arch/mips/mm/c-sb1.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1996 David S. Miller (dm@engr.sgi.com)
   3  * Copyright (C) 1997, 2001 Ralf Baechle (ralf@gnu.org)
   4  * Copyright (C) 2000, 2001, 2002, 2003 Broadcom Corporation
   5  * Copyright (C) 2004  Maciej W. Rozycki
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  10  * of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with this program; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  20  */
  21 #include <linux/init.h>
  22
  23 #include <asm/asm.h>
  24 #include <asm/bootinfo.h>
  25 #include <asm/cacheops.h>
  26 #include <asm/cpu.h>
  27 #include <asm/mipsregs.h>
  28 #include <asm/mmu_context.h>
  29 #include <asm/uaccess.h>
  30
  31 extern void sb1_dma_init(void);
  32
  33 /* These are probed at ld_mmu time */
  34 static unsigned long icache_size;
  35 static unsigned long dcache_size;
  36
  37 static unsigned short icache_line_size;
  38 static unsigned short dcache_line_size;
  39
  40 static unsigned int icache_index_mask;
  41 static unsigned int dcache_index_mask;
  42
  43 static unsigned short icache_assoc;
  44 static unsigned short dcache_assoc;
  45
  46 static unsigned short icache_sets;
  47 static unsigned short dcache_sets;
  48
  49 static unsigned int icache_range_cutoff;
  50 static unsigned int dcache_range_cutoff;
  51
  52 /*
  53  * The dcache is fully coherent to the system, with one
  54  * big caveat:  the instruction stream.  In other words,
  55  * if we miss in the icache, and have dirty data in the
  56  * L1 dcache, then we'll go out to memory (or the L2) and
  57  * get the not-as-recent data.
  58  *
  59  * So the only time we have to flush the dcache is when
  60  * we're flushing the icache.  Since the L2 is fully
  61  * coherent to everything, including I/O, we never have
  62  * to flush it
  63  */
  64
  65 #define cache_set_op(op, addr)                                          \
  66         __asm__ __volatile__(                                           \
  67         "       .set    noreorder               \n"                     \
  68         "       .set    mips64\n\t              \n"                     \
  69         "       cache   %0, (0<<13)(%1)         \n"                     \
  70         "       cache   %0, (1<<13)(%1)         \n"                     \
  71         "       cache   %0, (2<<13)(%1)         \n"                     \
  72         "       cache   %0, (3<<13)(%1)         \n"                     \
  73         "       .set    mips0                   \n"                     \
  74         "       .set    reorder"                                        \
  75         :                                                               \
  76         : "i" (op), "r" (addr))
  77
  78 #define sync()                                                          \
  79         __asm__ __volatile(                                             \
  80         "       .set    mips64\n\t              \n"                     \
  81         "       sync                            \n"                     \
  82         "       .set    mips0")
  83
  84 #define mispredict()                                                    \
  85         __asm__ __volatile__(                                           \
  86         "       bnezl  $0, 1f           \n" /* Force mispredict */      \
  87         "1:                             \n");
  88
  89 /*
  90  * Writeback and invalidate the entire dcache
  91  */
  92 static inline void __sb1_writeback_inv_dcache_all(void)
  93 {
  94         unsigned long addr = 0;
  95
  96         while (addr < dcache_line_size * dcache_sets) {
  97                 cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, addr);
  98                 addr += dcache_line_size;
  99         }
 100 }
 101
 102 /*
 103  * Writeback and invalidate a range of the dcache.  The addresses are
 104  * virtual, and since we're using index ops and bit 12 is part of both
 105  * the virtual frame and physical index, we have to clear both sets
 106  * (bit 12 set and cleared).
 107  */
 108 static inline void __sb1_writeback_inv_dcache_range(unsigned long start,
 109         unsigned long end)
 110 {
 111         unsigned long index;
 112
 113         start &= ~(dcache_line_size - 1);
 114         end = (end + dcache_line_size - 1) & ~(dcache_line_size - 1);
 115
 116         while (start != end) {
 117                 index = start & dcache_index_mask;
 118                 cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, index);
 119                 cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, index ^ (1<<12));
 120                 start += dcache_line_size;
 121         }
 122         sync();
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Writeback and invalidate a range of the dcache.  With physical
 127  * addresseses, we don't have to worry about possible bit 12 aliasing.
 128  * XXXKW is it worth turning on KX and using hit ops with xkphys?
 129  */
 130 static inline void __sb1_writeback_inv_dcache_phys_range(unsigned long start,
 131         unsigned long end)
 132 {
 133         start &= ~(dcache_line_size - 1);
 134         end = (end + dcache_line_size - 1) & ~(dcache_line_size - 1);
 135
 136         while (start != end) {
 137                 cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, start & dcache_index_mask);
 138                 start += dcache_line_size;
 139         }
 140         sync();
 141 }
 142
 143
 144 /*
 145  * Invalidate the entire icache
 146  */
 147 static inline void __sb1_flush_icache_all(void)
 148 {
 149         unsigned long addr = 0;
 150
 151         while (addr < icache_line_size * icache_sets) {
 152                 cache_set_op(Index_Invalidate_I, addr);
 153                 addr += icache_line_size;
 154         }
 155 }
 156
 157 /*
 158  * Invalidate a range of the icache.  The addresses are virtual, and
 159  * the cache is virtually indexed and tagged.  However, we don't
 160  * necessarily have the right ASID context, so use index ops instead
 161  * of hit ops.
 162  */
 163 static inline void __sb1_flush_icache_range(unsigned long start,
 164         unsigned long end)
 165 {
 166         start &= ~(icache_line_size - 1);
 167         end = (end + icache_line_size - 1) & ~(icache_line_size - 1);
 168
 169         while (start != end) {
 170                 cache_set_op(Index_Invalidate_I, start & icache_index_mask);
 171                 start += icache_line_size;
 172         }
 173         mispredict();
 174         sync();
 175 }
 176
 177 /*
 178  * Flush the icache for a given physical page.  Need to writeback the
 179  * dcache first, then invalidate the icache.  If the page isn't
 180  * executable, nothing is required.
 181  */
 182 static void local_sb1_flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long pfn)
 183 {
 184         int cpu = smp_processor_id();
 185
 186 #ifndef CONFIG_SMP
 187         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 188                 return;
 189 #endif
 190
 191         __sb1_writeback_inv_dcache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 192
 193         /*
 194          * Bumping the ASID is probably cheaper than the flush ...
 195          */
 196         if (vma->vm_mm == current->active_mm) {
 197                 if (cpu_context(cpu, vma->vm_mm) != 0)
 198                         drop_mmu_context(vma->vm_mm, cpu);
 199         } else
 200                 __sb1_flush_icache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 201 }
 202
 203 #ifdef CONFIG_SMP
 204 struct flush_cache_page_args {
 205         struct vm_area_struct *vma;
 206         unsigned long addr;
 207         unsigned long pfn;
 208 };
 209
 210 static void sb1_flush_cache_page_ipi(void *info)
 211 {
 212         struct flush_cache_page_args *args = info;
 213
 214         local_sb1_flush_cache_page(args->vma, args->addr, args->pfn);
 215 }
 216
 217 /* Dirty dcache could be on another CPU, so do the IPIs */
 218 static void sb1_flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long pfn)
 219 {
 220         struct flush_cache_page_args args;
 221
 222         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 223                 return;
 224
 225         addr &= PAGE_MASK;
 226         args.vma = vma;
 227         args.addr = addr;
 228         args.pfn = pfn;
 229         on_each_cpu(sb1_flush_cache_page_ipi, (void *) &args, 1, 1);
 230 }
 231 #else
 232 void sb1_flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long pfn)
 233         __attribute__((alias("local_sb1_flush_cache_page")));
 234 #endif
 235
 236
 237 /*
 238  * Invalidate all caches on this CPU
 239  */
 240 static void __attribute_used__ local_sb1___flush_cache_all(void)
 241 {
 242         __sb1_writeback_inv_dcache_all();
 243         __sb1_flush_icache_all();
 244 }
 245
 246 #ifdef CONFIG_SMP
 247 void sb1___flush_cache_all_ipi(void *ignored)
 248         __attribute__((alias("local_sb1___flush_cache_all")));
 249
 250 static void sb1___flush_cache_all(void)
 251 {
 252         on_each_cpu(sb1___flush_cache_all_ipi, 0, 1, 1);
 253 }
 254 #else
 255 void sb1___flush_cache_all(void)
 256         __attribute__((alias("local_sb1___flush_cache_all")));
 257 #endif
 258
 259 /*
 260  * When flushing a range in the icache, we have to first writeback
 261  * the dcache for the same range, so new ifetches will see any
 262  * data that was dirty in the dcache.
 263  *
 264  * The start/end arguments are Kseg addresses (possibly mapped Kseg).
 265  */
 266
 267 static void local_sb1_flush_icache_range(unsigned long start,
 268         unsigned long end)
 269 {
 270         /* Just wb-inv the whole dcache if the range is big enough */
 271         if ((end - start) > dcache_range_cutoff)
 272                 __sb1_writeback_inv_dcache_all();
 273         else
 274                 __sb1_writeback_inv_dcache_range(start, end);
 275
 276         /* Just flush the whole icache if the range is big enough */
 277         if ((end - start) > icache_range_cutoff)
 278                 __sb1_flush_icache_all();
 279         else
 280                 __sb1_flush_icache_range(start, end);
 281 }
 282
 283 #ifdef CONFIG_SMP
 284 struct flush_icache_range_args {
 285         unsigned long start;
 286         unsigned long end;
 287 };
 288
 289 static void sb1_flush_icache_range_ipi(void *info)
 290 {
 291         struct flush_icache_range_args *args = info;
 292
 293         local_sb1_flush_icache_range(args->start, args->end);
 294 }
 295
 296 void sb1_flush_icache_range(unsigned long start, unsigned long end)
 297 {
 298         struct flush_icache_range_args args;
 299
 300         args.start = start;
 301         args.end = end;
 302         on_each_cpu(sb1_flush_icache_range_ipi, &args, 1, 1);
 303 }
 304 #else
 305 void sb1_flush_icache_range(unsigned long start, unsigned long end)
 306         __attribute__((alias("local_sb1_flush_icache_range")));
 307 #endif
 308
 309 /*
 310  * Flush the icache for a given physical page.  Need to writeback the
 311  * dcache first, then invalidate the icache.  If the page isn't
 312  * executable, nothing is required.
 313  */
 314 static void local_sb1_flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma,
 315         struct page *page)
 316 {
 317         unsigned long start;
 318         int cpu = smp_processor_id();
 319
 320 #ifndef CONFIG_SMP
 321         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 322                 return;
 323 #endif
 324
 325         /* Need to writeback any dirty data for that page, we have the PA */
 326         start = (unsigned long)(page-mem_map) << PAGE_SHIFT;
 327         __sb1_writeback_inv_dcache_phys_range(start, start + PAGE_SIZE);
 328         /*
 329          * If there's a context, bump the ASID (cheaper than a flush,
 330          * since we don't know VAs!)
 331          */
 332         if (vma->vm_mm == current->active_mm) {
 333                 if (cpu_context(cpu, vma->vm_mm) != 0)
 334                         drop_mmu_context(vma->vm_mm, cpu);
 335         } else
 336                 __sb1_flush_icache_range(start, start + PAGE_SIZE);
 337
 338 }
 339
 340 #ifdef CONFIG_SMP
 341 struct flush_icache_page_args {
 342         struct vm_area_struct *vma;
 343         struct page *page;
 344 };
 345
 346 static void sb1_flush_icache_page_ipi(void *info)
 347 {
 348         struct flush_icache_page_args *args = info;
 349         local_sb1_flush_icache_page(args->vma, args->page);
 350 }
 351
 352 /* Dirty dcache could be on another CPU, so do the IPIs */
 353 static void sb1_flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma,
 354         struct page *page)
 355 {
 356         struct flush_icache_page_args args;
 357
 358         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 359                 return;
 360         args.vma = vma;
 361         args.page = page;
 362         on_each_cpu(sb1_flush_icache_page_ipi, (void *) &args, 1, 1);
 363 }
 364 #else
 365 void sb1_flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page)
 366         __attribute__((alias("local_sb1_flush_icache_page")));
 367 #endif
 368
 369 /*
 370  * A signal trampoline must fit into a single cacheline.
 371  */
 372 static void local_sb1_flush_cache_sigtramp(unsigned long addr)
 373 {
 374         cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, addr & dcache_index_mask);
 375         cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, (addr ^ (1<<12)) & dcache_index_mask);
 376         cache_set_op(Index_Invalidate_I, addr & icache_index_mask);
 377         mispredict();
 378 }
 379
 380 #ifdef CONFIG_SMP
 381 static void sb1_flush_cache_sigtramp_ipi(void *info)
 382 {
 383         unsigned long iaddr = (unsigned long) info;
 384         local_sb1_flush_cache_sigtramp(iaddr);
 385 }
 386
 387 static void sb1_flush_cache_sigtramp(unsigned long addr)
 388 {
 389         on_each_cpu(sb1_flush_cache_sigtramp_ipi, (void *) addr, 1, 1);
 390 }
 391 #else
 392 void sb1_flush_cache_sigtramp(unsigned long addr)
 393         __attribute__((alias("local_sb1_flush_cache_sigtramp")));
 394 #endif
 395
 396
 397 /*
 398  * Anything that just flushes dcache state can be ignored, as we're always
 399  * coherent in dcache space.  This is just a dummy function that all the
 400  * nop'ed routines point to
 401  */
 402 static void sb1_nop(void)
 403 {
 404 }
 405
 406 /*
 407  *  Cache set values (from the mips64 spec)
 408  * 0 - 64
 409  * 1 - 128
 410  * 2 - 256
 411  * 3 - 512
 412  * 4 - 1024
 413  * 5 - 2048
 414  * 6 - 4096
 415  * 7 - Reserved
 416  */
 417
 418 static unsigned int decode_cache_sets(unsigned int config_field)
 419 {
 420         if (config_field == 7) {
 421                 /* JDCXXX - Find a graceful way to abort. */
 422                 return 0;
 423         }
 424         return (1<<(config_field + 6));
 425 }
 426
 427 /*
 428  *  Cache line size values (from the mips64 spec)
 429  * 0 - No cache present.
 430  * 1 - 4 bytes
 431  * 2 - 8 bytes
 432  * 3 - 16 bytes
 433  * 4 - 32 bytes
 434  * 5 - 64 bytes
 435  * 6 - 128 bytes
 436  * 7 - Reserved
 437  */
 438
 439 static unsigned int decode_cache_line_size(unsigned int config_field)
 440 {
 441         if (config_field == 0) {
 442                 return 0;
 443         } else if (config_field == 7) {
 444                 /* JDCXXX - Find a graceful way to abort. */
 445                 return 0;
 446         }
 447         return (1<<(config_field + 1));
 448 }
 449
 450 /*
 451  * Relevant bits of the config1 register format (from the MIPS32/MIPS64 specs)
 452  *
 453  * 24:22 Icache sets per way
 454  * 21:19 Icache line size
 455  * 18:16 Icache Associativity
 456  * 15:13 Dcache sets per way
 457  * 12:10 Dcache line size
 458  * 9:7   Dcache Associativity
 459  */
 460
 461 static char *way_string[] = {
 462         "direct mapped", "2-way", "3-way", "4-way",
 463         "5-way", "6-way", "7-way", "8-way",
 464 };
 465
 466 static __init void probe_cache_sizes(void)
 467 {
 468         u32 config1;
 469
 470         config1 = read_c0_config1();
 471         icache_line_size = decode_cache_line_size((config1 >> 19) & 0x7);
 472         dcache_line_size = decode_cache_line_size((config1 >> 10) & 0x7);
 473         icache_sets = decode_cache_sets((config1 >> 22) & 0x7);
 474         dcache_sets = decode_cache_sets((config1 >> 13) & 0x7);
 475         icache_assoc = ((config1 >> 16) & 0x7) + 1;
 476         dcache_assoc = ((config1 >> 7) & 0x7) + 1;
 477         icache_size = icache_line_size * icache_sets * icache_assoc;
 478         dcache_size = dcache_line_size * dcache_sets * dcache_assoc;
 479         /* Need to remove non-index bits for index ops */
 480         icache_index_mask = (icache_sets - 1) * icache_line_size;
 481         dcache_index_mask = (dcache_sets - 1) * dcache_line_size;
 482         /*
 483          * These are for choosing range (index ops) versus all.
 484          * icache flushes all ways for each set, so drop icache_assoc.
 485          * dcache flushes all ways and each setting of bit 12 for each
 486          * index, so drop dcache_assoc and halve the dcache_sets.
 487          */
 488         icache_range_cutoff = icache_sets * icache_line_size;
 489         dcache_range_cutoff = (dcache_sets / 2) * icache_line_size;
 490
 491         printk("Primary instruction cache %ldkB, %s, linesize %d bytes.\n",
 492                icache_size >> 10, way_string[icache_assoc - 1],
 493                icache_line_size);
 494         printk("Primary data cache %ldkB, %s, linesize %d bytes.\n",
 495                dcache_size >> 10, way_string[dcache_assoc - 1],
 496                dcache_line_size);
 497 }
 498
 499 /*
 500  * This is called from cache.c.  We have to set up all the
 501  * memory management function pointers, as well as initialize
 502  * the caches and tlbs
 503  */
 504 void sb1_cache_init(void)
 505 {
 506         extern char except_vec2_sb1;
 507         extern char handle_vec2_sb1;
 508
 509         /* Special cache error handler for SB1 */
 510         set_uncached_handler (0x100, &except_vec2_sb1, 0x80);
 511
 512         probe_cache_sizes();
 513
 514 #ifdef CONFIG_SIBYTE_DMA_PAGEOPS
 515         sb1_dma_init();
 516 #endif
 517
 518         /*
 519          * None of these are needed for the SB1 - the Dcache is
 520          * physically indexed and tagged, so no virtual aliasing can
 521          * occur
 522          */
 523         flush_cache_range = (void *) sb1_nop;
 524         flush_cache_mm = (void (*)(struct mm_struct *))sb1_nop;
 525         flush_cache_all = sb1_nop;
 526
 527         /* These routines are for Icache coherence with the Dcache */
 528         flush_icache_range = sb1_flush_icache_range;
 529         __flush_icache_page = sb1_flush_icache_page;
 530         flush_icache_all = __sb1_flush_icache_all; /* local only */
 531
 532         /* This implies an Icache flush too, so can't be nop'ed */
 533         flush_cache_page = sb1_flush_cache_page;
 534
 535         flush_cache_sigtramp = sb1_flush_cache_sigtramp;
 536         local_flush_data_cache_page = (void *) sb1_nop;
 537         flush_data_cache_page = (void *) sb1_nop;
 538
 539         /* Full flush */
 540         __flush_cache_all = sb1___flush_cache_all;
 541
 542         change_c0_config(CONF_CM_CMASK, CONF_CM_DEFAULT);
 543
 544         /*
 545          * This is the only way to force the update of K0 to complete
 546          * before subsequent instruction fetch.
 547          */
 548         __asm__ __volatile__(
 549                 ".set   push                    \n"
 550         "       .set    noat                    \n"
 551         "       .set    noreorder               \n"
 552         "       .set    mips3                   \n"
 553         "       " STR(PTR_LA) " $1, 1f          \n"
 554         "       " STR(MTC0) "   $1, $14         \n"
 555         "       eret                            \n"
 556         "1:     .set    pop"
 557         :
 558         :
 559         : "memory");
 560
 561         flush_cache_all();
 562 }