sys/powerpc/aim/mmu_oea.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2001 The NetBSD Foundation, Inc.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
   6  * by Matt Thomas <matt@3am-software.com> of Allegro Networks, Inc.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *        This product includes software developed by the NetBSD
  19  *        Foundation, Inc. and its contributors.
  20  * 4. Neither the name of The NetBSD Foundation nor the names of its
  21  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  22  *    from this software without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
  25  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
  26  * TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  27  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
  28  * BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  29  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  30  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  31  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  32  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  33  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  34  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  35  */
  36 /*-
  37  * Copyright (C) 1995, 1996 Wolfgang Solfrank.
  38  * Copyright (C) 1995, 1996 TooLs GmbH.
  39  * All rights reserved.
  40  *
  41  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  42  * modification, are permitted provided that the following conditions
  43  * are met:
  44  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  45  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  46  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  47  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  48  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  49  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  50  *    must display the following acknowledgement:
  51  *      This product includes software developed by TooLs GmbH.
  52  * 4. The name of TooLs GmbH may not be used to endorse or promote products
  53  *    derived from this software without specific prior written permission.
  54  *
  55  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY TOOLS GMBH ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  56  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  57  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  58  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  59  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  60  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  61  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  62  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  63  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  64  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  65  *
  66  * $NetBSD: pmap.c,v 1.28 2000/03/26 20:42:36 kleink Exp $
  67  */
  68 /*-
  69  * Copyright (C) 2001 Benno Rice.
  70  * All rights reserved.
  71  *
  72  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  73  * modification, are permitted provided that the following conditions
  74  * are met:
  75  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  76  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  77  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  78  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  79  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  80  *
  81  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY Benno Rice ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  82  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  83  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  84  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  85  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  86  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  87  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  88  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  89  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  90  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  91  */
  92
  93 #include <sys/cdefs.h>
  94 __FBSDID("$FreeBSD$");
  95
  96 /*
  97  * Manages physical address maps.
  98  *
  99  * Since the information managed by this module is also stored by the
 100  * logical address mapping module, this module may throw away valid virtual
 101  * to physical mappings at almost any time.  However, invalidations of
 102  * mappings must be done as requested.
 103  *
 104  * In order to cope with hardware architectures which make virtual to
 105  * physical map invalidates expensive, this module may delay invalidate
 106  * reduced protection operations until such time as they are actually
 107  * necessary.  This module is given full information as to which processors
 108  * are currently using which maps, and to when physical maps must be made
 109  * correct.
 110  */
 111
 112 #include "opt_kstack_pages.h"
 113
 114 #include <sys/param.h>
 115 #include <sys/kernel.h>
 116 #include <sys/queue.h>
 117 #include <sys/cpuset.h>
 118 #include <sys/ktr.h>
 119 #include <sys/lock.h>
 120 #include <sys/msgbuf.h>
 121 #include <sys/mutex.h>
 122 #include <sys/proc.h>
 123 #include <sys/rwlock.h>
 124 #include <sys/sched.h>
 125 #include <sys/sysctl.h>
 126 #include <sys/systm.h>
 127 #include <sys/vmmeter.h>
 128
 129 #include <dev/ofw/openfirm.h>
 130
 131 #include <vm/vm.h>
 132 #include <vm/vm_param.h>
 133 #include <vm/vm_kern.h>
 134 #include <vm/vm_page.h>
 135 #include <vm/vm_map.h>
 136 #include <vm/vm_object.h>
 137 #include <vm/vm_extern.h>
 138 #include <vm/vm_pageout.h>
 139 #include <vm/uma.h>
 140
 141 #include <machine/cpu.h>
 142 #include <machine/platform.h>
 143 #include <machine/bat.h>
 144 #include <machine/frame.h>
 145 #include <machine/md_var.h>
 146 #include <machine/psl.h>
 147 #include <machine/pte.h>
 148 #include <machine/smp.h>
 149 #include <machine/sr.h>
 150 #include <machine/mmuvar.h>
 151 #include <machine/trap_aim.h>
 152
 153 #include "mmu_if.h"
 154
 155 #define MOEA_DEBUG
 156
 157 #define TODO    panic("%s: not implemented", __func__);
 158
 159 #define VSID_MAKE(sr, hash)     ((sr) | (((hash) & 0xfffff) << 4))
 160 #define VSID_TO_SR(vsid)        ((vsid) & 0xf)
 161 #define VSID_TO_HASH(vsid)      (((vsid) >> 4) & 0xfffff)
 162
 163 struct ofw_map {
 164         vm_offset_t     om_va;
 165         vm_size_t       om_len;
 166         vm_offset_t     om_pa;
 167         u_int           om_mode;
 168 };
 169
 170 extern unsigned char _etext[];
 171 extern unsigned char _end[];
 172
 173 extern int dumpsys_minidump;
 174
 175 /*
 176  * Map of physical memory regions.
 177  */
 178 static struct   mem_region *regions;
 179 static struct   mem_region *pregions;
 180 static u_int    phys_avail_count;
 181 static int      regions_sz, pregions_sz;
 182 static struct   ofw_map *translations;
 183
 184 /*
 185  * Lock for the pteg and pvo tables.
 186  */
 187 struct mtx      moea_table_mutex;
 188 struct mtx      moea_vsid_mutex;
 189
 190 /* tlbie instruction synchronization */
 191 static struct mtx tlbie_mtx;
 192
 193 /*
 194  * PTEG data.
 195  */
 196 static struct   pteg *moea_pteg_table;
 197 u_int           moea_pteg_count;
 198 u_int           moea_pteg_mask;
 199
 200 /*
 201  * PVO data.
 202  */
 203 struct  pvo_head *moea_pvo_table;               /* pvo entries by pteg index */
 204 struct  pvo_head moea_pvo_kunmanaged =
 205     LIST_HEAD_INITIALIZER(moea_pvo_kunmanaged); /* list of unmanaged pages */
 206
 207 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
 208
 209 uma_zone_t      moea_upvo_zone; /* zone for pvo entries for unmanaged pages */
 210 uma_zone_t      moea_mpvo_zone; /* zone for pvo entries for managed pages */
 211
 212 #define BPVO_POOL_SIZE  32768
 213 static struct   pvo_entry *moea_bpvo_pool;
 214 static int      moea_bpvo_pool_index = 0;
 215
 216 #define VSID_NBPW       (sizeof(u_int32_t) * 8)
 217 static u_int    moea_vsid_bitmap[NPMAPS / VSID_NBPW];
 218
 219 static boolean_t moea_initialized = FALSE;
 220
 221 /*
 222  * Statistics.
 223  */
 224 u_int   moea_pte_valid = 0;
 225 u_int   moea_pte_overflow = 0;
 226 u_int   moea_pte_replacements = 0;
 227 u_int   moea_pvo_entries = 0;
 228 u_int   moea_pvo_enter_calls = 0;
 229 u_int   moea_pvo_remove_calls = 0;
 230 u_int   moea_pte_spills = 0;
 231 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea_pte_valid, CTLFLAG_RD, &moea_pte_valid,
 232     0, "");
 233 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea_pte_overflow, CTLFLAG_RD,
 234     &moea_pte_overflow, 0, "");
 235 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea_pte_replacements, CTLFLAG_RD,
 236     &moea_pte_replacements, 0, "");
 237 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea_pvo_entries, CTLFLAG_RD, &moea_pvo_entries,
 238     0, "");
 239 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea_pvo_enter_calls, CTLFLAG_RD,
 240     &moea_pvo_enter_calls, 0, "");
 241 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea_pvo_remove_calls, CTLFLAG_RD,
 242     &moea_pvo_remove_calls, 0, "");
 243 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, moea_pte_spills, CTLFLAG_RD,
 244     &moea_pte_spills, 0, "");
 245
 246 /*
 247  * Allocate physical memory for use in moea_bootstrap.
 248  */
 249 static vm_offset_t      moea_bootstrap_alloc(vm_size_t, u_int);
 250
 251 /*
 252  * PTE calls.
 253  */
 254 static int              moea_pte_insert(u_int, struct pte *);
 255
 256 /*
 257  * PVO calls.
 258  */
 259 static int      moea_pvo_enter(pmap_t, uma_zone_t, struct pvo_head *,
 260                     vm_offset_t, vm_offset_t, u_int, int);
 261 static void     moea_pvo_remove(struct pvo_entry *, int);
 262 static struct   pvo_entry *moea_pvo_find_va(pmap_t, vm_offset_t, int *);
 263 static struct   pte *moea_pvo_to_pte(const struct pvo_entry *, int);
 264
 265 /*
 266  * Utility routines.
 267  */
 268 static void             moea_enter_locked(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t,
 269                             vm_prot_t, boolean_t);
 270 static void             moea_syncicache(vm_offset_t, vm_size_t);
 271 static boolean_t        moea_query_bit(vm_page_t, int);
 272 static u_int            moea_clear_bit(vm_page_t, int);
 273 static void             moea_kremove(mmu_t, vm_offset_t);
 274 int             moea_pte_spill(vm_offset_t);
 275
 276 /*
 277  * Kernel MMU interface
 278  */
 279 void moea_change_wiring(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, boolean_t);
 280 void moea_clear_modify(mmu_t, vm_page_t);
 281 void moea_clear_reference(mmu_t, vm_page_t);
 282 void moea_copy_page(mmu_t, vm_page_t, vm_page_t);
 283 void moea_copy_pages(mmu_t mmu, vm_page_t *ma, vm_offset_t a_offset,
 284     vm_page_t *mb, vm_offset_t b_offset, int xfersize);
 285 void moea_enter(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, vm_prot_t, boolean_t);
 286 void moea_enter_object(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_page_t,
 287     vm_prot_t);
 288 void moea_enter_quick(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, vm_prot_t);
 289 vm_paddr_t moea_extract(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
 290 vm_page_t moea_extract_and_hold(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_prot_t);
 291 void moea_init(mmu_t);
 292 boolean_t moea_is_modified(mmu_t, vm_page_t);
 293 boolean_t moea_is_prefaultable(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
 294 boolean_t moea_is_referenced(mmu_t, vm_page_t);
 295 int moea_ts_referenced(mmu_t, vm_page_t);
 296 vm_offset_t moea_map(mmu_t, vm_offset_t *, vm_paddr_t, vm_paddr_t, int);
 297 boolean_t moea_page_exists_quick(mmu_t, pmap_t, vm_page_t);
 298 int moea_page_wired_mappings(mmu_t, vm_page_t);
 299 void moea_pinit(mmu_t, pmap_t);
 300 void moea_pinit0(mmu_t, pmap_t);
 301 void moea_protect(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_prot_t);
 302 void moea_qenter(mmu_t, vm_offset_t, vm_page_t *, int);
 303 void moea_qremove(mmu_t, vm_offset_t, int);
 304 void moea_release(mmu_t, pmap_t);
 305 void moea_remove(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
 306 void moea_remove_all(mmu_t, vm_page_t);
 307 void moea_remove_write(mmu_t, vm_page_t);
 308 void moea_zero_page(mmu_t, vm_page_t);
 309 void moea_zero_page_area(mmu_t, vm_page_t, int, int);
 310 void moea_zero_page_idle(mmu_t, vm_page_t);
 311 void moea_activate(mmu_t, struct thread *);
 312 void moea_deactivate(mmu_t, struct thread *);
 313 void moea_cpu_bootstrap(mmu_t, int);
 314 void moea_bootstrap(mmu_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
 315 void *moea_mapdev(mmu_t, vm_paddr_t, vm_size_t);
 316 void *moea_mapdev_attr(mmu_t, vm_offset_t, vm_size_t, vm_memattr_t);
 317 void moea_unmapdev(mmu_t, vm_offset_t, vm_size_t);
 318 vm_paddr_t moea_kextract(mmu_t, vm_offset_t);
 319 void moea_kenter_attr(mmu_t, vm_offset_t, vm_offset_t, vm_memattr_t);
 320 void moea_kenter(mmu_t, vm_offset_t, vm_paddr_t);
 321 void moea_page_set_memattr(mmu_t mmu, vm_page_t m, vm_memattr_t ma);
 322 boolean_t moea_dev_direct_mapped(mmu_t, vm_paddr_t, vm_size_t);
 323 static void moea_sync_icache(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_size_t);
 324 vm_offset_t moea_dumpsys_map(mmu_t mmu, struct pmap_md *md, vm_size_t ofs,
 325     vm_size_t *sz);
 326 struct pmap_md * moea_scan_md(mmu_t mmu, struct pmap_md *prev);
 327
 328 static mmu_method_t moea_methods[] = {
 329         MMUMETHOD(mmu_change_wiring,    moea_change_wiring),
 330         MMUMETHOD(mmu_clear_modify,     moea_clear_modify),
 331         MMUMETHOD(mmu_clear_reference,  moea_clear_reference),
 332         MMUMETHOD(mmu_copy_page,        moea_copy_page),
 333         MMUMETHOD(mmu_copy_pages,       moea_copy_pages),
 334         MMUMETHOD(mmu_enter,            moea_enter),
 335         MMUMETHOD(mmu_enter_object,     moea_enter_object),
 336         MMUMETHOD(mmu_enter_quick,      moea_enter_quick),
 337         MMUMETHOD(mmu_extract,          moea_extract),
 338         MMUMETHOD(mmu_extract_and_hold, moea_extract_and_hold),
 339         MMUMETHOD(mmu_init,             moea_init),
 340         MMUMETHOD(mmu_is_modified,      moea_is_modified),
 341         MMUMETHOD(mmu_is_prefaultable,  moea_is_prefaultable),
 342         MMUMETHOD(mmu_is_referenced,    moea_is_referenced),
 343         MMUMETHOD(mmu_ts_referenced,    moea_ts_referenced),
 344         MMUMETHOD(mmu_map,              moea_map),
 345         MMUMETHOD(mmu_page_exists_quick,moea_page_exists_quick),
 346         MMUMETHOD(mmu_page_wired_mappings,moea_page_wired_mappings),
 347         MMUMETHOD(mmu_pinit,            moea_pinit),
 348         MMUMETHOD(mmu_pinit0,           moea_pinit0),
 349         MMUMETHOD(mmu_protect,          moea_protect),
 350         MMUMETHOD(mmu_qenter,           moea_qenter),
 351         MMUMETHOD(mmu_qremove,          moea_qremove),
 352         MMUMETHOD(mmu_release,          moea_release),
 353         MMUMETHOD(mmu_remove,           moea_remove),
 354         MMUMETHOD(mmu_remove_all,       moea_remove_all),
 355         MMUMETHOD(mmu_remove_write,     moea_remove_write),
 356         MMUMETHOD(mmu_sync_icache,      moea_sync_icache),
 357         MMUMETHOD(mmu_zero_page,        moea_zero_page),
 358         MMUMETHOD(mmu_zero_page_area,   moea_zero_page_area),
 359         MMUMETHOD(mmu_zero_page_idle,   moea_zero_page_idle),
 360         MMUMETHOD(mmu_activate,         moea_activate),
 361         MMUMETHOD(mmu_deactivate,       moea_deactivate),
 362         MMUMETHOD(mmu_page_set_memattr, moea_page_set_memattr),
 363
 364         /* Internal interfaces */
 365         MMUMETHOD(mmu_bootstrap,        moea_bootstrap),
 366         MMUMETHOD(mmu_cpu_bootstrap,    moea_cpu_bootstrap),
 367         MMUMETHOD(mmu_mapdev_attr,      moea_mapdev_attr),
 368         MMUMETHOD(mmu_mapdev,           moea_mapdev),
 369         MMUMETHOD(mmu_unmapdev,         moea_unmapdev),
 370         MMUMETHOD(mmu_kextract,         moea_kextract),
 371         MMUMETHOD(mmu_kenter,           moea_kenter),
 372         MMUMETHOD(mmu_kenter_attr,      moea_kenter_attr),
 373         MMUMETHOD(mmu_dev_direct_mapped,moea_dev_direct_mapped),
 374         MMUMETHOD(mmu_scan_md,          moea_scan_md),
 375         MMUMETHOD(mmu_dumpsys_map,      moea_dumpsys_map),
 376
 377         { 0, 0 }
 378 };
 379
 380 MMU_DEF(oea_mmu, MMU_TYPE_OEA, moea_methods, 0);
 381
 382 static __inline uint32_t
 383 moea_calc_wimg(vm_offset_t pa, vm_memattr_t ma)
 384 {
 385         uint32_t pte_lo;
 386         int i;
 387
 388         if (ma != VM_MEMATTR_DEFAULT) {
 389                 switch (ma) {
 390                 case VM_MEMATTR_UNCACHEABLE:
 391                         return (PTE_I | PTE_G);
 392                 case VM_MEMATTR_WRITE_COMBINING:
 393                 case VM_MEMATTR_WRITE_BACK:
 394                 case VM_MEMATTR_PREFETCHABLE:
 395                         return (PTE_I);
 396                 case VM_MEMATTR_WRITE_THROUGH:
 397                         return (PTE_W | PTE_M);
 398                 }
 399         }
 400
 401         /*
 402          * Assume the page is cache inhibited and access is guarded unless
 403          * it's in our available memory array.
 404          */
 405         pte_lo = PTE_I | PTE_G;
 406         for (i = 0; i < pregions_sz; i++) {
 407                 if ((pa >= pregions[i].mr_start) &&
 408                     (pa < (pregions[i].mr_start + pregions[i].mr_size))) {
 409                         pte_lo = PTE_M;
 410                         break;
 411                 }
 412         }
 413
 414         return pte_lo;
 415 }
 416
 417 static void
 418 tlbie(vm_offset_t va)
 419 {
 420
 421         mtx_lock_spin(&tlbie_mtx);
 422         __asm __volatile("ptesync");
 423         __asm __volatile("tlbie %0" :: "r"(va));
 424         __asm __volatile("eieio; tlbsync; ptesync");
 425         mtx_unlock_spin(&tlbie_mtx);
 426 }
 427
 428 static void
 429 tlbia(void)
 430 {
 431         vm_offset_t va;
 432
 433         for (va = 0; va < 0x00040000; va += 0x00001000) {
 434                 __asm __volatile("tlbie %0" :: "r"(va));
 435                 powerpc_sync();
 436         }
 437         __asm __volatile("tlbsync");
 438         powerpc_sync();
 439 }
 440
 441 static __inline int
 442 va_to_sr(u_int *sr, vm_offset_t va)
 443 {
 444         return (sr[(uintptr_t)va >> ADDR_SR_SHFT]);
 445 }
 446
 447 static __inline u_int
 448 va_to_pteg(u_int sr, vm_offset_t addr)
 449 {
 450         u_int hash;
 451
 452         hash = (sr & SR_VSID_MASK) ^ (((u_int)addr & ADDR_PIDX) >>
 453             ADDR_PIDX_SHFT);
 454         return (hash & moea_pteg_mask);
 455 }
 456
 457 static __inline struct pvo_head *
 458 vm_page_to_pvoh(vm_page_t m)
 459 {
 460
 461         return (&m->md.mdpg_pvoh);
 462 }
 463
 464 static __inline void
 465 moea_attr_clear(vm_page_t m, int ptebit)
 466 {
 467
 468         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
 469         m->md.mdpg_attrs &= ~ptebit;
 470 }
 471
 472 static __inline int
 473 moea_attr_fetch(vm_page_t m)
 474 {
 475
 476         return (m->md.mdpg_attrs);
 477 }
 478
 479 static __inline void
 480 moea_attr_save(vm_page_t m, int ptebit)
 481 {
 482
 483         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
 484         m->md.mdpg_attrs |= ptebit;
 485 }
 486
 487 static __inline int
 488 moea_pte_compare(const struct pte *pt, const struct pte *pvo_pt)
 489 {
 490         if (pt->pte_hi == pvo_pt->pte_hi)
 491                 return (1);
 492
 493         return (0);
 494 }
 495
 496 static __inline int
 497 moea_pte_match(struct pte *pt, u_int sr, vm_offset_t va, int which)
 498 {
 499         return (pt->pte_hi & ~PTE_VALID) ==
 500             (((sr & SR_VSID_MASK) << PTE_VSID_SHFT) |
 501             ((va >> ADDR_API_SHFT) & PTE_API) | which);
 502 }
 503
 504 static __inline void
 505 moea_pte_create(struct pte *pt, u_int sr, vm_offset_t va, u_int pte_lo)
 506 {
 507
 508         mtx_assert(&moea_table_mutex, MA_OWNED);
 509
 510         /*
 511          * Construct a PTE.  Default to IMB initially.  Valid bit only gets
 512          * set when the real pte is set in memory.
 513          *
 514          * Note: Don't set the valid bit for correct operation of tlb update.
 515          */
 516         pt->pte_hi = ((sr & SR_VSID_MASK) << PTE_VSID_SHFT) |
 517             (((va & ADDR_PIDX) >> ADDR_API_SHFT) & PTE_API);
 518         pt->pte_lo = pte_lo;
 519 }
 520
 521 static __inline void
 522 moea_pte_synch(struct pte *pt, struct pte *pvo_pt)
 523 {
 524
 525         mtx_assert(&moea_table_mutex, MA_OWNED);
 526         pvo_pt->pte_lo |= pt->pte_lo & (PTE_REF | PTE_CHG);
 527 }
 528
 529 static __inline void
 530 moea_pte_clear(struct pte *pt, vm_offset_t va, int ptebit)
 531 {
 532
 533         mtx_assert(&moea_table_mutex, MA_OWNED);
 534
 535         /*
 536          * As shown in Section 7.6.3.2.3
 537          */
 538         pt->pte_lo &= ~ptebit;
 539         tlbie(va);
 540 }
 541
 542 static __inline void
 543 moea_pte_set(struct pte *pt, struct pte *pvo_pt)
 544 {
 545
 546         mtx_assert(&moea_table_mutex, MA_OWNED);
 547         pvo_pt->pte_hi |= PTE_VALID;
 548
 549         /*
 550          * Update the PTE as defined in section 7.6.3.1.
 551          * Note that the REF/CHG bits are from pvo_pt and thus should have
 552          * been saved so this routine can restore them (if desired).
 553          */
 554         pt->pte_lo = pvo_pt->pte_lo;
 555         powerpc_sync();
 556         pt->pte_hi = pvo_pt->pte_hi;
 557         powerpc_sync();
 558         moea_pte_valid++;
 559 }
 560
 561 static __inline void
 562 moea_pte_unset(struct pte *pt, struct pte *pvo_pt, vm_offset_t va)
 563 {
 564
 565         mtx_assert(&moea_table_mutex, MA_OWNED);
 566         pvo_pt->pte_hi &= ~PTE_VALID;
 567
 568         /*
 569          * Force the reg & chg bits back into the PTEs.
 570          */
 571         powerpc_sync();
 572
 573         /*
 574          * Invalidate the pte.
 575          */
 576         pt->pte_hi &= ~PTE_VALID;
 577
 578         tlbie(va);
 579
 580         /*
 581          * Save the reg & chg bits.
 582          */
 583         moea_pte_synch(pt, pvo_pt);
 584         moea_pte_valid--;
 585 }
 586
 587 static __inline void
 588 moea_pte_change(struct pte *pt, struct pte *pvo_pt, vm_offset_t va)
 589 {
 590
 591         /*
 592          * Invalidate the PTE
 593          */
 594         moea_pte_unset(pt, pvo_pt, va);
 595         moea_pte_set(pt, pvo_pt);
 596 }
 597
 598 /*
 599  * Quick sort callout for comparing memory regions.
 600  */
 601 static int      om_cmp(const void *a, const void *b);
 602
 603 static int
 604 om_cmp(const void *a, const void *b)
 605 {
 606         const struct    ofw_map *mapa;
 607         const struct    ofw_map *mapb;
 608
 609         mapa = a;
 610         mapb = b;
 611         if (mapa->om_pa < mapb->om_pa)
 612                 return (-1);
 613         else if (mapa->om_pa > mapb->om_pa)
 614                 return (1);
 615         else
 616                 return (0);
 617 }
 618
 619 void
 620 moea_cpu_bootstrap(mmu_t mmup, int ap)
 621 {
 622         u_int sdr;
 623         int i;
 624
 625         if (ap) {
 626                 powerpc_sync();
 627                 __asm __volatile("mtdbatu 0,%0" :: "r"(battable[0].batu));
 628                 __asm __volatile("mtdbatl 0,%0" :: "r"(battable[0].batl));
 629                 isync();
 630                 __asm __volatile("mtibatu 0,%0" :: "r"(battable[0].batu));
 631                 __asm __volatile("mtibatl 0,%0" :: "r"(battable[0].batl));
 632                 isync();
 633         }
 634
 635 #ifdef WII
 636         /*
 637          * Special case for the Wii: don't install the PCI BAT.
 638          */
 639         if (strcmp(installed_platform(), "wii") != 0) {
 640 #endif
 641                 __asm __volatile("mtdbatu 1,%0" :: "r"(battable[8].batu));
 642                 __asm __volatile("mtdbatl 1,%0" :: "r"(battable[8].batl));
 643 #ifdef WII
 644         }
 645 #endif
 646         isync();
 647
 648         __asm __volatile("mtibatu 1,%0" :: "r"(0));
 649         __asm __volatile("mtdbatu 2,%0" :: "r"(0));
 650         __asm __volatile("mtibatu 2,%0" :: "r"(0));
 651         __asm __volatile("mtdbatu 3,%0" :: "r"(0));
 652         __asm __volatile("mtibatu 3,%0" :: "r"(0));
 653         isync();
 654
 655         for (i = 0; i < 16; i++)
 656                 mtsrin(i << ADDR_SR_SHFT, kernel_pmap->pm_sr[i]);
 657         powerpc_sync();
 658
 659         sdr = (u_int)moea_pteg_table | (moea_pteg_mask >> 10);
 660         __asm __volatile("mtsdr1 %0" :: "r"(sdr));
 661         isync();
 662
 663         tlbia();
 664 }
 665
 666 void
 667 moea_bootstrap(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart, vm_offset_t kernelend)
 668 {
 669         ihandle_t       mmui;
 670         phandle_t       chosen, mmu;
 671         int             sz;
 672         int             i, j;
 673         vm_size_t       size, physsz, hwphyssz;
 674         vm_offset_t     pa, va, off;
 675         void            *dpcpu;
 676         register_t      msr;
 677
 678         /*
 679          * Set up BAT0 to map the lowest 256 MB area
 680          */
 681         battable[0x0].batl = BATL(0x00000000, BAT_M, BAT_PP_RW);
 682         battable[0x0].batu = BATU(0x00000000, BAT_BL_256M, BAT_Vs);
 683
 684         /*
 685          * Map PCI memory space.
 686          */
 687         battable[0x8].batl = BATL(0x80000000, BAT_I|BAT_G, BAT_PP_RW);
 688         battable[0x8].batu = BATU(0x80000000, BAT_BL_256M, BAT_Vs);
 689
 690         battable[0x9].batl = BATL(0x90000000, BAT_I|BAT_G, BAT_PP_RW);
 691         battable[0x9].batu = BATU(0x90000000, BAT_BL_256M, BAT_Vs);
 692
 693         battable[0xa].batl = BATL(0xa0000000, BAT_I|BAT_G, BAT_PP_RW);
 694         battable[0xa].batu = BATU(0xa0000000, BAT_BL_256M, BAT_Vs);
 695
 696         battable[0xb].batl = BATL(0xb0000000, BAT_I|BAT_G, BAT_PP_RW);
 697         battable[0xb].batu = BATU(0xb0000000, BAT_BL_256M, BAT_Vs);
 698
 699         /*
 700          * Map obio devices.
 701          */
 702         battable[0xf].batl = BATL(0xf0000000, BAT_I|BAT_G, BAT_PP_RW);
 703         battable[0xf].batu = BATU(0xf0000000, BAT_BL_256M, BAT_Vs);
 704
 705         /*
 706          * Use an IBAT and a DBAT to map the bottom segment of memory
 707          * where we are. Turn off instruction relocation temporarily
 708          * to prevent faults while reprogramming the IBAT.
 709          */
 710         msr = mfmsr();
 711         mtmsr(msr & ~PSL_IR);
 712         __asm (".balign 32; \n"
 713                "mtibatu 0,%0; mtibatl 0,%1; isync; \n"
 714                "mtdbatu 0,%0; mtdbatl 0,%1; isync"
 715             :: "r"(battable[0].batu), "r"(battable[0].batl));
 716         mtmsr(msr);
 717
 718 #ifdef WII
 719         if (strcmp(installed_platform(), "wii") != 0) {
 720 #endif
 721                 /* map pci space */
 722                 __asm __volatile("mtdbatu 1,%0" :: "r"(battable[8].batu));
 723                 __asm __volatile("mtdbatl 1,%0" :: "r"(battable[8].batl));
 724 #ifdef WII
 725         }
 726 #endif
 727         isync();
 728
 729         /* set global direct map flag */
 730         hw_direct_map = 1;
 731
 732         mem_regions(&pregions, &pregions_sz, &regions, &regions_sz);
 733         CTR0(KTR_PMAP, "moea_bootstrap: physical memory");
 734
 735         for (i = 0; i < pregions_sz; i++) {
 736                 vm_offset_t pa;
 737                 vm_offset_t end;
 738
 739                 CTR3(KTR_PMAP, "physregion: %#x - %#x (%#x)",
 740                         pregions[i].mr_start,
 741                         pregions[i].mr_start + pregions[i].mr_size,
 742                         pregions[i].mr_size);
 743                 /*
 744                  * Install entries into the BAT table to allow all
 745                  * of physmem to be convered by on-demand BAT entries.
 746                  * The loop will sometimes set the same battable element
 747                  * twice, but that's fine since they won't be used for
 748                  * a while yet.
 749                  */
 750                 pa = pregions[i].mr_start & 0xf0000000;
 751                 end = pregions[i].mr_start + pregions[i].mr_size;
 752                 do {
 753                         u_int n = pa >> ADDR_SR_SHFT;
 754
 755                         battable[n].batl = BATL(pa, BAT_M, BAT_PP_RW);
 756                         battable[n].batu = BATU(pa, BAT_BL_256M, BAT_Vs);
 757                         pa += SEGMENT_LENGTH;
 758                 } while (pa < end);
 759         }
 760
 761         if (sizeof(phys_avail)/sizeof(phys_avail[0]) < regions_sz)
 762                 panic("moea_bootstrap: phys_avail too small");
 763
 764         phys_avail_count = 0;
 765         physsz = 0;
 766         hwphyssz = 0;
 767         TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", (u_long *) &hwphyssz);
 768         for (i = 0, j = 0; i < regions_sz; i++, j += 2) {
 769                 CTR3(KTR_PMAP, "region: %#x - %#x (%#x)", regions[i].mr_start,
 770                     regions[i].mr_start + regions[i].mr_size,
 771                     regions[i].mr_size);
 772                 if (hwphyssz != 0 &&
 773                     (physsz + regions[i].mr_size) >= hwphyssz) {
 774                         if (physsz < hwphyssz) {
 775                                 phys_avail[j] = regions[i].mr_start;
 776                                 phys_avail[j + 1] = regions[i].mr_start +
 777                                     hwphyssz - physsz;
 778                                 physsz = hwphyssz;
 779                                 phys_avail_count++;
 780                         }
 781                         break;
 782                 }
 783                 phys_avail[j] = regions[i].mr_start;
 784                 phys_avail[j + 1] = regions[i].mr_start + regions[i].mr_size;
 785                 phys_avail_count++;
 786                 physsz += regions[i].mr_size;
 787         }
 788
 789         /* Check for overlap with the kernel and exception vectors */
 790         for (j = 0; j < 2*phys_avail_count; j+=2) {
 791                 if (phys_avail[j] < EXC_LAST)
 792                         phys_avail[j] += EXC_LAST;
 793
 794                 if (kernelstart >= phys_avail[j] &&
 795                     kernelstart < phys_avail[j+1]) {
 796                         if (kernelend < phys_avail[j+1]) {
 797                                 phys_avail[2*phys_avail_count] =
 798                                     (kernelend & ~PAGE_MASK) + PAGE_SIZE;
 799                                 phys_avail[2*phys_avail_count + 1] =
 800                                     phys_avail[j+1];
 801                                 phys_avail_count++;
 802                         }
 803
 804                         phys_avail[j+1] = kernelstart & ~PAGE_MASK;
 805                 }
 806
 807                 if (kernelend >= phys_avail[j] &&
 808                     kernelend < phys_avail[j+1]) {
 809                         if (kernelstart > phys_avail[j]) {
 810                                 phys_avail[2*phys_avail_count] = phys_avail[j];
 811                                 phys_avail[2*phys_avail_count + 1] =
 812                                     kernelstart & ~PAGE_MASK;
 813                                 phys_avail_count++;
 814                         }
 815
 816                         phys_avail[j] = (kernelend & ~PAGE_MASK) + PAGE_SIZE;
 817                 }
 818         }
 819
 820         physmem = btoc(physsz);
 821
 822         /*
 823          * Allocate PTEG table.
 824          */
 825 #ifdef PTEGCOUNT
 826         moea_pteg_count = PTEGCOUNT;
 827 #else
 828         moea_pteg_count = 0x1000;
 829
 830         while (moea_pteg_count < physmem)
 831                 moea_pteg_count <<= 1;
 832
 833         moea_pteg_count >>= 1;
 834 #endif /* PTEGCOUNT */
 835
 836         size = moea_pteg_count * sizeof(struct pteg);
 837         CTR2(KTR_PMAP, "moea_bootstrap: %d PTEGs, %d bytes", moea_pteg_count,
 838             size);
 839         moea_pteg_table = (struct pteg *)moea_bootstrap_alloc(size, size);
 840         CTR1(KTR_PMAP, "moea_bootstrap: PTEG table at %p", moea_pteg_table);
 841         bzero((void *)moea_pteg_table, moea_pteg_count * sizeof(struct pteg));
 842         moea_pteg_mask = moea_pteg_count - 1;
 843
 844         /*
 845          * Allocate pv/overflow lists.
 846          */
 847         size = sizeof(struct pvo_head) * moea_pteg_count;
 848         moea_pvo_table = (struct pvo_head *)moea_bootstrap_alloc(size,
 849             PAGE_SIZE);
 850         CTR1(KTR_PMAP, "moea_bootstrap: PVO table at %p", moea_pvo_table);
 851         for (i = 0; i < moea_pteg_count; i++)
 852                 LIST_INIT(&moea_pvo_table[i]);
 853
 854         /*
 855          * Initialize the lock that synchronizes access to the pteg and pvo
 856          * tables.
 857          */
 858         mtx_init(&moea_table_mutex, "pmap table", NULL, MTX_DEF |
 859             MTX_RECURSE);
 860         mtx_init(&moea_vsid_mutex, "VSID table", NULL, MTX_DEF);
 861
 862         mtx_init(&tlbie_mtx, "tlbie", NULL, MTX_SPIN);
 863
 864         /*
 865          * Initialise the unmanaged pvo pool.
 866          */
 867         moea_bpvo_pool = (struct pvo_entry *)moea_bootstrap_alloc(
 868                 BPVO_POOL_SIZE*sizeof(struct pvo_entry), 0);
 869         moea_bpvo_pool_index = 0;
 870
 871         /*
 872          * Make sure kernel vsid is allocated as well as VSID 0.
 873          */
 874         moea_vsid_bitmap[(KERNEL_VSIDBITS & (NPMAPS - 1)) / VSID_NBPW]
 875                 |= 1 << (KERNEL_VSIDBITS % VSID_NBPW);
 876         moea_vsid_bitmap[0] |= 1;
 877
 878         /*
 879          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
 880          */
 881         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
 882         for (i = 0; i < 16; i++)
 883                 kernel_pmap->pm_sr[i] = EMPTY_SEGMENT + i;
 884         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);
 885         RB_INIT(&kernel_pmap->pmap_pvo);
 886
 887         /*
 888          * Initialize the global pv list lock.
 889          */
 890         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
 891
 892         /*
 893          * Set up the Open Firmware mappings
 894          */
 895         chosen = OF_finddevice("/chosen");
 896         if (chosen != -1 && OF_getprop(chosen, "mmu", &mmui, 4) != -1 &&
 897             (mmu = OF_instance_to_package(mmui)) != -1 &&
 898             (sz = OF_getproplen(mmu, "translations")) != -1) {
 899                 translations = NULL;
 900                 for (i = 0; phys_avail[i] != 0; i += 2) {
 901                         if (phys_avail[i + 1] >= sz) {
 902                                 translations = (struct ofw_map *)phys_avail[i];
 903                                 break;
 904                         }
 905                 }
 906                 if (translations == NULL)
 907                         panic("moea_bootstrap: no space to copy translations");
 908                 bzero(translations, sz);
 909                 if (OF_getprop(mmu, "translations", translations, sz) == -1)
 910                         panic("moea_bootstrap: can't get ofw translations");
 911                 CTR0(KTR_PMAP, "moea_bootstrap: translations");
 912                 sz /= sizeof(*translations);
 913                 qsort(translations, sz, sizeof (*translations), om_cmp);
 914                 for (i = 0; i < sz; i++) {
 915                         CTR3(KTR_PMAP, "translation: pa=%#x va=%#x len=%#x",
 916                             translations[i].om_pa, translations[i].om_va,
 917                             translations[i].om_len);
 918
 919                         /*
 920                          * If the mapping is 1:1, let the RAM and device
 921                          * on-demand BAT tables take care of the translation.
 922                          */
 923                         if (translations[i].om_va == translations[i].om_pa)
 924                                 continue;
 925
 926                         /* Enter the pages */
 927                         for (off = 0; off < translations[i].om_len;
 928                             off += PAGE_SIZE)
 929                                 moea_kenter(mmup, translations[i].om_va + off,
 930                                             translations[i].om_pa + off);
 931                 }
 932         }
 933
 934         /*
 935          * Calculate the last available physical address.
 936          */
 937         for (i = 0; phys_avail[i + 2] != 0; i += 2)
 938                 ;
 939         Maxmem = powerpc_btop(phys_avail[i + 1]);
 940
 941         moea_cpu_bootstrap(mmup,0);
 942
 943         pmap_bootstrapped++;
 944
 945         /*
 946          * Set the start and end of kva.
 947          */
 948         virtual_avail = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 949         virtual_end = VM_MAX_SAFE_KERNEL_ADDRESS;
 950
 951         /*
 952          * Allocate a kernel stack with a guard page for thread0 and map it
 953          * into the kernel page map.
 954          */
 955         pa = moea_bootstrap_alloc(KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 956         va = virtual_avail + KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE;
 957         virtual_avail = va + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE;
 958         CTR2(KTR_PMAP, "moea_bootstrap: kstack0 at %#x (%#x)", pa, va);
 959         thread0.td_kstack = va;
 960         thread0.td_kstack_pages = KSTACK_PAGES;
 961         for (i = 0; i < KSTACK_PAGES; i++) {
 962                 moea_kenter(mmup, va, pa);
 963                 pa += PAGE_SIZE;
 964                 va += PAGE_SIZE;
 965         }
 966
 967         /*
 968          * Allocate virtual address space for the message buffer.
 969          */
 970         pa = msgbuf_phys = moea_bootstrap_alloc(msgbufsize, PAGE_SIZE);
 971         msgbufp = (struct msgbuf *)virtual_avail;
 972         va = virtual_avail;
 973         virtual_avail += round_page(msgbufsize);
 974         while (va < virtual_avail) {
 975                 moea_kenter(mmup, va, pa);
 976                 pa += PAGE_SIZE;
 977                 va += PAGE_SIZE;
 978         }
 979
 980         /*
 981          * Allocate virtual address space for the dynamic percpu area.
 982          */
 983         pa = moea_bootstrap_alloc(DPCPU_SIZE, PAGE_SIZE);
 984         dpcpu = (void *)virtual_avail;
 985         va = virtual_avail;
 986         virtual_avail += DPCPU_SIZE;
 987         while (va < virtual_avail) {
 988                 moea_kenter(mmup, va, pa);
 989                 pa += PAGE_SIZE;
 990                 va += PAGE_SIZE;
 991         }
 992         dpcpu_init(dpcpu, 0);
 993 }
 994
 995 /*
 996  * Activate a user pmap.  The pmap must be activated before it's address
 997  * space can be accessed in any way.
 998  */
 999 void
1000 moea_activate(mmu_t mmu, struct thread *td)
1001 {
1002         pmap_t  pm, pmr;
1003
1004         /*
1005          * Load all the data we need up front to encourage the compiler to
1006          * not issue any loads while we have interrupts disabled below.
1007          */
1008         pm = &td->td_proc->p_vmspace->vm_pmap;
1009         pmr = pm->pmap_phys;
1010
1011         CPU_SET(PCPU_GET(cpuid), &pm->pm_active);
1012         PCPU_SET(curpmap, pmr);
1013 }
1014
1015 void
1016 moea_deactivate(mmu_t mmu, struct thread *td)
1017 {
1018         pmap_t  pm;
1019
1020         pm = &td->td_proc->p_vmspace->vm_pmap;
1021         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pm->pm_active);
1022         PCPU_SET(curpmap, NULL);
1023 }
1024
1025 void
1026 moea_change_wiring(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t va, boolean_t wired)
1027 {
1028         struct  pvo_entry *pvo;
1029
1030         PMAP_LOCK(pm);
1031         pvo = moea_pvo_find_va(pm, va & ~ADDR_POFF, NULL);
1032
1033         if (pvo != NULL) {
1034                 if (wired) {
1035                         if ((pvo->pvo_vaddr & PVO_WIRED) == 0)
1036                                 pm->pm_stats.wired_count++;
1037                         pvo->pvo_vaddr |= PVO_WIRED;
1038                 } else {
1039                         if ((pvo->pvo_vaddr & PVO_WIRED) != 0)
1040                                 pm->pm_stats.wired_count--;
1041                         pvo->pvo_vaddr &= ~PVO_WIRED;
1042                 }
1043         }
1044         PMAP_UNLOCK(pm);
1045 }
1046
1047 void
1048 moea_copy_page(mmu_t mmu, vm_page_t msrc, vm_page_t mdst)
1049 {
1050         vm_offset_t     dst;
1051         vm_offset_t     src;
1052
1053         dst = VM_PAGE_TO_PHYS(mdst);
1054         src = VM_PAGE_TO_PHYS(msrc);
1055
1056         bcopy((void *)src, (void *)dst, PAGE_SIZE);
1057 }
1058
1059 void
1060 moea_copy_pages(mmu_t mmu, vm_page_t *ma, vm_offset_t a_offset,
1061     vm_page_t *mb, vm_offset_t b_offset, int xfersize)
1062 {
1063         void *a_cp, *b_cp;
1064         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
1065         int cnt;
1066
1067         while (xfersize > 0) {
1068                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
1069                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
1070                 a_cp = (char *)VM_PAGE_TO_PHYS(ma[a_offset >> PAGE_SHIFT]) +
1071                     a_pg_offset;
1072                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
1073                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
1074                 b_cp = (char *)VM_PAGE_TO_PHYS(mb[b_offset >> PAGE_SHIFT]) +
1075                     b_pg_offset;
1076                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
1077                 a_offset += cnt;
1078                 b_offset += cnt;
1079                 xfersize -= cnt;
1080         }
1081 }
1082
1083 /*
1084  * Zero a page of physical memory by temporarily mapping it into the tlb.
1085  */
1086 void
1087 moea_zero_page(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1088 {
1089         vm_offset_t pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1090         void *va = (void *)pa;
1091
1092         bzero(va, PAGE_SIZE);
1093 }
1094
1095 void
1096 moea_zero_page_area(mmu_t mmu, vm_page_t m, int off, int size)
1097 {
1098         vm_offset_t pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1099         void *va = (void *)(pa + off);
1100
1101         bzero(va, size);
1102 }
1103
1104 void
1105 moea_zero_page_idle(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1106 {
1107         vm_offset_t pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1108         void *va = (void *)pa;
1109
1110         bzero(va, PAGE_SIZE);
1111 }
1112
1113 /*
1114  * Map the given physical page at the specified virtual address in the
1115  * target pmap with the protection requested.  If specified the page
1116  * will be wired down.
1117  */
1118 void
1119 moea_enter(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1120            boolean_t wired)
1121 {
1122
1123         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1124         PMAP_LOCK(pmap);
1125         moea_enter_locked(pmap, va, m, prot, wired);
1126         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1127         PMAP_UNLOCK(pmap);
1128 }
1129
1130 /*
1131  * Map the given physical page at the specified virtual address in the
1132  * target pmap with the protection requested.  If specified the page
1133  * will be wired down.
1134  *
1135  * The page queues and pmap must be locked.
1136  */
1137 static void
1138 moea_enter_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1139     boolean_t wired)
1140 {
1141         struct          pvo_head *pvo_head;
1142         uma_zone_t      zone;
1143         vm_page_t       pg;
1144         u_int           pte_lo, pvo_flags;
1145         int             error;
1146
1147         if (!moea_initialized) {
1148                 pvo_head = &moea_pvo_kunmanaged;
1149                 zone = moea_upvo_zone;
1150                 pvo_flags = 0;
1151                 pg = NULL;
1152         } else {
1153                 pvo_head = vm_page_to_pvoh(m);
1154                 pg = m;
1155                 zone = moea_mpvo_zone;
1156                 pvo_flags = PVO_MANAGED;
1157         }
1158         if (pmap_bootstrapped)
1159                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1160         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1161         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
1162                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1163
1164         /* XXX change the pvo head for fake pages */
1165         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) {
1166                 pvo_flags &= ~PVO_MANAGED;
1167                 pvo_head = &moea_pvo_kunmanaged;
1168                 zone = moea_upvo_zone;
1169         }
1170
1171         pte_lo = moea_calc_wimg(VM_PAGE_TO_PHYS(m), pmap_page_get_memattr(m));
1172
1173         if (prot & VM_PROT_WRITE) {
1174                 pte_lo |= PTE_BW;
1175                 if (pmap_bootstrapped &&
1176                     (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1177                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
1178         } else
1179                 pte_lo |= PTE_BR;
1180
1181         if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
1182                 pvo_flags |= PVO_EXECUTABLE;
1183
1184         if (wired)
1185                 pvo_flags |= PVO_WIRED;
1186
1187         error = moea_pvo_enter(pmap, zone, pvo_head, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m),
1188             pte_lo, pvo_flags);
1189
1190         /*
1191          * Flush the real page from the instruction cache. This has be done
1192          * for all user mappings to prevent information leakage via the
1193          * instruction cache. moea_pvo_enter() returns ENOENT for the first
1194          * mapping for a page.
1195          */
1196         if (pmap != kernel_pmap && error == ENOENT &&
1197             (pte_lo & (PTE_I | PTE_G)) == 0)
1198                 moea_syncicache(VM_PAGE_TO_PHYS(m), PAGE_SIZE);
1199 }
1200
1201 /*
1202  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
1203  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
1204  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
1205  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
1206  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
1207  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
1208  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
1209  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
1210  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
1211  * corresponding offset from m_start are mapped.
1212  */
1213 void
1214 moea_enter_object(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
1215     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
1216 {
1217         vm_page_t m;
1218         vm_pindex_t diff, psize;
1219
1220         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
1221
1222         psize = atop(end - start);
1223         m = m_start;
1224         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1225         PMAP_LOCK(pm);
1226         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
1227                 moea_enter_locked(pm, start + ptoa(diff), m, prot &
1228                     (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE), FALSE);
1229                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
1230         }
1231         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1232         PMAP_UNLOCK(pm);
1233 }
1234
1235 void
1236 moea_enter_quick(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1237     vm_prot_t prot)
1238 {
1239
1240         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1241         PMAP_LOCK(pm);
1242         moea_enter_locked(pm, va, m, prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE),
1243             FALSE);
1244         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1245         PMAP_UNLOCK(pm);
1246 }
1247
1248 vm_paddr_t
1249 moea_extract(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t va)
1250 {
1251         struct  pvo_entry *pvo;
1252         vm_paddr_t pa;
1253
1254         PMAP_LOCK(pm);
1255         pvo = moea_pvo_find_va(pm, va & ~ADDR_POFF, NULL);
1256         if (pvo == NULL)
1257                 pa = 0;
1258         else
1259                 pa = (pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PTE_RPGN) | (va & ADDR_POFF);
1260         PMAP_UNLOCK(pm);
1261         return (pa);
1262 }
1263
1264 /*
1265  * Atomically extract and hold the physical page with the given
1266  * pmap and virtual address pair if that mapping permits the given
1267  * protection.
1268  */
1269 vm_page_t
1270 moea_extract_and_hold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1271 {
1272         struct  pvo_entry *pvo;
1273         vm_page_t m;
1274         vm_paddr_t pa;
1275
1276         m = NULL;
1277         pa = 0;
1278         PMAP_LOCK(pmap);
1279 retry:
1280         pvo = moea_pvo_find_va(pmap, va & ~ADDR_POFF, NULL);
1281         if (pvo != NULL && (pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_VALID) &&
1282             ((pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PTE_PP) == PTE_RW ||
1283              (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1284                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PTE_RPGN, &pa))
1285                         goto retry;
1286                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PTE_RPGN);
1287                 vm_page_hold(m);
1288         }
1289         PA_UNLOCK_COND(pa);
1290         PMAP_UNLOCK(pmap);
1291         return (m);
1292 }
1293
1294 void
1295 moea_init(mmu_t mmu)
1296 {
1297
1298         moea_upvo_zone = uma_zcreate("UPVO entry", sizeof (struct pvo_entry),
1299             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
1300             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1301         moea_mpvo_zone = uma_zcreate("MPVO entry", sizeof(struct pvo_entry),
1302             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
1303             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1304         moea_initialized = TRUE;
1305 }
1306
1307 boolean_t
1308 moea_is_referenced(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1309 {
1310         boolean_t rv;
1311
1312         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1313             ("moea_is_referenced: page %p is not managed", m));
1314         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1315         rv = moea_query_bit(m, PTE_REF);
1316         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1317         return (rv);
1318 }
1319
1320 boolean_t
1321 moea_is_modified(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1322 {
1323         boolean_t rv;
1324
1325         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1326             ("moea_is_modified: page %p is not managed", m));
1327
1328         /*
1329          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
1330          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
1331          * is clear, no PTEs can have PTE_CHG set.
1332          */
1333         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1334         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
1335                 return (FALSE);
1336         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1337         rv = moea_query_bit(m, PTE_CHG);
1338         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1339         return (rv);
1340 }
1341
1342 boolean_t
1343 moea_is_prefaultable(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1344 {
1345         struct pvo_entry *pvo;
1346         boolean_t rv;
1347
1348         PMAP_LOCK(pmap);
1349         pvo = moea_pvo_find_va(pmap, va & ~ADDR_POFF, NULL);
1350         rv = pvo == NULL || (pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_VALID) == 0;
1351         PMAP_UNLOCK(pmap);
1352         return (rv);
1353 }
1354
1355 void
1356 moea_clear_reference(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1357 {
1358
1359         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1360             ("moea_clear_reference: page %p is not managed", m));
1361         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1362         moea_clear_bit(m, PTE_REF);
1363         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1364 }
1365
1366 void
1367 moea_clear_modify(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1368 {
1369
1370         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1371             ("moea_clear_modify: page %p is not managed", m));
1372         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1373         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
1374             ("moea_clear_modify: page %p is exclusive busy", m));
1375
1376         /*
1377          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PTE_CHG
1378          * set.  If the object containing the page is locked and the page is
1379          * not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
1380          */
1381         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
1382                 return;
1383         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1384         moea_clear_bit(m, PTE_CHG);
1385         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1386 }
1387
1388 /*
1389  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
1390  */
1391 void
1392 moea_remove_write(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1393 {
1394         struct  pvo_entry *pvo;
1395         struct  pte *pt;
1396         pmap_t  pmap;
1397         u_int   lo;
1398
1399         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1400             ("moea_remove_write: page %p is not managed", m));
1401
1402         /*
1403          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
1404          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
1405          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
1406          */
1407         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1408         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
1409                 return;
1410         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1411         lo = moea_attr_fetch(m);
1412         powerpc_sync();
1413         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink) {
1414                 pmap = pvo->pvo_pmap;
1415                 PMAP_LOCK(pmap);
1416                 if ((pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PTE_PP) != PTE_BR) {
1417                         pt = moea_pvo_to_pte(pvo, -1);
1418                         pvo->pvo_pte.pte.pte_lo &= ~PTE_PP;
1419                         pvo->pvo_pte.pte.pte_lo |= PTE_BR;
1420                         if (pt != NULL) {
1421                                 moea_pte_synch(pt, &pvo->pvo_pte.pte);
1422                                 lo |= pvo->pvo_pte.pte.pte_lo;
1423                                 pvo->pvo_pte.pte.pte_lo &= ~PTE_CHG;
1424                                 moea_pte_change(pt, &pvo->pvo_pte.pte,
1425                                     pvo->pvo_vaddr);
1426                                 mtx_unlock(&moea_table_mutex);
1427                         }
1428                 }
1429                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1430         }
1431         if ((lo & PTE_CHG) != 0) {
1432                 moea_attr_clear(m, PTE_CHG);
1433                 vm_page_dirty(m);
1434         }
1435         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1436         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1437 }
1438
1439 /*
1440  *      moea_ts_referenced:
1441  *
1442  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
1443  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
1444  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
1445  *      reference bits set.
1446  *
1447  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
1448  *      should be tested and standardized at some point in the future for
1449  *      optimal aging of shared pages.
1450  */
1451 int
1452 moea_ts_referenced(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1453 {
1454         int count;
1455
1456         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1457             ("moea_ts_referenced: page %p is not managed", m));
1458         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1459         count = moea_clear_bit(m, PTE_REF);
1460         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1461         return (count);
1462 }
1463
1464 /*
1465  * Modify the WIMG settings of all mappings for a page.
1466  */
1467 void
1468 moea_page_set_memattr(mmu_t mmu, vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
1469 {
1470         struct  pvo_entry *pvo;
1471         struct  pvo_head *pvo_head;
1472         struct  pte *pt;
1473         pmap_t  pmap;
1474         u_int   lo;
1475
1476         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) {
1477                 m->md.mdpg_cache_attrs = ma;
1478                 return;
1479         }
1480
1481         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1482         pvo_head = vm_page_to_pvoh(m);
1483         lo = moea_calc_wimg(VM_PAGE_TO_PHYS(m), ma);
1484
1485         LIST_FOREACH(pvo, pvo_head, pvo_vlink) {
1486                 pmap = pvo->pvo_pmap;
1487                 PMAP_LOCK(pmap);
1488                 pt = moea_pvo_to_pte(pvo, -1);
1489                 pvo->pvo_pte.pte.pte_lo &= ~PTE_WIMG;
1490                 pvo->pvo_pte.pte.pte_lo |= lo;
1491                 if (pt != NULL) {
1492                         moea_pte_change(pt, &pvo->pvo_pte.pte,
1493                             pvo->pvo_vaddr);
1494                         if (pvo->pvo_pmap == kernel_pmap)
1495                                 isync();
1496                 }
1497                 mtx_unlock(&moea_table_mutex);
1498                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1499         }
1500         m->md.mdpg_cache_attrs = ma;
1501         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1502 }
1503
1504 /*
1505  * Map a wired page into kernel virtual address space.
1506  */
1507 void
1508 moea_kenter(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1509 {
1510
1511         moea_kenter_attr(mmu, va, pa, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1512 }
1513
1514 void
1515 moea_kenter_attr(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_offset_t pa, vm_memattr_t ma)
1516 {
1517         u_int           pte_lo;
1518         int             error;
1519
1520 #if 0
1521         if (va < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
1522                 panic("moea_kenter: attempt to enter non-kernel address %#x",
1523                     va);
1524 #endif
1525
1526         pte_lo = moea_calc_wimg(pa, ma);
1527
1528         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
1529         error = moea_pvo_enter(kernel_pmap, moea_upvo_zone,
1530             &moea_pvo_kunmanaged, va, pa, pte_lo, PVO_WIRED);
1531
1532         if (error != 0 && error != ENOENT)
1533                 panic("moea_kenter: failed to enter va %#x pa %#x: %d", va,
1534                     pa, error);
1535
1536         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
1537 }
1538
1539 /*
1540  * Extract the physical page address associated with the given kernel virtual
1541  * address.
1542  */
1543 vm_paddr_t
1544 moea_kextract(mmu_t mmu, vm_offset_t va)
1545 {
1546         struct          pvo_entry *pvo;
1547         vm_paddr_t pa;
1548
1549         /*
1550          * Allow direct mappings on 32-bit OEA
1551          */
1552         if (va < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
1553                 return (va);
1554         }
1555
1556         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
1557         pvo = moea_pvo_find_va(kernel_pmap, va & ~ADDR_POFF, NULL);
1558         KASSERT(pvo != NULL, ("moea_kextract: no addr found"));
1559         pa = (pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PTE_RPGN) | (va & ADDR_POFF);
1560         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
1561         return (pa);
1562 }
1563
1564 /*
1565  * Remove a wired page from kernel virtual address space.
1566  */
1567 void
1568 moea_kremove(mmu_t mmu, vm_offset_t va)
1569 {
1570
1571         moea_remove(mmu, kernel_pmap, va, va + PAGE_SIZE);
1572 }
1573
1574 /*
1575  * Map a range of physical addresses into kernel virtual address space.
1576  *
1577  * The value passed in *virt is a suggested virtual address for the mapping.
1578  * Architectures which can support a direct-mapped physical to virtual region
1579  * can return the appropriate address within that region, leaving '*virt'
1580  * unchanged.  We cannot and therefore do not; *virt is updated with the
1581  * first usable address after the mapped region.
1582  */
1583 vm_offset_t
1584 moea_map(mmu_t mmu, vm_offset_t *virt, vm_paddr_t pa_start,
1585     vm_paddr_t pa_end, int prot)
1586 {
1587         vm_offset_t     sva, va;
1588
1589         sva = *virt;
1590         va = sva;
1591         for (; pa_start < pa_end; pa_start += PAGE_SIZE, va += PAGE_SIZE)
1592                 moea_kenter(mmu, va, pa_start);
1593         *virt = va;
1594         return (sva);
1595 }
1596
1597 /*
1598  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
1599  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
1600  * be changed upwards or downwards in the future; it
1601  * is only necessary that true be returned for a small
1602  * subset of pmaps for proper page aging.
1603  */
1604 boolean_t
1605 moea_page_exists_quick(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_page_t m)
1606 {
1607         int loops;
1608         struct pvo_entry *pvo;
1609         boolean_t rv;
1610
1611         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1612             ("moea_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
1613         loops = 0;
1614         rv = FALSE;
1615         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1616         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink) {
1617                 if (pvo->pvo_pmap == pmap) {
1618                         rv = TRUE;
1619                         break;
1620                 }
1621                 if (++loops >= 16)
1622                         break;
1623         }
1624         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1625         return (rv);
1626 }
1627
1628 /*
1629  * Return the number of managed mappings to the given physical page
1630  * that are wired.
1631  */
1632 int
1633 moea_page_wired_mappings(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1634 {
1635         struct pvo_entry *pvo;
1636         int count;
1637
1638         count = 0;
1639         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
1640                 return (count);
1641         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1642         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink)
1643                 if ((pvo->pvo_vaddr & PVO_WIRED) != 0)
1644                         count++;
1645         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1646         return (count);
1647 }
1648
1649 static u_int    moea_vsidcontext;
1650
1651 void
1652 moea_pinit(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
1653 {
1654         int     i, mask;
1655         u_int   entropy;
1656
1657         KASSERT((int)pmap < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS, ("moea_pinit: virt pmap"));
1658         RB_INIT(&pmap->pmap_pvo);
1659
1660         entropy = 0;
1661         __asm __volatile("mftb %0" : "=r"(entropy));
1662
1663         if ((pmap->pmap_phys = (pmap_t)moea_kextract(mmu, (vm_offset_t)pmap))
1664             == NULL) {
1665                 pmap->pmap_phys = pmap;
1666         }
1667
1668
1669         mtx_lock(&moea_vsid_mutex);
1670         /*
1671          * Allocate some segment registers for this pmap.
1672          */
1673         for (i = 0; i < NPMAPS; i += VSID_NBPW) {
1674                 u_int   hash, n;
1675
1676                 /*
1677                  * Create a new value by mutiplying by a prime and adding in
1678                  * entropy from the timebase register.  This is to make the
1679                  * VSID more random so that the PT hash function collides
1680                  * less often.  (Note that the prime casues gcc to do shifts
1681                  * instead of a multiply.)
1682                  */
1683                 moea_vsidcontext = (moea_vsidcontext * 0x1105) + entropy;
1684                 hash = moea_vsidcontext & (NPMAPS - 1);
1685                 if (hash == 0)          /* 0 is special, avoid it */
1686                         continue;
1687                 n = hash >> 5;
1688                 mask = 1 << (hash & (VSID_NBPW - 1));
1689                 hash = (moea_vsidcontext & 0xfffff);
1690                 if (moea_vsid_bitmap[n] & mask) {       /* collision? */
1691                         /* anything free in this bucket? */
1692                         if (moea_vsid_bitmap[n] == 0xffffffff) {
1693                                 entropy = (moea_vsidcontext >> 20);
1694                                 continue;
1695                         }
1696                         i = ffs(~moea_vsid_bitmap[n]) - 1;
1697                         mask = 1 << i;
1698                         hash &= 0xfffff & ~(VSID_NBPW - 1);
1699                         hash |= i;
1700                 }
1701                 KASSERT(!(moea_vsid_bitmap[n] & mask),
1702                     ("Allocating in-use VSID group %#x\n", hash));
1703                 moea_vsid_bitmap[n] |= mask;
1704                 for (i = 0; i < 16; i++)
1705                         pmap->pm_sr[i] = VSID_MAKE(i, hash);
1706                 mtx_unlock(&moea_vsid_mutex);
1707                 return;
1708         }
1709
1710         mtx_unlock(&moea_vsid_mutex);
1711         panic("moea_pinit: out of segments");
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Initialize the pmap associated with process 0.
1716  */
1717 void
1718 moea_pinit0(mmu_t mmu, pmap_t pm)
1719 {
1720
1721         PMAP_LOCK_INIT(pm);
1722         moea_pinit(mmu, pm);
1723         bzero(&pm->pm_stats, sizeof(pm->pm_stats));
1724 }
1725
1726 /*
1727  * Set the physical protection on the specified range of this map as requested.
1728  */
1729 void
1730 moea_protect(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
1731     vm_prot_t prot)
1732 {
1733         struct  pvo_entry *pvo, *tpvo, key;
1734         struct  pte *pt;
1735
1736         KASSERT(pm == &curproc->p_vmspace->vm_pmap || pm == kernel_pmap,
1737             ("moea_protect: non current pmap"));
1738
1739         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1740                 moea_remove(mmu, pm, sva, eva);
1741                 return;
1742         }
1743
1744         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1745         PMAP_LOCK(pm);
1746         key.pvo_vaddr = sva;
1747         for (pvo = RB_NFIND(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, &key);
1748             pvo != NULL && PVO_VADDR(pvo) < eva; pvo = tpvo) {
1749                 tpvo = RB_NEXT(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, pvo);
1750                 if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
1751                         pvo->pvo_vaddr &= ~PVO_EXECUTABLE;
1752
1753                 /*
1754                  * Grab the PTE pointer before we diddle with the cached PTE
1755                  * copy.
1756                  */
1757                 pt = moea_pvo_to_pte(pvo, -1);
1758                 /*
1759                  * Change the protection of the page.
1760                  */
1761                 pvo->pvo_pte.pte.pte_lo &= ~PTE_PP;
1762                 pvo->pvo_pte.pte.pte_lo |= PTE_BR;
1763
1764                 /*
1765                  * If the PVO is in the page table, update that pte as well.
1766                  */
1767                 if (pt != NULL) {
1768                         moea_pte_change(pt, &pvo->pvo_pte.pte, pvo->pvo_vaddr);
1769                         mtx_unlock(&moea_table_mutex);
1770                 }
1771         }
1772         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1773         PMAP_UNLOCK(pm);
1774 }
1775
1776 /*
1777  * Map a list of wired pages into kernel virtual address space.  This is
1778  * intended for temporary mappings which do not need page modification or
1779  * references recorded.  Existing mappings in the region are overwritten.
1780  */
1781 void
1782 moea_qenter(mmu_t mmu, vm_offset_t sva, vm_page_t *m, int count)
1783 {
1784         vm_offset_t va;
1785
1786         va = sva;
1787         while (count-- > 0) {
1788                 moea_kenter(mmu, va, VM_PAGE_TO_PHYS(*m));
1789                 va += PAGE_SIZE;
1790                 m++;
1791         }
1792 }
1793
1794 /*
1795  * Remove page mappings from kernel virtual address space.  Intended for
1796  * temporary mappings entered by moea_qenter.
1797  */
1798 void
1799 moea_qremove(mmu_t mmu, vm_offset_t sva, int count)
1800 {
1801         vm_offset_t va;
1802
1803         va = sva;
1804         while (count-- > 0) {
1805                 moea_kremove(mmu, va);
1806                 va += PAGE_SIZE;
1807         }
1808 }
1809
1810 void
1811 moea_release(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
1812 {
1813         int idx, mask;
1814
1815         /*
1816          * Free segment register's VSID
1817          */
1818         if (pmap->pm_sr[0] == 0)
1819                 panic("moea_release");
1820
1821         mtx_lock(&moea_vsid_mutex);
1822         idx = VSID_TO_HASH(pmap->pm_sr[0]) & (NPMAPS-1);
1823         mask = 1 << (idx % VSID_NBPW);
1824         idx /= VSID_NBPW;
1825         moea_vsid_bitmap[idx] &= ~mask;
1826         mtx_unlock(&moea_vsid_mutex);
1827 }
1828
1829 /*
1830  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1831  */
1832 void
1833 moea_remove(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1834 {
1835         struct  pvo_entry *pvo, *tpvo, key;
1836
1837         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1838         PMAP_LOCK(pm);
1839         key.pvo_vaddr = sva;
1840         for (pvo = RB_NFIND(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, &key);
1841             pvo != NULL && PVO_VADDR(pvo) < eva; pvo = tpvo) {
1842                 tpvo = RB_NEXT(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, pvo);
1843                 moea_pvo_remove(pvo, -1);
1844         }
1845         PMAP_UNLOCK(pm);
1846         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1847 }
1848
1849 /*
1850  * Remove physical page from all pmaps in which it resides. moea_pvo_remove()
1851  * will reflect changes in pte's back to the vm_page.
1852  */
1853 void
1854 moea_remove_all(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1855 {
1856         struct  pvo_head *pvo_head;
1857         struct  pvo_entry *pvo, *next_pvo;
1858         pmap_t  pmap;
1859
1860         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1861         pvo_head = vm_page_to_pvoh(m);
1862         for (pvo = LIST_FIRST(pvo_head); pvo != NULL; pvo = next_pvo) {
1863                 next_pvo = LIST_NEXT(pvo, pvo_vlink);
1864
1865                 pmap = pvo->pvo_pmap;
1866                 PMAP_LOCK(pmap);
1867                 moea_pvo_remove(pvo, -1);
1868                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1869         }
1870         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) && moea_query_bit(m, PTE_CHG)) {
1871                 moea_attr_clear(m, PTE_CHG);
1872                 vm_page_dirty(m);
1873         }
1874         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1875         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1876 }
1877
1878 /*
1879  * Allocate a physical page of memory directly from the phys_avail map.
1880  * Can only be called from moea_bootstrap before avail start and end are
1881  * calculated.
1882  */
1883 static vm_offset_t
1884 moea_bootstrap_alloc(vm_size_t size, u_int align)
1885 {
1886         vm_offset_t     s, e;
1887         int             i, j;
1888
1889         size = round_page(size);
1890         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
1891                 if (align != 0)
1892                         s = (phys_avail[i] + align - 1) & ~(align - 1);
1893                 else
1894                         s = phys_avail[i];
1895                 e = s + size;
1896
1897                 if (s < phys_avail[i] || e > phys_avail[i + 1])
1898                         continue;
1899
1900                 if (s == phys_avail[i]) {
1901                         phys_avail[i] += size;
1902                 } else if (e == phys_avail[i + 1]) {
1903                         phys_avail[i + 1] -= size;
1904                 } else {
1905                         for (j = phys_avail_count * 2; j > i; j -= 2) {
1906                                 phys_avail[j] = phys_avail[j - 2];
1907                                 phys_avail[j + 1] = phys_avail[j - 1];
1908                         }
1909
1910                         phys_avail[i + 3] = phys_avail[i + 1];
1911                         phys_avail[i + 1] = s;
1912                         phys_avail[i + 2] = e;
1913                         phys_avail_count++;
1914                 }
1915
1916                 return (s);
1917         }
1918         panic("moea_bootstrap_alloc: could not allocate memory");
1919 }
1920
1921 static void
1922 moea_syncicache(vm_offset_t pa, vm_size_t len)
1923 {
1924         __syncicache((void *)pa, len);
1925 }
1926
1927 static int
1928 moea_pvo_enter(pmap_t pm, uma_zone_t zone, struct pvo_head *pvo_head,
1929     vm_offset_t va, vm_offset_t pa, u_int pte_lo, int flags)
1930 {
1931         struct  pvo_entry *pvo;
1932         u_int   sr;
1933         int     first;
1934         u_int   ptegidx;
1935         int     i;
1936         int     bootstrap;
1937
1938         moea_pvo_enter_calls++;
1939         first = 0;
1940         bootstrap = 0;
1941
1942         /*
1943          * Compute the PTE Group index.
1944          */
1945         va &= ~ADDR_POFF;
1946         sr = va_to_sr(pm->pm_sr, va);
1947         ptegidx = va_to_pteg(sr, va);
1948
1949         /*
1950          * Remove any existing mapping for this page.  Reuse the pvo entry if
1951          * there is a mapping.
1952          */
1953         mtx_lock(&moea_table_mutex);
1954         LIST_FOREACH(pvo, &moea_pvo_table[ptegidx], pvo_olink) {
1955                 if (pvo->pvo_pmap == pm && PVO_VADDR(pvo) == va) {
1956                         if ((pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PTE_RPGN) == pa &&
1957                             (pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PTE_PP) ==
1958                             (pte_lo & PTE_PP)) {
1959                                 mtx_unlock(&moea_table_mutex);
1960                                 return (0);
1961                         }
1962                         moea_pvo_remove(pvo, -1);
1963                         break;
1964                 }
1965         }
1966
1967         /*
1968          * If we aren't overwriting a mapping, try to allocate.
1969          */
1970         if (moea_initialized) {
1971                 pvo = uma_zalloc(zone, M_NOWAIT);
1972         } else {
1973                 if (moea_bpvo_pool_index >= BPVO_POOL_SIZE) {
1974                         panic("moea_enter: bpvo pool exhausted, %d, %d, %d",
1975                               moea_bpvo_pool_index, BPVO_POOL_SIZE,
1976                               BPVO_POOL_SIZE * sizeof(struct pvo_entry));
1977                 }
1978                 pvo = &moea_bpvo_pool[moea_bpvo_pool_index];
1979                 moea_bpvo_pool_index++;
1980                 bootstrap = 1;
1981         }
1982
1983         if (pvo == NULL) {
1984                 mtx_unlock(&moea_table_mutex);
1985                 return (ENOMEM);
1986         }
1987
1988         moea_pvo_entries++;
1989         pvo->pvo_vaddr = va;
1990         pvo->pvo_pmap = pm;
1991         LIST_INSERT_HEAD(&moea_pvo_table[ptegidx], pvo, pvo_olink);
1992         pvo->pvo_vaddr &= ~ADDR_POFF;
1993         if (flags & VM_PROT_EXECUTE)
1994                 pvo->pvo_vaddr |= PVO_EXECUTABLE;
1995         if (flags & PVO_WIRED)
1996                 pvo->pvo_vaddr |= PVO_WIRED;
1997         if (pvo_head != &moea_pvo_kunmanaged)
1998                 pvo->pvo_vaddr |= PVO_MANAGED;
1999         if (bootstrap)
2000                 pvo->pvo_vaddr |= PVO_BOOTSTRAP;
2001
2002         moea_pte_create(&pvo->pvo_pte.pte, sr, va, pa | pte_lo);
2003
2004         /*
2005          * Add to pmap list
2006          */
2007         RB_INSERT(pvo_tree, &pm->pmap_pvo, pvo);
2008
2009         /*
2010          * Remember if the list was empty and therefore will be the first
2011          * item.
2012          */
2013         if (LIST_FIRST(pvo_head) == NULL)
2014                 first = 1;
2015         LIST_INSERT_HEAD(pvo_head, pvo, pvo_vlink);
2016
2017         if (pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PVO_WIRED)
2018                 pm->pm_stats.wired_count++;
2019         pm->pm_stats.resident_count++;
2020
2021         i = moea_pte_insert(ptegidx, &pvo->pvo_pte.pte);
2022         KASSERT(i < 8, ("Invalid PTE index"));
2023         if (i >= 0) {
2024                 PVO_PTEGIDX_SET(pvo, i);
2025         } else {
2026                 panic("moea_pvo_enter: overflow");
2027                 moea_pte_overflow++;
2028         }
2029         mtx_unlock(&moea_table_mutex);
2030
2031         return (first ? ENOENT : 0);
2032 }
2033
2034 static void
2035 moea_pvo_remove(struct pvo_entry *pvo, int pteidx)
2036 {
2037         struct  pte *pt;
2038
2039         /*
2040          * If there is an active pte entry, we need to deactivate it (and
2041          * save the ref & cfg bits).
2042          */
2043         pt = moea_pvo_to_pte(pvo, pteidx);
2044         if (pt != NULL) {
2045                 moea_pte_unset(pt, &pvo->pvo_pte.pte, pvo->pvo_vaddr);
2046                 mtx_unlock(&moea_table_mutex);
2047                 PVO_PTEGIDX_CLR(pvo);
2048         } else {
2049                 moea_pte_overflow--;
2050         }
2051
2052         /*
2053          * Update our statistics.
2054          */
2055         pvo->pvo_pmap->pm_stats.resident_count--;
2056         if (pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PVO_WIRED)
2057                 pvo->pvo_pmap->pm_stats.wired_count--;
2058
2059         /*
2060          * Save the REF/CHG bits into their cache if the page is managed.
2061          */
2062         if ((pvo->pvo_vaddr & PVO_MANAGED) == PVO_MANAGED) {
2063                 struct  vm_page *pg;
2064
2065                 pg = PHYS_TO_VM_PAGE(pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PTE_RPGN);
2066                 if (pg != NULL) {
2067                         moea_attr_save(pg, pvo->pvo_pte.pte.pte_lo &
2068                             (PTE_REF | PTE_CHG));
2069                 }
2070         }
2071
2072         /*
2073          * Remove this PVO from the PV and pmap lists.
2074          */
2075         LIST_REMOVE(pvo, pvo_vlink);
2076         RB_REMOVE(pvo_tree, &pvo->pvo_pmap->pmap_pvo, pvo);
2077
2078         /*
2079          * Remove this from the overflow list and return it to the pool
2080          * if we aren't going to reuse it.
2081          */
2082         LIST_REMOVE(pvo, pvo_olink);
2083         if (!(pvo->pvo_vaddr & PVO_BOOTSTRAP))
2084                 uma_zfree(pvo->pvo_vaddr & PVO_MANAGED ? moea_mpvo_zone :
2085                     moea_upvo_zone, pvo);
2086         moea_pvo_entries--;
2087         moea_pvo_remove_calls++;
2088 }
2089
2090 static __inline int
2091 moea_pvo_pte_index(const struct pvo_entry *pvo, int ptegidx)
2092 {
2093         int     pteidx;
2094
2095         /*
2096          * We can find the actual pte entry without searching by grabbing
2097          * the PTEG index from 3 unused bits in pte_lo[11:9] and by
2098          * noticing the HID bit.
2099          */
2100         pteidx = ptegidx * 8 + PVO_PTEGIDX_GET(pvo);
2101         if (pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_HID)
2102                 pteidx ^= moea_pteg_mask * 8;
2103
2104         return (pteidx);
2105 }
2106
2107 static struct pvo_entry *
2108 moea_pvo_find_va(pmap_t pm, vm_offset_t va, int *pteidx_p)
2109 {
2110         struct  pvo_entry *pvo;
2111         int     ptegidx;
2112         u_int   sr;
2113
2114         va &= ~ADDR_POFF;
2115         sr = va_to_sr(pm->pm_sr, va);
2116         ptegidx = va_to_pteg(sr, va);
2117
2118         mtx_lock(&moea_table_mutex);
2119         LIST_FOREACH(pvo, &moea_pvo_table[ptegidx], pvo_olink) {
2120                 if (pvo->pvo_pmap == pm && PVO_VADDR(pvo) == va) {
2121                         if (pteidx_p)
2122                                 *pteidx_p = moea_pvo_pte_index(pvo, ptegidx);
2123                         break;
2124                 }
2125         }
2126         mtx_unlock(&moea_table_mutex);
2127
2128         return (pvo);
2129 }
2130
2131 static struct pte *
2132 moea_pvo_to_pte(const struct pvo_entry *pvo, int pteidx)
2133 {
2134         struct  pte *pt;
2135
2136         /*
2137          * If we haven't been supplied the ptegidx, calculate it.
2138          */
2139         if (pteidx == -1) {
2140                 int     ptegidx;
2141                 u_int   sr;
2142
2143                 sr = va_to_sr(pvo->pvo_pmap->pm_sr, pvo->pvo_vaddr);
2144                 ptegidx = va_to_pteg(sr, pvo->pvo_vaddr);
2145                 pteidx = moea_pvo_pte_index(pvo, ptegidx);
2146         }
2147
2148         pt = &moea_pteg_table[pteidx >> 3].pt[pteidx & 7];
2149         mtx_lock(&moea_table_mutex);
2150
2151         if ((pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_VALID) && !PVO_PTEGIDX_ISSET(pvo)) {
2152                 panic("moea_pvo_to_pte: pvo %p has valid pte in pvo but no "
2153                     "valid pte index", pvo);
2154         }
2155
2156         if ((pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_VALID) == 0 && PVO_PTEGIDX_ISSET(pvo)) {
2157                 panic("moea_pvo_to_pte: pvo %p has valid pte index in pvo "
2158                     "pvo but no valid pte", pvo);
2159         }
2160
2161         if ((pt->pte_hi ^ (pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & ~PTE_VALID)) == PTE_VALID) {
2162                 if ((pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_VALID) == 0) {
2163                         panic("moea_pvo_to_pte: pvo %p has valid pte in "
2164                             "moea_pteg_table %p but invalid in pvo", pvo, pt);
2165                 }
2166
2167                 if (((pt->pte_lo ^ pvo->pvo_pte.pte.pte_lo) & ~(PTE_CHG|PTE_REF))
2168                     != 0) {
2169                         panic("moea_pvo_to_pte: pvo %p pte does not match "
2170                             "pte %p in moea_pteg_table", pvo, pt);
2171                 }
2172
2173                 mtx_assert(&moea_table_mutex, MA_OWNED);
2174                 return (pt);
2175         }
2176
2177         if (pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_VALID) {
2178                 panic("moea_pvo_to_pte: pvo %p has invalid pte %p in "
2179                     "moea_pteg_table but valid in pvo: %8x, %8x", pvo, pt, pvo->pvo_pte.pte.pte_hi, pt->pte_hi);
2180         }
2181
2182         mtx_unlock(&moea_table_mutex);
2183         return (NULL);
2184 }
2185
2186 /*
2187  * XXX: THIS STUFF SHOULD BE IN pte.c?
2188  */
2189 int
2190 moea_pte_spill(vm_offset_t addr)
2191 {
2192         struct  pvo_entry *source_pvo, *victim_pvo;
2193         struct  pvo_entry *pvo;
2194         int     ptegidx, i, j;
2195         u_int   sr;
2196         struct  pteg *pteg;
2197         struct  pte *pt;
2198
2199         moea_pte_spills++;
2200
2201         sr = mfsrin(addr);
2202         ptegidx = va_to_pteg(sr, addr);
2203
2204         /*
2205          * Have to substitute some entry.  Use the primary hash for this.
2206          * Use low bits of timebase as random generator.
2207          */
2208         pteg = &moea_pteg_table[ptegidx];
2209         mtx_lock(&moea_table_mutex);
2210         __asm __volatile("mftb %0" : "=r"(i));
2211         i &= 7;
2212         pt = &pteg->pt[i];
2213
2214         source_pvo = NULL;
2215         victim_pvo = NULL;
2216         LIST_FOREACH(pvo, &moea_pvo_table[ptegidx], pvo_olink) {
2217                 /*
2218                  * We need to find a pvo entry for this address.
2219                  */
2220                 if (source_pvo == NULL &&
2221                     moea_pte_match(&pvo->pvo_pte.pte, sr, addr,
2222                     pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_HID)) {
2223                         /*
2224                          * Now found an entry to be spilled into the pteg.
2225                          * The PTE is now valid, so we know it's active.
2226                          */
2227                         j = moea_pte_insert(ptegidx, &pvo->pvo_pte.pte);
2228
2229                         if (j >= 0) {
2230                                 PVO_PTEGIDX_SET(pvo, j);
2231                                 moea_pte_overflow--;
2232                                 mtx_unlock(&moea_table_mutex);
2233                                 return (1);
2234                         }
2235
2236                         source_pvo = pvo;
2237
2238                         if (victim_pvo != NULL)
2239                                 break;
2240                 }
2241
2242                 /*
2243                  * We also need the pvo entry of the victim we are replacing
2244                  * so save the R & C bits of the PTE.
2245                  */
2246                 if ((pt->pte_hi & PTE_HID) == 0 && victim_pvo == NULL &&
2247                     moea_pte_compare(pt, &pvo->pvo_pte.pte)) {
2248                         victim_pvo = pvo;
2249                         if (source_pvo != NULL)
2250                                 break;
2251                 }
2252         }
2253
2254         if (source_pvo == NULL) {
2255                 mtx_unlock(&moea_table_mutex);
2256                 return (0);
2257         }
2258
2259         if (victim_pvo == NULL) {
2260                 if ((pt->pte_hi & PTE_HID) == 0)
2261                         panic("moea_pte_spill: victim p-pte (%p) has no pvo"
2262                             "entry", pt);
2263
2264                 /*
2265                  * If this is a secondary PTE, we need to search it's primary
2266                  * pvo bucket for the matching PVO.
2267                  */
2268                 LIST_FOREACH(pvo, &moea_pvo_table[ptegidx ^ moea_pteg_mask],
2269                     pvo_olink) {
2270                         /*
2271                          * We also need the pvo entry of the victim we are
2272                          * replacing so save the R & C bits of the PTE.
2273                          */
2274                         if (moea_pte_compare(pt, &pvo->pvo_pte.pte)) {
2275                                 victim_pvo = pvo;
2276                                 break;
2277                         }
2278                 }
2279
2280                 if (victim_pvo == NULL)
2281                         panic("moea_pte_spill: victim s-pte (%p) has no pvo"
2282                             "entry", pt);
2283         }
2284
2285         /*
2286          * We are invalidating the TLB entry for the EA we are replacing even
2287          * though it's valid.  If we don't, we lose any ref/chg bit changes
2288          * contained in the TLB entry.
2289          */
2290         source_pvo->pvo_pte.pte.pte_hi &= ~PTE_HID;
2291
2292         moea_pte_unset(pt, &victim_pvo->pvo_pte.pte, victim_pvo->pvo_vaddr);
2293         moea_pte_set(pt, &source_pvo->pvo_pte.pte);
2294
2295         PVO_PTEGIDX_CLR(victim_pvo);
2296         PVO_PTEGIDX_SET(source_pvo, i);
2297         moea_pte_replacements++;
2298
2299         mtx_unlock(&moea_table_mutex);
2300         return (1);
2301 }
2302
2303 static __inline struct pvo_entry *
2304 moea_pte_spillable_ident(u_int ptegidx)
2305 {
2306         struct  pte *pt;
2307         struct  pvo_entry *pvo_walk, *pvo = NULL;
2308
2309         LIST_FOREACH(pvo_walk, &moea_pvo_table[ptegidx], pvo_olink) {
2310                 if (pvo_walk->pvo_vaddr & PVO_WIRED)
2311                         continue;
2312
2313                 if (!(pvo_walk->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_VALID))
2314                         continue;
2315
2316                 pt = moea_pvo_to_pte(pvo_walk, -1);
2317
2318                 if (pt == NULL)
2319                         continue;
2320
2321                 pvo = pvo_walk;
2322
2323                 mtx_unlock(&moea_table_mutex);
2324                 if (!(pt->pte_lo & PTE_REF))
2325                         return (pvo_walk);
2326         }
2327
2328         return (pvo);
2329 }
2330
2331 static int
2332 moea_pte_insert(u_int ptegidx, struct pte *pvo_pt)
2333 {
2334         struct  pte *pt;
2335         struct  pvo_entry *victim_pvo;
2336         int     i;
2337         int     victim_idx;
2338         u_int   pteg_bkpidx = ptegidx;
2339
2340         mtx_assert(&moea_table_mutex, MA_OWNED);
2341
2342         /*
2343          * First try primary hash.
2344          */
2345         for (pt = moea_pteg_table[ptegidx].pt, i = 0; i < 8; i++, pt++) {
2346                 if ((pt->pte_hi & PTE_VALID) == 0) {
2347                         pvo_pt->pte_hi &= ~PTE_HID;
2348                         moea_pte_set(pt, pvo_pt);
2349                         return (i);
2350                 }
2351         }
2352
2353         /*
2354          * Now try secondary hash.
2355          */
2356         ptegidx ^= moea_pteg_mask;
2357
2358         for (pt = moea_pteg_table[ptegidx].pt, i = 0; i < 8; i++, pt++) {
2359                 if ((pt->pte_hi & PTE_VALID) == 0) {
2360                         pvo_pt->pte_hi |= PTE_HID;
2361                         moea_pte_set(pt, pvo_pt);
2362                         return (i);
2363                 }
2364         }
2365
2366         /* Try again, but this time try to force a PTE out. */
2367         ptegidx = pteg_bkpidx;
2368
2369         victim_pvo = moea_pte_spillable_ident(ptegidx);
2370         if (victim_pvo == NULL) {
2371                 ptegidx ^= moea_pteg_mask;
2372                 victim_pvo = moea_pte_spillable_ident(ptegidx);
2373         }
2374
2375         if (victim_pvo == NULL) {
2376                 panic("moea_pte_insert: overflow");
2377                 return (-1);
2378         }
2379
2380         victim_idx = moea_pvo_pte_index(victim_pvo, ptegidx);
2381
2382         if (pteg_bkpidx == ptegidx)
2383                 pvo_pt->pte_hi &= ~PTE_HID;
2384         else
2385                 pvo_pt->pte_hi |= PTE_HID;
2386
2387         /*
2388          * Synchronize the sacrifice PTE with its PVO, then mark both
2389          * invalid. The PVO will be reused when/if the VM system comes
2390          * here after a fault.
2391          */
2392         pt = &moea_pteg_table[victim_idx >> 3].pt[victim_idx & 7];
2393
2394         if (pt->pte_hi != victim_pvo->pvo_pte.pte.pte_hi)
2395             panic("Victim PVO doesn't match PTE! PVO: %8x, PTE: %8x", victim_pvo->pvo_pte.pte.pte_hi, pt->pte_hi);
2396
2397         /*
2398          * Set the new PTE.
2399          */
2400         moea_pte_unset(pt, &victim_pvo->pvo_pte.pte, victim_pvo->pvo_vaddr);
2401         PVO_PTEGIDX_CLR(victim_pvo);
2402         moea_pte_overflow++;
2403         moea_pte_set(pt, pvo_pt);
2404
2405         return (victim_idx & 7);
2406 }
2407
2408 static boolean_t
2409 moea_query_bit(vm_page_t m, int ptebit)
2410 {
2411         struct  pvo_entry *pvo;
2412         struct  pte *pt;
2413
2414         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2415         if (moea_attr_fetch(m) & ptebit)
2416                 return (TRUE);
2417
2418         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink) {
2419
2420                 /*
2421                  * See if we saved the bit off.  If so, cache it and return
2422                  * success.
2423                  */
2424                 if (pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & ptebit) {
2425                         moea_attr_save(m, ptebit);
2426                         return (TRUE);
2427                 }
2428         }
2429
2430         /*
2431          * No luck, now go through the hard part of looking at the PTEs
2432          * themselves.  Sync so that any pending REF/CHG bits are flushed to
2433          * the PTEs.
2434          */
2435         powerpc_sync();
2436         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink) {
2437
2438                 /*
2439                  * See if this pvo has a valid PTE.  if so, fetch the
2440                  * REF/CHG bits from the valid PTE.  If the appropriate
2441                  * ptebit is set, cache it and return success.
2442                  */
2443                 pt = moea_pvo_to_pte(pvo, -1);
2444                 if (pt != NULL) {
2445                         moea_pte_synch(pt, &pvo->pvo_pte.pte);
2446                         mtx_unlock(&moea_table_mutex);
2447                         if (pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & ptebit) {
2448                                 moea_attr_save(m, ptebit);
2449                                 return (TRUE);
2450                         }
2451                 }
2452         }
2453
2454         return (FALSE);
2455 }
2456
2457 static u_int
2458 moea_clear_bit(vm_page_t m, int ptebit)
2459 {
2460         u_int   count;
2461         struct  pvo_entry *pvo;
2462         struct  pte *pt;
2463
2464         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2465
2466         /*
2467          * Clear the cached value.
2468          */
2469         moea_attr_clear(m, ptebit);
2470
2471         /*
2472          * Sync so that any pending REF/CHG bits are flushed to the PTEs (so
2473          * we can reset the right ones).  note that since the pvo entries and
2474          * list heads are accessed via BAT0 and are never placed in the page
2475          * table, we don't have to worry about further accesses setting the
2476          * REF/CHG bits.
2477          */
2478         powerpc_sync();
2479
2480         /*
2481          * For each pvo entry, clear the pvo's ptebit.  If this pvo has a
2482          * valid pte clear the ptebit from the valid pte.
2483          */
2484         count = 0;
2485         LIST_FOREACH(pvo, vm_page_to_pvoh(m), pvo_vlink) {
2486                 pt = moea_pvo_to_pte(pvo, -1);
2487                 if (pt != NULL) {
2488                         moea_pte_synch(pt, &pvo->pvo_pte.pte);
2489                         if (pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & ptebit) {
2490                                 count++;
2491                                 moea_pte_clear(pt, PVO_VADDR(pvo), ptebit);
2492                         }
2493                         mtx_unlock(&moea_table_mutex);
2494                 }
2495                 pvo->pvo_pte.pte.pte_lo &= ~ptebit;
2496         }
2497
2498         return (count);
2499 }
2500
2501 /*
2502  * Return true if the physical range is encompassed by the battable[idx]
2503  */
2504 static int
2505 moea_bat_mapped(int idx, vm_offset_t pa, vm_size_t size)
2506 {
2507         u_int prot;
2508         u_int32_t start;
2509         u_int32_t end;
2510         u_int32_t bat_ble;
2511
2512         /*
2513          * Return immediately if not a valid mapping
2514          */
2515         if (!(battable[idx].batu & BAT_Vs))
2516                 return (EINVAL);
2517
2518         /*
2519          * The BAT entry must be cache-inhibited, guarded, and r/w
2520          * so it can function as an i/o page
2521          */
2522         prot = battable[idx].batl & (BAT_I|BAT_G|BAT_PP_RW);
2523         if (prot != (BAT_I|BAT_G|BAT_PP_RW))
2524                 return (EPERM);
2525
2526         /*
2527          * The address should be within the BAT range. Assume that the
2528          * start address in the BAT has the correct alignment (thus
2529          * not requiring masking)
2530          */
2531         start = battable[idx].batl & BAT_PBS;
2532         bat_ble = (battable[idx].batu & ~(BAT_EBS)) | 0x03;
2533         end = start | (bat_ble << 15) | 0x7fff;
2534
2535         if ((pa < start) || ((pa + size) > end))
2536                 return (ERANGE);
2537
2538         return (0);
2539 }
2540
2541 boolean_t
2542 moea_dev_direct_mapped(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2543 {
2544         int i;
2545
2546         /*
2547          * This currently does not work for entries that
2548          * overlap 256M BAT segments.
2549          */
2550
2551         for(i = 0; i < 16; i++)
2552                 if (moea_bat_mapped(i, pa, size) == 0)
2553                         return (0);
2554
2555         return (EFAULT);
2556 }
2557
2558 /*
2559  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
2560  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
2561  * routine is intended to be used for mapping device memory,
2562  * NOT real memory.
2563  */
2564 void *
2565 moea_mapdev(mmu_t mmu, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2566 {
2567
2568         return (moea_mapdev_attr(mmu, pa, size, VM_MEMATTR_DEFAULT));
2569 }
2570
2571 void *
2572 moea_mapdev_attr(mmu_t mmu, vm_offset_t pa, vm_size_t size, vm_memattr_t ma)
2573 {
2574         vm_offset_t va, tmpva, ppa, offset;
2575         int i;
2576
2577         ppa = trunc_page(pa);
2578         offset = pa & PAGE_MASK;
2579         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2580
2581         /*
2582          * If the physical address lies within a valid BAT table entry,
2583          * return the 1:1 mapping. This currently doesn't work
2584          * for regions that overlap 256M BAT segments.
2585          */
2586         for (i = 0; i < 16; i++) {
2587                 if (moea_bat_mapped(i, pa, size) == 0)
2588                         return ((void *) pa);
2589         }
2590
2591         va = kva_alloc(size);
2592         if (!va)
2593                 panic("moea_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
2594
2595         for (tmpva = va; size > 0;) {
2596                 moea_kenter_attr(mmu, tmpva, ppa, ma);
2597                 tlbie(tmpva);
2598                 size -= PAGE_SIZE;
2599                 tmpva += PAGE_SIZE;
2600                 ppa += PAGE_SIZE;
2601         }
2602
2603         return ((void *)(va + offset));
2604 }
2605
2606 void
2607 moea_unmapdev(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_size_t size)
2608 {
2609         vm_offset_t base, offset;
2610
2611         /*
2612          * If this is outside kernel virtual space, then it's a
2613          * battable entry and doesn't require unmapping
2614          */
2615         if ((va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) && (va <= virtual_end)) {
2616                 base = trunc_page(va);
2617                 offset = va & PAGE_MASK;
2618                 size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2619                 kva_free(base, size);
2620         }
2621 }
2622
2623 static void
2624 moea_sync_icache(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
2625 {
2626         struct pvo_entry *pvo;
2627         vm_offset_t lim;
2628         vm_paddr_t pa;
2629         vm_size_t len;
2630
2631         PMAP_LOCK(pm);
2632         while (sz > 0) {
2633                 lim = round_page(va);
2634                 len = MIN(lim - va, sz);
2635                 pvo = moea_pvo_find_va(pm, va & ~ADDR_POFF, NULL);
2636                 if (pvo != NULL) {
2637                         pa = (pvo->pvo_pte.pte.pte_lo & PTE_RPGN) |
2638                             (va & ADDR_POFF);
2639                         moea_syncicache(pa, len);
2640                 }
2641                 va += len;
2642                 sz -= len;
2643         }
2644         PMAP_UNLOCK(pm);
2645 }
2646
2647 vm_offset_t
2648 moea_dumpsys_map(mmu_t mmu, struct pmap_md *md, vm_size_t ofs,
2649     vm_size_t *sz)
2650 {
2651         if (md->md_vaddr == ~0UL)
2652             return (md->md_paddr + ofs);
2653         else
2654             return (md->md_vaddr + ofs);
2655 }
2656
2657 struct pmap_md *
2658 moea_scan_md(mmu_t mmu, struct pmap_md *prev)
2659 {
2660         static struct pmap_md md;
2661         struct pvo_entry *pvo;
2662         vm_offset_t va;
2663
2664         if (dumpsys_minidump) {
2665                 md.md_paddr = ~0UL;     /* Minidumps use virtual addresses. */
2666                 if (prev == NULL) {
2667                         /* 1st: kernel .data and .bss. */
2668                         md.md_index = 1;
2669                         md.md_vaddr = trunc_page((uintptr_t)_etext);
2670                         md.md_size = round_page((uintptr_t)_end) - md.md_vaddr;
2671                         return (&md);
2672                 }
2673                 switch (prev->md_index) {
2674                 case 1:
2675                         /* 2nd: msgbuf and tables (see pmap_bootstrap()). */
2676                         md.md_index = 2;
2677                         md.md_vaddr = (vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr;
2678                         md.md_size = round_page(msgbufp->msg_size);
2679                         break;
2680                 case 2:
2681                         /* 3rd: kernel VM. */
2682                         va = prev->md_vaddr + prev->md_size;
2683                         /* Find start of next chunk (from va). */
2684                         while (va < virtual_end) {
2685                                 /* Don't dump the buffer cache. */
2686                                 if (va >= kmi.buffer_sva &&
2687                                     va < kmi.buffer_eva) {
2688                                         va = kmi.buffer_eva;
2689                                         continue;
2690                                 }
2691                                 pvo = moea_pvo_find_va(kernel_pmap,
2692                                     va & ~ADDR_POFF, NULL);
2693                                 if (pvo != NULL &&
2694                                     (pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_VALID))
2695                                         break;
2696                                 va += PAGE_SIZE;
2697                         }
2698                         if (va < virtual_end) {
2699                                 md.md_vaddr = va;
2700                                 va += PAGE_SIZE;
2701                                 /* Find last page in chunk. */
2702                                 while (va < virtual_end) {
2703                                         /* Don't run into the buffer cache. */
2704                                         if (va == kmi.buffer_sva)
2705                                                 break;
2706                                         pvo = moea_pvo_find_va(kernel_pmap,
2707                                             va & ~ADDR_POFF, NULL);
2708                                         if (pvo == NULL ||
2709                                             !(pvo->pvo_pte.pte.pte_hi & PTE_VALID))
2710                                                 break;
2711                                         va += PAGE_SIZE;
2712                                 }
2713                                 md.md_size = va - md.md_vaddr;
2714                                 break;
2715                         }
2716                         md.md_index = 3;
2717                         /* FALLTHROUGH */
2718                 default:
2719                         return (NULL);
2720                 }
2721         } else { /* minidumps */
2722                 mem_regions(&pregions, &pregions_sz,
2723                     &regions, &regions_sz);
2724
2725                 if (prev == NULL) {
2726                         /* first physical chunk. */
2727                         md.md_paddr = pregions[0].mr_start;
2728                         md.md_size = pregions[0].mr_size;
2729                         md.md_vaddr = ~0UL;
2730                         md.md_index = 1;
2731                 } else if (md.md_index < pregions_sz) {
2732                         md.md_paddr = pregions[md.md_index].mr_start;
2733                         md.md_size = pregions[md.md_index].mr_size;
2734                         md.md_vaddr = ~0UL;
2735                         md.md_index++;
2736                 } else {
2737                         /* There's no next physical chunk. */
2738                         return (NULL);
2739                 }
2740         }
2741
2742         return (&md);
2743 }