home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ PC Welt 2006 November (DVD) / PCWELT_11_2006.ISO / casper / filesystem.squashfs / usr / src / linux-headers-2.6.17-6 / include / asm-powerpc / mmu.h < prev    next >
Encoding:
C/C++ Source or Header  |  2006-08-11  |  12.4 KB  |  408 lines
  1. #ifndef _ASM_POWERPC_MMU_H_
  2. #define _ASM_POWERPC_MMU_H_
  3. #ifdef __KERNEL__
  4.  
  5. #ifndef CONFIG_PPC64
  6. #include <asm-ppc/mmu.h>
  7. #else
  8.  
  9. /*
  10.  * PowerPC memory management structures
  11.  *
  12.  * Dave Engebretsen & Mike Corrigan <{engebret|mikejc}@us.ibm.com>
  13.  *   PPC64 rework.
  14.  *
  15.  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  16.  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  17.  * as published by the Free Software Foundation; either version
  18.  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
  19.  */
  20.  
  21. #include <asm/asm-compat.h>
  22. #include <asm/page.h>
  23.  
  24. /*
  25.  * Segment table
  26.  */
  27.  
  28. #define STE_ESID_V    0x80
  29. #define STE_ESID_KS    0x20
  30. #define STE_ESID_KP    0x10
  31. #define STE_ESID_N    0x08
  32.  
  33. #define STE_VSID_SHIFT    12
  34.  
  35. /* Location of cpu0's segment table */
  36. #define STAB0_PAGE    0x6
  37. #define STAB0_OFFSET    (STAB0_PAGE << 12)
  38. #define STAB0_PHYS_ADDR    (STAB0_OFFSET + PHYSICAL_START)
  39.  
  40. #ifndef __ASSEMBLY__
  41. extern char initial_stab[];
  42. #endif /* ! __ASSEMBLY */
  43.  
  44. /*
  45.  * SLB
  46.  */
  47.  
  48. #define SLB_NUM_BOLTED        3
  49. #define SLB_CACHE_ENTRIES    8
  50.  
  51. /* Bits in the SLB ESID word */
  52. #define SLB_ESID_V        ASM_CONST(0x0000000008000000) /* valid */
  53.  
  54. /* Bits in the SLB VSID word */
  55. #define SLB_VSID_SHIFT        12
  56. #define SLB_VSID_B        ASM_CONST(0xc000000000000000)
  57. #define SLB_VSID_B_256M        ASM_CONST(0x0000000000000000)
  58. #define SLB_VSID_B_1T        ASM_CONST(0x4000000000000000)
  59. #define SLB_VSID_KS        ASM_CONST(0x0000000000000800)
  60. #define SLB_VSID_KP        ASM_CONST(0x0000000000000400)
  61. #define SLB_VSID_N        ASM_CONST(0x0000000000000200) /* no-execute */
  62. #define SLB_VSID_L        ASM_CONST(0x0000000000000100)
  63. #define SLB_VSID_C        ASM_CONST(0x0000000000000080) /* class */
  64. #define SLB_VSID_LP        ASM_CONST(0x0000000000000030)
  65. #define SLB_VSID_LP_00        ASM_CONST(0x0000000000000000)
  66. #define SLB_VSID_LP_01        ASM_CONST(0x0000000000000010)
  67. #define SLB_VSID_LP_10        ASM_CONST(0x0000000000000020)
  68. #define SLB_VSID_LP_11        ASM_CONST(0x0000000000000030)
  69. #define SLB_VSID_LLP        (SLB_VSID_L|SLB_VSID_LP)
  70.  
  71. #define SLB_VSID_KERNEL        (SLB_VSID_KP)
  72. #define SLB_VSID_USER        (SLB_VSID_KP|SLB_VSID_KS|SLB_VSID_C)
  73.  
  74. #define SLBIE_C            (0x08000000)
  75.  
  76. /*
  77.  * Hash table
  78.  */
  79.  
  80. #define HPTES_PER_GROUP 8
  81.  
  82. #define HPTE_V_AVPN_SHIFT    7
  83. #define HPTE_V_AVPN        ASM_CONST(0xffffffffffffff80)
  84. #define HPTE_V_AVPN_VAL(x)    (((x) & HPTE_V_AVPN) >> HPTE_V_AVPN_SHIFT)
  85. #define HPTE_V_COMPARE(x,y)    (!(((x) ^ (y)) & HPTE_V_AVPN))
  86. #define HPTE_V_BOLTED        ASM_CONST(0x0000000000000010)
  87. #define HPTE_V_LOCK        ASM_CONST(0x0000000000000008)
  88. #define HPTE_V_LARGE        ASM_CONST(0x0000000000000004)
  89. #define HPTE_V_SECONDARY    ASM_CONST(0x0000000000000002)
  90. #define HPTE_V_VALID        ASM_CONST(0x0000000000000001)
  91.  
  92. #define HPTE_R_PP0        ASM_CONST(0x8000000000000000)
  93. #define HPTE_R_TS        ASM_CONST(0x4000000000000000)
  94. #define HPTE_R_RPN_SHIFT    12
  95. #define HPTE_R_RPN        ASM_CONST(0x3ffffffffffff000)
  96. #define HPTE_R_FLAGS        ASM_CONST(0x00000000000003ff)
  97. #define HPTE_R_PP        ASM_CONST(0x0000000000000003)
  98. #define HPTE_R_N        ASM_CONST(0x0000000000000004)
  99.  
  100. /* Values for PP (assumes Ks=0, Kp=1) */
  101. /* pp0 will always be 0 for linux     */
  102. #define PP_RWXX    0    /* Supervisor read/write, User none */
  103. #define PP_RWRX 1    /* Supervisor read/write, User read */
  104. #define PP_RWRW 2    /* Supervisor read/write, User read/write */
  105. #define PP_RXRX 3    /* Supervisor read,       User read */
  106.  
  107. #ifndef __ASSEMBLY__
  108.  
  109. typedef struct {
  110.     unsigned long v;
  111.     unsigned long r;
  112. } hpte_t;
  113.  
  114. extern hpte_t *htab_address;
  115. extern unsigned long htab_size_bytes;
  116. extern unsigned long htab_hash_mask;
  117.  
  118. /*
  119.  * Page size definition
  120.  *
  121.  *    shift : is the "PAGE_SHIFT" value for that page size
  122.  *    sllp  : is a bit mask with the value of SLB L || LP to be or'ed
  123.  *            directly to a slbmte "vsid" value
  124.  *    penc  : is the HPTE encoding mask for the "LP" field:
  125.  *
  126.  */
  127. struct mmu_psize_def
  128. {
  129.     unsigned int    shift;    /* number of bits */
  130.     unsigned int    penc;    /* HPTE encoding */
  131.     unsigned int    tlbiel;    /* tlbiel supported for that page size */
  132.     unsigned long    avpnm;    /* bits to mask out in AVPN in the HPTE */
  133.     unsigned long    sllp;    /* SLB L||LP (exact mask to use in slbmte) */
  134. };
  135.  
  136. #endif /* __ASSEMBLY__ */
  137.  
  138. /*
  139.  * The kernel use the constants below to index in the page sizes array.
  140.  * The use of fixed constants for this purpose is better for performances
  141.  * of the low level hash refill handlers.
  142.  *
  143.  * A non supported page size has a "shift" field set to 0
  144.  *
  145.  * Any new page size being implemented can get a new entry in here. Whether
  146.  * the kernel will use it or not is a different matter though. The actual page
  147.  * size used by hugetlbfs is not defined here and may be made variable
  148.  */
  149.  
  150. #define MMU_PAGE_4K        0    /* 4K */
  151. #define MMU_PAGE_64K        1    /* 64K */
  152. #define MMU_PAGE_64K_AP        2    /* 64K Admixed (in a 4K segment) */
  153. #define MMU_PAGE_1M        3    /* 1M */
  154. #define MMU_PAGE_16M        4    /* 16M */
  155. #define MMU_PAGE_16G        5    /* 16G */
  156. #define MMU_PAGE_COUNT        6
  157.  
  158. #ifndef __ASSEMBLY__
  159.  
  160. /*
  161.  * The current system page sizes
  162.  */
  163. extern struct mmu_psize_def mmu_psize_defs[MMU_PAGE_COUNT];
  164. extern int mmu_linear_psize;
  165. extern int mmu_virtual_psize;
  166.  
  167. #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  168. /*
  169.  * The page size index of the huge pages for use by hugetlbfs
  170.  */
  171. extern int mmu_huge_psize;
  172.  
  173. #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */
  174.  
  175. /*
  176.  * This function sets the AVPN and L fields of the HPTE  appropriately
  177.  * for the page size
  178.  */
  179. static inline unsigned long hpte_encode_v(unsigned long va, int psize)
  180. {
  181.     unsigned long v =
  182.     v = (va >> 23) & ~(mmu_psize_defs[psize].avpnm);
  183.     v <<= HPTE_V_AVPN_SHIFT;
  184.     if (psize != MMU_PAGE_4K)
  185.         v |= HPTE_V_LARGE;
  186.     return v;
  187. }
  188.  
  189. /*
  190.  * This function sets the ARPN, and LP fields of the HPTE appropriately
  191.  * for the page size. We assume the pa is already "clean" that is properly
  192.  * aligned for the requested page size
  193.  */
  194. static inline unsigned long hpte_encode_r(unsigned long pa, int psize)
  195. {
  196.     unsigned long r;
  197.  
  198.     /* A 4K page needs no special encoding */
  199.     if (psize == MMU_PAGE_4K)
  200.         return pa & HPTE_R_RPN;
  201.     else {
  202.         unsigned int penc = mmu_psize_defs[psize].penc;
  203.         unsigned int shift = mmu_psize_defs[psize].shift;
  204.         return (pa & ~((1ul << shift) - 1)) | (penc << 12);
  205.     }
  206.     return r;
  207. }
  208.  
  209. /*
  210.  * This hashes a virtual address for a 256Mb segment only for now
  211.  */
  212.  
  213. static inline unsigned long hpt_hash(unsigned long va, unsigned int shift)
  214. {
  215.     return ((va >> 28) & 0x7fffffffffUL) ^ ((va & 0x0fffffffUL) >> shift);
  216. }
  217.  
  218. extern int __hash_page_4K(unsigned long ea, unsigned long access,
  219.               unsigned long vsid, pte_t *ptep, unsigned long trap,
  220.               unsigned int local);
  221. extern int __hash_page_64K(unsigned long ea, unsigned long access,
  222.                unsigned long vsid, pte_t *ptep, unsigned long trap,
  223.                unsigned int local);
  224. struct mm_struct;
  225. extern int hash_huge_page(struct mm_struct *mm, unsigned long access,
  226.               unsigned long ea, unsigned long vsid, int local,
  227.               unsigned long trap);
  228.  
  229. extern void htab_finish_init(void);
  230. extern int htab_bolt_mapping(unsigned long vstart, unsigned long vend,
  231.                  unsigned long pstart, unsigned long mode,
  232.                  int psize);
  233.  
  234. extern void htab_initialize(void);
  235. extern void htab_initialize_secondary(void);
  236. extern void hpte_init_native(void);
  237. extern void hpte_init_lpar(void);
  238. extern void hpte_init_iSeries(void);
  239.  
  240. extern long pSeries_lpar_hpte_insert(unsigned long hpte_group,
  241.                      unsigned long va, unsigned long prpn,
  242.                      unsigned long rflags,
  243.                      unsigned long vflags, int psize);
  244.  
  245. extern long native_hpte_insert(unsigned long hpte_group,
  246.                    unsigned long va, unsigned long prpn,
  247.                    unsigned long rflags,
  248.                    unsigned long vflags, int psize);
  249.  
  250. extern long iSeries_hpte_insert(unsigned long hpte_group,
  251.                 unsigned long va, unsigned long prpn,
  252.                 unsigned long rflags,
  253.                 unsigned long vflags, int psize);
  254.  
  255. extern void stabs_alloc(void);
  256. extern void slb_initialize(void);
  257. extern void stab_initialize(unsigned long stab);
  258.  
  259. #endif /* __ASSEMBLY__ */
  260.  
  261. /*
  262.  * VSID allocation
  263.  *
  264.  * We first generate a 36-bit "proto-VSID".  For kernel addresses this
  265.  * is equal to the ESID, for user addresses it is:
  266.  *    (context << 15) | (esid & 0x7fff)
  267.  *
  268.  * The two forms are distinguishable because the top bit is 0 for user
  269.  * addresses, whereas the top two bits are 1 for kernel addresses.
  270.  * Proto-VSIDs with the top two bits equal to 0b10 are reserved for
  271.  * now.
  272.  *
  273.  * The proto-VSIDs are then scrambled into real VSIDs with the
  274.  * multiplicative hash:
  275.  *
  276.  *    VSID = (proto-VSID * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS
  277.  *    where    VSID_MULTIPLIER = 268435399 = 0xFFFFFC7
  278.  *        VSID_MODULUS = 2^36-1 = 0xFFFFFFFFF
  279.  *
  280.  * This scramble is only well defined for proto-VSIDs below
  281.  * 0xFFFFFFFFF, so both proto-VSID and actual VSID 0xFFFFFFFFF are
  282.  * reserved.  VSID_MULTIPLIER is prime, so in particular it is
  283.  * co-prime to VSID_MODULUS, making this a 1:1 scrambling function.
  284.  * Because the modulus is 2^n-1 we can compute it efficiently without
  285.  * a divide or extra multiply (see below).
  286.  *
  287.  * This scheme has several advantages over older methods:
  288.  *
  289.  *     - We have VSIDs allocated for every kernel address
  290.  * (i.e. everything above 0xC000000000000000), except the very top
  291.  * segment, which simplifies several things.
  292.  *
  293.  *     - We allow for 15 significant bits of ESID and 20 bits of
  294.  * context for user addresses.  i.e. 8T (43 bits) of address space for
  295.  * up to 1M contexts (although the page table structure and context
  296.  * allocation will need changes to take advantage of this).
  297.  *
  298.  *     - The scramble function gives robust scattering in the hash
  299.  * table (at least based on some initial results).  The previous
  300.  * method was more susceptible to pathological cases giving excessive
  301.  * hash collisions.
  302.  */
  303. /*
  304.  * WARNING - If you change these you must make sure the asm
  305.  * implementations in slb_allocate (slb_low.S), do_stab_bolted
  306.  * (head.S) and ASM_VSID_SCRAMBLE (below) are changed accordingly.
  307.  *
  308.  * You'll also need to change the precomputed VSID values in head.S
  309.  * which are used by the iSeries firmware.
  310.  */
  311.  
  312. #define VSID_MULTIPLIER    ASM_CONST(200730139)    /* 28-bit prime */
  313. #define VSID_BITS    36
  314. #define VSID_MODULUS    ((1UL<<VSID_BITS)-1)
  315.  
  316. #define CONTEXT_BITS    19
  317. #define USER_ESID_BITS    16
  318.  
  319. #define USER_VSID_RANGE    (1UL << (USER_ESID_BITS + SID_SHIFT))
  320.  
  321. /*
  322.  * This macro generates asm code to compute the VSID scramble
  323.  * function.  Used in slb_allocate() and do_stab_bolted.  The function
  324.  * computed is: (protovsid*VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS
  325.  *
  326.  *    rt = register continaing the proto-VSID and into which the
  327.  *        VSID will be stored
  328.  *    rx = scratch register (clobbered)
  329.  *
  330.  *     - rt and rx must be different registers
  331.  *     - The answer will end up in the low 36 bits of rt.  The higher
  332.  *       bits may contain other garbage, so you may need to mask the
  333.  *       result.
  334.  */
  335. #define ASM_VSID_SCRAMBLE(rt, rx)    \
  336.     lis    rx,VSID_MULTIPLIER@h;                    \
  337.     ori    rx,rx,VSID_MULTIPLIER@l;                \
  338.     mulld    rt,rt,rx;        /* rt = rt * MULTIPLIER */    \
  339.                                     \
  340.     srdi    rx,rt,VSID_BITS;                    \
  341.     clrldi    rt,rt,(64-VSID_BITS);                    \
  342.     add    rt,rt,rx;        /* add high and low bits */    \
  343.     /* Now, r3 == VSID (mod 2^36-1), and lies between 0 and        \
  344.      * 2^36-1+2^28-1.  That in particular means that if r3 >=    \
  345.      * 2^36-1, then r3+1 has the 2^36 bit set.  So, if r3+1 has    \
  346.      * the bit clear, r3 already has the answer we want, if it    \
  347.      * doesn't, the answer is the low 36 bits of r3+1.  So in all    \
  348.      * cases the answer is the low 36 bits of (r3 + ((r3+1) >> 36))*/\
  349.     addi    rx,rt,1;                        \
  350.     srdi    rx,rx,VSID_BITS;    /* extract 2^36 bit */        \
  351.     add    rt,rt,rx
  352.  
  353.  
  354. #ifndef __ASSEMBLY__
  355.  
  356. typedef unsigned long mm_context_id_t;
  357.  
  358. typedef struct {
  359.     mm_context_id_t id;
  360. #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
  361.     u16 low_htlb_areas, high_htlb_areas;
  362. #endif
  363. } mm_context_t;
  364.  
  365.  
  366. static inline unsigned long vsid_scramble(unsigned long protovsid)
  367. {
  368. #if 0
  369.     /* The code below is equivalent to this function for arguments
  370.      * < 2^VSID_BITS, which is all this should ever be called
  371.      * with.  However gcc is not clever enough to compute the
  372.      * modulus (2^n-1) without a second multiply. */
  373.     return ((protovsid * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS);
  374. #else /* 1 */
  375.     unsigned long x;
  376.  
  377.     x = protovsid * VSID_MULTIPLIER;
  378.     x = (x >> VSID_BITS) + (x & VSID_MODULUS);
  379.     return (x + ((x+1) >> VSID_BITS)) & VSID_MODULUS;
  380. #endif /* 1 */
  381. }
  382.  
  383. /* This is only valid for addresses >= KERNELBASE */
  384. static inline unsigned long get_kernel_vsid(unsigned long ea)
  385. {
  386.     return vsid_scramble(ea >> SID_SHIFT);
  387. }
  388.  
  389. /* This is only valid for user addresses (which are below 2^41) */
  390. static inline unsigned long get_vsid(unsigned long context, unsigned long ea)
  391. {
  392.     return vsid_scramble((context << USER_ESID_BITS)
  393.                  | (ea >> SID_SHIFT));
  394. }
  395.  
  396. #define VSID_SCRAMBLE(pvsid)    (((pvsid) * VSID_MULTIPLIER) % VSID_MODULUS)
  397. #define KERNEL_VSID(ea)        VSID_SCRAMBLE(GET_ESID(ea))
  398.  
  399. /* Physical address used by some IO functions */
  400. typedef unsigned long phys_addr_t;
  401.  
  402.  
  403. #endif /* __ASSEMBLY */
  404.  
  405. #endif /* CONFIG_PPC64 */
  406. #endif /* __KERNEL__ */
  407. #endif /* _ASM_POWERPC_MMU_H_ */
  408.