sys/powerpc/booke/booke_machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (C) 2006-2012 Semihalf
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  15  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  16  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN
  17  * NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  18  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED
  19  * TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
  20  * PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
  21  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
  22  * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  23  * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  24  */
  25 /*-
  26  * Copyright (C) 2001 Benno Rice
  27  * All rights reserved.
  28  *
  29  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  30  * modification, are permitted provided that the following conditions
  31  * are met:
  32  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  33  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  34  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  35  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  36  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  37  *
  38  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY Benno Rice ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  39  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  40  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  41  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  42  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  43  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  44  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  45  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  46  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  47  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  48  * $NetBSD: machdep.c,v 1.74.2.1 2000/11/01 16:13:48 tv Exp $
  49  */
  50 /*-
  51  * Copyright (C) 1995, 1996 Wolfgang Solfrank.
  52  * Copyright (C) 1995, 1996 TooLs GmbH.
  53  * All rights reserved.
  54  *
  55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  56  * modification, are permitted provided that the following conditions
  57  * are met:
  58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  63  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  64  *    must display the following acknowledgement:
  65  *      This product includes software developed by TooLs GmbH.
  66  * 4. The name of TooLs GmbH may not be used to endorse or promote products
  67  *    derived from this software without specific prior written permission.
  68  *
  69  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY TOOLS GMBH ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  70  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  71  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  72  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  73  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  74  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  75  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  76  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  77  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  78  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  79  */
  80
  81 #include <sys/cdefs.h>
  82 __FBSDID("$FreeBSD$");
  83
  84 #include "opt_ddb.h"
  85 #include "opt_hwpmc_hooks.h"
  86 #include "opt_kstack_pages.h"
  87 #include "opt_platform.h"
  88
  89 #include <sys/cdefs.h>
  90 #include <sys/types.h>
  91 #include <sys/param.h>
  92 #include <sys/proc.h>
  93 #include <sys/systm.h>
  94 #include <sys/time.h>
  95 #include <sys/bio.h>
  96 #include <sys/buf.h>
  97 #include <sys/bus.h>
  98 #include <sys/cons.h>
  99 #include <sys/cpu.h>
 100 #include <sys/kdb.h>
 101 #include <sys/kernel.h>
 102 #include <sys/lock.h>
 103 #include <sys/mutex.h>
 104 #include <sys/rwlock.h>
 105 #include <sys/sysctl.h>
 106 #include <sys/exec.h>
 107 #include <sys/ktr.h>
 108 #include <sys/syscallsubr.h>
 109 #include <sys/sysproto.h>
 110 #include <sys/signalvar.h>
 111 #include <sys/sysent.h>
 112 #include <sys/imgact.h>
 113 #include <sys/msgbuf.h>
 114 #include <sys/ptrace.h>
 115
 116 #include <vm/vm.h>
 117 #include <vm/pmap.h>
 118 #include <vm/vm_page.h>
 119 #include <vm/vm_object.h>
 120 #include <vm/vm_pager.h>
 121
 122 #include <machine/cpu.h>
 123 #include <machine/kdb.h>
 124 #include <machine/reg.h>
 125 #include <machine/vmparam.h>
 126 #include <machine/spr.h>
 127 #include <machine/hid.h>
 128 #include <machine/psl.h>
 129 #include <machine/trap.h>
 130 #include <machine/md_var.h>
 131 #include <machine/mmuvar.h>
 132 #include <machine/sigframe.h>
 133 #include <machine/machdep.h>
 134 #include <machine/metadata.h>
 135 #include <machine/platform.h>
 136
 137 #include <sys/linker.h>
 138 #include <sys/reboot.h>
 139
 140 #include <contrib/libfdt/libfdt.h>
 141 #include <dev/fdt/fdt_common.h>
 142 #include <dev/ofw/openfirm.h>
 143
 144 #ifdef DDB
 145 #include <ddb/ddb.h>
 146 #endif
 147
 148 #ifdef  DEBUG
 149 #define debugf(fmt, args...) printf(fmt, ##args)
 150 #else
 151 #define debugf(fmt, args...)
 152 #endif
 153
 154 extern unsigned char _etext[];
 155 extern unsigned char _edata[];
 156 extern unsigned char __bss_start[];
 157 extern unsigned char __sbss_start[];
 158 extern unsigned char __sbss_end[];
 159 extern unsigned char _end[];
 160 extern vm_offset_t __endkernel;
 161 extern vm_paddr_t kernload;
 162
 163 /*
 164  * Bootinfo is passed to us by legacy loaders. Save the address of the
 165  * structure to handle backward compatibility.
 166  */
 167 uint32_t *bootinfo;
 168
 169 void print_kernel_section_addr(void);
 170 void print_kenv(void);
 171 uintptr_t booke_init(u_long, u_long);
 172 void ivor_setup(void);
 173
 174 extern void *interrupt_vector_base;
 175 extern void *int_critical_input;
 176 extern void *int_machine_check;
 177 extern void *int_data_storage;
 178 extern void *int_instr_storage;
 179 extern void *int_external_input;
 180 extern void *int_alignment;
 181 extern void *int_fpu;
 182 extern void *int_program;
 183 extern void *int_syscall;
 184 extern void *int_decrementer;
 185 extern void *int_fixed_interval_timer;
 186 extern void *int_watchdog;
 187 extern void *int_data_tlb_error;
 188 extern void *int_inst_tlb_error;
 189 extern void *int_debug;
 190 extern void *int_debug_ed;
 191 extern void *int_vec;
 192 extern void *int_vecast;
 193 #ifdef __SPE__
 194 extern void *int_spe_fpdata;
 195 extern void *int_spe_fpround;
 196 #endif
 197 #ifdef HWPMC_HOOKS
 198 extern void *int_performance_counter;
 199 #endif
 200
 201 #define SET_TRAP(ivor, handler) \
 202         KASSERT(((uintptr_t)(&handler) & ~0xffffUL) == \
 203             ((uintptr_t)(&interrupt_vector_base) & ~0xffffUL), \
 204             ("Handler " #handler " too far from interrupt vector base")); \
 205         mtspr(ivor, (uintptr_t)(&handler) & 0xffffUL);
 206
 207 uintptr_t powerpc_init(vm_offset_t fdt, vm_offset_t, vm_offset_t, void *mdp,
 208     uint32_t mdp_cookie);
 209 void booke_cpu_init(void);
 210
 211 void
 212 booke_cpu_init(void)
 213 {
 214
 215         cpu_features |= PPC_FEATURE_BOOKE;
 216
 217         psl_kernset = PSL_CE | PSL_ME | PSL_EE;
 218 #ifdef __powerpc64__
 219         psl_kernset |= PSL_CM;
 220 #endif
 221         psl_userset = psl_kernset | PSL_PR;
 222 #ifdef __powerpc64__
 223         psl_userset32 = psl_userset & ~PSL_CM;
 224 #endif
 225         /*
 226          * Zeroed bits in this variable signify that the value of the bit
 227          * in its position is allowed to vary between userspace contexts.
 228          *
 229          * All other bits are required to be identical for every userspace
 230          * context. The actual *value* of the bit is determined by
 231          * psl_userset and/or psl_userset32, and is not allowed to change.
 232          *
 233          * Remember to update this set when implementing support for
 234          * *conditionally* enabling a processor facility. Failing to do
 235          * this will cause swapcontext() in userspace to break when a
 236          * process uses a conditionally-enabled facility.
 237          *
 238          * When *unconditionally* implementing support for a processor
 239          * facility, update psl_userset / psl_userset32 instead.
 240          *
 241          * See the access control check in set_mcontext().
 242          */
 243         psl_userstatic = ~(PSL_VEC | PSL_FP | PSL_FE0 | PSL_FE1);
 244
 245         pmap_mmu_install(MMU_TYPE_BOOKE, BUS_PROBE_GENERIC);
 246 }
 247
 248 void
 249 ivor_setup(void)
 250 {
 251
 252         mtspr(SPR_IVPR, ((uintptr_t)&interrupt_vector_base) & ~0xffffUL);
 253
 254         SET_TRAP(SPR_IVOR0, int_critical_input);
 255         SET_TRAP(SPR_IVOR1, int_machine_check);
 256         SET_TRAP(SPR_IVOR2, int_data_storage);
 257         SET_TRAP(SPR_IVOR3, int_instr_storage);
 258         SET_TRAP(SPR_IVOR4, int_external_input);
 259         SET_TRAP(SPR_IVOR5, int_alignment);
 260         SET_TRAP(SPR_IVOR6, int_program);
 261         SET_TRAP(SPR_IVOR8, int_syscall);
 262         SET_TRAP(SPR_IVOR10, int_decrementer);
 263         SET_TRAP(SPR_IVOR11, int_fixed_interval_timer);
 264         SET_TRAP(SPR_IVOR12, int_watchdog);
 265         SET_TRAP(SPR_IVOR13, int_data_tlb_error);
 266         SET_TRAP(SPR_IVOR14, int_inst_tlb_error);
 267         SET_TRAP(SPR_IVOR15, int_debug);
 268 #ifdef HWPMC_HOOKS
 269         SET_TRAP(SPR_IVOR35, int_performance_counter);
 270 #endif
 271         switch ((mfpvr() >> 16) & 0xffff) {
 272         case FSL_E6500:
 273                 SET_TRAP(SPR_IVOR32, int_vec);
 274                 SET_TRAP(SPR_IVOR33, int_vecast);
 275                 /* FALLTHROUGH */
 276         case FSL_E500mc:
 277         case FSL_E5500:
 278                 SET_TRAP(SPR_IVOR7, int_fpu);
 279                 SET_TRAP(SPR_IVOR15, int_debug_ed);
 280                 break;
 281         case FSL_E500v1:
 282         case FSL_E500v2:
 283                 SET_TRAP(SPR_IVOR32, int_vec);
 284 #ifdef __SPE__
 285                 SET_TRAP(SPR_IVOR33, int_spe_fpdata);
 286                 SET_TRAP(SPR_IVOR34, int_spe_fpround);
 287 #endif
 288                 break;
 289         }
 290
 291 #ifdef __powerpc64__
 292         /* Set 64-bit interrupt mode. */
 293         mtspr(SPR_EPCR, mfspr(SPR_EPCR) | EPCR_ICM);
 294 #endif
 295 }
 296
 297 static int
 298 booke_check_for_fdt(uint32_t arg1, vm_offset_t *dtbp)
 299 {
 300         void *ptr;
 301         int fdt_size;
 302
 303         if (arg1 % 8 != 0)
 304                 return (-1);
 305
 306         ptr = (void *)pmap_early_io_map(arg1, PAGE_SIZE);
 307         if (fdt_check_header(ptr) != 0)
 308                 return (-1);
 309
 310         /*
 311          * Read FDT total size from the header of FDT.
 312          * This for sure hits within first page which is
 313          * already mapped.
 314          */
 315         fdt_size = fdt_totalsize((void *)ptr);
 316
 317         /*
 318          * Ok, arg1 points to FDT, so we need to map it in.
 319          * First, unmap this page and then map FDT again with full size
 320          */
 321         pmap_early_io_unmap((vm_offset_t)ptr, PAGE_SIZE);
 322         ptr = (void *)pmap_early_io_map(arg1, fdt_size);
 323         *dtbp = (vm_offset_t)ptr;
 324
 325         return (0);
 326 }
 327
 328 uintptr_t
 329 booke_init(u_long arg1, u_long arg2)
 330 {
 331         uintptr_t ret;
 332         void *mdp;
 333         vm_offset_t dtbp, end;
 334
 335         end = (uintptr_t)_end;
 336         dtbp = (vm_offset_t)NULL;
 337
 338         /* Set up TLB initially */
 339         bootinfo = NULL;
 340         bzero(__sbss_start, __sbss_end - __sbss_start);
 341         bzero(__bss_start, _end - __bss_start);
 342         tlb1_init();
 343
 344         /*
 345          * Handle the various ways we can get loaded and started:
 346          *  -   FreeBSD's loader passes the pointer to the metadata
 347          *      in arg1, with arg2 undefined. arg1 has a value that's
 348          *      relative to the kernel's link address (i.e. larger
 349          *      than 0xc0000000).
 350          *  -   Juniper's loader passes the metadata pointer in arg2
 351          *      and sets arg1 to zero. This is to signal that the
 352          *      loader maps the kernel and starts it at its link
 353          *      address (unlike the FreeBSD loader).
 354          *  -   U-Boot passes the standard argc and argv parameters
 355          *      in arg1 and arg2 (resp). arg1 is between 1 and some
 356          *      relatively small number, such as 64K. arg2 is the
 357          *      physical address of the argv vector.
 358          *  -   ePAPR loaders pass an FDT blob in r3 (arg1) and the magic hex
 359          *      string 0x45504150 ('EPAP') in r6 (which has been lost by now).
 360          *      r4 (arg2) is supposed to be set to zero, but is not always.
 361          */
 362
 363         if (arg1 == 0)                          /* Juniper loader */
 364                 mdp = (void *)arg2;
 365         else if (booke_check_for_fdt(arg1, &dtbp) == 0) { /* ePAPR */
 366                 end = roundup(end, 8);
 367                 memmove((void *)end, (void *)dtbp, fdt_totalsize((void *)dtbp));
 368                 dtbp = end;
 369                 end += fdt_totalsize((void *)dtbp);
 370                 __endkernel = end;
 371                 mdp = NULL;
 372         } else if (arg1 > (uintptr_t)kernload)  /* FreeBSD loader */
 373                 mdp = (void *)arg1;
 374         else                                    /* U-Boot */
 375                 mdp = NULL;
 376
 377         /* Default to 32 byte cache line size. */
 378         switch ((mfpvr()) >> 16) {
 379         case FSL_E500mc:
 380         case FSL_E5500:
 381         case FSL_E6500:
 382                 cacheline_size = 64;
 383                 break;
 384         }
 385
 386         /*
 387          * Last element is a magic cookie that indicates that the metadata
 388          * pointer is meaningful.
 389          */
 390         ret = powerpc_init(dtbp, 0, 0, mdp, (mdp == NULL) ? 0 : 0xfb5d104d);
 391
 392         /* Enable caches */
 393         booke_enable_l1_cache();
 394         booke_enable_l2_cache();
 395
 396         booke_enable_bpred();
 397
 398         return (ret);
 399 }
 400
 401 #define RES_GRANULE cacheline_size
 402 extern uintptr_t tlb0_miss_locks[];
 403
 404 /* Initialise a struct pcpu. */
 405 void
 406 cpu_pcpu_init(struct pcpu *pcpu, int cpuid, size_t sz)
 407 {
 408
 409         pcpu->pc_booke.tid_next = TID_MIN;
 410
 411 #ifdef SMP
 412         uintptr_t *ptr;
 413         int words_per_gran = RES_GRANULE / sizeof(uintptr_t);
 414
 415         ptr = &tlb0_miss_locks[cpuid * words_per_gran];
 416         pcpu->pc_booke.tlb_lock = ptr;
 417         *ptr = TLB_UNLOCKED;
 418         *(ptr + 1) = 0;         /* recurse counter */
 419 #endif
 420 }
 421
 422 /* Shutdown the CPU as much as possible. */
 423 void
 424 cpu_halt(void)
 425 {
 426
 427         mtmsr(mfmsr() & ~(PSL_CE | PSL_EE | PSL_ME | PSL_DE));
 428         while (1)
 429                 ;
 430 }
 431
 432 int
 433 ptrace_single_step(struct thread *td)
 434 {
 435         struct trapframe *tf;
 436
 437         tf = td->td_frame;
 438         tf->srr1 |= PSL_DE;
 439         tf->cpu.booke.dbcr0 |= (DBCR0_IDM | DBCR0_IC);
 440         return (0);
 441 }
 442
 443 int
 444 ptrace_clear_single_step(struct thread *td)
 445 {
 446         struct trapframe *tf;
 447
 448         tf = td->td_frame;
 449         tf->srr1 &= ~PSL_DE;
 450         tf->cpu.booke.dbcr0 &= ~(DBCR0_IDM | DBCR0_IC);
 451         return (0);
 452 }
 453
 454 void
 455 kdb_cpu_clear_singlestep(void)
 456 {
 457         register_t r;
 458
 459         r = mfspr(SPR_DBCR0);
 460         mtspr(SPR_DBCR0, r & ~DBCR0_IC);
 461         kdb_frame->srr1 &= ~PSL_DE;
 462 }
 463
 464 void
 465 kdb_cpu_set_singlestep(void)
 466 {
 467         register_t r;
 468
 469         r = mfspr(SPR_DBCR0);
 470         mtspr(SPR_DBCR0, r | DBCR0_IC | DBCR0_IDM);
 471         kdb_frame->srr1 |= PSL_DE;
 472 }
 473