]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.2.git/blob - sys/powerpc/booke/pmap.c
- Copy stable/9 to releng/9.2 as part of the 9.2-RELEASE cycle.
[FreeBSD/releng/9.2.git] / sys / powerpc / booke / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (C) 2007-2009 Semihalf, Rafal Jaworowski <raj@semihalf.com>
3  * Copyright (C) 2006 Semihalf, Marian Balakowicz <m8@semihalf.com>
4  * All rights reserved.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
16  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN
18  * NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
19  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED
20  * TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
21  * PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
22  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
23  * NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
24  * SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
25  *
26  * Some hw specific parts of this pmap were derived or influenced
27  * by NetBSD's ibm4xx pmap module. More generic code is shared with
28  * a few other pmap modules from the FreeBSD tree.
29  */
30
31  /*
32   * VM layout notes:
33   *
34   * Kernel and user threads run within one common virtual address space
35   * defined by AS=0.
36   *
37   * Virtual address space layout:
38   * -----------------------------
39   * 0x0000_0000 - 0xafff_ffff   : user process
40   * 0xb000_0000 - 0xbfff_ffff   : pmap_mapdev()-ed area (PCI/PCIE etc.)
41   * 0xc000_0000 - 0xc0ff_ffff   : kernel reserved
42   *   0xc000_0000 - data_end    : kernel code+data, env, metadata etc.
43   * 0xc100_0000 - 0xfeef_ffff   : KVA
44   *   0xc100_0000 - 0xc100_3fff : reserved for page zero/copy
45   *   0xc100_4000 - 0xc200_3fff : reserved for ptbl bufs
46   *   0xc200_4000 - 0xc200_8fff : guard page + kstack0
47   *   0xc200_9000 - 0xfeef_ffff : actual free KVA space
48   * 0xfef0_0000 - 0xffff_ffff   : I/O devices region
49   */
50
51 #include <sys/cdefs.h>
52 __FBSDID("$FreeBSD$");
53
54 #include <sys/types.h>
55 #include <sys/param.h>
56 #include <sys/malloc.h>
57 #include <sys/ktr.h>
58 #include <sys/proc.h>
59 #include <sys/user.h>
60 #include <sys/queue.h>
61 #include <sys/systm.h>
62 #include <sys/kernel.h>
63 #include <sys/linker.h>
64 #include <sys/msgbuf.h>
65 #include <sys/lock.h>
66 #include <sys/mutex.h>
67 #include <sys/sched.h>
68 #include <sys/smp.h>
69 #include <sys/vmmeter.h>
70
71 #include <vm/vm.h>
72 #include <vm/vm_page.h>
73 #include <vm/vm_kern.h>
74 #include <vm/vm_pageout.h>
75 #include <vm/vm_extern.h>
76 #include <vm/vm_object.h>
77 #include <vm/vm_param.h>
78 #include <vm/vm_map.h>
79 #include <vm/vm_pager.h>
80 #include <vm/uma.h>
81
82 #include <machine/cpu.h>
83 #include <machine/pcb.h>
84 #include <machine/platform.h>
85
86 #include <machine/tlb.h>
87 #include <machine/spr.h>
88 #include <machine/vmparam.h>
89 #include <machine/md_var.h>
90 #include <machine/mmuvar.h>
91 #include <machine/pmap.h>
92 #include <machine/pte.h>
93
94 #include "mmu_if.h"
95
96 #ifdef  DEBUG
97 #define debugf(fmt, args...) printf(fmt, ##args)
98 #else
99 #define debugf(fmt, args...)
100 #endif
101
102 #define TODO                    panic("%s: not implemented", __func__);
103
104 #include "opt_sched.h"
105 #ifndef SCHED_4BSD
106 #error "e500 only works with SCHED_4BSD which uses a global scheduler lock."
107 #endif
108 extern struct mtx sched_lock;
109
110 extern int dumpsys_minidump;
111
112 extern unsigned char _etext[];
113 extern unsigned char _end[];
114
115 extern uint32_t *bootinfo;
116
117 #ifdef SMP
118 extern uint32_t kernload_ap;
119 #endif
120
121 vm_paddr_t kernload;
122 vm_offset_t kernstart;
123 vm_size_t kernsize;
124
125 /* Message buffer and tables. */
126 static vm_offset_t data_start;
127 static vm_size_t data_end;
128
129 /* Phys/avail memory regions. */
130 static struct mem_region *availmem_regions;
131 static int availmem_regions_sz;
132 static struct mem_region *physmem_regions;
133 static int physmem_regions_sz;
134
135 /* Reserved KVA space and mutex for mmu_booke_zero_page. */
136 static vm_offset_t zero_page_va;
137 static struct mtx zero_page_mutex;
138
139 static struct mtx tlbivax_mutex;
140
141 /*
142  * Reserved KVA space for mmu_booke_zero_page_idle. This is used
143  * by idle thred only, no lock required.
144  */
145 static vm_offset_t zero_page_idle_va;
146
147 /* Reserved KVA space and mutex for mmu_booke_copy_page. */
148 static vm_offset_t copy_page_src_va;
149 static vm_offset_t copy_page_dst_va;
150 static struct mtx copy_page_mutex;
151
152 /**************************************************************************/
153 /* PMAP */
154 /**************************************************************************/
155
156 static void mmu_booke_enter_locked(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t,
157     vm_prot_t, boolean_t);
158
159 unsigned int kptbl_min;         /* Index of the first kernel ptbl. */
160 unsigned int kernel_ptbls;      /* Number of KVA ptbls. */
161
162 /*
163  * If user pmap is processed with mmu_booke_remove and the resident count
164  * drops to 0, there are no more pages to remove, so we need not continue.
165  */
166 #define PMAP_REMOVE_DONE(pmap) \
167         ((pmap) != kernel_pmap && (pmap)->pm_stats.resident_count == 0)
168
169 extern void tid_flush(tlbtid_t);
170
171 /**************************************************************************/
172 /* TLB and TID handling */
173 /**************************************************************************/
174
175 /* Translation ID busy table */
176 static volatile pmap_t tidbusy[MAXCPU][TID_MAX + 1];
177
178 /*
179  * TLB0 capabilities (entry, way numbers etc.). These can vary between e500
180  * core revisions and should be read from h/w registers during early config.
181  */
182 uint32_t tlb0_entries;
183 uint32_t tlb0_ways;
184 uint32_t tlb0_entries_per_way;
185
186 #define TLB0_ENTRIES            (tlb0_entries)
187 #define TLB0_WAYS               (tlb0_ways)
188 #define TLB0_ENTRIES_PER_WAY    (tlb0_entries_per_way)
189
190 #define TLB1_ENTRIES 16
191
192 /* In-ram copy of the TLB1 */
193 static tlb_entry_t tlb1[TLB1_ENTRIES];
194
195 /* Next free entry in the TLB1 */
196 static unsigned int tlb1_idx;
197
198 static tlbtid_t tid_alloc(struct pmap *);
199
200 static void tlb_print_entry(int, uint32_t, uint32_t, uint32_t, uint32_t);
201
202 static int tlb1_set_entry(vm_offset_t, vm_offset_t, vm_size_t, uint32_t);
203 static void tlb1_write_entry(unsigned int);
204 static int tlb1_iomapped(int, vm_paddr_t, vm_size_t, vm_offset_t *);
205 static vm_size_t tlb1_mapin_region(vm_offset_t, vm_paddr_t, vm_size_t);
206
207 static vm_size_t tsize2size(unsigned int);
208 static unsigned int size2tsize(vm_size_t);
209 static unsigned int ilog2(unsigned int);
210
211 static void set_mas4_defaults(void);
212
213 static inline void tlb0_flush_entry(vm_offset_t);
214 static inline unsigned int tlb0_tableidx(vm_offset_t, unsigned int);
215
216 /**************************************************************************/
217 /* Page table management */
218 /**************************************************************************/
219
220 /* Data for the pv entry allocation mechanism */
221 static uma_zone_t pvzone;
222 static struct vm_object pvzone_obj;
223 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
224
225 #define PV_ENTRY_ZONE_MIN       2048    /* min pv entries in uma zone */
226
227 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
228 #define PMAP_SHPGPERPROC        200
229 #endif
230
231 static void ptbl_init(void);
232 static struct ptbl_buf *ptbl_buf_alloc(void);
233 static void ptbl_buf_free(struct ptbl_buf *);
234 static void ptbl_free_pmap_ptbl(pmap_t, pte_t *);
235
236 static pte_t *ptbl_alloc(mmu_t, pmap_t, unsigned int);
237 static void ptbl_free(mmu_t, pmap_t, unsigned int);
238 static void ptbl_hold(mmu_t, pmap_t, unsigned int);
239 static int ptbl_unhold(mmu_t, pmap_t, unsigned int);
240
241 static vm_paddr_t pte_vatopa(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
242 static pte_t *pte_find(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
243 static void pte_enter(mmu_t, pmap_t, vm_page_t, vm_offset_t, uint32_t);
244 static int pte_remove(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, uint8_t);
245
246 static pv_entry_t pv_alloc(void);
247 static void pv_free(pv_entry_t);
248 static void pv_insert(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
249 static void pv_remove(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
250
251 /* Number of kva ptbl buffers, each covering one ptbl (PTBL_PAGES). */
252 #define PTBL_BUFS               (128 * 16)
253
254 struct ptbl_buf {
255         TAILQ_ENTRY(ptbl_buf) link;     /* list link */
256         vm_offset_t kva;                /* va of mapping */
257 };
258
259 /* ptbl free list and a lock used for access synchronization. */
260 static TAILQ_HEAD(, ptbl_buf) ptbl_buf_freelist;
261 static struct mtx ptbl_buf_freelist_lock;
262
263 /* Base address of kva space allocated fot ptbl bufs. */
264 static vm_offset_t ptbl_buf_pool_vabase;
265
266 /* Pointer to ptbl_buf structures. */
267 static struct ptbl_buf *ptbl_bufs;
268
269 void pmap_bootstrap_ap(volatile uint32_t *);
270
271 /*
272  * Kernel MMU interface
273  */
274 static void             mmu_booke_change_wiring(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, boolean_t);
275 static void             mmu_booke_clear_modify(mmu_t, vm_page_t);
276 static void             mmu_booke_clear_reference(mmu_t, vm_page_t);
277 static void             mmu_booke_copy(mmu_t, pmap_t, pmap_t, vm_offset_t,
278     vm_size_t, vm_offset_t);
279 static void             mmu_booke_copy_page(mmu_t, vm_page_t, vm_page_t);
280 static void             mmu_booke_copy_pages(mmu_t, vm_page_t *,
281     vm_offset_t, vm_page_t *, vm_offset_t, int);
282 static void             mmu_booke_enter(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t,
283     vm_prot_t, boolean_t);
284 static void             mmu_booke_enter_object(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t,
285     vm_page_t, vm_prot_t);
286 static void             mmu_booke_enter_quick(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t,
287     vm_prot_t);
288 static vm_paddr_t       mmu_booke_extract(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
289 static vm_page_t        mmu_booke_extract_and_hold(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t,
290     vm_prot_t);
291 static void             mmu_booke_init(mmu_t);
292 static boolean_t        mmu_booke_is_modified(mmu_t, vm_page_t);
293 static boolean_t        mmu_booke_is_prefaultable(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t);
294 static boolean_t        mmu_booke_is_referenced(mmu_t, vm_page_t);
295 static boolean_t        mmu_booke_ts_referenced(mmu_t, vm_page_t);
296 static vm_offset_t      mmu_booke_map(mmu_t, vm_offset_t *, vm_offset_t, vm_offset_t,
297     int);
298 static int              mmu_booke_mincore(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t,
299     vm_paddr_t *);
300 static void             mmu_booke_object_init_pt(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t,
301     vm_object_t, vm_pindex_t, vm_size_t);
302 static boolean_t        mmu_booke_page_exists_quick(mmu_t, pmap_t, vm_page_t);
303 static void             mmu_booke_page_init(mmu_t, vm_page_t);
304 static int              mmu_booke_page_wired_mappings(mmu_t, vm_page_t);
305 static void             mmu_booke_pinit(mmu_t, pmap_t);
306 static void             mmu_booke_pinit0(mmu_t, pmap_t);
307 static void             mmu_booke_protect(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t,
308     vm_prot_t);
309 static void             mmu_booke_qenter(mmu_t, vm_offset_t, vm_page_t *, int);
310 static void             mmu_booke_qremove(mmu_t, vm_offset_t, int);
311 static void             mmu_booke_release(mmu_t, pmap_t);
312 static void             mmu_booke_remove(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
313 static void             mmu_booke_remove_all(mmu_t, vm_page_t);
314 static void             mmu_booke_remove_write(mmu_t, vm_page_t);
315 static void             mmu_booke_zero_page(mmu_t, vm_page_t);
316 static void             mmu_booke_zero_page_area(mmu_t, vm_page_t, int, int);
317 static void             mmu_booke_zero_page_idle(mmu_t, vm_page_t);
318 static void             mmu_booke_activate(mmu_t, struct thread *);
319 static void             mmu_booke_deactivate(mmu_t, struct thread *);
320 static void             mmu_booke_bootstrap(mmu_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
321 static void             *mmu_booke_mapdev(mmu_t, vm_offset_t, vm_size_t);
322 static void             mmu_booke_unmapdev(mmu_t, vm_offset_t, vm_size_t);
323 static vm_offset_t      mmu_booke_kextract(mmu_t, vm_offset_t);
324 static void             mmu_booke_kenter(mmu_t, vm_offset_t, vm_offset_t);
325 static void             mmu_booke_kremove(mmu_t, vm_offset_t);
326 static boolean_t        mmu_booke_dev_direct_mapped(mmu_t, vm_offset_t, vm_size_t);
327 static void             mmu_booke_sync_icache(mmu_t, pmap_t, vm_offset_t,
328     vm_size_t);
329 static vm_offset_t      mmu_booke_dumpsys_map(mmu_t, struct pmap_md *,
330     vm_size_t, vm_size_t *);
331 static void             mmu_booke_dumpsys_unmap(mmu_t, struct pmap_md *,
332     vm_size_t, vm_offset_t);
333 static struct pmap_md   *mmu_booke_scan_md(mmu_t, struct pmap_md *);
334
335 static mmu_method_t mmu_booke_methods[] = {
336         /* pmap dispatcher interface */
337         MMUMETHOD(mmu_change_wiring,    mmu_booke_change_wiring),
338         MMUMETHOD(mmu_clear_modify,     mmu_booke_clear_modify),
339         MMUMETHOD(mmu_clear_reference,  mmu_booke_clear_reference),
340         MMUMETHOD(mmu_copy,             mmu_booke_copy),
341         MMUMETHOD(mmu_copy_page,        mmu_booke_copy_page),
342         MMUMETHOD(mmu_copy_pages,       mmu_booke_copy_pages),
343         MMUMETHOD(mmu_enter,            mmu_booke_enter),
344         MMUMETHOD(mmu_enter_object,     mmu_booke_enter_object),
345         MMUMETHOD(mmu_enter_quick,      mmu_booke_enter_quick),
346         MMUMETHOD(mmu_extract,          mmu_booke_extract),
347         MMUMETHOD(mmu_extract_and_hold, mmu_booke_extract_and_hold),
348         MMUMETHOD(mmu_init,             mmu_booke_init),
349         MMUMETHOD(mmu_is_modified,      mmu_booke_is_modified),
350         MMUMETHOD(mmu_is_prefaultable,  mmu_booke_is_prefaultable),
351         MMUMETHOD(mmu_is_referenced,    mmu_booke_is_referenced),
352         MMUMETHOD(mmu_ts_referenced,    mmu_booke_ts_referenced),
353         MMUMETHOD(mmu_map,              mmu_booke_map),
354         MMUMETHOD(mmu_mincore,          mmu_booke_mincore),
355         MMUMETHOD(mmu_object_init_pt,   mmu_booke_object_init_pt),
356         MMUMETHOD(mmu_page_exists_quick,mmu_booke_page_exists_quick),
357         MMUMETHOD(mmu_page_init,        mmu_booke_page_init),
358         MMUMETHOD(mmu_page_wired_mappings, mmu_booke_page_wired_mappings),
359         MMUMETHOD(mmu_pinit,            mmu_booke_pinit),
360         MMUMETHOD(mmu_pinit0,           mmu_booke_pinit0),
361         MMUMETHOD(mmu_protect,          mmu_booke_protect),
362         MMUMETHOD(mmu_qenter,           mmu_booke_qenter),
363         MMUMETHOD(mmu_qremove,          mmu_booke_qremove),
364         MMUMETHOD(mmu_release,          mmu_booke_release),
365         MMUMETHOD(mmu_remove,           mmu_booke_remove),
366         MMUMETHOD(mmu_remove_all,       mmu_booke_remove_all),
367         MMUMETHOD(mmu_remove_write,     mmu_booke_remove_write),
368         MMUMETHOD(mmu_sync_icache,      mmu_booke_sync_icache),
369         MMUMETHOD(mmu_zero_page,        mmu_booke_zero_page),
370         MMUMETHOD(mmu_zero_page_area,   mmu_booke_zero_page_area),
371         MMUMETHOD(mmu_zero_page_idle,   mmu_booke_zero_page_idle),
372         MMUMETHOD(mmu_activate,         mmu_booke_activate),
373         MMUMETHOD(mmu_deactivate,       mmu_booke_deactivate),
374
375         /* Internal interfaces */
376         MMUMETHOD(mmu_bootstrap,        mmu_booke_bootstrap),
377         MMUMETHOD(mmu_dev_direct_mapped,mmu_booke_dev_direct_mapped),
378         MMUMETHOD(mmu_mapdev,           mmu_booke_mapdev),
379         MMUMETHOD(mmu_kenter,           mmu_booke_kenter),
380         MMUMETHOD(mmu_kextract,         mmu_booke_kextract),
381 /*      MMUMETHOD(mmu_kremove,          mmu_booke_kremove),     */
382         MMUMETHOD(mmu_unmapdev,         mmu_booke_unmapdev),
383
384         /* dumpsys() support */
385         MMUMETHOD(mmu_dumpsys_map,      mmu_booke_dumpsys_map),
386         MMUMETHOD(mmu_dumpsys_unmap,    mmu_booke_dumpsys_unmap),
387         MMUMETHOD(mmu_scan_md,          mmu_booke_scan_md),
388
389         { 0, 0 }
390 };
391
392 MMU_DEF(booke_mmu, MMU_TYPE_BOOKE, mmu_booke_methods, 0);
393
394 static inline void
395 tlb_miss_lock(void)
396 {
397 #ifdef SMP
398         struct pcpu *pc;
399
400         if (!smp_started)
401                 return;
402
403         STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
404                 if (pc != pcpup) {
405
406                         CTR3(KTR_PMAP, "%s: tlb miss LOCK of CPU=%d, "
407                             "tlb_lock=%p", __func__, pc->pc_cpuid, pc->pc_booke_tlb_lock);
408
409                         KASSERT((pc->pc_cpuid != PCPU_GET(cpuid)),
410                             ("tlb_miss_lock: tried to lock self"));
411
412                         tlb_lock(pc->pc_booke_tlb_lock);
413
414                         CTR1(KTR_PMAP, "%s: locked", __func__);
415                 }
416         }
417 #endif
418 }
419
420 static inline void
421 tlb_miss_unlock(void)
422 {
423 #ifdef SMP
424         struct pcpu *pc;
425
426         if (!smp_started)
427                 return;
428
429         STAILQ_FOREACH(pc, &cpuhead, pc_allcpu) {
430                 if (pc != pcpup) {
431                         CTR2(KTR_PMAP, "%s: tlb miss UNLOCK of CPU=%d",
432                             __func__, pc->pc_cpuid);
433
434                         tlb_unlock(pc->pc_booke_tlb_lock);
435
436                         CTR1(KTR_PMAP, "%s: unlocked", __func__);
437                 }
438         }
439 #endif
440 }
441
442 /* Return number of entries in TLB0. */
443 static __inline void
444 tlb0_get_tlbconf(void)
445 {
446         uint32_t tlb0_cfg;
447
448         tlb0_cfg = mfspr(SPR_TLB0CFG);
449         tlb0_entries = tlb0_cfg & TLBCFG_NENTRY_MASK;
450         tlb0_ways = (tlb0_cfg & TLBCFG_ASSOC_MASK) >> TLBCFG_ASSOC_SHIFT;
451         tlb0_entries_per_way = tlb0_entries / tlb0_ways;
452 }
453
454 /* Initialize pool of kva ptbl buffers. */
455 static void
456 ptbl_init(void)
457 {
458         int i;
459
460         CTR3(KTR_PMAP, "%s: s (ptbl_bufs = 0x%08x size 0x%08x)", __func__,
461             (uint32_t)ptbl_bufs, sizeof(struct ptbl_buf) * PTBL_BUFS);
462         CTR3(KTR_PMAP, "%s: s (ptbl_buf_pool_vabase = 0x%08x size = 0x%08x)",
463             __func__, ptbl_buf_pool_vabase, PTBL_BUFS * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE);
464
465         mtx_init(&ptbl_buf_freelist_lock, "ptbl bufs lock", NULL, MTX_DEF);
466         TAILQ_INIT(&ptbl_buf_freelist);
467
468         for (i = 0; i < PTBL_BUFS; i++) {
469                 ptbl_bufs[i].kva = ptbl_buf_pool_vabase + i * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE;
470                 TAILQ_INSERT_TAIL(&ptbl_buf_freelist, &ptbl_bufs[i], link);
471         }
472 }
473
474 /* Get a ptbl_buf from the freelist. */
475 static struct ptbl_buf *
476 ptbl_buf_alloc(void)
477 {
478         struct ptbl_buf *buf;
479
480         mtx_lock(&ptbl_buf_freelist_lock);
481         buf = TAILQ_FIRST(&ptbl_buf_freelist);
482         if (buf != NULL)
483                 TAILQ_REMOVE(&ptbl_buf_freelist, buf, link);
484         mtx_unlock(&ptbl_buf_freelist_lock);
485
486         CTR2(KTR_PMAP, "%s: buf = %p", __func__, buf);
487
488         return (buf);
489 }
490
491 /* Return ptbl buff to free pool. */
492 static void
493 ptbl_buf_free(struct ptbl_buf *buf)
494 {
495
496         CTR2(KTR_PMAP, "%s: buf = %p", __func__, buf);
497
498         mtx_lock(&ptbl_buf_freelist_lock);
499         TAILQ_INSERT_TAIL(&ptbl_buf_freelist, buf, link);
500         mtx_unlock(&ptbl_buf_freelist_lock);
501 }
502
503 /*
504  * Search the list of allocated ptbl bufs and find on list of allocated ptbls
505  */
506 static void
507 ptbl_free_pmap_ptbl(pmap_t pmap, pte_t *ptbl)
508 {
509         struct ptbl_buf *pbuf;
510
511         CTR2(KTR_PMAP, "%s: ptbl = %p", __func__, ptbl);
512
513         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
514
515         TAILQ_FOREACH(pbuf, &pmap->pm_ptbl_list, link)
516                 if (pbuf->kva == (vm_offset_t)ptbl) {
517                         /* Remove from pmap ptbl buf list. */
518                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_ptbl_list, pbuf, link);
519
520                         /* Free corresponding ptbl buf. */
521                         ptbl_buf_free(pbuf);
522                         break;
523                 }
524 }
525
526 /* Allocate page table. */
527 static pte_t *
528 ptbl_alloc(mmu_t mmu, pmap_t pmap, unsigned int pdir_idx)
529 {
530         vm_page_t mtbl[PTBL_PAGES];
531         vm_page_t m;
532         struct ptbl_buf *pbuf;
533         unsigned int pidx;
534         pte_t *ptbl;
535         int i;
536
537         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap = %p su = %d pdir_idx = %d", __func__, pmap,
538             (pmap == kernel_pmap), pdir_idx);
539
540         KASSERT((pdir_idx <= (VM_MAXUSER_ADDRESS / PDIR_SIZE)),
541             ("ptbl_alloc: invalid pdir_idx"));
542         KASSERT((pmap->pm_pdir[pdir_idx] == NULL),
543             ("pte_alloc: valid ptbl entry exists!"));
544
545         pbuf = ptbl_buf_alloc();
546         if (pbuf == NULL)
547                 panic("pte_alloc: couldn't alloc kernel virtual memory");
548                 
549         ptbl = (pte_t *)pbuf->kva;
550
551         CTR2(KTR_PMAP, "%s: ptbl kva = %p", __func__, ptbl);
552
553         /* Allocate ptbl pages, this will sleep! */
554         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
555                 pidx = (PTBL_PAGES * pdir_idx) + i;
556                 while ((m = vm_page_alloc(NULL, pidx,
557                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
558
559                         PMAP_UNLOCK(pmap);
560                         vm_page_unlock_queues();
561                         VM_WAIT;
562                         vm_page_lock_queues();
563                         PMAP_LOCK(pmap);
564                 }
565                 mtbl[i] = m;
566         }
567
568         /* Map allocated pages into kernel_pmap. */
569         mmu_booke_qenter(mmu, (vm_offset_t)ptbl, mtbl, PTBL_PAGES);
570
571         /* Zero whole ptbl. */
572         bzero((caddr_t)ptbl, PTBL_PAGES * PAGE_SIZE);
573
574         /* Add pbuf to the pmap ptbl bufs list. */
575         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_ptbl_list, pbuf, link);
576
577         return (ptbl);
578 }
579
580 /* Free ptbl pages and invalidate pdir entry. */
581 static void
582 ptbl_free(mmu_t mmu, pmap_t pmap, unsigned int pdir_idx)
583 {
584         pte_t *ptbl;
585         vm_paddr_t pa;
586         vm_offset_t va;
587         vm_page_t m;
588         int i;
589
590         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap = %p su = %d pdir_idx = %d", __func__, pmap,
591             (pmap == kernel_pmap), pdir_idx);
592
593         KASSERT((pdir_idx <= (VM_MAXUSER_ADDRESS / PDIR_SIZE)),
594             ("ptbl_free: invalid pdir_idx"));
595
596         ptbl = pmap->pm_pdir[pdir_idx];
597
598         CTR2(KTR_PMAP, "%s: ptbl = %p", __func__, ptbl);
599
600         KASSERT((ptbl != NULL), ("ptbl_free: null ptbl"));
601
602         /*
603          * Invalidate the pdir entry as soon as possible, so that other CPUs
604          * don't attempt to look up the page tables we are releasing.
605          */
606         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
607         tlb_miss_lock();
608         
609         pmap->pm_pdir[pdir_idx] = NULL;
610
611         tlb_miss_unlock();
612         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
613
614         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
615                 va = ((vm_offset_t)ptbl + (i * PAGE_SIZE));
616                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap, va);
617                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
618                 vm_page_free_zero(m);
619                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
620                 mmu_booke_kremove(mmu, va);
621         }
622
623         ptbl_free_pmap_ptbl(pmap, ptbl);
624 }
625
626 /*
627  * Decrement ptbl pages hold count and attempt to free ptbl pages.
628  * Called when removing pte entry from ptbl.
629  *
630  * Return 1 if ptbl pages were freed.
631  */
632 static int
633 ptbl_unhold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, unsigned int pdir_idx)
634 {
635         pte_t *ptbl;
636         vm_paddr_t pa;
637         vm_page_t m;
638         int i;
639
640         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap = %p su = %d pdir_idx = %d", __func__, pmap,
641             (pmap == kernel_pmap), pdir_idx);
642
643         KASSERT((pdir_idx <= (VM_MAXUSER_ADDRESS / PDIR_SIZE)),
644             ("ptbl_unhold: invalid pdir_idx"));
645         KASSERT((pmap != kernel_pmap),
646             ("ptbl_unhold: unholding kernel ptbl!"));
647
648         ptbl = pmap->pm_pdir[pdir_idx];
649
650         //debugf("ptbl_unhold: ptbl = 0x%08x\n", (u_int32_t)ptbl);
651         KASSERT(((vm_offset_t)ptbl >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS),
652             ("ptbl_unhold: non kva ptbl"));
653
654         /* decrement hold count */
655         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
656                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap,
657                     (vm_offset_t)ptbl + (i * PAGE_SIZE));
658                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
659                 m->wire_count--;
660         }
661
662         /*
663          * Free ptbl pages if there are no pte etries in this ptbl.
664          * wire_count has the same value for all ptbl pages, so check the last
665          * page.
666          */
667         if (m->wire_count == 0) {
668                 ptbl_free(mmu, pmap, pdir_idx);
669
670                 //debugf("ptbl_unhold: e (freed ptbl)\n");
671                 return (1);
672         }
673
674         return (0);
675 }
676
677 /*
678  * Increment hold count for ptbl pages. This routine is used when a new pte
679  * entry is being inserted into the ptbl.
680  */
681 static void
682 ptbl_hold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, unsigned int pdir_idx)
683 {
684         vm_paddr_t pa;
685         pte_t *ptbl;
686         vm_page_t m;
687         int i;
688
689         CTR3(KTR_PMAP, "%s: pmap = %p pdir_idx = %d", __func__, pmap,
690             pdir_idx);
691
692         KASSERT((pdir_idx <= (VM_MAXUSER_ADDRESS / PDIR_SIZE)),
693             ("ptbl_hold: invalid pdir_idx"));
694         KASSERT((pmap != kernel_pmap),
695             ("ptbl_hold: holding kernel ptbl!"));
696
697         ptbl = pmap->pm_pdir[pdir_idx];
698
699         KASSERT((ptbl != NULL), ("ptbl_hold: null ptbl"));
700
701         for (i = 0; i < PTBL_PAGES; i++) {
702                 pa = pte_vatopa(mmu, kernel_pmap,
703                     (vm_offset_t)ptbl + (i * PAGE_SIZE));
704                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
705                 m->wire_count++;
706         }
707 }
708
709 /* Allocate pv_entry structure. */
710 pv_entry_t
711 pv_alloc(void)
712 {
713         pv_entry_t pv;
714
715         pv_entry_count++;
716         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
717                 pagedaemon_wakeup();
718         pv = uma_zalloc(pvzone, M_NOWAIT);
719
720         return (pv);
721 }
722
723 /* Free pv_entry structure. */
724 static __inline void
725 pv_free(pv_entry_t pve)
726 {
727
728         pv_entry_count--;
729         uma_zfree(pvzone, pve);
730 }
731
732
733 /* Allocate and initialize pv_entry structure. */
734 static void
735 pv_insert(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
736 {
737         pv_entry_t pve;
738
739         //int su = (pmap == kernel_pmap);
740         //debugf("pv_insert: s (su = %d pmap = 0x%08x va = 0x%08x m = 0x%08x)\n", su,
741         //      (u_int32_t)pmap, va, (u_int32_t)m);
742
743         pve = pv_alloc();
744         if (pve == NULL)
745                 panic("pv_insert: no pv entries!");
746
747         pve->pv_pmap = pmap;
748         pve->pv_va = va;
749
750         /* add to pv_list */
751         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
752         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
753
754         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pve, pv_link);
755
756         //debugf("pv_insert: e\n");
757 }
758
759 /* Destroy pv entry. */
760 static void
761 pv_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
762 {
763         pv_entry_t pve;
764
765         //int su = (pmap == kernel_pmap);
766         //debugf("pv_remove: s (su = %d pmap = 0x%08x va = 0x%08x)\n", su, (u_int32_t)pmap, va);
767
768         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
769         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
770
771         /* find pv entry */
772         TAILQ_FOREACH(pve, &m->md.pv_list, pv_link) {
773                 if ((pmap == pve->pv_pmap) && (va == pve->pv_va)) {
774                         /* remove from pv_list */
775                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pve, pv_link);
776                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
777                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
778
779                         /* free pv entry struct */
780                         pv_free(pve);
781                         break;
782                 }
783         }
784
785         //debugf("pv_remove: e\n");
786 }
787
788 /*
789  * Clean pte entry, try to free page table page if requested.
790  *
791  * Return 1 if ptbl pages were freed, otherwise return 0.
792  */
793 static int
794 pte_remove(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, uint8_t flags)
795 {
796         unsigned int pdir_idx = PDIR_IDX(va);
797         unsigned int ptbl_idx = PTBL_IDX(va);
798         vm_page_t m;
799         pte_t *ptbl;
800         pte_t *pte;
801
802         //int su = (pmap == kernel_pmap);
803         //debugf("pte_remove: s (su = %d pmap = 0x%08x va = 0x%08x flags = %d)\n",
804         //              su, (u_int32_t)pmap, va, flags);
805
806         ptbl = pmap->pm_pdir[pdir_idx];
807         KASSERT(ptbl, ("pte_remove: null ptbl"));
808
809         pte = &ptbl[ptbl_idx];
810
811         if (pte == NULL || !PTE_ISVALID(pte))
812                 return (0);
813
814         if (PTE_ISWIRED(pte))
815                 pmap->pm_stats.wired_count--;
816
817         /* Handle managed entry. */
818         if (PTE_ISMANAGED(pte)) {
819                 /* Get vm_page_t for mapped pte. */
820                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_PA(pte));
821
822                 if (PTE_ISMODIFIED(pte))
823                         vm_page_dirty(m);
824
825                 if (PTE_ISREFERENCED(pte))
826                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
827
828                 pv_remove(pmap, va, m);
829         }
830
831         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
832         tlb_miss_lock();
833
834         tlb0_flush_entry(va);
835         pte->flags = 0;
836         pte->rpn = 0;
837
838         tlb_miss_unlock();
839         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
840
841         pmap->pm_stats.resident_count--;
842
843         if (flags & PTBL_UNHOLD) {
844                 //debugf("pte_remove: e (unhold)\n");
845                 return (ptbl_unhold(mmu, pmap, pdir_idx));
846         }
847
848         //debugf("pte_remove: e\n");
849         return (0);
850 }
851
852 /*
853  * Insert PTE for a given page and virtual address.
854  */
855 static void
856 pte_enter(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va, uint32_t flags)
857 {
858         unsigned int pdir_idx = PDIR_IDX(va);
859         unsigned int ptbl_idx = PTBL_IDX(va);
860         pte_t *ptbl, *pte;
861
862         CTR4(KTR_PMAP, "%s: su = %d pmap = %p va = %p", __func__,
863             pmap == kernel_pmap, pmap, va);
864
865         /* Get the page table pointer. */
866         ptbl = pmap->pm_pdir[pdir_idx];
867
868         if (ptbl == NULL) {
869                 /* Allocate page table pages. */
870                 ptbl = ptbl_alloc(mmu, pmap, pdir_idx);
871         } else {
872                 /*
873                  * Check if there is valid mapping for requested
874                  * va, if there is, remove it.
875                  */
876                 pte = &pmap->pm_pdir[pdir_idx][ptbl_idx];
877                 if (PTE_ISVALID(pte)) {
878                         pte_remove(mmu, pmap, va, PTBL_HOLD);
879                 } else {
880                         /*
881                          * pte is not used, increment hold count
882                          * for ptbl pages.
883                          */
884                         if (pmap != kernel_pmap)
885                                 ptbl_hold(mmu, pmap, pdir_idx);
886                 }
887         }
888
889         /*
890          * Insert pv_entry into pv_list for mapped page if part of managed
891          * memory.
892          */
893         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
894                 flags |= PTE_MANAGED;
895
896                 /* Create and insert pv entry. */
897                 pv_insert(pmap, va, m);
898         }
899
900         pmap->pm_stats.resident_count++;
901         
902         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
903         tlb_miss_lock();
904
905         tlb0_flush_entry(va);
906         if (pmap->pm_pdir[pdir_idx] == NULL) {
907                 /*
908                  * If we just allocated a new page table, hook it in
909                  * the pdir.
910                  */
911                 pmap->pm_pdir[pdir_idx] = ptbl;
912         }
913         pte = &(pmap->pm_pdir[pdir_idx][ptbl_idx]);
914         pte->rpn = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & ~PTE_PA_MASK;
915         pte->flags |= (PTE_VALID | flags);
916
917         tlb_miss_unlock();
918         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
919 }
920
921 /* Return the pa for the given pmap/va. */
922 static vm_paddr_t
923 pte_vatopa(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
924 {
925         vm_paddr_t pa = 0;
926         pte_t *pte;
927
928         pte = pte_find(mmu, pmap, va);
929         if ((pte != NULL) && PTE_ISVALID(pte))
930                 pa = (PTE_PA(pte) | (va & PTE_PA_MASK));
931         return (pa);
932 }
933
934 /* Get a pointer to a PTE in a page table. */
935 static pte_t *
936 pte_find(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
937 {
938         unsigned int pdir_idx = PDIR_IDX(va);
939         unsigned int ptbl_idx = PTBL_IDX(va);
940
941         KASSERT((pmap != NULL), ("pte_find: invalid pmap"));
942
943         if (pmap->pm_pdir[pdir_idx])
944                 return (&(pmap->pm_pdir[pdir_idx][ptbl_idx]));
945
946         return (NULL);
947 }
948
949 /**************************************************************************/
950 /* PMAP related */
951 /**************************************************************************/
952
953 /*
954  * This is called during booke_init, before the system is really initialized.
955  */
956 static void
957 mmu_booke_bootstrap(mmu_t mmu, vm_offset_t start, vm_offset_t kernelend)
958 {
959         vm_offset_t phys_kernelend;
960         struct mem_region *mp, *mp1;
961         int cnt, i, j;
962         u_int s, e, sz;
963         u_int phys_avail_count;
964         vm_size_t physsz, hwphyssz, kstack0_sz;
965         vm_offset_t kernel_pdir, kstack0, va;
966         vm_paddr_t kstack0_phys;
967         void *dpcpu;
968         pte_t *pte;
969
970         debugf("mmu_booke_bootstrap: entered\n");
971
972 #ifdef SMP
973         kernload_ap = kernload;
974 #endif
975
976
977         /* Initialize invalidation mutex */
978         mtx_init(&tlbivax_mutex, "tlbivax", NULL, MTX_SPIN);
979
980         /* Read TLB0 size and associativity. */
981         tlb0_get_tlbconf();
982
983         /*
984          * Align kernel start and end address (kernel image).
985          * Note that kernel end does not necessarily relate to kernsize.
986          * kernsize is the size of the kernel that is actually mapped.
987          */
988         kernstart = trunc_page(start);
989         data_start = round_page(kernelend);
990         data_end = data_start;
991
992         /*
993          * Addresses of preloaded modules (like file systems) use
994          * physical addresses. Make sure we relocate those into
995          * virtual addresses.
996          */
997         preload_addr_relocate = kernstart - kernload;
998
999         /* Allocate the dynamic per-cpu area. */
1000         dpcpu = (void *)data_end;
1001         data_end += DPCPU_SIZE;
1002
1003         /* Allocate space for the message buffer. */
1004         msgbufp = (struct msgbuf *)data_end;
1005         data_end += msgbufsize;
1006         debugf(" msgbufp at 0x%08x end = 0x%08x\n", (uint32_t)msgbufp,
1007             data_end);
1008
1009         data_end = round_page(data_end);
1010
1011         /* Allocate space for ptbl_bufs. */
1012         ptbl_bufs = (struct ptbl_buf *)data_end;
1013         data_end += sizeof(struct ptbl_buf) * PTBL_BUFS;
1014         debugf(" ptbl_bufs at 0x%08x end = 0x%08x\n", (uint32_t)ptbl_bufs,
1015             data_end);
1016
1017         data_end = round_page(data_end);
1018
1019         /* Allocate PTE tables for kernel KVA. */
1020         kernel_pdir = data_end;
1021         kernel_ptbls = (VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS +
1022             PDIR_SIZE - 1) / PDIR_SIZE;
1023         data_end += kernel_ptbls * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE;
1024         debugf(" kernel ptbls: %d\n", kernel_ptbls);
1025         debugf(" kernel pdir at 0x%08x end = 0x%08x\n", kernel_pdir, data_end);
1026
1027         debugf(" data_end: 0x%08x\n", data_end);
1028         if (data_end - kernstart > kernsize) {
1029                 kernsize += tlb1_mapin_region(kernstart + kernsize,
1030                     kernload + kernsize, (data_end - kernstart) - kernsize);
1031         }
1032         data_end = kernstart + kernsize;
1033         debugf(" updated data_end: 0x%08x\n", data_end);
1034
1035         /*
1036          * Clear the structures - note we can only do it safely after the
1037          * possible additional TLB1 translations are in place (above) so that
1038          * all range up to the currently calculated 'data_end' is covered.
1039          */
1040         dpcpu_init(dpcpu, 0);
1041         memset((void *)ptbl_bufs, 0, sizeof(struct ptbl_buf) * PTBL_SIZE);
1042         memset((void *)kernel_pdir, 0, kernel_ptbls * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE);
1043
1044         /*******************************************************/
1045         /* Set the start and end of kva. */
1046         /*******************************************************/
1047         virtual_avail = round_page(data_end);
1048         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
1049
1050         /* Allocate KVA space for page zero/copy operations. */
1051         zero_page_va = virtual_avail;
1052         virtual_avail += PAGE_SIZE;
1053         zero_page_idle_va = virtual_avail;
1054         virtual_avail += PAGE_SIZE;
1055         copy_page_src_va = virtual_avail;
1056         virtual_avail += PAGE_SIZE;
1057         copy_page_dst_va = virtual_avail;
1058         virtual_avail += PAGE_SIZE;
1059         debugf("zero_page_va = 0x%08x\n", zero_page_va);
1060         debugf("zero_page_idle_va = 0x%08x\n", zero_page_idle_va);
1061         debugf("copy_page_src_va = 0x%08x\n", copy_page_src_va);
1062         debugf("copy_page_dst_va = 0x%08x\n", copy_page_dst_va);
1063
1064         /* Initialize page zero/copy mutexes. */
1065         mtx_init(&zero_page_mutex, "mmu_booke_zero_page", NULL, MTX_DEF);
1066         mtx_init(&copy_page_mutex, "mmu_booke_copy_page", NULL, MTX_DEF);
1067
1068         /* Allocate KVA space for ptbl bufs. */
1069         ptbl_buf_pool_vabase = virtual_avail;
1070         virtual_avail += PTBL_BUFS * PTBL_PAGES * PAGE_SIZE;
1071         debugf("ptbl_buf_pool_vabase = 0x%08x end = 0x%08x\n",
1072             ptbl_buf_pool_vabase, virtual_avail);
1073
1074         /* Calculate corresponding physical addresses for the kernel region. */
1075         phys_kernelend = kernload + kernsize;
1076         debugf("kernel image and allocated data:\n");
1077         debugf(" kernload    = 0x%08x\n", kernload);
1078         debugf(" kernstart   = 0x%08x\n", kernstart);
1079         debugf(" kernsize    = 0x%08x\n", kernsize);
1080
1081         if (sizeof(phys_avail) / sizeof(phys_avail[0]) < availmem_regions_sz)
1082                 panic("mmu_booke_bootstrap: phys_avail too small");
1083
1084         /*
1085          * Remove kernel physical address range from avail regions list. Page
1086          * align all regions.  Non-page aligned memory isn't very interesting
1087          * to us.  Also, sort the entries for ascending addresses.
1088          */
1089
1090         /* Retrieve phys/avail mem regions */
1091         mem_regions(&physmem_regions, &physmem_regions_sz,
1092             &availmem_regions, &availmem_regions_sz);
1093         sz = 0;
1094         cnt = availmem_regions_sz;
1095         debugf("processing avail regions:\n");
1096         for (mp = availmem_regions; mp->mr_size; mp++) {
1097                 s = mp->mr_start;
1098                 e = mp->mr_start + mp->mr_size;
1099                 debugf(" %08x-%08x -> ", s, e);
1100                 /* Check whether this region holds all of the kernel. */
1101                 if (s < kernload && e > phys_kernelend) {
1102                         availmem_regions[cnt].mr_start = phys_kernelend;
1103                         availmem_regions[cnt++].mr_size = e - phys_kernelend;
1104                         e = kernload;
1105                 }
1106                 /* Look whether this regions starts within the kernel. */
1107                 if (s >= kernload && s < phys_kernelend) {
1108                         if (e <= phys_kernelend)
1109                                 goto empty;
1110                         s = phys_kernelend;
1111                 }
1112                 /* Now look whether this region ends within the kernel. */
1113                 if (e > kernload && e <= phys_kernelend) {
1114                         if (s >= kernload)
1115                                 goto empty;
1116                         e = kernload;
1117                 }
1118                 /* Now page align the start and size of the region. */
1119                 s = round_page(s);
1120                 e = trunc_page(e);
1121                 if (e < s)
1122                         e = s;
1123                 sz = e - s;
1124                 debugf("%08x-%08x = %x\n", s, e, sz);
1125
1126                 /* Check whether some memory is left here. */
1127                 if (sz == 0) {
1128                 empty:
1129                         memmove(mp, mp + 1,
1130                             (cnt - (mp - availmem_regions)) * sizeof(*mp));
1131                         cnt--;
1132                         mp--;
1133                         continue;
1134                 }
1135
1136                 /* Do an insertion sort. */
1137                 for (mp1 = availmem_regions; mp1 < mp; mp1++)
1138                         if (s < mp1->mr_start)
1139                                 break;
1140                 if (mp1 < mp) {
1141                         memmove(mp1 + 1, mp1, (char *)mp - (char *)mp1);
1142                         mp1->mr_start = s;
1143                         mp1->mr_size = sz;
1144                 } else {
1145                         mp->mr_start = s;
1146                         mp->mr_size = sz;
1147                 }
1148         }
1149         availmem_regions_sz = cnt;
1150
1151         /*******************************************************/
1152         /* Steal physical memory for kernel stack from the end */
1153         /* of the first avail region                           */
1154         /*******************************************************/
1155         kstack0_sz = KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE;
1156         kstack0_phys = availmem_regions[0].mr_start +
1157             availmem_regions[0].mr_size;
1158         kstack0_phys -= kstack0_sz;
1159         availmem_regions[0].mr_size -= kstack0_sz;
1160
1161         /*******************************************************/
1162         /* Fill in phys_avail table, based on availmem_regions */
1163         /*******************************************************/
1164         phys_avail_count = 0;
1165         physsz = 0;
1166         hwphyssz = 0;
1167         TUNABLE_ULONG_FETCH("hw.physmem", (u_long *) &hwphyssz);
1168
1169         debugf("fill in phys_avail:\n");
1170         for (i = 0, j = 0; i < availmem_regions_sz; i++, j += 2) {
1171
1172                 debugf(" region: 0x%08x - 0x%08x (0x%08x)\n",
1173                     availmem_regions[i].mr_start,
1174                     availmem_regions[i].mr_start +
1175                         availmem_regions[i].mr_size,
1176                     availmem_regions[i].mr_size);
1177
1178                 if (hwphyssz != 0 &&
1179                     (physsz + availmem_regions[i].mr_size) >= hwphyssz) {
1180                         debugf(" hw.physmem adjust\n");
1181                         if (physsz < hwphyssz) {
1182                                 phys_avail[j] = availmem_regions[i].mr_start;
1183                                 phys_avail[j + 1] =
1184                                     availmem_regions[i].mr_start +
1185                                     hwphyssz - physsz;
1186                                 physsz = hwphyssz;
1187                                 phys_avail_count++;
1188                         }
1189                         break;
1190                 }
1191
1192                 phys_avail[j] = availmem_regions[i].mr_start;
1193                 phys_avail[j + 1] = availmem_regions[i].mr_start +
1194                     availmem_regions[i].mr_size;
1195                 phys_avail_count++;
1196                 physsz += availmem_regions[i].mr_size;
1197         }
1198         physmem = btoc(physsz);
1199
1200         /* Calculate the last available physical address. */
1201         for (i = 0; phys_avail[i + 2] != 0; i += 2)
1202                 ;
1203         Maxmem = powerpc_btop(phys_avail[i + 1]);
1204
1205         debugf("Maxmem = 0x%08lx\n", Maxmem);
1206         debugf("phys_avail_count = %d\n", phys_avail_count);
1207         debugf("physsz = 0x%08x physmem = %ld (0x%08lx)\n", physsz, physmem,
1208             physmem);
1209
1210         /*******************************************************/
1211         /* Initialize (statically allocated) kernel pmap. */
1212         /*******************************************************/
1213         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
1214         kptbl_min = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS / PDIR_SIZE;
1215
1216         debugf("kernel_pmap = 0x%08x\n", (uint32_t)kernel_pmap);
1217         debugf("kptbl_min = %d, kernel_ptbls = %d\n", kptbl_min, kernel_ptbls);
1218         debugf("kernel pdir range: 0x%08x - 0x%08x\n",
1219             kptbl_min * PDIR_SIZE, (kptbl_min + kernel_ptbls) * PDIR_SIZE - 1);
1220
1221         /* Initialize kernel pdir */
1222         for (i = 0; i < kernel_ptbls; i++)
1223                 kernel_pmap->pm_pdir[kptbl_min + i] =
1224                     (pte_t *)(kernel_pdir + (i * PAGE_SIZE * PTBL_PAGES));
1225
1226         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
1227                 kernel_pmap->pm_tid[i] = TID_KERNEL;
1228                 
1229                 /* Initialize each CPU's tidbusy entry 0 with kernel_pmap */
1230                 tidbusy[i][0] = kernel_pmap;
1231         }
1232
1233         /*
1234          * Fill in PTEs covering kernel code and data. They are not required
1235          * for address translation, as this area is covered by static TLB1
1236          * entries, but for pte_vatopa() to work correctly with kernel area
1237          * addresses.
1238          */
1239         for (va = KERNBASE; va < data_end; va += PAGE_SIZE) {
1240                 pte = &(kernel_pmap->pm_pdir[PDIR_IDX(va)][PTBL_IDX(va)]);
1241                 pte->rpn = kernload + (va - KERNBASE);
1242                 pte->flags = PTE_M | PTE_SR | PTE_SW | PTE_SX | PTE_WIRED |
1243                     PTE_VALID;
1244         }
1245         /* Mark kernel_pmap active on all CPUs */
1246         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);
1247
1248         /*******************************************************/
1249         /* Final setup */
1250         /*******************************************************/
1251
1252         /* Enter kstack0 into kernel map, provide guard page */
1253         kstack0 = virtual_avail + KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE;
1254         thread0.td_kstack = kstack0;
1255         thread0.td_kstack_pages = KSTACK_PAGES;
1256
1257         debugf("kstack_sz = 0x%08x\n", kstack0_sz);
1258         debugf("kstack0_phys at 0x%08x - 0x%08x\n",
1259             kstack0_phys, kstack0_phys + kstack0_sz);
1260         debugf("kstack0 at 0x%08x - 0x%08x\n", kstack0, kstack0 + kstack0_sz);
1261         
1262         virtual_avail += KSTACK_GUARD_PAGES * PAGE_SIZE + kstack0_sz;
1263         for (i = 0; i < KSTACK_PAGES; i++) {
1264                 mmu_booke_kenter(mmu, kstack0, kstack0_phys);
1265                 kstack0 += PAGE_SIZE;
1266                 kstack0_phys += PAGE_SIZE;
1267         }
1268         
1269         debugf("virtual_avail = %08x\n", virtual_avail);
1270         debugf("virtual_end   = %08x\n", virtual_end);
1271
1272         debugf("mmu_booke_bootstrap: exit\n");
1273 }
1274
1275 void
1276 pmap_bootstrap_ap(volatile uint32_t *trcp __unused)
1277 {
1278         int i;
1279
1280         /*
1281          * Finish TLB1 configuration: the BSP already set up its TLB1 and we
1282          * have the snapshot of its contents in the s/w tlb1[] table, so use
1283          * these values directly to (re)program AP's TLB1 hardware.
1284          */
1285         for (i = 0; i < tlb1_idx; i ++) {
1286                 /* Skip invalid entries */
1287                 if (!(tlb1[i].mas1 & MAS1_VALID))
1288                         continue;
1289
1290                 tlb1_write_entry(i);
1291         }
1292
1293         set_mas4_defaults();
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Get the physical page address for the given pmap/virtual address.
1298  */
1299 static vm_paddr_t
1300 mmu_booke_extract(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1301 {
1302         vm_paddr_t pa;
1303
1304         PMAP_LOCK(pmap);
1305         pa = pte_vatopa(mmu, pmap, va);
1306         PMAP_UNLOCK(pmap);
1307
1308         return (pa);
1309 }
1310
1311 /*
1312  * Extract the physical page address associated with the given
1313  * kernel virtual address.
1314  */
1315 static vm_paddr_t
1316 mmu_booke_kextract(mmu_t mmu, vm_offset_t va)
1317 {
1318
1319         return (pte_vatopa(mmu, kernel_pmap, va));
1320 }
1321
1322 /*
1323  * Initialize the pmap module.
1324  * Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1325  * system needs to map virtual memory.
1326  */
1327 static void
1328 mmu_booke_init(mmu_t mmu)
1329 {
1330         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
1331
1332         /*
1333          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1334          * high water mark so that the system can recover from excessive
1335          * numbers of pv entries.
1336          */
1337         pvzone = uma_zcreate("PV ENTRY", sizeof(struct pv_entry), NULL, NULL,
1338             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1339
1340         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1341         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
1342
1343         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1344         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1345
1346         uma_zone_set_obj(pvzone, &pvzone_obj, pv_entry_max);
1347
1348         /* Pre-fill pvzone with initial number of pv entries. */
1349         uma_prealloc(pvzone, PV_ENTRY_ZONE_MIN);
1350
1351         /* Initialize ptbl allocation. */
1352         ptbl_init();
1353 }
1354
1355 /*
1356  * Map a list of wired pages into kernel virtual address space.  This is
1357  * intended for temporary mappings which do not need page modification or
1358  * references recorded.  Existing mappings in the region are overwritten.
1359  */
1360 static void
1361 mmu_booke_qenter(mmu_t mmu, vm_offset_t sva, vm_page_t *m, int count)
1362 {
1363         vm_offset_t va;
1364
1365         va = sva;
1366         while (count-- > 0) {
1367                 mmu_booke_kenter(mmu, va, VM_PAGE_TO_PHYS(*m));
1368                 va += PAGE_SIZE;
1369                 m++;
1370         }
1371 }
1372
1373 /*
1374  * Remove page mappings from kernel virtual address space.  Intended for
1375  * temporary mappings entered by mmu_booke_qenter.
1376  */
1377 static void
1378 mmu_booke_qremove(mmu_t mmu, vm_offset_t sva, int count)
1379 {
1380         vm_offset_t va;
1381
1382         va = sva;
1383         while (count-- > 0) {
1384                 mmu_booke_kremove(mmu, va);
1385                 va += PAGE_SIZE;
1386         }
1387 }
1388
1389 /*
1390  * Map a wired page into kernel virtual address space.
1391  */
1392 static void
1393 mmu_booke_kenter(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_offset_t pa)
1394 {
1395         unsigned int pdir_idx = PDIR_IDX(va);
1396         unsigned int ptbl_idx = PTBL_IDX(va);
1397         uint32_t flags;
1398         pte_t *pte;
1399
1400         KASSERT(((va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) &&
1401             (va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)), ("mmu_booke_kenter: invalid va"));
1402
1403         flags = 0;
1404         flags |= (PTE_SR | PTE_SW | PTE_SX | PTE_WIRED | PTE_VALID);
1405         flags |= PTE_M;
1406
1407         pte = &(kernel_pmap->pm_pdir[pdir_idx][ptbl_idx]);
1408
1409         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
1410         tlb_miss_lock();
1411         
1412         if (PTE_ISVALID(pte)) {
1413         
1414                 CTR1(KTR_PMAP, "%s: replacing entry!", __func__);
1415
1416                 /* Flush entry from TLB0 */
1417                 tlb0_flush_entry(va);
1418         }
1419
1420         pte->rpn = pa & ~PTE_PA_MASK;
1421         pte->flags = flags;
1422
1423         //debugf("mmu_booke_kenter: pdir_idx = %d ptbl_idx = %d va=0x%08x "
1424         //              "pa=0x%08x rpn=0x%08x flags=0x%08x\n",
1425         //              pdir_idx, ptbl_idx, va, pa, pte->rpn, pte->flags);
1426
1427         /* Flush the real memory from the instruction cache. */
1428         if ((flags & (PTE_I | PTE_G)) == 0) {
1429                 __syncicache((void *)va, PAGE_SIZE);
1430         }
1431
1432         tlb_miss_unlock();
1433         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
1434 }
1435
1436 /*
1437  * Remove a page from kernel page table.
1438  */
1439 static void
1440 mmu_booke_kremove(mmu_t mmu, vm_offset_t va)
1441 {
1442         unsigned int pdir_idx = PDIR_IDX(va);
1443         unsigned int ptbl_idx = PTBL_IDX(va);
1444         pte_t *pte;
1445
1446 //      CTR2(KTR_PMAP,("%s: s (va = 0x%08x)\n", __func__, va));
1447
1448         KASSERT(((va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) &&
1449             (va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)),
1450             ("mmu_booke_kremove: invalid va"));
1451
1452         pte = &(kernel_pmap->pm_pdir[pdir_idx][ptbl_idx]);
1453
1454         if (!PTE_ISVALID(pte)) {
1455         
1456                 CTR1(KTR_PMAP, "%s: invalid pte", __func__);
1457
1458                 return;
1459         }
1460
1461         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
1462         tlb_miss_lock();
1463
1464         /* Invalidate entry in TLB0, update PTE. */
1465         tlb0_flush_entry(va);
1466         pte->flags = 0;
1467         pte->rpn = 0;
1468
1469         tlb_miss_unlock();
1470         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
1471 }
1472
1473 /*
1474  * Initialize pmap associated with process 0.
1475  */
1476 static void
1477 mmu_booke_pinit0(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
1478 {
1479
1480         mmu_booke_pinit(mmu, pmap);
1481         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1482 }
1483
1484 /*
1485  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1486  * such as one in a vmspace structure.
1487  */
1488 static void
1489 mmu_booke_pinit(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
1490 {
1491         int i;
1492
1493         CTR4(KTR_PMAP, "%s: pmap = %p, proc %d '%s'", __func__, pmap,
1494             curthread->td_proc->p_pid, curthread->td_proc->p_comm);
1495
1496         KASSERT((pmap != kernel_pmap), ("pmap_pinit: initializing kernel_pmap"));
1497
1498         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1499         for (i = 0; i < MAXCPU; i++)
1500                 pmap->pm_tid[i] = TID_NONE;
1501         CPU_ZERO(&kernel_pmap->pm_active);
1502         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof(pmap->pm_stats));
1503         bzero(&pmap->pm_pdir, sizeof(pte_t *) * PDIR_NENTRIES);
1504         TAILQ_INIT(&pmap->pm_ptbl_list);
1505 }
1506
1507 /*
1508  * Release any resources held by the given physical map.
1509  * Called when a pmap initialized by mmu_booke_pinit is being released.
1510  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1511  */
1512 static void
1513 mmu_booke_release(mmu_t mmu, pmap_t pmap)
1514 {
1515
1516         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1517             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1518             pmap->pm_stats.resident_count));
1519
1520         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1521 }
1522
1523 /*
1524  * Insert the given physical page at the specified virtual address in the
1525  * target physical map with the protection requested. If specified the page
1526  * will be wired down.
1527  */
1528 static void
1529 mmu_booke_enter(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1530     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
1531 {
1532
1533         vm_page_lock_queues();
1534         PMAP_LOCK(pmap);
1535         mmu_booke_enter_locked(mmu, pmap, va, m, prot, wired);
1536         vm_page_unlock_queues();
1537         PMAP_UNLOCK(pmap);
1538 }
1539
1540 static void
1541 mmu_booke_enter_locked(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1542     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
1543 {
1544         pte_t *pte;
1545         vm_paddr_t pa;
1546         uint32_t flags;
1547         int su, sync;
1548
1549         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1550         su = (pmap == kernel_pmap);
1551         sync = 0;
1552
1553         //debugf("mmu_booke_enter_locked: s (pmap=0x%08x su=%d tid=%d m=0x%08x va=0x%08x "
1554         //              "pa=0x%08x prot=0x%08x wired=%d)\n",
1555         //              (u_int32_t)pmap, su, pmap->pm_tid,
1556         //              (u_int32_t)m, va, pa, prot, wired);
1557
1558         if (su) {
1559                 KASSERT(((va >= virtual_avail) &&
1560                     (va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)),
1561                     ("mmu_booke_enter_locked: kernel pmap, non kernel va"));
1562         } else {
1563                 KASSERT((va <= VM_MAXUSER_ADDRESS),
1564                     ("mmu_booke_enter_locked: user pmap, non user va"));
1565         }
1566         KASSERT((m->oflags & (VPO_UNMANAGED | VPO_BUSY)) != 0 ||
1567             VM_OBJECT_LOCKED(m->object),
1568             ("mmu_booke_enter_locked: page %p is not busy", m));
1569
1570         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1571
1572         /*
1573          * If there is an existing mapping, and the physical address has not
1574          * changed, must be protection or wiring change.
1575          */
1576         if (((pte = pte_find(mmu, pmap, va)) != NULL) &&
1577             (PTE_ISVALID(pte)) && (PTE_PA(pte) == pa)) {
1578             
1579                 /*
1580                  * Before actually updating pte->flags we calculate and
1581                  * prepare its new value in a helper var.
1582                  */
1583                 flags = pte->flags;
1584                 flags &= ~(PTE_UW | PTE_UX | PTE_SW | PTE_SX | PTE_MODIFIED);
1585
1586                 /* Wiring change, just update stats. */
1587                 if (wired) {
1588                         if (!PTE_ISWIRED(pte)) {
1589                                 flags |= PTE_WIRED;
1590                                 pmap->pm_stats.wired_count++;
1591                         }
1592                 } else {
1593                         if (PTE_ISWIRED(pte)) {
1594                                 flags &= ~PTE_WIRED;
1595                                 pmap->pm_stats.wired_count--;
1596                         }
1597                 }
1598
1599                 if (prot & VM_PROT_WRITE) {
1600                         /* Add write permissions. */
1601                         flags |= PTE_SW;
1602                         if (!su)
1603                                 flags |= PTE_UW;
1604
1605                         if ((flags & PTE_MANAGED) != 0)
1606                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
1607                 } else {
1608                         /* Handle modified pages, sense modify status. */
1609
1610                         /*
1611                          * The PTE_MODIFIED flag could be set by underlying
1612                          * TLB misses since we last read it (above), possibly
1613                          * other CPUs could update it so we check in the PTE
1614                          * directly rather than rely on that saved local flags
1615                          * copy.
1616                          */
1617                         if (PTE_ISMODIFIED(pte))
1618                                 vm_page_dirty(m);
1619                 }
1620
1621                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE) {
1622                         flags |= PTE_SX;
1623                         if (!su)
1624                                 flags |= PTE_UX;
1625
1626                         /*
1627                          * Check existing flags for execute permissions: if we
1628                          * are turning execute permissions on, icache should
1629                          * be flushed.
1630                          */
1631                         if ((pte->flags & (PTE_UX | PTE_SX)) == 0)
1632                                 sync++;
1633                 }
1634
1635                 flags &= ~PTE_REFERENCED;
1636
1637                 /*
1638                  * The new flags value is all calculated -- only now actually
1639                  * update the PTE.
1640                  */
1641                 mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
1642                 tlb_miss_lock();
1643
1644                 tlb0_flush_entry(va);
1645                 pte->flags = flags;
1646
1647                 tlb_miss_unlock();
1648                 mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
1649
1650         } else {
1651                 /*
1652                  * If there is an existing mapping, but it's for a different
1653                  * physical address, pte_enter() will delete the old mapping.
1654                  */
1655                 //if ((pte != NULL) && PTE_ISVALID(pte))
1656                 //      debugf("mmu_booke_enter_locked: replace\n");
1657                 //else
1658                 //      debugf("mmu_booke_enter_locked: new\n");
1659
1660                 /* Now set up the flags and install the new mapping. */
1661                 flags = (PTE_SR | PTE_VALID);
1662                 flags |= PTE_M;
1663
1664                 if (!su)
1665                         flags |= PTE_UR;
1666
1667                 if (prot & VM_PROT_WRITE) {
1668                         flags |= PTE_SW;
1669                         if (!su)
1670                                 flags |= PTE_UW;
1671
1672                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1673                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
1674                 }
1675
1676                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE) {
1677                         flags |= PTE_SX;
1678                         if (!su)
1679                                 flags |= PTE_UX;
1680                 }
1681
1682                 /* If its wired update stats. */
1683                 if (wired) {
1684                         pmap->pm_stats.wired_count++;
1685                         flags |= PTE_WIRED;
1686                 }
1687
1688                 pte_enter(mmu, pmap, m, va, flags);
1689
1690                 /* Flush the real memory from the instruction cache. */
1691                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
1692                         sync++;
1693         }
1694
1695         if (sync && (su || pmap == PCPU_GET(curpmap))) {
1696                 __syncicache((void *)va, PAGE_SIZE);
1697                 sync = 0;
1698         }
1699 }
1700
1701 /*
1702  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
1703  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
1704  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
1705  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
1706  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
1707  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
1708  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
1709  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
1710  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
1711  * corresponding offset from m_start are mapped.
1712  */
1713 static void
1714 mmu_booke_enter_object(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t start,
1715     vm_offset_t end, vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
1716 {
1717         vm_page_t m;
1718         vm_pindex_t diff, psize;
1719
1720         psize = atop(end - start);
1721         m = m_start;
1722         vm_page_lock_queues();
1723         PMAP_LOCK(pmap);
1724         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
1725                 mmu_booke_enter_locked(mmu, pmap, start + ptoa(diff), m,
1726                     prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE), FALSE);
1727                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
1728         }
1729         vm_page_unlock_queues();
1730         PMAP_UNLOCK(pmap);
1731 }
1732
1733 static void
1734 mmu_booke_enter_quick(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1735     vm_prot_t prot)
1736 {
1737
1738         vm_page_lock_queues();
1739         PMAP_LOCK(pmap);
1740         mmu_booke_enter_locked(mmu, pmap, va, m,
1741             prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE), FALSE);
1742         vm_page_unlock_queues();
1743         PMAP_UNLOCK(pmap);
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1748  *
1749  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the page size.
1750  */
1751 static void
1752 mmu_booke_remove(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_offset_t endva)
1753 {
1754         pte_t *pte;
1755         uint8_t hold_flag;
1756
1757         int su = (pmap == kernel_pmap);
1758
1759         //debugf("mmu_booke_remove: s (su = %d pmap=0x%08x tid=%d va=0x%08x endva=0x%08x)\n",
1760         //              su, (u_int32_t)pmap, pmap->pm_tid, va, endva);
1761
1762         if (su) {
1763                 KASSERT(((va >= virtual_avail) &&
1764                     (va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)),
1765                     ("mmu_booke_remove: kernel pmap, non kernel va"));
1766         } else {
1767                 KASSERT((va <= VM_MAXUSER_ADDRESS),
1768                     ("mmu_booke_remove: user pmap, non user va"));
1769         }
1770
1771         if (PMAP_REMOVE_DONE(pmap)) {
1772                 //debugf("mmu_booke_remove: e (empty)\n");
1773                 return;
1774         }
1775
1776         hold_flag = PTBL_HOLD_FLAG(pmap);
1777         //debugf("mmu_booke_remove: hold_flag = %d\n", hold_flag);
1778
1779         vm_page_lock_queues();
1780         PMAP_LOCK(pmap);
1781         for (; va < endva; va += PAGE_SIZE) {
1782                 pte = pte_find(mmu, pmap, va);
1783                 if ((pte != NULL) && PTE_ISVALID(pte))
1784                         pte_remove(mmu, pmap, va, hold_flag);
1785         }
1786         PMAP_UNLOCK(pmap);
1787         vm_page_unlock_queues();
1788
1789         //debugf("mmu_booke_remove: e\n");
1790 }
1791
1792 /*
1793  * Remove physical page from all pmaps in which it resides.
1794  */
1795 static void
1796 mmu_booke_remove_all(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1797 {
1798         pv_entry_t pv, pvn;
1799         uint8_t hold_flag;
1800
1801         vm_page_lock_queues();
1802         for (pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list); pv != NULL; pv = pvn) {
1803                 pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_link);
1804
1805                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
1806                 hold_flag = PTBL_HOLD_FLAG(pv->pv_pmap);
1807                 pte_remove(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va, hold_flag);
1808                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
1809         }
1810         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1811         vm_page_unlock_queues();
1812 }
1813
1814 /*
1815  * Map a range of physical addresses into kernel virtual address space.
1816  */
1817 static vm_offset_t
1818 mmu_booke_map(mmu_t mmu, vm_offset_t *virt, vm_offset_t pa_start,
1819     vm_offset_t pa_end, int prot)
1820 {
1821         vm_offset_t sva = *virt;
1822         vm_offset_t va = sva;
1823
1824         //debugf("mmu_booke_map: s (sva = 0x%08x pa_start = 0x%08x pa_end = 0x%08x)\n",
1825         //              sva, pa_start, pa_end);
1826
1827         while (pa_start < pa_end) {
1828                 mmu_booke_kenter(mmu, va, pa_start);
1829                 va += PAGE_SIZE;
1830                 pa_start += PAGE_SIZE;
1831         }
1832         *virt = va;
1833
1834         //debugf("mmu_booke_map: e (va = 0x%08x)\n", va);
1835         return (sva);
1836 }
1837
1838 /*
1839  * The pmap must be activated before it's address space can be accessed in any
1840  * way.
1841  */
1842 static void
1843 mmu_booke_activate(mmu_t mmu, struct thread *td)
1844 {
1845         pmap_t pmap;
1846         u_int cpuid;
1847
1848         pmap = &td->td_proc->p_vmspace->vm_pmap;
1849
1850         CTR5(KTR_PMAP, "%s: s (td = %p, proc = '%s', id = %d, pmap = 0x%08x)",
1851             __func__, td, td->td_proc->p_comm, td->td_proc->p_pid, pmap);
1852
1853         KASSERT((pmap != kernel_pmap), ("mmu_booke_activate: kernel_pmap!"));
1854
1855         mtx_lock_spin(&sched_lock);
1856
1857         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1858         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
1859         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1860         
1861         if (pmap->pm_tid[cpuid] == TID_NONE)
1862                 tid_alloc(pmap);
1863
1864         /* Load PID0 register with pmap tid value. */
1865         mtspr(SPR_PID0, pmap->pm_tid[cpuid]);
1866         __asm __volatile("isync");
1867
1868         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
1869
1870         CTR3(KTR_PMAP, "%s: e (tid = %d for '%s')", __func__,
1871             pmap->pm_tid[PCPU_GET(cpuid)], td->td_proc->p_comm);
1872 }
1873
1874 /*
1875  * Deactivate the specified process's address space.
1876  */
1877 static void
1878 mmu_booke_deactivate(mmu_t mmu, struct thread *td)
1879 {
1880         pmap_t pmap;
1881
1882         pmap = &td->td_proc->p_vmspace->vm_pmap;
1883         
1884         CTR5(KTR_PMAP, "%s: td=%p, proc = '%s', id = %d, pmap = 0x%08x",
1885             __func__, td, td->td_proc->p_comm, td->td_proc->p_pid, pmap);
1886
1887         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
1888         PCPU_SET(curpmap, NULL);
1889 }
1890
1891 /*
1892  * Copy the range specified by src_addr/len
1893  * from the source map to the range dst_addr/len
1894  * in the destination map.
1895  *
1896  * This routine is only advisory and need not do anything.
1897  */
1898 static void
1899 mmu_booke_copy(mmu_t mmu, pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap,
1900     vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
1901 {
1902
1903 }
1904
1905 /*
1906  * Set the physical protection on the specified range of this map as requested.
1907  */
1908 static void
1909 mmu_booke_protect(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
1910     vm_prot_t prot)
1911 {
1912         vm_offset_t va;
1913         vm_page_t m;
1914         pte_t *pte;
1915
1916         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1917                 mmu_booke_remove(mmu, pmap, sva, eva);
1918                 return;
1919         }
1920
1921         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1922                 return;
1923
1924         PMAP_LOCK(pmap);
1925         for (va = sva; va < eva; va += PAGE_SIZE) {
1926                 if ((pte = pte_find(mmu, pmap, va)) != NULL) {
1927                         if (PTE_ISVALID(pte)) {
1928                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_PA(pte));
1929
1930                                 mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
1931                                 tlb_miss_lock();
1932
1933                                 /* Handle modified pages. */
1934                                 if (PTE_ISMODIFIED(pte) && PTE_ISMANAGED(pte))
1935                                         vm_page_dirty(m);
1936
1937                                 tlb0_flush_entry(va);
1938                                 pte->flags &= ~(PTE_UW | PTE_SW | PTE_MODIFIED);
1939
1940                                 tlb_miss_unlock();
1941                                 mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
1942                         }
1943                 }
1944         }
1945         PMAP_UNLOCK(pmap);
1946 }
1947
1948 /*
1949  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
1950  */
1951 static void
1952 mmu_booke_remove_write(mmu_t mmu, vm_page_t m)
1953 {
1954         pv_entry_t pv;
1955         pte_t *pte;
1956
1957         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
1958             ("mmu_booke_remove_write: page %p is not managed", m));
1959
1960         /*
1961          * If the page is not VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be set by
1962          * another thread while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
1963          * is clear, no page table entries need updating.
1964          */
1965         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1966         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 &&
1967             (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
1968                 return;
1969         vm_page_lock_queues();
1970         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
1971                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
1972                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL) {
1973                         if (PTE_ISVALID(pte)) {
1974                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_PA(pte));
1975
1976                                 mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
1977                                 tlb_miss_lock();
1978
1979                                 /* Handle modified pages. */
1980                                 if (PTE_ISMODIFIED(pte))
1981                                         vm_page_dirty(m);
1982
1983                                 /* Flush mapping from TLB0. */
1984                                 pte->flags &= ~(PTE_UW | PTE_SW | PTE_MODIFIED);
1985
1986                                 tlb_miss_unlock();
1987                                 mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
1988                         }
1989                 }
1990                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
1991         }
1992         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
1993         vm_page_unlock_queues();
1994 }
1995
1996 static void
1997 mmu_booke_sync_icache(mmu_t mmu, pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
1998 {
1999         pte_t *pte;
2000         pmap_t pmap;
2001         vm_page_t m;
2002         vm_offset_t addr;
2003         vm_paddr_t pa;
2004         int active, valid;
2005  
2006         va = trunc_page(va);
2007         sz = round_page(sz);
2008
2009         vm_page_lock_queues();
2010         pmap = PCPU_GET(curpmap);
2011         active = (pm == kernel_pmap || pm == pmap) ? 1 : 0;
2012         while (sz > 0) {
2013                 PMAP_LOCK(pm);
2014                 pte = pte_find(mmu, pm, va);
2015                 valid = (pte != NULL && PTE_ISVALID(pte)) ? 1 : 0;
2016                 if (valid)
2017                         pa = PTE_PA(pte);
2018                 PMAP_UNLOCK(pm);
2019                 if (valid) {
2020                         if (!active) {
2021                                 /* Create a mapping in the active pmap. */
2022                                 addr = 0;
2023                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2024                                 PMAP_LOCK(pmap);
2025                                 pte_enter(mmu, pmap, m, addr,
2026                                     PTE_SR | PTE_VALID | PTE_UR);
2027                                 __syncicache((void *)addr, PAGE_SIZE);
2028                                 pte_remove(mmu, pmap, addr, PTBL_UNHOLD);
2029                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2030                         } else
2031                                 __syncicache((void *)va, PAGE_SIZE);
2032                 }
2033                 va += PAGE_SIZE;
2034                 sz -= PAGE_SIZE;
2035         }
2036         vm_page_unlock_queues();
2037 }
2038
2039 /*
2040  * Atomically extract and hold the physical page with the given
2041  * pmap and virtual address pair if that mapping permits the given
2042  * protection.
2043  */
2044 static vm_page_t
2045 mmu_booke_extract_and_hold(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va,
2046     vm_prot_t prot)
2047 {
2048         pte_t *pte;
2049         vm_page_t m;
2050         uint32_t pte_wbit;
2051         vm_paddr_t pa;
2052         
2053         m = NULL;
2054         pa = 0; 
2055         PMAP_LOCK(pmap);
2056 retry:
2057         pte = pte_find(mmu, pmap, va);
2058         if ((pte != NULL) && PTE_ISVALID(pte)) {
2059                 if (pmap == kernel_pmap)
2060                         pte_wbit = PTE_SW;
2061                 else
2062                         pte_wbit = PTE_UW;
2063
2064                 if ((pte->flags & pte_wbit) || ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
2065                         if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, PTE_PA(pte), &pa))
2066                                 goto retry;
2067                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(PTE_PA(pte));
2068                         vm_page_hold(m);
2069                 }
2070         }
2071
2072         PA_UNLOCK_COND(pa);
2073         PMAP_UNLOCK(pmap);
2074         return (m);
2075 }
2076
2077 /*
2078  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
2079  */
2080 static void
2081 mmu_booke_page_init(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2082 {
2083
2084         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
2085 }
2086
2087 /*
2088  * mmu_booke_zero_page_area zeros the specified hardware page by
2089  * mapping it into virtual memory and using bzero to clear
2090  * its contents.
2091  *
2092  * off and size must reside within a single page.
2093  */
2094 static void
2095 mmu_booke_zero_page_area(mmu_t mmu, vm_page_t m, int off, int size)
2096 {
2097         vm_offset_t va;
2098
2099         /* XXX KASSERT off and size are within a single page? */
2100
2101         mtx_lock(&zero_page_mutex);
2102         va = zero_page_va;
2103
2104         mmu_booke_kenter(mmu, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2105         bzero((caddr_t)va + off, size);
2106         mmu_booke_kremove(mmu, va);
2107
2108         mtx_unlock(&zero_page_mutex);
2109 }
2110
2111 /*
2112  * mmu_booke_zero_page zeros the specified hardware page.
2113  */
2114 static void
2115 mmu_booke_zero_page(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2116 {
2117
2118         mmu_booke_zero_page_area(mmu, m, 0, PAGE_SIZE);
2119 }
2120
2121 /*
2122  * mmu_booke_copy_page copies the specified (machine independent) page by
2123  * mapping the page into virtual memory and using memcopy to copy the page,
2124  * one machine dependent page at a time.
2125  */
2126 static void
2127 mmu_booke_copy_page(mmu_t mmu, vm_page_t sm, vm_page_t dm)
2128 {
2129         vm_offset_t sva, dva;
2130
2131         sva = copy_page_src_va;
2132         dva = copy_page_dst_va;
2133
2134         mtx_lock(&copy_page_mutex);
2135         mmu_booke_kenter(mmu, sva, VM_PAGE_TO_PHYS(sm));
2136         mmu_booke_kenter(mmu, dva, VM_PAGE_TO_PHYS(dm));
2137         memcpy((caddr_t)dva, (caddr_t)sva, PAGE_SIZE);
2138         mmu_booke_kremove(mmu, dva);
2139         mmu_booke_kremove(mmu, sva);
2140         mtx_unlock(&copy_page_mutex);
2141 }
2142
2143 static inline void
2144 mmu_booke_copy_pages(mmu_t mmu, vm_page_t *ma, vm_offset_t a_offset,
2145     vm_page_t *mb, vm_offset_t b_offset, int xfersize)
2146 {
2147         void *a_cp, *b_cp;
2148         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
2149         int cnt;
2150
2151         mtx_lock(&copy_page_mutex);
2152         while (xfersize > 0) {
2153                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
2154                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
2155                 mmu_booke_kenter(mmu, copy_page_src_va,
2156                     VM_PAGE_TO_PHYS(ma[a_offset >> PAGE_SHIFT]));
2157                 a_cp = (char *)copy_page_src_va + a_pg_offset;
2158                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
2159                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
2160                 mmu_booke_kenter(mmu, copy_page_dst_va,
2161                     VM_PAGE_TO_PHYS(mb[b_offset >> PAGE_SHIFT]));
2162                 b_cp = (char *)copy_page_dst_va + b_pg_offset;
2163                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
2164                 mmu_booke_kremove(mmu, copy_page_dst_va);
2165                 mmu_booke_kremove(mmu, copy_page_src_va);
2166                 a_offset += cnt;
2167                 b_offset += cnt;
2168                 xfersize -= cnt;
2169         }
2170         mtx_unlock(&copy_page_mutex);
2171 }
2172
2173 /*
2174  * mmu_booke_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping it
2175  * into virtual memory and using bzero to clear its contents. This is intended
2176  * to be called from the vm_pagezero process only and outside of Giant. No
2177  * lock is required.
2178  */
2179 static void
2180 mmu_booke_zero_page_idle(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2181 {
2182         vm_offset_t va;
2183
2184         va = zero_page_idle_va;
2185         mmu_booke_kenter(mmu, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2186         bzero((caddr_t)va, PAGE_SIZE);
2187         mmu_booke_kremove(mmu, va);
2188 }
2189
2190 /*
2191  * Return whether or not the specified physical page was modified
2192  * in any of physical maps.
2193  */
2194 static boolean_t
2195 mmu_booke_is_modified(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2196 {
2197         pte_t *pte;
2198         pv_entry_t pv;
2199         boolean_t rv;
2200
2201         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2202             ("mmu_booke_is_modified: page %p is not managed", m));
2203         rv = FALSE;
2204
2205         /*
2206          * If the page is not VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be
2207          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
2208          * is clear, no PTEs can be modified.
2209          */
2210         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2211         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 &&
2212             (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2213                 return (rv);
2214         vm_page_lock_queues();
2215         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
2216                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
2217                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL &&
2218                     PTE_ISVALID(pte)) {
2219                         if (PTE_ISMODIFIED(pte))
2220                                 rv = TRUE;
2221                 }
2222                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
2223                 if (rv)
2224                         break;
2225         }
2226         vm_page_unlock_queues();
2227         return (rv);
2228 }
2229
2230 /*
2231  * Return whether or not the specified virtual address is eligible
2232  * for prefault.
2233  */
2234 static boolean_t
2235 mmu_booke_is_prefaultable(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2236 {
2237
2238         return (FALSE);
2239 }
2240
2241 /*
2242  * Return whether or not the specified physical page was referenced
2243  * in any physical maps.
2244  */
2245 static boolean_t
2246 mmu_booke_is_referenced(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2247 {
2248         pte_t *pte;
2249         pv_entry_t pv;
2250         boolean_t rv;
2251
2252         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2253             ("mmu_booke_is_referenced: page %p is not managed", m));
2254         rv = FALSE;
2255         vm_page_lock_queues();
2256         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
2257                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
2258                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL &&
2259                     PTE_ISVALID(pte)) {
2260                         if (PTE_ISREFERENCED(pte))
2261                                 rv = TRUE;
2262                 }
2263                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
2264                 if (rv)
2265                         break;
2266         }
2267         vm_page_unlock_queues();
2268         return (rv);
2269 }
2270
2271 /*
2272  * Clear the modify bits on the specified physical page.
2273  */
2274 static void
2275 mmu_booke_clear_modify(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2276 {
2277         pte_t *pte;
2278         pv_entry_t pv;
2279
2280         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2281             ("mmu_booke_clear_modify: page %p is not managed", m));
2282         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2283         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
2284             ("mmu_booke_clear_modify: page %p is busy", m));
2285
2286         /*
2287          * If the page is not PG_AWRITEABLE, then no PTEs can be modified.
2288          * If the object containing the page is locked and the page is not
2289          * VPO_BUSY, then PG_AWRITEABLE cannot be concurrently set.
2290          */
2291         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2292                 return;
2293         vm_page_lock_queues();
2294         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
2295                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
2296                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL &&
2297                     PTE_ISVALID(pte)) {
2298                         mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
2299                         tlb_miss_lock();
2300                         
2301                         if (pte->flags & (PTE_SW | PTE_UW | PTE_MODIFIED)) {
2302                                 tlb0_flush_entry(pv->pv_va);
2303                                 pte->flags &= ~(PTE_SW | PTE_UW | PTE_MODIFIED |
2304                                     PTE_REFERENCED);
2305                         }
2306
2307                         tlb_miss_unlock();
2308                         mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
2309                 }
2310                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
2311         }
2312         vm_page_unlock_queues();
2313 }
2314
2315 /*
2316  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2317  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2318  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2319  * reference bits set.
2320  *
2321  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2322  * should be tested and standardized at some point in the future for
2323  * optimal aging of shared pages.
2324  */
2325 static int
2326 mmu_booke_ts_referenced(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2327 {
2328         pte_t *pte;
2329         pv_entry_t pv;
2330         int count;
2331
2332         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2333             ("mmu_booke_ts_referenced: page %p is not managed", m));
2334         count = 0;
2335         vm_page_lock_queues();
2336         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
2337                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
2338                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL &&
2339                     PTE_ISVALID(pte)) {
2340                         if (PTE_ISREFERENCED(pte)) {
2341                                 mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
2342                                 tlb_miss_lock();
2343
2344                                 tlb0_flush_entry(pv->pv_va);
2345                                 pte->flags &= ~PTE_REFERENCED;
2346
2347                                 tlb_miss_unlock();
2348                                 mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
2349
2350                                 if (++count > 4) {
2351                                         PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
2352                                         break;
2353                                 }
2354                         }
2355                 }
2356                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
2357         }
2358         vm_page_unlock_queues();
2359         return (count);
2360 }
2361
2362 /*
2363  * Clear the reference bit on the specified physical page.
2364  */
2365 static void
2366 mmu_booke_clear_reference(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2367 {
2368         pte_t *pte;
2369         pv_entry_t pv;
2370
2371         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2372             ("mmu_booke_clear_reference: page %p is not managed", m));
2373         vm_page_lock_queues();
2374         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
2375                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
2376                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL &&
2377                     PTE_ISVALID(pte)) {
2378                         if (PTE_ISREFERENCED(pte)) {
2379                                 mtx_lock_spin(&tlbivax_mutex);
2380                                 tlb_miss_lock();
2381                                 
2382                                 tlb0_flush_entry(pv->pv_va);
2383                                 pte->flags &= ~PTE_REFERENCED;
2384
2385                                 tlb_miss_unlock();
2386                                 mtx_unlock_spin(&tlbivax_mutex);
2387                         }
2388                 }
2389                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
2390         }
2391         vm_page_unlock_queues();
2392 }
2393
2394 /*
2395  * Change wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2396  */
2397 static void
2398 mmu_booke_change_wiring(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2399 {
2400         pte_t *pte;
2401
2402         PMAP_LOCK(pmap);
2403         if ((pte = pte_find(mmu, pmap, va)) != NULL) {
2404                 if (wired) {
2405                         if (!PTE_ISWIRED(pte)) {
2406                                 pte->flags |= PTE_WIRED;
2407                                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2408                         }
2409                 } else {
2410                         if (PTE_ISWIRED(pte)) {
2411                                 pte->flags &= ~PTE_WIRED;
2412                                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2413                         }
2414                 }
2415         }
2416         PMAP_UNLOCK(pmap);
2417 }
2418
2419 /*
2420  * Return true if the pmap's pv is one of the first 16 pvs linked to from this
2421  * page.  This count may be changed upwards or downwards in the future; it is
2422  * only necessary that true be returned for a small subset of pmaps for proper
2423  * page aging.
2424  */
2425 static boolean_t
2426 mmu_booke_page_exists_quick(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_page_t m)
2427 {
2428         pv_entry_t pv;
2429         int loops;
2430         boolean_t rv;
2431
2432         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2433             ("mmu_booke_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
2434         loops = 0;
2435         rv = FALSE;
2436         vm_page_lock_queues();
2437         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
2438                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2439                         rv = TRUE;
2440                         break;
2441                 }
2442                 if (++loops >= 16)
2443                         break;
2444         }
2445         vm_page_unlock_queues();
2446         return (rv);
2447 }
2448
2449 /*
2450  * Return the number of managed mappings to the given physical page that are
2451  * wired.
2452  */
2453 static int
2454 mmu_booke_page_wired_mappings(mmu_t mmu, vm_page_t m)
2455 {
2456         pv_entry_t pv;
2457         pte_t *pte;
2458         int count = 0;
2459
2460         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
2461                 return (count);
2462         vm_page_lock_queues();
2463         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_link) {
2464                 PMAP_LOCK(pv->pv_pmap);
2465                 if ((pte = pte_find(mmu, pv->pv_pmap, pv->pv_va)) != NULL)
2466                         if (PTE_ISVALID(pte) && PTE_ISWIRED(pte))
2467                                 count++;
2468                 PMAP_UNLOCK(pv->pv_pmap);
2469         }
2470         vm_page_unlock_queues();
2471         return (count);
2472 }
2473
2474 static int
2475 mmu_booke_dev_direct_mapped(mmu_t mmu, vm_offset_t pa, vm_size_t size)
2476 {
2477         int i;
2478         vm_offset_t va;
2479
2480         /*
2481          * This currently does not work for entries that
2482          * overlap TLB1 entries.
2483          */
2484         for (i = 0; i < tlb1_idx; i ++) {
2485                 if (tlb1_iomapped(i, pa, size, &va) == 0)
2486                         return (0);
2487         }
2488
2489         return (EFAULT);
2490 }
2491
2492 vm_offset_t
2493 mmu_booke_dumpsys_map(mmu_t mmu, struct pmap_md *md, vm_size_t ofs,
2494     vm_size_t *sz)
2495 {
2496         vm_paddr_t pa, ppa;
2497         vm_offset_t va;
2498         vm_size_t gran;
2499
2500         /* Raw physical memory dumps don't have a virtual address. */
2501         if (md->md_vaddr == ~0UL) {
2502                 /* We always map a 256MB page at 256M. */
2503                 gran = 256 * 1024 * 1024;
2504                 pa = md->md_paddr + ofs;
2505                 ppa = pa & ~(gran - 1);
2506                 ofs = pa - ppa;
2507                 va = gran;
2508                 tlb1_set_entry(va, ppa, gran, _TLB_ENTRY_IO);
2509                 if (*sz > (gran - ofs))
2510                         *sz = gran - ofs;
2511                 return (va + ofs);
2512         }
2513
2514         /* Minidumps are based on virtual memory addresses. */
2515         va = md->md_vaddr + ofs;
2516         if (va >= kernstart + kernsize) {
2517                 gran = PAGE_SIZE - (va & PAGE_MASK);
2518                 if (*sz > gran)
2519                         *sz = gran;
2520         }
2521         return (va);
2522 }
2523
2524 void
2525 mmu_booke_dumpsys_unmap(mmu_t mmu, struct pmap_md *md, vm_size_t ofs,
2526     vm_offset_t va)
2527 {
2528
2529         /* Raw physical memory dumps don't have a virtual address. */
2530         if (md->md_vaddr == ~0UL) {
2531                 tlb1_idx--;
2532                 tlb1[tlb1_idx].mas1 = 0;
2533                 tlb1[tlb1_idx].mas2 = 0;
2534                 tlb1[tlb1_idx].mas3 = 0;
2535                 tlb1_write_entry(tlb1_idx);
2536                 return;
2537         }
2538  
2539         /* Minidumps are based on virtual memory addresses. */
2540         /* Nothing to do... */
2541 }
2542
2543 struct pmap_md *
2544 mmu_booke_scan_md(mmu_t mmu, struct pmap_md *prev)
2545 {
2546         static struct pmap_md md;
2547         pte_t *pte;
2548         vm_offset_t va;
2549  
2550         if (dumpsys_minidump) {
2551                 md.md_paddr = ~0UL;     /* Minidumps use virtual addresses. */
2552                 if (prev == NULL) {
2553                         /* 1st: kernel .data and .bss. */
2554                         md.md_index = 1;
2555                         md.md_vaddr = trunc_page((uintptr_t)_etext);
2556                         md.md_size = round_page((uintptr_t)_end) - md.md_vaddr;
2557                         return (&md);
2558                 }
2559                 switch (prev->md_index) {
2560                 case 1:
2561                         /* 2nd: msgbuf and tables (see pmap_bootstrap()). */
2562                         md.md_index = 2;
2563                         md.md_vaddr = data_start;
2564                         md.md_size = data_end - data_start;
2565                         break;
2566                 case 2:
2567                         /* 3rd: kernel VM. */
2568                         va = prev->md_vaddr + prev->md_size;
2569                         /* Find start of next chunk (from va). */
2570                         while (va < virtual_end) {
2571                                 /* Don't dump the buffer cache. */
2572                                 if (va >= kmi.buffer_sva &&
2573                                     va < kmi.buffer_eva) {
2574                                         va = kmi.buffer_eva;
2575                                         continue;
2576                                 }
2577                                 pte = pte_find(mmu, kernel_pmap, va);
2578                                 if (pte != NULL && PTE_ISVALID(pte))
2579                                         break;
2580                                 va += PAGE_SIZE;
2581                         }
2582                         if (va < virtual_end) {
2583                                 md.md_vaddr = va;
2584                                 va += PAGE_SIZE;
2585                                 /* Find last page in chunk. */
2586                                 while (va < virtual_end) {
2587                                         /* Don't run into the buffer cache. */
2588                                         if (va == kmi.buffer_sva)
2589                                                 break;
2590                                         pte = pte_find(mmu, kernel_pmap, va);
2591                                         if (pte == NULL || !PTE_ISVALID(pte))
2592                                                 break;
2593                                         va += PAGE_SIZE;
2594                                 }
2595                                 md.md_size = va - md.md_vaddr;
2596                                 break;
2597                         }
2598                         md.md_index = 3;
2599                         /* FALLTHROUGH */
2600                 default:
2601                         return (NULL);
2602                 }
2603         } else { /* minidumps */
2604                 mem_regions(&physmem_regions, &physmem_regions_sz,
2605                     &availmem_regions, &availmem_regions_sz);
2606
2607                 if (prev == NULL) {
2608                         /* first physical chunk. */
2609                         md.md_paddr = physmem_regions[0].mr_start;
2610                         md.md_size = physmem_regions[0].mr_size;
2611                         md.md_vaddr = ~0UL;
2612                         md.md_index = 1;
2613                 } else if (md.md_index < physmem_regions_sz) {
2614                         md.md_paddr = physmem_regions[md.md_index].mr_start;
2615                         md.md_size = physmem_regions[md.md_index].mr_size;
2616                         md.md_vaddr = ~0UL;
2617                         md.md_index++;
2618                 } else {
2619                         /* There's no next physical chunk. */
2620                         return (NULL);
2621                 }
2622         }
2623
2624         return (&md);
2625 }
2626
2627 /*
2628  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual address space.
2629  * Return a pointer to where it is mapped. This routine is intended to be used
2630  * for mapping device memory, NOT real memory.
2631  */
2632 static void *
2633 mmu_booke_mapdev(mmu_t mmu, vm_offset_t pa, vm_size_t size)
2634 {
2635         void *res;
2636         uintptr_t va;
2637         vm_size_t sz;
2638
2639         va = (pa >= 0x80000000) ? pa : (0xe2000000 + pa);
2640         res = (void *)va;
2641
2642         do {
2643                 sz = 1 << (ilog2(size) & ~1);
2644                 if (bootverbose)
2645                         printf("Wiring VA=%x to PA=%x (size=%x), "
2646                             "using TLB1[%d]\n", va, pa, sz, tlb1_idx);
2647                 tlb1_set_entry(va, pa, sz, _TLB_ENTRY_IO);
2648                 size -= sz;
2649                 pa += sz;
2650                 va += sz;
2651         } while (size > 0);
2652
2653         return (res);
2654 }
2655
2656 /*
2657  * 'Unmap' a range mapped by mmu_booke_mapdev().
2658  */
2659 static void
2660 mmu_booke_unmapdev(mmu_t mmu, vm_offset_t va, vm_size_t size)
2661 {
2662         vm_offset_t base, offset;
2663
2664         /*
2665          * Unmap only if this is inside kernel virtual space.
2666          */
2667         if ((va >= VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) && (va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)) {
2668                 base = trunc_page(va);
2669                 offset = va & PAGE_MASK;
2670                 size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2671                 kmem_free(kernel_map, base, size);
2672         }
2673 }
2674
2675 /*
2676  * mmu_booke_object_init_pt preloads the ptes for a given object into the
2677  * specified pmap. This eliminates the blast of soft faults on process startup
2678  * and immediately after an mmap.
2679  */
2680 static void
2681 mmu_booke_object_init_pt(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
2682     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
2683 {
2684
2685         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2686         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
2687             ("mmu_booke_object_init_pt: non-device object"));
2688 }
2689
2690 /*
2691  * Perform the pmap work for mincore.
2692  */
2693 static int
2694 mmu_booke_mincore(mmu_t mmu, pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
2695     vm_paddr_t *locked_pa)
2696 {
2697
2698         TODO;
2699         return (0);
2700 }
2701
2702 /**************************************************************************/
2703 /* TID handling */
2704 /**************************************************************************/
2705
2706 /*
2707  * Allocate a TID. If necessary, steal one from someone else.
2708  * The new TID is flushed from the TLB before returning.
2709  */
2710 static tlbtid_t
2711 tid_alloc(pmap_t pmap)
2712 {
2713         tlbtid_t tid;
2714         int thiscpu;
2715
2716         KASSERT((pmap != kernel_pmap), ("tid_alloc: kernel pmap"));
2717
2718         CTR2(KTR_PMAP, "%s: s (pmap = %p)", __func__, pmap);
2719
2720         thiscpu = PCPU_GET(cpuid);
2721
2722         tid = PCPU_GET(tid_next);
2723         if (tid > TID_MAX)
2724                 tid = TID_MIN;
2725         PCPU_SET(tid_next, tid + 1);
2726
2727         /* If we are stealing TID then clear the relevant pmap's field */
2728         if (tidbusy[thiscpu][tid] != NULL) {
2729
2730                 CTR2(KTR_PMAP, "%s: warning: stealing tid %d", __func__, tid);
2731                 
2732                 tidbusy[thiscpu][tid]->pm_tid[thiscpu] = TID_NONE;
2733
2734                 /* Flush all entries from TLB0 matching this TID. */
2735                 tid_flush(tid);
2736         }
2737
2738         tidbusy[thiscpu][tid] = pmap;
2739         pmap->pm_tid[thiscpu] = tid;
2740         __asm __volatile("msync; isync");
2741
2742         CTR3(KTR_PMAP, "%s: e (%02d next = %02d)", __func__, tid,
2743             PCPU_GET(tid_next));
2744
2745         return (tid);
2746 }
2747
2748 /**************************************************************************/
2749 /* TLB0 handling */
2750 /**************************************************************************/
2751
2752 static void
2753 tlb_print_entry(int i, uint32_t mas1, uint32_t mas2, uint32_t mas3,
2754     uint32_t mas7)
2755 {
2756         int as;
2757         char desc[3];
2758         tlbtid_t tid;
2759         vm_size_t size;
2760         unsigned int tsize;
2761
2762         desc[2] = '\0';
2763         if (mas1 & MAS1_VALID)
2764                 desc[0] = 'V';
2765         else
2766                 desc[0] = ' ';
2767
2768         if (mas1 & MAS1_IPROT)
2769                 desc[1] = 'P';
2770         else
2771                 desc[1] = ' ';
2772
2773         as = (mas1 & MAS1_TS_MASK) ? 1 : 0;
2774         tid = MAS1_GETTID(mas1);
2775
2776         tsize = (mas1 & MAS1_TSIZE_MASK) >> MAS1_TSIZE_SHIFT;
2777         size = 0;
2778         if (tsize)
2779                 size = tsize2size(tsize);
2780
2781         debugf("%3d: (%s) [AS=%d] "
2782             "sz = 0x%08x tsz = %d tid = %d mas1 = 0x%08x "
2783             "mas2(va) = 0x%08x mas3(pa) = 0x%08x mas7 = 0x%08x\n",
2784             i, desc, as, size, tsize, tid, mas1, mas2, mas3, mas7);
2785 }
2786
2787 /* Convert TLB0 va and way number to tlb0[] table index. */
2788 static inline unsigned int
2789 tlb0_tableidx(vm_offset_t va, unsigned int way)
2790 {
2791         unsigned int idx;
2792
2793         idx = (way * TLB0_ENTRIES_PER_WAY);
2794         idx += (va & MAS2_TLB0_ENTRY_IDX_MASK) >> MAS2_TLB0_ENTRY_IDX_SHIFT;
2795         return (idx);
2796 }
2797
2798 /*
2799  * Invalidate TLB0 entry.
2800  */
2801 static inline void
2802 tlb0_flush_entry(vm_offset_t va)
2803 {
2804
2805         CTR2(KTR_PMAP, "%s: s va=0x%08x", __func__, va);
2806
2807         mtx_assert(&tlbivax_mutex, MA_OWNED);
2808
2809         __asm __volatile("tlbivax 0, %0" :: "r"(va & MAS2_EPN_MASK));
2810         __asm __volatile("isync; msync");
2811         __asm __volatile("tlbsync; msync");
2812
2813         CTR1(KTR_PMAP, "%s: e", __func__);
2814 }
2815
2816 /* Print out contents of the MAS registers for each TLB0 entry */
2817 void
2818 tlb0_print_tlbentries(void)
2819 {
2820         uint32_t mas0, mas1, mas2, mas3, mas7;
2821         int entryidx, way, idx;
2822
2823         debugf("TLB0 entries:\n");
2824         for (way = 0; way < TLB0_WAYS; way ++)
2825                 for (entryidx = 0; entryidx < TLB0_ENTRIES_PER_WAY; entryidx++) {
2826
2827                         mas0 = MAS0_TLBSEL(0) | MAS0_ESEL(way);
2828                         mtspr(SPR_MAS0, mas0);
2829                         __asm __volatile("isync");
2830
2831                         mas2 = entryidx << MAS2_TLB0_ENTRY_IDX_SHIFT;
2832                         mtspr(SPR_MAS2, mas2);
2833
2834                         __asm __volatile("isync; tlbre");
2835
2836                         mas1 = mfspr(SPR_MAS1);
2837                         mas2 = mfspr(SPR_MAS2);
2838                         mas3 = mfspr(SPR_MAS3);
2839                         mas7 = mfspr(SPR_MAS7);
2840
2841                         idx = tlb0_tableidx(mas2, way);
2842                         tlb_print_entry(idx, mas1, mas2, mas3, mas7);
2843                 }
2844 }
2845
2846 /**************************************************************************/
2847 /* TLB1 handling */
2848 /**************************************************************************/
2849
2850 /*
2851  * TLB1 mapping notes:
2852  *
2853  * TLB1[0]      CCSRBAR
2854  * TLB1[1]      Kernel text and data.
2855  * TLB1[2-15]   Additional kernel text and data mappings (if required), PCI
2856  *              windows, other devices mappings.
2857  */
2858
2859 /*
2860  * Write given entry to TLB1 hardware.
2861  * Use 32 bit pa, clear 4 high-order bits of RPN (mas7).
2862  */
2863 static void
2864 tlb1_write_entry(unsigned int idx)
2865 {
2866         uint32_t mas0, mas7;
2867
2868         //debugf("tlb1_write_entry: s\n");
2869
2870         /* Clear high order RPN bits */
2871         mas7 = 0;
2872
2873         /* Select entry */
2874         mas0 = MAS0_TLBSEL(1) | MAS0_ESEL(idx);
2875         //debugf("tlb1_write_entry: mas0 = 0x%08x\n", mas0);
2876
2877         mtspr(SPR_MAS0, mas0);
2878         __asm __volatile("isync");
2879         mtspr(SPR_MAS1, tlb1[idx].mas1);
2880         __asm __volatile("isync");
2881         mtspr(SPR_MAS2, tlb1[idx].mas2);
2882         __asm __volatile("isync");
2883         mtspr(SPR_MAS3, tlb1[idx].mas3);
2884         __asm __volatile("isync");
2885         mtspr(SPR_MAS7, mas7);
2886         __asm __volatile("isync; tlbwe; isync; msync");
2887
2888         //debugf("tlb1_write_entry: e\n");
2889 }
2890
2891 /*
2892  * Return the largest uint value log such that 2^log <= num.
2893  */
2894 static unsigned int
2895 ilog2(unsigned int num)
2896 {
2897         int lz;
2898
2899         __asm ("cntlzw %0, %1" : "=r" (lz) : "r" (num));
2900         return (31 - lz);
2901 }
2902
2903 /*
2904  * Convert TLB TSIZE value to mapped region size.
2905  */
2906 static vm_size_t
2907 tsize2size(unsigned int tsize)
2908 {
2909
2910         /*
2911          * size = 4^tsize KB
2912          * size = 4^tsize * 2^10 = 2^(2 * tsize - 10)
2913          */
2914
2915         return ((1 << (2 * tsize)) * 1024);
2916 }
2917
2918 /*
2919  * Convert region size (must be power of 4) to TLB TSIZE value.
2920  */
2921 static unsigned int
2922 size2tsize(vm_size_t size)
2923 {
2924
2925         return (ilog2(size) / 2 - 5);
2926 }
2927
2928 /*
2929  * Register permanent kernel mapping in TLB1.
2930  *
2931  * Entries are created starting from index 0 (current free entry is
2932  * kept in tlb1_idx) and are not supposed to be invalidated.
2933  */
2934 static int
2935 tlb1_set_entry(vm_offset_t va, vm_offset_t pa, vm_size_t size,
2936     uint32_t flags)
2937 {
2938         uint32_t ts, tid;
2939         int tsize;
2940         
2941         if (tlb1_idx >= TLB1_ENTRIES) {
2942                 printf("tlb1_set_entry: TLB1 full!\n");
2943                 return (-1);
2944         }
2945
2946         /* Convert size to TSIZE */
2947         tsize = size2tsize(size);
2948
2949         tid = (TID_KERNEL << MAS1_TID_SHIFT) & MAS1_TID_MASK;
2950         /* XXX TS is hard coded to 0 for now as we only use single address space */
2951         ts = (0 << MAS1_TS_SHIFT) & MAS1_TS_MASK;
2952
2953         /* XXX LOCK tlb1[] */
2954
2955         tlb1[tlb1_idx].mas1 = MAS1_VALID | MAS1_IPROT | ts | tid;
2956         tlb1[tlb1_idx].mas1 |= ((tsize << MAS1_TSIZE_SHIFT) & MAS1_TSIZE_MASK);
2957         tlb1[tlb1_idx].mas2 = (va & MAS2_EPN_MASK) | flags;
2958
2959         /* Set supervisor RWX permission bits */
2960         tlb1[tlb1_idx].mas3 = (pa & MAS3_RPN) | MAS3_SR | MAS3_SW | MAS3_SX;
2961
2962         tlb1_write_entry(tlb1_idx++);
2963
2964         /* XXX UNLOCK tlb1[] */
2965
2966         /*
2967          * XXX in general TLB1 updates should be propagated between CPUs,
2968          * since current design assumes to have the same TLB1 set-up on all
2969          * cores.
2970          */
2971         return (0);
2972 }
2973
2974 /*
2975  * Map in contiguous RAM region into the TLB1 using maximum of
2976  * KERNEL_REGION_MAX_TLB_ENTRIES entries.
2977  *
2978  * If necessary round up last entry size and return total size
2979  * used by all allocated entries.
2980  */
2981 vm_size_t
2982 tlb1_mapin_region(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2983 {
2984         vm_size_t pgs[KERNEL_REGION_MAX_TLB_ENTRIES];
2985         vm_size_t mapped, pgsz, base, mask;
2986         int idx, nents;
2987
2988         /* Round up to the next 1M */
2989         size = (size + (1 << 20) - 1) & ~((1 << 20) - 1);
2990
2991         mapped = 0;
2992         idx = 0;
2993         base = va;
2994         pgsz = 64*1024*1024;
2995         while (mapped < size) {
2996                 while (mapped < size && idx < KERNEL_REGION_MAX_TLB_ENTRIES) {
2997                         while (pgsz > (size - mapped))
2998                                 pgsz >>= 2;
2999                         pgs[idx++] = pgsz;
3000                         mapped += pgsz;
3001                 }
3002
3003                 /* We under-map. Correct for this. */
3004                 if (mapped < size) {
3005                         while (pgs[idx - 1] == pgsz) {
3006                                 idx--;
3007                                 mapped -= pgsz;
3008                         }
3009                         /* XXX We may increase beyond out starting point. */
3010                         pgsz <<= 2;
3011                         pgs[idx++] = pgsz;
3012                         mapped += pgsz;
3013                 }
3014         }
3015
3016         nents = idx;
3017         mask = pgs[0] - 1;
3018         /* Align address to the boundary */
3019         if (va & mask) {
3020                 va = (va + mask) & ~mask;
3021                 pa = (pa + mask) & ~mask;
3022         }
3023
3024         for (idx = 0; idx < nents; idx++) {
3025                 pgsz = pgs[idx];
3026                 debugf("%u: %x -> %x, size=%x\n", idx, pa, va, pgsz);
3027                 tlb1_set_entry(va, pa, pgsz, _TLB_ENTRY_MEM);
3028                 pa += pgsz;
3029                 va += pgsz;
3030         }
3031
3032         mapped = (va - base);
3033         debugf("mapped size 0x%08x (wasted space 0x%08x)\n",
3034             mapped, mapped - size);
3035         return (mapped);
3036 }
3037
3038 /*
3039  * TLB1 initialization routine, to be called after the very first
3040  * assembler level setup done in locore.S.
3041  */
3042 void
3043 tlb1_init(vm_offset_t ccsrbar)
3044 {
3045         uint32_t mas0, mas1, mas3;
3046         uint32_t tsz;
3047         u_int i;
3048
3049         if (bootinfo != NULL && bootinfo[0] != 1) {
3050                 tlb1_idx = *((uint16_t *)(bootinfo + 8));
3051         } else
3052                 tlb1_idx = 1;
3053
3054         /* The first entry/entries are used to map the kernel. */
3055         for (i = 0; i < tlb1_idx; i++) {
3056                 mas0 = MAS0_TLBSEL(1) | MAS0_ESEL(i);
3057                 mtspr(SPR_MAS0, mas0);
3058                 __asm __volatile("isync; tlbre");
3059
3060                 mas1 = mfspr(SPR_MAS1);
3061                 if ((mas1 & MAS1_VALID) == 0)
3062                         continue;
3063
3064                 mas3 = mfspr(SPR_MAS3);
3065
3066                 tlb1[i].mas1 = mas1;
3067                 tlb1[i].mas2 = mfspr(SPR_MAS2);
3068                 tlb1[i].mas3 = mas3;
3069
3070                 if (i == 0)
3071                         kernload = mas3 & MAS3_RPN;
3072
3073                 tsz = (mas1 & MAS1_TSIZE_MASK) >> MAS1_TSIZE_SHIFT;
3074                 kernsize += (tsz > 0) ? tsize2size(tsz) : 0;
3075         }
3076
3077         /* Map in CCSRBAR. */
3078         tlb1_set_entry(CCSRBAR_VA, ccsrbar, CCSRBAR_SIZE, _TLB_ENTRY_IO);
3079
3080         /* Setup TLB miss defaults */
3081         set_mas4_defaults();
3082 }
3083
3084 /*
3085  * Setup MAS4 defaults.
3086  * These values are loaded to MAS0-2 on a TLB miss.
3087  */
3088 static void
3089 set_mas4_defaults(void)
3090 {
3091         uint32_t mas4;
3092
3093         /* Defaults: TLB0, PID0, TSIZED=4K */
3094         mas4 = MAS4_TLBSELD0;
3095         mas4 |= (TLB_SIZE_4K << MAS4_TSIZED_SHIFT) & MAS4_TSIZED_MASK;
3096 #ifdef SMP
3097         mas4 |= MAS4_MD;
3098 #endif
3099         mtspr(SPR_MAS4, mas4);
3100         __asm __volatile("isync");
3101 }
3102
3103 /*
3104  * Print out contents of the MAS registers for each TLB1 entry
3105  */
3106 void
3107 tlb1_print_tlbentries(void)
3108 {
3109         uint32_t mas0, mas1, mas2, mas3, mas7;
3110         int i;
3111
3112         debugf("TLB1 entries:\n");
3113         for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES; i++) {
3114
3115                 mas0 = MAS0_TLBSEL(1) | MAS0_ESEL(i);
3116                 mtspr(SPR_MAS0, mas0);
3117
3118                 __asm __volatile("isync; tlbre");
3119
3120                 mas1 = mfspr(SPR_MAS1);
3121                 mas2 = mfspr(SPR_MAS2);
3122                 mas3 = mfspr(SPR_MAS3);
3123                 mas7 = mfspr(SPR_MAS7);
3124
3125                 tlb_print_entry(i, mas1, mas2, mas3, mas7);
3126         }
3127 }
3128
3129 /*
3130  * Print out contents of the in-ram tlb1 table.
3131  */
3132 void
3133 tlb1_print_entries(void)
3134 {
3135         int i;
3136
3137         debugf("tlb1[] table entries:\n");
3138         for (i = 0; i < TLB1_ENTRIES; i++)
3139                 tlb_print_entry(i, tlb1[i].mas1, tlb1[i].mas2, tlb1[i].mas3, 0);
3140 }
3141
3142 /*
3143  * Return 0 if the physical IO range is encompassed by one of the
3144  * the TLB1 entries, otherwise return related error code.
3145  */
3146 static int
3147 tlb1_iomapped(int i, vm_paddr_t pa, vm_size_t size, vm_offset_t *va)
3148 {
3149         uint32_t prot;
3150         vm_paddr_t pa_start;
3151         vm_paddr_t pa_end;
3152         unsigned int entry_tsize;
3153         vm_size_t entry_size;
3154
3155         *va = (vm_offset_t)NULL;
3156
3157         /* Skip invalid entries */
3158         if (!(tlb1[i].mas1 & MAS1_VALID))
3159                 return (EINVAL);
3160
3161         /*
3162          * The entry must be cache-inhibited, guarded, and r/w
3163          * so it can function as an i/o page
3164          */
3165         prot = tlb1[i].mas2 & (MAS2_I | MAS2_G);
3166         if (prot != (MAS2_I | MAS2_G))
3167                 return (EPERM);
3168
3169         prot = tlb1[i].mas3 & (MAS3_SR | MAS3_SW);
3170         if (prot != (MAS3_SR | MAS3_SW))
3171                 return (EPERM);
3172
3173         /* The address should be within the entry range. */
3174         entry_tsize = (tlb1[i].mas1 & MAS1_TSIZE_MASK) >> MAS1_TSIZE_SHIFT;
3175         KASSERT((entry_tsize), ("tlb1_iomapped: invalid entry tsize"));
3176
3177         entry_size = tsize2size(entry_tsize);
3178         pa_start = tlb1[i].mas3 & MAS3_RPN;
3179         pa_end = pa_start + entry_size - 1;
3180
3181         if ((pa < pa_start) || ((pa + size) > pa_end))
3182                 return (ERANGE);
3183
3184         /* Return virtual address of this mapping. */
3185         *va = (tlb1[i].mas2 & MAS2_EPN_MASK) + (pa - pa_start);
3186         return (0);
3187 }