sys/arm/include/pte-v4.h

   1 /*      $NetBSD: pte.h,v 1.1 2001/11/23 17:39:04 thorpej Exp $  */
   2
   3 /*-
   4  * Copyright (c) 1994 Mark Brinicombe.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  16  *    must display the following acknowledgement:
  17  *      This product includes software developed by the RiscBSD team.
  18  * 4. The name "RiscBSD" nor the name of the author may be used to
  19  *    endorse or promote products derived from this software without specific
  20  *    prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY RISCBSD ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
  23  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  24  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  25  * IN NO EVENT SHALL RISCBSD OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
  26  * INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
  27  * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
  28  * SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * $FreeBSD$
  35  */
  36
  37 #ifndef _MACHINE_PTE_V4_H_
  38 #define _MACHINE_PTE_V4_H_
  39
  40 #ifndef LOCORE
  41 typedef uint32_t        pd_entry_t;             /* page directory entry */
  42 typedef uint32_t        pt_entry_t;             /* page table entry */
  43 typedef pt_entry_t      pt2_entry_t;            /* compatibility with v6 */
  44 #endif
  45
  46 #define PG_FRAME        0xfffff000
  47
  48 /* The PT_SIZE definition is misleading... A page table is only 0x400
  49  * bytes long. But since VM mapping can only be done to 0x1000 a single
  50  * 1KB blocks cannot be steered to a va by itself. Therefore the
  51  * pages tables are allocated in blocks of 4. i.e. if a 1 KB block
  52  * was allocated for a PT then the other 3KB would also get mapped
  53  * whenever the 1KB was mapped.
  54  */
  55
  56 #define PT_RSIZE        0x0400          /* Real page table size */
  57 #define PT_SIZE         0x1000
  58 #define PD_SIZE         0x4000
  59
  60 /* Page table types and masks */
  61 #define L1_PAGE         0x01    /* L1 page table mapping */
  62 #define L1_SECTION      0x02    /* L1 section mapping */
  63 #define L1_FPAGE        0x03    /* L1 fine page mapping */
  64 #define L1_MASK         0x03    /* Mask for L1 entry type */
  65 #define L2_LPAGE        0x01    /* L2 large page (64KB) */
  66 #define L2_SPAGE        0x02    /* L2 small page (4KB) */
  67 #define L2_MASK         0x03    /* Mask for L2 entry type */
  68 #define L2_INVAL        0x00    /* L2 invalid type */
  69
  70 /*
  71  * The ARM MMU architecture was introduced with ARM v3 (previous ARM
  72  * architecture versions used an optional off-CPU memory controller
  73  * to perform address translation).
  74  *
  75  * The ARM MMU consists of a TLB and translation table walking logic.
  76  * There is typically one TLB per memory interface (or, put another
  77  * way, one TLB per software-visible cache).
  78  *
  79  * The ARM MMU is capable of mapping memory in the following chunks:
  80  *
  81  *      1M      Sections (L1 table)
  82  *
  83  *      64K     Large Pages (L2 table)
  84  *
  85  *      4K      Small Pages (L2 table)
  86  *
  87  *      1K      Tiny Pages (L2 table)
  88  *
  89  * There are two types of L2 tables: Coarse Tables and Fine Tables.
  90  * Coarse Tables can map Large and Small Pages.  Fine Tables can
  91  * map Tiny Pages.
  92  *
  93  * Coarse Tables can define 4 Subpages within Large and Small pages.
  94  * Subpages define different permissions for each Subpage within
  95  * a Page.
  96  *
  97  * Coarse Tables are 1K in length.  Fine tables are 4K in length.
  98  *
  99  * The Translation Table Base register holds the pointer to the
 100  * L1 Table.  The L1 Table is a 16K contiguous chunk of memory
 101  * aligned to a 16K boundary.  Each entry in the L1 Table maps
 102  * 1M of virtual address space, either via a Section mapping or
 103  * via an L2 Table.
 104  *
 105  * In addition, the Fast Context Switching Extension (FCSE) is available
 106  * on some ARM v4 and ARM v5 processors.  FCSE is a way of eliminating
 107  * TLB/cache flushes on context switch by use of a smaller address space
 108  * and a "process ID" that modifies the virtual address before being
 109  * presented to the translation logic.
 110  */
 111
 112 /* ARMv6 super-sections. */
 113 #define L1_SUP_SIZE     0x01000000      /* 16M */
 114 #define L1_SUP_OFFSET   (L1_SUP_SIZE - 1)
 115 #define L1_SUP_FRAME    (~L1_SUP_OFFSET)
 116 #define L1_SUP_SHIFT    24
 117
 118 #define L1_S_SIZE       0x00100000      /* 1M */
 119 #define L1_S_OFFSET     (L1_S_SIZE - 1)
 120 #define L1_S_FRAME      (~L1_S_OFFSET)
 121 #define L1_S_SHIFT      20
 122
 123 #define L2_L_SIZE       0x00010000      /* 64K */
 124 #define L2_L_OFFSET     (L2_L_SIZE - 1)
 125 #define L2_L_FRAME      (~L2_L_OFFSET)
 126 #define L2_L_SHIFT      16
 127
 128 #define L2_S_SIZE       0x00001000      /* 4K */
 129 #define L2_S_OFFSET     (L2_S_SIZE - 1)
 130 #define L2_S_FRAME      (~L2_S_OFFSET)
 131 #define L2_S_SHIFT      12
 132
 133 #define L2_T_SIZE       0x00000400      /* 1K */
 134 #define L2_T_OFFSET     (L2_T_SIZE - 1)
 135 #define L2_T_FRAME      (~L2_T_OFFSET)
 136 #define L2_T_SHIFT      10
 137
 138 /*
 139  * The NetBSD VM implementation only works on whole pages (4K),
 140  * whereas the ARM MMU's Coarse tables are sized in terms of 1K
 141  * (16K L1 table, 1K L2 table).
 142  *
 143  * So, we allocate L2 tables 4 at a time, thus yielding a 4K L2
 144  * table.
 145  */
 146 #define L1_TABLE_SIZE   0x4000          /* 16K */
 147 #define L2_TABLE_SIZE   0x1000          /* 4K */
 148 /*
 149  * The new pmap deals with the 1KB coarse L2 tables by
 150  * allocating them from a pool. Until every port has been converted,
 151  * keep the old L2_TABLE_SIZE define lying around. Converted ports
 152  * should use L2_TABLE_SIZE_REAL until then.
 153  */
 154 #define L2_TABLE_SIZE_REAL      0x400   /* 1K */
 155
 156 /* Total number of page table entries in L2 table */
 157 #define L2_PTE_NUM_TOTAL        (L2_TABLE_SIZE_REAL / sizeof(pt_entry_t))
 158
 159 /*
 160  * ARM L1 Descriptors
 161  */
 162
 163 #define L1_TYPE_INV     0x00            /* Invalid (fault) */
 164 #define L1_TYPE_C       0x01            /* Coarse L2 */
 165 #define L1_TYPE_S       0x02            /* Section */
 166 #define L1_TYPE_F       0x03            /* Fine L2 */
 167 #define L1_TYPE_MASK    0x03            /* mask of type bits */
 168
 169 /* L1 Section Descriptor */
 170 #define L1_S_B          0x00000004      /* bufferable Section */
 171 #define L1_S_C          0x00000008      /* cacheable Section */
 172 #define L1_S_IMP        0x00000010      /* implementation defined */
 173 #define L1_S_XN         (1 << 4)        /* execute not */
 174 #define L1_S_DOM(x)     ((x) << 5)      /* domain */
 175 #define L1_S_DOM_MASK   L1_S_DOM(0xf)
 176 #define L1_S_AP(x)      ((x) << 10)     /* access permissions */
 177 #define L1_S_ADDR_MASK  0xfff00000      /* phys address of section */
 178 #define L1_S_TEX(x)     (((x) & 0x7) << 12)     /* Type Extension */
 179 #define L1_S_TEX_MASK   (0x7 << 12)     /* Type Extension */
 180 #define L1_S_APX        (1 << 15)
 181 #define L1_SHARED       (1 << 16)
 182
 183 #define L1_S_XSCALE_P   0x00000200      /* ECC enable for this section */
 184 #define L1_S_XSCALE_TEX(x) ((x) << 12)  /* Type Extension */
 185
 186 #define L1_S_SUPERSEC   ((1) << 18)     /* Section is a super-section. */
 187
 188 /* L1 Coarse Descriptor */
 189 #define L1_C_IMP0       0x00000004      /* implementation defined */
 190 #define L1_C_IMP1       0x00000008      /* implementation defined */
 191 #define L1_C_IMP2       0x00000010      /* implementation defined */
 192 #define L1_C_DOM(x)     ((x) << 5)      /* domain */
 193 #define L1_C_DOM_MASK   L1_C_DOM(0xf)
 194 #define L1_C_ADDR_MASK  0xfffffc00      /* phys address of L2 Table */
 195
 196 #define L1_C_XSCALE_P   0x00000200      /* ECC enable for this section */
 197
 198 /* L1 Fine Descriptor */
 199 #define L1_F_IMP0       0x00000004      /* implementation defined */
 200 #define L1_F_IMP1       0x00000008      /* implementation defined */
 201 #define L1_F_IMP2       0x00000010      /* implementation defined */
 202 #define L1_F_DOM(x)     ((x) << 5)      /* domain */
 203 #define L1_F_DOM_MASK   L1_F_DOM(0xf)
 204 #define L1_F_ADDR_MASK  0xfffff000      /* phys address of L2 Table */
 205
 206 #define L1_F_XSCALE_P   0x00000200      /* ECC enable for this section */
 207
 208 /*
 209  * ARM L2 Descriptors
 210  */
 211
 212 #define L2_TYPE_INV     0x00            /* Invalid (fault) */
 213 #define L2_TYPE_L       0x01            /* Large Page */
 214 #define L2_TYPE_S       0x02            /* Small Page */
 215 #define L2_TYPE_T       0x03            /* Tiny Page */
 216 #define L2_TYPE_MASK    0x03            /* mask of type bits */
 217
 218         /*
 219          * This L2 Descriptor type is available on XScale processors
 220          * when using a Coarse L1 Descriptor.  The Extended Small
 221          * Descriptor has the same format as the XScale Tiny Descriptor,
 222          * but describes a 4K page, rather than a 1K page.
 223          */
 224 #define L2_TYPE_XSCALE_XS 0x03          /* XScale Extended Small Page */
 225
 226 #define L2_B            0x00000004      /* Bufferable page */
 227 #define L2_C            0x00000008      /* Cacheable page */
 228 #define L2_AP0(x)       ((x) << 4)      /* access permissions (sp 0) */
 229 #define L2_AP1(x)       ((x) << 6)      /* access permissions (sp 1) */
 230 #define L2_AP2(x)       ((x) << 8)      /* access permissions (sp 2) */
 231 #define L2_AP3(x)       ((x) << 10)     /* access permissions (sp 3) */
 232
 233 #define L2_SHARED       (1 << 10)
 234 #define L2_APX          (1 << 9)
 235 #define L2_XN           (1 << 0)
 236 #define L2_L_TEX_MASK   (0x7 << 12)     /* Type Extension */
 237 #define L2_L_TEX(x)     (((x) & 0x7) << 12)
 238 #define L2_S_TEX_MASK   (0x7 << 6)      /* Type Extension */
 239 #define L2_S_TEX(x)     (((x) & 0x7) << 6)
 240
 241 #define L2_XSCALE_L_TEX(x) ((x) << 12)  /* Type Extension */
 242 #define L2_XSCALE_L_S(x)   (1 << 15)    /* Shared */
 243 #define L2_XSCALE_T_TEX(x) ((x) << 6)   /* Type Extension */
 244
 245 /*
 246  * Access Permissions for L1 and L2 Descriptors.
 247  */
 248 #define AP_W            0x01            /* writable */
 249 #define AP_REF          0x01            /* referenced flag */
 250 #define AP_U            0x02            /* user */
 251
 252 /*
 253  * Short-hand for common AP_* constants.
 254  *
 255  * Note: These values assume the S (System) bit is set and
 256  * the R (ROM) bit is clear in CP15 register 1.
 257  */
 258 #define AP_KR           0x00            /* kernel read */
 259 #define AP_KRW          0x01            /* kernel read/write */
 260 #define AP_KRWUR        0x02            /* kernel read/write usr read */
 261 #define AP_KRWURW       0x03            /* kernel read/write usr read/write */
 262
 263 /*
 264  * Domain Types for the Domain Access Control Register.
 265  */
 266 #define DOMAIN_FAULT    0x00            /* no access */
 267 #define DOMAIN_CLIENT   0x01            /* client */
 268 #define DOMAIN_RESERVED 0x02            /* reserved */
 269 #define DOMAIN_MANAGER  0x03            /* manager */
 270
 271 /*
 272  * Type Extension bits for XScale processors.
 273  *
 274  * Behavior of C and B when X == 0:
 275  *
 276  * C B  Cacheable  Bufferable  Write Policy  Line Allocate Policy
 277  * 0 0      N          N            -                 -
 278  * 0 1      N          Y            -                 -
 279  * 1 0      Y          Y       Write-through    Read Allocate
 280  * 1 1      Y          Y        Write-back      Read Allocate
 281  *
 282  * Behavior of C and B when X == 1:
 283  * C B  Cacheable  Bufferable  Write Policy  Line Allocate Policy
 284  * 0 0      -          -            -                 -           DO NOT USE
 285  * 0 1      N          Y            -                 -
 286  * 1 0  Mini-Data      -            -                 -
 287  * 1 1      Y          Y        Write-back       R/W Allocate
 288  */
 289 #define TEX_XSCALE_X    0x01            /* X modifies C and B */
 290 #define TEX_XSCALE_E    0x02
 291 #define TEX_XSCALE_T    0x04
 292
 293 /* Xscale core 3 */
 294
 295 /*
 296  *
 297  * Cache attributes with L2 present, S = 0
 298  * T E X C B   L1 i-cache L1 d-cache L1 DC WP  L2 cacheable write coalesce
 299  * 0 0 0 0 0    N         N             -       N               N
 300  * 0 0 0 0 1    N         N             -       N               Y
 301  * 0 0 0 1 0    Y         Y             WT      N               Y
 302  * 0 0 0 1 1    Y         Y             WB      Y               Y
 303  * 0 0 1 0 0    N         N             -       Y               Y
 304  * 0 0 1 0 1    N         N             -       N               N
 305  * 0 0 1 1 0    Y         Y             -       -               N
 306  * 0 0 1 1 1    Y         Y             WT      Y               Y
 307  * 0 1 0 0 0    N         N             -       N               N
 308  * 0 1 0 0 1    N/A     N/A             N/A     N/A             N/A
 309  * 0 1 0 1 0    N/A     N/A             N/A     N/A             N/A
 310  * 0 1 0 1 1    N/A     N/A             N/A     N/A             N/A
 311  * 0 1 1 X X    N/A     N/A             N/A     N/A             N/A
 312  * 1 X 0 0 0    N         N             -       N               Y
 313  * 1 X 0 0 1    Y         N             WB      N               Y
 314  * 1 X 0 1 0    Y         N             WT      N               Y
 315  * 1 X 0 1 1    Y         N             WB      Y               Y
 316  * 1 X 1 0 0    N         N             -       Y               Y
 317  * 1 X 1 0 1    Y         Y             WB      Y               Y
 318  * 1 X 1 1 0    Y         Y             WT      Y               Y
 319  * 1 X 1 1 1    Y         Y             WB      Y               Y
 320  *
 321  *
 322  *
 323  *
 324   * Cache attributes with L2 present, S = 1
 325  * T E X C B   L1 i-cache L1 d-cache L1 DC WP  L2 cacheable write coalesce
 326  * 0 0 0 0 0    N         N             -       N               N
 327  * 0 0 0 0 1    N         N             -       N               Y
 328  * 0 0 0 1 0    Y         Y             -       N               Y
 329  * 0 0 0 1 1    Y         Y             WT      Y               Y
 330  * 0 0 1 0 0    N         N             -       Y               Y
 331  * 0 0 1 0 1    N         N             -       N               N
 332  * 0 0 1 1 0    Y         Y             -       -               N
 333  * 0 0 1 1 1    Y         Y             WT      Y               Y
 334  * 0 1 0 0 0    N         N             -       N               N
 335  * 0 1 0 0 1    N/A     N/A             N/A     N/A             N/A
 336  * 0 1 0 1 0    N/A     N/A             N/A     N/A             N/A
 337  * 0 1 0 1 1    N/A     N/A             N/A     N/A             N/A
 338  * 0 1 1 X X    N/A     N/A             N/A     N/A             N/A
 339  * 1 X 0 0 0    N         N             -       N               Y
 340  * 1 X 0 0 1    Y         N             -       N               Y
 341  * 1 X 0 1 0    Y         N             -       N               Y
 342  * 1 X 0 1 1    Y         N             -       Y               Y
 343  * 1 X 1 0 0    N         N             -       Y               Y
 344  * 1 X 1 0 1    Y         Y             WT      Y               Y
 345  * 1 X 1 1 0    Y         Y             WT      Y               Y
 346  * 1 X 1 1 1    Y         Y             WT      Y               Y
 347  */
 348 #endif /* !_MACHINE_PTE_V4_H_ */
 349
 350 /* End of pte.h */