sys/powerpc/ps3/mmu_ps3.c

   1 /*-
   2  * Copyright (C) 2010 Nathan Whitehorn
   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.
  17  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  18  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  19  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  20  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  21  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  22  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  23  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  24  */
  25
  26 #include <sys/cdefs.h>
  27 __FBSDID("$FreeBSD$");
  28
  29 #include <sys/param.h>
  30 #include <sys/kernel.h>
  31 #include <sys/ktr.h>
  32 #include <sys/lock.h>
  33 #include <sys/msgbuf.h>
  34 #include <sys/mutex.h>
  35 #include <sys/proc.h>
  36 #include <sys/sysctl.h>
  37 #include <sys/systm.h>
  38 #include <sys/vmmeter.h>
  39
  40 #include <vm/vm.h>
  41 #include <vm/vm_param.h>
  42 #include <vm/vm_kern.h>
  43 #include <vm/vm_page.h>
  44 #include <vm/vm_map.h>
  45 #include <vm/vm_object.h>
  46 #include <vm/vm_extern.h>
  47 #include <vm/vm_pageout.h>
  48 #include <vm/uma.h>
  49
  50 #include <powerpc/aim/mmu_oea64.h>
  51
  52 #include "mmu_if.h"
  53 #include "moea64_if.h"
  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_bootstrap(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart,
  68                     vm_offset_t kernelend);
  69 static void     mps3_cpu_bootstrap(mmu_t mmup, int ap);
  70 static void     mps3_pte_synch(mmu_t, uintptr_t pt, struct lpte *pvo_pt);
  71 static void     mps3_pte_clear(mmu_t, uintptr_t pt, struct lpte *pvo_pt,
  72                     uint64_t vpn, uint64_t ptebit);
  73 static void     mps3_pte_unset(mmu_t, uintptr_t pt, struct lpte *pvo_pt,
  74                     uint64_t vpn);
  75 static void     mps3_pte_change(mmu_t, uintptr_t pt, struct lpte *pvo_pt,
  76                     uint64_t vpn);
  77 static int      mps3_pte_insert(mmu_t, u_int ptegidx, struct lpte *pvo_pt);
  78 static uintptr_t mps3_pvo_to_pte(mmu_t, const struct pvo_entry *pvo);
  79
  80
  81 static mmu_method_t mps3_methods[] = {
  82         MMUMETHOD(mmu_bootstrap,        mps3_bootstrap),
  83         MMUMETHOD(mmu_cpu_bootstrap,    mps3_cpu_bootstrap),
  84
  85         MMUMETHOD(moea64_pte_synch,     mps3_pte_synch),
  86         MMUMETHOD(moea64_pte_clear,     mps3_pte_clear),
  87         MMUMETHOD(moea64_pte_unset,     mps3_pte_unset),
  88         MMUMETHOD(moea64_pte_change,    mps3_pte_change),
  89         MMUMETHOD(moea64_pte_insert,    mps3_pte_insert),
  90         MMUMETHOD(moea64_pvo_to_pte,    mps3_pvo_to_pte),
  91
  92         { 0, 0 }
  93 };
  94
  95 MMU_DEF_INHERIT(ps3_mmu, "mmu_ps3", mps3_methods, 0, oea64_mmu);
  96
  97 static void
  98 mps3_bootstrap(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart, vm_offset_t kernelend)
  99 {
 100         uint64_t final_pteg_count;
 101
 102         moea64_early_bootstrap(mmup, kernelstart, kernelend);
 103
 104         lv1_construct_virtual_address_space(
 105             20 /* log_2(moea64_pteg_count) */, 2 /* n page sizes */,
 106             (24UL << 56) | (16UL << 48) /* page sizes 16 MB + 64 KB */,
 107             &mps3_vas_id, &final_pteg_count
 108         );
 109
 110         moea64_pteg_count = final_pteg_count / sizeof(struct lpteg);
 111
 112         moea64_mid_bootstrap(mmup, kernelstart, kernelend);
 113         moea64_late_bootstrap(mmup, kernelstart, kernelend);
 114 }
 115
 116 static void
 117 mps3_cpu_bootstrap(mmu_t mmup, int ap)
 118 {
 119         struct slb *slb = PCPU_GET(slb);
 120         register_t seg0;
 121         int i;
 122
 123         mtmsr(mfmsr() & ~PSL_DR & ~PSL_IR);
 124
 125         /*
 126          * Destroy the loader's address space if we are coming up for
 127          * the first time, and redo the FB mapping so we can continue
 128          * having a console.
 129          */
 130
 131         if (!ap)
 132                 lv1_destruct_virtual_address_space(0);
 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 void
 155 mps3_pte_synch(mmu_t mmu, uintptr_t slot, struct lpte *pvo_pt)
 156 {
 157         uint64_t halfbucket[4], rcbits;
 158
 159         PTESYNC();
 160         lv1_read_htab_entries(mps3_vas_id, slot & ~0x3UL, &halfbucket[0],
 161             &halfbucket[1], &halfbucket[2], &halfbucket[3], &rcbits);
 162
 163         /*
 164          * rcbits contains the low 12 bits of each PTEs 2nd part,
 165          * spaced at 16-bit intervals
 166          */
 167
 168         KASSERT((halfbucket[slot & 0x3] & LPTE_AVPN_MASK) ==
 169             (pvo_pt->pte_hi & LPTE_AVPN_MASK),
 170             ("PTE upper word %#lx != %#lx\n",
 171             halfbucket[slot & 0x3], pvo_pt->pte_hi));
 172
 173         pvo_pt->pte_lo |= (rcbits >> ((3 - (slot & 0x3))*16)) &
 174             (LPTE_CHG | LPTE_REF);
 175 }
 176
 177 static void
 178 mps3_pte_clear(mmu_t mmu, uintptr_t slot, struct lpte *pvo_pt, uint64_t vpn,
 179     u_int64_t ptebit)
 180 {
 181
 182         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, slot, pvo_pt->pte_hi,
 183             pvo_pt->pte_lo & ~ptebit);
 184 }
 185
 186 static void
 187 mps3_pte_unset(mmu_t mmu, uintptr_t slot, struct lpte *pvo_pt, uint64_t vpn)
 188 {
 189
 190         mps3_pte_synch(mmu, slot, pvo_pt);
 191         pvo_pt->pte_hi &= ~LPTE_VALID;
 192         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, slot, 0, 0);
 193         moea64_pte_valid--;
 194 }
 195
 196 static void
 197 mps3_pte_change(mmu_t mmu, uintptr_t slot, struct lpte *pvo_pt, uint64_t vpn)
 198 {
 199
 200         mps3_pte_synch(mmu, slot, pvo_pt);
 201         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, slot, pvo_pt->pte_hi,
 202             pvo_pt->pte_lo);
 203 }
 204
 205 static int
 206 mps3_pte_insert(mmu_t mmu, u_int ptegidx, struct lpte *pvo_pt)
 207 {
 208         int result;
 209         struct lpte evicted;
 210         struct pvo_entry *pvo;
 211         uint64_t index;
 212
 213         pvo_pt->pte_hi |= LPTE_VALID;
 214         pvo_pt->pte_hi &= ~LPTE_HID;
 215         evicted.pte_hi = 0;
 216         PTESYNC();
 217         result = lv1_insert_htab_entry(mps3_vas_id, ptegidx << 3,
 218             pvo_pt->pte_hi, pvo_pt->pte_lo, LPTE_LOCKED | LPTE_WIRED, 0,
 219             &index, &evicted.pte_hi, &evicted.pte_lo);
 220
 221         if (result != 0) {
 222                 /* No freeable slots in either PTEG? We're hosed. */
 223                 panic("mps3_pte_insert: overflow (%d)", result);
 224                 return (-1);
 225         }
 226
 227         /*
 228          * See where we ended up.
 229          */
 230         if (index >> 3 != ptegidx)
 231                 pvo_pt->pte_hi |= LPTE_HID;
 232
 233         moea64_pte_valid++;
 234
 235         if (!evicted.pte_hi)
 236                 return (index & 0x7);
 237
 238         /*
 239          * Synchronize the sacrifice PTE with its PVO, then mark both
 240          * invalid. The PVO will be reused when/if the VM system comes
 241          * here after a fault.
 242          */
 243
 244         ptegidx = index >> 3; /* Where the sacrifice PTE was found */
 245         if (evicted.pte_hi & LPTE_HID)
 246                 ptegidx ^= moea64_pteg_mask; /* PTEs indexed by primary */
 247
 248         KASSERT((evicted.pte_hi & (LPTE_WIRED | LPTE_LOCKED)) == 0,
 249             ("Evicted a wired PTE"));
 250
 251         result = 0;
 252         LIST_FOREACH(pvo, &moea64_pvo_table[ptegidx], pvo_olink) {
 253                 if (!PVO_PTEGIDX_ISSET(pvo))
 254                         continue;
 255
 256                 if (pvo->pvo_pte.lpte.pte_hi == (evicted.pte_hi | LPTE_VALID)) {
 257                         KASSERT(pvo->pvo_pte.lpte.pte_hi & LPTE_VALID,
 258                             ("Invalid PVO for valid PTE!"));
 259                         pvo->pvo_pte.lpte.pte_hi &= ~LPTE_VALID;
 260                         pvo->pvo_pte.lpte.pte_lo |=
 261                             evicted.pte_lo & (LPTE_REF | LPTE_CHG);
 262                         PVO_PTEGIDX_CLR(pvo);
 263                         moea64_pte_valid--;
 264                         moea64_pte_overflow++;
 265                         result = 1;
 266                         break;
 267                 }
 268         }
 269
 270         KASSERT(result == 1, ("PVO for sacrifice PTE not found"));
 271
 272         return (index & 0x7);
 273 }
 274
 275 static __inline u_int
 276 va_to_pteg(uint64_t vsid, vm_offset_t addr, int large)
 277 {
 278         uint64_t hash;
 279         int shift;
 280
 281         shift = large ? moea64_large_page_shift : ADDR_PIDX_SHFT;
 282         hash = (vsid & VSID_HASH_MASK) ^ (((uint64_t)addr & ADDR_PIDX) >>
 283             shift);
 284         return (hash & moea64_pteg_mask);
 285 }
 286
 287 uintptr_t
 288 mps3_pvo_to_pte(mmu_t mmu, const struct pvo_entry *pvo)
 289 {
 290         uint64_t vsid;
 291         u_int ptegidx;
 292
 293         /* If the PTEG index is not set, then there is no page table entry */
 294         if (!PVO_PTEGIDX_ISSET(pvo))
 295                 return (-1);
 296
 297         vsid = PVO_VSID(pvo);
 298         ptegidx = va_to_pteg(vsid, PVO_VADDR(pvo), pvo->pvo_vaddr & PVO_LARGE);
 299
 300         /*
 301          * We can find the actual pte entry without searching by grabbing
 302          * the PTEG index from 3 unused bits in pvo_vaddr and by
 303          * noticing the HID bit.
 304          */
 305         if (pvo->pvo_pte.lpte.pte_hi & LPTE_HID)
 306                 ptegidx ^= moea64_pteg_mask;
 307
 308         return ((ptegidx << 3) | PVO_PTEGIDX_GET(pvo));
 309 }
 310