Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / arch / frv / include / asm / pgtable.h
1 /* pgtable.h: FR-V page table mangling
2  *
3  * Copyright (C) 2004 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
4  * Written by David Howells (dhowells@redhat.com)
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU General Public License
8  * as published by the Free Software Foundation; either version
9  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * Derived from:
12  *      include/asm-m68knommu/pgtable.h
13  *      include/asm-i386/pgtable.h
14  */
15
16 #ifndef _ASM_PGTABLE_H
17 #define _ASM_PGTABLE_H
18
19 #include <asm/mem-layout.h>
20 #include <asm/setup.h>
21 #include <asm/processor.h>
22
23 #ifndef __ASSEMBLY__
24 #include <linux/threads.h>
25 #include <linux/slab.h>
26 #include <linux/list.h>
27 #include <linux/spinlock.h>
28 #include <linux/sched.h>
29 struct vm_area_struct;
30 #endif
31
32 #ifndef __ASSEMBLY__
33 #if defined(CONFIG_HIGHPTE)
34 typedef unsigned long pte_addr_t;
35 #else
36 typedef pte_t *pte_addr_t;
37 #endif
38 #endif
39
40 /*****************************************************************************/
41 /*
42  * MMU-less operation case first
43  */
44 #ifndef CONFIG_MMU
45
46 #define pgd_present(pgd)        (1)             /* pages are always present on NO_MM */
47 #define pgd_none(pgd)           (0)
48 #define pgd_bad(pgd)            (0)
49 #define pgd_clear(pgdp)
50 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
51 #define pmd_offset(a, b)        ((void *) 0)
52
53 #define PAGE_NONE               __pgprot(0)     /* these mean nothing to NO_MM */
54 #define PAGE_SHARED             __pgprot(0)     /* these mean nothing to NO_MM */
55 #define PAGE_COPY               __pgprot(0)     /* these mean nothing to NO_MM */
56 #define PAGE_READONLY           __pgprot(0)     /* these mean nothing to NO_MM */
57 #define PAGE_KERNEL             __pgprot(0)     /* these mean nothing to NO_MM */
58
59 #define __swp_type(x)           (0)
60 #define __swp_offset(x)         (0)
61 #define __swp_entry(typ,off)    ((swp_entry_t) { ((typ) | ((off) << 7)) })
62 #define __pte_to_swp_entry(pte) ((swp_entry_t) { pte_val(pte) })
63 #define __swp_entry_to_pte(x)   ((pte_t) { (x).val })
64
65 #define ZERO_PAGE(vaddr)        ({ BUG(); NULL; })
66
67 #define swapper_pg_dir          ((pgd_t *) NULL)
68
69 #define pgtable_cache_init()            do {} while (0)
70
71 #include <asm-generic/pgtable.h>
72
73 #else /* !CONFIG_MMU */
74 /*****************************************************************************/
75 /*
76  * then MMU operation
77  */
78
79 /*
80  * ZERO_PAGE is a global shared page that is always zero: used
81  * for zero-mapped memory areas etc..
82  */
83 #ifndef __ASSEMBLY__
84 extern unsigned long empty_zero_page;
85 #define ZERO_PAGE(vaddr)        virt_to_page(empty_zero_page)
86 #endif
87
88 /*
89  * we use 2-level page tables, folding the PMD (mid-level table) into the PGE (top-level entry)
90  * [see Documentation/frv/mmu-layout.txt]
91  *
92  * Page Directory:
93  *  - Size: 16KB
94  *  - 64 PGEs per PGD
95  *  - Each PGE holds 1 PUD and covers 64MB
96  *
97  * Page Upper Directory:
98  *  - Size: 256B
99  *  - 1 PUE per PUD
100  *  - Each PUE holds 1 PMD and covers 64MB
101  *
102  * Page Mid-Level Directory
103  *  - Size: 256B
104  *  - 1 PME per PMD
105  *  - Each PME holds 64 STEs, all of which point to separate chunks of the same Page Table
106  *  - All STEs are instantiated at the same time
107  *
108  * Page Table
109  *  - Size: 16KB
110  *  - 4096 PTEs per PT
111  *  - Each Linux PT is subdivided into 64 FR451 PT's, each of which holds 64 entries
112  *
113  * Pages
114  *  - Size: 4KB
115  *
116  * total PTEs
117  *      = 1 PML4E * 64 PGEs * 1 PUEs * 1 PMEs * 4096 PTEs
118  *      = 1 PML4E * 64 PGEs * 64 STEs * 64 PTEs/FR451-PT
119  *      = 262144 (or 256 * 1024)
120  */
121 #define PGDIR_SHIFT             26
122 #define PGDIR_SIZE              (1UL << PGDIR_SHIFT)
123 #define PGDIR_MASK              (~(PGDIR_SIZE - 1))
124 #define PTRS_PER_PGD            64
125
126 #define __PAGETABLE_PUD_FOLDED
127 #define PUD_SHIFT               26
128 #define PTRS_PER_PUD            1
129 #define PUD_SIZE                (1UL << PUD_SHIFT)
130 #define PUD_MASK                (~(PUD_SIZE - 1))
131 #define PUE_SIZE                256
132
133 #define __PAGETABLE_PMD_FOLDED
134 #define PMD_SHIFT               26
135 #define PMD_SIZE                (1UL << PMD_SHIFT)
136 #define PMD_MASK                (~(PMD_SIZE - 1))
137 #define PTRS_PER_PMD            1
138 #define PME_SIZE                256
139
140 #define __frv_PT_SIZE           256
141
142 #define PTRS_PER_PTE            4096
143
144 #define USER_PGDS_IN_LAST_PML4  (TASK_SIZE / PGDIR_SIZE)
145 #define FIRST_USER_ADDRESS      0UL
146
147 #define USER_PGD_PTRS           (PAGE_OFFSET >> PGDIR_SHIFT)
148 #define KERNEL_PGD_PTRS         (PTRS_PER_PGD - USER_PGD_PTRS)
149
150 #define TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT    26
151 #define BOOT_USER_PGD_PTRS      (__PAGE_OFFSET >> TWOLEVEL_PGDIR_SHIFT)
152 #define BOOT_KERNEL_PGD_PTRS    (PTRS_PER_PGD - BOOT_USER_PGD_PTRS)
153
154 #ifndef __ASSEMBLY__
155
156 extern pgd_t swapper_pg_dir[PTRS_PER_PGD];
157
158 #define pte_ERROR(e) \
159         printk("%s:%d: bad pte %08lx.\n", __FILE__, __LINE__, (e).pte)
160 #define pmd_ERROR(e) \
161         printk("%s:%d: bad pmd %08lx.\n", __FILE__, __LINE__, pmd_val(e))
162 #define pud_ERROR(e) \
163         printk("%s:%d: bad pud %08lx.\n", __FILE__, __LINE__, pmd_val(pud_val(e)))
164 #define pgd_ERROR(e) \
165         printk("%s:%d: bad pgd %08lx.\n", __FILE__, __LINE__, pmd_val(pud_val(pgd_val(e))))
166
167 /*
168  * Certain architectures need to do special things when PTEs
169  * within a page table are directly modified.  Thus, the following
170  * hook is made available.
171  */
172 #define set_pte(pteptr, pteval)                         \
173 do {                                                    \
174         *(pteptr) = (pteval);                           \
175         asm volatile("dcf %M0" :: "U"(*pteptr));        \
176 } while(0)
177 #define set_pte_at(mm,addr,ptep,pteval) set_pte(ptep,pteval)
178
179 /*
180  * pgd_offset() returns a (pgd_t *)
181  * pgd_index() is used get the offset into the pgd page's array of pgd_t's;
182  */
183 #define pgd_offset(mm, address) ((mm)->pgd + pgd_index(address))
184
185 /*
186  * a shortcut which implies the use of the kernel's pgd, instead
187  * of a process's
188  */
189 #define pgd_offset_k(address) pgd_offset(&init_mm, address)
190
191 /*
192  * The "pgd_xxx()" functions here are trivial for a folded two-level
193  * setup: the pud is never bad, and a pud always exists (as it's folded
194  * into the pgd entry)
195  */
196 static inline int pgd_none(pgd_t pgd)           { return 0; }
197 static inline int pgd_bad(pgd_t pgd)            { return 0; }
198 static inline int pgd_present(pgd_t pgd)        { return 1; }
199 static inline void pgd_clear(pgd_t *pgd)        { }
200
201 #define pgd_populate(mm, pgd, pud)              do { } while (0)
202 /*
203  * (puds are folded into pgds so this doesn't get actually called,
204  * but the define is needed for a generic inline function.)
205  */
206 #define set_pgd(pgdptr, pgdval)                         \
207 do {                                                    \
208         memcpy((pgdptr), &(pgdval), sizeof(pgd_t));     \
209         asm volatile("dcf %M0" :: "U"(*(pgdptr)));      \
210 } while(0)
211
212 static inline pud_t *pud_offset(pgd_t *pgd, unsigned long address)
213 {
214         return (pud_t *) pgd;
215 }
216
217 #define pgd_page(pgd)                           (pud_page((pud_t){ pgd }))
218 #define pgd_page_vaddr(pgd)                     (pud_page_vaddr((pud_t){ pgd }))
219
220 /*
221  * allocating and freeing a pud is trivial: the 1-entry pud is
222  * inside the pgd, so has no extra memory associated with it.
223  */
224 #define pud_alloc_one(mm, address)              NULL
225 #define pud_free(mm, x)                         do { } while (0)
226 #define __pud_free_tlb(tlb, x, address)         do { } while (0)
227
228 /*
229  * The "pud_xxx()" functions here are trivial for a folded two-level
230  * setup: the pmd is never bad, and a pmd always exists (as it's folded
231  * into the pud entry)
232  */
233 static inline int pud_none(pud_t pud)           { return 0; }
234 static inline int pud_bad(pud_t pud)            { return 0; }
235 static inline int pud_present(pud_t pud)        { return 1; }
236 static inline void pud_clear(pud_t *pud)        { }
237
238 #define pud_populate(mm, pmd, pte)              do { } while (0)
239
240 /*
241  * (pmds are folded into puds so this doesn't get actually called,
242  * but the define is needed for a generic inline function.)
243  */
244 #define set_pud(pudptr, pudval)                 set_pmd((pmd_t *)(pudptr), (pmd_t) { pudval })
245
246 #define pud_page(pud)                           (pmd_page((pmd_t){ pud }))
247 #define pud_page_vaddr(pud)                     (pmd_page_vaddr((pmd_t){ pud }))
248
249 /*
250  * (pmds are folded into pgds so this doesn't get actually called,
251  * but the define is needed for a generic inline function.)
252  */
253 extern void __set_pmd(pmd_t *pmdptr, unsigned long __pmd);
254
255 #define set_pmd(pmdptr, pmdval)                 \
256 do {                                            \
257         __set_pmd((pmdptr), (pmdval).ste[0]);   \
258 } while(0)
259
260 #define __pmd_index(address)                    0
261
262 static inline pmd_t *pmd_offset(pud_t *dir, unsigned long address)
263 {
264         return (pmd_t *) dir + __pmd_index(address);
265 }
266
267 #define pte_same(a, b)          ((a).pte == (b).pte)
268 #define pte_page(x)             (mem_map + ((unsigned long)(((x).pte >> PAGE_SHIFT))))
269 #define pte_none(x)             (!(x).pte)
270 #define pte_pfn(x)              ((unsigned long)(((x).pte >> PAGE_SHIFT)))
271 #define pfn_pte(pfn, prot)      __pte(((pfn) << PAGE_SHIFT) | pgprot_val(prot))
272 #define pfn_pmd(pfn, prot)      __pmd(((pfn) << PAGE_SHIFT) | pgprot_val(prot))
273
274 #define VMALLOC_VMADDR(x)       ((unsigned long) (x))
275
276 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
277
278 /*
279  * control flags in AMPR registers and TLB entries
280  */
281 #define _PAGE_BIT_PRESENT       xAMPRx_V_BIT
282 #define _PAGE_BIT_WP            DAMPRx_WP_BIT
283 #define _PAGE_BIT_NOCACHE       xAMPRx_C_BIT
284 #define _PAGE_BIT_SUPER         xAMPRx_S_BIT
285 #define _PAGE_BIT_ACCESSED      xAMPRx_RESERVED8_BIT
286 #define _PAGE_BIT_DIRTY         xAMPRx_M_BIT
287 #define _PAGE_BIT_NOTGLOBAL     xAMPRx_NG_BIT
288
289 #define _PAGE_PRESENT           xAMPRx_V
290 #define _PAGE_WP                DAMPRx_WP
291 #define _PAGE_NOCACHE           xAMPRx_C
292 #define _PAGE_SUPER             xAMPRx_S
293 #define _PAGE_ACCESSED          xAMPRx_RESERVED8        /* accessed if set */
294 #define _PAGE_DIRTY             xAMPRx_M
295 #define _PAGE_NOTGLOBAL         xAMPRx_NG
296
297 #define _PAGE_RESERVED_MASK     (xAMPRx_RESERVED8 | xAMPRx_RESERVED13)
298
299 #define _PAGE_PROTNONE          0x000   /* If not present */
300
301 #define _PAGE_CHG_MASK          (PTE_MASK | _PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY)
302
303 #define __PGPROT_BASE \
304         (_PAGE_PRESENT | xAMPRx_SS_16Kb | xAMPRx_D | _PAGE_NOTGLOBAL | _PAGE_ACCESSED)
305
306 #define PAGE_NONE       __pgprot(_PAGE_PROTNONE | _PAGE_ACCESSED)
307 #define PAGE_SHARED     __pgprot(__PGPROT_BASE)
308 #define PAGE_COPY       __pgprot(__PGPROT_BASE | _PAGE_WP)
309 #define PAGE_READONLY   __pgprot(__PGPROT_BASE | _PAGE_WP)
310
311 #define __PAGE_KERNEL           (__PGPROT_BASE | _PAGE_SUPER | _PAGE_DIRTY)
312 #define __PAGE_KERNEL_NOCACHE   (__PGPROT_BASE | _PAGE_SUPER | _PAGE_DIRTY | _PAGE_NOCACHE)
313 #define __PAGE_KERNEL_RO        (__PGPROT_BASE | _PAGE_SUPER | _PAGE_DIRTY | _PAGE_WP)
314
315 #define MAKE_GLOBAL(x) __pgprot((x) & ~_PAGE_NOTGLOBAL)
316
317 #define PAGE_KERNEL             MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL)
318 #define PAGE_KERNEL_RO          MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_RO)
319 #define PAGE_KERNEL_NOCACHE     MAKE_GLOBAL(__PAGE_KERNEL_NOCACHE)
320
321 #define _PAGE_TABLE             (_PAGE_PRESENT | xAMPRx_SS_16Kb)
322
323 #ifndef __ASSEMBLY__
324
325 /*
326  * The FR451 can do execute protection by virtue of having separate TLB miss handlers for
327  * instruction access and for data access. However, we don't have enough reserved bits to say
328  * "execute only", so we don't bother. If you can read it, you can execute it and vice versa.
329  */
330 #define __P000  PAGE_NONE
331 #define __P001  PAGE_READONLY
332 #define __P010  PAGE_COPY
333 #define __P011  PAGE_COPY
334 #define __P100  PAGE_READONLY
335 #define __P101  PAGE_READONLY
336 #define __P110  PAGE_COPY
337 #define __P111  PAGE_COPY
338
339 #define __S000  PAGE_NONE
340 #define __S001  PAGE_READONLY
341 #define __S010  PAGE_SHARED
342 #define __S011  PAGE_SHARED
343 #define __S100  PAGE_READONLY
344 #define __S101  PAGE_READONLY
345 #define __S110  PAGE_SHARED
346 #define __S111  PAGE_SHARED
347
348 /*
349  * Define this to warn about kernel memory accesses that are
350  * done without a 'access_ok(VERIFY_WRITE,..)'
351  */
352 #undef TEST_ACCESS_OK
353
354 #define pte_present(x)  (pte_val(x) & _PAGE_PRESENT)
355 #define pte_clear(mm,addr,xp)   do { set_pte_at(mm, addr, xp, __pte(0)); } while (0)
356
357 #define pmd_none(x)     (!pmd_val(x))
358 #define pmd_present(x)  (pmd_val(x) & _PAGE_PRESENT)
359 #define pmd_bad(x)      (pmd_val(x) & xAMPRx_SS)
360 #define pmd_clear(xp)   do { __set_pmd(xp, 0); } while(0)
361
362 #define pmd_page_vaddr(pmd) \
363         ((unsigned long) __va(pmd_val(pmd) & PAGE_MASK))
364
365 #ifndef CONFIG_DISCONTIGMEM
366 #define pmd_page(pmd)   (pfn_to_page(pmd_val(pmd) >> PAGE_SHIFT))
367 #endif
368
369 #define pages_to_mb(x) ((x) >> (20-PAGE_SHIFT))
370
371 /*
372  * The following only work if pte_present() is true.
373  * Undefined behaviour if not..
374  */
375 static inline int pte_dirty(pte_t pte)          { return (pte).pte & _PAGE_DIRTY; }
376 static inline int pte_young(pte_t pte)          { return (pte).pte & _PAGE_ACCESSED; }
377 static inline int pte_write(pte_t pte)          { return !((pte).pte & _PAGE_WP); }
378 static inline int pte_special(pte_t pte)        { return 0; }
379
380 static inline pte_t pte_mkclean(pte_t pte)      { (pte).pte &= ~_PAGE_DIRTY; return pte; }
381 static inline pte_t pte_mkold(pte_t pte)        { (pte).pte &= ~_PAGE_ACCESSED; return pte; }
382 static inline pte_t pte_wrprotect(pte_t pte)    { (pte).pte |= _PAGE_WP; return pte; }
383 static inline pte_t pte_mkdirty(pte_t pte)      { (pte).pte |= _PAGE_DIRTY; return pte; }
384 static inline pte_t pte_mkyoung(pte_t pte)      { (pte).pte |= _PAGE_ACCESSED; return pte; }
385 static inline pte_t pte_mkwrite(pte_t pte)      { (pte).pte &= ~_PAGE_WP; return pte; }
386 static inline pte_t pte_mkspecial(pte_t pte)    { return pte; }
387
388 static inline int ptep_test_and_clear_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, pte_t *ptep)
389 {
390         int i = test_and_clear_bit(_PAGE_BIT_ACCESSED, ptep);
391         asm volatile("dcf %M0" :: "U"(*ptep));
392         return i;
393 }
394
395 static inline pte_t ptep_get_and_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
396 {
397         unsigned long x = xchg(&ptep->pte, 0);
398         asm volatile("dcf %M0" :: "U"(*ptep));
399         return __pte(x);
400 }
401
402 static inline void ptep_set_wrprotect(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
403 {
404         set_bit(_PAGE_BIT_WP, ptep);
405         asm volatile("dcf %M0" :: "U"(*ptep));
406 }
407
408 /*
409  * Macro to mark a page protection value as "uncacheable"
410  */
411 #define pgprot_noncached(prot) (__pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_NOCACHE))
412
413 /*
414  * Conversion functions: convert a page and protection to a page entry,
415  * and a page entry and page directory to the page they refer to.
416  */
417
418 #define mk_pte(page, pgprot)    pfn_pte(page_to_pfn(page), (pgprot))
419 #define mk_pte_huge(entry)      ((entry).pte_low |= _PAGE_PRESENT | _PAGE_PSE)
420
421 /* This takes a physical page address that is used by the remapping functions */
422 #define mk_pte_phys(physpage, pgprot)   pfn_pte((physpage) >> PAGE_SHIFT, pgprot)
423
424 static inline pte_t pte_modify(pte_t pte, pgprot_t newprot)
425 {
426         pte.pte &= _PAGE_CHG_MASK;
427         pte.pte |= pgprot_val(newprot);
428         return pte;
429 }
430
431 /* to find an entry in a page-table-directory. */
432 #define pgd_index(address) (((address) >> PGDIR_SHIFT) & (PTRS_PER_PGD - 1))
433 #define pgd_index_k(addr) pgd_index(addr)
434
435 /* Find an entry in the bottom-level page table.. */
436 #define __pte_index(address) (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1))
437
438 /*
439  * the pte page can be thought of an array like this: pte_t[PTRS_PER_PTE]
440  *
441  * this macro returns the index of the entry in the pte page which would
442  * control the given virtual address
443  */
444 #define pte_index(address) \
445                 (((address) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1))
446 #define pte_offset_kernel(dir, address) \
447         ((pte_t *) pmd_page_vaddr(*(dir)) +  pte_index(address))
448
449 #if defined(CONFIG_HIGHPTE)
450 #define pte_offset_map(dir, address) \
451         ((pte_t *)kmap_atomic(pmd_page(*(dir))) + pte_index(address))
452 #define pte_unmap(pte) kunmap_atomic(pte)
453 #else
454 #define pte_offset_map(dir, address) \
455         ((pte_t *)page_address(pmd_page(*(dir))) + pte_index(address))
456 #define pte_unmap(pte) do { } while (0)
457 #endif
458
459 /*
460  * Handle swap and file entries
461  * - the PTE is encoded in the following format:
462  *      bit 0:          Must be 0 (!_PAGE_PRESENT)
463  *      bits 1-6:       Swap type
464  *      bits 7-31:      Swap offset
465  */
466 #define __swp_type(x)                   (((x).val >> 1) & 0x1f)
467 #define __swp_offset(x)                 ((x).val >> 7)
468 #define __swp_entry(type, offset)       ((swp_entry_t) { ((type) << 1) | ((offset) << 7) })
469 #define __pte_to_swp_entry(_pte)        ((swp_entry_t) { (_pte).pte })
470 #define __swp_entry_to_pte(x)           ((pte_t) { (x).val })
471
472 /* Needs to be defined here and not in linux/mm.h, as it is arch dependent */
473 #define PageSkip(page)          (0)
474 #define kern_addr_valid(addr)   (1)
475
476 #define __HAVE_ARCH_PTEP_TEST_AND_CLEAR_YOUNG
477 #define __HAVE_ARCH_PTEP_GET_AND_CLEAR
478 #define __HAVE_ARCH_PTEP_SET_WRPROTECT
479 #define __HAVE_ARCH_PTE_SAME
480 #include <asm-generic/pgtable.h>
481
482 /*
483  * preload information about a newly instantiated PTE into the SCR0/SCR1 PGE cache
484  */
485 static inline void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, pte_t *ptep)
486 {
487         struct mm_struct *mm;
488         unsigned long ampr;
489
490         mm = current->mm;
491         if (mm) {
492                 pgd_t *pge = pgd_offset(mm, address);
493                 pud_t *pue = pud_offset(pge, address);
494                 pmd_t *pme = pmd_offset(pue, address);
495
496                 ampr = pme->ste[0] & 0xffffff00;
497                 ampr |= xAMPRx_L | xAMPRx_SS_16Kb | xAMPRx_S | xAMPRx_C |
498                         xAMPRx_V;
499         } else {
500                 address = ULONG_MAX;
501                 ampr = 0;
502         }
503
504         asm volatile("movgs %0,scr0\n"
505                      "movgs %0,scr1\n"
506                      "movgs %1,dampr4\n"
507                      "movgs %1,dampr5\n"
508                      :
509                      : "r"(address), "r"(ampr)
510                      );
511 }
512
513 #ifdef CONFIG_PROC_FS
514 extern char *proc_pid_status_frv_cxnr(struct mm_struct *mm, char *buffer);
515 #endif
516
517 extern void __init pgtable_cache_init(void);
518
519 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
520 #endif /* !CONFIG_MMU */
521
522 #ifndef __ASSEMBLY__
523 extern void __init paging_init(void);
524 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
525
526 #endif /* _ASM_PGTABLE_H */