sys/powerpc/ps3/mmu_ps3.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
   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/param.h>
  29 #include <sys/kernel.h>
  30 #include <sys/ktr.h>
  31 #include <sys/lock.h>
  32 #include <sys/msgbuf.h>
  33 #include <sys/mutex.h>
  34 #include <sys/proc.h>
  35 #include <sys/sysctl.h>
  36 #include <sys/systm.h>
  37 #include <sys/vmmeter.h>
  38
  39 #include <vm/vm.h>
  40 #include <vm/vm_param.h>
  41 #include <vm/vm_kern.h>
  42 #include <vm/vm_page.h>
  43 #include <vm/vm_map.h>
  44 #include <vm/vm_object.h>
  45 #include <vm/vm_extern.h>
  46 #include <vm/vm_pageout.h>
  47 #include <vm/uma.h>
  48
  49 #include <powerpc/aim/mmu_oea64.h>
  50
  51 #include "ps3-hvcall.h"
  52
  53 #define VSID_HASH_MASK          0x0000007fffffffffUL
  54 #define PTESYNC()               __asm __volatile("ptesync")
  55
  56 extern int ps3fb_remap(void);
  57
  58 static uint64_t mps3_vas_id;
  59
  60 /*
  61  * Kernel MMU interface
  62  */
  63
  64 static void     mps3_install(void);
  65 static void     mps3_bootstrap(vm_offset_t kernelstart,
  66                     vm_offset_t kernelend);
  67 static void     mps3_cpu_bootstrap(int ap);
  68 static int64_t  mps3_pte_synch(struct pvo_entry *);
  69 static int64_t  mps3_pte_clear(struct pvo_entry *, uint64_t ptebit);
  70 static int64_t  mps3_pte_unset(struct pvo_entry *);
  71 static int64_t  mps3_pte_insert(struct pvo_entry *);
  72
  73 static struct pmap_funcs mps3_methods = {
  74         .install = mps3_install,
  75         .bootstrap = mps3_bootstrap,
  76         .cpu_bootstrap = mps3_cpu_bootstrap,
  77 };
  78
  79 static struct moea64_funcs mps3_funcs = {
  80         .pte_synch = mps3_pte_synch,
  81         .pte_clear = mps3_pte_clear,
  82         .pte_unset = mps3_pte_unset,
  83         .pte_insert = mps3_pte_insert,
  84 };
  85
  86 MMU_DEF_INHERIT(ps3_mmu, "mmu_ps3", mps3_methods, oea64_mmu);
  87
  88 static struct mtx mps3_table_lock;
  89
  90 static void
  91 mps3_install(void)
  92 {
  93         moea64_ops = &mps3_funcs;
  94         moea64_install();
  95 }
  96
  97 static void
  98 mps3_bootstrap(vm_offset_t kernelstart, vm_offset_t kernelend)
  99 {
 100         uint64_t final_pteg_count;
 101
 102         mtx_init(&mps3_table_lock, "page table", NULL, MTX_DEF);
 103
 104         moea64_early_bootstrap(kernelstart, kernelend);
 105
 106         /* In case we had a page table already */
 107         lv1_destruct_virtual_address_space(0);
 108
 109         /* Allocate new hardware page table */
 110         lv1_construct_virtual_address_space(
 111             20 /* log_2(moea64_pteg_count) */, 2 /* n page sizes */,
 112             (24UL << 56) | (16UL << 48) /* page sizes 16 MB + 64 KB */,
 113             &mps3_vas_id, &final_pteg_count
 114         );
 115
 116         lv1_select_virtual_address_space(mps3_vas_id);
 117
 118         moea64_pteg_count = final_pteg_count / sizeof(struct lpteg);
 119
 120         moea64_mid_bootstrap(kernelstart, kernelend);
 121         moea64_late_bootstrap(kernelstart, kernelend);
 122 }
 123
 124 static void
 125 mps3_cpu_bootstrap(int ap)
 126 {
 127         struct slb *slb = PCPU_GET(aim.slb);
 128         register_t seg0;
 129         int i;
 130
 131         mtmsr(mfmsr() & ~PSL_DR & ~PSL_IR);
 132
 133         /*
 134          * Select the page table we configured above and set up the FB mapping
 135          * so we can have a console.
 136          */
 137         lv1_select_virtual_address_space(mps3_vas_id);
 138
 139         if (!ap)
 140                 ps3fb_remap();
 141
 142         /*
 143          * Install kernel SLB entries
 144          */
 145
 146         __asm __volatile ("slbia");
 147         __asm __volatile ("slbmfee %0,%1; slbie %0;" : "=r"(seg0) : "r"(0));
 148         for (i = 0; i < 64; i++) {
 149                 if (!(slb[i].slbe & SLBE_VALID))
 150                         continue;
 151
 152                 __asm __volatile ("slbmte %0, %1" ::
 153                     "r"(slb[i].slbv), "r"(slb[i].slbe));
 154         }
 155 }
 156
 157 static int64_t
 158 mps3_pte_synch_locked(struct pvo_entry *pvo)
 159 {
 160         uint64_t halfbucket[4], rcbits;
 161
 162         PTESYNC();
 163         lv1_read_htab_entries(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot & ~0x3UL,
 164             &halfbucket[0], &halfbucket[1], &halfbucket[2], &halfbucket[3],
 165             &rcbits);
 166
 167         /* Check if present in page table */
 168         if ((halfbucket[pvo->pvo_pte.slot & 0x3] & LPTE_AVPN_MASK) !=
 169             ((pvo->pvo_vpn >> (ADDR_API_SHFT64 - ADDR_PIDX_SHFT)) &
 170             LPTE_AVPN_MASK))
 171                 return (-1);
 172         if (!(halfbucket[pvo->pvo_pte.slot & 0x3] & LPTE_VALID))
 173                 return (-1);
 174
 175         /*
 176          * rcbits contains the low 12 bits of each PTE's 2nd part,
 177          * spaced at 16-bit intervals
 178          */
 179
 180         return ((rcbits >> ((3 - (pvo->pvo_pte.slot & 0x3))*16)) &
 181             (LPTE_CHG | LPTE_REF));
 182 }
 183
 184 static int64_t
 185 mps3_pte_synch(struct pvo_entry *pvo)
 186 {
 187         int64_t retval;
 188
 189         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 190         retval = mps3_pte_synch_locked(pvo);
 191         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 192
 193         return (retval);
 194 }
 195
 196 static int64_t
 197 mps3_pte_clear(struct pvo_entry *pvo, uint64_t ptebit)
 198 {
 199         int64_t refchg;
 200         struct lpte pte;
 201
 202         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 203
 204         refchg = mps3_pte_synch_locked(pvo);
 205         if (refchg < 0) {
 206                 mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 207                 return (refchg);
 208         }
 209
 210         moea64_pte_from_pvo(pvo, &pte);
 211
 212         pte.pte_lo |= refchg;
 213         pte.pte_lo &= ~ptebit;
 214         /* XXX: race on RC bits between write and sync. Anything to do? */
 215         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot, pte.pte_hi,
 216             pte.pte_lo);
 217         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 218
 219         return (refchg);
 220 }
 221
 222 static int64_t
 223 mps3_pte_unset(struct pvo_entry *pvo)
 224 {
 225         int64_t refchg;
 226
 227         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 228         refchg = mps3_pte_synch_locked(pvo);
 229         if (refchg < 0) {
 230                 STAT_MOEA64(moea64_pte_overflow--);
 231                 mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 232                 return (-1);
 233         }
 234         /* XXX: race on RC bits between unset and sync. Anything to do? */
 235         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot, 0, 0);
 236         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 237         STAT_MOEA64(moea64_pte_valid--);
 238
 239         return (refchg & (LPTE_REF | LPTE_CHG));
 240 }
 241
 242 static int64_t
 243 mps3_pte_insert(struct pvo_entry *pvo)
 244 {
 245         int result;
 246         struct lpte pte, evicted;
 247         uint64_t index;
 248
 249         if (pvo->pvo_vaddr & PVO_HID) {
 250                 /* Hypercall needs primary PTEG */
 251                 pvo->pvo_vaddr &= ~PVO_HID;
 252                 pvo->pvo_pte.slot ^= (moea64_pteg_mask << 3);
 253         }
 254
 255         pvo->pvo_pte.slot &= ~7UL;
 256         moea64_pte_from_pvo(pvo, &pte);
 257         evicted.pte_hi = 0;
 258         PTESYNC();
 259         mtx_lock(&mps3_table_lock);
 260         result = lv1_insert_htab_entry(mps3_vas_id, pvo->pvo_pte.slot,
 261             pte.pte_hi, pte.pte_lo, LPTE_LOCKED | LPTE_WIRED, 0,
 262             &index, &evicted.pte_hi, &evicted.pte_lo);
 263         mtx_unlock(&mps3_table_lock);
 264
 265         if (result != 0) {
 266                 /* No freeable slots in either PTEG? We're hosed. */
 267                 panic("mps3_pte_insert: overflow (%d)", result);
 268                 return (-1);
 269         }
 270
 271         /*
 272          * See where we ended up.
 273          */
 274         if ((index & ~7UL) != pvo->pvo_pte.slot)
 275                 pvo->pvo_vaddr |= PVO_HID;
 276         pvo->pvo_pte.slot = index;
 277
 278         STAT_MOEA64(moea64_pte_valid++);
 279
 280         if (evicted.pte_hi) {
 281                 KASSERT((evicted.pte_hi & (LPTE_WIRED | LPTE_LOCKED)) == 0,
 282                     ("Evicted a wired PTE"));
 283                 STAT_MOEA64(moea64_pte_valid--);
 284                 STAT_MOEA64(moea64_pte_overflow++);
 285         }
 286
 287         return (0);
 288 }