sys/powerpc/ps3/mmu_ps3.c

   1 /*-
   2  * Copyright (C) 2010 Nathan Whitehorn
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  15  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  16  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  17  * IN NO EVENT SHALL TOOLS GMBH BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  18  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
  19  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS;
  20  * OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY,
  21  * WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
  22  * OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF
  23  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  24  */
  25
  26 #include <sys/cdefs.h>
  27 __FBSDID("$FreeBSD$");
  28
  29 #include <sys/param.h>
  30 #include <sys/kernel.h>
  31 #include <sys/ktr.h>
  32 #include <sys/lock.h>
  33 #include <sys/msgbuf.h>
  34 #include <sys/mutex.h>
  35 #include <sys/proc.h>
  36 #include <sys/sysctl.h>
  37 #include <sys/systm.h>
  38 #include <sys/vmmeter.h>
  39
  40 #include <vm/vm.h>
  41 #include <vm/vm_param.h>
  42 #include <vm/vm_kern.h>
  43 #include <vm/vm_page.h>
  44 #include <vm/vm_map.h>
  45 #include <vm/vm_object.h>
  46 #include <vm/vm_extern.h>
  47 #include <vm/vm_pageout.h>
  48 #include <vm/vm_pager.h>
  49 #include <vm/uma.h>
  50
  51 #include <powerpc/aim/mmu_oea64.h>
  52
  53 #include "mmu_if.h"
  54 #include "moea64_if.h"
  55 #include "ps3-hvcall.h"
  56
  57 #define VSID_HASH_MASK          0x0000007fffffffffUL
  58 #define PTESYNC()               __asm __volatile("ptesync")
  59
  60 extern int ps3fb_remap(void);
  61
  62 static uint64_t mps3_vas_id;
  63
  64 /*
  65  * Kernel MMU interface
  66  */
  67
  68 static void     mps3_bootstrap(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart,
  69                     vm_offset_t kernelend);
  70 static void     mps3_cpu_bootstrap(mmu_t mmup, int ap);
  71 static void     mps3_pte_synch(mmu_t, uintptr_t pt, struct lpte *pvo_pt);
  72 static void     mps3_pte_clear(mmu_t, uintptr_t pt, struct lpte *pvo_pt,
  73                     uint64_t vpn, uint64_t ptebit);
  74 static void     mps3_pte_unset(mmu_t, uintptr_t pt, struct lpte *pvo_pt,
  75                     uint64_t vpn);
  76 static void     mps3_pte_change(mmu_t, uintptr_t pt, struct lpte *pvo_pt,
  77                     uint64_t vpn);
  78 static int      mps3_pte_insert(mmu_t, u_int ptegidx, struct lpte *pvo_pt);
  79 static uintptr_t mps3_pvo_to_pte(mmu_t, const struct pvo_entry *pvo);
  80
  81
  82 static mmu_method_t mps3_methods[] = {
  83         MMUMETHOD(mmu_bootstrap,        mps3_bootstrap),
  84         MMUMETHOD(mmu_cpu_bootstrap,    mps3_cpu_bootstrap),
  85
  86         MMUMETHOD(moea64_pte_synch,     mps3_pte_synch),
  87         MMUMETHOD(moea64_pte_clear,     mps3_pte_clear),
  88         MMUMETHOD(moea64_pte_unset,     mps3_pte_unset),
  89         MMUMETHOD(moea64_pte_change,    mps3_pte_change),
  90         MMUMETHOD(moea64_pte_insert,    mps3_pte_insert),
  91         MMUMETHOD(moea64_pvo_to_pte,    mps3_pvo_to_pte),
  92
  93         { 0, 0 }
  94 };
  95
  96 MMU_DEF_INHERIT(ps3_mmu, "mmu_ps3", mps3_methods, 0, oea64_mmu);
  97
  98 static void
  99 mps3_bootstrap(mmu_t mmup, vm_offset_t kernelstart, vm_offset_t kernelend)
 100 {
 101         uint64_t final_pteg_count;
 102
 103         moea64_early_bootstrap(mmup, kernelstart, kernelend);
 104
 105         lv1_construct_virtual_address_space(
 106             20 /* log_2(moea64_pteg_count) */, 2 /* n page sizes */,
 107             (24UL << 56) | (16UL << 48) /* page sizes 16 MB + 64 KB */,
 108             &mps3_vas_id, &final_pteg_count
 109         );
 110
 111         moea64_pteg_count = final_pteg_count / sizeof(struct lpteg);
 112
 113         moea64_mid_bootstrap(mmup, kernelstart, kernelend);
 114         moea64_late_bootstrap(mmup, kernelstart, kernelend);
 115 }
 116
 117 static void
 118 mps3_cpu_bootstrap(mmu_t mmup, int ap)
 119 {
 120         struct slb *slb = PCPU_GET(slb);
 121         register_t seg0;
 122         int i;
 123
 124         mtmsr(mfmsr() & ~PSL_DR & ~PSL_IR);
 125
 126         /*
 127          * Destroy the loader's address space if we are coming up for
 128          * the first time, and redo the FB mapping so we can continue
 129          * having a console.
 130          */
 131
 132         if (!ap)
 133                 lv1_destruct_virtual_address_space(0);
 134
 135         lv1_select_virtual_address_space(mps3_vas_id);
 136
 137         if (!ap)
 138                 ps3fb_remap();
 139
 140         /*
 141          * Install kernel SLB entries
 142          */
 143
 144         __asm __volatile ("slbia");
 145         __asm __volatile ("slbmfee %0,%1; slbie %0;" : "=r"(seg0) : "r"(0));
 146         for (i = 0; i < 64; i++) {
 147                 if (!(slb[i].slbe & SLBE_VALID))
 148                         continue;
 149
 150                 __asm __volatile ("slbmte %0, %1" ::
 151                     "r"(slb[i].slbv), "r"(slb[i].slbe));
 152         }
 153 }
 154
 155 static void
 156 mps3_pte_synch(mmu_t mmu, uintptr_t slot, struct lpte *pvo_pt)
 157 {
 158         uint64_t halfbucket[4], rcbits;
 159
 160         PTESYNC();
 161         lv1_read_htab_entries(mps3_vas_id, slot & ~0x3UL, &halfbucket[0],
 162             &halfbucket[1], &halfbucket[2], &halfbucket[3], &rcbits);
 163
 164         /*
 165          * rcbits contains the low 12 bits of each PTEs 2nd part,
 166          * spaced at 16-bit intervals
 167          */
 168
 169         KASSERT((halfbucket[slot & 0x3] & LPTE_AVPN_MASK) ==
 170             (pvo_pt->pte_hi & LPTE_AVPN_MASK),
 171             ("PTE upper word %#lx != %#lx\n",
 172             halfbucket[slot & 0x3], pvo_pt->pte_hi));
 173
 174         pvo_pt->pte_lo |= (rcbits >> ((3 - (slot & 0x3))*16)) &
 175             (LPTE_CHG | LPTE_REF);
 176 }
 177
 178 static void
 179 mps3_pte_clear(mmu_t mmu, uintptr_t slot, struct lpte *pvo_pt, uint64_t vpn,
 180     u_int64_t ptebit)
 181 {
 182
 183         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, slot, pvo_pt->pte_hi,
 184             pvo_pt->pte_lo & ~ptebit);
 185 }
 186
 187 static void
 188 mps3_pte_unset(mmu_t mmu, uintptr_t slot, struct lpte *pvo_pt, uint64_t vpn)
 189 {
 190
 191         mps3_pte_synch(mmu, slot, pvo_pt);
 192         pvo_pt->pte_hi &= ~LPTE_VALID;
 193         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, slot, 0, 0);
 194         moea64_pte_valid--;
 195 }
 196
 197 static void
 198 mps3_pte_change(mmu_t mmu, uintptr_t slot, struct lpte *pvo_pt, uint64_t vpn)
 199 {
 200
 201         mps3_pte_synch(mmu, slot, pvo_pt);
 202         lv1_write_htab_entry(mps3_vas_id, slot, pvo_pt->pte_hi,
 203             pvo_pt->pte_lo);
 204 }
 205
 206 static int
 207 mps3_pte_insert(mmu_t mmu, u_int ptegidx, struct lpte *pvo_pt)
 208 {
 209         int result;
 210         struct lpte evicted;
 211         struct pvo_entry *pvo;
 212         uint64_t index;
 213
 214         pvo_pt->pte_hi |= LPTE_VALID;
 215         pvo_pt->pte_hi &= ~LPTE_HID;
 216         evicted.pte_hi = 0;
 217         PTESYNC();
 218         result = lv1_insert_htab_entry(mps3_vas_id, ptegidx << 3,
 219             pvo_pt->pte_hi, pvo_pt->pte_lo, LPTE_LOCKED | LPTE_WIRED, 0,
 220             &index, &evicted.pte_hi, &evicted.pte_lo);
 221
 222         if (result != 0) {
 223                 /* No freeable slots in either PTEG? We're hosed. */
 224                 panic("mps3_pte_insert: overflow (%d)", result);
 225                 return (-1);
 226         }
 227
 228         /*
 229          * See where we ended up.
 230          */
 231         if (index >> 3 != ptegidx)
 232                 pvo_pt->pte_hi |= LPTE_HID;
 233
 234         moea64_pte_valid++;
 235
 236         if (!evicted.pte_hi)
 237                 return (index & 0x7);
 238
 239         /*
 240          * Synchronize the sacrifice PTE with its PVO, then mark both
 241          * invalid. The PVO will be reused when/if the VM system comes
 242          * here after a fault.
 243          */
 244
 245         ptegidx = index >> 3; /* Where the sacrifice PTE was found */
 246         if (evicted.pte_hi & LPTE_HID)
 247                 ptegidx ^= moea64_pteg_mask; /* PTEs indexed by primary */
 248
 249         KASSERT((evicted.pte_hi & (LPTE_WIRED | LPTE_LOCKED)) == 0,
 250             ("Evicted a wired PTE"));
 251
 252         result = 0;
 253         LIST_FOREACH(pvo, &moea64_pvo_table[ptegidx], pvo_olink) {
 254                 if (!PVO_PTEGIDX_ISSET(pvo))
 255                         continue;
 256
 257                 if (pvo->pvo_pte.lpte.pte_hi == (evicted.pte_hi | LPTE_VALID)) {
 258                         KASSERT(pvo->pvo_pte.lpte.pte_hi & LPTE_VALID,
 259                             ("Invalid PVO for valid PTE!"));
 260                         pvo->pvo_pte.lpte.pte_hi &= ~LPTE_VALID;
 261                         pvo->pvo_pte.lpte.pte_lo |=
 262                             evicted.pte_lo & (LPTE_REF | LPTE_CHG);
 263                         PVO_PTEGIDX_CLR(pvo);
 264                         moea64_pte_valid--;
 265                         moea64_pte_overflow++;
 266                         result = 1;
 267                         break;
 268                 }
 269         }
 270
 271         KASSERT(result == 1, ("PVO for sacrifice PTE not found"));
 272
 273         return (index & 0x7);
 274 }
 275
 276 static __inline u_int
 277 va_to_pteg(uint64_t vsid, vm_offset_t addr, int large)
 278 {
 279         uint64_t hash;
 280         int shift;
 281
 282         shift = large ? moea64_large_page_shift : ADDR_PIDX_SHFT;
 283         hash = (vsid & VSID_HASH_MASK) ^ (((uint64_t)addr & ADDR_PIDX) >>
 284             shift);
 285         return (hash & moea64_pteg_mask);
 286 }
 287
 288 uintptr_t
 289 mps3_pvo_to_pte(mmu_t mmu, const struct pvo_entry *pvo)
 290 {
 291         uint64_t vsid;
 292         u_int ptegidx;
 293
 294         /* If the PTEG index is not set, then there is no page table entry */
 295         if (!PVO_PTEGIDX_ISSET(pvo))
 296                 return (-1);
 297
 298         vsid = PVO_VSID(pvo);
 299         ptegidx = va_to_pteg(vsid, PVO_VADDR(pvo), pvo->pvo_vaddr & PVO_LARGE);
 300
 301         /*
 302          * We can find the actual pte entry without searching by grabbing
 303          * the PTEG index from 3 unused bits in pvo_vaddr and by
 304          * noticing the HID bit.
 305          */
 306         if (pvo->pvo_pte.lpte.pte_hi & LPTE_HID)
 307                 ptegidx ^= moea64_pteg_mask;
 308
 309         return ((ptegidx << 3) | PVO_PTEGIDX_GET(pvo));
 310 }
 311