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 <asm/processor.h>
  23 #include <asm/page.h>
  24 #include <asm/mmu.h>
  25 #include <asm/cache.h>
  26 #include <asm/pgtable.h>
  27 #include <asm/cputable.h>
  28 #include <asm/thread_info.h>
  29 #include <asm/ppc_asm.h>
  30 #include <asm/asm-offsets.h>
  31
  32 /* Macro to make the code more readable. */
  33 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
  34 #define DO_8xx_CPU6(val, reg)   \
  35         li      reg, val;       \
  36         stw     reg, 12(r0);    \
  37         lwz     reg, 12(r0);
  38 #else
  39 #define DO_8xx_CPU6(val, reg)
  40 #endif
  41         .section        .text.head, "ax"
  42 _ENTRY(_stext);
  43 _ENTRY(_start);
  44
  45 /* MPC8xx
  46  * This port was done on an MBX board with an 860.  Right now I only
  47  * support an ELF compressed (zImage) boot from EPPC-Bug because the
  48  * code there loads up some registers before calling us:
  49  *   r3: ptr to board info data
  50  *   r4: initrd_start or if no initrd then 0
  51  *   r5: initrd_end - unused if r4 is 0
  52  *   r6: Start of command line string
  53  *   r7: End of command line string
  54  *
  55  * I decided to use conditional compilation instead of checking PVR and
  56  * adding more processor specific branches around code I don't need.
  57  * Since this is an embedded processor, I also appreciate any memory
  58  * savings I can get.
  59  *
  60  * The MPC8xx does not have any BATs, but it supports large page sizes.
  61  * We first initialize the MMU to support 8M byte pages, then load one
  62  * entry into each of the instruction and data TLBs to map the first
  63  * 8M 1:1.  I also mapped an additional I/O space 1:1 so we can get to
  64  * the "internal" processor registers before MMU_init is called.
  65  *
  66  * The TLB code currently contains a major hack.  Since I use the condition
  67  * code register, I have to save and restore it.  I am out of registers, so
  68  * I just store it in memory location 0 (the TLB handlers are not reentrant).
  69  * To avoid making any decisions, I need to use the "segment" valid bit
  70  * in the first level table, but that would require many changes to the
  71  * Linux page directory/table functions that I don't want to do right now.
  72  *
  73  * I used to use SPRG2 for a temporary register in the TLB handler, but it
  74  * has since been put to other uses.  I now use a hack to save a register
  75  * and the CCR at memory location 0.....Someday I'll fix this.....
  76  *      -- Dan
  77  */
  78         .globl  __start
  79 __start:
  80         mr      r31,r3                  /* save parameters */
  81         mr      r30,r4
  82         mr      r29,r5
  83         mr      r28,r6
  84         mr      r27,r7
  85
  86         /* We have to turn on the MMU right away so we get cache modes
  87          * set correctly.
  88          */
  89         bl      initial_mmu
  90
  91 /* We now have the lower 8 Meg mapped into TLB entries, and the caches
  92  * ready to work.
  93  */
  94
  95 turn_on_mmu:
  96         mfmsr   r0
  97         ori     r0,r0,MSR_DR|MSR_IR
  98         mtspr   SPRN_SRR1,r0
  99         lis     r0,start_here@h
 100         ori     r0,r0,start_here@l
 101         mtspr   SPRN_SRR0,r0
 102         SYNC
 103         rfi                             /* enables MMU */
 104
 105 /*
 106  * Exception entry code.  This code runs with address translation
 107  * turned off, i.e. using physical addresses.
 108  * We assume sprg3 has the physical address of the current
 109  * task's thread_struct.
 110  */
 111 #define EXCEPTION_PROLOG        \
 112         mtspr   SPRN_SPRG0,r10; \
 113         mtspr   SPRN_SPRG1,r11; \
 114         mfcr    r10;            \
 115         EXCEPTION_PROLOG_1;     \
 116         EXCEPTION_PROLOG_2
 117
 118 #define EXCEPTION_PROLOG_1      \
 119         mfspr   r11,SPRN_SRR1;          /* check whether user or kernel */ \
 120         andi.   r11,r11,MSR_PR; \
 121         tophys(r11,r1);                 /* use tophys(r1) if kernel */ \
 122         beq     1f;             \
 123         mfspr   r11,SPRN_SPRG3; \
 124         lwz     r11,THREAD_INFO-THREAD(r11);    \
 125         addi    r11,r11,THREAD_SIZE;    \
 126         tophys(r11,r11);        \
 127 1:      subi    r11,r11,INT_FRAME_SIZE  /* alloc exc. frame */
 128
 129
 130 #define EXCEPTION_PROLOG_2      \
 131         CLR_TOP32(r11);         \
 132         stw     r10,_CCR(r11);          /* save registers */ \
 133         stw     r12,GPR12(r11); \
 134         stw     r9,GPR9(r11);   \
 135         mfspr   r10,SPRN_SPRG0; \
 136         stw     r10,GPR10(r11); \
 137         mfspr   r12,SPRN_SPRG1; \
 138         stw     r12,GPR11(r11); \
 139         mflr    r10;            \
 140         stw     r10,_LINK(r11); \
 141         mfspr   r12,SPRN_SRR0;  \
 142         mfspr   r9,SPRN_SRR1;   \
 143         stw     r1,GPR1(r11);   \
 144         stw     r1,0(r11);      \
 145         tovirt(r1,r11);                 /* set new kernel sp */ \
 146         li      r10,MSR_KERNEL & ~(MSR_IR|MSR_DR); /* can take exceptions */ \
 147         MTMSRD(r10);                    /* (except for mach check in rtas) */ \
 148         stw     r0,GPR0(r11);   \
 149         SAVE_4GPRS(3, r11);     \
 150         SAVE_2GPRS(7, r11)
 151
 152 /*
 153  * Note: code which follows this uses cr0.eq (set if from kernel),
 154  * r11, r12 (SRR0), and r9 (SRR1).
 155  *
 156  * Note2: once we have set r1 we are in a position to take exceptions
 157  * again, and we could thus set MSR:RI at that point.
 158  */
 159
 160 /*
 161  * Exception vectors.
 162  */
 163 #define EXCEPTION(n, label, hdlr, xfer)         \
 164         . = n;                                  \
 165 label:                                          \
 166         EXCEPTION_PROLOG;                       \
 167         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD;     \
 168         xfer(n, hdlr)
 169
 170 #define EXC_XFER_TEMPLATE(n, hdlr, trap, copyee, tfer, ret)     \
 171         li      r10,trap;                                       \
 172         stw     r10,_TRAP(r11);                                 \
 173         li      r10,MSR_KERNEL;                                 \
 174         copyee(r10, r9);                                        \
 175         bl      tfer;                                           \
 176 i##n:                                                           \
 177         .long   hdlr;                                           \
 178         .long   ret
 179
 180 #define COPY_EE(d, s)           rlwimi d,s,0,16,16
 181 #define NOCOPY(d, s)
 182
 183 #define EXC_XFER_STD(n, hdlr)           \
 184         EXC_XFER_TEMPLATE(n, hdlr, n, NOCOPY, transfer_to_handler_full, \
 185                           ret_from_except_full)
 186
 187 #define EXC_XFER_LITE(n, hdlr)          \
 188         EXC_XFER_TEMPLATE(n, hdlr, n+1, NOCOPY, transfer_to_handler, \
 189                           ret_from_except)
 190
 191 #define EXC_XFER_EE(n, hdlr)            \
 192         EXC_XFER_TEMPLATE(n, hdlr, n, COPY_EE, transfer_to_handler_full, \
 193                           ret_from_except_full)
 194
 195 #define EXC_XFER_EE_LITE(n, hdlr)       \
 196         EXC_XFER_TEMPLATE(n, hdlr, n+1, COPY_EE, transfer_to_handler, \
 197                           ret_from_except)
 198
 199 /* System reset */
 200         EXCEPTION(0x100, Reset, unknown_exception, EXC_XFER_STD)
 201
 202 /* Machine check */
 203         . = 0x200
 204 MachineCheck:
 205         EXCEPTION_PROLOG
 206         mfspr r4,SPRN_DAR
 207         stw r4,_DAR(r11)
 208         mfspr r5,SPRN_DSISR
 209         stw r5,_DSISR(r11)
 210         addi r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 211         EXC_XFER_STD(0x200, machine_check_exception)
 212
 213 /* Data access exception.
 214  * This is "never generated" by the MPC8xx.  We jump to it for other
 215  * translation errors.
 216  */
 217         . = 0x300
 218 DataAccess:
 219         EXCEPTION_PROLOG
 220         mfspr   r10,SPRN_DSISR
 221         stw     r10,_DSISR(r11)
 222         mr      r5,r10
 223         mfspr   r4,SPRN_DAR
 224         EXC_XFER_EE_LITE(0x300, handle_page_fault)
 225
 226 /* Instruction access exception.
 227  * This is "never generated" by the MPC8xx.  We jump to it for other
 228  * translation errors.
 229  */
 230         . = 0x400
 231 InstructionAccess:
 232         EXCEPTION_PROLOG
 233         mr      r4,r12
 234         mr      r5,r9
 235         EXC_XFER_EE_LITE(0x400, handle_page_fault)
 236
 237 /* External interrupt */
 238         EXCEPTION(0x500, HardwareInterrupt, do_IRQ, EXC_XFER_LITE)
 239
 240 /* Alignment exception */
 241         . = 0x600
 242 Alignment:
 243         EXCEPTION_PROLOG
 244         mfspr   r4,SPRN_DAR
 245         stw     r4,_DAR(r11)
 246         mfspr   r5,SPRN_DSISR
 247         stw     r5,_DSISR(r11)
 248         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 249         EXC_XFER_EE(0x600, alignment_exception)
 250
 251 /* Program check exception */
 252         EXCEPTION(0x700, ProgramCheck, program_check_exception, EXC_XFER_STD)
 253
 254 /* No FPU on MPC8xx.  This exception is not supposed to happen.
 255 */
 256         EXCEPTION(0x800, FPUnavailable, unknown_exception, EXC_XFER_STD)
 257
 258 /* Decrementer */
 259         EXCEPTION(0x900, Decrementer, timer_interrupt, EXC_XFER_LITE)
 260
 261         EXCEPTION(0xa00, Trap_0a, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 262         EXCEPTION(0xb00, Trap_0b, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 263
 264 /* System call */
 265         . = 0xc00
 266 SystemCall:
 267         EXCEPTION_PROLOG
 268         EXC_XFER_EE_LITE(0xc00, DoSyscall)
 269
 270 /* Single step - not used on 601 */
 271         EXCEPTION(0xd00, SingleStep, single_step_exception, EXC_XFER_STD)
 272         EXCEPTION(0xe00, Trap_0e, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 273         EXCEPTION(0xf00, Trap_0f, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 274
 275 /* On the MPC8xx, this is a software emulation interrupt.  It occurs
 276  * for all unimplemented and illegal instructions.
 277  */
 278         EXCEPTION(0x1000, SoftEmu, SoftwareEmulation, EXC_XFER_STD)
 279
 280         . = 0x1100
 281 /*
 282  * For the MPC8xx, this is a software tablewalk to load the instruction
 283  * TLB.  It is modelled after the example in the Motorola manual.  The task
 284  * switch loads the M_TWB register with the pointer to the first level table.
 285  * If we discover there is no second level table (value is zero) or if there
 286  * is an invalid pte, we load that into the TLB, which causes another fault
 287  * into the TLB Error interrupt where we can handle such problems.
 288  * We have to use the MD_xxx registers for the tablewalk because the
 289  * equivalent MI_xxx registers only perform the attribute functions.
 290  */
 291 InstructionTLBMiss:
 292 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 293         stw     r3, 8(r0)
 294 #endif
 295         DO_8xx_CPU6(0x3f80, r3)
 296         mtspr   SPRN_M_TW, r10  /* Save a couple of working registers */
 297         mfcr    r10
 298         stw     r10, 0(r0)
 299         stw     r11, 4(r0)
 300         mfspr   r10, SPRN_SRR0  /* Get effective address of fault */
 301 #ifdef CONFIG_8xx_CPU15
 302         addi    r11, r10, 0x1000
 303         tlbie   r11
 304         addi    r11, r10, -0x1000
 305         tlbie   r11
 306 #endif
 307         DO_8xx_CPU6(0x3780, r3)
 308         mtspr   SPRN_MD_EPN, r10        /* Have to use MD_EPN for walk, MI_EPN can't */
 309         mfspr   r10, SPRN_M_TWB /* Get level 1 table entry address */
 310
 311         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 312          * kernel page tables.
 313          */
 314         andi.   r11, r10, 0x0800        /* Address >= 0x80000000 */
 315         beq     3f
 316         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 317         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 318         rlwimi  r10, r11, 0, 2, 19
 319 3:
 320         lwz     r11, 0(r10)     /* Get the level 1 entry */
 321         rlwinm. r10, r11,0,0,19 /* Extract page descriptor page address */
 322         beq     2f              /* If zero, don't try to find a pte */
 323
 324         /* We have a pte table, so load the MI_TWC with the attributes
 325          * for this "segment."
 326          */
 327         ori     r11,r11,1               /* Set valid bit */
 328         DO_8xx_CPU6(0x2b80, r3)
 329         mtspr   SPRN_MI_TWC, r11        /* Set segment attributes */
 330         DO_8xx_CPU6(0x3b80, r3)
 331         mtspr   SPRN_MD_TWC, r11        /* Load pte table base address */
 332         mfspr   r11, SPRN_MD_TWC        /* ....and get the pte address */
 333         lwz     r10, 0(r11)     /* Get the pte */
 334
 335 #ifdef CONFIG_SWAP
 336         /* do not set the _PAGE_ACCESSED bit of a non-present page */
 337         andi.   r11, r10, _PAGE_PRESENT
 338         beq     4f
 339         ori     r10, r10, _PAGE_ACCESSED
 340         mfspr   r11, SPRN_MD_TWC        /* get the pte address again */
 341         stw     r10, 0(r11)
 342 4:
 343 #else
 344         ori     r10, r10, _PAGE_ACCESSED
 345         stw     r10, 0(r11)
 346 #endif
 347
 348         /* The Linux PTE won't go exactly into the MMU TLB.
 349          * Software indicator bits 21, 22 and 28 must be clear.
 350          * Software indicator bits 24, 25, 26, and 27 must be
 351          * set.  All other Linux PTE bits control the behavior
 352          * of the MMU.
 353          */
 354 2:      li      r11, 0x00f0
 355         rlwimi  r10, r11, 0, 24, 28     /* Set 24-27, clear 28 */
 356         DO_8xx_CPU6(0x2d80, r3)
 357         mtspr   SPRN_MI_RPN, r10        /* Update TLB entry */
 358
 359         mfspr   r10, SPRN_M_TW  /* Restore registers */
 360         lwz     r11, 0(r0)
 361         mtcr    r11
 362         lwz     r11, 4(r0)
 363 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 364         lwz     r3, 8(r0)
 365 #endif
 366         rfi
 367
 368         . = 0x1200
 369 DataStoreTLBMiss:
 370 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 371         stw     r3, 8(r0)
 372 #endif
 373         DO_8xx_CPU6(0x3f80, r3)
 374         mtspr   SPRN_M_TW, r10  /* Save a couple of working registers */
 375         mfcr    r10
 376         stw     r10, 0(r0)
 377         stw     r11, 4(r0)
 378         mfspr   r10, SPRN_M_TWB /* Get level 1 table entry address */
 379
 380         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 381          * kernel page tables.
 382          */
 383         andi.   r11, r10, 0x0800
 384         beq     3f
 385         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 386         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 387         rlwimi  r10, r11, 0, 2, 19
 388 3:
 389         lwz     r11, 0(r10)     /* Get the level 1 entry */
 390         rlwinm. r10, r11,0,0,19 /* Extract page descriptor page address */
 391         beq     2f              /* If zero, don't try to find a pte */
 392
 393         /* We have a pte table, so load fetch the pte from the table.
 394          */
 395         ori     r11, r11, 1     /* Set valid bit in physical L2 page */
 396         DO_8xx_CPU6(0x3b80, r3)
 397         mtspr   SPRN_MD_TWC, r11        /* Load pte table base address */
 398         mfspr   r10, SPRN_MD_TWC        /* ....and get the pte address */
 399         lwz     r10, 0(r10)     /* Get the pte */
 400
 401         /* Insert the Guarded flag into the TWC from the Linux PTE.
 402          * It is bit 27 of both the Linux PTE and the TWC (at least
 403          * I got that right :-).  It will be better when we can put
 404          * this into the Linux pgd/pmd and load it in the operation
 405          * above.
 406          */
 407         rlwimi  r11, r10, 0, 27, 27
 408         DO_8xx_CPU6(0x3b80, r3)
 409         mtspr   SPRN_MD_TWC, r11
 410
 411 #ifdef CONFIG_SWAP
 412         /* do not set the _PAGE_ACCESSED bit of a non-present page */
 413         andi.   r11, r10, _PAGE_PRESENT
 414         beq     4f
 415         ori     r10, r10, _PAGE_ACCESSED
 416 4:
 417         /* and update pte in table */
 418 #else
 419         ori     r10, r10, _PAGE_ACCESSED
 420 #endif
 421         mfspr   r11, SPRN_MD_TWC        /* get the pte address again */
 422         stw     r10, 0(r11)
 423
 424         /* The Linux PTE won't go exactly into the MMU TLB.
 425          * Software indicator bits 21, 22 and 28 must be clear.
 426          * Software indicator bits 24, 25, 26, and 27 must be
 427          * set.  All other Linux PTE bits control the behavior
 428          * of the MMU.
 429          */
 430 2:      li      r11, 0x00f0
 431         rlwimi  r10, r11, 0, 24, 28     /* Set 24-27, clear 28 */
 432         DO_8xx_CPU6(0x3d80, r3)
 433         mtspr   SPRN_MD_RPN, r10        /* Update TLB entry */
 434
 435         mfspr   r10, SPRN_M_TW  /* Restore registers */
 436         lwz     r11, 0(r0)
 437         mtcr    r11
 438         lwz     r11, 4(r0)
 439 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 440         lwz     r3, 8(r0)
 441 #endif
 442         rfi
 443
 444 /* This is an instruction TLB error on the MPC8xx.  This could be due
 445  * to many reasons, such as executing guarded memory or illegal instruction
 446  * addresses.  There is nothing to do but handle a big time error fault.
 447  */
 448         . = 0x1300
 449 InstructionTLBError:
 450         b       InstructionAccess
 451
 452 /* This is the data TLB error on the MPC8xx.  This could be due to
 453  * many reasons, including a dirty update to a pte.  We can catch that
 454  * one here, but anything else is an error.  First, we track down the
 455  * Linux pte.  If it is valid, write access is allowed, but the
 456  * page dirty bit is not set, we will set it and reload the TLB.  For
 457  * any other case, we bail out to a higher level function that can
 458  * handle it.
 459  */
 460         . = 0x1400
 461 DataTLBError:
 462 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 463         stw     r3, 8(r0)
 464 #endif
 465         DO_8xx_CPU6(0x3f80, r3)
 466         mtspr   SPRN_M_TW, r10  /* Save a couple of working registers */
 467         mfcr    r10
 468         stw     r10, 0(r0)
 469         stw     r11, 4(r0)
 470
 471         /* First, make sure this was a store operation.
 472         */
 473         mfspr   r10, SPRN_DSISR
 474         andis.  r11, r10, 0x0200        /* If set, indicates store op */
 475         beq     2f
 476
 477         /* The EA of a data TLB miss is automatically stored in the MD_EPN
 478          * register.  The EA of a data TLB error is automatically stored in
 479          * the DAR, but not the MD_EPN register.  We must copy the 20 most
 480          * significant bits of the EA from the DAR to MD_EPN before we
 481          * start walking the page tables.  We also need to copy the CASID
 482          * value from the M_CASID register.
 483          * Addendum:  The EA of a data TLB error is _supposed_ to be stored
 484          * in DAR, but it seems that this doesn't happen in some cases, such
 485          * as when the error is due to a dcbi instruction to a page with a
 486          * TLB that doesn't have the changed bit set.  In such cases, there
 487          * does not appear to be any way  to recover the EA of the error
 488          * since it is neither in DAR nor MD_EPN.  As a workaround, the
 489          * _PAGE_HWWRITE bit is set for all kernel data pages when the PTEs
 490          * are initialized in mapin_ram().  This will avoid the problem,
 491          * assuming we only use the dcbi instruction on kernel addresses.
 492          */
 493         mfspr   r10, SPRN_DAR
 494         rlwinm  r11, r10, 0, 0, 19
 495         ori     r11, r11, MD_EVALID
 496         mfspr   r10, SPRN_M_CASID
 497         rlwimi  r11, r10, 0, 28, 31
 498         DO_8xx_CPU6(0x3780, r3)
 499         mtspr   SPRN_MD_EPN, r11
 500
 501         mfspr   r10, SPRN_M_TWB /* Get level 1 table entry address */
 502
 503         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 504          * kernel page tables.
 505          */
 506         andi.   r11, r10, 0x0800
 507         beq     3f
 508         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 509         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 510         rlwimi  r10, r11, 0, 2, 19
 511 3:
 512         lwz     r11, 0(r10)     /* Get the level 1 entry */
 513         rlwinm. r10, r11,0,0,19 /* Extract page descriptor page address */
 514         beq     2f              /* If zero, bail */
 515
 516         /* We have a pte table, so fetch the pte from the table.
 517          */
 518         ori     r11, r11, 1             /* Set valid bit in physical L2 page */
 519         DO_8xx_CPU6(0x3b80, r3)
 520         mtspr   SPRN_MD_TWC, r11                /* Load pte table base address */
 521         mfspr   r11, SPRN_MD_TWC                /* ....and get the pte address */
 522         lwz     r10, 0(r11)             /* Get the pte */
 523
 524         andi.   r11, r10, _PAGE_RW      /* Is it writeable? */
 525         beq     2f                      /* Bail out if not */
 526
 527         /* Update 'changed', among others.
 528         */
 529 #ifdef CONFIG_SWAP
 530         ori     r10, r10, _PAGE_DIRTY|_PAGE_HWWRITE
 531         /* do not set the _PAGE_ACCESSED bit of a non-present page */
 532         andi.   r11, r10, _PAGE_PRESENT
 533         beq     4f
 534         ori     r10, r10, _PAGE_ACCESSED
 535 4:
 536 #else
 537         ori     r10, r10, _PAGE_DIRTY|_PAGE_ACCESSED|_PAGE_HWWRITE
 538 #endif
 539         mfspr   r11, SPRN_MD_TWC                /* Get pte address again */
 540         stw     r10, 0(r11)             /* and update pte in table */
 541
 542         /* The Linux PTE won't go exactly into the MMU TLB.
 543          * Software indicator bits 21, 22 and 28 must be clear.
 544          * Software indicator bits 24, 25, 26, and 27 must be
 545          * set.  All other Linux PTE bits control the behavior
 546          * of the MMU.
 547          */
 548         li      r11, 0x00f0
 549         rlwimi  r10, r11, 0, 24, 28     /* Set 24-27, clear 28 */
 550         DO_8xx_CPU6(0x3d80, r3)
 551         mtspr   SPRN_MD_RPN, r10        /* Update TLB entry */
 552
 553         mfspr   r10, SPRN_M_TW  /* Restore registers */
 554         lwz     r11, 0(r0)
 555         mtcr    r11
 556         lwz     r11, 4(r0)
 557 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 558         lwz     r3, 8(r0)
 559 #endif
 560         rfi
 561 2:
 562         mfspr   r10, SPRN_M_TW  /* Restore registers */
 563         lwz     r11, 0(r0)
 564         mtcr    r11
 565         lwz     r11, 4(r0)
 566 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 567         lwz     r3, 8(r0)
 568 #endif
 569         b       DataAccess
 570
 571         EXCEPTION(0x1500, Trap_15, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 572         EXCEPTION(0x1600, Trap_16, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 573         EXCEPTION(0x1700, Trap_17, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 574         EXCEPTION(0x1800, Trap_18, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 575         EXCEPTION(0x1900, Trap_19, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 576         EXCEPTION(0x1a00, Trap_1a, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 577         EXCEPTION(0x1b00, Trap_1b, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 578
 579 /* On the MPC8xx, these next four traps are used for development
 580  * support of breakpoints and such.  Someday I will get around to
 581  * using them.
 582  */
 583         EXCEPTION(0x1c00, Trap_1c, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 584         EXCEPTION(0x1d00, Trap_1d, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 585         EXCEPTION(0x1e00, Trap_1e, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 586         EXCEPTION(0x1f00, Trap_1f, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 587
 588         . = 0x2000
 589
 590         .globl  giveup_fpu
 591 giveup_fpu:
 592         blr
 593
 594 /*
 595  * This is where the main kernel code starts.
 596  */
 597 start_here:
 598         /* ptr to current */
 599         lis     r2,init_task@h
 600         ori     r2,r2,init_task@l
 601
 602         /* ptr to phys current thread */
 603         tophys(r4,r2)
 604         addi    r4,r4,THREAD    /* init task's THREAD */
 605         mtspr   SPRN_SPRG3,r4
 606         li      r3,0
 607         mtspr   SPRN_SPRG2,r3   /* 0 => r1 has kernel sp */
 608
 609         /* stack */
 610         lis     r1,init_thread_union@ha
 611         addi    r1,r1,init_thread_union@l
 612         li      r0,0
 613         stwu    r0,THREAD_SIZE-STACK_FRAME_OVERHEAD(r1)
 614
 615         bl      early_init      /* We have to do this with MMU on */
 616
 617 /*
 618  * Decide what sort of machine this is and initialize the MMU.
 619  */
 620         mr      r3,r31
 621         mr      r4,r30
 622         mr      r5,r29
 623         mr      r6,r28
 624         mr      r7,r27
 625         bl      machine_init
 626         bl      MMU_init
 627
 628 /*
 629  * Go back to running unmapped so we can load up new values
 630  * and change to using our exception vectors.
 631  * On the 8xx, all we have to do is invalidate the TLB to clear
 632  * the old 8M byte TLB mappings and load the page table base register.
 633  */
 634         /* The right way to do this would be to track it down through
 635          * init's THREAD like the context switch code does, but this is
 636          * easier......until someone changes init's static structures.
 637          */
 638         lis     r6, swapper_pg_dir@h
 639         ori     r6, r6, swapper_pg_dir@l
 640         tophys(r6,r6)
 641 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 642         lis     r4, cpu6_errata_word@h
 643         ori     r4, r4, cpu6_errata_word@l
 644         li      r3, 0x3980
 645         stw     r3, 12(r4)
 646         lwz     r3, 12(r4)
 647 #endif
 648         mtspr   SPRN_M_TWB, r6
 649         lis     r4,2f@h
 650         ori     r4,r4,2f@l
 651         tophys(r4,r4)
 652         li      r3,MSR_KERNEL & ~(MSR_IR|MSR_DR)
 653         mtspr   SPRN_SRR0,r4
 654         mtspr   SPRN_SRR1,r3
 655         rfi
 656 /* Load up the kernel context */
 657 2:
 658         SYNC                    /* Force all PTE updates to finish */
 659         tlbia                   /* Clear all TLB entries */
 660         sync                    /* wait for tlbia/tlbie to finish */
 661         TLBSYNC                 /* ... on all CPUs */
 662
 663         /* set up the PTE pointers for the Abatron bdiGDB.
 664         */
 665         tovirt(r6,r6)
 666         lis     r5, abatron_pteptrs@h
 667         ori     r5, r5, abatron_pteptrs@l
 668         stw     r5, 0xf0(r0)    /* Must match your Abatron config file */
 669         tophys(r5,r5)
 670         stw     r6, 0(r5)
 671
 672 /* Now turn on the MMU for real! */
 673         li      r4,MSR_KERNEL
 674         lis     r3,start_kernel@h
 675         ori     r3,r3,start_kernel@l
 676         mtspr   SPRN_SRR0,r3
 677         mtspr   SPRN_SRR1,r4
 678         rfi                     /* enable MMU and jump to start_kernel */
 679
 680 /* Set up the initial MMU state so we can do the first level of
 681  * kernel initialization.  This maps the first 8 MBytes of memory 1:1
 682  * virtual to physical.  Also, set the cache mode since that is defined
 683  * by TLB entries and perform any additional mapping (like of the IMMR).
 684  * If configured to pin some TLBs, we pin the first 8 Mbytes of kernel,
 685  * 24 Mbytes of data, and the 8M IMMR space.  Anything not covered by
 686  * these mappings is mapped by page tables.
 687  */
 688 initial_mmu:
 689         tlbia                   /* Invalidate all TLB entries */
 690 #ifdef CONFIG_PIN_TLB
 691         lis     r8, MI_RSV4I@h
 692         ori     r8, r8, 0x1c00
 693 #else
 694         li      r8, 0
 695 #endif
 696         mtspr   SPRN_MI_CTR, r8 /* Set instruction MMU control */
 697
 698 #ifdef CONFIG_PIN_TLB
 699         lis     r10, (MD_RSV4I | MD_RESETVAL)@h
 700         ori     r10, r10, 0x1c00
 701         mr      r8, r10
 702 #else
 703         lis     r10, MD_RESETVAL@h
 704 #endif
 705 #ifndef CONFIG_8xx_COPYBACK
 706         oris    r10, r10, MD_WTDEF@h
 707 #endif
 708         mtspr   SPRN_MD_CTR, r10        /* Set data TLB control */
 709
 710         /* Now map the lower 8 Meg into the TLBs.  For this quick hack,
 711          * we can load the instruction and data TLB registers with the
 712          * same values.
 713          */
 714         lis     r8, KERNELBASE@h        /* Create vaddr for TLB */
 715         ori     r8, r8, MI_EVALID       /* Mark it valid */
 716         mtspr   SPRN_MI_EPN, r8
 717         mtspr   SPRN_MD_EPN, r8
 718         li      r8, MI_PS8MEG           /* Set 8M byte page */
 719         ori     r8, r8, MI_SVALID       /* Make it valid */
 720         mtspr   SPRN_MI_TWC, r8
 721         mtspr   SPRN_MD_TWC, r8
 722         li      r8, MI_BOOTINIT         /* Create RPN for address 0 */
 723         mtspr   SPRN_MI_RPN, r8         /* Store TLB entry */
 724         mtspr   SPRN_MD_RPN, r8
 725         lis     r8, MI_Kp@h             /* Set the protection mode */
 726         mtspr   SPRN_MI_AP, r8
 727         mtspr   SPRN_MD_AP, r8
 728
 729         /* Map another 8 MByte at the IMMR to get the processor
 730          * internal registers (among other things).
 731          */
 732 #ifdef CONFIG_PIN_TLB
 733         addi    r10, r10, 0x0100
 734         mtspr   SPRN_MD_CTR, r10
 735 #endif
 736         mfspr   r9, 638                 /* Get current IMMR */
 737         andis.  r9, r9, 0xff80          /* Get 8Mbyte boundary */
 738
 739         mr      r8, r9                  /* Create vaddr for TLB */
 740         ori     r8, r8, MD_EVALID       /* Mark it valid */
 741         mtspr   SPRN_MD_EPN, r8
 742         li      r8, MD_PS8MEG           /* Set 8M byte page */
 743         ori     r8, r8, MD_SVALID       /* Make it valid */
 744         mtspr   SPRN_MD_TWC, r8
 745         mr      r8, r9                  /* Create paddr for TLB */
 746         ori     r8, r8, MI_BOOTINIT|0x2 /* Inhibit cache -- Cort */
 747         mtspr   SPRN_MD_RPN, r8
 748
 749 #ifdef CONFIG_PIN_TLB
 750         /* Map two more 8M kernel data pages.
 751         */
 752         addi    r10, r10, 0x0100
 753         mtspr   SPRN_MD_CTR, r10
 754
 755         lis     r8, KERNELBASE@h        /* Create vaddr for TLB */
 756         addis   r8, r8, 0x0080          /* Add 8M */
 757         ori     r8, r8, MI_EVALID       /* Mark it valid */
 758         mtspr   SPRN_MD_EPN, r8
 759         li      r9, MI_PS8MEG           /* Set 8M byte page */
 760         ori     r9, r9, MI_SVALID       /* Make it valid */
 761         mtspr   SPRN_MD_TWC, r9
 762         li      r11, MI_BOOTINIT        /* Create RPN for address 0 */
 763         addis   r11, r11, 0x0080        /* Add 8M */
 764         mtspr   SPRN_MD_RPN, r11
 765
 766         addis   r8, r8, 0x0080          /* Add 8M */
 767         mtspr   SPRN_MD_EPN, r8
 768         mtspr   SPRN_MD_TWC, r9
 769         addis   r11, r11, 0x0080        /* Add 8M */
 770         mtspr   SPRN_MD_RPN, r11
 771 #endif
 772
 773         /* Since the cache is enabled according to the information we
 774          * just loaded into the TLB, invalidate and enable the caches here.
 775          * We should probably check/set other modes....later.
 776          */
 777         lis     r8, IDC_INVALL@h
 778         mtspr   SPRN_IC_CST, r8
 779         mtspr   SPRN_DC_CST, r8
 780         lis     r8, IDC_ENABLE@h
 781         mtspr   SPRN_IC_CST, r8
 782 #ifdef CONFIG_8xx_COPYBACK
 783         mtspr   SPRN_DC_CST, r8
 784 #else
 785         /* For a debug option, I left this here to easily enable
 786          * the write through cache mode
 787          */
 788         lis     r8, DC_SFWT@h
 789         mtspr   SPRN_DC_CST, r8
 790         lis     r8, IDC_ENABLE@h
 791         mtspr   SPRN_DC_CST, r8
 792 #endif
 793         blr
 794
 795
 796 /*
 797  * Set up to use a given MMU context.
 798  * r3 is context number, r4 is PGD pointer.
 799  *
 800  * We place the physical address of the new task page directory loaded
 801  * into the MMU base register, and set the ASID compare register with
 802  * the new "context."
 803  */
 804 _GLOBAL(set_context)
 805
 806 #ifdef CONFIG_BDI_SWITCH
 807         /* Context switch the PTE pointer for the Abatron BDI2000.
 808          * The PGDIR is passed as second argument.
 809          */
 810         lis     r5, KERNELBASE@h
 811         lwz     r5, 0xf0(r5)
 812         stw     r4, 0x4(r5)
 813 #endif
 814
 815 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 816         lis     r6, cpu6_errata_word@h
 817         ori     r6, r6, cpu6_errata_word@l
 818         tophys  (r4, r4)
 819         li      r7, 0x3980
 820         stw     r7, 12(r6)
 821         lwz     r7, 12(r6)
 822         mtspr   SPRN_M_TWB, r4               /* Update MMU base address */
 823         li      r7, 0x3380
 824         stw     r7, 12(r6)
 825         lwz     r7, 12(r6)
 826         mtspr   SPRN_M_CASID, r3             /* Update context */
 827 #else
 828         mtspr   SPRN_M_CASID,r3         /* Update context */
 829         tophys  (r4, r4)
 830         mtspr   SPRN_M_TWB, r4          /* and pgd */
 831 #endif
 832         SYNC
 833         blr
 834
 835 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 836 /* It's here because it is unique to the 8xx.
 837  * It is important we get called with interrupts disabled.  I used to
 838  * do that, but it appears that all code that calls this already had
 839  * interrupt disabled.
 840  */
 841         .globl  set_dec_cpu6
 842 set_dec_cpu6:
 843         lis     r7, cpu6_errata_word@h
 844         ori     r7, r7, cpu6_errata_word@l
 845         li      r4, 0x2c00
 846         stw     r4, 8(r7)
 847         lwz     r4, 8(r7)
 848         mtspr   22, r3          /* Update Decrementer */
 849         SYNC
 850         blr
 851 #endif
 852
 853 /*
 854  * We put a few things here that have to be page-aligned.
 855  * This stuff goes at the beginning of the data segment,
 856  * which is page-aligned.
 857  */
 858         .data
 859         .globl  sdata
 860 sdata:
 861         .globl  empty_zero_page
 862 empty_zero_page:
 863         .space  4096
 864
 865         .globl  swapper_pg_dir
 866 swapper_pg_dir:
 867         .space  4096
 868
 869 /* Room for two PTE table poiners, usually the kernel and current user
 870  * pointer to their respective root page table (pgdir).
 871  */
 872 abatron_pteptrs:
 873         .space  8
 874
 875 #ifdef CONFIG_8xx_CPU6
 876         .globl  cpu6_errata_word
 877 cpu6_errata_word:
 878         .space  16
 879 #endif
 880