sys/powerpc/include/pmap.h

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause AND BSD-4-Clause
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Semihalf, Marian Balakowicz <m8@semihalf.com>
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Adapted for Freescale's e500 core CPUs.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  * 3. The name of the author may not be used to endorse or promote products
  18  *    derived from this software without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  21  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  22  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN
  23  * NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  24  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED
  25  * TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
  26  * PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
  27  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
  28  * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
  29  * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30  *
  31  * $FreeBSD$
  32  */
  33 /*-
  34  * Copyright (C) 1995, 1996 Wolfgang Solfrank.
  35  * Copyright (C) 1995, 1996 TooLs GmbH.
  36  * All rights reserved.
  37  *
  38  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  39  * modification, are permitted provided that the following conditions
  40  * are met:
  41  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  42  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  43  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  44  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  45  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  46  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  47  *    must display the following acknowledgement:
  48  *      This product includes software developed by TooLs GmbH.
  49  * 4. The name of TooLs GmbH may not be used to endorse or promote products
  50  *    derived from this software without specific prior written permission.
  51  *
  52  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY TOOLS GMBH ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  53  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  54  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  55  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  56  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  57  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  58  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  59  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  60  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  61  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  62  *
  63  *      from: $NetBSD: pmap.h,v 1.17 2000/03/30 16:18:24 jdolecek Exp $
  64  */
  65
  66 #ifndef _MACHINE_PMAP_H_
  67 #define _MACHINE_PMAP_H_
  68
  69 #include <sys/queue.h>
  70 #include <sys/tree.h>
  71 #include <sys/_cpuset.h>
  72 #include <sys/_lock.h>
  73 #include <sys/_mutex.h>
  74 #include <machine/sr.h>
  75 #include <machine/pte.h>
  76 #include <machine/slb.h>
  77 #include <machine/tlb.h>
  78
  79 struct pmap;
  80 typedef struct pmap *pmap_t;
  81
  82 #if defined(AIM)
  83
  84 #if !defined(NPMAPS)
  85 #define NPMAPS          32768
  86 #endif /* !defined(NPMAPS) */
  87
  88 struct  slbtnode;
  89
  90 struct pvo_entry {
  91         LIST_ENTRY(pvo_entry) pvo_vlink;        /* Link to common virt page */
  92 #ifndef __powerpc64__
  93         LIST_ENTRY(pvo_entry) pvo_olink;        /* Link to overflow entry */
  94 #endif
  95         RB_ENTRY(pvo_entry) pvo_plink;  /* Link to pmap entries */
  96         struct {
  97 #ifndef __powerpc64__
  98                 /* 32-bit fields */
  99                 struct  pte pte;
 100 #endif
 101                 /* 64-bit fields */
 102                 uintptr_t   slot;
 103                 vm_paddr_t  pa;
 104                 vm_prot_t   prot;
 105         } pvo_pte;
 106         pmap_t          pvo_pmap;               /* Owning pmap */
 107         vm_offset_t     pvo_vaddr;              /* VA of entry */
 108         uint64_t        pvo_vpn;                /* Virtual page number */
 109 };
 110 LIST_HEAD(pvo_head, pvo_entry);
 111 RB_HEAD(pvo_tree, pvo_entry);
 112 int pvo_vaddr_compare(struct pvo_entry *, struct pvo_entry *);
 113 RB_PROTOTYPE(pvo_tree, pvo_entry, pvo_plink, pvo_vaddr_compare);
 114
 115 /* Used by 32-bit PMAP */
 116 #define PVO_PTEGIDX_MASK        0x007UL         /* which PTEG slot */
 117 #define PVO_PTEGIDX_VALID       0x008UL         /* slot is valid */
 118 /* Used by 64-bit PMAP */
 119 #define PVO_HID                 0x008UL         /* PVO entry in alternate hash*/
 120 /* Used by both */
 121 #define PVO_WIRED               0x010UL         /* PVO entry is wired */
 122 #define PVO_MANAGED             0x020UL         /* PVO entry is managed */
 123 #define PVO_BOOTSTRAP           0x080UL         /* PVO entry allocated during
 124                                                    bootstrap */
 125 #define PVO_DEAD                0x100UL         /* waiting to be deleted */
 126 #define PVO_LARGE               0x200UL         /* large page */
 127 #define PVO_VADDR(pvo)          ((pvo)->pvo_vaddr & ~ADDR_POFF)
 128 #define PVO_PTEGIDX_GET(pvo)    ((pvo)->pvo_vaddr & PVO_PTEGIDX_MASK)
 129 #define PVO_PTEGIDX_ISSET(pvo)  ((pvo)->pvo_vaddr & PVO_PTEGIDX_VALID)
 130 #define PVO_PTEGIDX_CLR(pvo)    \
 131         ((void)((pvo)->pvo_vaddr &= ~(PVO_PTEGIDX_VALID|PVO_PTEGIDX_MASK)))
 132 #define PVO_PTEGIDX_SET(pvo, i) \
 133         ((void)((pvo)->pvo_vaddr |= (i)|PVO_PTEGIDX_VALID))
 134 #define PVO_VSID(pvo)           ((pvo)->pvo_vpn >> 16)
 135
 136 struct  pmap {
 137         struct          pmap_statistics pm_stats;
 138         struct  mtx     pm_mtx;
 139
 140     #ifdef __powerpc64__
 141         struct slbtnode *pm_slb_tree_root;
 142         struct slb      **pm_slb;
 143         int             pm_slb_len;
 144     #else
 145         register_t      pm_sr[16];
 146     #endif
 147         cpuset_t        pm_active;
 148
 149         struct pmap     *pmap_phys;
 150         struct pvo_tree pmap_pvo;
 151 };
 152
 153 struct  md_page {
 154         volatile int32_t mdpg_attrs;
 155         vm_memattr_t     mdpg_cache_attrs;
 156         struct  pvo_head mdpg_pvoh;
 157 };
 158
 159 #define pmap_page_get_memattr(m)        ((m)->md.mdpg_cache_attrs)
 160 #define pmap_page_is_mapped(m)  (!LIST_EMPTY(&(m)->md.mdpg_pvoh))
 161
 162 /*
 163  * Return the VSID corresponding to a given virtual address.
 164  * If no VSID is currently defined, it will allocate one, and add
 165  * it to a free slot if available.
 166  *
 167  * NB: The PMAP MUST be locked already.
 168  */
 169 uint64_t va_to_vsid(pmap_t pm, vm_offset_t va);
 170
 171 /* Lock-free, non-allocating lookup routines */
 172 uint64_t kernel_va_to_slbv(vm_offset_t va);
 173 struct slb *user_va_to_slb_entry(pmap_t pm, vm_offset_t va);
 174
 175 uint64_t allocate_user_vsid(pmap_t pm, uint64_t esid, int large);
 176 void    free_vsid(pmap_t pm, uint64_t esid, int large);
 177 void    slb_insert_user(pmap_t pm, struct slb *slb);
 178 void    slb_insert_kernel(uint64_t slbe, uint64_t slbv);
 179
 180 struct slbtnode *slb_alloc_tree(void);
 181 void     slb_free_tree(pmap_t pm);
 182 struct slb **slb_alloc_user_cache(void);
 183 void    slb_free_user_cache(struct slb **);
 184
 185 #elif defined(BOOKE)
 186
 187 struct pmap {
 188         struct pmap_statistics  pm_stats;       /* pmap statistics */
 189         struct mtx              pm_mtx;         /* pmap mutex */
 190         tlbtid_t                pm_tid[MAXCPU]; /* TID to identify this pmap entries in TLB */
 191         cpuset_t                pm_active;      /* active on cpus */
 192
 193 #ifdef __powerpc64__
 194         /* Page table directory, array of pointers to page directories. */
 195         pte_t **pm_pp2d[PP2D_NENTRIES];
 196
 197         /* List of allocated pdir bufs (pdir kva regions). */
 198         TAILQ_HEAD(, ptbl_buf)  pm_pdir_list;
 199 #else
 200         /* Page table directory, array of pointers to page tables. */
 201         pte_t                   *pm_pdir[PDIR_NENTRIES];
 202 #endif
 203
 204         /* List of allocated ptbl bufs (ptbl kva regions). */
 205         TAILQ_HEAD(, ptbl_buf)  pm_ptbl_list;
 206 };
 207
 208 struct pv_entry {
 209         pmap_t pv_pmap;
 210         vm_offset_t pv_va;
 211         TAILQ_ENTRY(pv_entry) pv_link;
 212 };
 213 typedef struct pv_entry *pv_entry_t;
 214
 215 struct md_page {
 216         TAILQ_HEAD(, pv_entry) pv_list;
 217         int     pv_tracked;
 218 };
 219
 220 #define pmap_page_get_memattr(m)        VM_MEMATTR_DEFAULT
 221 #define pmap_page_is_mapped(m)  (!TAILQ_EMPTY(&(m)->md.pv_list))
 222
 223 #else
 224 /*
 225  * Common pmap members between AIM and BOOKE.
 226  * libkvm needs pm_stats at the same location between both, as it doesn't define
 227  * AIM nor BOOKE, and is expected to work across all.
 228  */
 229 struct pmap {
 230         struct pmap_statistics  pm_stats;       /* pmap statistics */
 231         struct mtx              pm_mtx;         /* pmap mutex */
 232 };
 233 #endif /* AIM */
 234
 235 extern  struct pmap kernel_pmap_store;
 236 #define kernel_pmap     (&kernel_pmap_store)
 237
 238 #ifdef _KERNEL
 239
 240 #define PMAP_LOCK(pmap)         mtx_lock(&(pmap)->pm_mtx)
 241 #define PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, type) \
 242                                 mtx_assert(&(pmap)->pm_mtx, (type))
 243 #define PMAP_LOCK_DESTROY(pmap) mtx_destroy(&(pmap)->pm_mtx)
 244 #define PMAP_LOCK_INIT(pmap)    mtx_init(&(pmap)->pm_mtx, \
 245                                     (pmap == kernel_pmap) ? "kernelpmap" : \
 246                                     "pmap", NULL, MTX_DEF)
 247 #define PMAP_LOCKED(pmap)       mtx_owned(&(pmap)->pm_mtx)
 248 #define PMAP_MTX(pmap)          (&(pmap)->pm_mtx)
 249 #define PMAP_TRYLOCK(pmap)      mtx_trylock(&(pmap)->pm_mtx)
 250 #define PMAP_UNLOCK(pmap)       mtx_unlock(&(pmap)->pm_mtx)
 251
 252 #define pmap_page_is_write_mapped(m)    (((m)->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0)
 253
 254 void            pmap_bootstrap(vm_offset_t, vm_offset_t);
 255 void            pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
 256 void            pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_memattr_t);
 257 void            pmap_kremove(vm_offset_t);
 258 void            *pmap_mapdev(vm_paddr_t, vm_size_t);
 259 void            *pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t, vm_size_t, vm_memattr_t);
 260 void            pmap_unmapdev(vm_offset_t, vm_size_t);
 261 void            pmap_page_set_memattr(vm_page_t, vm_memattr_t);
 262 int             pmap_change_attr(vm_offset_t, vm_size_t, vm_memattr_t);
 263 int             pmap_map_user_ptr(pmap_t pm, volatile const void *uaddr,
 264                     void **kaddr, size_t ulen, size_t *klen);
 265 int             pmap_decode_kernel_ptr(vm_offset_t addr, int *is_user,
 266                     vm_offset_t *decoded_addr);
 267 void            pmap_deactivate(struct thread *);
 268 vm_paddr_t      pmap_kextract(vm_offset_t);
 269 int             pmap_dev_direct_mapped(vm_paddr_t, vm_size_t);
 270 boolean_t       pmap_mmu_install(char *name, int prio);
 271
 272 #define vtophys(va)     pmap_kextract((vm_offset_t)(va))
 273
 274 #define PHYS_AVAIL_SZ   256     /* Allows up to 16GB Ram on pSeries with
 275                                  * logical memory block size of 64MB.
 276                                  * For more Ram increase the lmb or this value.
 277                                  */
 278
 279 extern  vm_paddr_t phys_avail[PHYS_AVAIL_SZ];
 280 extern  vm_offset_t virtual_avail;
 281 extern  vm_offset_t virtual_end;
 282
 283 extern  vm_offset_t msgbuf_phys;
 284
 285 extern  int pmap_bootstrapped;
 286
 287 vm_offset_t pmap_early_io_map(vm_paddr_t pa, vm_size_t size);
 288 void pmap_early_io_unmap(vm_offset_t va, vm_size_t size);
 289 void pmap_track_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 290
 291 static inline int
 292 pmap_vmspace_copy(pmap_t dst_pmap __unused, pmap_t src_pmap __unused)
 293 {
 294
 295         return (0);
 296 }
 297
 298 #endif
 299
 300 #endif /* !_MACHINE_PMAP_H_ */