arch/powerpc/kernel/setup_64.c

   1 /*
   2  *
   3  * Common boot and setup code.
   4  *
   5  * Copyright (C) 2001 PPC64 Team, IBM Corp
   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
  10  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
  11  */
  12
  13 #undef DEBUG
  14
  15 #include <linux/module.h>
  16 #include <linux/string.h>
  17 #include <linux/sched.h>
  18 #include <linux/init.h>
  19 #include <linux/kernel.h>
  20 #include <linux/reboot.h>
  21 #include <linux/delay.h>
  22 #include <linux/initrd.h>
  23 #include <linux/seq_file.h>
  24 #include <linux/ioport.h>
  25 #include <linux/console.h>
  26 #include <linux/utsname.h>
  27 #include <linux/tty.h>
  28 #include <linux/root_dev.h>
  29 #include <linux/notifier.h>
  30 #include <linux/cpu.h>
  31 #include <linux/unistd.h>
  32 #include <linux/serial.h>
  33 #include <linux/serial_8250.h>
  34 #include <linux/bootmem.h>
  35 #include <linux/pci.h>
  36 #include <linux/lockdep.h>
  37 #include <linux/memblock.h>
  38 #include <asm/io.h>
  39 #include <asm/kdump.h>
  40 #include <asm/prom.h>
  41 #include <asm/processor.h>
  42 #include <asm/pgtable.h>
  43 #include <asm/smp.h>
  44 #include <asm/elf.h>
  45 #include <asm/machdep.h>
  46 #include <asm/paca.h>
  47 #include <asm/time.h>
  48 #include <asm/cputable.h>
  49 #include <asm/sections.h>
  50 #include <asm/btext.h>
  51 #include <asm/nvram.h>
  52 #include <asm/setup.h>
  53 #include <asm/system.h>
  54 #include <asm/rtas.h>
  55 #include <asm/iommu.h>
  56 #include <asm/serial.h>
  57 #include <asm/cache.h>
  58 #include <asm/page.h>
  59 #include <asm/mmu.h>
  60 #include <asm/firmware.h>
  61 #include <asm/xmon.h>
  62 #include <asm/udbg.h>
  63 #include <asm/kexec.h>
  64 #include <asm/mmu_context.h>
  65
  66 #include "setup.h"
  67
  68 #ifdef DEBUG
  69 #define DBG(fmt...) udbg_printf(fmt)
  70 #else
  71 #define DBG(fmt...)
  72 #endif
  73
  74 int boot_cpuid = 0;
  75 int __initdata boot_cpu_count;
  76 u64 ppc64_pft_size;
  77
  78 /* Pick defaults since we might want to patch instructions
  79  * before we've read this from the device tree.
  80  */
  81 struct ppc64_caches ppc64_caches = {
  82         .dline_size = 0x40,
  83         .log_dline_size = 6,
  84         .iline_size = 0x40,
  85         .log_iline_size = 6
  86 };
  87 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc64_caches);
  88
  89 /*
  90  * These are used in binfmt_elf.c to put aux entries on the stack
  91  * for each elf executable being started.
  92  */
  93 int dcache_bsize;
  94 int icache_bsize;
  95 int ucache_bsize;
  96
  97 #ifdef CONFIG_SMP
  98
  99 static char *smt_enabled_cmdline;
 100
 101 /* Look for ibm,smt-enabled OF option */
 102 static void check_smt_enabled(void)
 103 {
 104         struct device_node *dn;
 105         const char *smt_option;
 106
 107         /* Default to enabling all threads */
 108         smt_enabled_at_boot = threads_per_core;
 109
 110         /* Allow the command line to overrule the OF option */
 111         if (smt_enabled_cmdline) {
 112                 if (!strcmp(smt_enabled_cmdline, "on"))
 113                         smt_enabled_at_boot = threads_per_core;
 114                 else if (!strcmp(smt_enabled_cmdline, "off"))
 115                         smt_enabled_at_boot = 0;
 116                 else {
 117                         long smt;
 118                         int rc;
 119
 120                         rc = strict_strtol(smt_enabled_cmdline, 10, &smt);
 121                         if (!rc)
 122                                 smt_enabled_at_boot =
 123                                         min(threads_per_core, (int)smt);
 124                 }
 125         } else {
 126                 dn = of_find_node_by_path("/options");
 127                 if (dn) {
 128                         smt_option = of_get_property(dn, "ibm,smt-enabled",
 129                                                      NULL);
 130
 131                         if (smt_option) {
 132                                 if (!strcmp(smt_option, "on"))
 133                                         smt_enabled_at_boot = threads_per_core;
 134                                 else if (!strcmp(smt_option, "off"))
 135                                         smt_enabled_at_boot = 0;
 136                         }
 137
 138                         of_node_put(dn);
 139                 }
 140         }
 141 }
 142
 143 /* Look for smt-enabled= cmdline option */
 144 static int __init early_smt_enabled(char *p)
 145 {
 146         smt_enabled_cmdline = p;
 147         return 0;
 148 }
 149 early_param("smt-enabled", early_smt_enabled);
 150
 151 #else
 152 #define check_smt_enabled()
 153 #endif /* CONFIG_SMP */
 154
 155 /*
 156  * Early initialization entry point. This is called by head.S
 157  * with MMU translation disabled. We rely on the "feature" of
 158  * the CPU that ignores the top 2 bits of the address in real
 159  * mode so we can access kernel globals normally provided we
 160  * only toy with things in the RMO region. From here, we do
 161  * some early parsing of the device-tree to setup out MEMBLOCK
 162  * data structures, and allocate & initialize the hash table
 163  * and segment tables so we can start running with translation
 164  * enabled.
 165  *
 166  * It is this function which will call the probe() callback of
 167  * the various platform types and copy the matching one to the
 168  * global ppc_md structure. Your platform can eventually do
 169  * some very early initializations from the probe() routine, but
 170  * this is not recommended, be very careful as, for example, the
 171  * device-tree is not accessible via normal means at this point.
 172  */
 173
 174 void __init early_setup(unsigned long dt_ptr)
 175 {
 176         /* -------- printk is _NOT_ safe to use here ! ------- */
 177
 178         /* Identify CPU type */
 179         identify_cpu(0, mfspr(SPRN_PVR));
 180
 181         /* Assume we're on cpu 0 for now. Don't write to the paca yet! */
 182         initialise_paca(&boot_paca, 0);
 183         setup_paca(&boot_paca);
 184
 185         /* Initialize lockdep early or else spinlocks will blow */
 186         lockdep_init();
 187
 188         /* -------- printk is now safe to use ------- */
 189
 190         /* Enable early debugging if any specified (see udbg.h) */
 191         udbg_early_init();
 192
 193         DBG(" -> early_setup(), dt_ptr: 0x%lx\n", dt_ptr);
 194
 195         /*
 196          * Do early initialization using the flattened device
 197          * tree, such as retrieving the physical memory map or
 198          * calculating/retrieving the hash table size.
 199          */
 200         early_init_devtree(__va(dt_ptr));
 201
 202         /* Now we know the logical id of our boot cpu, setup the paca. */
 203         setup_paca(&paca[boot_cpuid]);
 204
 205         /* Fix up paca fields required for the boot cpu */
 206         get_paca()->cpu_start = 1;
 207
 208         /* Probe the machine type */
 209         probe_machine();
 210
 211         setup_kdump_trampoline();
 212
 213         DBG("Found, Initializing memory management...\n");
 214
 215         /* Initialize the hash table or TLB handling */
 216         early_init_mmu();
 217
 218         DBG(" <- early_setup()\n");
 219 }
 220
 221 #ifdef CONFIG_SMP
 222 void early_setup_secondary(void)
 223 {
 224         /* Mark interrupts enabled in PACA */
 225         get_paca()->soft_enabled = 0;
 226
 227         /* Initialize the hash table or TLB handling */
 228         early_init_mmu_secondary();
 229 }
 230
 231 #endif /* CONFIG_SMP */
 232
 233 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_KEXEC)
 234 void smp_release_cpus(void)
 235 {
 236         unsigned long *ptr;
 237         int i;
 238
 239         DBG(" -> smp_release_cpus()\n");
 240
 241         /* All secondary cpus are spinning on a common spinloop, release them
 242          * all now so they can start to spin on their individual paca
 243          * spinloops. For non SMP kernels, the secondary cpus never get out
 244          * of the common spinloop.
 245          */
 246
 247         ptr  = (unsigned long *)((unsigned long)&__secondary_hold_spinloop
 248                         - PHYSICAL_START);
 249         *ptr = __pa(generic_secondary_smp_init);
 250
 251         /* And wait a bit for them to catch up */
 252         for (i = 0; i < 100000; i++) {
 253                 mb();
 254                 HMT_low();
 255                 if (boot_cpu_count == 0)
 256                         break;
 257                 udelay(1);
 258         }
 259         DBG("boot_cpu_count = %d\n", boot_cpu_count);
 260
 261         DBG(" <- smp_release_cpus()\n");
 262 }
 263 #endif /* CONFIG_SMP || CONFIG_KEXEC */
 264
 265 /*
 266  * Initialize some remaining members of the ppc64_caches and systemcfg
 267  * structures
 268  * (at least until we get rid of them completely). This is mostly some
 269  * cache informations about the CPU that will be used by cache flush
 270  * routines and/or provided to userland
 271  */
 272 static void __init initialize_cache_info(void)
 273 {
 274         struct device_node *np;
 275         unsigned long num_cpus = 0;
 276
 277         DBG(" -> initialize_cache_info()\n");
 278
 279         for (np = NULL; (np = of_find_node_by_type(np, "cpu"));) {
 280                 num_cpus += 1;
 281
 282                 /* We're assuming *all* of the CPUs have the same
 283                  * d-cache and i-cache sizes... -Peter
 284                  */
 285
 286                 if ( num_cpus == 1 ) {
 287                         const u32 *sizep, *lsizep;
 288                         u32 size, lsize;
 289
 290                         size = 0;
 291                         lsize = cur_cpu_spec->dcache_bsize;
 292                         sizep = of_get_property(np, "d-cache-size", NULL);
 293                         if (sizep != NULL)
 294                                 size = *sizep;
 295                         lsizep = of_get_property(np, "d-cache-block-size", NULL);
 296                         /* fallback if block size missing */
 297                         if (lsizep == NULL)
 298                                 lsizep = of_get_property(np, "d-cache-line-size", NULL);
 299                         if (lsizep != NULL)
 300                                 lsize = *lsizep;
 301                         if (sizep == 0 || lsizep == 0)
 302                                 DBG("Argh, can't find dcache properties ! "
 303                                     "sizep: %p, lsizep: %p\n", sizep, lsizep);
 304
 305                         ppc64_caches.dsize = size;
 306                         ppc64_caches.dline_size = lsize;
 307                         ppc64_caches.log_dline_size = __ilog2(lsize);
 308                         ppc64_caches.dlines_per_page = PAGE_SIZE / lsize;
 309
 310                         size = 0;
 311                         lsize = cur_cpu_spec->icache_bsize;
 312                         sizep = of_get_property(np, "i-cache-size", NULL);
 313                         if (sizep != NULL)
 314                                 size = *sizep;
 315                         lsizep = of_get_property(np, "i-cache-block-size", NULL);
 316                         if (lsizep == NULL)
 317                                 lsizep = of_get_property(np, "i-cache-line-size", NULL);
 318                         if (lsizep != NULL)
 319                                 lsize = *lsizep;
 320                         if (sizep == 0 || lsizep == 0)
 321                                 DBG("Argh, can't find icache properties ! "
 322                                     "sizep: %p, lsizep: %p\n", sizep, lsizep);
 323
 324                         ppc64_caches.isize = size;
 325                         ppc64_caches.iline_size = lsize;
 326                         ppc64_caches.log_iline_size = __ilog2(lsize);
 327                         ppc64_caches.ilines_per_page = PAGE_SIZE / lsize;
 328                 }
 329         }
 330
 331         DBG(" <- initialize_cache_info()\n");
 332 }
 333
 334
 335 /*
 336  * Do some initial setup of the system.  The parameters are those which
 337  * were passed in from the bootloader.
 338  */
 339 void __init setup_system(void)
 340 {
 341         DBG(" -> setup_system()\n");
 342
 343         /* Apply the CPUs-specific and firmware specific fixups to kernel
 344          * text (nop out sections not relevant to this CPU or this firmware)
 345          */
 346         do_feature_fixups(cur_cpu_spec->cpu_features,
 347                           &__start___ftr_fixup, &__stop___ftr_fixup);
 348         do_feature_fixups(cur_cpu_spec->mmu_features,
 349                           &__start___mmu_ftr_fixup, &__stop___mmu_ftr_fixup);
 350         do_feature_fixups(powerpc_firmware_features,
 351                           &__start___fw_ftr_fixup, &__stop___fw_ftr_fixup);
 352         do_lwsync_fixups(cur_cpu_spec->cpu_features,
 353                          &__start___lwsync_fixup, &__stop___lwsync_fixup);
 354
 355         /*
 356          * Unflatten the device-tree passed by prom_init or kexec
 357          */
 358         unflatten_device_tree();
 359
 360         /*
 361          * Fill the ppc64_caches & systemcfg structures with informations
 362          * retrieved from the device-tree.
 363          */
 364         initialize_cache_info();
 365
 366 #ifdef CONFIG_PPC_RTAS
 367         /*
 368          * Initialize RTAS if available
 369          */
 370         rtas_initialize();
 371 #endif /* CONFIG_PPC_RTAS */
 372
 373         /*
 374          * Check if we have an initrd provided via the device-tree
 375          */
 376         check_for_initrd();
 377
 378         /*
 379          * Do some platform specific early initializations, that includes
 380          * setting up the hash table pointers. It also sets up some interrupt-mapping
 381          * related options that will be used by finish_device_tree()
 382          */
 383         if (ppc_md.init_early)
 384                 ppc_md.init_early();
 385
 386         /*
 387          * We can discover serial ports now since the above did setup the
 388          * hash table management for us, thus ioremap works. We do that early
 389          * so that further code can be debugged
 390          */
 391         find_legacy_serial_ports();
 392
 393         /*
 394          * Register early console
 395          */
 396         register_early_udbg_console();
 397
 398         /*
 399          * Initialize xmon
 400          */
 401         xmon_setup();
 402
 403         smp_setup_cpu_maps();
 404         check_smt_enabled();
 405
 406 #ifdef CONFIG_SMP
 407         /* Release secondary cpus out of their spinloops at 0x60 now that
 408          * we can map physical -> logical CPU ids
 409          */
 410         smp_release_cpus();
 411 #endif
 412
 413         printk("Starting Linux PPC64 %s\n", init_utsname()->version);
 414
 415         printk("-----------------------------------------------------\n");
 416         printk("ppc64_pft_size                = 0x%llx\n", ppc64_pft_size);
 417         printk("physicalMemorySize            = 0x%llx\n", memblock_phys_mem_size());
 418         if (ppc64_caches.dline_size != 0x80)
 419                 printk("ppc64_caches.dcache_line_size = 0x%x\n",
 420                        ppc64_caches.dline_size);
 421         if (ppc64_caches.iline_size != 0x80)
 422                 printk("ppc64_caches.icache_line_size = 0x%x\n",
 423                        ppc64_caches.iline_size);
 424 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_64
 425         if (htab_address)
 426                 printk("htab_address                  = 0x%p\n", htab_address);
 427         printk("htab_hash_mask                = 0x%lx\n", htab_hash_mask);
 428 #endif /* CONFIG_PPC_STD_MMU_64 */
 429         if (PHYSICAL_START > 0)
 430                 printk("physical_start                = 0x%llx\n",
 431                        (unsigned long long)PHYSICAL_START);
 432         printk("-----------------------------------------------------\n");
 433
 434         DBG(" <- setup_system()\n");
 435 }
 436
 437 static u64 slb0_limit(void)
 438 {
 439         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_1T_SEGMENT)) {
 440                 return 1UL << SID_SHIFT_1T;
 441         }
 442         return 1UL << SID_SHIFT;
 443 }
 444
 445 static void __init irqstack_early_init(void)
 446 {
 447         u64 limit = slb0_limit();
 448         unsigned int i;
 449
 450         /*
 451          * Interrupt stacks must be in the first segment since we
 452          * cannot afford to take SLB misses on them.
 453          */
 454         for_each_possible_cpu(i) {
 455                 softirq_ctx[i] = (struct thread_info *)
 456                         __va(memblock_alloc_base(THREAD_SIZE,
 457                                             THREAD_SIZE, limit));
 458                 hardirq_ctx[i] = (struct thread_info *)
 459                         __va(memblock_alloc_base(THREAD_SIZE,
 460                                             THREAD_SIZE, limit));
 461         }
 462 }
 463
 464 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3E
 465 static void __init exc_lvl_early_init(void)
 466 {
 467         unsigned int i;
 468
 469         for_each_possible_cpu(i) {
 470                 critirq_ctx[i] = (struct thread_info *)
 471                         __va(memblock_alloc(THREAD_SIZE, THREAD_SIZE));
 472                 dbgirq_ctx[i] = (struct thread_info *)
 473                         __va(memblock_alloc(THREAD_SIZE, THREAD_SIZE));
 474                 mcheckirq_ctx[i] = (struct thread_info *)
 475                         __va(memblock_alloc(THREAD_SIZE, THREAD_SIZE));
 476         }
 477 }
 478 #else
 479 #define exc_lvl_early_init()
 480 #endif
 481
 482 /*
 483  * Stack space used when we detect a bad kernel stack pointer, and
 484  * early in SMP boots before relocation is enabled.
 485  */
 486 static void __init emergency_stack_init(void)
 487 {
 488         u64 limit;
 489         unsigned int i;
 490
 491         /*
 492          * Emergency stacks must be under 256MB, we cannot afford to take
 493          * SLB misses on them. The ABI also requires them to be 128-byte
 494          * aligned.
 495          *
 496          * Since we use these as temporary stacks during secondary CPU
 497          * bringup, we need to get at them in real mode. This means they
 498          * must also be within the RMO region.
 499          */
 500         limit = min(slb0_limit(), ppc64_rma_size);
 501
 502         for_each_possible_cpu(i) {
 503                 unsigned long sp;
 504                 sp  = memblock_alloc_base(THREAD_SIZE, THREAD_SIZE, limit);
 505                 sp += THREAD_SIZE;
 506                 paca[i].emergency_sp = __va(sp);
 507         }
 508 }
 509
 510 /*
 511  * Called into from start_kernel this initializes bootmem, which is used
 512  * to manage page allocation until mem_init is called.
 513  */
 514 void __init setup_arch(char **cmdline_p)
 515 {
 516         ppc64_boot_msg(0x12, "Setup Arch");
 517
 518         *cmdline_p = cmd_line;
 519
 520         /*
 521          * Set cache line size based on type of cpu as a default.
 522          * Systems with OF can look in the properties on the cpu node(s)
 523          * for a possibly more accurate value.
 524          */
 525         dcache_bsize = ppc64_caches.dline_size;
 526         icache_bsize = ppc64_caches.iline_size;
 527
 528         /* reboot on panic */
 529         panic_timeout = 180;
 530
 531         if (ppc_md.panic)
 532                 setup_panic();
 533
 534         init_mm.start_code = (unsigned long)_stext;
 535         init_mm.end_code = (unsigned long) _etext;
 536         init_mm.end_data = (unsigned long) _edata;
 537         init_mm.brk = klimit;
 538
 539         irqstack_early_init();
 540         exc_lvl_early_init();
 541         emergency_stack_init();
 542
 543 #ifdef CONFIG_PPC_STD_MMU_64
 544         stabs_alloc();
 545 #endif
 546         /* set up the bootmem stuff with available memory */
 547         do_init_bootmem();
 548         sparse_init();
 549
 550 #ifdef CONFIG_DUMMY_CONSOLE
 551         conswitchp = &dummy_con;
 552 #endif
 553
 554         if (ppc_md.setup_arch)
 555                 ppc_md.setup_arch();
 556
 557         paging_init();
 558
 559         /* Initialize the MMU context management stuff */
 560         mmu_context_init();
 561
 562         ppc64_boot_msg(0x15, "Setup Done");
 563 }
 564
 565
 566 /* ToDo: do something useful if ppc_md is not yet setup. */
 567 #define PPC64_LINUX_FUNCTION 0x0f000000
 568 #define PPC64_IPL_MESSAGE 0xc0000000
 569 #define PPC64_TERM_MESSAGE 0xb0000000
 570
 571 static void ppc64_do_msg(unsigned int src, const char *msg)
 572 {
 573         if (ppc_md.progress) {
 574                 char buf[128];
 575
 576                 sprintf(buf, "%08X\n", src);
 577                 ppc_md.progress(buf, 0);
 578                 snprintf(buf, 128, "%s", msg);
 579                 ppc_md.progress(buf, 0);
 580         }
 581 }
 582
 583 /* Print a boot progress message. */
 584 void ppc64_boot_msg(unsigned int src, const char *msg)
 585 {
 586         ppc64_do_msg(PPC64_LINUX_FUNCTION|PPC64_IPL_MESSAGE|src, msg);
 587         printk("[boot]%04x %s\n", src, msg);
 588 }
 589
 590 #ifdef CONFIG_SMP
 591 #define PCPU_DYN_SIZE           ()
 592
 593 static void * __init pcpu_fc_alloc(unsigned int cpu, size_t size, size_t align)
 594 {
 595         return __alloc_bootmem_node(NODE_DATA(cpu_to_node(cpu)), size, align,
 596                                     __pa(MAX_DMA_ADDRESS));
 597 }
 598
 599 static void __init pcpu_fc_free(void *ptr, size_t size)
 600 {
 601         free_bootmem(__pa(ptr), size);
 602 }
 603
 604 static int pcpu_cpu_distance(unsigned int from, unsigned int to)
 605 {
 606         if (cpu_to_node(from) == cpu_to_node(to))
 607                 return LOCAL_DISTANCE;
 608         else
 609                 return REMOTE_DISTANCE;
 610 }
 611
 612 unsigned long __per_cpu_offset[NR_CPUS] __read_mostly;
 613 EXPORT_SYMBOL(__per_cpu_offset);
 614
 615 void __init setup_per_cpu_areas(void)
 616 {
 617         const size_t dyn_size = PERCPU_MODULE_RESERVE + PERCPU_DYNAMIC_RESERVE;
 618         size_t atom_size;
 619         unsigned long delta;
 620         unsigned int cpu;
 621         int rc;
 622
 623         /*
 624          * Linear mapping is one of 4K, 1M and 16M.  For 4K, no need
 625          * to group units.  For larger mappings, use 1M atom which
 626          * should be large enough to contain a number of units.
 627          */
 628         if (mmu_linear_psize == MMU_PAGE_4K)
 629                 atom_size = PAGE_SIZE;
 630         else
 631                 atom_size = 1 << 20;
 632
 633         rc = pcpu_embed_first_chunk(0, dyn_size, atom_size, pcpu_cpu_distance,
 634                                     pcpu_fc_alloc, pcpu_fc_free);
 635         if (rc < 0)
 636                 panic("cannot initialize percpu area (err=%d)", rc);
 637
 638         delta = (unsigned long)pcpu_base_addr - (unsigned long)__per_cpu_start;
 639         for_each_possible_cpu(cpu) {
 640                 __per_cpu_offset[cpu] = delta + pcpu_unit_offsets[cpu];
 641                 paca[cpu].data_offset = __per_cpu_offset[cpu];
 642         }
 643 }
 644 #endif
 645
 646
 647 #ifdef CONFIG_PPC_INDIRECT_IO
 648 struct ppc_pci_io ppc_pci_io;
 649 EXPORT_SYMBOL(ppc_pci_io);
 650 #endif /* CONFIG_PPC_INDIRECT_IO */
 651