sys/powerpc/include/pmap.h

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