410200046af120236e44fb35d656e57f65ceb0da
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / ppc / mm / init.c
1 /*
2  *  PowerPC version
3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
4  *
5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
8  *  Amiga/APUS changes by Jesper Skov (jskov@cygnus.co.uk).
9  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
10  *
11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
13  *
14  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
15  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
16  *  as published by the Free Software Foundation; either version
17  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
18  *
19  */
20
21 #include <linux/module.h>
22 #include <linux/sched.h>
23 #include <linux/kernel.h>
24 #include <linux/errno.h>
25 #include <linux/string.h>
26 #include <linux/types.h>
27 #include <linux/mm.h>
28 #include <linux/stddef.h>
29 #include <linux/init.h>
30 #include <linux/bootmem.h>
31 #include <linux/highmem.h>
32 #include <linux/initrd.h>
33 #include <linux/pagemap.h>
34
35 #include <asm/pgalloc.h>
36 #include <asm/prom.h>
37 #include <asm/io.h>
38 #include <asm/mmu_context.h>
39 #include <asm/pgtable.h>
40 #include <asm/mmu.h>
41 #include <asm/smp.h>
42 #include <asm/machdep.h>
43 #include <asm/btext.h>
44 #include <asm/tlb.h>
45 #include <asm/bootinfo.h>
46
47 #include "mem_pieces.h"
48 #include "mmu_decl.h"
49
50 #if defined(CONFIG_KERNEL_START_BOOL) || defined(CONFIG_LOWMEM_SIZE_BOOL)
51 /* The ammount of lowmem must be within 0xF0000000 - KERNELBASE. */
52 #if (CONFIG_LOWMEM_SIZE > (0xF0000000 - KERNELBASE))
53 #error "You must adjust CONFIG_LOWMEM_SIZE or CONFIG_START_KERNEL"
54 #endif
55 #endif
56 #define MAX_LOW_MEM     CONFIG_LOWMEM_SIZE
57
58 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
59
60 unsigned long total_memory;
61 unsigned long total_lowmem;
62
63 unsigned long ppc_memstart;
64 unsigned long ppc_memoffset = PAGE_OFFSET;
65
66 int mem_init_done;
67 int init_bootmem_done;
68 int boot_mapsize;
69
70 extern char _end[];
71 extern char etext[], _stext[];
72 extern char __init_begin, __init_end;
73
74 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
75 pte_t *kmap_pte;
76 pgprot_t kmap_prot;
77
78 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
79 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
80 #endif
81
82 void MMU_init(void);
83 void set_phys_avail(unsigned long total_ram);
84
85 /* XXX should be in current.h  -- paulus */
86 extern struct task_struct *current_set[NR_CPUS];
87
88 char *klimit = _end;
89 struct mem_pieces phys_avail;
90
91 /*
92  * this tells the system to map all of ram with the segregs
93  * (i.e. page tables) instead of the bats.
94  * -- Cort
95  */
96 int __map_without_bats;
97 int __map_without_ltlbs;
98
99 /* max amount of RAM to use */
100 unsigned long __max_memory;
101 /* max amount of low RAM to map in */
102 unsigned long __max_low_memory = MAX_LOW_MEM;
103
104 void show_mem(void)
105 {
106         int i,free = 0,total = 0,reserved = 0;
107         int shared = 0, cached = 0;
108         int highmem = 0;
109
110         printk("Mem-info:\n");
111         show_free_areas();
112         printk("Free swap:       %6ldkB\n", nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
113         i = max_mapnr;
114         while (i-- > 0) {
115                 total++;
116                 if (PageHighMem(mem_map+i))
117                         highmem++;
118                 if (PageReserved(mem_map+i))
119                         reserved++;
120                 else if (PageSwapCache(mem_map+i))
121                         cached++;
122                 else if (!page_count(mem_map+i))
123                         free++;
124                 else
125                         shared += page_count(mem_map+i) - 1;
126         }
127         printk("%d pages of RAM\n",total);
128         printk("%d pages of HIGHMEM\n", highmem);
129         printk("%d free pages\n",free);
130         printk("%d reserved pages\n",reserved);
131         printk("%d pages shared\n",shared);
132         printk("%d pages swap cached\n",cached);
133 }
134
135 /* Free up now-unused memory */
136 static void free_sec(unsigned long start, unsigned long end, const char *name)
137 {
138         unsigned long cnt = 0;
139
140         while (start < end) {
141                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
142                 init_page_count(virt_to_page(start));
143                 free_page(start);
144                 cnt++;
145                 start += PAGE_SIZE;
146         }
147         if (cnt) {
148                 printk(" %ldk %s", cnt << (PAGE_SHIFT - 10), name);
149                 totalram_pages += cnt;
150         }
151 }
152
153 void free_initmem(void)
154 {
155 #define FREESEC(TYPE) \
156         free_sec((unsigned long)(&__ ## TYPE ## _begin), \
157                  (unsigned long)(&__ ## TYPE ## _end), \
158                  #TYPE);
159
160         printk ("Freeing unused kernel memory:");
161         FREESEC(init);
162         printk("\n");
163         ppc_md.progress = NULL;
164 #undef FREESEC
165 }
166
167 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
168 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
169 {
170         printk ("Freeing initrd memory: %ldk freed\n", (end - start) >> 10);
171
172         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
173                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
174                 init_page_count(virt_to_page(start));
175                 free_page(start);
176                 totalram_pages++;
177         }
178 }
179 #endif
180
181 /*
182  * Check for command-line options that affect what MMU_init will do.
183  */
184 void MMU_setup(void)
185 {
186         /* Check for nobats option (used in mapin_ram). */
187         if (strstr(cmd_line, "nobats")) {
188                 __map_without_bats = 1;
189         }
190
191         if (strstr(cmd_line, "noltlbs")) {
192                 __map_without_ltlbs = 1;
193         }
194
195         /* Look for mem= option on command line */
196         if (strstr(cmd_line, "mem=")) {
197                 char *p, *q;
198                 unsigned long maxmem = 0;
199
200                 for (q = cmd_line; (p = strstr(q, "mem=")) != 0; ) {
201                         q = p + 4;
202                         if (p > cmd_line && p[-1] != ' ')
203                                 continue;
204                         maxmem = simple_strtoul(q, &q, 0);
205                         if (*q == 'k' || *q == 'K') {
206                                 maxmem <<= 10;
207                                 ++q;
208                         } else if (*q == 'm' || *q == 'M') {
209                                 maxmem <<= 20;
210                                 ++q;
211                         }
212                 }
213                 __max_memory = maxmem;
214         }
215 }
216
217 /*
218  * MMU_init sets up the basic memory mappings for the kernel,
219  * including both RAM and possibly some I/O regions,
220  * and sets up the page tables and the MMU hardware ready to go.
221  */
222 void __init MMU_init(void)
223 {
224         if (ppc_md.progress)
225                 ppc_md.progress("MMU:enter", 0x111);
226
227         /* parse args from command line */
228         MMU_setup();
229
230         /*
231          * Figure out how much memory we have, how much
232          * is lowmem, and how much is highmem.  If we were
233          * passed the total memory size from the bootloader,
234          * just use it.
235          */
236         if (boot_mem_size)
237                 total_memory = boot_mem_size;
238         else
239                 total_memory = ppc_md.find_end_of_memory();
240
241         if (__max_memory && total_memory > __max_memory)
242                 total_memory = __max_memory;
243         total_lowmem = total_memory;
244 #ifdef CONFIG_FSL_BOOKE
245         /* Freescale Book-E parts expect lowmem to be mapped by fixed TLB
246          * entries, so we need to adjust lowmem to match the amount we can map
247          * in the fixed entries */
248         adjust_total_lowmem();
249 #endif /* CONFIG_FSL_BOOKE */
250         if (total_lowmem > __max_low_memory) {
251                 total_lowmem = __max_low_memory;
252 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
253                 total_memory = total_lowmem;
254 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
255         }
256         set_phys_avail(total_lowmem);
257
258         /* Initialize the MMU hardware */
259         if (ppc_md.progress)
260                 ppc_md.progress("MMU:hw init", 0x300);
261         MMU_init_hw();
262
263         /* Map in all of RAM starting at KERNELBASE */
264         if (ppc_md.progress)
265                 ppc_md.progress("MMU:mapin", 0x301);
266         mapin_ram();
267
268 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
269         ioremap_base = PKMAP_BASE;
270 #else
271         ioremap_base = 0xfe000000UL;    /* for now, could be 0xfffff000 */
272 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
273         ioremap_bot = ioremap_base;
274
275         /* Map in I/O resources */
276         if (ppc_md.progress)
277                 ppc_md.progress("MMU:setio", 0x302);
278         if (ppc_md.setup_io_mappings)
279                 ppc_md.setup_io_mappings();
280
281         /* Initialize the context management stuff */
282         mmu_context_init();
283
284         if (ppc_md.progress)
285                 ppc_md.progress("MMU:exit", 0x211);
286
287 #ifdef CONFIG_BOOTX_TEXT
288         /* By default, we are no longer mapped */
289         boot_text_mapped = 0;
290         /* Must be done last, or ppc_md.progress will die. */
291         map_boot_text();
292 #endif
293 }
294
295 /* This is only called until mem_init is done. */
296 void __init *early_get_page(void)
297 {
298         void *p;
299
300         if (init_bootmem_done) {
301                 p = alloc_bootmem_pages(PAGE_SIZE);
302         } else {
303                 p = mem_pieces_find(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
304         }
305         return p;
306 }
307
308 /*
309  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
310  * have available.
311  */
312 void __init do_init_bootmem(void)
313 {
314         unsigned long start, size;
315         int i;
316
317         /*
318          * Find an area to use for the bootmem bitmap.
319          * We look for the first area which is at least
320          * 128kB in length (128kB is enough for a bitmap
321          * for 4GB of memory, using 4kB pages), plus 1 page
322          * (in case the address isn't page-aligned).
323          */
324         start = 0;
325         size = 0;
326         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i) {
327                 unsigned long a = phys_avail.regions[i].address;
328                 unsigned long s = phys_avail.regions[i].size;
329                 if (s <= size)
330                         continue;
331                 start = a;
332                 size = s;
333                 if (s >= 33 * PAGE_SIZE)
334                         break;
335         }
336         start = PAGE_ALIGN(start);
337
338         min_low_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
339         max_low_pfn = (PPC_MEMSTART + total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
340         max_pfn = (PPC_MEMSTART + total_memory) >> PAGE_SHIFT;
341         boot_mapsize = init_bootmem_node(&contig_page_data, min_low_pfn,
342                                          PPC_MEMSTART >> PAGE_SHIFT,
343                                          max_low_pfn);
344
345         /* remove the bootmem bitmap from the available memory */
346         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, boot_mapsize, 1);
347
348         /* add everything in phys_avail into the bootmem map */
349         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i)
350                 free_bootmem(phys_avail.regions[i].address,
351                              phys_avail.regions[i].size);
352
353         init_bootmem_done = 1;
354 }
355
356 /*
357  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
358  */
359 void __init paging_init(void)
360 {
361         unsigned long start_pfn, end_pfn;
362         unsigned long max_zone_pfns[MAX_NR_ZONES];
363 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
364         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
365         pkmap_page_table = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
366                         (PKMAP_BASE), PKMAP_BASE), PKMAP_BASE);
367         map_page(KMAP_FIX_BEGIN, 0, 0); /* XXX gross */
368         kmap_pte = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
369                         (KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN);
370         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
371 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
372         /* All pages are DMA-able so we put them all in the DMA zone. */
373         start_pfn = __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT;
374         end_pfn = start_pfn + (total_memory >> PAGE_SHIFT);
375         add_active_range(0, start_pfn, end_pfn);
376
377 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
378         max_zone_pfns[0] = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
379         max_zone_pfns[1] = total_memory >> PAGE_SHIFT;
380 #else
381         max_zone_pfns[0] = total_memory >> PAGE_SHIFT;
382 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
383         free_area_init_nodes(max_zone_pfns);
384 }
385
386 void __init mem_init(void)
387 {
388         unsigned long addr;
389         int codepages = 0;
390         int datapages = 0;
391         int initpages = 0;
392 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
393         unsigned long highmem_mapnr;
394
395         highmem_mapnr = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
396 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
397         max_mapnr = total_memory >> PAGE_SHIFT;
398
399         high_memory = (void *) __va(PPC_MEMSTART + total_lowmem);
400         num_physpages = max_mapnr;      /* RAM is assumed contiguous */
401
402         totalram_pages += free_all_bootmem();
403
404 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
405         /* if we are booted from BootX with an initial ramdisk,
406            make sure the ramdisk pages aren't reserved. */
407         if (initrd_start) {
408                 for (addr = initrd_start; addr < initrd_end; addr += PAGE_SIZE)
409                         ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
410         }
411 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
412
413         for (addr = PAGE_OFFSET; addr < (unsigned long)high_memory;
414              addr += PAGE_SIZE) {
415                 if (!PageReserved(virt_to_page(addr)))
416                         continue;
417                 if (addr < (ulong) etext)
418                         codepages++;
419                 else if (addr >= (unsigned long)&__init_begin
420                          && addr < (unsigned long)&__init_end)
421                         initpages++;
422                 else if (addr < (ulong) klimit)
423                         datapages++;
424         }
425
426 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
427         {
428                 unsigned long pfn;
429
430                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
431                         struct page *page = mem_map + pfn;
432
433                         ClearPageReserved(page);
434                         init_page_count(page);
435                         __free_page(page);
436                         totalhigh_pages++;
437                 }
438                 totalram_pages += totalhigh_pages;
439         }
440 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
441
442         printk("Memory: %luk available (%dk kernel code, %dk data, %dk init, %ldk highmem)\n",
443                (unsigned long)nr_free_pages()<< (PAGE_SHIFT-10),
444                codepages<< (PAGE_SHIFT-10), datapages<< (PAGE_SHIFT-10),
445                initpages<< (PAGE_SHIFT-10),
446                (unsigned long) (totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10)));
447
448         mem_init_done = 1;
449 }
450
451 /*
452  * Set phys_avail to the amount of physical memory,
453  * less the kernel text/data/bss.
454  */
455 void __init
456 set_phys_avail(unsigned long total_memory)
457 {
458         unsigned long kstart, ksize;
459
460         /*
461          * Initially, available physical memory is equivalent to all
462          * physical memory.
463          */
464
465         phys_avail.regions[0].address = PPC_MEMSTART;
466         phys_avail.regions[0].size = total_memory;
467         phys_avail.n_regions = 1;
468
469         /*
470          * Map out the kernel text/data/bss from the available physical
471          * memory.
472          */
473
474         kstart = __pa(_stext);  /* should be 0 */
475         ksize = PAGE_ALIGN(klimit - _stext);
476
477         mem_pieces_remove(&phys_avail, kstart, ksize, 0);
478         mem_pieces_remove(&phys_avail, 0, 0x4000, 0);
479
480 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INITRD)
481         /* Remove the init RAM disk from the available memory. */
482         if (initrd_start) {
483                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(initrd_start),
484                                   initrd_end - initrd_start, 1);
485         }
486 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
487 }
488
489 /* Mark some memory as reserved by removing it from phys_avail. */
490 void __init reserve_phys_mem(unsigned long start, unsigned long size)
491 {
492         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, size, 1);
493 }
494
495 /*
496  * This is called when a page has been modified by the kernel.
497  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
498  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
499  */
500 void flush_dcache_page(struct page *page)
501 {
502         clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
503 }
504
505 void flush_dcache_icache_page(struct page *page)
506 {
507 #ifdef CONFIG_BOOKE
508         void *start = kmap_atomic(page, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
509         __flush_dcache_icache(start);
510         kunmap_atomic(start, KM_PPC_SYNC_ICACHE);
511 #elif defined(CONFIG_8xx)
512         /* On 8xx there is no need to kmap since highmem is not supported */
513         __flush_dcache_icache(page_address(page)); 
514 #else
515         __flush_dcache_icache_phys(page_to_pfn(page) << PAGE_SHIFT);
516 #endif
517
518 }
519 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr, struct page *pg)
520 {
521         clear_page(page);
522         clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
523 }
524
525 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr,
526                     struct page *pg)
527 {
528         copy_page(vto, vfrom);
529         clear_bit(PG_arch_1, &pg->flags);
530 }
531
532 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
533                              unsigned long addr, int len)
534 {
535         unsigned long maddr;
536
537         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
538         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
539         kunmap(page);
540 }
541
542 /*
543  * This is called at the end of handling a user page fault, when the
544  * fault has been handled by updating a PTE in the linux page tables.
545  * We use it to preload an HPTE into the hash table corresponding to
546  * the updated linux PTE.
547  */
548 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
549                       pte_t pte)
550 {
551         /* handle i-cache coherency */
552         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
553
554         if (pfn_valid(pfn)) {
555                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
556 #ifdef CONFIG_8xx
557                 /* On 8xx, the TLB handlers work in 2 stages:
558                  * First, a zeroed entry is loaded by TLBMiss handler,
559                  * which causes the TLBError handler to be triggered.
560                  * That means the zeroed TLB has to be invalidated
561                  * whenever a page miss occurs.
562                  */
563                 _tlbie(address);
564 #endif
565                 if (!PageReserved(page)
566                     && !test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
567                         if (vma->vm_mm == current->active_mm)
568                                 __flush_dcache_icache((void *) address);
569                         else
570                                 flush_dcache_icache_page(page);
571                         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
572                 }
573         }
574
575 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU
576         /* We only want HPTEs for linux PTEs that have _PAGE_ACCESSED set */
577         if (Hash != 0 && pte_young(pte)) {
578                 struct mm_struct *mm;
579                 pmd_t *pmd;
580
581                 mm = (address < TASK_SIZE)? vma->vm_mm: &init_mm;
582                 pmd = pmd_offset(pgd_offset(mm, address), address);
583                 if (!pmd_none(*pmd))
584                         add_hash_page(mm->context.id, address, pmd_val(*pmd));
585         }
586 #endif
587 }
588
589 /*
590  * This is called by /dev/mem to know if a given address has to
591  * be mapped non-cacheable or not
592  */
593 int page_is_ram(unsigned long pfn)
594 {
595         return pfn < max_pfn;
596 }
597
598 pgprot_t phys_mem_access_prot(struct file *file, unsigned long pfn,
599                               unsigned long size, pgprot_t vma_prot)
600 {
601         if (ppc_md.phys_mem_access_prot)
602                 return ppc_md.phys_mem_access_prot(file, pfn, size, vma_prot);
603
604         if (!page_is_ram(pfn))
605                 vma_prot = __pgprot(pgprot_val(vma_prot)
606                                     | _PAGE_GUARDED | _PAGE_NO_CACHE);
607         return vma_prot;
608 }
609 EXPORT_SYMBOL(phys_mem_access_prot);