Merge branch 'davinci-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[pandora-kernel.git] / arch / sh / mm / pmb.c
1 /*
2  * arch/sh/mm/pmb.c
3  *
4  * Privileged Space Mapping Buffer (PMB) Support.
5  *
6  * Copyright (C) 2005 - 2010  Paul Mundt
7  * Copyright (C) 2010  Matt Fleming
8  *
9  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
10  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
11  * for more details.
12  */
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/kernel.h>
15 #include <linux/sysdev.h>
16 #include <linux/cpu.h>
17 #include <linux/module.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/debugfs.h>
21 #include <linux/fs.h>
22 #include <linux/seq_file.h>
23 #include <linux/err.h>
24 #include <linux/io.h>
25 #include <linux/spinlock.h>
26 #include <linux/rwlock.h>
27 #include <asm/sizes.h>
28 #include <asm/system.h>
29 #include <asm/uaccess.h>
30 #include <asm/pgtable.h>
31 #include <asm/page.h>
32 #include <asm/mmu.h>
33 #include <asm/mmu_context.h>
34
35 struct pmb_entry;
36
37 struct pmb_entry {
38         unsigned long vpn;
39         unsigned long ppn;
40         unsigned long flags;
41         unsigned long size;
42
43         spinlock_t lock;
44
45         /*
46          * 0 .. NR_PMB_ENTRIES for specific entry selection, or
47          * PMB_NO_ENTRY to search for a free one
48          */
49         int entry;
50
51         /* Adjacent entry link for contiguous multi-entry mappings */
52         struct pmb_entry *link;
53 };
54
55 static void pmb_unmap_entry(struct pmb_entry *, int depth);
56
57 static DEFINE_RWLOCK(pmb_rwlock);
58 static struct pmb_entry pmb_entry_list[NR_PMB_ENTRIES];
59 static DECLARE_BITMAP(pmb_map, NR_PMB_ENTRIES);
60
61 static __always_inline unsigned long mk_pmb_entry(unsigned int entry)
62 {
63         return (entry & PMB_E_MASK) << PMB_E_SHIFT;
64 }
65
66 static __always_inline unsigned long mk_pmb_addr(unsigned int entry)
67 {
68         return mk_pmb_entry(entry) | PMB_ADDR;
69 }
70
71 static __always_inline unsigned long mk_pmb_data(unsigned int entry)
72 {
73         return mk_pmb_entry(entry) | PMB_DATA;
74 }
75
76 static int pmb_alloc_entry(void)
77 {
78         int pos;
79
80         pos = find_first_zero_bit(pmb_map, NR_PMB_ENTRIES);
81         if (pos >= 0 && pos < NR_PMB_ENTRIES)
82                 __set_bit(pos, pmb_map);
83         else
84                 pos = -ENOSPC;
85
86         return pos;
87 }
88
89 static struct pmb_entry *pmb_alloc(unsigned long vpn, unsigned long ppn,
90                                    unsigned long flags, int entry)
91 {
92         struct pmb_entry *pmbe;
93         unsigned long irqflags;
94         void *ret = NULL;
95         int pos;
96
97         write_lock_irqsave(&pmb_rwlock, irqflags);
98
99         if (entry == PMB_NO_ENTRY) {
100                 pos = pmb_alloc_entry();
101                 if (unlikely(pos < 0)) {
102                         ret = ERR_PTR(pos);
103                         goto out;
104                 }
105         } else {
106                 if (__test_and_set_bit(entry, pmb_map)) {
107                         ret = ERR_PTR(-ENOSPC);
108                         goto out;
109                 }
110
111                 pos = entry;
112         }
113
114         write_unlock_irqrestore(&pmb_rwlock, irqflags);
115
116         pmbe = &pmb_entry_list[pos];
117
118         memset(pmbe, 0, sizeof(struct pmb_entry));
119
120         spin_lock_init(&pmbe->lock);
121
122         pmbe->vpn       = vpn;
123         pmbe->ppn       = ppn;
124         pmbe->flags     = flags;
125         pmbe->entry     = pos;
126
127         return pmbe;
128
129 out:
130         write_unlock_irqrestore(&pmb_rwlock, irqflags);
131         return ret;
132 }
133
134 static void pmb_free(struct pmb_entry *pmbe)
135 {
136         __clear_bit(pmbe->entry, pmb_map);
137
138         pmbe->entry     = PMB_NO_ENTRY;
139         pmbe->link      = NULL;
140 }
141
142 /*
143  * Ensure that the PMB entries match our cache configuration.
144  *
145  * When we are in 32-bit address extended mode, CCR.CB becomes
146  * invalid, so care must be taken to manually adjust cacheable
147  * translations.
148  */
149 static __always_inline unsigned long pmb_cache_flags(void)
150 {
151         unsigned long flags = 0;
152
153 #if defined(CONFIG_CACHE_WRITETHROUGH)
154         flags |= PMB_C | PMB_WT | PMB_UB;
155 #elif defined(CONFIG_CACHE_WRITEBACK)
156         flags |= PMB_C;
157 #endif
158
159         return flags;
160 }
161
162 /*
163  * Must be run uncached.
164  */
165 static void __set_pmb_entry(struct pmb_entry *pmbe)
166 {
167         writel_uncached(pmbe->vpn | PMB_V, mk_pmb_addr(pmbe->entry));
168         writel_uncached(pmbe->ppn | pmbe->flags | PMB_V,
169                         mk_pmb_data(pmbe->entry));
170 }
171
172 static void __clear_pmb_entry(struct pmb_entry *pmbe)
173 {
174         unsigned long addr, data;
175         unsigned long addr_val, data_val;
176
177         addr = mk_pmb_addr(pmbe->entry);
178         data = mk_pmb_data(pmbe->entry);
179
180         addr_val = __raw_readl(addr);
181         data_val = __raw_readl(data);
182
183         /* Clear V-bit */
184         writel_uncached(addr_val & ~PMB_V, addr);
185         writel_uncached(data_val & ~PMB_V, data);
186 }
187
188 static void set_pmb_entry(struct pmb_entry *pmbe)
189 {
190         unsigned long flags;
191
192         spin_lock_irqsave(&pmbe->lock, flags);
193         __set_pmb_entry(pmbe);
194         spin_unlock_irqrestore(&pmbe->lock, flags);
195 }
196
197 static struct {
198         unsigned long size;
199         int flag;
200 } pmb_sizes[] = {
201         { .size = SZ_512M, .flag = PMB_SZ_512M, },
202         { .size = SZ_128M, .flag = PMB_SZ_128M, },
203         { .size = SZ_64M,  .flag = PMB_SZ_64M,  },
204         { .size = SZ_16M,  .flag = PMB_SZ_16M,  },
205 };
206
207 long pmb_remap(unsigned long vaddr, unsigned long phys,
208                unsigned long size, pgprot_t prot)
209 {
210         struct pmb_entry *pmbp, *pmbe;
211         unsigned long wanted;
212         int pmb_flags, i;
213         long err;
214         u64 flags;
215
216         flags = pgprot_val(prot);
217
218         pmb_flags = PMB_WT | PMB_UB;
219
220         /* Convert typical pgprot value to the PMB equivalent */
221         if (flags & _PAGE_CACHABLE) {
222                 pmb_flags |= PMB_C;
223
224                 if ((flags & _PAGE_WT) == 0)
225                         pmb_flags &= ~(PMB_WT | PMB_UB);
226         }
227
228         pmbp = NULL;
229         wanted = size;
230
231 again:
232         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_sizes); i++) {
233                 unsigned long flags;
234
235                 if (size < pmb_sizes[i].size)
236                         continue;
237
238                 pmbe = pmb_alloc(vaddr, phys, pmb_flags | pmb_sizes[i].flag,
239                                  PMB_NO_ENTRY);
240                 if (IS_ERR(pmbe)) {
241                         err = PTR_ERR(pmbe);
242                         goto out;
243                 }
244
245                 spin_lock_irqsave(&pmbe->lock, flags);
246
247                 __set_pmb_entry(pmbe);
248
249                 phys    += pmb_sizes[i].size;
250                 vaddr   += pmb_sizes[i].size;
251                 size    -= pmb_sizes[i].size;
252
253                 pmbe->size = pmb_sizes[i].size;
254
255                 /*
256                  * Link adjacent entries that span multiple PMB entries
257                  * for easier tear-down.
258                  */
259                 if (likely(pmbp)) {
260                         spin_lock(&pmbp->lock);
261                         pmbp->link = pmbe;
262                         spin_unlock(&pmbp->lock);
263                 }
264
265                 pmbp = pmbe;
266
267                 /*
268                  * Instead of trying smaller sizes on every iteration
269                  * (even if we succeed in allocating space), try using
270                  * pmb_sizes[i].size again.
271                  */
272                 i--;
273
274                 spin_unlock_irqrestore(&pmbe->lock, flags);
275         }
276
277         if (size >= SZ_16M)
278                 goto again;
279
280         return wanted - size;
281
282 out:
283         pmb_unmap_entry(pmbp, NR_PMB_ENTRIES);
284
285         return err;
286 }
287
288 void pmb_unmap(unsigned long addr)
289 {
290         struct pmb_entry *pmbe = NULL;
291         int i;
292
293         read_lock(&pmb_rwlock);
294
295         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
296                 if (test_bit(i, pmb_map)) {
297                         pmbe = &pmb_entry_list[i];
298                         if (pmbe->vpn == addr)
299                                 break;
300                 }
301         }
302
303         read_unlock(&pmb_rwlock);
304
305         pmb_unmap_entry(pmbe, NR_PMB_ENTRIES);
306 }
307
308 static bool pmb_can_merge(struct pmb_entry *a, struct pmb_entry *b)
309 {
310         return (b->vpn == (a->vpn + a->size)) &&
311                (b->ppn == (a->ppn + a->size)) &&
312                (b->flags == a->flags);
313 }
314
315 static bool pmb_size_valid(unsigned long size)
316 {
317         int i;
318
319         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_sizes); i++)
320                 if (pmb_sizes[i].size == size)
321                         return true;
322
323         return false;
324 }
325
326 static int pmb_size_to_flags(unsigned long size)
327 {
328         int i;
329
330         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_sizes); i++)
331                 if (pmb_sizes[i].size == size)
332                         return pmb_sizes[i].flag;
333
334         return 0;
335 }
336
337 static void __pmb_unmap_entry(struct pmb_entry *pmbe, int depth)
338 {
339         do {
340                 struct pmb_entry *pmblink = pmbe;
341
342                 /*
343                  * We may be called before this pmb_entry has been
344                  * entered into the PMB table via set_pmb_entry(), but
345                  * that's OK because we've allocated a unique slot for
346                  * this entry in pmb_alloc() (even if we haven't filled
347                  * it yet).
348                  *
349                  * Therefore, calling __clear_pmb_entry() is safe as no
350                  * other mapping can be using that slot.
351                  */
352                 __clear_pmb_entry(pmbe);
353
354                 pmbe = pmblink->link;
355
356                 pmb_free(pmblink);
357         } while (pmbe && --depth);
358 }
359
360 static void pmb_unmap_entry(struct pmb_entry *pmbe, int depth)
361 {
362         unsigned long flags;
363
364         if (unlikely(!pmbe))
365                 return;
366
367         write_lock_irqsave(&pmb_rwlock, flags);
368         __pmb_unmap_entry(pmbe, depth);
369         write_unlock_irqrestore(&pmb_rwlock, flags);
370 }
371
372 static __always_inline unsigned int pmb_ppn_in_range(unsigned long ppn)
373 {
374         return ppn >= __pa(memory_start) && ppn < __pa(memory_end);
375 }
376
377 static void __init pmb_notify(void)
378 {
379         int i;
380
381         pr_info("PMB: boot mappings:\n");
382
383         read_lock(&pmb_rwlock);
384
385         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
386                 struct pmb_entry *pmbe;
387
388                 if (!test_bit(i, pmb_map))
389                         continue;
390
391                 pmbe = &pmb_entry_list[i];
392
393                 pr_info("       0x%08lx -> 0x%08lx [ %4ldMB %2scached ]\n",
394                         pmbe->vpn >> PAGE_SHIFT, pmbe->ppn >> PAGE_SHIFT,
395                         pmbe->size >> 20, (pmbe->flags & PMB_C) ? "" : "un");
396         }
397
398         read_unlock(&pmb_rwlock);
399 }
400
401 /*
402  * Sync our software copy of the PMB mappings with those in hardware. The
403  * mappings in the hardware PMB were either set up by the bootloader or
404  * very early on by the kernel.
405  */
406 static void __init pmb_synchronize(void)
407 {
408         struct pmb_entry *pmbp = NULL;
409         int i, j;
410
411         /*
412          * Run through the initial boot mappings, log the established
413          * ones, and blow away anything that falls outside of the valid
414          * PPN range. Specifically, we only care about existing mappings
415          * that impact the cached/uncached sections.
416          *
417          * Note that touching these can be a bit of a minefield; the boot
418          * loader can establish multi-page mappings with the same caching
419          * attributes, so we need to ensure that we aren't modifying a
420          * mapping that we're presently executing from, or may execute
421          * from in the case of straddling page boundaries.
422          *
423          * In the future we will have to tidy up after the boot loader by
424          * jumping between the cached and uncached mappings and tearing
425          * down alternating mappings while executing from the other.
426          */
427         for (i = 0; i < NR_PMB_ENTRIES; i++) {
428                 unsigned long addr, data;
429                 unsigned long addr_val, data_val;
430                 unsigned long ppn, vpn, flags;
431                 unsigned long irqflags;
432                 unsigned int size;
433                 struct pmb_entry *pmbe;
434
435                 addr = mk_pmb_addr(i);
436                 data = mk_pmb_data(i);
437
438                 addr_val = __raw_readl(addr);
439                 data_val = __raw_readl(data);
440
441                 /*
442                  * Skip over any bogus entries
443                  */
444                 if (!(data_val & PMB_V) || !(addr_val & PMB_V))
445                         continue;
446
447                 ppn = data_val & PMB_PFN_MASK;
448                 vpn = addr_val & PMB_PFN_MASK;
449
450                 /*
451                  * Only preserve in-range mappings.
452                  */
453                 if (!pmb_ppn_in_range(ppn)) {
454                         /*
455                          * Invalidate anything out of bounds.
456                          */
457                         writel_uncached(addr_val & ~PMB_V, addr);
458                         writel_uncached(data_val & ~PMB_V, data);
459                         continue;
460                 }
461
462                 /*
463                  * Update the caching attributes if necessary
464                  */
465                 if (data_val & PMB_C) {
466                         data_val &= ~PMB_CACHE_MASK;
467                         data_val |= pmb_cache_flags();
468
469                         writel_uncached(data_val, data);
470                 }
471
472                 size = data_val & PMB_SZ_MASK;
473                 flags = size | (data_val & PMB_CACHE_MASK);
474
475                 pmbe = pmb_alloc(vpn, ppn, flags, i);
476                 if (IS_ERR(pmbe)) {
477                         WARN_ON_ONCE(1);
478                         continue;
479                 }
480
481                 spin_lock_irqsave(&pmbe->lock, irqflags);
482
483                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pmb_sizes); j++)
484                         if (pmb_sizes[j].flag == size)
485                                 pmbe->size = pmb_sizes[j].size;
486
487                 if (pmbp) {
488                         spin_lock(&pmbp->lock);
489
490                         /*
491                          * Compare the previous entry against the current one to
492                          * see if the entries span a contiguous mapping. If so,
493                          * setup the entry links accordingly. Compound mappings
494                          * are later coalesced.
495                          */
496                         if (pmb_can_merge(pmbp, pmbe))
497                                 pmbp->link = pmbe;
498
499                         spin_unlock(&pmbp->lock);
500                 }
501
502                 pmbp = pmbe;
503
504                 spin_unlock_irqrestore(&pmbe->lock, irqflags);
505         }
506 }
507
508 static void __init pmb_merge(struct pmb_entry *head)
509 {
510         unsigned long span, newsize;
511         struct pmb_entry *tail;
512         int i = 1, depth = 0;
513
514         span = newsize = head->size;
515
516         tail = head->link;
517         while (tail) {
518                 span += tail->size;
519
520                 if (pmb_size_valid(span)) {
521                         newsize = span;
522                         depth = i;
523                 }
524
525                 /* This is the end of the line.. */
526                 if (!tail->link)
527                         break;
528
529                 tail = tail->link;
530                 i++;
531         }
532
533         /*
534          * The merged page size must be valid.
535          */
536         if (!pmb_size_valid(newsize))
537                 return;
538
539         head->flags &= ~PMB_SZ_MASK;
540         head->flags |= pmb_size_to_flags(newsize);
541
542         head->size = newsize;
543
544         __pmb_unmap_entry(head->link, depth);
545         __set_pmb_entry(head);
546 }
547
548 static void __init pmb_coalesce(void)
549 {
550         unsigned long flags;
551         int i;
552
553         write_lock_irqsave(&pmb_rwlock, flags);
554
555         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
556                 struct pmb_entry *pmbe;
557
558                 if (!test_bit(i, pmb_map))
559                         continue;
560
561                 pmbe = &pmb_entry_list[i];
562
563                 /*
564                  * We're only interested in compound mappings
565                  */
566                 if (!pmbe->link)
567                         continue;
568
569                 /*
570                  * Nothing to do if it already uses the largest possible
571                  * page size.
572                  */
573                 if (pmbe->size == SZ_512M)
574                         continue;
575
576                 pmb_merge(pmbe);
577         }
578
579         write_unlock_irqrestore(&pmb_rwlock, flags);
580 }
581
582 #ifdef CONFIG_UNCACHED_MAPPING
583 static void __init pmb_resize(void)
584 {
585         int i;
586
587         /*
588          * If the uncached mapping was constructed by the kernel, it will
589          * already be a reasonable size.
590          */
591         if (uncached_size == SZ_16M)
592                 return;
593
594         read_lock(&pmb_rwlock);
595
596         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
597                 struct pmb_entry *pmbe;
598                 unsigned long flags;
599
600                 if (!test_bit(i, pmb_map))
601                         continue;
602
603                 pmbe = &pmb_entry_list[i];
604
605                 if (pmbe->vpn != uncached_start)
606                         continue;
607
608                 /*
609                  * Found it, now resize it.
610                  */
611                 spin_lock_irqsave(&pmbe->lock, flags);
612
613                 pmbe->size = SZ_16M;
614                 pmbe->flags &= ~PMB_SZ_MASK;
615                 pmbe->flags |= pmb_size_to_flags(pmbe->size);
616
617                 uncached_resize(pmbe->size);
618
619                 __set_pmb_entry(pmbe);
620
621                 spin_unlock_irqrestore(&pmbe->lock, flags);
622         }
623
624         read_lock(&pmb_rwlock);
625 }
626 #endif
627
628 void __init pmb_init(void)
629 {
630         /* Synchronize software state */
631         pmb_synchronize();
632
633         /* Attempt to combine compound mappings */
634         pmb_coalesce();
635
636 #ifdef CONFIG_UNCACHED_MAPPING
637         /* Resize initial mappings, if necessary */
638         pmb_resize();
639 #endif
640
641         /* Log them */
642         pmb_notify();
643
644         writel_uncached(0, PMB_IRMCR);
645
646         /* Flush out the TLB */
647         __raw_writel(__raw_readl(MMUCR) | MMUCR_TI, MMUCR);
648         ctrl_barrier();
649 }
650
651 bool __in_29bit_mode(void)
652 {
653         return (__raw_readl(PMB_PASCR) & PASCR_SE) == 0;
654 }
655
656 static int pmb_seq_show(struct seq_file *file, void *iter)
657 {
658         int i;
659
660         seq_printf(file, "V: Valid, C: Cacheable, WT: Write-Through\n"
661                          "CB: Copy-Back, B: Buffered, UB: Unbuffered\n");
662         seq_printf(file, "ety   vpn  ppn  size   flags\n");
663
664         for (i = 0; i < NR_PMB_ENTRIES; i++) {
665                 unsigned long addr, data;
666                 unsigned int size;
667                 char *sz_str = NULL;
668
669                 addr = __raw_readl(mk_pmb_addr(i));
670                 data = __raw_readl(mk_pmb_data(i));
671
672                 size = data & PMB_SZ_MASK;
673                 sz_str = (size == PMB_SZ_16M)  ? " 16MB":
674                          (size == PMB_SZ_64M)  ? " 64MB":
675                          (size == PMB_SZ_128M) ? "128MB":
676                                                  "512MB";
677
678                 /* 02: V 0x88 0x08 128MB C CB  B */
679                 seq_printf(file, "%02d: %c 0x%02lx 0x%02lx %s %c %s %s\n",
680                            i, ((addr & PMB_V) && (data & PMB_V)) ? 'V' : ' ',
681                            (addr >> 24) & 0xff, (data >> 24) & 0xff,
682                            sz_str, (data & PMB_C) ? 'C' : ' ',
683                            (data & PMB_WT) ? "WT" : "CB",
684                            (data & PMB_UB) ? "UB" : " B");
685         }
686
687         return 0;
688 }
689
690 static int pmb_debugfs_open(struct inode *inode, struct file *file)
691 {
692         return single_open(file, pmb_seq_show, NULL);
693 }
694
695 static const struct file_operations pmb_debugfs_fops = {
696         .owner          = THIS_MODULE,
697         .open           = pmb_debugfs_open,
698         .read           = seq_read,
699         .llseek         = seq_lseek,
700         .release        = single_release,
701 };
702
703 static int __init pmb_debugfs_init(void)
704 {
705         struct dentry *dentry;
706
707         dentry = debugfs_create_file("pmb", S_IFREG | S_IRUGO,
708                                      sh_debugfs_root, NULL, &pmb_debugfs_fops);
709         if (!dentry)
710                 return -ENOMEM;
711         if (IS_ERR(dentry))
712                 return PTR_ERR(dentry);
713
714         return 0;
715 }
716 postcore_initcall(pmb_debugfs_init);
717
718 #ifdef CONFIG_PM
719 static int pmb_sysdev_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
720 {
721         static pm_message_t prev_state;
722         int i;
723
724         /* Restore the PMB after a resume from hibernation */
725         if (state.event == PM_EVENT_ON &&
726             prev_state.event == PM_EVENT_FREEZE) {
727                 struct pmb_entry *pmbe;
728
729                 read_lock(&pmb_rwlock);
730
731                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pmb_entry_list); i++) {
732                         if (test_bit(i, pmb_map)) {
733                                 pmbe = &pmb_entry_list[i];
734                                 set_pmb_entry(pmbe);
735                         }
736                 }
737
738                 read_unlock(&pmb_rwlock);
739         }
740
741         prev_state = state;
742
743         return 0;
744 }
745
746 static int pmb_sysdev_resume(struct sys_device *dev)
747 {
748         return pmb_sysdev_suspend(dev, PMSG_ON);
749 }
750
751 static struct sysdev_driver pmb_sysdev_driver = {
752         .suspend = pmb_sysdev_suspend,
753         .resume = pmb_sysdev_resume,
754 };
755
756 static int __init pmb_sysdev_init(void)
757 {
758         return sysdev_driver_register(&cpu_sysdev_class, &pmb_sysdev_driver);
759 }
760 subsys_initcall(pmb_sysdev_init);
761 #endif