arch/ppc/kernel/head_4xx.S

   1 /*
   2  *    Copyright (c) 1995-1996 Gary Thomas <gdt@linuxppc.org>
   3  *      Initial PowerPC version.
   4  *    Copyright (c) 1996 Cort Dougan <cort@cs.nmt.edu>
   5  *      Rewritten for PReP
   6  *    Copyright (c) 1996 Paul Mackerras <paulus@cs.anu.edu.au>
   7  *      Low-level exception handers, MMU support, and rewrite.
   8  *    Copyright (c) 1997 Dan Malek <dmalek@jlc.net>
   9  *      PowerPC 8xx modifications.
  10  *    Copyright (c) 1998-1999 TiVo, Inc.
  11  *      PowerPC 403GCX modifications.
  12  *    Copyright (c) 1999 Grant Erickson <grant@lcse.umn.edu>
  13  *      PowerPC 403GCX/405GP modifications.
  14  *    Copyright 2000 MontaVista Software Inc.
  15  *      PPC405 modifications
  16  *      PowerPC 403GCX/405GP modifications.
  17  *      Author: MontaVista Software, Inc.
  18  *              frank_rowand@mvista.com or source@mvista.com
  19  *              debbie_chu@mvista.com
  20  *
  21  *
  22  *    Module name: head_4xx.S
  23  *
  24  *    Description:
  25  *      Kernel execution entry point code.
  26  *
  27  *    This program is free software; you can redistribute it and/or
  28  *    modify it under the terms of the GNU General Public License
  29  *    as published by the Free Software Foundation; either version
  30  *    2 of the License, or (at your option) any later version.
  31  *
  32  */
  33
  34 #include <asm/processor.h>
  35 #include <asm/page.h>
  36 #include <asm/mmu.h>
  37 #include <asm/pgtable.h>
  38 #include <asm/ibm4xx.h>
  39 #include <asm/cputable.h>
  40 #include <asm/thread_info.h>
  41 #include <asm/ppc_asm.h>
  42 #include <asm/asm-offsets.h>
  43
  44 /* As with the other PowerPC ports, it is expected that when code
  45  * execution begins here, the following registers contain valid, yet
  46  * optional, information:
  47  *
  48  *   r3 - Board info structure pointer (DRAM, frequency, MAC address, etc.)
  49  *   r4 - Starting address of the init RAM disk
  50  *   r5 - Ending address of the init RAM disk
  51  *   r6 - Start of kernel command line string (e.g. "mem=96m")
  52  *   r7 - End of kernel command line string
  53  *
  54  * This is all going to change RSN when we add bi_recs.......  -- Dan
  55  */
  56         .text
  57 _GLOBAL(_stext)
  58 _GLOBAL(_start)
  59
  60         /* Save parameters we are passed.
  61         */
  62         mr      r31,r3
  63         mr      r30,r4
  64         mr      r29,r5
  65         mr      r28,r6
  66         mr      r27,r7
  67
  68         /* We have to turn on the MMU right away so we get cache modes
  69          * set correctly.
  70          */
  71         bl      initial_mmu
  72
  73 /* We now have the lower 16 Meg mapped into TLB entries, and the caches
  74  * ready to work.
  75  */
  76 turn_on_mmu:
  77         lis     r0,MSR_KERNEL@h
  78         ori     r0,r0,MSR_KERNEL@l
  79         mtspr   SPRN_SRR1,r0
  80         lis     r0,start_here@h
  81         ori     r0,r0,start_here@l
  82         mtspr   SPRN_SRR0,r0
  83         SYNC
  84         rfi                             /* enables MMU */
  85         b       .                       /* prevent prefetch past rfi */
  86
  87 /*
  88  * This area is used for temporarily saving registers during the
  89  * critical exception prolog.
  90  */
  91         . = 0xc0
  92 crit_save:
  93 _GLOBAL(crit_r10)
  94         .space  4
  95 _GLOBAL(crit_r11)
  96         .space  4
  97
  98 /*
  99  * Exception vector entry code. This code runs with address translation
 100  * turned off (i.e. using physical addresses). We assume SPRG3 has the
 101  * physical address of the current task thread_struct.
 102  * Note that we have to have decremented r1 before we write to any fields
 103  * of the exception frame, since a critical interrupt could occur at any
 104  * time, and it will write to the area immediately below the current r1.
 105  */
 106 #define NORMAL_EXCEPTION_PROLOG                                              \
 107         mtspr   SPRN_SPRG0,r10;         /* save two registers to work with */\
 108         mtspr   SPRN_SPRG1,r11;                                              \
 109         mtspr   SPRN_SPRG2,r1;                                               \
 110         mfcr    r10;                    /* save CR in r10 for now          */\
 111         mfspr   r11,SPRN_SRR1;          /* check whether user or kernel    */\
 112         andi.   r11,r11,MSR_PR;                                              \
 113         beq     1f;                                                          \
 114         mfspr   r1,SPRN_SPRG3;          /* if from user, start at top of   */\
 115         lwz     r1,THREAD_INFO-THREAD(r1); /* this thread's kernel stack   */\
 116         addi    r1,r1,THREAD_SIZE;                                           \
 117 1:      subi    r1,r1,INT_FRAME_SIZE;   /* Allocate an exception frame     */\
 118         tophys(r11,r1);                                                      \
 119         stw     r10,_CCR(r11);          /* save various registers          */\
 120         stw     r12,GPR12(r11);                                              \
 121         stw     r9,GPR9(r11);                                                \
 122         mfspr   r10,SPRN_SPRG0;                                              \
 123         stw     r10,GPR10(r11);                                              \
 124         mfspr   r12,SPRN_SPRG1;                                              \
 125         stw     r12,GPR11(r11);                                              \
 126         mflr    r10;                                                         \
 127         stw     r10,_LINK(r11);                                              \
 128         mfspr   r10,SPRN_SPRG2;                                              \
 129         mfspr   r12,SPRN_SRR0;                                               \
 130         stw     r10,GPR1(r11);                                               \
 131         mfspr   r9,SPRN_SRR1;                                                \
 132         stw     r10,0(r11);                                                  \
 133         rlwinm  r9,r9,0,14,12;          /* clear MSR_WE (necessary?)       */\
 134         stw     r0,GPR0(r11);                                                \
 135         SAVE_4GPRS(3, r11);                                                  \
 136         SAVE_2GPRS(7, r11)
 137
 138 /*
 139  * Exception prolog for critical exceptions.  This is a little different
 140  * from the normal exception prolog above since a critical exception
 141  * can potentially occur at any point during normal exception processing.
 142  * Thus we cannot use the same SPRG registers as the normal prolog above.
 143  * Instead we use a couple of words of memory at low physical addresses.
 144  * This is OK since we don't support SMP on these processors.
 145  */
 146 #define CRITICAL_EXCEPTION_PROLOG                                            \
 147         stw     r10,crit_r10@l(0);      /* save two registers to work with */\
 148         stw     r11,crit_r11@l(0);                                           \
 149         mfcr    r10;                    /* save CR in r10 for now          */\
 150         mfspr   r11,SPRN_SRR3;          /* check whether user or kernel    */\
 151         andi.   r11,r11,MSR_PR;                                              \
 152         lis     r11,critical_stack_top@h;                                    \
 153         ori     r11,r11,critical_stack_top@l;                                \
 154         beq     1f;                                                          \
 155         /* COMING FROM USER MODE */                                          \
 156         mfspr   r11,SPRN_SPRG3;         /* if from user, start at top of   */\
 157         lwz     r11,THREAD_INFO-THREAD(r11); /* this thread's kernel stack */\
 158         addi    r11,r11,THREAD_SIZE;                                         \
 159 1:      subi    r11,r11,INT_FRAME_SIZE; /* Allocate an exception frame     */\
 160         tophys(r11,r11);                                                     \
 161         stw     r10,_CCR(r11);          /* save various registers          */\
 162         stw     r12,GPR12(r11);                                              \
 163         stw     r9,GPR9(r11);                                                \
 164         mflr    r10;                                                         \
 165         stw     r10,_LINK(r11);                                              \
 166         mfspr   r12,SPRN_DEAR;          /* save DEAR and ESR in the frame  */\
 167         stw     r12,_DEAR(r11);         /* since they may have had stuff   */\
 168         mfspr   r9,SPRN_ESR;            /* in them at the point where the  */\
 169         stw     r9,_ESR(r11);           /* exception was taken             */\
 170         mfspr   r12,SPRN_SRR2;                                               \
 171         stw     r1,GPR1(r11);                                                \
 172         mfspr   r9,SPRN_SRR3;                                                \
 173         stw     r1,0(r11);                                                   \
 174         tovirt(r1,r11);                                                      \
 175         rlwinm  r9,r9,0,14,12;          /* clear MSR_WE (necessary?)       */\
 176         stw     r0,GPR0(r11);                                                \
 177         SAVE_4GPRS(3, r11);                                                  \
 178         SAVE_2GPRS(7, r11)
 179
 180         /*
 181          * State at this point:
 182          * r9 saved in stack frame, now saved SRR3 & ~MSR_WE
 183          * r10 saved in crit_r10 and in stack frame, trashed
 184          * r11 saved in crit_r11 and in stack frame,
 185          *      now phys stack/exception frame pointer
 186          * r12 saved in stack frame, now saved SRR2
 187          * CR saved in stack frame, CR0.EQ = !SRR3.PR
 188          * LR, DEAR, ESR in stack frame
 189          * r1 saved in stack frame, now virt stack/excframe pointer
 190          * r0, r3-r8 saved in stack frame
 191          */
 192
 193 /*
 194  * Exception vectors.
 195  */
 196 #define START_EXCEPTION(n, label)                                            \
 197         . = n;                                                               \
 198 label:
 199
 200 #define EXCEPTION(n, label, hdlr, xfer)                         \
 201         START_EXCEPTION(n, label);                              \
 202         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG;                                \
 203         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD;                     \
 204         xfer(n, hdlr)
 205
 206 #define CRITICAL_EXCEPTION(n, label, hdlr)                      \
 207         START_EXCEPTION(n, label);                              \
 208         CRITICAL_EXCEPTION_PROLOG;                              \
 209         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD;                     \
 210         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n+2, (MSR_KERNEL & ~(MSR_ME|MSR_DE|MSR_CE)), \
 211                           NOCOPY, crit_transfer_to_handler,     \
 212                           ret_from_crit_exc)
 213
 214 #define EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, trap, msr, copyee, tfer, ret)   \
 215         li      r10,trap;                                       \
 216         stw     r10,TRAP(r11);                                  \
 217         lis     r10,msr@h;                                      \
 218         ori     r10,r10,msr@l;                                  \
 219         copyee(r10, r9);                                        \
 220         bl      tfer;                                           \
 221         .long   hdlr;                                           \
 222         .long   ret
 223
 224 #define COPY_EE(d, s)           rlwimi d,s,0,16,16
 225 #define NOCOPY(d, s)
 226
 227 #define EXC_XFER_STD(n, hdlr)           \
 228         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n, MSR_KERNEL, NOCOPY, transfer_to_handler_full, \
 229                           ret_from_except_full)
 230
 231 #define EXC_XFER_LITE(n, hdlr)          \
 232         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n+1, MSR_KERNEL, NOCOPY, transfer_to_handler, \
 233                           ret_from_except)
 234
 235 #define EXC_XFER_EE(n, hdlr)            \
 236         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n, MSR_KERNEL, COPY_EE, transfer_to_handler_full, \
 237                           ret_from_except_full)
 238
 239 #define EXC_XFER_EE_LITE(n, hdlr)       \
 240         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n+1, MSR_KERNEL, COPY_EE, transfer_to_handler, \
 241                           ret_from_except)
 242
 243
 244 /*
 245  * 0x0100 - Critical Interrupt Exception
 246  */
 247         CRITICAL_EXCEPTION(0x0100, CriticalInterrupt, unknown_exception)
 248
 249 /*
 250  * 0x0200 - Machine Check Exception
 251  */
 252         CRITICAL_EXCEPTION(0x0200, MachineCheck, machine_check_exception)
 253
 254 /*
 255  * 0x0300 - Data Storage Exception
 256  * This happens for just a few reasons.  U0 set (but we don't do that),
 257  * or zone protection fault (user violation, write to protected page).
 258  * If this is just an update of modified status, we do that quickly
 259  * and exit.  Otherwise, we call heavywight functions to do the work.
 260  */
 261         START_EXCEPTION(0x0300, DataStorage)
 262         mtspr   SPRN_SPRG0, r10         /* Save some working registers */
 263         mtspr   SPRN_SPRG1, r11
 264 #ifdef CONFIG_403GCX
 265         stw     r12, 0(r0)
 266         stw     r9, 4(r0)
 267         mfcr    r11
 268         mfspr   r12, SPRN_PID
 269         stw     r11, 8(r0)
 270         stw     r12, 12(r0)
 271 #else
 272         mtspr   SPRN_SPRG4, r12
 273         mtspr   SPRN_SPRG5, r9
 274         mfcr    r11
 275         mfspr   r12, SPRN_PID
 276         mtspr   SPRN_SPRG7, r11
 277         mtspr   SPRN_SPRG6, r12
 278 #endif
 279
 280         /* First, check if it was a zone fault (which means a user
 281         * tried to access a kernel or read-protected page - always
 282         * a SEGV).  All other faults here must be stores, so no
 283         * need to check ESR_DST as well. */
 284         mfspr   r10, SPRN_ESR
 285         andis.  r10, r10, ESR_DIZ@h
 286         bne     2f
 287
 288         mfspr   r10, SPRN_DEAR          /* Get faulting address */
 289
 290         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 291          * kernel page tables.
 292          */
 293         lis     r11, TASK_SIZE@h
 294         cmplw   r10, r11
 295         blt+    3f
 296         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 297         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 298         li      r9, 0
 299         mtspr   SPRN_PID, r9            /* TLB will have 0 TID */
 300         b       4f
 301
 302         /* Get the PGD for the current thread.
 303          */
 304 3:
 305         mfspr   r11,SPRN_SPRG3
 306         lwz     r11,PGDIR(r11)
 307 4:
 308         tophys(r11, r11)
 309         rlwimi  r11, r10, 12, 20, 29    /* Create L1 (pgdir/pmd) address */
 310         lwz     r11, 0(r11)             /* Get L1 entry */
 311         rlwinm. r12, r11, 0, 0, 19      /* Extract L2 (pte) base address */
 312         beq     2f                      /* Bail if no table */
 313
 314         rlwimi  r12, r10, 22, 20, 29    /* Compute PTE address */
 315         lwz     r11, 0(r12)             /* Get Linux PTE */
 316
 317         andi.   r9, r11, _PAGE_RW       /* Is it writeable? */
 318         beq     2f                      /* Bail if not */
 319
 320         /* Update 'changed'.
 321         */
 322         ori     r11, r11, _PAGE_DIRTY|_PAGE_ACCESSED|_PAGE_HWWRITE
 323         stw     r11, 0(r12)             /* Update Linux page table */
 324
 325         /* Most of the Linux PTE is ready to load into the TLB LO.
 326          * We set ZSEL, where only the LS-bit determines user access.
 327          * We set execute, because we don't have the granularity to
 328          * properly set this at the page level (Linux problem).
 329          * If shared is set, we cause a zero PID->TID load.
 330          * Many of these bits are software only.  Bits we don't set
 331          * here we (properly should) assume have the appropriate value.
 332          */
 333         li      r12, 0x0ce2
 334         andc    r11, r11, r12           /* Make sure 20, 21 are zero */
 335
 336         /* find the TLB index that caused the fault.  It has to be here.
 337         */
 338         tlbsx   r9, 0, r10
 339
 340         tlbwe   r11, r9, TLB_DATA               /* Load TLB LO */
 341
 342         /* Done...restore registers and get out of here.
 343         */
 344 #ifdef CONFIG_403GCX
 345         lwz     r12, 12(r0)
 346         lwz     r11, 8(r0)
 347         mtspr   SPRN_PID, r12
 348         mtcr    r11
 349         lwz     r9, 4(r0)
 350         lwz     r12, 0(r0)
 351 #else
 352         mfspr   r12, SPRN_SPRG6
 353         mfspr   r11, SPRN_SPRG7
 354         mtspr   SPRN_PID, r12
 355         mtcr    r11
 356         mfspr   r9, SPRN_SPRG5
 357         mfspr   r12, SPRN_SPRG4
 358 #endif
 359         mfspr   r11, SPRN_SPRG1
 360         mfspr   r10, SPRN_SPRG0
 361         PPC405_ERR77_SYNC
 362         rfi                     /* Should sync shadow TLBs */
 363         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 364
 365 2:
 366         /* The bailout.  Restore registers to pre-exception conditions
 367          * and call the heavyweights to help us out.
 368          */
 369 #ifdef CONFIG_403GCX
 370         lwz     r12, 12(r0)
 371         lwz     r11, 8(r0)
 372         mtspr   SPRN_PID, r12
 373         mtcr    r11
 374         lwz     r9, 4(r0)
 375         lwz     r12, 0(r0)
 376 #else
 377         mfspr   r12, SPRN_SPRG6
 378         mfspr   r11, SPRN_SPRG7
 379         mtspr   SPRN_PID, r12
 380         mtcr    r11
 381         mfspr   r9, SPRN_SPRG5
 382         mfspr   r12, SPRN_SPRG4
 383 #endif
 384         mfspr   r11, SPRN_SPRG1
 385         mfspr   r10, SPRN_SPRG0
 386         b       DataAccess
 387
 388 /*
 389  * 0x0400 - Instruction Storage Exception
 390  * This is caused by a fetch from non-execute or guarded pages.
 391  */
 392         START_EXCEPTION(0x0400, InstructionAccess)
 393         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 394         mr      r4,r12                  /* Pass SRR0 as arg2 */
 395         li      r5,0                    /* Pass zero as arg3 */
 396         EXC_XFER_EE_LITE(0x400, handle_page_fault)
 397
 398 /* 0x0500 - External Interrupt Exception */
 399         EXCEPTION(0x0500, HardwareInterrupt, do_IRQ, EXC_XFER_LITE)
 400
 401 /* 0x0600 - Alignment Exception */
 402         START_EXCEPTION(0x0600, Alignment)
 403         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 404         mfspr   r4,SPRN_DEAR            /* Grab the DEAR and save it */
 405         stw     r4,_DEAR(r11)
 406         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 407         EXC_XFER_EE(0x600, alignment_exception)
 408
 409 /* 0x0700 - Program Exception */
 410         START_EXCEPTION(0x0700, ProgramCheck)
 411         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 412         mfspr   r4,SPRN_ESR             /* Grab the ESR and save it */
 413         stw     r4,_ESR(r11)
 414         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 415         EXC_XFER_STD(0x700, program_check_exception)
 416
 417         EXCEPTION(0x0800, Trap_08, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 418         EXCEPTION(0x0900, Trap_09, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 419         EXCEPTION(0x0A00, Trap_0A, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 420         EXCEPTION(0x0B00, Trap_0B, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 421
 422 /* 0x0C00 - System Call Exception */
 423         START_EXCEPTION(0x0C00, SystemCall)
 424         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 425         EXC_XFER_EE_LITE(0xc00, DoSyscall)
 426
 427         EXCEPTION(0x0D00, Trap_0D, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 428         EXCEPTION(0x0E00, Trap_0E, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 429         EXCEPTION(0x0F00, Trap_0F, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 430
 431 /* 0x1000 - Programmable Interval Timer (PIT) Exception */
 432         START_EXCEPTION(0x1000, Decrementer)
 433         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 434         lis     r0,TSR_PIS@h
 435         mtspr   SPRN_TSR,r0             /* Clear the PIT exception */
 436         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 437         EXC_XFER_LITE(0x1000, timer_interrupt)
 438
 439 #if 0
 440 /* NOTE:
 441  * FIT and WDT handlers are not implemented yet.
 442  */
 443
 444 /* 0x1010 - Fixed Interval Timer (FIT) Exception
 445 */
 446         STND_EXCEPTION(0x1010,  FITException,           unknown_exception)
 447
 448 /* 0x1020 - Watchdog Timer (WDT) Exception
 449 */
 450 #ifdef CONFIG_BOOKE_WDT
 451         CRITICAL_EXCEPTION(0x1020, WDTException, WatchdogException)
 452 #else
 453         CRITICAL_EXCEPTION(0x1020, WDTException, unknown_exception)
 454 #endif
 455 #endif
 456
 457 /* 0x1100 - Data TLB Miss Exception
 458  * As the name implies, translation is not in the MMU, so search the
 459  * page tables and fix it.  The only purpose of this function is to
 460  * load TLB entries from the page table if they exist.
 461  */
 462         START_EXCEPTION(0x1100, DTLBMiss)
 463         mtspr   SPRN_SPRG0, r10         /* Save some working registers */
 464         mtspr   SPRN_SPRG1, r11
 465 #ifdef CONFIG_403GCX
 466         stw     r12, 0(r0)
 467         stw     r9, 4(r0)
 468         mfcr    r11
 469         mfspr   r12, SPRN_PID
 470         stw     r11, 8(r0)
 471         stw     r12, 12(r0)
 472 #else
 473         mtspr   SPRN_SPRG4, r12
 474         mtspr   SPRN_SPRG5, r9
 475         mfcr    r11
 476         mfspr   r12, SPRN_PID
 477         mtspr   SPRN_SPRG7, r11
 478         mtspr   SPRN_SPRG6, r12
 479 #endif
 480         mfspr   r10, SPRN_DEAR          /* Get faulting address */
 481
 482         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 483          * kernel page tables.
 484          */
 485         lis     r11, TASK_SIZE@h
 486         cmplw   r10, r11
 487         blt+    3f
 488         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 489         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 490         li      r9, 0
 491         mtspr   SPRN_PID, r9            /* TLB will have 0 TID */
 492         b       4f
 493
 494         /* Get the PGD for the current thread.
 495          */
 496 3:
 497         mfspr   r11,SPRN_SPRG3
 498         lwz     r11,PGDIR(r11)
 499 4:
 500         tophys(r11, r11)
 501         rlwimi  r11, r10, 12, 20, 29    /* Create L1 (pgdir/pmd) address */
 502         lwz     r12, 0(r11)             /* Get L1 entry */
 503         andi.   r9, r12, _PMD_PRESENT   /* Check if it points to a PTE page */
 504         beq     2f                      /* Bail if no table */
 505
 506         rlwimi  r12, r10, 22, 20, 29    /* Compute PTE address */
 507         lwz     r11, 0(r12)             /* Get Linux PTE */
 508         andi.   r9, r11, _PAGE_PRESENT
 509         beq     5f
 510
 511         ori     r11, r11, _PAGE_ACCESSED
 512         stw     r11, 0(r12)
 513
 514         /* Create TLB tag.  This is the faulting address plus a static
 515          * set of bits.  These are size, valid, E, U0.
 516         */
 517         li      r12, 0x00c0
 518         rlwimi  r10, r12, 0, 20, 31
 519
 520         b       finish_tlb_load
 521
 522 2:      /* Check for possible large-page pmd entry */
 523         rlwinm. r9, r12, 2, 22, 24
 524         beq     5f
 525
 526         /* Create TLB tag.  This is the faulting address, plus a static
 527          * set of bits (valid, E, U0) plus the size from the PMD.
 528          */
 529         ori     r9, r9, 0x40
 530         rlwimi  r10, r9, 0, 20, 31
 531         mr      r11, r12
 532
 533         b       finish_tlb_load
 534
 535 5:
 536         /* The bailout.  Restore registers to pre-exception conditions
 537          * and call the heavyweights to help us out.
 538          */
 539 #ifdef CONFIG_403GCX
 540         lwz     r12, 12(r0)
 541         lwz     r11, 8(r0)
 542         mtspr   SPRN_PID, r12
 543         mtcr    r11
 544         lwz     r9, 4(r0)
 545         lwz     r12, 0(r0)
 546 #else
 547         mfspr   r12, SPRN_SPRG6
 548         mfspr   r11, SPRN_SPRG7
 549         mtspr   SPRN_PID, r12
 550         mtcr    r11
 551         mfspr   r9, SPRN_SPRG5
 552         mfspr   r12, SPRN_SPRG4
 553 #endif
 554         mfspr   r11, SPRN_SPRG1
 555         mfspr   r10, SPRN_SPRG0
 556         b       DataAccess
 557
 558 /* 0x1200 - Instruction TLB Miss Exception
 559  * Nearly the same as above, except we get our information from different
 560  * registers and bailout to a different point.
 561  */
 562         START_EXCEPTION(0x1200, ITLBMiss)
 563         mtspr   SPRN_SPRG0, r10         /* Save some working registers */
 564         mtspr   SPRN_SPRG1, r11
 565 #ifdef CONFIG_403GCX
 566         stw     r12, 0(r0)
 567         stw     r9, 4(r0)
 568         mfcr    r11
 569         mfspr   r12, SPRN_PID
 570         stw     r11, 8(r0)
 571         stw     r12, 12(r0)
 572 #else
 573         mtspr   SPRN_SPRG4, r12
 574         mtspr   SPRN_SPRG5, r9
 575         mfcr    r11
 576         mfspr   r12, SPRN_PID
 577         mtspr   SPRN_SPRG7, r11
 578         mtspr   SPRN_SPRG6, r12
 579 #endif
 580         mfspr   r10, SPRN_SRR0          /* Get faulting address */
 581
 582         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 583          * kernel page tables.
 584          */
 585         lis     r11, TASK_SIZE@h
 586         cmplw   r10, r11
 587         blt+    3f
 588         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 589         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 590         li      r9, 0
 591         mtspr   SPRN_PID, r9            /* TLB will have 0 TID */
 592         b       4f
 593
 594         /* Get the PGD for the current thread.
 595          */
 596 3:
 597         mfspr   r11,SPRN_SPRG3
 598         lwz     r11,PGDIR(r11)
 599 4:
 600         tophys(r11, r11)
 601         rlwimi  r11, r10, 12, 20, 29    /* Create L1 (pgdir/pmd) address */
 602         lwz     r12, 0(r11)             /* Get L1 entry */
 603         andi.   r9, r12, _PMD_PRESENT   /* Check if it points to a PTE page */
 604         beq     2f                      /* Bail if no table */
 605
 606         rlwimi  r12, r10, 22, 20, 29    /* Compute PTE address */
 607         lwz     r11, 0(r12)             /* Get Linux PTE */
 608         andi.   r9, r11, _PAGE_PRESENT
 609         beq     5f
 610
 611         ori     r11, r11, _PAGE_ACCESSED
 612         stw     r11, 0(r12)
 613
 614         /* Create TLB tag.  This is the faulting address plus a static
 615          * set of bits.  These are size, valid, E, U0.
 616         */
 617         li      r12, 0x00c0
 618         rlwimi  r10, r12, 0, 20, 31
 619
 620         b       finish_tlb_load
 621
 622 2:      /* Check for possible large-page pmd entry */
 623         rlwinm. r9, r12, 2, 22, 24
 624         beq     5f
 625
 626         /* Create TLB tag.  This is the faulting address, plus a static
 627          * set of bits (valid, E, U0) plus the size from the PMD.
 628          */
 629         ori     r9, r9, 0x40
 630         rlwimi  r10, r9, 0, 20, 31
 631         mr      r11, r12
 632
 633         b       finish_tlb_load
 634
 635 5:
 636         /* The bailout.  Restore registers to pre-exception conditions
 637          * and call the heavyweights to help us out.
 638          */
 639 #ifdef CONFIG_403GCX
 640         lwz     r12, 12(r0)
 641         lwz     r11, 8(r0)
 642         mtspr   SPRN_PID, r12
 643         mtcr    r11
 644         lwz     r9, 4(r0)
 645         lwz     r12, 0(r0)
 646 #else
 647         mfspr   r12, SPRN_SPRG6
 648         mfspr   r11, SPRN_SPRG7
 649         mtspr   SPRN_PID, r12
 650         mtcr    r11
 651         mfspr   r9, SPRN_SPRG5
 652         mfspr   r12, SPRN_SPRG4
 653 #endif
 654         mfspr   r11, SPRN_SPRG1
 655         mfspr   r10, SPRN_SPRG0
 656         b       InstructionAccess
 657
 658         EXCEPTION(0x1300, Trap_13, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 659         EXCEPTION(0x1400, Trap_14, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 660         EXCEPTION(0x1500, Trap_15, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 661         EXCEPTION(0x1600, Trap_16, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 662 #ifdef CONFIG_IBM405_ERR51
 663         /* 405GP errata 51 */
 664         START_EXCEPTION(0x1700, Trap_17)
 665         b DTLBMiss
 666 #else
 667         EXCEPTION(0x1700, Trap_17, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 668 #endif
 669         EXCEPTION(0x1800, Trap_18, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 670         EXCEPTION(0x1900, Trap_19, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 671         EXCEPTION(0x1A00, Trap_1A, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 672         EXCEPTION(0x1B00, Trap_1B, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 673         EXCEPTION(0x1C00, Trap_1C, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 674         EXCEPTION(0x1D00, Trap_1D, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 675         EXCEPTION(0x1E00, Trap_1E, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 676         EXCEPTION(0x1F00, Trap_1F, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 677
 678 /* Check for a single step debug exception while in an exception
 679  * handler before state has been saved.  This is to catch the case
 680  * where an instruction that we are trying to single step causes
 681  * an exception (eg ITLB/DTLB miss) and thus the first instruction of
 682  * the exception handler generates a single step debug exception.
 683  *
 684  * If we get a debug trap on the first instruction of an exception handler,
 685  * we reset the MSR_DE in the _exception handler's_ MSR (the debug trap is
 686  * a critical exception, so we are using SPRN_CSRR1 to manipulate the MSR).
 687  * The exception handler was handling a non-critical interrupt, so it will
 688  * save (and later restore) the MSR via SPRN_SRR1, which will still have
 689  * the MSR_DE bit set.
 690  */
 691         /* 0x2000 - Debug Exception */
 692         START_EXCEPTION(0x2000, DebugTrap)
 693         CRITICAL_EXCEPTION_PROLOG
 694
 695         /*
 696          * If this is a single step or branch-taken exception in an
 697          * exception entry sequence, it was probably meant to apply to
 698          * the code where the exception occurred (since exception entry
 699          * doesn't turn off DE automatically).  We simulate the effect
 700          * of turning off DE on entry to an exception handler by turning
 701          * off DE in the SRR3 value and clearing the debug status.
 702          */
 703         mfspr   r10,SPRN_DBSR           /* check single-step/branch taken */
 704         andis.  r10,r10,DBSR_IC@h
 705         beq+    2f
 706
 707         andi.   r10,r9,MSR_IR|MSR_PR    /* check supervisor + MMU off */
 708         beq     1f                      /* branch and fix it up */
 709
 710         mfspr   r10,SPRN_SRR2           /* Faulting instruction address */
 711         cmplwi  r10,0x2100
 712         bgt+    2f                      /* address above exception vectors */
 713
 714         /* here it looks like we got an inappropriate debug exception. */
 715 1:      rlwinm  r9,r9,0,~MSR_DE         /* clear DE in the SRR3 value */
 716         lis     r10,DBSR_IC@h           /* clear the IC event */
 717         mtspr   SPRN_DBSR,r10
 718         /* restore state and get out */
 719         lwz     r10,_CCR(r11)
 720         lwz     r0,GPR0(r11)
 721         lwz     r1,GPR1(r11)
 722         mtcrf   0x80,r10
 723         mtspr   SPRN_SRR2,r12
 724         mtspr   SPRN_SRR3,r9
 725         lwz     r9,GPR9(r11)
 726         lwz     r12,GPR12(r11)
 727         lwz     r10,crit_r10@l(0)
 728         lwz     r11,crit_r11@l(0)
 729         PPC405_ERR77_SYNC
 730         rfci
 731         b       .
 732
 733         /* continue normal handling for a critical exception... */
 734 2:      mfspr   r4,SPRN_DBSR
 735         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 736         EXC_XFER_TEMPLATE(DebugException, 0x2002, \
 737                 (MSR_KERNEL & ~(MSR_ME|MSR_DE|MSR_CE)), \
 738                 NOCOPY, crit_transfer_to_handler, ret_from_crit_exc)
 739
 740 /*
 741  * The other Data TLB exceptions bail out to this point
 742  * if they can't resolve the lightweight TLB fault.
 743  */
 744 DataAccess:
 745         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 746         mfspr   r5,SPRN_ESR             /* Grab the ESR, save it, pass arg3 */
 747         stw     r5,_ESR(r11)
 748         mfspr   r4,SPRN_DEAR            /* Grab the DEAR, save it, pass arg2 */
 749         EXC_XFER_EE_LITE(0x300, handle_page_fault)
 750
 751 /* Other PowerPC processors, namely those derived from the 6xx-series
 752  * have vectors from 0x2100 through 0x2F00 defined, but marked as reserved.
 753  * However, for the 4xx-series processors these are neither defined nor
 754  * reserved.
 755  */
 756
 757         /* Damn, I came up one instruction too many to fit into the
 758          * exception space :-).  Both the instruction and data TLB
 759          * miss get to this point to load the TLB.
 760          *      r10 - TLB_TAG value
 761          *      r11 - Linux PTE
 762          *      r12, r9 - avilable to use
 763          *      PID - loaded with proper value when we get here
 764          *      Upon exit, we reload everything and RFI.
 765          * Actually, it will fit now, but oh well.....a common place
 766          * to load the TLB.
 767          */
 768 tlb_4xx_index:
 769         .long   0
 770 finish_tlb_load:
 771         /* load the next available TLB index.
 772         */
 773         lwz     r9, tlb_4xx_index@l(0)
 774         addi    r9, r9, 1
 775         andi.   r9, r9, (PPC4XX_TLB_SIZE-1)
 776         stw     r9, tlb_4xx_index@l(0)
 777
 778 6:
 779         /*
 780          * Clear out the software-only bits in the PTE to generate the
 781          * TLB_DATA value.  These are the bottom 2 bits of the RPM, the
 782          * top 3 bits of the zone field, and M.
 783          */
 784         li      r12, 0x0ce2
 785         andc    r11, r11, r12
 786
 787         tlbwe   r11, r9, TLB_DATA               /* Load TLB LO */
 788         tlbwe   r10, r9, TLB_TAG                /* Load TLB HI */
 789
 790         /* Done...restore registers and get out of here.
 791         */
 792 #ifdef CONFIG_403GCX
 793         lwz     r12, 12(r0)
 794         lwz     r11, 8(r0)
 795         mtspr   SPRN_PID, r12
 796         mtcr    r11
 797         lwz     r9, 4(r0)
 798         lwz     r12, 0(r0)
 799 #else
 800         mfspr   r12, SPRN_SPRG6
 801         mfspr   r11, SPRN_SPRG7
 802         mtspr   SPRN_PID, r12
 803         mtcr    r11
 804         mfspr   r9, SPRN_SPRG5
 805         mfspr   r12, SPRN_SPRG4
 806 #endif
 807         mfspr   r11, SPRN_SPRG1
 808         mfspr   r10, SPRN_SPRG0
 809         PPC405_ERR77_SYNC
 810         rfi                     /* Should sync shadow TLBs */
 811         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 812
 813 /* extern void giveup_fpu(struct task_struct *prev)
 814  *
 815  * The PowerPC 4xx family of processors do not have an FPU, so this just
 816  * returns.
 817  */
 818 _GLOBAL(giveup_fpu)
 819         blr
 820
 821 /* This is where the main kernel code starts.
 822  */
 823 start_here:
 824
 825         /* ptr to current */
 826         lis     r2,init_task@h
 827         ori     r2,r2,init_task@l
 828
 829         /* ptr to phys current thread */
 830         tophys(r4,r2)
 831         addi    r4,r4,THREAD    /* init task's THREAD */
 832         mtspr   SPRN_SPRG3,r4
 833
 834         /* stack */
 835         lis     r1,init_thread_union@ha
 836         addi    r1,r1,init_thread_union@l
 837         li      r0,0
 838         stwu    r0,THREAD_SIZE-STACK_FRAME_OVERHEAD(r1)
 839
 840         bl      early_init      /* We have to do this with MMU on */
 841
 842 /*
 843  * Decide what sort of machine this is and initialize the MMU.
 844  */
 845         mr      r3,r31
 846         mr      r4,r30
 847         mr      r5,r29
 848         mr      r6,r28
 849         mr      r7,r27
 850         bl      machine_init
 851         bl      MMU_init
 852
 853 /* Go back to running unmapped so we can load up new values
 854  * and change to using our exception vectors.
 855  * On the 4xx, all we have to do is invalidate the TLB to clear
 856  * the old 16M byte TLB mappings.
 857  */
 858         lis     r4,2f@h
 859         ori     r4,r4,2f@l
 860         tophys(r4,r4)
 861         lis     r3,(MSR_KERNEL & ~(MSR_IR|MSR_DR))@h
 862         ori     r3,r3,(MSR_KERNEL & ~(MSR_IR|MSR_DR))@l
 863         mtspr   SPRN_SRR0,r4
 864         mtspr   SPRN_SRR1,r3
 865         rfi
 866         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 867
 868 /* Load up the kernel context */
 869 2:
 870         sync                    /* Flush to memory before changing TLB */
 871         tlbia
 872         isync                   /* Flush shadow TLBs */
 873
 874         /* set up the PTE pointers for the Abatron bdiGDB.
 875         */
 876         lis     r6, swapper_pg_dir@h
 877         ori     r6, r6, swapper_pg_dir@l
 878         lis     r5, abatron_pteptrs@h
 879         ori     r5, r5, abatron_pteptrs@l
 880         stw     r5, 0xf0(r0)    /* Must match your Abatron config file */
 881         tophys(r5,r5)
 882         stw     r6, 0(r5)
 883
 884 /* Now turn on the MMU for real! */
 885         lis     r4,MSR_KERNEL@h
 886         ori     r4,r4,MSR_KERNEL@l
 887         lis     r3,start_kernel@h
 888         ori     r3,r3,start_kernel@l
 889         mtspr   SPRN_SRR0,r3
 890         mtspr   SPRN_SRR1,r4
 891         rfi                     /* enable MMU and jump to start_kernel */
 892         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 893
 894 /* Set up the initial MMU state so we can do the first level of
 895  * kernel initialization.  This maps the first 16 MBytes of memory 1:1
 896  * virtual to physical and more importantly sets the cache mode.
 897  */
 898 initial_mmu:
 899         tlbia                   /* Invalidate all TLB entries */
 900         isync
 901
 902         /* We should still be executing code at physical address 0x0000xxxx
 903          * at this point. However, start_here is at virtual address
 904          * 0xC000xxxx. So, set up a TLB mapping to cover this once
 905          * translation is enabled.
 906          */
 907
 908         lis     r3,KERNELBASE@h         /* Load the kernel virtual address */
 909         ori     r3,r3,KERNELBASE@l
 910         tophys(r4,r3)                   /* Load the kernel physical address */
 911
 912         iccci   r0,r3                   /* Invalidate the i-cache before use */
 913
 914         /* Load the kernel PID.
 915         */
 916         li      r0,0
 917         mtspr   SPRN_PID,r0
 918         sync
 919
 920         /* Configure and load two entries into TLB slots 62 and 63.
 921          * In case we are pinning TLBs, these are reserved in by the
 922          * other TLB functions.  If not reserving, then it doesn't
 923          * matter where they are loaded.
 924          */
 925         clrrwi  r4,r4,10                /* Mask off the real page number */
 926         ori     r4,r4,(TLB_WR | TLB_EX) /* Set the write and execute bits */
 927
 928         clrrwi  r3,r3,10                /* Mask off the effective page number */
 929         ori     r3,r3,(TLB_VALID | TLB_PAGESZ(PAGESZ_16M))
 930
 931         li      r0,63                    /* TLB slot 63 */
 932
 933         tlbwe   r4,r0,TLB_DATA          /* Load the data portion of the entry */
 934         tlbwe   r3,r0,TLB_TAG           /* Load the tag portion of the entry */
 935
 936 #if defined(CONFIG_SERIAL_TEXT_DEBUG) && defined(SERIAL_DEBUG_IO_BASE)
 937
 938         /* Load a TLB entry for the UART, so that ppc4xx_progress() can use
 939          * the UARTs nice and early.  We use a 4k real==virtual mapping. */
 940
 941         lis     r3,SERIAL_DEBUG_IO_BASE@h
 942         ori     r3,r3,SERIAL_DEBUG_IO_BASE@l
 943         mr      r4,r3
 944         clrrwi  r4,r4,12
 945         ori     r4,r4,(TLB_WR|TLB_I|TLB_M|TLB_G)
 946
 947         clrrwi  r3,r3,12
 948         ori     r3,r3,(TLB_VALID | TLB_PAGESZ(PAGESZ_4K))
 949
 950         li      r0,0                    /* TLB slot 0 */
 951         tlbwe   r4,r0,TLB_DATA
 952         tlbwe   r3,r0,TLB_TAG
 953 #endif /* CONFIG_SERIAL_DEBUG_TEXT && SERIAL_DEBUG_IO_BASE */
 954
 955         isync
 956
 957         /* Establish the exception vector base
 958         */
 959         lis     r4,KERNELBASE@h         /* EVPR only uses the high 16-bits */
 960         tophys(r0,r4)                   /* Use the physical address */
 961         mtspr   SPRN_EVPR,r0
 962
 963         blr
 964
 965 _GLOBAL(abort)
 966         mfspr   r13,SPRN_DBCR0
 967         oris    r13,r13,DBCR0_RST_SYSTEM@h
 968         mtspr   SPRN_DBCR0,r13
 969
 970 _GLOBAL(set_context)
 971
 972 #ifdef CONFIG_BDI_SWITCH
 973         /* Context switch the PTE pointer for the Abatron BDI2000.
 974          * The PGDIR is the second parameter.
 975          */
 976         lis     r5, KERNELBASE@h
 977         lwz     r5, 0xf0(r5)
 978         stw     r4, 0x4(r5)
 979 #endif
 980         sync
 981         mtspr   SPRN_PID,r3
 982         isync                           /* Need an isync to flush shadow */
 983                                         /* TLBs after changing PID */
 984         blr
 985
 986 /* We put a few things here that have to be page-aligned. This stuff
 987  * goes at the beginning of the data segment, which is page-aligned.
 988  */
 989         .data
 990         .align  12
 991         .globl  sdata
 992 sdata:
 993         .globl  empty_zero_page
 994 empty_zero_page:
 995         .space  4096
 996         .globl  swapper_pg_dir
 997 swapper_pg_dir:
 998         .space  4096
 999
1000
1001 /* Stack for handling critical exceptions from kernel mode */
1002         .section .bss
1003         .align 12
1004 exception_stack_bottom:
1005         .space  4096
1006 critical_stack_top:
1007         .globl  exception_stack_top
1008 exception_stack_top:
1009
1010 /* This space gets a copy of optional info passed to us by the bootstrap
1011  * which is used to pass parameters into the kernel like root=/dev/sda1, etc.
1012  */
1013         .globl  cmd_line
1014 cmd_line:
1015         .space  512
1016
1017 /* Room for two PTE pointers, usually the kernel and current user pointers
1018  * to their respective root page table.
1019  */
1020 abatron_pteptrs:
1021         .space  8