Merge branch 'timers-urgent-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / powerpc / kernel / head_8xx.S
1 /*
2  *  PowerPC version
3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
4  *  Rewritten by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) for PReP
5  *    Copyright (C) 1996 Cort Dougan <cort@cs.nmt.edu>
6  *  Low-level exception handlers and MMU support
7  *  rewritten by Paul Mackerras.
8  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras.
9  *  MPC8xx modifications by Dan Malek
10  *    Copyright (C) 1997 Dan Malek (dmalek@jlc.net).
11  *
12  *  This file contains low-level support and setup for PowerPC 8xx
13  *  embedded processors, including trap and interrupt dispatch.
14  *
15  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
16  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
17  *  as published by the Free Software Foundation; either version
18  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
19  *
20  */
21
22 #include <linux/init.h>
23 #include <asm/processor.h>
24 #include <asm/page.h>
25 #include <asm/mmu.h>
26 #include <asm/cache.h>
27 #include <asm/pgtable.h>
28 #include <asm/cputable.h>
29 #include <asm/thread_info.h>
30 #include <asm/ppc_asm.h>
31 #include <asm/asm-offsets.h>
32 #include <asm/ptrace.h>
33 #include <asm/export.h>
34 #include <asm/code-patching-asm.h>
35
36 #if CONFIG_TASK_SIZE <= 0x80000000 && CONFIG_PAGE_OFFSET >= 0x80000000
37 /* By simply checking Address >= 0x80000000, we know if its a kernel address */
38 #define SIMPLE_KERNEL_ADDRESS           1
39 #endif
40
41 /*
42  * We need an ITLB miss handler for kernel addresses if:
43  * - Either we have modules
44  * - Or we have not pinned the first 8M
45  */
46 #if defined(CONFIG_MODULES) || !defined(CONFIG_PIN_TLB_TEXT) || \
47     defined(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC)
48 #define ITLB_MISS_KERNEL        1
49 #endif
50
51 /*
52  * Value for the bits that have fixed value in RPN entries.
53  * Also used for tagging DAR for DTLBerror.
54  */
55 #define RPN_PATTERN     0x00f0
56
57 #define PAGE_SHIFT_512K         19
58 #define PAGE_SHIFT_8M           23
59
60         __HEAD
61 _ENTRY(_stext);
62 _ENTRY(_start);
63
64 /* MPC8xx
65  * This port was done on an MBX board with an 860.  Right now I only
66  * support an ELF compressed (zImage) boot from EPPC-Bug because the
67  * code there loads up some registers before calling us:
68  *   r3: ptr to board info data
69  *   r4: initrd_start or if no initrd then 0
70  *   r5: initrd_end - unused if r4 is 0
71  *   r6: Start of command line string
72  *   r7: End of command line string
73  *
74  * I decided to use conditional compilation instead of checking PVR and
75  * adding more processor specific branches around code I don't need.
76  * Since this is an embedded processor, I also appreciate any memory
77  * savings I can get.
78  *
79  * The MPC8xx does not have any BATs, but it supports large page sizes.
80  * We first initialize the MMU to support 8M byte pages, then load one
81  * entry into each of the instruction and data TLBs to map the first
82  * 8M 1:1.  I also mapped an additional I/O space 1:1 so we can get to
83  * the "internal" processor registers before MMU_init is called.
84  *
85  *      -- Dan
86  */
87         .globl  __start
88 __start:
89         mr      r31,r3                  /* save device tree ptr */
90
91         /* We have to turn on the MMU right away so we get cache modes
92          * set correctly.
93          */
94         bl      initial_mmu
95
96 /* We now have the lower 8 Meg mapped into TLB entries, and the caches
97  * ready to work.
98  */
99
100 turn_on_mmu:
101         mfmsr   r0
102         ori     r0,r0,MSR_DR|MSR_IR
103         mtspr   SPRN_SRR1,r0
104         lis     r0,start_here@h
105         ori     r0,r0,start_here@l
106         mtspr   SPRN_SRR0,r0
107         rfi                             /* enables MMU */
108
109
110 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
111         .align  4
112
113         .globl  itlb_miss_counter
114 itlb_miss_counter:
115         .space  4
116
117         .globl  dtlb_miss_counter
118 dtlb_miss_counter:
119         .space  4
120
121         .globl  instruction_counter
122 instruction_counter:
123         .space  4
124 #endif
125
126 /*
127  * Exception entry code.  This code runs with address translation
128  * turned off, i.e. using physical addresses.
129  * We assume sprg3 has the physical address of the current
130  * task's thread_struct.
131  */
132 #define EXCEPTION_PROLOG        \
133         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10;        \
134         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11;        \
135         mfcr    r10;            \
136         EXCEPTION_PROLOG_1;     \
137         EXCEPTION_PROLOG_2
138
139 #define EXCEPTION_PROLOG_1      \
140         mfspr   r11,SPRN_SRR1;          /* check whether user or kernel */ \
141         andi.   r11,r11,MSR_PR; \
142         tophys(r11,r1);                 /* use tophys(r1) if kernel */ \
143         beq     1f;             \
144         mfspr   r11,SPRN_SPRG_THREAD;   \
145         lwz     r11,TASK_STACK-THREAD(r11);     \
146         addi    r11,r11,THREAD_SIZE;    \
147         tophys(r11,r11);        \
148 1:      subi    r11,r11,INT_FRAME_SIZE  /* alloc exc. frame */
149
150
151 #define EXCEPTION_PROLOG_2      \
152         stw     r10,_CCR(r11);          /* save registers */ \
153         stw     r12,GPR12(r11); \
154         stw     r9,GPR9(r11);   \
155         mfspr   r10,SPRN_SPRG_SCRATCH0; \
156         stw     r10,GPR10(r11); \
157         mfspr   r12,SPRN_SPRG_SCRATCH1; \
158         stw     r12,GPR11(r11); \
159         mflr    r10;            \
160         stw     r10,_LINK(r11); \
161         mfspr   r12,SPRN_SRR0;  \
162         mfspr   r9,SPRN_SRR1;   \
163         stw     r1,GPR1(r11);   \
164         stw     r1,0(r11);      \
165         tovirt(r1,r11);                 /* set new kernel sp */ \
166         li      r10,MSR_KERNEL & ~(MSR_IR|MSR_DR); /* can take exceptions */ \
167         mtmsr   r10;            \
168         stw     r0,GPR0(r11);   \
169         lis     r10, STACK_FRAME_REGS_MARKER@ha; /* exception frame marker */ \
170         addi    r10, r10, STACK_FRAME_REGS_MARKER@l; \
171         stw     r10, 8(r11);    \
172         SAVE_4GPRS(3, r11);     \
173         SAVE_2GPRS(7, r11)
174
175 /*
176  * Note: code which follows this uses cr0.eq (set if from kernel),
177  * r11, r12 (SRR0), and r9 (SRR1).
178  *
179  * Note2: once we have set r1 we are in a position to take exceptions
180  * again, and we could thus set MSR:RI at that point.
181  */
182
183 /*
184  * Exception vectors.
185  */
186 #define EXCEPTION(n, label, hdlr, xfer)         \
187         . = n;                                  \
188 label:                                          \
189         EXCEPTION_PROLOG;                       \
190         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD;     \
191         xfer(n, hdlr)
192
193 #define EXC_XFER_TEMPLATE(n, hdlr, trap, copyee, tfer, ret)     \
194         li      r10,trap;                                       \
195         stw     r10,_TRAP(r11);                                 \
196         li      r10,MSR_KERNEL;                                 \
197         copyee(r10, r9);                                        \
198         bl      tfer;                                           \
199 i##n:                                                           \
200         .long   hdlr;                                           \
201         .long   ret
202
203 #define COPY_EE(d, s)           rlwimi d,s,0,16,16
204 #define NOCOPY(d, s)
205
206 #define EXC_XFER_STD(n, hdlr)           \
207         EXC_XFER_TEMPLATE(n, hdlr, n, NOCOPY, transfer_to_handler_full, \
208                           ret_from_except_full)
209
210 #define EXC_XFER_LITE(n, hdlr)          \
211         EXC_XFER_TEMPLATE(n, hdlr, n+1, NOCOPY, transfer_to_handler, \
212                           ret_from_except)
213
214 #define EXC_XFER_EE(n, hdlr)            \
215         EXC_XFER_TEMPLATE(n, hdlr, n, COPY_EE, transfer_to_handler_full, \
216                           ret_from_except_full)
217
218 #define EXC_XFER_EE_LITE(n, hdlr)       \
219         EXC_XFER_TEMPLATE(n, hdlr, n+1, COPY_EE, transfer_to_handler, \
220                           ret_from_except)
221
222 /* System reset */
223         EXCEPTION(0x100, Reset, system_reset_exception, EXC_XFER_STD)
224
225 /* Machine check */
226         . = 0x200
227 MachineCheck:
228         EXCEPTION_PROLOG
229         mfspr r4,SPRN_DAR
230         stw r4,_DAR(r11)
231         li r5,RPN_PATTERN
232         mtspr SPRN_DAR,r5       /* Tag DAR, to be used in DTLB Error */
233         mfspr r5,SPRN_DSISR
234         stw r5,_DSISR(r11)
235         addi r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
236         EXC_XFER_STD(0x200, machine_check_exception)
237
238 /* Data access exception.
239  * This is "never generated" by the MPC8xx.
240  */
241         . = 0x300
242 DataAccess:
243
244 /* Instruction access exception.
245  * This is "never generated" by the MPC8xx.
246  */
247         . = 0x400
248 InstructionAccess:
249
250 /* External interrupt */
251         EXCEPTION(0x500, HardwareInterrupt, do_IRQ, EXC_XFER_LITE)
252
253 /* Alignment exception */
254         . = 0x600
255 Alignment:
256         EXCEPTION_PROLOG
257         mfspr   r4,SPRN_DAR
258         stw     r4,_DAR(r11)
259         li      r5,RPN_PATTERN
260         mtspr   SPRN_DAR,r5     /* Tag DAR, to be used in DTLB Error */
261         mfspr   r5,SPRN_DSISR
262         stw     r5,_DSISR(r11)
263         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
264         EXC_XFER_EE(0x600, alignment_exception)
265
266 /* Program check exception */
267         EXCEPTION(0x700, ProgramCheck, program_check_exception, EXC_XFER_STD)
268
269 /* No FPU on MPC8xx.  This exception is not supposed to happen.
270 */
271         EXCEPTION(0x800, FPUnavailable, unknown_exception, EXC_XFER_STD)
272
273 /* Decrementer */
274         EXCEPTION(0x900, Decrementer, timer_interrupt, EXC_XFER_LITE)
275
276         EXCEPTION(0xa00, Trap_0a, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
277         EXCEPTION(0xb00, Trap_0b, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
278
279 /* System call */
280         . = 0xc00
281 SystemCall:
282         EXCEPTION_PROLOG
283         EXC_XFER_EE_LITE(0xc00, DoSyscall)
284
285 /* Single step - not used on 601 */
286         EXCEPTION(0xd00, SingleStep, single_step_exception, EXC_XFER_STD)
287         EXCEPTION(0xe00, Trap_0e, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
288         EXCEPTION(0xf00, Trap_0f, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
289
290 /* On the MPC8xx, this is a software emulation interrupt.  It occurs
291  * for all unimplemented and illegal instructions.
292  */
293         EXCEPTION(0x1000, SoftEmu, program_check_exception, EXC_XFER_STD)
294
295 /* Called from DataStoreTLBMiss when perf TLB misses events are activated */
296 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
297         patch_site      0f, patch__dtlbmiss_perf
298 0:      lwz     r10, (dtlb_miss_counter - PAGE_OFFSET)@l(0)
299         addi    r10, r10, 1
300         stw     r10, (dtlb_miss_counter - PAGE_OFFSET)@l(0)
301         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
302         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
303         rfi
304 #endif
305
306         . = 0x1100
307 /*
308  * For the MPC8xx, this is a software tablewalk to load the instruction
309  * TLB.  The task switch loads the M_TWB register with the pointer to the first
310  * level table.
311  * If we discover there is no second level table (value is zero) or if there
312  * is an invalid pte, we load that into the TLB, which causes another fault
313  * into the TLB Error interrupt where we can handle such problems.
314  * We have to use the MD_xxx registers for the tablewalk because the
315  * equivalent MI_xxx registers only perform the attribute functions.
316  */
317
318 #ifdef CONFIG_8xx_CPU15
319 #define INVALIDATE_ADJACENT_PAGES_CPU15(addr)   \
320         addi    addr, addr, PAGE_SIZE;  \
321         tlbie   addr;                   \
322         addi    addr, addr, -(PAGE_SIZE << 1);  \
323         tlbie   addr;                   \
324         addi    addr, addr, PAGE_SIZE
325 #else
326 #define INVALIDATE_ADJACENT_PAGES_CPU15(addr)
327 #endif
328
329 InstructionTLBMiss:
330         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10
331 #if defined(ITLB_MISS_KERNEL) || defined(CONFIG_SWAP)
332         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11
333 #endif
334
335         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
336          * kernel page tables.
337          */
338         mfspr   r10, SPRN_SRR0  /* Get effective address of fault */
339         INVALIDATE_ADJACENT_PAGES_CPU15(r10)
340         mtspr   SPRN_MD_EPN, r10
341         /* Only modules will cause ITLB Misses as we always
342          * pin the first 8MB of kernel memory */
343 #ifdef ITLB_MISS_KERNEL
344         mfcr    r11
345 #if defined(SIMPLE_KERNEL_ADDRESS) && defined(CONFIG_PIN_TLB_TEXT)
346         cmpi    cr0, r10, 0     /* Address >= 0x80000000 */
347 #else
348         rlwinm  r10, r10, 16, 0xfff8
349         cmpli   cr0, r10, PAGE_OFFSET@h
350 #ifndef CONFIG_PIN_TLB_TEXT
351         /* It is assumed that kernel code fits into the first 32M */
352 0:      cmpli   cr7, r10, (PAGE_OFFSET + 0x2000000)@h
353         patch_site      0b, patch__itlbmiss_linmem_top
354 #endif
355 #endif
356 #endif
357         mfspr   r10, SPRN_M_TWB /* Get level 1 table */
358 #ifdef ITLB_MISS_KERNEL
359 #if defined(SIMPLE_KERNEL_ADDRESS) && defined(CONFIG_PIN_TLB_TEXT)
360         bge+    3f
361 #else
362         blt+    3f
363 #endif
364 #ifndef CONFIG_PIN_TLB_TEXT
365         blt     cr7, ITLBMissLinear
366 #endif
367         rlwinm  r10, r10, 0, 20, 31
368         oris    r10, r10, (swapper_pg_dir - PAGE_OFFSET)@ha
369 3:
370 #endif
371         lwz     r10, (swapper_pg_dir-PAGE_OFFSET)@l(r10)        /* Get level 1 entry */
372         mtspr   SPRN_MI_TWC, r10        /* Set segment attributes */
373
374         mtspr   SPRN_MD_TWC, r10
375         mfspr   r10, SPRN_MD_TWC
376         lwz     r10, 0(r10)     /* Get the pte */
377 #ifdef ITLB_MISS_KERNEL
378         mtcr    r11
379 #endif
380 #ifdef CONFIG_SWAP
381         rlwinm  r11, r10, 32-5, _PAGE_PRESENT
382         and     r11, r11, r10
383         rlwimi  r10, r11, 0, _PAGE_PRESENT
384 #endif
385         /* The Linux PTE won't go exactly into the MMU TLB.
386          * Software indicator bits 20 and 23 must be clear.
387          * Software indicator bits 22, 24, 25, 26, and 27 must be
388          * set.  All other Linux PTE bits control the behavior
389          * of the MMU.
390          */
391         rlwimi  r10, r10, 0, 0x0f00     /* Clear bits 20-23 */
392         rlwimi  r10, r10, 4, 0x0400     /* Copy _PAGE_EXEC into bit 21 */
393         ori     r10, r10, RPN_PATTERN | 0x200 /* Set 22 and 24-27 */
394         mtspr   SPRN_MI_RPN, r10        /* Update TLB entry */
395
396         /* Restore registers */
397 0:      mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
398 #if defined(ITLB_MISS_KERNEL) || defined(CONFIG_SWAP)
399         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
400 #endif
401         rfi
402         patch_site      0b, patch__itlbmiss_exit_1
403
404 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
405         patch_site      0f, patch__itlbmiss_perf
406 0:      lwz     r10, (itlb_miss_counter - PAGE_OFFSET)@l(0)
407         addi    r10, r10, 1
408         stw     r10, (itlb_miss_counter - PAGE_OFFSET)@l(0)
409         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
410 #if defined(ITLB_MISS_KERNEL) || defined(CONFIG_SWAP)
411         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
412 #endif
413         rfi
414 #endif
415
416 #ifndef CONFIG_PIN_TLB_TEXT
417 ITLBMissLinear:
418         mtcr    r11
419 #if defined(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX) && CONFIG_ETEXT_SHIFT < 23
420         patch_site      0f, patch__itlbmiss_linmem_top8
421
422         mfspr   r10, SPRN_SRR0
423 0:      subis   r11, r10, (PAGE_OFFSET - 0x80000000)@ha
424         rlwinm  r11, r11, 4, MI_PS8MEG ^ MI_PS512K
425         ori     r11, r11, MI_PS512K | MI_SVALID
426         rlwinm  r10, r10, 0, 0x0ff80000 /* 8xx supports max 256Mb RAM */
427 #else
428         /* Set 8M byte page and mark it valid */
429         li      r11, MI_PS8MEG | MI_SVALID
430         rlwinm  r10, r10, 20, 0x0f800000        /* 8xx supports max 256Mb RAM */
431 #endif
432         mtspr   SPRN_MI_TWC, r11
433         ori     r10, r10, 0xf0 | MI_SPS16K | _PAGE_SH | _PAGE_DIRTY | \
434                           _PAGE_PRESENT
435         mtspr   SPRN_MI_RPN, r10        /* Update TLB entry */
436
437 0:      mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
438         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
439         rfi
440         patch_site      0b, patch__itlbmiss_exit_2
441 #endif
442
443         . = 0x1200
444 DataStoreTLBMiss:
445         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10
446         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11
447         mfcr    r11
448
449         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
450          * kernel page tables.
451          */
452         mfspr   r10, SPRN_MD_EPN
453         rlwinm  r10, r10, 16, 0xfff8
454         cmpli   cr0, r10, PAGE_OFFSET@h
455 #ifndef CONFIG_PIN_TLB_IMMR
456         cmpli   cr6, r10, VIRT_IMMR_BASE@h
457 #endif
458 0:      cmpli   cr7, r10, (PAGE_OFFSET + 0x2000000)@h
459         patch_site      0b, patch__dtlbmiss_linmem_top
460
461         mfspr   r10, SPRN_M_TWB /* Get level 1 table */
462         blt+    3f
463 #ifndef CONFIG_PIN_TLB_IMMR
464 0:      beq-    cr6, DTLBMissIMMR
465         patch_site      0b, patch__dtlbmiss_immr_jmp
466 #endif
467         blt     cr7, DTLBMissLinear
468         rlwinm  r10, r10, 0, 20, 31
469         oris    r10, r10, (swapper_pg_dir - PAGE_OFFSET)@ha
470 3:
471         mtcr    r11
472         lwz     r11, (swapper_pg_dir-PAGE_OFFSET)@l(r10)        /* Get level 1 entry */
473
474         mtspr   SPRN_MD_TWC, r11
475         mfspr   r10, SPRN_MD_TWC
476         lwz     r10, 0(r10)     /* Get the pte */
477
478         /* Insert the Guarded flag into the TWC from the Linux PTE.
479          * It is bit 27 of both the Linux PTE and the TWC (at least
480          * I got that right :-).  It will be better when we can put
481          * this into the Linux pgd/pmd and load it in the operation
482          * above.
483          */
484         rlwimi  r11, r10, 0, _PAGE_GUARDED
485         mtspr   SPRN_MD_TWC, r11
486
487         /* Both _PAGE_ACCESSED and _PAGE_PRESENT has to be set.
488          * We also need to know if the insn is a load/store, so:
489          * Clear _PAGE_PRESENT and load that which will
490          * trap into DTLB Error with store bit set accordinly.
491          */
492         /* PRESENT=0x1, ACCESSED=0x20
493          * r11 = ((r10 & PRESENT) & ((r10 & ACCESSED) >> 5));
494          * r10 = (r10 & ~PRESENT) | r11;
495          */
496 #ifdef CONFIG_SWAP
497         rlwinm  r11, r10, 32-5, _PAGE_PRESENT
498         and     r11, r11, r10
499         rlwimi  r10, r11, 0, _PAGE_PRESENT
500 #endif
501         /* The Linux PTE won't go exactly into the MMU TLB.
502          * Software indicator bits 24, 25, 26, and 27 must be
503          * set.  All other Linux PTE bits control the behavior
504          * of the MMU.
505          */
506         li      r11, RPN_PATTERN
507         rlwimi  r10, r11, 0, 24, 27     /* Set 24-27 */
508         mtspr   SPRN_MD_RPN, r10        /* Update TLB entry */
509
510         /* Restore registers */
511         mtspr   SPRN_DAR, r11   /* Tag DAR */
512
513 0:      mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
514         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
515         rfi
516         patch_site      0b, patch__dtlbmiss_exit_1
517
518 DTLBMissIMMR:
519         mtcr    r11
520         /* Set 512k byte guarded page and mark it valid */
521         li      r10, MD_PS512K | MD_GUARDED | MD_SVALID
522         mtspr   SPRN_MD_TWC, r10
523         mfspr   r10, SPRN_IMMR                  /* Get current IMMR */
524         rlwinm  r10, r10, 0, 0xfff80000         /* Get 512 kbytes boundary */
525         ori     r10, r10, 0xf0 | MD_SPS16K | _PAGE_SH | _PAGE_DIRTY | \
526                           _PAGE_PRESENT | _PAGE_NO_CACHE
527         mtspr   SPRN_MD_RPN, r10        /* Update TLB entry */
528
529         li      r11, RPN_PATTERN
530         mtspr   SPRN_DAR, r11   /* Tag DAR */
531
532 0:      mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
533         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
534         rfi
535         patch_site      0b, patch__dtlbmiss_exit_2
536
537 DTLBMissLinear:
538         mtcr    r11
539         rlwinm  r10, r10, 20, 0x0f800000        /* 8xx supports max 256Mb RAM */
540 #if defined(CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX) && CONFIG_DATA_SHIFT < 23
541         patch_site      0f, patch__dtlbmiss_romem_top8
542
543 0:      subis   r11, r10, (PAGE_OFFSET - 0x80000000)@ha
544         rlwinm  r11, r11, 0, 0xff800000
545         neg     r10, r11
546         or      r11, r11, r10
547         rlwinm  r11, r11, 4, MI_PS8MEG ^ MI_PS512K
548         ori     r11, r11, MI_PS512K | MI_SVALID
549         mfspr   r10, SPRN_MD_EPN
550         rlwinm  r10, r10, 0, 0x0ff80000 /* 8xx supports max 256Mb RAM */
551 #else
552         /* Set 8M byte page and mark it valid */
553         li      r11, MD_PS8MEG | MD_SVALID
554 #endif
555         mtspr   SPRN_MD_TWC, r11
556 #ifdef CONFIG_STRICT_KERNEL_RWX
557         patch_site      0f, patch__dtlbmiss_romem_top
558
559 0:      subis   r11, r10, 0
560         rlwimi  r10, r11, 11, _PAGE_RO
561 #endif
562         ori     r10, r10, 0xf0 | MD_SPS16K | _PAGE_SH | _PAGE_DIRTY | \
563                           _PAGE_PRESENT
564         mtspr   SPRN_MD_RPN, r10        /* Update TLB entry */
565
566         li      r11, RPN_PATTERN
567         mtspr   SPRN_DAR, r11   /* Tag DAR */
568
569 0:      mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
570         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
571         rfi
572         patch_site      0b, patch__dtlbmiss_exit_3
573
574 /* This is an instruction TLB error on the MPC8xx.  This could be due
575  * to many reasons, such as executing guarded memory or illegal instruction
576  * addresses.  There is nothing to do but handle a big time error fault.
577  */
578         . = 0x1300
579 InstructionTLBError:
580         EXCEPTION_PROLOG
581         mr      r4,r12
582         andis.  r5,r9,DSISR_SRR1_MATCH_32S@h /* Filter relevant SRR1 bits */
583         andis.  r10,r9,SRR1_ISI_NOPT@h
584         beq+    .Litlbie
585         tlbie   r4
586         /* 0x400 is InstructionAccess exception, needed by bad_page_fault() */
587 .Litlbie:
588         EXC_XFER_LITE(0x400, handle_page_fault)
589
590 /* This is the data TLB error on the MPC8xx.  This could be due to
591  * many reasons, including a dirty update to a pte.  We bail out to
592  * a higher level function that can handle it.
593  */
594         . = 0x1400
595 DataTLBError:
596         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10
597         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11
598         mfcr    r10
599
600         mfspr   r11, SPRN_DAR
601         cmpwi   cr0, r11, RPN_PATTERN
602         beq-    FixupDAR        /* must be a buggy dcbX, icbi insn. */
603 DARFixed:/* Return from dcbx instruction bug workaround */
604         EXCEPTION_PROLOG_1
605         EXCEPTION_PROLOG_2
606         mfspr   r5,SPRN_DSISR
607         stw     r5,_DSISR(r11)
608         mfspr   r4,SPRN_DAR
609         andis.  r10,r5,DSISR_NOHPTE@h
610         beq+    .Ldtlbie
611         tlbie   r4
612 .Ldtlbie:
613         li      r10,RPN_PATTERN
614         mtspr   SPRN_DAR,r10    /* Tag DAR, to be used in DTLB Error */
615         /* 0x300 is DataAccess exception, needed by bad_page_fault() */
616         EXC_XFER_LITE(0x300, handle_page_fault)
617
618         EXCEPTION(0x1500, Trap_15, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
619         EXCEPTION(0x1600, Trap_16, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
620         EXCEPTION(0x1700, Trap_17, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
621         EXCEPTION(0x1800, Trap_18, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
622         EXCEPTION(0x1900, Trap_19, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
623         EXCEPTION(0x1a00, Trap_1a, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
624         EXCEPTION(0x1b00, Trap_1b, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
625
626 /* On the MPC8xx, these next four traps are used for development
627  * support of breakpoints and such.  Someday I will get around to
628  * using them.
629  */
630         . = 0x1c00
631 DataBreakpoint:
632         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10
633         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11
634         mfcr    r10
635         mfspr   r11, SPRN_SRR0
636         cmplwi  cr0, r11, (.Ldtlbie - PAGE_OFFSET)@l
637         cmplwi  cr7, r11, (.Litlbie - PAGE_OFFSET)@l
638         beq-    cr0, 11f
639         beq-    cr7, 11f
640         EXCEPTION_PROLOG_1
641         EXCEPTION_PROLOG_2
642         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
643         mfspr   r4,SPRN_BAR
644         stw     r4,_DAR(r11)
645         mfspr   r5,SPRN_DSISR
646         EXC_XFER_EE(0x1c00, do_break)
647 11:
648         mtcr    r10
649         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
650         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
651         rfi
652
653 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
654         . = 0x1d00
655 InstructionBreakpoint:
656         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10
657         lwz     r10, (instruction_counter - PAGE_OFFSET)@l(0)
658         addi    r10, r10, -1
659         stw     r10, (instruction_counter - PAGE_OFFSET)@l(0)
660         lis     r10, 0xffff
661         ori     r10, r10, 0x01
662         mtspr   SPRN_COUNTA, r10
663         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
664         rfi
665 #else
666         EXCEPTION(0x1d00, Trap_1d, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
667 #endif
668         EXCEPTION(0x1e00, Trap_1e, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
669         EXCEPTION(0x1f00, Trap_1f, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
670
671         . = 0x2000
672
673 /* This is the procedure to calculate the data EA for buggy dcbx,dcbi instructions
674  * by decoding the registers used by the dcbx instruction and adding them.
675  * DAR is set to the calculated address.
676  */
677  /* define if you don't want to use self modifying code */
678 #define NO_SELF_MODIFYING_CODE
679 FixupDAR:/* Entry point for dcbx workaround. */
680         mtspr   SPRN_M_TW, r10
681         /* fetch instruction from memory. */
682         mfspr   r10, SPRN_SRR0
683         mtspr   SPRN_MD_EPN, r10
684         rlwinm  r11, r10, 16, 0xfff8
685         cmpli   cr0, r11, PAGE_OFFSET@h
686         mfspr   r11, SPRN_M_TWB /* Get level 1 table */
687         blt+    3f
688         rlwinm  r11, r10, 16, 0xfff8
689
690 0:      cmpli   cr7, r11, (PAGE_OFFSET + 0x1800000)@h
691         patch_site      0b, patch__fixupdar_linmem_top
692
693         /* create physical page address from effective address */
694         tophys(r11, r10)
695         blt-    cr7, 201f
696         mfspr   r11, SPRN_M_TWB /* Get level 1 table */
697         rlwinm  r11, r11, 0, 20, 31
698         oris    r11, r11, (swapper_pg_dir - PAGE_OFFSET)@ha
699 3:
700         lwz     r11, (swapper_pg_dir-PAGE_OFFSET)@l(r11)        /* Get the level 1 entry */
701         mtspr   SPRN_MD_TWC, r11
702         mtcr    r11
703         mfspr   r11, SPRN_MD_TWC
704         lwz     r11, 0(r11)     /* Get the pte */
705         bt      28,200f         /* bit 28 = Large page (8M) */
706         bt      29,202f         /* bit 29 = Large page (8M or 512K) */
707         /* concat physical page address(r11) and page offset(r10) */
708         rlwimi  r11, r10, 0, 32 - PAGE_SHIFT, 31
709 201:    lwz     r11,0(r11)
710 /* Check if it really is a dcbx instruction. */
711 /* dcbt and dcbtst does not generate DTLB Misses/Errors,
712  * no need to include them here */
713         xoris   r10, r11, 0x7c00        /* check if major OP code is 31 */
714         rlwinm  r10, r10, 0, 21, 5
715         cmpwi   cr0, r10, 2028  /* Is dcbz? */
716         beq+    142f
717         cmpwi   cr0, r10, 940   /* Is dcbi? */
718         beq+    142f
719         cmpwi   cr0, r10, 108   /* Is dcbst? */
720         beq+    144f            /* Fix up store bit! */
721         cmpwi   cr0, r10, 172   /* Is dcbf? */
722         beq+    142f
723         cmpwi   cr0, r10, 1964  /* Is icbi? */
724         beq+    142f
725 141:    mfspr   r10,SPRN_M_TW
726         b       DARFixed        /* Nope, go back to normal TLB processing */
727
728 200:
729         /* concat physical page address(r11) and page offset(r10) */
730         rlwimi  r11, r10, 0, 32 - PAGE_SHIFT_8M, 31
731         b       201b
732
733 202:
734         /* concat physical page address(r11) and page offset(r10) */
735         rlwimi  r11, r10, 0, 32 - PAGE_SHIFT_512K, 31
736         b       201b
737
738 144:    mfspr   r10, SPRN_DSISR
739         rlwinm  r10, r10,0,7,5  /* Clear store bit for buggy dcbst insn */
740         mtspr   SPRN_DSISR, r10
741 142:    /* continue, it was a dcbx, dcbi instruction. */
742 #ifndef NO_SELF_MODIFYING_CODE
743         andis.  r10,r11,0x1f    /* test if reg RA is r0 */
744         li      r10,modified_instr@l
745         dcbtst  r0,r10          /* touch for store */
746         rlwinm  r11,r11,0,0,20  /* Zero lower 10 bits */
747         oris    r11,r11,640     /* Transform instr. to a "add r10,RA,RB" */
748         ori     r11,r11,532
749         stw     r11,0(r10)      /* store add/and instruction */
750         dcbf    0,r10           /* flush new instr. to memory. */
751         icbi    0,r10           /* invalidate instr. cache line */
752         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1 /* restore r11 */
753         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0 /* restore r10 */
754         isync                   /* Wait until new instr is loaded from memory */
755 modified_instr:
756         .space  4               /* this is where the add instr. is stored */
757         bne+    143f
758         subf    r10,r0,r10      /* r10=r10-r0, only if reg RA is r0 */
759 143:    mtdar   r10             /* store faulting EA in DAR */
760         mfspr   r10,SPRN_M_TW
761         b       DARFixed        /* Go back to normal TLB handling */
762 #else
763         mfctr   r10
764         mtdar   r10                     /* save ctr reg in DAR */
765         rlwinm  r10, r11, 24, 24, 28    /* offset into jump table for reg RB */
766         addi    r10, r10, 150f@l        /* add start of table */
767         mtctr   r10                     /* load ctr with jump address */
768         xor     r10, r10, r10           /* sum starts at zero */
769         bctr                            /* jump into table */
770 150:
771         add     r10, r10, r0    ;b      151f
772         add     r10, r10, r1    ;b      151f
773         add     r10, r10, r2    ;b      151f
774         add     r10, r10, r3    ;b      151f
775         add     r10, r10, r4    ;b      151f
776         add     r10, r10, r5    ;b      151f
777         add     r10, r10, r6    ;b      151f
778         add     r10, r10, r7    ;b      151f
779         add     r10, r10, r8    ;b      151f
780         add     r10, r10, r9    ;b      151f
781         mtctr   r11     ;b      154f    /* r10 needs special handling */
782         mtctr   r11     ;b      153f    /* r11 needs special handling */
783         add     r10, r10, r12   ;b      151f
784         add     r10, r10, r13   ;b      151f
785         add     r10, r10, r14   ;b      151f
786         add     r10, r10, r15   ;b      151f
787         add     r10, r10, r16   ;b      151f
788         add     r10, r10, r17   ;b      151f
789         add     r10, r10, r18   ;b      151f
790         add     r10, r10, r19   ;b      151f
791         add     r10, r10, r20   ;b      151f
792         add     r10, r10, r21   ;b      151f
793         add     r10, r10, r22   ;b      151f
794         add     r10, r10, r23   ;b      151f
795         add     r10, r10, r24   ;b      151f
796         add     r10, r10, r25   ;b      151f
797         add     r10, r10, r26   ;b      151f
798         add     r10, r10, r27   ;b      151f
799         add     r10, r10, r28   ;b      151f
800         add     r10, r10, r29   ;b      151f
801         add     r10, r10, r30   ;b      151f
802         add     r10, r10, r31
803 151:
804         rlwinm. r11,r11,19,24,28        /* offset into jump table for reg RA */
805         beq     152f                    /* if reg RA is zero, don't add it */
806         addi    r11, r11, 150b@l        /* add start of table */
807         mtctr   r11                     /* load ctr with jump address */
808         rlwinm  r11,r11,0,16,10         /* make sure we don't execute this more than once */
809         bctr                            /* jump into table */
810 152:
811         mfdar   r11
812         mtctr   r11                     /* restore ctr reg from DAR */
813         mtdar   r10                     /* save fault EA to DAR */
814         mfspr   r10,SPRN_M_TW
815         b       DARFixed                /* Go back to normal TLB handling */
816
817         /* special handling for r10,r11 since these are modified already */
818 153:    mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1 /* load r11 from SPRN_SPRG_SCRATCH1 */
819         add     r10, r10, r11   /* add it */
820         mfctr   r11             /* restore r11 */
821         b       151b
822 154:    mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH0 /* load r10 from SPRN_SPRG_SCRATCH0 */
823         add     r10, r10, r11   /* add it */
824         mfctr   r11             /* restore r11 */
825         b       151b
826 #endif
827
828 /*
829  * This is where the main kernel code starts.
830  */
831 start_here:
832         /* ptr to current */
833         lis     r2,init_task@h
834         ori     r2,r2,init_task@l
835
836         /* ptr to phys current thread */
837         tophys(r4,r2)
838         addi    r4,r4,THREAD    /* init task's THREAD */
839         mtspr   SPRN_SPRG_THREAD,r4
840
841         /* stack */
842         lis     r1,init_thread_union@ha
843         addi    r1,r1,init_thread_union@l
844         li      r0,0
845         stwu    r0,THREAD_SIZE-STACK_FRAME_OVERHEAD(r1)
846
847         lis     r6, swapper_pg_dir@ha
848         tophys(r6,r6)
849         mtspr   SPRN_M_TWB, r6
850
851         bl      early_init      /* We have to do this with MMU on */
852
853 /*
854  * Decide what sort of machine this is and initialize the MMU.
855  */
856         li      r3,0
857         mr      r4,r31
858         bl      machine_init
859         bl      MMU_init
860
861 /*
862  * Go back to running unmapped so we can load up new values
863  * and change to using our exception vectors.
864  * On the 8xx, all we have to do is invalidate the TLB to clear
865  * the old 8M byte TLB mappings and load the page table base register.
866  */
867         /* The right way to do this would be to track it down through
868          * init's THREAD like the context switch code does, but this is
869          * easier......until someone changes init's static structures.
870          */
871         lis     r4,2f@h
872         ori     r4,r4,2f@l
873         tophys(r4,r4)
874         li      r3,MSR_KERNEL & ~(MSR_IR|MSR_DR)
875         mtspr   SPRN_SRR0,r4
876         mtspr   SPRN_SRR1,r3
877         rfi
878 /* Load up the kernel context */
879 2:
880         tlbia                   /* Clear all TLB entries */
881         sync                    /* wait for tlbia/tlbie to finish */
882
883         /* set up the PTE pointers for the Abatron bdiGDB.
884         */
885         lis     r5, abatron_pteptrs@h
886         ori     r5, r5, abatron_pteptrs@l
887         stw     r5, 0xf0(0)     /* Must match your Abatron config file */
888         tophys(r5,r5)
889         lis     r6, swapper_pg_dir@h
890         ori     r6, r6, swapper_pg_dir@l
891         stw     r6, 0(r5)
892
893 /* Now turn on the MMU for real! */
894         li      r4,MSR_KERNEL
895         lis     r3,start_kernel@h
896         ori     r3,r3,start_kernel@l
897         mtspr   SPRN_SRR0,r3
898         mtspr   SPRN_SRR1,r4
899         rfi                     /* enable MMU and jump to start_kernel */
900
901 /* Set up the initial MMU state so we can do the first level of
902  * kernel initialization.  This maps the first 8 MBytes of memory 1:1
903  * virtual to physical.  Also, set the cache mode since that is defined
904  * by TLB entries and perform any additional mapping (like of the IMMR).
905  * If configured to pin some TLBs, we pin the first 8 Mbytes of kernel,
906  * 24 Mbytes of data, and the 512k IMMR space.  Anything not covered by
907  * these mappings is mapped by page tables.
908  */
909 initial_mmu:
910         li      r8, 0
911         mtspr   SPRN_MI_CTR, r8         /* remove PINNED ITLB entries */
912         lis     r10, MD_RESETVAL@h
913 #ifndef CONFIG_8xx_COPYBACK
914         oris    r10, r10, MD_WTDEF@h
915 #endif
916         mtspr   SPRN_MD_CTR, r10        /* remove PINNED DTLB entries */
917
918         tlbia                   /* Invalidate all TLB entries */
919 #ifdef CONFIG_PIN_TLB_DATA
920         oris    r10, r10, MD_RSV4I@h
921         mtspr   SPRN_MD_CTR, r10        /* Set data TLB control */
922 #endif
923
924         lis     r8, MI_APG_INIT@h       /* Set protection modes */
925         ori     r8, r8, MI_APG_INIT@l
926         mtspr   SPRN_MI_AP, r8
927         lis     r8, MD_APG_INIT@h
928         ori     r8, r8, MD_APG_INIT@l
929         mtspr   SPRN_MD_AP, r8
930
931         /* Map a 512k page for the IMMR to get the processor
932          * internal registers (among other things).
933          */
934 #ifdef CONFIG_PIN_TLB_IMMR
935         oris    r10, r10, MD_RSV4I@h
936         ori     r10, r10, 0x1c00
937         mtspr   SPRN_MD_CTR, r10
938
939         mfspr   r9, 638                 /* Get current IMMR */
940         andis.  r9, r9, 0xfff8          /* Get 512 kbytes boundary */
941
942         lis     r8, VIRT_IMMR_BASE@h    /* Create vaddr for TLB */
943         ori     r8, r8, MD_EVALID       /* Mark it valid */
944         mtspr   SPRN_MD_EPN, r8
945         li      r8, MD_PS512K | MD_GUARDED      /* Set 512k byte page */
946         ori     r8, r8, MD_SVALID       /* Make it valid */
947         mtspr   SPRN_MD_TWC, r8
948         mr      r8, r9                  /* Create paddr for TLB */
949         ori     r8, r8, MI_BOOTINIT|0x2 /* Inhibit cache -- Cort */
950         mtspr   SPRN_MD_RPN, r8
951 #endif
952
953         /* Now map the lower RAM (up to 32 Mbytes) into the ITLB. */
954 #ifdef CONFIG_PIN_TLB_TEXT
955         lis     r8, MI_RSV4I@h
956         ori     r8, r8, 0x1c00
957 #endif
958         li      r9, 4                           /* up to 4 pages of 8M */
959         mtctr   r9
960         lis     r9, KERNELBASE@h                /* Create vaddr for TLB */
961         li      r10, MI_PS8MEG | MI_SVALID      /* Set 8M byte page */
962         li      r11, MI_BOOTINIT                /* Create RPN for address 0 */
963         lis     r12, _einittext@h
964         ori     r12, r12, _einittext@l
965 1:
966 #ifdef CONFIG_PIN_TLB_TEXT
967         mtspr   SPRN_MI_CTR, r8 /* Set instruction MMU control */
968         addi    r8, r8, 0x100
969 #endif
970
971         ori     r0, r9, MI_EVALID               /* Mark it valid */
972         mtspr   SPRN_MI_EPN, r0
973         mtspr   SPRN_MI_TWC, r10
974         mtspr   SPRN_MI_RPN, r11                /* Store TLB entry */
975         addis   r9, r9, 0x80
976         addis   r11, r11, 0x80
977
978         cmpl    cr0, r9, r12
979         bdnzf   gt, 1b
980
981         /* Since the cache is enabled according to the information we
982          * just loaded into the TLB, invalidate and enable the caches here.
983          * We should probably check/set other modes....later.
984          */
985         lis     r8, IDC_INVALL@h
986         mtspr   SPRN_IC_CST, r8
987         mtspr   SPRN_DC_CST, r8
988         lis     r8, IDC_ENABLE@h
989         mtspr   SPRN_IC_CST, r8
990 #ifdef CONFIG_8xx_COPYBACK
991         mtspr   SPRN_DC_CST, r8
992 #else
993         /* For a debug option, I left this here to easily enable
994          * the write through cache mode
995          */
996         lis     r8, DC_SFWT@h
997         mtspr   SPRN_DC_CST, r8
998         lis     r8, IDC_ENABLE@h
999         mtspr   SPRN_DC_CST, r8
1000 #endif
1001         /* Disable debug mode entry on breakpoints */
1002         mfspr   r8, SPRN_DER
1003 #ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
1004         rlwinm  r8, r8, 0, ~0xc
1005 #else
1006         rlwinm  r8, r8, 0, ~0x8
1007 #endif
1008         mtspr   SPRN_DER, r8
1009         blr
1010
1011
1012 /*
1013  * We put a few things here that have to be page-aligned.
1014  * This stuff goes at the beginning of the data segment,
1015  * which is page-aligned.
1016  */
1017         .data
1018         .globl  sdata
1019 sdata:
1020         .globl  empty_zero_page
1021         .align  PAGE_SHIFT
1022 empty_zero_page:
1023         .space  PAGE_SIZE
1024 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page)
1025
1026         .globl  swapper_pg_dir
1027 swapper_pg_dir:
1028         .space  PGD_TABLE_SIZE
1029
1030 /* Room for two PTE table poiners, usually the kernel and current user
1031  * pointer to their respective root page table (pgdir).
1032  */
1033         .globl  abatron_pteptrs
1034 abatron_pteptrs:
1035         .space  8