /* Flush shadow TLBs */
 879
 880         /* set up the PTE pointers for the Abatron bdiGDB.
 881         */
 882         lis     r6, swapper_pg_dir@h
 883         ori     r6, r6, swapper_pg_dir@l
 884         lis     r5, abatron_pteptrs@h
 885         ori     r5, r5, abatron_pteptrs@l
 886         stw     r5, 0xf0(r0)    /* Must match your Abatron config file */
 887         tophys(r5,r5)
 888         stw     r6, 0(r5)
 889
 890 /* Now turn on the MMU for real! */
 891         lis     r4,MSR_KERNEL@h
 892         ori     r4,r4,MSR_KERNEL@l
 893         lis     r3,start_kernel@h
 894         ori     r3,r3,start_kernel@l
 895         mtspr   SPRN_SRR0,r3
 896         mtspr   SPRN_SRR1,r4
 897         rfi                     /* enable MMU and jump to start_kernel */
 898         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 899
 900 /* Set up the initial MMU state so we can do the first level of
 901  * kernel initialization.  This maps the first 16 MBytes of memory 1:1
 902  * virtual to physical and more importantly sets the cache mode.
 903  */
 904 initial_mmu:
 905         tlbia                   /* Invalidate all TLB entries */
 906         isync
 907
 908         /* We should still be executing code at physical address 0x0000xxxx
 909          * at this point. However, start_here is at virtual address
 910          * 0xC000xxxx. So, set up a TLB mapping to cover this once
 911          * translation is enabled.
 912          */
 913
 914         lis     r3,KERNELBASE@h         /* Load the kernel virtual address */
 915         ori     r3,r3,KERNELBASE@l
 916         tophys(r4,r3)                   /* Load the kernel physical address */
 917
 918         iccci   r0,r3                   /* Invalidate the i-cache before use */
 919
 920         /* Load the kernel PID.
 921         */
 922         li      r0,0
 923         mtspr   SPRN_PID,r0
 924         sync
 925
 926         /* Configure and load two entries into TLB slots 62 and 63.
 927          * In case we are pinning TLBs, these are reserved in by the
 928          * other TLB functions.  If not reserving, then it doesn't
 929          * matter where they are loaded.
 930          */
 931         clrrwi  r4,r4,10                /* Mask off the real page number */
 932         ori     r4,r4,(TLB_WR | TLB_EX) /* Set the write and execute bits */
 933
 934         clrrwi  r3,r3,10                /* Mask off the effective page number */
 935         ori     r3,r3,(TLB_VALID | TLB_PAGESZ(PAGESZ_16M))
 936
 937         li      r0,63                    /* TLB slot 63 */
 938
 939         tlbwe   r4,r0,TLB_DATA          /* Load the data portion of the entry */
 940         tlbwe   r3,r0,TLB_TAG           /* Load the tag portion of the entry */
 941
 942 #if defined(CONFIG_SERIAL_TEXT_DEBUG) && defined(SERIAL_DEBUG_IO_BASE)
 943
 944         /* Load a TLB entry for the UART, so that ppc4xx_progress() can use
 945          * the UARTs nice and early.  We use a 4k real==virtual mapping. */
 946
 947         lis     r3,SERIAL_DEBUG_IO_BASE@h
 948         ori     r3,r3,SERIAL_DEBUG_IO_BASE@l
 949         mr      r4,r3
 950         clrrwi  r4,r4,12
 951         ori     r4,r4,(TLB_WR|TLB_I|TLB_M|TLB_G)
 952
 953         clrrwi  r3,r3,12
 954         ori     r3,r3,(TLB_VALID | TLB_PAGESZ(PAGESZ_4K))
 955
 956         li      r0,0                    /* TLB slot 0 */
 957         tlbwe   r4,r0,TLB_DATA
 958         tlbwe   r3,r0,TLB_TAG
 959 #endif /* CONFIG_SERIAL_DEBUG_TEXT && SERIAL_DEBUG_IO_BASE */
 960
 961         isync
 962
 963         /* Establish the exception vector base
 964         */
 965         lis     r4,KERNELBASE@h         /* EVPR only uses the high 16-bits */
 966         tophys(r0,r4)                   /* Use the physical address */
 967         mtspr   SPRN_EVPR,r0
 968
 969         blr
 970
 971 _GLOBAL(abort)
 972         mfspr   r13,SPRN_DBCR0
 973         oris    r13,r13,DBCR0_RST_SYSTEM@h
 974         mtspr   SPRN_DBCR0,r13
 975
 976 _GLOBAL(set_context)
 977
 978 #ifdef CONFIG_BDI_SWITCH
 979         /* Context switch the PTE pointer for the Abatron BDI2000.
 980          * The PGDIR is the second parameter.
 981          */
 982         lis     r5, KERNELBASE@h
 983         lwz     r5, 0xf0(r5)
 984         stw     r4, 0x4(r5)
 985 #endif
 986         sync
 987         mtspr   SPRN_PID,r3
 988         isync                           /* Need an isync to flush shadow */
 989                                         /* TLBs after changing PID */
 990         blr
 991
 992 /* We put a few things here that have to be page-aligned. This stuff
 993  * goes at the beginning of the data segment, which is page-aligned.
 994  */
 995         .data
 996         .align  12
 997         .globl  sdata
 998 sdata:
 999         .globl  empty_zero_page
1000 empty_zero_page:
1001         .space  4096
1002         .globl  swapper_pg_dir
1003 swapper_pg_dir:
1004         .space  PGD_TABLE_SIZE
1005
1006 /* Room for two PTE pointers, usually the kernel and current user pointers
1007  * to their respective root page table.
1008  */
1009 abatron_pteptrs:
1010         .space  8