kernel/arch/powerpc/kernel/head_40x.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 <linux/init.h>
  35 #include <asm/processor.h>
  36 #include <asm/page.h>
  37 #include <asm/mmu.h>
  38 #include <asm/pgtable.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 #include <asm/ptrace.h>
  44
  45 /* As with the other PowerPC ports, it is expected that when code
  46  * execution begins here, the following registers contain valid, yet
  47  * optional, information:
  48  *
  49  *   r3 - Board info structure pointer (DRAM, frequency, MAC address, etc.)
  50  *   r4 - Starting address of the init RAM disk
  51  *   r5 - Ending address of the init RAM disk
  52  *   r6 - Start of kernel command line string (e.g. "mem=96m")
  53  *   r7 - End of kernel command line string
  54  *
  55  * This is all going to change RSN when we add bi_recs.......  -- Dan
  56  */
  57         __HEAD
  58 _ENTRY(_stext);
  59 _ENTRY(_start);
  60
  61         mr      r31,r3                  /* save device tree ptr */
  62
  63         /* We have to turn on the MMU right away so we get cache modes
  64          * set correctly.
  65          */
  66         bl      initial_mmu
  67
  68 /* We now have the lower 16 Meg mapped into TLB entries, and the caches
  69  * ready to work.
  70  */
  71 turn_on_mmu:
  72         lis     r0,MSR_KERNEL@h
  73         ori     r0,r0,MSR_KERNEL@l
  74         mtspr   SPRN_SRR1,r0
  75         lis     r0,start_here@h
  76         ori     r0,r0,start_here@l
  77         mtspr   SPRN_SRR0,r0
  78         SYNC
  79         rfi                             /* enables MMU */
  80         b       .                       /* prevent prefetch past rfi */
  81
  82 /*
  83  * This area is used for temporarily saving registers during the
  84  * critical exception prolog.
  85  */
  86         . = 0xc0
  87 crit_save:
  88 _ENTRY(crit_r10)
  89         .space  4
  90 _ENTRY(crit_r11)
  91         .space  4
  92 _ENTRY(crit_srr0)
  93         .space  4
  94 _ENTRY(crit_srr1)
  95         .space  4
  96 _ENTRY(saved_ksp_limit)
  97         .space  4
  98
  99 /*
 100  * Exception vector entry code. This code runs with address translation
 101  * turned off (i.e. using physical addresses). We assume SPRG_THREAD has
 102  * the physical address of the current task thread_struct.
 103  * Note that we have to have decremented r1 before we write to any fields
 104  * of the exception frame, since a critical interrupt could occur at any
 105  * time, and it will write to the area immediately below the current r1.
 106  */
 107 #define NORMAL_EXCEPTION_PROLOG                                              \
 108         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0,r10; /* save two registers to work with */\
 109         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1,r11;                                      \
 110         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH2,r1;                                       \
 111         mfcr    r10;                    /* save CR in r10 for now          */\
 112         mfspr   r11,SPRN_SRR1;          /* check whether user or kernel    */\
 113         andi.   r11,r11,MSR_PR;                                              \
 114         beq     1f;                                                          \
 115         mfspr   r1,SPRN_SPRG_THREAD;    /* if from user, start at top of   */\
 116         lwz     r1,THREAD_INFO-THREAD(r1); /* this thread's kernel stack   */\
 117         addi    r1,r1,THREAD_SIZE;                                           \
 118 1:      subi    r1,r1,INT_FRAME_SIZE;   /* Allocate an exception frame     */\
 119         tophys(r11,r1);                                                      \
 120         stw     r10,_CCR(r11);          /* save various registers          */\
 121         stw     r12,GPR12(r11);                                              \
 122         stw     r9,GPR9(r11);                                                \
 123         mfspr   r10,SPRN_SPRG_SCRATCH0;                                      \
 124         stw     r10,GPR10(r11);                                              \
 125         mfspr   r12,SPRN_SPRG_SCRATCH1;                                      \
 126         stw     r12,GPR11(r11);                                              \
 127         mflr    r10;                                                         \
 128         stw     r10,_LINK(r11);                                              \
 129         mfspr   r10,SPRN_SPRG_SCRATCH2;                                      \
 130         mfspr   r12,SPRN_SRR0;                                               \
 131         stw     r10,GPR1(r11);                                               \
 132         mfspr   r9,SPRN_SRR1;                                                \
 133         stw     r10,0(r11);                                                  \
 134         rlwinm  r9,r9,0,14,12;          /* clear MSR_WE (necessary?)       */\
 135         stw     r0,GPR0(r11);                                                \
 136         SAVE_4GPRS(3, r11);                                                  \
 137         SAVE_2GPRS(7, r11)
 138
 139 /*
 140  * Exception prolog for critical exceptions.  This is a little different
 141  * from the normal exception prolog above since a critical exception
 142  * can potentially occur at any point during normal exception processing.
 143  * Thus we cannot use the same SPRG registers as the normal prolog above.
 144  * Instead we use a couple of words of memory at low physical addresses.
 145  * This is OK since we don't support SMP on these processors.
 146  */
 147 #define CRITICAL_EXCEPTION_PROLOG                                            \
 148         stw     r10,crit_r10@l(0);      /* save two registers to work with */\
 149         stw     r11,crit_r11@l(0);                                           \
 150         mfcr    r10;                    /* save CR in r10 for now          */\
 151         mfspr   r11,SPRN_SRR3;          /* check whether user or kernel    */\
 152         andi.   r11,r11,MSR_PR;                                              \
 153         lis     r11,critirq_ctx@ha;                                          \
 154         tophys(r11,r11);                                                     \
 155         lwz     r11,critirq_ctx@l(r11);                                      \
 156         beq     1f;                                                          \
 157         /* COMING FROM USER MODE */                                          \
 158         mfspr   r11,SPRN_SPRG_THREAD;   /* if from user, start at top of   */\
 159         lwz     r11,THREAD_INFO-THREAD(r11); /* this thread's kernel stack */\
 160 1:      addi    r11,r11,THREAD_SIZE-INT_FRAME_SIZE; /* Alloc an excpt frm  */\
 161         tophys(r11,r11);                                                     \
 162         stw     r10,_CCR(r11);          /* save various registers          */\
 163         stw     r12,GPR12(r11);                                              \
 164         stw     r9,GPR9(r11);                                                \
 165         mflr    r10;                                                         \
 166         stw     r10,_LINK(r11);                                              \
 167         mfspr   r12,SPRN_DEAR;          /* save DEAR and ESR in the frame  */\
 168         stw     r12,_DEAR(r11);         /* since they may have had stuff   */\
 169         mfspr   r9,SPRN_ESR;            /* in them at the point where the  */\
 170         stw     r9,_ESR(r11);           /* exception was taken             */\
 171         mfspr   r12,SPRN_SRR2;                                               \
 172         stw     r1,GPR1(r11);                                                \
 173         mfspr   r9,SPRN_SRR3;                                                \
 174         stw     r1,0(r11);                                                   \
 175         tovirt(r1,r11);                                                      \
 176         rlwinm  r9,r9,0,14,12;          /* clear MSR_WE (necessary?)       */\
 177         stw     r0,GPR0(r11);                                                \
 178         SAVE_4GPRS(3, r11);                                                  \
 179         SAVE_2GPRS(7, r11)
 180
 181         /*
 182          * State at this point:
 183          * r9 saved in stack frame, now saved SRR3 & ~MSR_WE
 184          * r10 saved in crit_r10 and in stack frame, trashed
 185          * r11 saved in crit_r11 and in stack frame,
 186          *      now phys stack/exception frame pointer
 187          * r12 saved in stack frame, now saved SRR2
 188          * CR saved in stack frame, CR0.EQ = !SRR3.PR
 189          * LR, DEAR, ESR in stack frame
 190          * r1 saved in stack frame, now virt stack/excframe pointer
 191          * r0, r3-r8 saved in stack frame
 192          */
 193
 194 /*
 195  * Exception vectors.
 196  */
 197 #define START_EXCEPTION(n, label)                                            \
 198         . = n;                                                               \
 199 label:
 200
 201 #define EXCEPTION(n, label, hdlr, xfer)                         \
 202         START_EXCEPTION(n, label);                              \
 203         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG;                                \
 204         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD;                     \
 205         xfer(n, hdlr)
 206
 207 #define CRITICAL_EXCEPTION(n, label, hdlr)                      \
 208         START_EXCEPTION(n, label);                              \
 209         CRITICAL_EXCEPTION_PROLOG;                              \
 210         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD;                     \
 211         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n+2, (MSR_KERNEL & ~(MSR_ME|MSR_DE|MSR_CE)), \
 212                           NOCOPY, crit_transfer_to_handler,     \
 213                           ret_from_crit_exc)
 214
 215 #define EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, trap, msr, copyee, tfer, ret)   \
 216         li      r10,trap;                                       \
 217         stw     r10,_TRAP(r11);                                 \
 218         lis     r10,msr@h;                                      \
 219         ori     r10,r10,msr@l;                                  \
 220         copyee(r10, r9);                                        \
 221         bl      tfer;                                           \
 222         .long   hdlr;                                           \
 223         .long   ret
 224
 225 #define COPY_EE(d, s)           rlwimi d,s,0,16,16
 226 #define NOCOPY(d, s)
 227
 228 #define EXC_XFER_STD(n, hdlr)           \
 229         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n, MSR_KERNEL, NOCOPY, transfer_to_handler_full, \
 230                           ret_from_except_full)
 231
 232 #define EXC_XFER_LITE(n, hdlr)          \
 233         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n+1, MSR_KERNEL, NOCOPY, transfer_to_handler, \
 234                           ret_from_except)
 235
 236 #define EXC_XFER_EE(n, hdlr)            \
 237         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n, MSR_KERNEL, COPY_EE, transfer_to_handler_full, \
 238                           ret_from_except_full)
 239
 240 #define EXC_XFER_EE_LITE(n, hdlr)       \
 241         EXC_XFER_TEMPLATE(hdlr, n+1, MSR_KERNEL, COPY_EE, transfer_to_handler, \
 242                           ret_from_except)
 243
 244
 245 /*
 246  * 0x0100 - Critical Interrupt Exception
 247  */
 248         CRITICAL_EXCEPTION(0x0100, CriticalInterrupt, unknown_exception)
 249
 250 /*
 251  * 0x0200 - Machine Check Exception
 252  */
 253         CRITICAL_EXCEPTION(0x0200, MachineCheck, machine_check_exception)
 254
 255 /*
 256  * 0x0300 - Data Storage Exception
 257  * This happens for just a few reasons.  U0 set (but we don't do that),
 258  * or zone protection fault (user violation, write to protected page).
 259  * If this is just an update of modified status, we do that quickly
 260  * and exit.  Otherwise, we call heavywight functions to do the work.
 261  */
 262         START_EXCEPTION(0x0300, DataStorage)
 263         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10 /* Save some working registers */
 264         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11
 265 #ifdef CONFIG_403GCX
 266         stw     r12, 0(r0)
 267         stw     r9, 4(r0)
 268         mfcr    r11
 269         mfspr   r12, SPRN_PID
 270         stw     r11, 8(r0)
 271         stw     r12, 12(r0)
 272 #else
 273         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH3, r12
 274         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH4, r9
 275         mfcr    r11
 276         mfspr   r12, SPRN_PID
 277         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH6, r11
 278         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH5, r12
 279 #endif
 280
 281         /* First, check if it was a zone fault (which means a user
 282         * tried to access a kernel or read-protected page - always
 283         * a SEGV).  All other faults here must be stores, so no
 284         * need to check ESR_DST as well. */
 285         mfspr   r10, SPRN_ESR
 286         andis.  r10, r10, ESR_DIZ@h
 287         bne     2f
 288
 289         mfspr   r10, SPRN_DEAR          /* Get faulting address */
 290
 291         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 292          * kernel page tables.
 293          */
 294         lis     r11, PAGE_OFFSET@h
 295         cmplw   r10, r11
 296         blt+    3f
 297         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 298         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 299         li      r9, 0
 300         mtspr   SPRN_PID, r9            /* TLB will have 0 TID */
 301         b       4f
 302
 303         /* Get the PGD for the current thread.
 304          */
 305 3:
 306         mfspr   r11,SPRN_SPRG_THREAD
 307         lwz     r11,PGDIR(r11)
 308 4:
 309         tophys(r11, r11)
 310         rlwimi  r11, r10, 12, 20, 29    /* Create L1 (pgdir/pmd) address */
 311         lwz     r11, 0(r11)             /* Get L1 entry */
 312         rlwinm. r12, r11, 0, 0, 19      /* Extract L2 (pte) base address */
 313         beq     2f                      /* Bail if no table */
 314
 315         rlwimi  r12, r10, 22, 20, 29    /* Compute PTE address */
 316         lwz     r11, 0(r12)             /* Get Linux PTE */
 317
 318         andi.   r9, r11, _PAGE_RW       /* Is it writeable? */
 319         beq     2f                      /* Bail if not */
 320
 321         /* Update 'changed'.
 322         */
 323         ori     r11, r11, _PAGE_DIRTY|_PAGE_ACCESSED|_PAGE_HWWRITE
 324         stw     r11, 0(r12)             /* Update Linux page table */
 325
 326         /* Most of the Linux PTE is ready to load into the TLB LO.
 327          * We set ZSEL, where only the LS-bit determines user access.
 328          * We set execute, because we don't have the granularity to
 329          * properly set this at the page level (Linux problem).
 330          * If shared is set, we cause a zero PID->TID load.
 331          * Many of these bits are software only.  Bits we don't set
 332          * here we (properly should) assume have the appropriate value.
 333          */
 334         li      r12, 0x0ce2
 335         andc    r11, r11, r12           /* Make sure 20, 21 are zero */
 336
 337         /* find the TLB index that caused the fault.  It has to be here.
 338         */
 339         tlbsx   r9, 0, r10
 340
 341         tlbwe   r11, r9, TLB_DATA               /* Load TLB LO */
 342
 343         /* Done...restore registers and get out of here.
 344         */
 345 #ifdef CONFIG_403GCX
 346         lwz     r12, 12(r0)
 347         lwz     r11, 8(r0)
 348         mtspr   SPRN_PID, r12
 349         mtcr    r11
 350         lwz     r9, 4(r0)
 351         lwz     r12, 0(r0)
 352 #else
 353         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH5
 354         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH6
 355         mtspr   SPRN_PID, r12
 356         mtcr    r11
 357         mfspr   r9, SPRN_SPRG_SCRATCH4
 358         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH3
 359 #endif
 360         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
 361         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
 362         PPC405_ERR77_SYNC
 363         rfi                     /* Should sync shadow TLBs */
 364         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 365
 366 2:
 367         /* The bailout.  Restore registers to pre-exception conditions
 368          * and call the heavyweights to help us out.
 369          */
 370 #ifdef CONFIG_403GCX
 371         lwz     r12, 12(r0)
 372         lwz     r11, 8(r0)
 373         mtspr   SPRN_PID, r12
 374         mtcr    r11
 375         lwz     r9, 4(r0)
 376         lwz     r12, 0(r0)
 377 #else
 378         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH5
 379         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH6
 380         mtspr   SPRN_PID, r12
 381         mtcr    r11
 382         mfspr   r9, SPRN_SPRG_SCRATCH4
 383         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH3
 384 #endif
 385         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
 386         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
 387         b       DataAccess
 388
 389 /*
 390  * 0x0400 - Instruction Storage Exception
 391  * This is caused by a fetch from non-execute or guarded pages.
 392  */
 393         START_EXCEPTION(0x0400, InstructionAccess)
 394         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 395         mr      r4,r12                  /* Pass SRR0 as arg2 */
 396         li      r5,0                    /* Pass zero as arg3 */
 397         EXC_XFER_LITE(0x400, handle_page_fault)
 398
 399 /* 0x0500 - External Interrupt Exception */
 400         EXCEPTION(0x0500, HardwareInterrupt, do_IRQ, EXC_XFER_LITE)
 401
 402 /* 0x0600 - Alignment Exception */
 403         START_EXCEPTION(0x0600, Alignment)
 404         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 405         mfspr   r4,SPRN_DEAR            /* Grab the DEAR and save it */
 406         stw     r4,_DEAR(r11)
 407         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 408         EXC_XFER_EE(0x600, alignment_exception)
 409
 410 /* 0x0700 - Program Exception */
 411         START_EXCEPTION(0x0700, ProgramCheck)
 412         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 413         mfspr   r4,SPRN_ESR             /* Grab the ESR and save it */
 414         stw     r4,_ESR(r11)
 415         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 416         EXC_XFER_STD(0x700, program_check_exception)
 417
 418         EXCEPTION(0x0800, Trap_08, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 419         EXCEPTION(0x0900, Trap_09, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 420         EXCEPTION(0x0A00, Trap_0A, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 421         EXCEPTION(0x0B00, Trap_0B, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 422
 423 /* 0x0C00 - System Call Exception */
 424         START_EXCEPTION(0x0C00, SystemCall)
 425         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 426         EXC_XFER_EE_LITE(0xc00, DoSyscall)
 427
 428         EXCEPTION(0x0D00, Trap_0D, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 429         EXCEPTION(0x0E00, Trap_0E, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 430         EXCEPTION(0x0F00, Trap_0F, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 431
 432 /* 0x1000 - Programmable Interval Timer (PIT) Exception */
 433         . = 0x1000
 434         b Decrementer
 435
 436 /* 0x1010 - Fixed Interval Timer (FIT) Exception
 437 */
 438         . = 0x1010
 439         b FITException
 440
 441 /* 0x1020 - Watchdog Timer (WDT) Exception
 442 */
 443         . = 0x1020
 444         b WDTException
 445
 446 /* 0x1100 - Data TLB Miss Exception
 447  * As the name implies, translation is not in the MMU, so search the
 448  * page tables and fix it.  The only purpose of this function is to
 449  * load TLB entries from the page table if they exist.
 450  */
 451         START_EXCEPTION(0x1100, DTLBMiss)
 452         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10 /* Save some working registers */
 453         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11
 454 #ifdef CONFIG_403GCX
 455         stw     r12, 0(r0)
 456         stw     r9, 4(r0)
 457         mfcr    r11
 458         mfspr   r12, SPRN_PID
 459         stw     r11, 8(r0)
 460         stw     r12, 12(r0)
 461 #else
 462         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH3, r12
 463         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH4, r9
 464         mfcr    r11
 465         mfspr   r12, SPRN_PID
 466         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH6, r11
 467         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH5, r12
 468 #endif
 469         mfspr   r10, SPRN_DEAR          /* Get faulting address */
 470
 471         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 472          * kernel page tables.
 473          */
 474         lis     r11, PAGE_OFFSET@h
 475         cmplw   r10, r11
 476         blt+    3f
 477         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 478         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 479         li      r9, 0
 480         mtspr   SPRN_PID, r9            /* TLB will have 0 TID */
 481         b       4f
 482
 483         /* Get the PGD for the current thread.
 484          */
 485 3:
 486         mfspr   r11,SPRN_SPRG_THREAD
 487         lwz     r11,PGDIR(r11)
 488 4:
 489         tophys(r11, r11)
 490         rlwimi  r11, r10, 12, 20, 29    /* Create L1 (pgdir/pmd) address */
 491         lwz     r12, 0(r11)             /* Get L1 entry */
 492         andi.   r9, r12, _PMD_PRESENT   /* Check if it points to a PTE page */
 493         beq     2f                      /* Bail if no table */
 494
 495         rlwimi  r12, r10, 22, 20, 29    /* Compute PTE address */
 496         lwz     r11, 0(r12)             /* Get Linux PTE */
 497         andi.   r9, r11, _PAGE_PRESENT
 498         beq     5f
 499
 500         ori     r11, r11, _PAGE_ACCESSED
 501         stw     r11, 0(r12)
 502
 503         /* Create TLB tag.  This is the faulting address plus a static
 504          * set of bits.  These are size, valid, E, U0.
 505         */
 506         li      r12, 0x00c0
 507         rlwimi  r10, r12, 0, 20, 31
 508
 509         b       finish_tlb_load
 510
 511 2:      /* Check for possible large-page pmd entry */
 512         rlwinm. r9, r12, 2, 22, 24
 513         beq     5f
 514
 515         /* Create TLB tag.  This is the faulting address, plus a static
 516          * set of bits (valid, E, U0) plus the size from the PMD.
 517          */
 518         ori     r9, r9, 0x40
 519         rlwimi  r10, r9, 0, 20, 31
 520         mr      r11, r12
 521
 522         b       finish_tlb_load
 523
 524 5:
 525         /* The bailout.  Restore registers to pre-exception conditions
 526          * and call the heavyweights to help us out.
 527          */
 528 #ifdef CONFIG_403GCX
 529         lwz     r12, 12(r0)
 530         lwz     r11, 8(r0)
 531         mtspr   SPRN_PID, r12
 532         mtcr    r11
 533         lwz     r9, 4(r0)
 534         lwz     r12, 0(r0)
 535 #else
 536         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH5
 537         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH6
 538         mtspr   SPRN_PID, r12
 539         mtcr    r11
 540         mfspr   r9, SPRN_SPRG_SCRATCH4
 541         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH3
 542 #endif
 543         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
 544         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
 545         b       DataAccess
 546
 547 /* 0x1200 - Instruction TLB Miss Exception
 548  * Nearly the same as above, except we get our information from different
 549  * registers and bailout to a different point.
 550  */
 551         START_EXCEPTION(0x1200, ITLBMiss)
 552         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH0, r10  /* Save some working registers */
 553         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH1, r11
 554 #ifdef CONFIG_403GCX
 555         stw     r12, 0(r0)
 556         stw     r9, 4(r0)
 557         mfcr    r11
 558         mfspr   r12, SPRN_PID
 559         stw     r11, 8(r0)
 560         stw     r12, 12(r0)
 561 #else
 562         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH3, r12
 563         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH4, r9
 564         mfcr    r11
 565         mfspr   r12, SPRN_PID
 566         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH6, r11
 567         mtspr   SPRN_SPRG_SCRATCH5, r12
 568 #endif
 569         mfspr   r10, SPRN_SRR0          /* Get faulting address */
 570
 571         /* If we are faulting a kernel address, we have to use the
 572          * kernel page tables.
 573          */
 574         lis     r11, PAGE_OFFSET@h
 575         cmplw   r10, r11
 576         blt+    3f
 577         lis     r11, swapper_pg_dir@h
 578         ori     r11, r11, swapper_pg_dir@l
 579         li      r9, 0
 580         mtspr   SPRN_PID, r9            /* TLB will have 0 TID */
 581         b       4f
 582
 583         /* Get the PGD for the current thread.
 584          */
 585 3:
 586         mfspr   r11,SPRN_SPRG_THREAD
 587         lwz     r11,PGDIR(r11)
 588 4:
 589         tophys(r11, r11)
 590         rlwimi  r11, r10, 12, 20, 29    /* Create L1 (pgdir/pmd) address */
 591         lwz     r12, 0(r11)             /* Get L1 entry */
 592         andi.   r9, r12, _PMD_PRESENT   /* Check if it points to a PTE page */
 593         beq     2f                      /* Bail if no table */
 594
 595         rlwimi  r12, r10, 22, 20, 29    /* Compute PTE address */
 596         lwz     r11, 0(r12)             /* Get Linux PTE */
 597         andi.   r9, r11, _PAGE_PRESENT
 598         beq     5f
 599
 600         ori     r11, r11, _PAGE_ACCESSED
 601         stw     r11, 0(r12)
 602
 603         /* Create TLB tag.  This is the faulting address plus a static
 604          * set of bits.  These are size, valid, E, U0.
 605         */
 606         li      r12, 0x00c0
 607         rlwimi  r10, r12, 0, 20, 31
 608
 609         b       finish_tlb_load
 610
 611 2:      /* Check for possible large-page pmd entry */
 612         rlwinm. r9, r12, 2, 22, 24
 613         beq     5f
 614
 615         /* Create TLB tag.  This is the faulting address, plus a static
 616          * set of bits (valid, E, U0) plus the size from the PMD.
 617          */
 618         ori     r9, r9, 0x40
 619         rlwimi  r10, r9, 0, 20, 31
 620         mr      r11, r12
 621
 622         b       finish_tlb_load
 623
 624 5:
 625         /* The bailout.  Restore registers to pre-exception conditions
 626          * and call the heavyweights to help us out.
 627          */
 628 #ifdef CONFIG_403GCX
 629         lwz     r12, 12(r0)
 630         lwz     r11, 8(r0)
 631         mtspr   SPRN_PID, r12
 632         mtcr    r11
 633         lwz     r9, 4(r0)
 634         lwz     r12, 0(r0)
 635 #else
 636         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH5
 637         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH6
 638         mtspr   SPRN_PID, r12
 639         mtcr    r11
 640         mfspr   r9, SPRN_SPRG_SCRATCH4
 641         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH3
 642 #endif
 643         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
 644         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
 645         b       InstructionAccess
 646
 647         EXCEPTION(0x1300, Trap_13, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 648         EXCEPTION(0x1400, Trap_14, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 649         EXCEPTION(0x1500, Trap_15, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 650         EXCEPTION(0x1600, Trap_16, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 651 #ifdef CONFIG_IBM405_ERR51
 652         /* 405GP errata 51 */
 653         START_EXCEPTION(0x1700, Trap_17)
 654         b DTLBMiss
 655 #else
 656         EXCEPTION(0x1700, Trap_17, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 657 #endif
 658         EXCEPTION(0x1800, Trap_18, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 659         EXCEPTION(0x1900, Trap_19, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 660         EXCEPTION(0x1A00, Trap_1A, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 661         EXCEPTION(0x1B00, Trap_1B, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 662         EXCEPTION(0x1C00, Trap_1C, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 663         EXCEPTION(0x1D00, Trap_1D, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 664         EXCEPTION(0x1E00, Trap_1E, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 665         EXCEPTION(0x1F00, Trap_1F, unknown_exception, EXC_XFER_EE)
 666
 667 /* Check for a single step debug exception while in an exception
 668  * handler before state has been saved.  This is to catch the case
 669  * where an instruction that we are trying to single step causes
 670  * an exception (eg ITLB/DTLB miss) and thus the first instruction of
 671  * the exception handler generates a single step debug exception.
 672  *
 673  * If we get a debug trap on the first instruction of an exception handler,
 674  * we reset the MSR_DE in the _exception handler's_ MSR (the debug trap is
 675  * a critical exception, so we are using SPRN_CSRR1 to manipulate the MSR).
 676  * The exception handler was handling a non-critical interrupt, so it will
 677  * save (and later restore) the MSR via SPRN_SRR1, which will still have
 678  * the MSR_DE bit set.
 679  */
 680         /* 0x2000 - Debug Exception */
 681         START_EXCEPTION(0x2000, DebugTrap)
 682         CRITICAL_EXCEPTION_PROLOG
 683
 684         /*
 685          * If this is a single step or branch-taken exception in an
 686          * exception entry sequence, it was probably meant to apply to
 687          * the code where the exception occurred (since exception entry
 688          * doesn't turn off DE automatically).  We simulate the effect
 689          * of turning off DE on entry to an exception handler by turning
 690          * off DE in the SRR3 value and clearing the debug status.
 691          */
 692         mfspr   r10,SPRN_DBSR           /* check single-step/branch taken */
 693         andis.  r10,r10,DBSR_IC@h
 694         beq+    2f
 695
 696         andi.   r10,r9,MSR_IR|MSR_PR    /* check supervisor + MMU off */
 697         beq     1f                      /* branch and fix it up */
 698
 699         mfspr   r10,SPRN_SRR2           /* Faulting instruction address */
 700         cmplwi  r10,0x2100
 701         bgt+    2f                      /* address above exception vectors */
 702
 703         /* here it looks like we got an inappropriate debug exception. */
 704 1:      rlwinm  r9,r9,0,~MSR_DE         /* clear DE in the SRR3 value */
 705         lis     r10,DBSR_IC@h           /* clear the IC event */
 706         mtspr   SPRN_DBSR,r10
 707         /* restore state and get out */
 708         lwz     r10,_CCR(r11)
 709         lwz     r0,GPR0(r11)
 710         lwz     r1,GPR1(r11)
 711         mtcrf   0x80,r10
 712         mtspr   SPRN_SRR2,r12
 713         mtspr   SPRN_SRR3,r9
 714         lwz     r9,GPR9(r11)
 715         lwz     r12,GPR12(r11)
 716         lwz     r10,crit_r10@l(0)
 717         lwz     r11,crit_r11@l(0)
 718         PPC405_ERR77_SYNC
 719         rfci
 720         b       .
 721
 722         /* continue normal handling for a critical exception... */
 723 2:      mfspr   r4,SPRN_DBSR
 724         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 725         EXC_XFER_TEMPLATE(DebugException, 0x2002, \
 726                 (MSR_KERNEL & ~(MSR_ME|MSR_DE|MSR_CE)), \
 727                 NOCOPY, crit_transfer_to_handler, ret_from_crit_exc)
 728
 729         /* Programmable Interval Timer (PIT) Exception. (from 0x1000) */
 730 Decrementer:
 731         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 732         lis     r0,TSR_PIS@h
 733         mtspr   SPRN_TSR,r0             /* Clear the PIT exception */
 734         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD
 735         EXC_XFER_LITE(0x1000, timer_interrupt)
 736
 737         /* Fixed Interval Timer (FIT) Exception. (from 0x1010) */
 738 FITException:
 739         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 740         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD;
 741         EXC_XFER_EE(0x1010, unknown_exception)
 742
 743         /* Watchdog Timer (WDT) Exception. (from 0x1020) */
 744 WDTException:
 745         CRITICAL_EXCEPTION_PROLOG;
 746         addi    r3,r1,STACK_FRAME_OVERHEAD;
 747         EXC_XFER_TEMPLATE(WatchdogException, 0x1020+2,
 748                           (MSR_KERNEL & ~(MSR_ME|MSR_DE|MSR_CE)),
 749                           NOCOPY, crit_transfer_to_handler,
 750                           ret_from_crit_exc)
 751
 752 /*
 753  * The other Data TLB exceptions bail out to this point
 754  * if they can't resolve the lightweight TLB fault.
 755  */
 756 DataAccess:
 757         NORMAL_EXCEPTION_PROLOG
 758         mfspr   r5,SPRN_ESR             /* Grab the ESR, save it, pass arg3 */
 759         stw     r5,_ESR(r11)
 760         mfspr   r4,SPRN_DEAR            /* Grab the DEAR, save it, pass arg2 */
 761         EXC_XFER_LITE(0x300, handle_page_fault)
 762
 763 /* Other PowerPC processors, namely those derived from the 6xx-series
 764  * have vectors from 0x2100 through 0x2F00 defined, but marked as reserved.
 765  * However, for the 4xx-series processors these are neither defined nor
 766  * reserved.
 767  */
 768
 769         /* Damn, I came up one instruction too many to fit into the
 770          * exception space :-).  Both the instruction and data TLB
 771          * miss get to this point to load the TLB.
 772          *      r10 - TLB_TAG value
 773          *      r11 - Linux PTE
 774          *      r12, r9 - available to use
 775          *      PID - loaded with proper value when we get here
 776          *      Upon exit, we reload everything and RFI.
 777          * Actually, it will fit now, but oh well.....a common place
 778          * to load the TLB.
 779          */
 780 tlb_4xx_index:
 781         .long   0
 782 finish_tlb_load:
 783         /* load the next available TLB index.
 784         */
 785         lwz     r9, tlb_4xx_index@l(0)
 786         addi    r9, r9, 1
 787         andi.   r9, r9, (PPC40X_TLB_SIZE-1)
 788         stw     r9, tlb_4xx_index@l(0)
 789
 790 6:
 791         /*
 792          * Clear out the software-only bits in the PTE to generate the
 793          * TLB_DATA value.  These are the bottom 2 bits of the RPM, the
 794          * top 3 bits of the zone field, and M.
 795          */
 796         li      r12, 0x0ce2
 797         andc    r11, r11, r12
 798
 799         tlbwe   r11, r9, TLB_DATA               /* Load TLB LO */
 800         tlbwe   r10, r9, TLB_TAG                /* Load TLB HI */
 801
 802         /* Done...restore registers and get out of here.
 803         */
 804 #ifdef CONFIG_403GCX
 805         lwz     r12, 12(r0)
 806         lwz     r11, 8(r0)
 807         mtspr   SPRN_PID, r12
 808         mtcr    r11
 809         lwz     r9, 4(r0)
 810         lwz     r12, 0(r0)
 811 #else
 812         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH5
 813         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH6
 814         mtspr   SPRN_PID, r12
 815         mtcr    r11
 816         mfspr   r9, SPRN_SPRG_SCRATCH4
 817         mfspr   r12, SPRN_SPRG_SCRATCH3
 818 #endif
 819         mfspr   r11, SPRN_SPRG_SCRATCH1
 820         mfspr   r10, SPRN_SPRG_SCRATCH0
 821         PPC405_ERR77_SYNC
 822         rfi                     /* Should sync shadow TLBs */
 823         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 824
 825 /* This is where the main kernel code starts.
 826  */
 827 start_here:
 828
 829         /* ptr to current */
 830         lis     r2,init_task@h
 831         ori     r2,r2,init_task@l
 832
 833         /* ptr to phys current thread */
 834         tophys(r4,r2)
 835         addi    r4,r4,THREAD    /* init task's THREAD */
 836         mtspr   SPRN_SPRG_THREAD,r4
 837
 838         /* stack */
 839         lis     r1,init_thread_union@ha
 840         addi    r1,r1,init_thread_union@l
 841         li      r0,0
 842         stwu    r0,THREAD_SIZE-STACK_FRAME_OVERHEAD(r1)
 843
 844         bl      early_init      /* We have to do this with MMU on */
 845
 846 /*
 847  * Decide what sort of machine this is and initialize the MMU.
 848  */
 849         li      r3,0
 850         mr      r4,r31
 851         bl      machine_init
 852         bl      MMU_init
 853
 854 /* Go back to running unmapped so we can load up new values
 855  * and change to using our exception vectors.
 856  * On the 4xx, all we have to do is invalidate the TLB to clear
 857  * the old 16M byte TLB mappings.
 858  */
 859         lis     r4,2f@h
 860         ori     r4,r4,2f@l
 861         tophys(r4,r4)
 862         lis     r3,(MSR_KERNEL & ~(MSR_IR|MSR_DR))@h
 863         ori     r3,r3,(MSR_KERNEL & ~(MSR_IR|MSR_DR))@l
 864         mtspr   SPRN_SRR0,r4
 865         mtspr   SPRN_SRR1,r3
 866         rfi
 867         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 868
 869 /* Load up the kernel context */
 870 2:
 871         sync                    /* Flush to memory before changing TLB */
 872         tlbia
 873         isync                   /* Flush shadow TLBs */
 874
 875         /* set up the PTE pointers for the Abatron bdiGDB.
 876         */
 877         lis     r6, swapper_pg_dir@h
 878         ori     r6, r6, swapper_pg_dir@l
 879         lis     r5, abatron_pteptrs@h
 880         ori     r5, r5, abatron_pteptrs@l
 881         stw     r5, 0xf0(r0)    /* Must match your Abatron config file */
 882         tophys(r5,r5)
 883         stw     r6, 0(r5)
 884
 885 /* Now turn on the MMU for real! */
 886         lis     r4,MSR_KERNEL@h
 887         ori     r4,r4,MSR_KERNEL@l
 888         lis     r3,start_kernel@h
 889         ori     r3,r3,start_kernel@l
 890         mtspr   SPRN_SRR0,r3
 891         mtspr   SPRN_SRR1,r4
 892         rfi                     /* enable MMU and jump to start_kernel */
 893         b       .               /* prevent prefetch past rfi */
 894
 895 /* Set up the initial MMU state so we can do the first level of
 896  * kernel initialization.  This maps the first 16 MBytes of memory 1:1
 897  * virtual to physical and more importantly sets the cache mode.
 898  */
 899 initial_mmu:
 900         tlbia                   /* Invalidate all TLB entries */
 901         isync
 902
 903         /* We should still be executing code at physical address 0x0000xxxx
 904          * at this point. However, start_here is at virtual address
 905          * 0xC000xxxx. So, set up a TLB mapping to cover this once
 906          * translation is enabled.
 907          */
 908
 909         lis     r3,KERNELBASE@h         /* Load the kernel virtual address */
 910         ori     r3,r3,KERNELBASE@l
 911         tophys(r4,r3)                   /* Load the kernel physical address */
 912
 913         iccci   r0,r3                   /* Invalidate the i-cache before use */
 914
 915         /* Load the kernel PID.
 916         */
 917         li      r0,0
 918         mtspr   SPRN_PID,r0
 919         sync
 920
 921         /* Configure and load one entry into TLB slots 63 */
 922         clrrwi  r4,r4,10                /* Mask off the real page number */
 923         ori     r4,r4,(TLB_WR | TLB_EX) /* Set the write and execute bits */
 924
 925         clrrwi  r3,r3,10                /* Mask off the effective page number */
 926         ori     r3,r3,(TLB_VALID | TLB_PAGESZ(PAGESZ_16M))
 927
 928         li      r0,63                    /* TLB slot 63 */
 929
 930         tlbwe   r4,r0,TLB_DATA          /* Load the data portion of the entry */
 931         tlbwe   r3,r0,TLB_TAG           /* Load the tag portion of the entry */
 932
 933         isync
 934
 935         /* Establish the exception vector base
 936         */
 937         lis     r4,KERNELBASE@h         /* EVPR only uses the high 16-bits */
 938         tophys(r0,r4)                   /* Use the physical address */
 939         mtspr   SPRN_EVPR,r0
 940
 941         blr
 942
 943 _GLOBAL(abort)
 944         mfspr   r13,SPRN_DBCR0
 945         oris    r13,r13,DBCR0_RST_SYSTEM@h
 946         mtspr   SPRN_DBCR0,r13
 947
 948 _GLOBAL(set_context)
 949
 950 #ifdef CONFIG_BDI_SWITCH
 951         /* Context switch the PTE pointer for the Abatron BDI2000.
 952          * The PGDIR is the second parameter.
 953          */
 954         lis     r5, KERNELBASE@h
 955         lwz     r5, 0xf0(r5)
 956         stw     r4, 0x4(r5)
 957 #endif
 958         sync
 959         mtspr   SPRN_PID,r3
 960         isync                           /* Need an isync to flush shadow */
 961                                         /* TLBs after changing PID */
 962         blr
 963
 964 /* We put a few things here that have to be page-aligned. This stuff
 965  * goes at the beginning of the data segment, which is page-aligned.
 966  */
 967         .data
 968         .align  12
 969         .globl  sdata
 970 sdata:
 971         .globl  empty_zero_page
 972 empty_zero_page:
 973         .space  4096
 974         .globl  swapper_pg_dir
 975 swapper_pg_dir:
 976         .space  PGD_TABLE_SIZE
 977
 978 /* Room for two PTE pointers, usually the kernel and current user pointers
 979  * to their respective root page table.
 980  */
 981 abatron_pteptrs:
 982         .space  8