sys/powerpc/ps3/mmu_ps3.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (C) 2010 Nathan Whitehorn
   5  * All rights reserved.
   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  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  17  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  18  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  19  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  20  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  21  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  22  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  23  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  24  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  25  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  26  */
  27
  28 #include <sys/cdefs.h>
  29 __FBSDID("$FreeBSD$");
  30
  31 #include <sys/param.h>
  32 #include <sys/kernel.h>
  33 #include <sys/ktr.h>
  34 #include <sys/lock.h>
  35 #include <sys/msgbuf.h>
  36 #include <sys/mutex.h>
  37 #include <sys/proc.h>
  38 #include <sys/sysctl.h>
  39 #include <sys/systm.h>
  40 #include <sys/vmmeter.h>
  41
  42 #include <vm/vm.h>
  43 #include <vm/vm_param.h>
  44 #include <vm/vm_kern.h>
  45 #include <vm/vm_page.h>
  46 #include <vm/vm_map.h>
  47 #include <vm/vm_object.h>
  48 #include <vm/vm_extern.h>
  49 #include <vm/vm_pageout.h>
  50 #include <vm/uma.h>
  51
  52 #include <powerpc/aim/mmu_oea64.h>
  53
  54 #include "mmu_if.h"
  55 #include "moea64_if.h"
  56 #include "ps3-hvcall.h"
  57
  58 #define VSID_HASH_MASK          0x0000007fffffffffUL
  59 #define PTESYNC()               __asm __volatile("ptesync")
  60
  61 extern int ps3fb_remap(void);
  62
  63 static uint64_t mps3_vas_id;
  64
  65 /*
  66  * Kernel MMU interface
  67  */
  68
  69 static void     mps3_bootstrap(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart,
  70                     vm_offset_t kernelend);
  71 static void     mps3_cpu_bootstrap(mmu_t mmup, int ap);
  72 static int64_t  mps3_pte_synch(mmu_t, struct pvo_entry *);
  73 static int64_t  mps3_pte_clear(mmu_t, struct pvo_entry *, uint64_t ptebit);
  74 static int64_t  mps3_pte_unset(mmu_t, struct pvo_entry *);
  75 static int      mps3_pte_insert(mmu_t, struct pvo_entry *);
  76
  77
  78 static mmu_method_t mps3_methods[] = {
  79         MMUMETHOD(mmu_bootstrap,        mps3_bootstrap),
  80         MMUMETHOD(mmu_cpu_bootstrap,    mps3_cpu_bootstrap),
  81
  82         MMUMETHOD(moea64_pte_synch,     mps3_pte_synch),
  83         MMUMETHOD(moea64_pte_clear,     mps3_pte_clear),
  84         MMUMETHOD(moea64_pte_unset,     mps3_pte_unset),
  85         MMUMETHOD(moea64_pte_insert,    mps3_pte_insert),
  86
  87         { 0, 0 }
  88 };
  89
  90 MMU_DEF_INHERIT(ps3_mmu, "mmu_ps3", mps3_methods, 0, oea64_mmu);
  91
  92 static struct mtx mps3_table_lock;
  93
  94 static void
  95 mps3_bootstrap(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart, vm_offset_t kernelend)
  96 {
  97         uint64_t final_pteg_count;
  98
  99         mtx_init(&mps3_table_lock, "page table", NULL, MTX_DEF);
 100
 101         moea64_early_bootstrap(mmup, kernelstart, kernelend);
 102
 103         /* In case we had a page table already */
 104         lv1_destruct_virtual_address_space(0);
 105
 106         /* Allocate new hardware page table */
 107         lv1_construct_virtual_address_space(
 108             20 /* log_2(moea64_pteg_count) */, 2 /* n page sizes */,
 109             (24UL << 56) | (16UL << 48) /* page sizes 16 MB + 64 KB */,
 110             &mps3_vas_id, &final_pteg_count
 111         );
 112
 113         lv1_select_virtual_address_space(mps3_vas_id);
 114
 115         moea64_pteg_count = final_pteg_count / sizeof(struct lpteg);
 116
 117         moea64_mid_bootstrap(mmup, kernelstart, kernelend);
 118         moea64_late_bootstrap(mmup, kernelstart, kernelend);
 119 }
 120
 121 static void
 122 mps3_cpu_bootstrap(mmu_t mmup, int ap)
 123 {
 124         struct slb *slb = PCPU_GET(aim.slb);
 125         register_t seg0;
 126         int i;
 127
 128         mtmsr(mfmsr() & ~PSL_DR & ~PSL_IR);
 129
 130         /*
 131          * Select the page table we configured above and set up the FB mapping
 132          * so we can have a console.
 133          */
 134         lv1_select_virtual_address_space(mps3_vas_id);
 135
 136         if (!ap)
 137                 ps3fb_remap();
 138
 139         /*
 140          * Install kernel SLB entries
 141          */
 142
 143         __asm __volatile ("slbia");
 144         __asm __volatile ("slbmfee %0,%1; slbie %0;" : "=r"(seg0) : "r"(0));
 145         for (i = 0; i < 64; i++) {
 146                 if (!(slb[i].slbe & SLBE_VALID))
 147                         continue;
 148
 149                 __asm __volatile ("slbmte %0, %1" ::
 150                     "r"(slb[i].slbv), "r"(slb[i].slbe));
 151         }
 152 }
 153
 154 static int64_t
 155 mps3_pte_synch_locked(struct pvo_entry *pvo)
 156 {
 157         uint64_t halfbucket[4], rcbits;
 158
 159         PTESYNC();
 160         lv1_read_htab_entries(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot & ~0x3UL,
 161             &halfbucket[0], &halfbucket[1], &halfbucket[2], &halfbucket[3],
 162             &rcbits);
 163
 164         /* Check if present in page table */
 165         if ((halfbucket[pvo->pvo_pte.slot & 0x3] & LPTE_AVPN_MASK) !=
 166             ((pvo->pvo_vpn >> (ADDR_API_SHFT64 - ADDR_PIDX_SHFT)) &
 167             LPTE_AVPN_MASK))
 168                 return (-1);
 169         if (!(halfbucket[pvo->pvo_pte.slot & 0x3] & LPTE_VALID))
 170                 return (-1);
 171
 172         /*
 173          * rcbits contains the low 12 bits of each PTE's 2nd part,
 174          * spaced at 16-bit intervals
 175          */
 176
 177         return ((rcbits >> ((3 - (pvo->pvo_pte.slot & 0x3))*16)) &
 178             (LPTE_CHG | LPTE_REF));
 179 }
 180
 181 static int64_t
 182 mps3_pte_synch(mmu_t mmu, struct pvo_entry *pvo)
 183 {
 184         int64_t retval;
 185
 186         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 187         retval = mps3_pte_synch_locked(pvo);
 188         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 189
 190         return (retval);
 191 }
 192
 193 static int64_t
 194 mps3_pte_clear(mmu_t mmu, struct pvo_entry *pvo, uint64_t ptebit)
 195 {
 196         int64_t refchg;
 197         struct lpte pte;
 198
 199         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 200
 201         refchg = mps3_pte_synch_locked(pvo);
 202         if (refchg < 0) {
 203                 mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 204                 return (refchg);
 205         }
 206
 207         moea64_pte_from_pvo(pvo, &pte);
 208
 209         pte.pte_lo |= refchg;
 210         pte.pte_lo &= ~ptebit;
 211         /* XXX: race on RC bits between write and sync. Anything to do? */
 212         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot, pte.pte_hi,
 213             pte.pte_lo);
 214         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 215
 216         return (refchg);
 217 }
 218
 219 static int64_t
 220 mps3_pte_unset(mmu_t mmu, struct pvo_entry *pvo)
 221 {
 222         int64_t refchg;
 223
 224         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 225         refchg = mps3_pte_synch_locked(pvo);
 226         if (refchg < 0) {
 227                 moea64_pte_overflow--;
 228                 mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 229                 return (-1);
 230         }
 231         /* XXX: race on RC bits between unset and sync. Anything to do? */
 232         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot, 0, 0);
 233         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 234         moea64_pte_valid--;
 235
 236         return (refchg & (LPTE_REF | LPTE_CHG));
 237 }
 238
 239 static int
 240 mps3_pte_insert(mmu_t mmu, struct pvo_entry *pvo)
 241 {
 242         int result;
 243         struct lpte pte, evicted;
 244         uint64_t index;
 245
 246         if (pvo->pvo_vaddr & PVO_HID) {
 247                 /* Hypercall needs primary PTEG */
 248                 pvo->pvo_vaddr &= ~PVO_HID;
 249                 pvo->pvo_pte.slot ^= (moea64_pteg_mask << 3);
 250         }
 251
 252         pvo->pvo_pte.slot &= ~7UL;
 253         moea64_pte_from_pvo(pvo, &pte);
 254         evicted.pte_hi = 0;
 255         PTESYNC();
 256         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 257         result = lv1_insert_htab_entry(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot,
 258             pte.pte_hi, pte.pte_lo, LPTE_LOCKED | LPTE_WIRED, 0,
 259             &index, &evicted.pte_hi, &evicted.pte_lo);
 260         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 261
 262         if (result != 0) {
 263                 /* No freeable slots in either PTEG? We're hosed. */
 264                 panic("mps3_pte_insert: overflow (%d)", result);
 265                 return (-1);
 266         }
 267
 268         /*
 269          * See where we ended up.
 270          */
 271         if ((index & ~7UL) != pvo->pvo_pte.slot)
 272                 pvo->pvo_vaddr |= PVO_HID;
 273         pvo->pvo_pte.slot = index;
 274
 275         moea64_pte_valid++;
 276
 277         if (evicted.pte_hi) {
 278                 KASSERT((evicted.pte_hi & (LPTE_WIRED | LPTE_LOCKED)) == 0,
 279                     ("Evicted a wired PTE"));
 280                 moea64_pte_valid--;
 281                 moea64_pte_overflow++;
 282         }
 283
 284         return (0);
 285 }
 286