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_extern.h>
 119 #include <vm/vm_page.h>
 120 #include <vm/vm_object.h>
 121 #include <vm/vm_pager.h>
 122
 123 #include <machine/cpu.h>
 124 #include <machine/kdb.h>
 125 #include <machine/reg.h>
 126 #include <machine/vmparam.h>
 127 #include <machine/spr.h>
 128 #include <machine/hid.h>
 129 #include <machine/psl.h>
 130 #include <machine/trap.h>
 131 #include <machine/md_var.h>
 132 #include <machine/mmuvar.h>
 133 #include <machine/sigframe.h>
 134 #include <machine/machdep.h>
 135 #include <machine/metadata.h>
 136 #include <machine/platform.h>
 137
 138 #include <sys/linker.h>
 139 #include <sys/reboot.h>
 140
 141 #include <contrib/libfdt/libfdt.h>
 142 #include <dev/fdt/fdt_common.h>
 143 #include <dev/ofw/openfirm.h>
 144
 145 #ifdef DDB
 146 #include <ddb/ddb.h>
 147 #endif
 148
 149 #ifdef  DEBUG
 150 #define debugf(fmt, args...) printf(fmt, ##args)
 151 #else
 152 #define debugf(fmt, args...)
 153 #endif
 154
 155 extern unsigned char _etext[];
 156 extern unsigned char _edata[];
 157 extern unsigned char __bss_start[];
 158 extern unsigned char __sbss_start[];
 159 extern unsigned char __sbss_end[];
 160 extern unsigned char _end[];
 161 extern vm_offset_t __endkernel;
 162 extern vm_paddr_t kernload;
 163
 164 /*
 165  * Bootinfo is passed to us by legacy loaders. Save the address of the
 166  * structure to handle backward compatibility.
 167  */
 168 uint32_t *bootinfo;
 169
 170 void print_kernel_section_addr(void);
 171 void print_kenv(void);
 172 uintptr_t booke_init(u_long, u_long);
 173 void ivor_setup(void);
 174
 175 extern void *interrupt_vector_base;
 176 extern void *int_critical_input;
 177 extern void *int_machine_check;
 178 extern void *int_data_storage;
 179 extern void *int_instr_storage;
 180 extern void *int_external_input;
 181 extern void *int_alignment;
 182 extern void *int_fpu;
 183 extern void *int_program;
 184 extern void *int_syscall;
 185 extern void *int_decrementer;
 186 extern void *int_fixed_interval_timer;
 187 extern void *int_watchdog;
 188 extern void *int_data_tlb_error;
 189 extern void *int_inst_tlb_error;
 190 extern void *int_debug;
 191 extern void *int_debug_ed;
 192 extern void *int_vec;
 193 extern void *int_vecast;
 194 #ifdef __SPE__
 195 extern void *int_spe_fpdata;
 196 extern void *int_spe_fpround;
 197 #endif
 198 #ifdef HWPMC_HOOKS
 199 extern void *int_performance_counter;
 200 #endif
 201
 202 #define SET_TRAP(ivor, handler) \
 203         KASSERT(((uintptr_t)(&handler) & ~0xffffUL) == \
 204             ((uintptr_t)(&interrupt_vector_base) & ~0xffffUL), \
 205             ("Handler " #handler " too far from interrupt vector base")); \
 206         mtspr(ivor, (uintptr_t)(&handler) & 0xffffUL);
 207
 208 uintptr_t powerpc_init(vm_offset_t fdt, vm_offset_t, vm_offset_t, void *mdp,
 209     uint32_t mdp_cookie);
 210 void booke_cpu_init(void);
 211
 212 void
 213 booke_cpu_init(void)
 214 {
 215
 216         cpu_features |= PPC_FEATURE_BOOKE;
 217
 218         psl_kernset = PSL_CE | PSL_ME | PSL_EE;
 219 #ifdef __powerpc64__
 220         psl_kernset |= PSL_CM;
 221 #endif
 222         psl_userset = psl_kernset | PSL_PR;
 223 #ifdef __powerpc64__
 224         psl_userset32 = psl_userset & ~PSL_CM;
 225 #endif
 226         /*
 227          * Zeroed bits in this variable signify that the value of the bit
 228          * in its position is allowed to vary between userspace contexts.
 229          *
 230          * All other bits are required to be identical for every userspace
 231          * context. The actual *value* of the bit is determined by
 232          * psl_userset and/or psl_userset32, and is not allowed to change.
 233          *
 234          * Remember to update this set when implementing support for
 235          * *conditionally* enabling a processor facility. Failing to do
 236          * this will cause swapcontext() in userspace to break when a
 237          * process uses a conditionally-enabled facility.
 238          *
 239          * When *unconditionally* implementing support for a processor
 240          * facility, update psl_userset / psl_userset32 instead.
 241          *
 242          * See the access control check in set_mcontext().
 243          */
 244         psl_userstatic = ~(PSL_VEC | PSL_FP | PSL_FE0 | PSL_FE1);
 245
 246         pmap_mmu_install(MMU_TYPE_BOOKE, BUS_PROBE_GENERIC);
 247 }
 248
 249 void
 250 ivor_setup(void)
 251 {
 252
 253         mtspr(SPR_IVPR, ((uintptr_t)&interrupt_vector_base) & ~0xffffUL);
 254
 255         SET_TRAP(SPR_IVOR0, int_critical_input);
 256         SET_TRAP(SPR_IVOR1, int_machine_check);
 257         SET_TRAP(SPR_IVOR2, int_data_storage);
 258         SET_TRAP(SPR_IVOR3, int_instr_storage);
 259         SET_TRAP(SPR_IVOR4, int_external_input);
 260         SET_TRAP(SPR_IVOR5, int_alignment);
 261         SET_TRAP(SPR_IVOR6, int_program);
 262         SET_TRAP(SPR_IVOR8, int_syscall);
 263         SET_TRAP(SPR_IVOR10, int_decrementer);
 264         SET_TRAP(SPR_IVOR11, int_fixed_interval_timer);
 265         SET_TRAP(SPR_IVOR12, int_watchdog);
 266         SET_TRAP(SPR_IVOR13, int_data_tlb_error);
 267         SET_TRAP(SPR_IVOR14, int_inst_tlb_error);
 268         SET_TRAP(SPR_IVOR15, int_debug);
 269 #ifdef HWPMC_HOOKS
 270         SET_TRAP(SPR_IVOR35, int_performance_counter);
 271 #endif
 272         switch ((mfpvr() >> 16) & 0xffff) {
 273         case FSL_E6500:
 274                 SET_TRAP(SPR_IVOR32, int_vec);
 275                 SET_TRAP(SPR_IVOR33, int_vecast);
 276                 /* FALLTHROUGH */
 277         case FSL_E500mc:
 278         case FSL_E5500:
 279                 SET_TRAP(SPR_IVOR7, int_fpu);
 280                 SET_TRAP(SPR_IVOR15, int_debug_ed);
 281                 break;
 282         case FSL_E500v1:
 283         case FSL_E500v2:
 284                 SET_TRAP(SPR_IVOR32, int_vec);
 285 #ifdef __SPE__
 286                 SET_TRAP(SPR_IVOR33, int_spe_fpdata);
 287                 SET_TRAP(SPR_IVOR34, int_spe_fpround);
 288 #endif
 289                 break;
 290         }
 291
 292 #ifdef __powerpc64__
 293         /* Set 64-bit interrupt mode. */
 294         mtspr(SPR_EPCR, mfspr(SPR_EPCR) | EPCR_ICM);
 295 #endif
 296 }
 297
 298 static int
 299 booke_check_for_fdt(uint32_t arg1, vm_offset_t *dtbp)
 300 {
 301         void *ptr;
 302         int fdt_size;
 303
 304         if (arg1 % 8 != 0)
 305                 return (-1);
 306
 307         ptr = (void *)pmap_early_io_map(arg1, PAGE_SIZE);
 308         if (fdt_check_header(ptr) != 0)
 309                 return (-1);
 310
 311         /*
 312          * Read FDT total size from the header of FDT.
 313          * This for sure hits within first page which is
 314          * already mapped.
 315          */
 316         fdt_size = fdt_totalsize((void *)ptr);
 317
 318         /*
 319          * Ok, arg1 points to FDT, so we need to map it in.
 320          * First, unmap this page and then map FDT again with full size
 321          */
 322         pmap_early_io_unmap((vm_offset_t)ptr, PAGE_SIZE);
 323         ptr = (void *)pmap_early_io_map(arg1, fdt_size);
 324         *dtbp = (vm_offset_t)ptr;
 325
 326         return (0);
 327 }
 328
 329 uintptr_t
 330 booke_init(u_long arg1, u_long arg2)
 331 {
 332         uintptr_t ret;
 333         void *mdp;
 334         vm_offset_t dtbp, end;
 335
 336         end = (uintptr_t)_end;
 337         dtbp = (vm_offset_t)NULL;
 338
 339         /* Set up TLB initially */
 340         bootinfo = NULL;
 341         bzero(__sbss_start, __sbss_end - __sbss_start);
 342         bzero(__bss_start, _end - __bss_start);
 343         tlb1_init();
 344
 345         /*
 346          * Handle the various ways we can get loaded and started:
 347          *  -   FreeBSD's loader passes the pointer to the metadata
 348          *      in arg1, with arg2 undefined. arg1 has a value that's
 349          *      relative to the kernel's link address (i.e. larger
 350          *      than 0xc0000000).
 351          *  -   Juniper's loader passes the metadata pointer in arg2
 352          *      and sets arg1 to zero. This is to signal that the
 353          *      loader maps the kernel and starts it at its link
 354          *      address (unlike the FreeBSD loader).
 355          *  -   U-Boot passes the standard argc and argv parameters
 356          *      in arg1 and arg2 (resp). arg1 is between 1 and some
 357          *      relatively small number, such as 64K. arg2 is the
 358          *      physical address of the argv vector.
 359          *  -   ePAPR loaders pass an FDT blob in r3 (arg1) and the magic hex
 360          *      string 0x45504150 ('EPAP') in r6 (which has been lost by now).
 361          *      r4 (arg2) is supposed to be set to zero, but is not always.
 362          */
 363
 364         if (arg1 == 0)                          /* Juniper loader */
 365                 mdp = (void *)arg2;
 366         else if (booke_check_for_fdt(arg1, &dtbp) == 0) { /* ePAPR */
 367                 end = roundup(end, 8);
 368                 memmove((void *)end, (void *)dtbp, fdt_totalsize((void *)dtbp));
 369                 dtbp = end;
 370                 end += fdt_totalsize((void *)dtbp);
 371                 __endkernel = end;
 372                 mdp = NULL;
 373         } else if (arg1 > (uintptr_t)kernload)  /* FreeBSD loader */
 374                 mdp = (void *)arg1;
 375         else                                    /* U-Boot */
 376                 mdp = NULL;
 377
 378         /* Default to 32 byte cache line size. */
 379         switch ((mfpvr()) >> 16) {
 380         case FSL_E500mc:
 381         case FSL_E5500:
 382         case FSL_E6500:
 383                 cacheline_size = 64;
 384                 break;
 385         }
 386
 387         /*
 388          * Last element is a magic cookie that indicates that the metadata
 389          * pointer is meaningful.
 390          */
 391         ret = powerpc_init(dtbp, 0, 0, mdp, (mdp == NULL) ? 0 : 0xfb5d104d);
 392
 393         /* Enable caches */
 394         booke_enable_l1_cache();
 395         booke_enable_l2_cache();
 396
 397         booke_enable_bpred();
 398
 399         return (ret);
 400 }
 401
 402 #define RES_GRANULE cacheline_size
 403 extern uintptr_t tlb0_miss_locks[];
 404
 405 /* Initialise a struct pcpu. */
 406 void
 407 cpu_pcpu_init(struct pcpu *pcpu, int cpuid, size_t sz)
 408 {
 409
 410         pcpu->pc_booke.tid_next = TID_MIN;
 411
 412 #ifdef SMP
 413         uintptr_t *ptr;
 414         int words_per_gran = RES_GRANULE / sizeof(uintptr_t);
 415
 416         ptr = &tlb0_miss_locks[cpuid * words_per_gran];
 417         pcpu->pc_booke.tlb_lock = ptr;
 418         *ptr = TLB_UNLOCKED;
 419         *(ptr + 1) = 0;         /* recurse counter */
 420 #endif
 421 }
 422
 423 /* Shutdown the CPU as much as possible. */
 424 void
 425 cpu_halt(void)
 426 {
 427
 428         mtmsr(mfmsr() & ~(PSL_CE | PSL_EE | PSL_ME | PSL_DE));
 429         while (1)
 430                 ;
 431 }
 432
 433 int
 434 ptrace_single_step(struct thread *td)
 435 {
 436         struct trapframe *tf;
 437
 438         tf = td->td_frame;
 439         tf->srr1 |= PSL_DE;
 440         tf->cpu.booke.dbcr0 |= (DBCR0_IDM | DBCR0_IC);
 441         return (0);
 442 }
 443
 444 int
 445 ptrace_clear_single_step(struct thread *td)
 446 {
 447         struct trapframe *tf;
 448
 449         tf = td->td_frame;
 450         tf->srr1 &= ~PSL_DE;
 451         tf->cpu.booke.dbcr0 &= ~(DBCR0_IDM | DBCR0_IC);
 452         return (0);
 453 }
 454
 455 void
 456 kdb_cpu_clear_singlestep(void)
 457 {
 458         register_t r;
 459
 460         r = mfspr(SPR_DBCR0);
 461         mtspr(SPR_DBCR0, r & ~DBCR0_IC);
 462         kdb_frame->srr1 &= ~PSL_DE;
 463 }
 464
 465 void
 466 kdb_cpu_set_singlestep(void)
 467 {
 468         register_t r;
 469
 470         r = mfspr(SPR_DBCR0);
 471         mtspr(SPR_DBCR0, r | DBCR0_IC | DBCR0_IDM);
 472         kdb_frame->srr1 |= PSL_DE;
 473 }
 474