]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/powerpc/booke/machdep.c
MFC r256814, r256816, r256818, r256846, r256855, r256864 (by nwhitehorn):
[FreeBSD/stable/10.git] / sys / powerpc / 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_compat.h"
85 #include "opt_ddb.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 <dev/fdt/fdt_common.h>
141 #include <dev/ofw/openfirm.h>
142
143 #ifdef DDB
144 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
145 #endif
146
147 #ifdef  DEBUG
148 #define debugf(fmt, args...) printf(fmt, ##args)
149 #else
150 #define debugf(fmt, args...)
151 #endif
152
153 extern unsigned char kernel_text[];
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
161 /*
162  * Bootinfo is passed to us by legacy loaders. Save the address of the
163  * structure to handle backward compatibility.
164  */
165 uint32_t *bootinfo;
166
167 struct kva_md_info kmi;
168 struct pcpu __pcpu[MAXCPU];
169 struct trapframe frame0;
170 int cold = 1;
171 long realmem = 0;
172 long Maxmem = 0;
173 char machine[] = "powerpc";
174 SYSCTL_STRING(_hw, HW_MACHINE, machine, CTLFLAG_RD, machine, 0, "");
175
176 int cacheline_size = 32;
177
178 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_CACHELINE, cacheline_size,
179            CTLFLAG_RD, &cacheline_size, 0, "");
180
181 int hw_direct_map = 0;
182
183 static void cpu_booke_startup(void *);
184 SYSINIT(cpu, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_booke_startup, NULL);
185
186 void print_kernel_section_addr(void);
187 void print_kenv(void);
188 u_int booke_init(uint32_t, uint32_t);
189
190 extern int elf32_nxstack;
191
192 static void
193 cpu_booke_startup(void *dummy)
194 {
195         int indx;
196         unsigned long size;
197
198         /* Initialise the decrementer-based clock. */
199         decr_init();
200
201         /* Good {morning,afternoon,evening,night}. */
202         cpu_setup(PCPU_GET(cpuid));
203
204         printf("real memory  = %lu (%ld MB)\n", ptoa(physmem),
205             ptoa(physmem) / 1048576);
206         realmem = physmem;
207
208         /* Display any holes after the first chunk of extended memory. */
209         if (bootverbose) {
210                 printf("Physical memory chunk(s):\n");
211                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
212                         size = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
213
214                         printf("0x%08x - 0x%08x, %lu bytes (%lu pages)\n",
215                             phys_avail[indx], phys_avail[indx + 1] - 1,
216                             size, size / PAGE_SIZE);
217                 }
218         }
219
220         vm_ksubmap_init(&kmi);
221
222         printf("avail memory = %lu (%ld MB)\n", ptoa(cnt.v_free_count),
223             ptoa(cnt.v_free_count) / 1048576);
224
225         /* Set up buffers, so they can be used to read disk labels. */
226         bufinit();
227         vm_pager_bufferinit();
228
229         /* Cpu supports execution permissions on the pages. */
230         elf32_nxstack = 1;
231 }
232
233 static char *
234 kenv_next(char *cp)
235 {
236
237         if (cp != NULL) {
238                 while (*cp != 0)
239                         cp++;
240                 cp++;
241                 if (*cp == 0)
242                         cp = NULL;
243         }
244         return (cp);
245 }
246
247 void
248 print_kenv(void)
249 {
250         int len;
251         char *cp;
252
253         debugf("loader passed (static) kenv:\n");
254         if (kern_envp == NULL) {
255                 debugf(" no env, null ptr\n");
256                 return;
257         }
258         debugf(" kern_envp = 0x%08x\n", (u_int32_t)kern_envp);
259
260         len = 0;
261         for (cp = kern_envp; cp != NULL; cp = kenv_next(cp))
262                 debugf(" %x %s\n", (u_int32_t)cp, cp);
263 }
264
265 void
266 print_kernel_section_addr(void)
267 {
268
269         debugf("kernel image addresses:\n");
270         debugf(" kernel_text    = 0x%08x\n", (uint32_t)kernel_text);
271         debugf(" _etext (sdata) = 0x%08x\n", (uint32_t)_etext);
272         debugf(" _edata         = 0x%08x\n", (uint32_t)_edata);
273         debugf(" __sbss_start   = 0x%08x\n", (uint32_t)__sbss_start);
274         debugf(" __sbss_end     = 0x%08x\n", (uint32_t)__sbss_end);
275         debugf(" __sbss_start   = 0x%08x\n", (uint32_t)__bss_start);
276         debugf(" _end           = 0x%08x\n", (uint32_t)_end);
277 }
278
279 u_int
280 booke_init(uint32_t arg1, uint32_t arg2)
281 {
282         struct pcpu *pc;
283         void *kmdp, *mdp;
284         vm_offset_t dtbp, end;
285
286         kmdp = NULL;
287
288         end = (uintptr_t)_end;
289         dtbp = (vm_offset_t)NULL;
290
291         /*
292          * Handle the various ways we can get loaded and started:
293          *  -   FreeBSD's loader passes the pointer to the metadata
294          *      in arg1, with arg2 undefined. arg1 has a value that's
295          *      relative to the kernel's link address (i.e. larger
296          *      than 0xc0000000).
297          *  -   Juniper's loader passes the metadata pointer in arg2
298          *      and sets arg1 to zero. This is to signal that the
299          *      loader maps the kernel and starts it at its link
300          *      address (unlike the FreeBSD loader).
301          *  -   U-Boot passes the standard argc and argv parameters
302          *      in arg1 and arg2 (resp). arg1 is between 1 and some
303          *      relatively small number, such as 64K. arg2 is the
304          *      physical address of the argv vector.
305          */
306         if (arg1 > (uintptr_t)kernel_text)      /* FreeBSD loader */
307                 mdp = (void *)arg1;
308         else if (arg1 == 0)                     /* Juniper loader */
309                 mdp = (void *)arg2;
310         else                                    /* U-Boot */
311                 mdp = NULL;
312
313         /*
314          * Parse metadata and fetch parameters.
315          */
316         if (mdp != NULL) {
317                 preload_metadata = mdp;
318                 kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
319                 if (kmdp != NULL) {
320                         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
321                         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *);
322                         dtbp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_DTBP, vm_offset_t);
323                         end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_KERNEND, vm_offset_t);
324
325                         bootinfo = (uint32_t *)preload_search_info(kmdp,
326                             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_BOOTINFO);
327
328 #ifdef DDB
329                         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
330                         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
331 #endif
332                 }
333         } else {
334                 bzero(__sbss_start, __sbss_end - __sbss_start);
335                 bzero(__bss_start, _end - __bss_start);
336         }
337
338 #if defined(FDT_DTB_STATIC)
339         /*
340          * In case the device tree blob was not retrieved (from metadata) try
341          * to use the statically embedded one.
342          */
343         if (dtbp == (vm_offset_t)NULL)
344                 dtbp = (vm_offset_t)&fdt_static_dtb;
345 #endif
346
347         if (OF_install(OFW_FDT, 0) == FALSE)
348                 while (1);
349
350         if (OF_init((void *)dtbp) != 0)
351                 while (1);
352
353         if (fdt_immr_addr(CCSRBAR_VA) != 0)
354                 while (1);
355
356         OF_interpret("perform-fixup", 0);
357         
358         /* Set up TLB initially */
359         booke_init_tlb(fdt_immr_pa);
360
361         /* Reset Time Base */
362         mttb(0);
363
364         /* Init params/tunables that can be overridden by the loader. */
365         init_param1();
366
367         /* Start initializing proc0 and thread0. */
368         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
369         thread0.td_frame = &frame0;
370
371         /* Set up per-cpu data and store the pointer in SPR general 0. */
372         pc = &__pcpu[0];
373         pcpu_init(pc, 0, sizeof(struct pcpu));
374         pc->pc_curthread = &thread0;
375         __asm __volatile("mtsprg 0, %0" :: "r"(pc));
376
377         /* Initialize system mutexes. */
378         mutex_init();
379
380         /* Initialize the console before printing anything. */
381         cninit();
382
383         /* Print out some debug info... */
384         debugf("%s: console initialized\n", __func__);
385         debugf(" arg3 mdp = 0x%08x\n", (u_int32_t)mdp);
386         debugf(" end = 0x%08x\n", (u_int32_t)end);
387         debugf(" boothowto = 0x%08x\n", boothowto);
388         debugf(" kernel ccsrbar = 0x%08x\n", CCSRBAR_VA);
389         debugf(" MSR = 0x%08x\n", mfmsr());
390 #if defined(BOOKE_E500)
391         debugf(" HID0 = 0x%08x\n", mfspr(SPR_HID0));
392         debugf(" HID1 = 0x%08x\n", mfspr(SPR_HID1));
393         debugf(" BUCSR = 0x%08x\n", mfspr(SPR_BUCSR));
394 #endif
395
396         debugf(" dtbp = 0x%08x\n", (uint32_t)dtbp);
397
398         print_kernel_section_addr();
399         print_kenv();
400 #if defined(BOOKE_E500)
401         //tlb1_print_entries();
402         //tlb1_print_tlbentries();
403 #endif
404
405         kdb_init();
406
407 #ifdef KDB
408         if (boothowto & RB_KDB)
409                 kdb_enter(KDB_WHY_BOOTFLAGS, "Boot flags requested debugger");
410 #endif
411
412         /* Initialise platform module */
413         platform_probe_and_attach();
414
415         /* Initialise virtual memory. */
416         pmap_mmu_install(MMU_TYPE_BOOKE, 0);
417         pmap_bootstrap((uintptr_t)kernel_text, end);
418         pmap_bootstrapped = 1;
419         debugf("MSR = 0x%08x\n", mfmsr());
420 #if defined(BOOKE_E500)
421         //tlb1_print_entries();
422         //tlb1_print_tlbentries();
423 #endif
424
425         /* Initialize params/tunables that are derived from memsize. */
426         init_param2(physmem);
427
428         /* Finish setting up thread0. */
429         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
430             ((thread0.td_kstack + thread0.td_kstack_pages * PAGE_SIZE -
431             sizeof(struct pcb)) & ~15);
432         bzero((void *)thread0.td_pcb, sizeof(struct pcb));
433         pc->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
434
435         /* Initialise the message buffer. */
436         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
437
438         /* Enable Machine Check interrupt. */
439         mtmsr(mfmsr() | PSL_ME);
440         isync();
441
442         /* Enable L1 caches */
443         booke_enable_l1_cache();
444
445         debugf("%s: SP = 0x%08x\n", __func__,
446             ((uintptr_t)thread0.td_pcb - 16) & ~15);
447
448         return (((uintptr_t)thread0.td_pcb - 16) & ~15);
449 }
450
451 #define RES_GRANULE 32
452 extern uint32_t tlb0_miss_locks[];
453
454 /* Initialise a struct pcpu. */
455 void
456 cpu_pcpu_init(struct pcpu *pcpu, int cpuid, size_t sz)
457 {
458
459         pcpu->pc_tid_next = TID_MIN;
460
461 #ifdef SMP
462         uint32_t *ptr;
463         int words_per_gran = RES_GRANULE / sizeof(uint32_t);
464
465         ptr = &tlb0_miss_locks[cpuid * words_per_gran];
466         pcpu->pc_booke_tlb_lock = ptr;
467         *ptr = TLB_UNLOCKED;
468         *(ptr + 1) = 0;         /* recurse counter */
469 #endif
470 }
471
472 /*
473  * Flush the D-cache for non-DMA I/O so that the I-cache can
474  * be made coherent later.
475  */
476 void
477 cpu_flush_dcache(void *ptr, size_t len)
478 {
479         register_t addr, off;
480
481         /*
482          * Align the address to a cacheline and adjust the length
483          * accordingly. Then round the length to a multiple of the
484          * cacheline for easy looping.
485          */
486         addr = (uintptr_t)ptr;
487         off = addr & (cacheline_size - 1);
488         addr -= off;
489         len = (len + off + cacheline_size - 1) & ~(cacheline_size - 1);
490
491         while (len > 0) {
492                 __asm __volatile ("dcbf 0,%0" :: "r"(addr));
493                 __asm __volatile ("sync");
494                 addr += cacheline_size;
495                 len -= cacheline_size;
496         }
497 }
498
499 void
500 spinlock_enter(void)
501 {
502         struct thread *td;
503         register_t msr;
504
505         td = curthread;
506         if (td->td_md.md_spinlock_count == 0) {
507                 msr = intr_disable();
508                 td->td_md.md_spinlock_count = 1;
509                 td->td_md.md_saved_msr = msr;
510         } else
511                 td->td_md.md_spinlock_count++;
512         critical_enter();
513 }
514
515 void
516 spinlock_exit(void)
517 {
518         struct thread *td;
519         register_t msr;
520
521         td = curthread;
522         critical_exit();
523         msr = td->td_md.md_saved_msr;
524         td->td_md.md_spinlock_count--;
525         if (td->td_md.md_spinlock_count == 0)
526                 intr_restore(msr);
527 }
528
529 /* Shutdown the CPU as much as possible. */
530 void
531 cpu_halt(void)
532 {
533
534         mtmsr(mfmsr() & ~(PSL_CE | PSL_EE | PSL_ME | PSL_DE));
535         while (1)
536                 ;
537 }
538
539 int
540 ptrace_set_pc(struct thread *td, unsigned long addr)
541 {
542         struct trapframe *tf;
543
544         tf = td->td_frame;
545         tf->srr0 = (register_t)addr;
546
547         return (0);
548 }
549
550 int
551 ptrace_single_step(struct thread *td)
552 {
553         struct trapframe *tf;
554
555         tf = td->td_frame;
556         tf->srr1 |= PSL_DE;
557         tf->cpu.booke.dbcr0 |= (DBCR0_IDM | DBCR0_IC);
558         return (0);
559 }
560
561 int
562 ptrace_clear_single_step(struct thread *td)
563 {
564         struct trapframe *tf;
565
566         tf = td->td_frame;
567         tf->srr1 &= ~PSL_DE;
568         tf->cpu.booke.dbcr0 &= ~(DBCR0_IDM | DBCR0_IC);
569         return (0);
570 }
571
572 void
573 kdb_cpu_clear_singlestep(void)
574 {
575         register_t r;
576
577         r = mfspr(SPR_DBCR0);
578         mtspr(SPR_DBCR0, r & ~DBCR0_IC);
579         kdb_frame->srr1 &= ~PSL_DE;
580 }
581
582 void
583 kdb_cpu_set_singlestep(void)
584 {
585         register_t r;
586
587         r = mfspr(SPR_DBCR0);
588         mtspr(SPR_DBCR0, r | DBCR0_IC | DBCR0_IDM);
589         kdb_frame->srr1 |= PSL_DE;
590 }
591
592 void
593 bzero(void *buf, size_t len)
594 {
595         caddr_t p;
596
597         p = buf;
598
599         while (((vm_offset_t) p & (sizeof(u_long) - 1)) && len) {
600                 *p++ = 0;
601                 len--;
602         }
603
604         while (len >= sizeof(u_long) * 8) {
605                 *(u_long*) p = 0;
606                 *((u_long*) p + 1) = 0;
607                 *((u_long*) p + 2) = 0;
608                 *((u_long*) p + 3) = 0;
609                 len -= sizeof(u_long) * 8;
610                 *((u_long*) p + 4) = 0;
611                 *((u_long*) p + 5) = 0;
612                 *((u_long*) p + 6) = 0;
613                 *((u_long*) p + 7) = 0;
614                 p += sizeof(u_long) * 8;
615         }
616
617         while (len >= sizeof(u_long)) {
618                 *(u_long*) p = 0;
619                 len -= sizeof(u_long);
620                 p += sizeof(u_long);
621         }
622
623         while (len) {
624                 *p++ = 0;
625                 len--;
626         }
627 }
628