sys/mips/mips/machdep.c

   1     /*  $OpenBSD: machdep.c,v 1.33 1998/09/15 10:58:54 pefo Exp $       */
   2 /* tracked to 1.38 */
   3 /*-
   4  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   5  *
   6  * Copyright (c) 1988 University of Utah.
   7  * Copyright (c) 1992, 1993
   8  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   9  *
  10  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  11  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  12  * Science Department, The Mach Operating System project at
  13  * Carnegie-Mellon University and Ralph Campbell.
  14  *
  15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  16  * modification, are permitted provided that the following conditions
  17  * are met:
  18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  23  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  24  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  25  *    without specific prior written permission.
  26  *
  27  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  28  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  29  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  30  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  31  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  32  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  33  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  34  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  36  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  37  * SUCH DAMAGE.
  38  *
  39  *      from: @(#)machdep.c     8.3 (Berkeley) 1/12/94
  40  *      Id: machdep.c,v 1.33 1998/09/15 10:58:54 pefo Exp
  41  *      JNPR: machdep.c,v 1.11.2.3 2007/08/29 12:24:49
  42  */
  43
  44 #include <sys/cdefs.h>
  45 __FBSDID("$FreeBSD$");
  46
  47 #include "opt_ddb.h"
  48 #include "opt_md.h"
  49
  50 #include <sys/param.h>
  51 #include <sys/proc.h>
  52 #include <sys/systm.h>
  53 #include <sys/buf.h>
  54 #include <sys/bus.h>
  55 #include <sys/conf.h>
  56 #include <sys/cpu.h>
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/linker.h>
  59 #include <sys/malloc.h>
  60 #include <sys/mbuf.h>
  61 #include <sys/msgbuf.h>
  62 #include <sys/reboot.h>
  63 #include <sys/rwlock.h>
  64 #include <sys/sched.h>
  65 #include <sys/sysctl.h>
  66 #include <sys/sysproto.h>
  67 #include <sys/vmmeter.h>
  68
  69 #include <vm/vm.h>
  70 #include <vm/vm_kern.h>
  71 #include <vm/vm_object.h>
  72 #include <vm/vm_page.h>
  73 #include <vm/vm_phys.h>
  74 #include <vm/pmap.h>
  75 #include <vm/vm_map.h>
  76 #include <vm/vm_pager.h>
  77 #include <vm/vm_extern.h>
  78 #include <sys/socket.h>
  79
  80 #include <sys/user.h>
  81 #include <sys/interrupt.h>
  82 #include <sys/cons.h>
  83 #include <sys/syslog.h>
  84 #include <machine/asm.h>
  85 #include <machine/bootinfo.h>
  86 #include <machine/cache.h>
  87 #include <machine/clock.h>
  88 #include <machine/cpu.h>
  89 #include <machine/cpuregs.h>
  90 #include <machine/elf.h>
  91 #include <machine/hwfunc.h>
  92 #include <machine/intr_machdep.h>
  93 #include <machine/md_var.h>
  94 #include <machine/tlb.h>
  95 #ifdef DDB
  96 #include <sys/kdb.h>
  97 #include <ddb/ddb.h>
  98 #endif
  99
 100 #include <sys/random.h>
 101 #include <net/if.h>
 102
 103 #define BOOTINFO_DEBUG  0
 104
 105 char machine[] = "mips";
 106 SYSCTL_STRING(_hw, HW_MACHINE, machine, CTLFLAG_RD, machine, 0, "Machine class");
 107
 108 char cpu_model[80];
 109 SYSCTL_STRING(_hw, HW_MODEL, model, CTLFLAG_RD, cpu_model, 0, "Machine model");
 110
 111 char cpu_board[80];
 112 SYSCTL_STRING(_hw, OID_AUTO, board, CTLFLAG_RD, cpu_board, 0, "Machine board");
 113
 114 int cold = 1;
 115 long realmem = 0;
 116 long Maxmem = 0;
 117 int cpu_clock = MIPS_DEFAULT_HZ;
 118 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, clockrate, CTLFLAG_RD,
 119     &cpu_clock, 0, "CPU instruction clock rate");
 120 int clocks_running = 0;
 121
 122 vm_offset_t kstack0;
 123
 124 /*
 125  * Each entry in the pcpu_space[] array is laid out in the following manner:
 126  * struct pcpu for cpu 'n'      pcpu_space[n]
 127  * boot stack for cpu 'n'       pcpu_space[n] + PAGE_SIZE * 2 - CALLFRAME_SIZ
 128  *
 129  * Note that the boot stack grows downwards and we assume that we never
 130  * use enough stack space to trample over the 'struct pcpu' that is at
 131  * the beginning of the array.
 132  *
 133  * The array is aligned on a (PAGE_SIZE * 2) boundary so that the 'struct pcpu'
 134  * is always in the even page frame of the wired TLB entry on SMP kernels.
 135  *
 136  * The array is in the .data section so that the stack does not get zeroed out
 137  * when the .bss section is zeroed.
 138  */
 139 char pcpu_space[MAXCPU][PAGE_SIZE * 2] \
 140         __aligned(PAGE_SIZE * 2) __section(".data");
 141
 142 struct pcpu *pcpup = (struct pcpu *)pcpu_space;
 143
 144 vm_paddr_t physmem_desc[PHYS_AVAIL_COUNT];
 145
 146 #ifdef UNIMPLEMENTED
 147 struct platform platform;
 148 #endif
 149
 150 static void cpu_startup(void *);
 151 SYSINIT(cpu, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_startup, NULL);
 152
 153 struct kva_md_info kmi;
 154
 155 int cpucfg;                     /* Value of processor config register */
 156 int num_tlbentries = 64;        /* Size of the CPU tlb */
 157 int cputype;
 158
 159 extern char MipsException[], MipsExceptionEnd[];
 160
 161 /* TLB miss handler address and end */
 162 extern char MipsTLBMiss[], MipsTLBMissEnd[];
 163
 164 /* Cache error handler */
 165 extern char MipsCache[], MipsCacheEnd[];
 166
 167 /* MIPS wait skip region */
 168 extern char MipsWaitStart[], MipsWaitEnd[];
 169
 170 extern char edata[], end[];
 171
 172 u_int32_t bootdev;
 173 struct bootinfo bootinfo;
 174 /*
 175  * First kseg0 address available for use. By default it's equal to &end.
 176  * But in some cases there might be additional data placed right after
 177  * _end by loader or ELF trampoline.
 178  */
 179 vm_offset_t kernel_kseg0_end = (vm_offset_t)&end;
 180
 181 static void
 182 cpu_startup(void *dummy)
 183 {
 184
 185         if (boothowto & RB_VERBOSE)
 186                 bootverbose++;
 187
 188         cpu_identify();
 189
 190         printf("real memory  = %ju (%juK bytes)\n", ptoa((uintmax_t)realmem),
 191             ptoa((uintmax_t)realmem) / 1024);
 192
 193         /*
 194          * Display any holes after the first chunk of extended memory.
 195          */
 196         if (bootverbose) {
 197                 int indx;
 198
 199                 printf("Physical memory chunk(s):\n");
 200                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
 201                         vm_paddr_t size1 = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
 202
 203                         printf("0x%08jx - 0x%08jx, %ju bytes (%ju pages)\n",
 204                             (uintmax_t)phys_avail[indx],
 205                             (uintmax_t)phys_avail[indx + 1] - 1,
 206                             (uintmax_t)size1,
 207                             (uintmax_t)size1 / PAGE_SIZE);
 208                 }
 209         }
 210
 211         vm_ksubmap_init(&kmi);
 212
 213         printf("avail memory = %ju (%juMB)\n",
 214             ptoa((uintmax_t)vm_free_count()),
 215             ptoa((uintmax_t)vm_free_count()) / 1048576);
 216         cpu_init_interrupts();
 217
 218         /*
 219          * Set up buffers, so they can be used to read disk labels.
 220          */
 221         bufinit();
 222         vm_pager_bufferinit();
 223 }
 224
 225 /*
 226  * Shutdown the CPU as much as possible
 227  */
 228 void
 229 cpu_reset(void)
 230 {
 231
 232         platform_reset();
 233 }
 234
 235 /*
 236  * Flush the D-cache for non-DMA I/O so that the I-cache can
 237  * be made coherent later.
 238  */
 239 void
 240 cpu_flush_dcache(void *ptr, size_t len)
 241 {
 242         /* TBD */
 243 }
 244
 245 /* Get current clock frequency for the given cpu id. */
 246 int
 247 cpu_est_clockrate(int cpu_id, uint64_t *rate)
 248 {
 249
 250         return (ENXIO);
 251 }
 252
 253 /*
 254  * Shutdown the CPU as much as possible
 255  */
 256 void
 257 cpu_halt(void)
 258 {
 259         for (;;)
 260                 ;
 261 }
 262
 263 SYSCTL_STRUCT(_machdep, OID_AUTO, bootinfo, CTLFLAG_RD, &bootinfo,
 264     bootinfo, "Bootinfo struct: kernel filename, BIOS harddisk geometry, etc");
 265
 266 /*
 267  * Initialize per cpu data structures, include curthread.
 268  */
 269 void
 270 mips_pcpu0_init()
 271 {
 272         /* Initialize pcpu info of cpu-zero */
 273         pcpu_init(PCPU_ADDR(0), 0, sizeof(struct pcpu));
 274         PCPU_SET(curthread, &thread0);
 275 }
 276
 277 /*
 278  * Initialize mips and configure to run kernel
 279  */
 280 void
 281 mips_proc0_init(void)
 282 {
 283 #ifdef SMP
 284         if (platform_processor_id() != 0)
 285                 panic("BSP must be processor number 0");
 286 #endif
 287         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
 288
 289         KASSERT((kstack0 & PAGE_MASK) == 0,
 290                 ("kstack0 is not aligned on a page boundary: 0x%0lx",
 291                 (long)kstack0));
 292         thread0.td_kstack = kstack0;
 293         thread0.td_kstack_pages = KSTACK_PAGES;
 294         /*
 295          * Do not use cpu_thread_alloc to initialize these fields
 296          * thread0 is the only thread that has kstack located in KSEG0
 297          * while cpu_thread_alloc handles kstack allocated in KSEG2.
 298          */
 299         thread0.td_pcb = (struct pcb *)(thread0.td_kstack +
 300             thread0.td_kstack_pages * PAGE_SIZE) - 1;
 301         thread0.td_frame = &thread0.td_pcb->pcb_regs;
 302
 303         /* Steal memory for the dynamic per-cpu area. */
 304         dpcpu_init((void *)pmap_steal_memory(DPCPU_SIZE), 0);
 305
 306         PCPU_SET(curpcb, thread0.td_pcb);
 307         /*
 308          * There is no need to initialize md_upte array for thread0 as it's
 309          * located in .bss section and should be explicitly zeroed during
 310          * kernel initialization.
 311          */
 312 }
 313
 314 void
 315 cpu_initclocks(void)
 316 {
 317
 318         platform_initclocks();
 319         cpu_initclocks_bsp();
 320 }
 321
 322 /*
 323  * Initialize the hardware exception vectors, and the jump table used to
 324  * call locore cache and TLB management functions, based on the kind
 325  * of CPU the kernel is running on.
 326  */
 327 void
 328 mips_vector_init(void)
 329 {
 330         /*
 331          * Make sure that the Wait region logic is not been
 332          * changed
 333          */
 334         if (MipsWaitEnd - MipsWaitStart != 16)
 335                 panic("startup: MIPS wait region not correct");
 336         /*
 337          * Copy down exception vector code.
 338          */
 339         if (MipsTLBMissEnd - MipsTLBMiss > 0x80)
 340                 panic("startup: UTLB code too large");
 341
 342         if (MipsCacheEnd - MipsCache > 0x80)
 343                 panic("startup: Cache error code too large");
 344
 345         bcopy(MipsTLBMiss, (void *)MIPS_UTLB_MISS_EXC_VEC,
 346               MipsTLBMissEnd - MipsTLBMiss);
 347
 348         /*
 349          * XXXRW: Why don't we install the XTLB handler for all 64-bit
 350          * architectures?
 351          */
 352 #if defined(__mips_n64) || defined(CPU_RMI) || defined(CPU_NLM) || defined(CPU_BERI)
 353 /* Fake, but sufficient, for the 32-bit with 64-bit hardware addresses  */
 354         bcopy(MipsTLBMiss, (void *)MIPS_XTLB_MISS_EXC_VEC,
 355               MipsTLBMissEnd - MipsTLBMiss);
 356 #endif
 357
 358         bcopy(MipsException, (void *)MIPS_GEN_EXC_VEC,
 359               MipsExceptionEnd - MipsException);
 360
 361         bcopy(MipsCache, (void *)MIPS_CACHE_ERR_EXC_VEC,
 362               MipsCacheEnd - MipsCache);
 363
 364         /*
 365          * Clear out the I and D caches.
 366          */
 367         mips_icache_sync_all();
 368         mips_dcache_wbinv_all();
 369
 370         /*
 371          * Mask all interrupts. Each interrupt will be enabled
 372          * when handler is installed for it
 373          */
 374         set_intr_mask(0);
 375
 376         /* Clear BEV in SR so we start handling our own exceptions */
 377         mips_wr_status(mips_rd_status() & ~MIPS_SR_BEV);
 378 }
 379
 380 /*
 381  * Fix kernel_kseg0_end address in case trampoline placed debug sympols
 382  * data there
 383  */
 384 void
 385 mips_postboot_fixup(void)
 386 {
 387         /*
 388          * We store u_long sized objects into the reload area, so the array
 389          * must be so aligned. The standard allows any alignment for char data.
 390          */
 391         _Alignas(_Alignof(u_long)) static char fake_preload[256];
 392         caddr_t preload_ptr = (caddr_t)&fake_preload[0];
 393         size_t size = 0;
 394
 395 #define PRELOAD_PUSH_VALUE(type, value) do {            \
 396         *(type *)(preload_ptr + size) = (value);        \
 397         size += sizeof(type);                           \
 398 } while (0);
 399
 400         /*
 401          * Provide kernel module file information
 402          */
 403         PRELOAD_PUSH_VALUE(uint32_t, MODINFO_NAME);
 404         PRELOAD_PUSH_VALUE(uint32_t, strlen("kernel") + 1);
 405         strcpy((char*)(preload_ptr + size), "kernel");
 406         size += strlen("kernel") + 1;
 407         size = roundup(size, sizeof(u_long));
 408
 409         PRELOAD_PUSH_VALUE(uint32_t, MODINFO_TYPE);
 410         PRELOAD_PUSH_VALUE(uint32_t, strlen("elf kernel") + 1);
 411         strcpy((char*)(preload_ptr + size), "elf kernel");
 412         size += strlen("elf kernel") + 1;
 413         size = roundup(size, sizeof(u_long));
 414
 415         PRELOAD_PUSH_VALUE(uint32_t, MODINFO_ADDR);
 416         PRELOAD_PUSH_VALUE(uint32_t, sizeof(vm_offset_t));
 417         PRELOAD_PUSH_VALUE(vm_offset_t, KERNLOADADDR);
 418         size = roundup(size, sizeof(u_long));
 419
 420         PRELOAD_PUSH_VALUE(uint32_t, MODINFO_SIZE);
 421         PRELOAD_PUSH_VALUE(uint32_t, sizeof(size_t));
 422         PRELOAD_PUSH_VALUE(size_t, (size_t)&end - KERNLOADADDR);
 423         size = roundup(size, sizeof(u_long));
 424
 425         /* End marker */
 426         PRELOAD_PUSH_VALUE(uint32_t, 0);
 427         PRELOAD_PUSH_VALUE(uint32_t, 0);
 428
 429 #undef  PRELOAD_PUSH_VALUE
 430
 431         KASSERT((size < sizeof(fake_preload)),
 432                 ("fake preload size is more thenallocated"));
 433
 434         preload_metadata = (void *)fake_preload;
 435
 436 #ifdef DDB
 437         Elf_Size *trampoline_data = (Elf_Size*)kernel_kseg0_end;
 438         Elf_Size symtabsize = 0;
 439         vm_offset_t ksym_start;
 440         vm_offset_t ksym_end;
 441
 442         if (trampoline_data[0] == SYMTAB_MAGIC) {
 443                 symtabsize = trampoline_data[1];
 444                 kernel_kseg0_end += 2 * sizeof(Elf_Size);
 445                 /* start of .symtab */
 446                 ksym_start = kernel_kseg0_end;
 447                 kernel_kseg0_end += symtabsize;
 448                 /* end of .strtab */
 449                 ksym_end = kernel_kseg0_end;
 450                 db_fetch_ksymtab(ksym_start, ksym_end);
 451         }
 452 #endif
 453 }
 454
 455 #ifdef SMP
 456 void
 457 mips_pcpu_tlb_init(struct pcpu *pcpu)
 458 {
 459         vm_paddr_t pa;
 460         pt_entry_t pte;
 461
 462         /*
 463          * Map the pcpu structure at the virtual address 'pcpup'.
 464          * We use a wired tlb index to do this one-time mapping.
 465          */
 466         pa = vtophys(pcpu);
 467         pte = PTE_D | PTE_V | PTE_G | PTE_C_CACHE;
 468         tlb_insert_wired(PCPU_TLB_ENTRY, (vm_offset_t)pcpup,
 469                          TLBLO_PA_TO_PFN(pa) | pte,
 470                          TLBLO_PA_TO_PFN(pa + PAGE_SIZE) | pte);
 471 }
 472 #endif
 473
 474 /*
 475  * Initialise a struct pcpu.
 476  */
 477 void
 478 cpu_pcpu_init(struct pcpu *pcpu, int cpuid, size_t size)
 479 {
 480
 481         pcpu->pc_next_asid = 1;
 482         pcpu->pc_asid_generation = 1;
 483         pcpu->pc_self = pcpu;
 484 #ifdef SMP
 485         if ((vm_offset_t)pcpup >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS &&
 486             (vm_offset_t)pcpup <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) {
 487                 mips_pcpu_tlb_init(pcpu);
 488         }
 489 #endif
 490 }
 491
 492 int
 493 fill_dbregs(struct thread *td, struct dbreg *dbregs)
 494 {
 495
 496         /* No debug registers on mips */
 497         return (ENOSYS);
 498 }
 499
 500 int
 501 set_dbregs(struct thread *td, struct dbreg *dbregs)
 502 {
 503
 504         /* No debug registers on mips */
 505         return (ENOSYS);
 506 }
 507
 508 void
 509 spinlock_enter(void)
 510 {
 511         struct thread *td;
 512         register_t intr;
 513
 514         td = curthread;
 515         if (td->td_md.md_spinlock_count == 0) {
 516                 intr = intr_disable();
 517                 td->td_md.md_spinlock_count = 1;
 518                 td->td_md.md_saved_intr = intr;
 519                 critical_enter();
 520         } else
 521                 td->td_md.md_spinlock_count++;
 522 }
 523
 524 void
 525 spinlock_exit(void)
 526 {
 527         struct thread *td;
 528         register_t intr;
 529
 530         td = curthread;
 531         intr = td->td_md.md_saved_intr;
 532         td->td_md.md_spinlock_count--;
 533         if (td->td_md.md_spinlock_count == 0) {
 534                 critical_exit();
 535                 intr_restore(intr);
 536         }
 537 }
 538
 539 /*
 540  * call platform specific code to halt (until next interrupt) for the idle loop
 541  */
 542 void
 543 cpu_idle(int busy)
 544 {
 545         KASSERT((mips_rd_status() & MIPS_SR_INT_IE) != 0,
 546                 ("interrupts disabled in idle process."));
 547         KASSERT((mips_rd_status() & MIPS_INT_MASK) != 0,
 548                 ("all interrupts masked in idle process."));
 549
 550         if (!busy) {
 551                 critical_enter();
 552                 cpu_idleclock();
 553         }
 554         mips_wait();
 555         if (!busy) {
 556                 cpu_activeclock();
 557                 critical_exit();
 558         }
 559 }
 560
 561 int
 562 cpu_idle_wakeup(int cpu)
 563 {
 564
 565         return (0);
 566 }
 567
 568 int
 569 is_cacheable_mem(vm_paddr_t pa)
 570 {
 571         int i;
 572
 573         for (i = 0; physmem_desc[i + 1] != 0; i += 2) {
 574                 if (pa >= physmem_desc[i] && pa < physmem_desc[i + 1])
 575                         return (1);
 576         }
 577
 578         return (0);
 579 }