]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.0.git/blob - sys/powerpc/booke/machdep.c
- Copy stable/10 (r259064) to releng/10.0 as part of the
[FreeBSD/releng/10.0.git] / sys / powerpc / booke / machdep.c
1 /*-
2  * Copyright (C) 2006-2012 Semihalf
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
15  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
16  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN
17  * NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
18  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED
19  * TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
20  * PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
21  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
22  * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
23  * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
24  */
25 /*-
26  * Copyright (C) 2001 Benno Rice
27  * All rights reserved.
28  *
29  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
30  * modification, are permitted provided that the following conditions
31  * are met:
32  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
33  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
34  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
35  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
36  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
37  *
38  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY Benno Rice ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
39  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
40  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
41  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
42  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
43  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
44  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
45  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
46  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
47  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
48  * $NetBSD: machdep.c,v 1.74.2.1 2000/11/01 16:13:48 tv Exp $
49  */
50 /*-
51  * Copyright (C) 1995, 1996 Wolfgang Solfrank.
52  * Copyright (C) 1995, 1996 TooLs GmbH.
53  * All rights reserved.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
64  *    must display the following acknowledgement:
65  *      This product includes software developed by TooLs GmbH.
66  * 4. The name of TooLs GmbH may not be used to endorse or promote products
67  *    derived from this software without specific prior written permission.
68  *
69  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY TOOLS GMBH ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
70  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
71  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
72  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
73  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
74  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
75  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
76  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
77  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
78  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
79  */
80
81 #include <sys/cdefs.h>
82 __FBSDID("$FreeBSD$");
83
84 #include "opt_compat.h"
85 #include "opt_ddb.h"
86 #include "opt_kstack_pages.h"
87 #include "opt_platform.h"
88
89 #include <sys/cdefs.h>
90 #include <sys/types.h>
91 #include <sys/param.h>
92 #include <sys/proc.h>
93 #include <sys/systm.h>
94 #include <sys/time.h>
95 #include <sys/bio.h>
96 #include <sys/buf.h>
97 #include <sys/bus.h>
98 #include <sys/cons.h>
99 #include <sys/cpu.h>
100 #include <sys/kdb.h>
101 #include <sys/kernel.h>
102 #include <sys/lock.h>
103 #include <sys/mutex.h>
104 #include <sys/rwlock.h>
105 #include <sys/sysctl.h>
106 #include <sys/exec.h>
107 #include <sys/ktr.h>
108 #include <sys/syscallsubr.h>
109 #include <sys/sysproto.h>
110 #include <sys/signalvar.h>
111 #include <sys/sysent.h>
112 #include <sys/imgact.h>
113 #include <sys/msgbuf.h>
114 #include <sys/ptrace.h>
115
116 #include <vm/vm.h>
117 #include <vm/pmap.h>
118 #include <vm/vm_page.h>
119 #include <vm/vm_object.h>
120 #include <vm/vm_pager.h>
121
122 #include <machine/cpu.h>
123 #include <machine/kdb.h>
124 #include <machine/reg.h>
125 #include <machine/vmparam.h>
126 #include <machine/spr.h>
127 #include <machine/hid.h>
128 #include <machine/psl.h>
129 #include <machine/trap.h>
130 #include <machine/md_var.h>
131 #include <machine/mmuvar.h>
132 #include <machine/sigframe.h>
133 #include <machine/machdep.h>
134 #include <machine/metadata.h>
135 #include <machine/platform.h>
136
137 #include <sys/linker.h>
138 #include <sys/reboot.h>
139
140 #include <dev/fdt/fdt_common.h>
141 #include <dev/ofw/openfirm.h>
142
143 #ifdef DDB
144 extern vm_offset_t ksym_start, ksym_end;
145 #endif
146
147 #ifdef  DEBUG
148 #define debugf(fmt, args...) printf(fmt, ##args)
149 #else
150 #define debugf(fmt, args...)
151 #endif
152
153 extern unsigned char kernel_text[];
154 extern unsigned char _etext[];
155 extern unsigned char _edata[];
156 extern unsigned char __bss_start[];
157 extern unsigned char __sbss_start[];
158 extern unsigned char __sbss_end[];
159 extern unsigned char _end[];
160
161 /*
162  * Bootinfo is passed to us by legacy loaders. Save the address of the
163  * structure to handle backward compatibility.
164  */
165 uint32_t *bootinfo;
166
167 struct kva_md_info kmi;
168 struct pcpu __pcpu[MAXCPU];
169 struct trapframe frame0;
170 int cold = 1;
171 long realmem = 0;
172 long Maxmem = 0;
173 char machine[] = "powerpc";
174 SYSCTL_STRING(_hw, HW_MACHINE, machine, CTLFLAG_RD, machine, 0, "");
175
176 int cacheline_size = 32;
177
178 SYSCTL_INT(_machdep, CPU_CACHELINE, cacheline_size,
179            CTLFLAG_RD, &cacheline_size, 0, "");
180
181 int hw_direct_map = 0;
182
183 static void cpu_booke_startup(void *);
184 SYSINIT(cpu, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_FIRST, cpu_booke_startup, NULL);
185
186 void print_kernel_section_addr(void);
187 void print_kenv(void);
188 u_int booke_init(uint32_t, uint32_t);
189
190 extern int elf32_nxstack;
191
192 static void
193 cpu_booke_startup(void *dummy)
194 {
195         int indx, size;
196
197         /* Initialise the decrementer-based clock. */
198         decr_init();
199
200         /* Good {morning,afternoon,evening,night}. */
201         cpu_setup(PCPU_GET(cpuid));
202
203         printf("real memory  = %ld (%ld MB)\n", ptoa(physmem),
204             ptoa(physmem) / 1048576);
205         realmem = physmem;
206
207         /* Display any holes after the first chunk of extended memory. */
208         if (bootverbose) {
209                 printf("Physical memory chunk(s):\n");
210                 for (indx = 0; phys_avail[indx + 1] != 0; indx += 2) {
211                         size = phys_avail[indx + 1] - phys_avail[indx];
212
213                         printf("0x%08x - 0x%08x, %d bytes (%ld pages)\n",
214                             phys_avail[indx], phys_avail[indx + 1] - 1,
215                             size, size / PAGE_SIZE);
216                 }
217         }
218
219         vm_ksubmap_init(&kmi);
220
221         printf("avail memory = %ld (%ld MB)\n", ptoa(cnt.v_free_count),
222             ptoa(cnt.v_free_count) / 1048576);
223
224         /* Set up buffers, so they can be used to read disk labels. */
225         bufinit();
226         vm_pager_bufferinit();
227
228         /* Cpu supports execution permissions on the pages. */
229         elf32_nxstack = 1;
230 }
231
232 static char *
233 kenv_next(char *cp)
234 {
235
236         if (cp != NULL) {
237                 while (*cp != 0)
238                         cp++;
239                 cp++;
240                 if (*cp == 0)
241                         cp = NULL;
242         }
243         return (cp);
244 }
245
246 void
247 print_kenv(void)
248 {
249         int len;
250         char *cp;
251
252         debugf("loader passed (static) kenv:\n");
253         if (kern_envp == NULL) {
254                 debugf(" no env, null ptr\n");
255                 return;
256         }
257         debugf(" kern_envp = 0x%08x\n", (u_int32_t)kern_envp);
258
259         len = 0;
260         for (cp = kern_envp; cp != NULL; cp = kenv_next(cp))
261                 debugf(" %x %s\n", (u_int32_t)cp, cp);
262 }
263
264 void
265 print_kernel_section_addr(void)
266 {
267
268         debugf("kernel image addresses:\n");
269         debugf(" kernel_text    = 0x%08x\n", (uint32_t)kernel_text);
270         debugf(" _etext (sdata) = 0x%08x\n", (uint32_t)_etext);
271         debugf(" _edata         = 0x%08x\n", (uint32_t)_edata);
272         debugf(" __sbss_start   = 0x%08x\n", (uint32_t)__sbss_start);
273         debugf(" __sbss_end     = 0x%08x\n", (uint32_t)__sbss_end);
274         debugf(" __sbss_start   = 0x%08x\n", (uint32_t)__bss_start);
275         debugf(" _end           = 0x%08x\n", (uint32_t)_end);
276 }
277
278 u_int
279 booke_init(uint32_t arg1, uint32_t arg2)
280 {
281         struct pcpu *pc;
282         void *kmdp, *mdp;
283         vm_offset_t dtbp, end;
284
285         kmdp = NULL;
286
287         end = (uintptr_t)_end;
288         dtbp = (vm_offset_t)NULL;
289
290         /*
291          * Handle the various ways we can get loaded and started:
292          *  -   FreeBSD's loader passes the pointer to the metadata
293          *      in arg1, with arg2 undefined. arg1 has a value that's
294          *      relative to the kernel's link address (i.e. larger
295          *      than 0xc0000000).
296          *  -   Juniper's loader passes the metadata pointer in arg2
297          *      and sets arg1 to zero. This is to signal that the
298          *      loader maps the kernel and starts it at its link
299          *      address (unlike the FreeBSD loader).
300          *  -   U-Boot passes the standard argc and argv parameters
301          *      in arg1 and arg2 (resp). arg1 is between 1 and some
302          *      relatively small number, such as 64K. arg2 is the
303          *      physical address of the argv vector.
304          */
305         if (arg1 > (uintptr_t)kernel_text)      /* FreeBSD loader */
306                 mdp = (void *)arg1;
307         else if (arg1 == 0)                     /* Juniper loader */
308                 mdp = (void *)arg2;
309         else                                    /* U-Boot */
310                 mdp = NULL;
311
312         /*
313          * Parse metadata and fetch parameters.
314          */
315         if (mdp != NULL) {
316                 preload_metadata = mdp;
317                 kmdp = preload_search_by_type("elf kernel");
318                 if (kmdp != NULL) {
319                         boothowto = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_HOWTO, int);
320                         kern_envp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ENVP, char *);
321                         dtbp = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_DTBP, vm_offset_t);
322                         end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_KERNEND, vm_offset_t);
323
324                         bootinfo = (uint32_t *)preload_search_info(kmdp,
325                             MODINFO_METADATA | MODINFOMD_BOOTINFO);
326
327 #ifdef DDB
328                         ksym_start = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_SSYM, uintptr_t);
329                         ksym_end = MD_FETCH(kmdp, MODINFOMD_ESYM, uintptr_t);
330 #endif
331                 }
332         } else {
333                 bzero(__sbss_start, __sbss_end - __sbss_start);
334                 bzero(__bss_start, _end - __bss_start);
335         }
336
337 #if defined(FDT_DTB_STATIC)
338         /*
339          * In case the device tree blob was not retrieved (from metadata) try
340          * to use the statically embedded one.
341          */
342         if (dtbp == (vm_offset_t)NULL)
343                 dtbp = (vm_offset_t)&fdt_static_dtb;
344 #endif
345
346         if (OF_install(OFW_FDT, 0) == FALSE)
347                 while (1);
348
349         if (OF_init((void *)dtbp) != 0)
350                 while (1);
351
352         if (fdt_immr_addr(CCSRBAR_VA) != 0)
353                 while (1);
354
355         OF_interpret("perform-fixup", 0);
356         
357         /* Set up TLB initially */
358         booke_init_tlb(fdt_immr_pa);
359
360         /* Reset Time Base */
361         mttb(0);
362
363         /* Init params/tunables that can be overridden by the loader. */
364         init_param1();
365
366         /* Start initializing proc0 and thread0. */
367         proc_linkup0(&proc0, &thread0);
368         thread0.td_frame = &frame0;
369
370         /* Set up per-cpu data and store the pointer in SPR general 0. */
371         pc = &__pcpu[0];
372         pcpu_init(pc, 0, sizeof(struct pcpu));
373         pc->pc_curthread = &thread0;
374         __asm __volatile("mtsprg 0, %0" :: "r"(pc));
375
376         /* Initialize system mutexes. */
377         mutex_init();
378
379         /* Initialize the console before printing anything. */
380         cninit();
381
382         /* Print out some debug info... */
383         debugf("%s: console initialized\n", __func__);
384         debugf(" arg3 mdp = 0x%08x\n", (u_int32_t)mdp);
385         debugf(" end = 0x%08x\n", (u_int32_t)end);
386         debugf(" boothowto = 0x%08x\n", boothowto);
387         debugf(" kernel ccsrbar = 0x%08x\n", CCSRBAR_VA);
388         debugf(" MSR = 0x%08x\n", mfmsr());
389 #if defined(BOOKE_E500)
390         debugf(" HID0 = 0x%08x\n", mfspr(SPR_HID0));
391         debugf(" HID1 = 0x%08x\n", mfspr(SPR_HID1));
392         debugf(" BUCSR = 0x%08x\n", mfspr(SPR_BUCSR));
393 #endif
394
395         debugf(" dtbp = 0x%08x\n", (uint32_t)dtbp);
396
397         print_kernel_section_addr();
398         print_kenv();
399 #if defined(BOOKE_E500)
400         //tlb1_print_entries();
401         //tlb1_print_tlbentries();
402 #endif
403
404         kdb_init();
405
406 #ifdef KDB
407         if (boothowto & RB_KDB)
408                 kdb_enter(KDB_WHY_BOOTFLAGS, "Boot flags requested debugger");
409 #endif
410
411         /* Initialise platform module */
412         platform_probe_and_attach();
413
414         /* Initialise virtual memory. */
415         pmap_mmu_install(MMU_TYPE_BOOKE, 0);
416         pmap_bootstrap((uintptr_t)kernel_text, end);
417         pmap_bootstrapped = 1;
418         debugf("MSR = 0x%08x\n", mfmsr());
419 #if defined(BOOKE_E500)
420         //tlb1_print_entries();
421         //tlb1_print_tlbentries();
422 #endif
423
424         /* Initialize params/tunables that are derived from memsize. */
425         init_param2(physmem);
426
427         /* Finish setting up thread0. */
428         thread0.td_pcb = (struct pcb *)
429             ((thread0.td_kstack + thread0.td_kstack_pages * PAGE_SIZE -
430             sizeof(struct pcb)) & ~15);
431         bzero((void *)thread0.td_pcb, sizeof(struct pcb));
432         pc->pc_curpcb = thread0.td_pcb;
433
434         /* Initialise the message buffer. */
435         msgbufinit(msgbufp, msgbufsize);
436
437         /* Enable Machine Check interrupt. */
438         mtmsr(mfmsr() | PSL_ME);
439         isync();
440
441         /* Enable L1 caches */
442         booke_enable_l1_cache();
443
444         debugf("%s: SP = 0x%08x\n", __func__,
445             ((uintptr_t)thread0.td_pcb - 16) & ~15);
446
447         return (((uintptr_t)thread0.td_pcb - 16) & ~15);
448 }
449
450 #define RES_GRANULE 32
451 extern uint32_t tlb0_miss_locks[];
452
453 /* Initialise a struct pcpu. */
454 void
455 cpu_pcpu_init(struct pcpu *pcpu, int cpuid, size_t sz)
456 {
457
458         pcpu->pc_tid_next = TID_MIN;
459
460 #ifdef SMP
461         uint32_t *ptr;
462         int words_per_gran = RES_GRANULE / sizeof(uint32_t);
463
464         ptr = &tlb0_miss_locks[cpuid * words_per_gran];
465         pcpu->pc_booke_tlb_lock = ptr;
466         *ptr = TLB_UNLOCKED;
467         *(ptr + 1) = 0;         /* recurse counter */
468 #endif
469 }
470
471 /*
472  * Flush the D-cache for non-DMA I/O so that the I-cache can
473  * be made coherent later.
474  */
475 void
476 cpu_flush_dcache(void *ptr, size_t len)
477 {
478         register_t addr, off;
479
480         /*
481          * Align the address to a cacheline and adjust the length
482          * accordingly. Then round the length to a multiple of the
483          * cacheline for easy looping.
484          */
485         addr = (uintptr_t)ptr;
486         off = addr & (cacheline_size - 1);
487         addr -= off;
488         len = (len + off + cacheline_size - 1) & ~(cacheline_size - 1);
489
490         while (len > 0) {
491                 __asm __volatile ("dcbf 0,%0" :: "r"(addr));
492                 __asm __volatile ("sync");
493                 addr += cacheline_size;
494                 len -= cacheline_size;
495         }
496 }
497
498 void
499 spinlock_enter(void)
500 {
501         struct thread *td;
502         register_t msr;
503
504         td = curthread;
505         if (td->td_md.md_spinlock_count == 0) {
506                 msr = intr_disable();
507                 td->td_md.md_spinlock_count = 1;
508                 td->td_md.md_saved_msr = msr;
509         } else
510                 td->td_md.md_spinlock_count++;
511         critical_enter();
512 }
513
514 void
515 spinlock_exit(void)
516 {
517         struct thread *td;
518         register_t msr;
519
520         td = curthread;
521         critical_exit();
522         msr = td->td_md.md_saved_msr;
523         td->td_md.md_spinlock_count--;
524         if (td->td_md.md_spinlock_count == 0)
525                 intr_restore(msr);
526 }
527
528 /* Shutdown the CPU as much as possible. */
529 void
530 cpu_halt(void)
531 {
532
533         mtmsr(mfmsr() & ~(PSL_CE | PSL_EE | PSL_ME | PSL_DE));
534         while (1)
535                 ;
536 }
537
538 int
539 ptrace_set_pc(struct thread *td, unsigned long addr)
540 {
541         struct trapframe *tf;
542
543         tf = td->td_frame;
544         tf->srr0 = (register_t)addr;
545
546         return (0);
547 }
548
549 int
550 ptrace_single_step(struct thread *td)
551 {
552         struct trapframe *tf;
553
554         tf = td->td_frame;
555         tf->srr1 |= PSL_DE;
556         tf->cpu.booke.dbcr0 |= (DBCR0_IDM | DBCR0_IC);
557         return (0);
558 }
559
560 int
561 ptrace_clear_single_step(struct thread *td)
562 {
563         struct trapframe *tf;
564
565         tf = td->td_frame;
566         tf->srr1 &= ~PSL_DE;
567         tf->cpu.booke.dbcr0 &= ~(DBCR0_IDM | DBCR0_IC);
568         return (0);
569 }
570
571 void
572 kdb_cpu_clear_singlestep(void)
573 {
574         register_t r;
575
576         r = mfspr(SPR_DBCR0);
577         mtspr(SPR_DBCR0, r & ~DBCR0_IC);
578         kdb_frame->srr1 &= ~PSL_DE;
579 }
580
581 void
582 kdb_cpu_set_singlestep(void)
583 {
584         register_t r;
585
586         r = mfspr(SPR_DBCR0);
587         mtspr(SPR_DBCR0, r | DBCR0_IC | DBCR0_IDM);
588         kdb_frame->srr1 |= PSL_DE;
589 }
590
591 void
592 bzero(void *buf, size_t len)
593 {
594         caddr_t p;
595
596         p = buf;
597
598         while (((vm_offset_t) p & (sizeof(u_long) - 1)) && len) {
599                 *p++ = 0;
600                 len--;
601         }
602
603         while (len >= sizeof(u_long) * 8) {
604                 *(u_long*) p = 0;
605                 *((u_long*) p + 1) = 0;
606                 *((u_long*) p + 2) = 0;
607                 *((u_long*) p + 3) = 0;
608                 len -= sizeof(u_long) * 8;
609                 *((u_long*) p + 4) = 0;
610                 *((u_long*) p + 5) = 0;
611                 *((u_long*) p + 6) = 0;
612                 *((u_long*) p + 7) = 0;
613                 p += sizeof(u_long) * 8;
614         }
615
616         while (len >= sizeof(u_long)) {
617                 *(u_long*) p = 0;
618                 len -= sizeof(u_long);
619                 p += sizeof(u_long);
620         }
621
622         while (len) {
623                 *p++ = 0;
624                 len--;
625         }
626 }
627