more changes on original files
[linux-2.4.git] / arch / ppc / mm / init.c
1 /*
2  *  PowerPC version
3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
4  *
5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
8  *  Amiga/APUS changes by Jesper Skov (jskov@cygnus.co.uk).
9  *
10  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
11  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
12  *
13  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
14  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
15  *  as published by the Free Software Foundation; either version
16  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
17  *
18  */
19
20 #include <linux/config.h>
21 #include <linux/sched.h>
22 #include <linux/kernel.h>
23 #include <linux/errno.h>
24 #include <linux/string.h>
25 #include <linux/types.h>
26 #include <linux/mm.h>
27 #include <linux/stddef.h>
28 #include <linux/init.h>
29 #include <linux/bootmem.h>
30 #include <linux/highmem.h>
31 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
32 #include <linux/blk.h>          /* for initrd_* */
33 #endif
34
35 #include <asm/pgalloc.h>
36 #include <asm/prom.h>
37 #include <asm/io.h>
38 #include <asm/mmu_context.h>
39 #include <asm/pgtable.h>
40 #include <asm/mmu.h>
41 #include <asm/smp.h>
42 #include <asm/machdep.h>
43 #include <asm/btext.h>
44 #include <asm/tlb.h>
45
46 #include "mem_pieces.h"
47 #include "mmu_decl.h"
48
49 /*
50  * Just any arbitrary offset to the start of the vmalloc VM area: the
51  * current 64MB value just means that there will be a 64MB "hole" after the
52  * physical memory until the kernel virtual memory starts.  That means that
53  * any out-of-bounds memory accesses will hopefully be caught.
54  * The vmalloc() routines leaves a hole of 4kB between each vmalloced
55  * area for the same reason. ;)
56  *
57  * We no longer map larger than phys RAM with the BATs so we don't have
58  * to worry about the VMALLOC_OFFSET causing problems.  We do have to worry
59  * about clashes between our early calls to ioremap() that start growing down
60  * from ioremap_base being run into the VM area allocations (growing upwards
61  * from VMALLOC_START).  For this reason we have ioremap_bot to check when
62  * we actually run into our mappings setup in the early boot with the VM
63  * system.  This really does become a problem for machines with good amounts
64  * of RAM.  -- Cort
65  */
66 #ifdef CONFIG_PIN_TLB
67 #define VMALLOC_OFFSET (0x2000000) /* 32M */
68 #else
69 #define VMALLOC_OFFSET (0x1000000) /* 16M */
70 #endif
71
72 unsigned long vmalloc_start;
73
74 mmu_gather_t mmu_gathers[NR_CPUS];
75
76 unsigned long total_memory;
77 unsigned long total_lowmem;
78
79 unsigned long ppc_memstart;
80 unsigned long ppc_memoffset = PAGE_OFFSET;
81
82 int mem_init_done;
83 int init_bootmem_done;
84 int boot_mapsize;
85 unsigned long totalram_pages;
86 unsigned long totalhigh_pages;
87 #ifdef CONFIG_ALL_PPC
88 unsigned long agp_special_page;
89 #endif
90
91 extern char _end[];
92 extern char etext[], _stext[];
93 extern char __init_begin, __init_end;
94 extern char __prep_begin, __prep_end;
95 extern char __chrp_begin, __chrp_end;
96 extern char __pmac_begin, __pmac_end;
97 extern char __openfirmware_begin, __openfirmware_end;
98
99 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
100 pte_t *kmap_pte;
101 pgprot_t kmap_prot;
102 #endif
103
104 void MMU_init(void);
105 void set_phys_avail(unsigned long total_ram);
106
107 /* XXX should be in current.h  -- paulus */
108 extern struct task_struct *current_set[NR_CPUS];
109
110 char *klimit = _end;
111 struct mem_pieces phys_avail;
112
113 extern char *sysmap;
114 extern unsigned long sysmap_size;
115
116 /*
117  * this tells the system to map all of ram with the segregs
118  * (i.e. page tables) instead of the bats.
119  * -- Cort
120  */
121 int __map_without_bats;
122
123 /* max amount of RAM to use */
124 unsigned long __max_memory;
125
126 int do_check_pgt_cache(int low, int high)
127 {
128         int freed = 0;
129         if (pgtable_cache_size > high) {
130                 do {
131                         if (pgd_quicklist) {
132                                 free_pgd_slow(get_pgd_fast());
133                                 freed++;
134                         }
135                         if (pte_quicklist) {
136                                 pte_free_slow(pte_alloc_one_fast(NULL, 0));
137                                 freed++;
138                         }
139                 } while (pgtable_cache_size > low);
140         }
141         return freed;
142 }
143
144 void show_mem(void)
145 {
146         int i,free = 0,total = 0,reserved = 0;
147         int shared = 0, cached = 0;
148         struct task_struct *p;
149         int highmem = 0;
150
151         printk("Mem-info:\n");
152         show_free_areas();
153         printk("Free swap:       %6dkB\n",nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
154         i = max_mapnr;
155         while (i-- > 0) {
156                 total++;
157                 if (PageHighMem(mem_map+i))
158                         highmem++;
159                 if (PageReserved(mem_map+i))
160                         reserved++;
161                 else if (PageSwapCache(mem_map+i))
162                         cached++;
163                 else if (!page_count(mem_map+i))
164                         free++;
165                 else
166                         shared += atomic_read(&mem_map[i].count) - 1;
167         }
168         printk("%d pages of RAM\n",total);
169         printk("%d pages of HIGHMEM\n", highmem);
170         printk("%d free pages\n",free);
171         printk("%d reserved pages\n",reserved);
172         printk("%d pages shared\n",shared);
173         printk("%d pages swap cached\n",cached);
174         printk("%d pages in page table cache\n",(int)pgtable_cache_size);
175         show_buffers();
176         printk("%-8s %3s %8s %8s %8s %9s %8s", "Process", "Pid",
177                "Ctx", "Ctx<<4", "Last Sys", "pc", "task");
178 #ifdef CONFIG_SMP
179         printk(" %3s", "CPU");
180 #endif /* CONFIG_SMP */
181         printk("\n");
182         for_each_task(p)
183         {
184                 printk("%-8.8s %3d %8ld %8ld %8ld %c%08lx %08lx ",
185                        p->comm,p->pid,
186                        (p->mm)?p->mm->context:0,
187                        (p->mm)?(p->mm->context<<4):0,
188                        p->thread.last_syscall,
189                        (p->thread.regs)?user_mode(p->thread.regs) ? 'u' : 'k' : '?',
190                        (p->thread.regs)?p->thread.regs->nip:0,
191                        (ulong)p);
192                 {
193                         int iscur = 0;
194 #ifdef CONFIG_SMP
195                         printk("%3d ", p->processor);
196                         if ( (p->processor != NO_PROC_ID) &&
197                              (p == current_set[p->processor]) )
198                         {
199                                 iscur = 1;
200                                 printk("current");
201                         }
202 #else
203                         if ( p == current )
204                         {
205                                 iscur = 1;
206                                 printk("current");
207                         }
208
209                         if ( p == last_task_used_math )
210                         {
211                                 if ( iscur )
212                                         printk(",");
213                                 printk("last math");
214                         }
215 #endif /* CONFIG_SMP */
216                         printk("\n");
217                 }
218         }
219 }
220
221 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
222 {
223         val->totalram = totalram_pages;
224         val->sharedram = 0;
225         val->freeram = nr_free_pages();
226         val->bufferram = atomic_read(&buffermem_pages);
227         val->totalhigh = totalhigh_pages;
228         val->freehigh = nr_free_highpages();
229         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
230 }
231
232 /* Free up now-unused memory */
233 static void free_sec(unsigned long start, unsigned long end, const char *name)
234 {
235         unsigned long cnt = 0;
236
237         while (start < end) {
238                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
239                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
240                 free_page(start);
241                 cnt++;
242                 start += PAGE_SIZE;
243         }
244         if (cnt) {
245                 printk(" %ldk %s", cnt << (PAGE_SHIFT - 10), name);
246                 totalram_pages += cnt;
247         }
248 }
249
250 void free_initmem(void)
251 {
252 #define FREESEC(TYPE) \
253         free_sec((unsigned long)(&__ ## TYPE ## _begin), \
254                  (unsigned long)(&__ ## TYPE ## _end), \
255                  #TYPE);
256
257         printk (KERN_INFO "Freeing unused kernel memory:");
258         FREESEC(init);
259         if (_machine != _MACH_Pmac)
260                 FREESEC(pmac);
261         if (_machine != _MACH_chrp)
262                 FREESEC(chrp);
263         if (_machine != _MACH_prep)
264                 FREESEC(prep);
265         if (!have_of)
266                 FREESEC(openfirmware);
267         printk("\n");
268 #undef FREESEC
269 }
270
271 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
272 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
273 {
274         printk (KERN_INFO "Freeing initrd memory: %ldk freed\n", (end - start) >> 10);
275
276         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
277                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
278                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
279                 free_page(start);
280                 totalram_pages++;
281         }
282 }
283 #endif
284
285 /*
286  * Check for command-line options that affect what MMU_init will do.
287  */
288 void MMU_setup(void)
289 {
290         /* Check for nobats option (used in mapin_ram). */
291         if (strstr(cmd_line, "nobats")) {
292                 __map_without_bats = 1;
293         }
294
295         /* Look for mem= option on command line */
296         if (strstr(cmd_line, "mem=")) {
297                 char *p, *q;
298                 unsigned long maxmem = 0;
299
300                 for (q = cmd_line; (p = strstr(q, "mem=")) != 0; ) {
301                         q = p + 4;
302                         if (p > cmd_line && p[-1] != ' ')
303                                 continue;
304                         maxmem = simple_strtoul(q, &q, 0);
305                         if (*q == 'k' || *q == 'K') {
306                                 maxmem <<= 10;
307                                 ++q;
308                         } else if (*q == 'm' || *q == 'M') {
309                                 maxmem <<= 20;
310                                 ++q;
311                         }
312                 }
313                 __max_memory = maxmem;
314         }
315 }
316
317 /*
318  * MMU_init sets up the basic memory mappings for the kernel,
319  * including both RAM and possibly some I/O regions,
320  * and sets up the page tables and the MMU hardware ready to go.
321  */
322 void __init MMU_init(void)
323 {
324         if (ppc_md.progress)
325                 ppc_md.progress("MMU:enter", 0x111);
326
327         /* parse args from command line */
328         MMU_setup();
329
330         /*
331          * Figure out how much memory we have, how much
332          * is lowmem, and how much is highmem.
333          */
334         total_memory = ppc_md.find_end_of_memory();
335
336         if (__max_memory && total_memory > __max_memory)
337                 total_memory = __max_memory;
338         total_lowmem = total_memory;
339         adjust_total_lowmem();
340         set_phys_avail(total_lowmem);
341         vmalloc_start = KERNELBASE + total_lowmem;
342
343         /* Initialize the MMU hardware */
344         if (ppc_md.progress)
345                 ppc_md.progress("MMU:hw init", 0x300);
346         MMU_init_hw();
347
348         /* Map in all of RAM starting at KERNELBASE */
349         if (ppc_md.progress)
350                 ppc_md.progress("MMU:mapin", 0x301);
351         mapin_ram();
352
353 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
354         ioremap_base = PKMAP_BASE;
355 #else
356         ioremap_base = 0xfe000000UL;    /* for now, could be 0xfffff000 */
357 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
358         ioremap_bot = ioremap_base;
359
360         /* Map in I/O resources */
361         if (ppc_md.progress)
362                 ppc_md.progress("MMU:setio", 0x302);
363         if (ppc_md.setup_io_mappings)
364                 ppc_md.setup_io_mappings();
365
366         /* Initialize the context management stuff */
367         mmu_context_init();
368
369         if (ppc_md.progress)
370                 ppc_md.progress("MMU:exit", 0x211);
371
372 #ifdef CONFIG_BOOTX_TEXT
373         /* By default, we are no longer mapped */
374         boot_text_mapped = 0;
375         /* Must be done last, or ppc_md.progress will die. */
376         map_boot_text();
377 #endif
378 }
379
380 /* This is only called until mem_init is done. */
381 void __init *early_get_page(void)
382 {
383         void *p;
384
385         if (init_bootmem_done) {
386                 p = alloc_bootmem_pages(PAGE_SIZE);
387         } else {
388                 p = mem_pieces_find(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
389         }
390         return p;
391 }
392
393 /*
394  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
395  * have available.
396  */
397 void __init do_init_bootmem(void)
398 {
399         unsigned long start, size;
400         int i;
401
402         /*
403          * Find an area to use for the bootmem bitmap.
404          * We look for the first area which is at least
405          * 128kB in length (128kB is enough for a bitmap
406          * for 4GB of memory, using 4kB pages), plus 1 page
407          * (in case the address isn't page-aligned).
408          */
409         start = 0;
410         size = 0;
411         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i) {
412                 unsigned long a = phys_avail.regions[i].address;
413                 unsigned long s = phys_avail.regions[i].size;
414                 if (s <= size)
415                         continue;
416                 start = a;
417                 size = s;
418                 if (s >= 33 * PAGE_SIZE)
419                         break;
420         }
421         start = PAGE_ALIGN(start);
422
423         min_low_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
424         max_low_pfn = (PPC_MEMSTART + total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
425         boot_mapsize = init_bootmem_node(&contig_page_data, min_low_pfn,
426                                          PPC_MEMSTART >> PAGE_SHIFT,
427                                          max_low_pfn);
428
429         /* remove the bootmem bitmap from the available memory */
430         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, boot_mapsize, 1);
431
432         /* add everything in phys_avail into the bootmem map */
433         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i)
434                 free_bootmem(phys_avail.regions[i].address,
435                              phys_avail.regions[i].size);
436
437         init_bootmem_done = 1;
438 }
439
440 /*
441  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
442  */
443 void __init paging_init(void)
444 {
445         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES], i;
446
447 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
448         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
449         pkmap_page_table = pte_offset(pmd_offset(pgd_offset_k(PKMAP_BASE), PKMAP_BASE), PKMAP_BASE);
450         map_page(KMAP_FIX_BEGIN, 0, 0); /* XXX gross */
451         kmap_pte = pte_offset(pmd_offset(pgd_offset_k(KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN);
452         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
453 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
454
455         /*
456          * All pages are DMA-able so we put them all in the DMA zone.
457          */
458         zones_size[ZONE_DMA] = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
459         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++)
460                 zones_size[i] = 0;
461
462 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
463         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = (total_memory - total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
464 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
465
466         free_area_init(zones_size);
467 }
468
469 void __init mem_init(void)
470 {
471         unsigned long addr;
472         int codepages = 0;
473         int datapages = 0;
474         int initpages = 0;
475 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
476         unsigned long highmem_mapnr;
477
478         highmem_mapnr = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
479         highmem_start_page = mem_map + highmem_mapnr;
480 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
481         max_mapnr = total_memory >> PAGE_SHIFT;
482
483         high_memory = (void *) __va(PPC_MEMSTART + total_lowmem);
484         num_physpages = max_mapnr;      /* RAM is assumed contiguous */
485
486         totalram_pages += free_all_bootmem();
487
488         /* adjust vmalloc_start */
489         vmalloc_start = (vmalloc_start + VMALLOC_OFFSET) & ~(VMALLOC_OFFSET-1);
490
491 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
492         /* if we are booted from BootX with an initial ramdisk,
493            make sure the ramdisk pages aren't reserved. */
494         if (initrd_start) {
495                 for (addr = initrd_start; addr < initrd_end; addr += PAGE_SIZE)
496                         ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
497         }
498 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
499
500 #if defined(CONFIG_ALL_PPC)
501         /* mark the RTAS pages as reserved */
502         if ( rtas_data )
503                 for (addr = (ulong)__va(rtas_data);
504                      addr < PAGE_ALIGN((ulong)__va(rtas_data)+rtas_size) ;
505                      addr += PAGE_SIZE)
506                         SetPageReserved(virt_to_page(addr));
507         if (agp_special_page)
508                 SetPageReserved(virt_to_page(agp_special_page));
509 #endif /* defined(CONFIG_ALL_PPC) */
510         if ( sysmap )
511                 for (addr = (unsigned long)sysmap;
512                      addr < PAGE_ALIGN((unsigned long)sysmap+sysmap_size) ;
513                      addr += PAGE_SIZE)
514                         SetPageReserved(virt_to_page(addr));
515
516         for (addr = PAGE_OFFSET; addr < (unsigned long)high_memory;
517              addr += PAGE_SIZE) {
518                 if (!PageReserved(virt_to_page(addr)))
519                         continue;
520                 if (addr < (ulong) etext)
521                         codepages++;
522                 else if (addr >= (unsigned long)&__init_begin
523                          && addr < (unsigned long)&__init_end)
524                         initpages++;
525                 else if (addr < (ulong) klimit)
526                         datapages++;
527         }
528
529 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
530         {
531                 unsigned long pfn;
532
533                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
534                         struct page *page = mem_map + pfn;
535
536                         ClearPageReserved(page);
537                         set_bit(PG_highmem, &page->flags);
538                         atomic_set(&page->count, 1);
539                         __free_page(page);
540                         totalhigh_pages++;
541                 }
542                 totalram_pages += totalhigh_pages;
543         }
544 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
545
546         printk(KERN_INFO "Memory: %luk available (%dk kernel code, %dk data, %dk init, %ldk highmem)\n",
547                (unsigned long)nr_free_pages()<< (PAGE_SHIFT-10),
548                codepages<< (PAGE_SHIFT-10), datapages<< (PAGE_SHIFT-10),
549                initpages<< (PAGE_SHIFT-10),
550                (unsigned long) (totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10)));
551         if (sysmap)
552                 printk("System.map loaded at 0x%08x for debugger, size: %ld bytes\n",
553                         (unsigned int)sysmap, sysmap_size);
554 #if defined(CONFIG_ALL_PPC)
555         if (agp_special_page)
556                 printk(KERN_INFO "AGP special page: 0x%08lx\n", agp_special_page);
557 #endif /* defined(CONFIG_ALL_PPC) */
558         mem_init_done = 1;
559 }
560
561 /*
562  * Set phys_avail to the amount of physical memory,
563  * less the kernel text/data/bss.
564  */
565 void __init
566 set_phys_avail(unsigned long total_memory)
567 {
568         unsigned long kstart, ksize;
569
570         /*
571          * Initially, available physical memory is equivalent to all
572          * physical memory.
573          */
574
575         phys_avail.regions[0].address = PPC_MEMSTART;
576         phys_avail.regions[0].size = total_memory;
577         phys_avail.n_regions = 1;
578
579         /*
580          * Map out the kernel text/data/bss from the available physical
581          * memory.
582          */
583
584         kstart = __pa(_stext);  /* should be 0 */
585         ksize = PAGE_ALIGN(klimit - _stext);
586
587         mem_pieces_remove(&phys_avail, kstart, ksize, 0);
588         mem_pieces_remove(&phys_avail, 0, 0x4000, 0);
589
590 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INITRD)
591         /* Remove the init RAM disk from the available memory. */
592         if (initrd_start) {
593                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(initrd_start),
594                                   initrd_end - initrd_start, 1);
595         }
596 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
597 #ifdef CONFIG_ALL_PPC
598         /* remove the RTAS pages from the available memory */
599         if (rtas_data)
600                 mem_pieces_remove(&phys_avail, rtas_data, rtas_size, 1);
601         /* Because of some uninorth weirdness, we need a page of
602          * memory as high as possible (it must be outside of the
603          * bus address seen as the AGP aperture). It will be used
604          * by the r128 DRM driver
605          *
606          * FIXME: We need to make sure that page doesn't overlap any of the\
607          * above. This could be done by improving mem_pieces_find to be able
608          * to do a backward search from the end of the list.
609          */
610         if (_machine == _MACH_Pmac && find_devices("uni-north-agp")) {
611                 agp_special_page = (total_memory - PAGE_SIZE);
612                 mem_pieces_remove(&phys_avail, agp_special_page, PAGE_SIZE, 0);
613                 agp_special_page = (unsigned long)__va(agp_special_page);
614         }
615 #endif /* CONFIG_ALL_PPC */
616         /* remove the sysmap pages from the available memory */
617         if (sysmap)
618                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(sysmap), sysmap_size, 1);
619 }
620
621 /* Mark some memory as reserved by removing it from phys_avail. */
622 void __init reserve_phys_mem(unsigned long start, unsigned long size)
623 {
624         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, size, 1);
625 }
626
627 /*
628  * This is called when a page has been modified by the kernel.
629  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
630  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
631  */
632 void flush_dcache_page(struct page *page)
633 {
634         clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
635 }
636
637 void flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page)
638 {
639         if (page->mapping && !PageReserved(page)
640             && !test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
641                 __flush_dcache_icache(kmap(page));
642                 kunmap(page);
643                 set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
644         }
645 }
646
647 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr)
648 {
649         clear_page(page);
650         __flush_dcache_icache(page);
651 }
652
653 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr)
654 {
655         copy_page(vto, vfrom);
656         __flush_dcache_icache(vto);
657 }
658
659 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
660                              unsigned long addr, int len)
661 {
662         unsigned long maddr;
663
664         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
665         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
666         kunmap(page);
667 }