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  * Flush the icache for a given physical page.  Need to writeback the
 159  * dcache first, then invalidate the icache.  If the page isn't
 160  * executable, nothing is required.
 161  */
 162 static void local_sb1_flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long pfn)
 163 {
 164         int cpu = smp_processor_id();
 165
 166 #ifndef CONFIG_SMP
 167         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 168                 return;
 169 #endif
 170
 171         __sb1_writeback_inv_dcache_range(addr, addr + PAGE_SIZE);
 172
 173         /*
 174          * Bumping the ASID is probably cheaper than the flush ...
 175          */
 176         if (cpu_context(cpu, vma->vm_mm) != 0)
 177                 drop_mmu_context(vma->vm_mm, cpu);
 178 }
 179
 180 #ifdef CONFIG_SMP
 181 struct flush_cache_page_args {
 182         struct vm_area_struct *vma;
 183         unsigned long addr;
 184         unsigned long pfn;
 185 };
 186
 187 static void sb1_flush_cache_page_ipi(void *info)
 188 {
 189         struct flush_cache_page_args *args = info;
 190
 191         local_sb1_flush_cache_page(args->vma, args->addr, args->pfn);
 192 }
 193
 194 /* Dirty dcache could be on another CPU, so do the IPIs */
 195 static void sb1_flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long pfn)
 196 {
 197         struct flush_cache_page_args args;
 198
 199         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 200                 return;
 201
 202         addr &= PAGE_MASK;
 203         args.vma = vma;
 204         args.addr = addr;
 205         args.pfn = pfn;
 206         on_each_cpu(sb1_flush_cache_page_ipi, (void *) &args, 1, 1);
 207 }
 208 #else
 209 void sb1_flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, unsigned long pfn)
 210         __attribute__((alias("local_sb1_flush_cache_page")));
 211 #endif
 212
 213 /*
 214  * Invalidate a range of the icache.  The addresses are virtual, and
 215  * the cache is virtually indexed and tagged.  However, we don't
 216  * necessarily have the right ASID context, so use index ops instead
 217  * of hit ops.
 218  */
 219 static inline void __sb1_flush_icache_range(unsigned long start,
 220         unsigned long end)
 221 {
 222         start &= ~(icache_line_size - 1);
 223         end = (end + icache_line_size - 1) & ~(icache_line_size - 1);
 224
 225         while (start != end) {
 226                 cache_set_op(Index_Invalidate_I, start & icache_index_mask);
 227                 start += icache_line_size;
 228         }
 229         mispredict();
 230         sync();
 231 }
 232
 233
 234 /*
 235  * Invalidate all caches on this CPU
 236  */
 237 static void __attribute_used__ local_sb1___flush_cache_all(void)
 238 {
 239         __sb1_writeback_inv_dcache_all();
 240         __sb1_flush_icache_all();
 241 }
 242
 243 #ifdef CONFIG_SMP
 244 void sb1___flush_cache_all_ipi(void *ignored)
 245         __attribute__((alias("local_sb1___flush_cache_all")));
 246
 247 static void sb1___flush_cache_all(void)
 248 {
 249         on_each_cpu(sb1___flush_cache_all_ipi, 0, 1, 1);
 250 }
 251 #else
 252 void sb1___flush_cache_all(void)
 253         __attribute__((alias("local_sb1___flush_cache_all")));
 254 #endif
 255
 256 /*
 257  * When flushing a range in the icache, we have to first writeback
 258  * the dcache for the same range, so new ifetches will see any
 259  * data that was dirty in the dcache.
 260  *
 261  * The start/end arguments are Kseg addresses (possibly mapped Kseg).
 262  */
 263
 264 static void local_sb1_flush_icache_range(unsigned long start,
 265         unsigned long end)
 266 {
 267         /* Just wb-inv the whole dcache if the range is big enough */
 268         if ((end - start) > dcache_range_cutoff)
 269                 __sb1_writeback_inv_dcache_all();
 270         else
 271                 __sb1_writeback_inv_dcache_range(start, end);
 272
 273         /* Just flush the whole icache if the range is big enough */
 274         if ((end - start) > icache_range_cutoff)
 275                 __sb1_flush_icache_all();
 276         else
 277                 __sb1_flush_icache_range(start, end);
 278 }
 279
 280 #ifdef CONFIG_SMP
 281 struct flush_icache_range_args {
 282         unsigned long start;
 283         unsigned long end;
 284 };
 285
 286 static void sb1_flush_icache_range_ipi(void *info)
 287 {
 288         struct flush_icache_range_args *args = info;
 289
 290         local_sb1_flush_icache_range(args->start, args->end);
 291 }
 292
 293 void sb1_flush_icache_range(unsigned long start, unsigned long end)
 294 {
 295         struct flush_icache_range_args args;
 296
 297         args.start = start;
 298         args.end = end;
 299         on_each_cpu(sb1_flush_icache_range_ipi, &args, 1, 1);
 300 }
 301 #else
 302 void sb1_flush_icache_range(unsigned long start, unsigned long end)
 303         __attribute__((alias("local_sb1_flush_icache_range")));
 304 #endif
 305
 306 /*
 307  * Flush the icache for a given physical page.  Need to writeback the
 308  * dcache first, then invalidate the icache.  If the page isn't
 309  * executable, nothing is required.
 310  */
 311 static void local_sb1_flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma,
 312         struct page *page)
 313 {
 314         unsigned long start;
 315         int cpu = smp_processor_id();
 316
 317 #ifndef CONFIG_SMP
 318         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 319                 return;
 320 #endif
 321
 322         /* Need to writeback any dirty data for that page, we have the PA */
 323         start = (unsigned long)(page-mem_map) << PAGE_SHIFT;
 324         __sb1_writeback_inv_dcache_phys_range(start, start + PAGE_SIZE);
 325         /*
 326          * If there's a context, bump the ASID (cheaper than a flush,
 327          * since we don't know VAs!)
 328          */
 329         if (cpu_context(cpu, vma->vm_mm) != 0) {
 330                 drop_mmu_context(vma->vm_mm, cpu);
 331         }
 332 }
 333
 334 #ifdef CONFIG_SMP
 335 struct flush_icache_page_args {
 336         struct vm_area_struct *vma;
 337         struct page *page;
 338 };
 339
 340 static void sb1_flush_icache_page_ipi(void *info)
 341 {
 342         struct flush_icache_page_args *args = info;
 343         local_sb1_flush_icache_page(args->vma, args->page);
 344 }
 345
 346 /* Dirty dcache could be on another CPU, so do the IPIs */
 347 static void sb1_flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma,
 348         struct page *page)
 349 {
 350         struct flush_icache_page_args args;
 351
 352         if (!(vma->vm_flags & VM_EXEC))
 353                 return;
 354         args.vma = vma;
 355         args.page = page;
 356         on_each_cpu(sb1_flush_icache_page_ipi, (void *) &args, 1, 1);
 357 }
 358 #else
 359 void sb1_flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page)
 360         __attribute__((alias("local_sb1_flush_icache_page")));
 361 #endif
 362
 363 /*
 364  * A signal trampoline must fit into a single cacheline.
 365  */
 366 static void local_sb1_flush_cache_sigtramp(unsigned long addr)
 367 {
 368         cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, addr & dcache_index_mask);
 369         cache_set_op(Index_Writeback_Inv_D, (addr ^ (1<<12)) & dcache_index_mask);
 370         cache_set_op(Index_Invalidate_I, addr & icache_index_mask);
 371         mispredict();
 372 }
 373
 374 #ifdef CONFIG_SMP
 375 static void sb1_flush_cache_sigtramp_ipi(void *info)
 376 {
 377         unsigned long iaddr = (unsigned long) info;
 378         local_sb1_flush_cache_sigtramp(iaddr);
 379 }
 380
 381 static void sb1_flush_cache_sigtramp(unsigned long addr)
 382 {
 383         on_each_cpu(sb1_flush_cache_sigtramp_ipi, (void *) addr, 1, 1);
 384 }
 385 #else
 386 void sb1_flush_cache_sigtramp(unsigned long addr)
 387         __attribute__((alias("local_sb1_flush_cache_sigtramp")));
 388 #endif
 389
 390
 391 /*
 392  * Anything that just flushes dcache state can be ignored, as we're always
 393  * coherent in dcache space.  This is just a dummy function that all the
 394  * nop'ed routines point to
 395  */
 396 static void sb1_nop(void)
 397 {
 398 }
 399
 400 /*
 401  *  Cache set values (from the mips64 spec)
 402  * 0 - 64
 403  * 1 - 128
 404  * 2 - 256
 405  * 3 - 512
 406  * 4 - 1024
 407  * 5 - 2048
 408  * 6 - 4096
 409  * 7 - Reserved
 410  */
 411
 412 static unsigned int decode_cache_sets(unsigned int config_field)
 413 {
 414         if (config_field == 7) {
 415                 /* JDCXXX - Find a graceful way to abort. */
 416                 return 0;
 417         }
 418         return (1<<(config_field + 6));
 419 }
 420
 421 /*
 422  *  Cache line size values (from the mips64 spec)
 423  * 0 - No cache present.
 424  * 1 - 4 bytes
 425  * 2 - 8 bytes
 426  * 3 - 16 bytes
 427  * 4 - 32 bytes
 428  * 5 - 64 bytes
 429  * 6 - 128 bytes
 430  * 7 - Reserved
 431  */
 432
 433 static unsigned int decode_cache_line_size(unsigned int config_field)
 434 {
 435         if (config_field == 0) {
 436                 return 0;
 437         } else if (config_field == 7) {
 438                 /* JDCXXX - Find a graceful way to abort. */
 439                 return 0;
 440         }
 441         return (1<<(config_field + 1));
 442 }
 443
 444 /*
 445  * Relevant bits of the config1 register format (from the MIPS32/MIPS64 specs)
 446  *
 447  * 24:22 Icache sets per way
 448  * 21:19 Icache line size
 449  * 18:16 Icache Associativity
 450  * 15:13 Dcache sets per way
 451  * 12:10 Dcache line size
 452  * 9:7   Dcache Associativity
 453  */
 454
 455 static char *way_string[] = {
 456         "direct mapped", "2-way", "3-way", "4-way",
 457         "5-way", "6-way", "7-way", "8-way",
 458 };
 459
 460 static __init void probe_cache_sizes(void)
 461 {
 462         u32 config1;
 463
 464         config1 = read_c0_config1();
 465         icache_line_size = decode_cache_line_size((config1 >> 19) & 0x7);
 466         dcache_line_size = decode_cache_line_size((config1 >> 10) & 0x7);
 467         icache_sets = decode_cache_sets((config1 >> 22) & 0x7);
 468         dcache_sets = decode_cache_sets((config1 >> 13) & 0x7);
 469         icache_assoc = ((config1 >> 16) & 0x7) + 1;
 470         dcache_assoc = ((config1 >> 7) & 0x7) + 1;
 471         icache_size = icache_line_size * icache_sets * icache_assoc;
 472         dcache_size = dcache_line_size * dcache_sets * dcache_assoc;
 473         /* Need to remove non-index bits for index ops */
 474         icache_index_mask = (icache_sets - 1) * icache_line_size;
 475         dcache_index_mask = (dcache_sets - 1) * dcache_line_size;
 476         /*
 477          * These are for choosing range (index ops) versus all.
 478          * icache flushes all ways for each set, so drop icache_assoc.
 479          * dcache flushes all ways and each setting of bit 12 for each
 480          * index, so drop dcache_assoc and halve the dcache_sets.
 481          */
 482         icache_range_cutoff = icache_sets * icache_line_size;
 483         dcache_range_cutoff = (dcache_sets / 2) * icache_line_size;
 484
 485         printk("Primary instruction cache %ldkB, %s, linesize %d bytes.\n",
 486                icache_size >> 10, way_string[icache_assoc - 1],
 487                icache_line_size);
 488         printk("Primary data cache %ldkB, %s, linesize %d bytes.\n",
 489                dcache_size >> 10, way_string[dcache_assoc - 1],
 490                dcache_line_size);
 491 }
 492
 493 /*
 494  * This is called from cache.c.  We have to set up all the
 495  * memory management function pointers, as well as initialize
 496  * the caches and tlbs
 497  */
 498 void sb1_cache_init(void)
 499 {
 500         extern char except_vec2_sb1;
 501         extern char handle_vec2_sb1;
 502
 503         /* Special cache error handler for SB1 */
 504         set_uncached_handler (0x100, &except_vec2_sb1, 0x80);
 505
 506         probe_cache_sizes();
 507
 508 #ifdef CONFIG_SIBYTE_DMA_PAGEOPS
 509         sb1_dma_init();
 510 #endif
 511
 512         /*
 513          * None of these are needed for the SB1 - the Dcache is
 514          * physically indexed and tagged, so no virtual aliasing can
 515          * occur
 516          */
 517         flush_cache_range = (void *) sb1_nop;
 518         flush_cache_mm = (void (*)(struct mm_struct *))sb1_nop;
 519         flush_cache_all = sb1_nop;
 520
 521         /* These routines are for Icache coherence with the Dcache */
 522         flush_icache_range = sb1_flush_icache_range;
 523         flush_icache_page = sb1_flush_icache_page;
 524         flush_icache_all = __sb1_flush_icache_all; /* local only */
 525
 526         /* This implies an Icache flush too, so can't be nop'ed */
 527         flush_cache_page = sb1_flush_cache_page;
 528
 529         flush_cache_sigtramp = sb1_flush_cache_sigtramp;
 530         local_flush_data_cache_page = (void *) sb1_nop;
 531         flush_data_cache_page = (void *) sb1_nop;
 532
 533         /* Full flush */
 534         __flush_cache_all = sb1___flush_cache_all;
 535
 536         change_c0_config(CONF_CM_CMASK, CONF_CM_DEFAULT);
 537
 538         /*
 539          * This is the only way to force the update of K0 to complete
 540          * before subsequent instruction fetch.
 541          */
 542         __asm__ __volatile__(
 543                 ".set   push                    \n"
 544         "       .set    noat                    \n"
 545         "       .set    noreorder               \n"
 546         "       .set    mips3                   \n"
 547         "       " STR(PTR_LA) " $1, 1f          \n"
 548         "       " STR(MTC0) "   $1, $14         \n"
 549         "       eret                            \n"
 550         "1:     .set    pop"
 551         :
 552         :
 553         : "memory");
 554
 555         flush_cache_all();
 556 }