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 "ps3-hvcall.h"
  55
  56 #define VSID_HASH_MASK          0x0000007fffffffffUL
  57 #define PTESYNC()               __asm __volatile("ptesync")
  58
  59 extern int ps3fb_remap(void);
  60
  61 static uint64_t mps3_vas_id;
  62
  63 /*
  64  * Kernel MMU interface
  65  */
  66
  67 static void     mps3_install(void);
  68 static void     mps3_bootstrap(vm_offset_t kernelstart,
  69                     vm_offset_t kernelend);
  70 static void     mps3_cpu_bootstrap(int ap);
  71 static int64_t  mps3_pte_synch(struct pvo_entry *);
  72 static int64_t  mps3_pte_clear(struct pvo_entry *, uint64_t ptebit);
  73 static int64_t  mps3_pte_unset(struct pvo_entry *);
  74 static int64_t  mps3_pte_insert(struct pvo_entry *);
  75
  76 static struct pmap_funcs mps3_methods = {
  77         .install = mps3_install,
  78         .bootstrap = mps3_bootstrap,
  79         .cpu_bootstrap = mps3_cpu_bootstrap,
  80 };
  81
  82 static struct moea64_funcs mps3_funcs = {
  83         .pte_synch = mps3_pte_synch,
  84         .pte_clear = mps3_pte_clear,
  85         .pte_unset = mps3_pte_unset,
  86         .pte_insert = mps3_pte_insert,
  87 };
  88
  89 MMU_DEF_INHERIT(ps3_mmu, "mmu_ps3", mps3_methods, oea64_mmu);
  90
  91 static struct mtx mps3_table_lock;
  92
  93 static void
  94 mps3_install()
  95 {
  96         moea64_ops = &mps3_funcs;
  97 }
  98
  99 static void
 100 mps3_bootstrap(vm_offset_t kernelstart, vm_offset_t kernelend)
 101 {
 102         uint64_t final_pteg_count;
 103
 104         mtx_init(&mps3_table_lock, "page table", NULL, MTX_DEF);
 105
 106         moea64_early_bootstrap(kernelstart, kernelend);
 107
 108         /* In case we had a page table already */
 109         lv1_destruct_virtual_address_space(0);
 110
 111         /* Allocate new hardware page table */
 112         lv1_construct_virtual_address_space(
 113             20 /* log_2(moea64_pteg_count) */, 2 /* n page sizes */,
 114             (24UL << 56) | (16UL << 48) /* page sizes 16 MB + 64 KB */,
 115             &mps3_vas_id, &final_pteg_count
 116         );
 117
 118         lv1_select_virtual_address_space(mps3_vas_id);
 119
 120         moea64_pteg_count = final_pteg_count / sizeof(struct lpteg);
 121
 122         moea64_mid_bootstrap(kernelstart, kernelend);
 123         moea64_late_bootstrap(kernelstart, kernelend);
 124 }
 125
 126 static void
 127 mps3_cpu_bootstrap(int ap)
 128 {
 129         struct slb *slb = PCPU_GET(aim.slb);
 130         register_t seg0;
 131         int i;
 132
 133         mtmsr(mfmsr() & ~PSL_DR & ~PSL_IR);
 134
 135         /*
 136          * Select the page table we configured above and set up the FB mapping
 137          * so we can have a console.
 138          */
 139         lv1_select_virtual_address_space(mps3_vas_id);
 140
 141         if (!ap)
 142                 ps3fb_remap();
 143
 144         /*
 145          * Install kernel SLB entries
 146          */
 147
 148         __asm __volatile ("slbia");
 149         __asm __volatile ("slbmfee %0,%1; slbie %0;" : "=r"(seg0) : "r"(0));
 150         for (i = 0; i < 64; i++) {
 151                 if (!(slb[i].slbe & SLBE_VALID))
 152                         continue;
 153
 154                 __asm __volatile ("slbmte %0, %1" ::
 155                     "r"(slb[i].slbv), "r"(slb[i].slbe));
 156         }
 157 }
 158
 159 static int64_t
 160 mps3_pte_synch_locked(struct pvo_entry *pvo)
 161 {
 162         uint64_t halfbucket[4], rcbits;
 163
 164         PTESYNC();
 165         lv1_read_htab_entries(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot & ~0x3UL,
 166             &halfbucket[0], &halfbucket[1], &halfbucket[2], &halfbucket[3],
 167             &rcbits);
 168
 169         /* Check if present in page table */
 170         if ((halfbucket[pvo->pvo_pte.slot & 0x3] & LPTE_AVPN_MASK) !=
 171             ((pvo->pvo_vpn >> (ADDR_API_SHFT64 - ADDR_PIDX_SHFT)) &
 172             LPTE_AVPN_MASK))
 173                 return (-1);
 174         if (!(halfbucket[pvo->pvo_pte.slot & 0x3] & LPTE_VALID))
 175                 return (-1);
 176
 177         /*
 178          * rcbits contains the low 12 bits of each PTE's 2nd part,
 179          * spaced at 16-bit intervals
 180          */
 181
 182         return ((rcbits >> ((3 - (pvo->pvo_pte.slot & 0x3))*16)) &
 183             (LPTE_CHG | LPTE_REF));
 184 }
 185
 186 static int64_t
 187 mps3_pte_synch(struct pvo_entry *pvo)
 188 {
 189         int64_t retval;
 190
 191         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 192         retval = mps3_pte_synch_locked(pvo);
 193         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 194
 195         return (retval);
 196 }
 197
 198 static int64_t
 199 mps3_pte_clear(struct pvo_entry *pvo, uint64_t ptebit)
 200 {
 201         int64_t refchg;
 202         struct lpte pte;
 203
 204         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 205
 206         refchg = mps3_pte_synch_locked(pvo);
 207         if (refchg < 0) {
 208                 mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 209                 return (refchg);
 210         }
 211
 212         moea64_pte_from_pvo(pvo, &pte);
 213
 214         pte.pte_lo |= refchg;
 215         pte.pte_lo &= ~ptebit;
 216         /* XXX: race on RC bits between write and sync. Anything to do? */
 217         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot, pte.pte_hi,
 218             pte.pte_lo);
 219         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 220
 221         return (refchg);
 222 }
 223
 224 static int64_t
 225 mps3_pte_unset(struct pvo_entry *pvo)
 226 {
 227         int64_t refchg;
 228
 229         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 230         refchg = mps3_pte_synch_locked(pvo);
 231         if (refchg < 0) {
 232                 STAT_MOEA64(moea64_pte_overflow--);
 233                 mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 234                 return (-1);
 235         }
 236         /* XXX: race on RC bits between unset and sync. Anything to do? */
 237         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot, 0, 0);
 238         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 239         STAT_MOEA64(moea64_pte_valid--);
 240
 241         return (refchg & (LPTE_REF | LPTE_CHG));
 242 }
 243
 244 static int64_t
 245 mps3_pte_insert(struct pvo_entry *pvo)
 246 {
 247         int result;
 248         struct lpte pte, evicted;
 249         uint64_t index;
 250
 251         if (pvo->pvo_vaddr & PVO_HID) {
 252                 /* Hypercall needs primary PTEG */
 253                 pvo->pvo_vaddr &= ~PVO_HID;
 254                 pvo->pvo_pte.slot ^= (moea64_pteg_mask << 3);
 255         }
 256
 257         pvo->pvo_pte.slot &= ~7UL;
 258         moea64_pte_from_pvo(pvo, &pte);
 259         evicted.pte_hi = 0;
 260         PTESYNC();
 261         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 262         result = lv1_insert_htab_entry(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot,
 263             pte.pte_hi, pte.pte_lo, LPTE_LOCKED | LPTE_WIRED, 0,
 264             &index, &evicted.pte_hi, &evicted.pte_lo);
 265         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 266
 267         if (result != 0) {
 268                 /* No freeable slots in either PTEG? We're hosed. */
 269                 panic("mps3_pte_insert: overflow (%d)", result);
 270                 return (-1);
 271         }
 272
 273         /*
 274          * See where we ended up.
 275          */
 276         if ((index & ~7UL) != pvo->pvo_pte.slot)
 277                 pvo->pvo_vaddr |= PVO_HID;
 278         pvo->pvo_pte.slot = index;
 279
 280         STAT_MOEA64(moea64_pte_valid++);
 281
 282         if (evicted.pte_hi) {
 283                 KASSERT((evicted.pte_hi & (LPTE_WIRED | LPTE_LOCKED)) == 0,
 284                     ("Evicted a wired PTE"));
 285                 STAT_MOEA64(moea64_pte_valid--);
 286                 STAT_MOEA64(moea64_pte_overflow++);
 287         }
 288
 289         return (0);
 290 }