arch/powerpc/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  *  PPC44x/36-bit changes by Matt Porter (mporter@mvista.com)
  10  *
  11  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  12  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  13  *
  14  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  15  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  16  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  17  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  18  *
  19  */
  20
  21 #include <linux/config.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/errno.h>
  26 #include <linux/string.h>
  27 #include <linux/types.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29 #include <linux/stddef.h>
  30 #include <linux/init.h>
  31 #include <linux/bootmem.h>
  32 #include <linux/highmem.h>
  33 #include <linux/initrd.h>
  34 #include <linux/pagemap.h>
  35
  36 #include <asm/pgalloc.h>
  37 #include <asm/prom.h>
  38 #include <asm/io.h>
  39 #include <asm/mmu_context.h>
  40 #include <asm/pgtable.h>
  41 #include <asm/mmu.h>
  42 #include <asm/smp.h>
  43 #include <asm/machdep.h>
  44 #include <asm/btext.h>
  45 #include <asm/tlb.h>
  46 #include <asm/bootinfo.h>
  47 #include <asm/prom.h>
  48
  49 #include "mem_pieces.h"
  50 #include "mmu_decl.h"
  51
  52 #if defined(CONFIG_KERNEL_START_BOOL) || defined(CONFIG_LOWMEM_SIZE_BOOL)
  53 /* The ammount of lowmem must be within 0xF0000000 - KERNELBASE. */
  54 #if (CONFIG_LOWMEM_SIZE > (0xF0000000 - KERNELBASE))
  55 #error "You must adjust CONFIG_LOWMEM_SIZE or CONFIG_START_KERNEL"
  56 #endif
  57 #endif
  58 #define MAX_LOW_MEM     CONFIG_LOWMEM_SIZE
  59
  60 DEFINE_PER_CPU(struct mmu_gather, mmu_gathers);
  61
  62 unsigned long total_memory;
  63 unsigned long total_lowmem;
  64
  65 unsigned long ppc_memstart;
  66 unsigned long ppc_memoffset = PAGE_OFFSET;
  67
  68 int mem_init_done;
  69 int init_bootmem_done;
  70 int boot_mapsize;
  71 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
  72 unsigned long agp_special_page;
  73 #endif
  74
  75 extern char _end[];
  76 extern char etext[], _stext[];
  77 extern char __init_begin, __init_end;
  78
  79 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  80 pte_t *kmap_pte;
  81 pgprot_t kmap_prot;
  82
  83 EXPORT_SYMBOL(kmap_prot);
  84 EXPORT_SYMBOL(kmap_pte);
  85 #endif
  86
  87 void MMU_init(void);
  88 void set_phys_avail(unsigned long total_ram);
  89
  90 /* XXX should be in current.h  -- paulus */
  91 extern struct task_struct *current_set[NR_CPUS];
  92
  93 char *klimit = _end;
  94 struct mem_pieces phys_avail;
  95 struct device_node *memory_node;
  96
  97 /*
  98  * this tells the system to map all of ram with the segregs
  99  * (i.e. page tables) instead of the bats.
 100  * -- Cort
 101  */
 102 int __map_without_bats;
 103 int __map_without_ltlbs;
 104
 105 /* max amount of RAM to use */
 106 unsigned long __max_memory;
 107 /* max amount of low RAM to map in */
 108 unsigned long __max_low_memory = MAX_LOW_MEM;
 109
 110 /*
 111  * Read in a property describing some pieces of memory.
 112  */
 113 static int __init get_mem_prop(char *name, struct mem_pieces *mp)
 114 {
 115         struct reg_property *rp;
 116         int i, s;
 117         unsigned int *ip;
 118         int nac = prom_n_addr_cells(memory_node);
 119         int nsc = prom_n_size_cells(memory_node);
 120
 121         ip = (unsigned int *) get_property(memory_node, name, &s);
 122         if (ip == NULL) {
 123                 printk(KERN_ERR "error: couldn't get %s property on /memory\n",
 124                        name);
 125                 return 0;
 126         }
 127         s /= (nsc + nac) * 4;
 128         rp = mp->regions;
 129         for (i = 0; i < s; ++i, ip += nac+nsc) {
 130                 if (nac >= 2 && ip[nac-2] != 0)
 131                         continue;
 132                 rp->address = ip[nac-1];
 133                 if (nsc >= 2 && ip[nac+nsc-2] != 0)
 134                         rp->size = ~0U;
 135                 else
 136                         rp->size = ip[nac+nsc-1];
 137                 ++rp;
 138         }
 139         mp->n_regions = rp - mp->regions;
 140
 141         /* Make sure the pieces are sorted. */
 142         mem_pieces_sort(mp);
 143         mem_pieces_coalesce(mp);
 144         return 1;
 145 }
 146
 147 /*
 148  * Collect information about physical RAM and which pieces are
 149  * already in use from the device tree.
 150  */
 151 unsigned long __init find_end_of_memory(void)
 152 {
 153         unsigned long a, total;
 154         struct mem_pieces phys_mem;
 155
 156         /*
 157          * Find out where physical memory is, and check that it
 158          * starts at 0 and is contiguous.  It seems that RAM is
 159          * always physically contiguous on Power Macintoshes.
 160          *
 161          * Supporting discontiguous physical memory isn't hard,
 162          * it just makes the virtual <-> physical mapping functions
 163          * more complicated (or else you end up wasting space
 164          * in mem_map).
 165          */
 166         memory_node = find_devices("memory");
 167         if (memory_node == NULL || !get_mem_prop("reg", &phys_mem)
 168             || phys_mem.n_regions == 0)
 169                 panic("No RAM??");
 170         a = phys_mem.regions[0].address;
 171         if (a != 0)
 172                 panic("RAM doesn't start at physical address 0");
 173         total = phys_mem.regions[0].size;
 174
 175         if (phys_mem.n_regions > 1) {
 176                 printk("RAM starting at 0x%x is not contiguous\n",
 177                        phys_mem.regions[1].address);
 178                 printk("Using RAM from 0 to 0x%lx\n", total-1);
 179         }
 180
 181         return total;
 182 }
 183
 184 /*
 185  * Check for command-line options that affect what MMU_init will do.
 186  */
 187 void MMU_setup(void)
 188 {
 189         /* Check for nobats option (used in mapin_ram). */
 190         if (strstr(cmd_line, "nobats")) {
 191                 __map_without_bats = 1;
 192         }
 193
 194         if (strstr(cmd_line, "noltlbs")) {
 195                 __map_without_ltlbs = 1;
 196         }
 197
 198         /* Look for mem= option on command line */
 199         if (strstr(cmd_line, "mem=")) {
 200                 char *p, *q;
 201                 unsigned long maxmem = 0;
 202
 203                 for (q = cmd_line; (p = strstr(q, "mem=")) != 0; ) {
 204                         q = p + 4;
 205                         if (p > cmd_line && p[-1] != ' ')
 206                                 continue;
 207                         maxmem = simple_strtoul(q, &q, 0);
 208                         if (*q == 'k' || *q == 'K') {
 209                                 maxmem <<= 10;
 210                                 ++q;
 211                         } else if (*q == 'm' || *q == 'M') {
 212                                 maxmem <<= 20;
 213                                 ++q;
 214                         }
 215                 }
 216                 __max_memory = maxmem;
 217         }
 218 }
 219
 220 /*
 221  * MMU_init sets up the basic memory mappings for the kernel,
 222  * including both RAM and possibly some I/O regions,
 223  * and sets up the page tables and the MMU hardware ready to go.
 224  */
 225 void __init MMU_init(void)
 226 {
 227         if (ppc_md.progress)
 228                 ppc_md.progress("MMU:enter", 0x111);
 229
 230         /* parse args from command line */
 231         MMU_setup();
 232
 233         /*
 234          * Figure out how much memory we have, how much
 235          * is lowmem, and how much is highmem.  If we were
 236          * passed the total memory size from the bootloader,
 237          * just use it.
 238          */
 239         if (boot_mem_size)
 240                 total_memory = boot_mem_size;
 241         else
 242                 total_memory = ppc_md.find_end_of_memory();
 243
 244         if (__max_memory && total_memory > __max_memory)
 245                 total_memory = __max_memory;
 246         total_lowmem = total_memory;
 247 #ifdef CONFIG_FSL_BOOKE
 248         /* Freescale Book-E parts expect lowmem to be mapped by fixed TLB
 249          * entries, so we need to adjust lowmem to match the amount we can map
 250          * in the fixed entries */
 251         adjust_total_lowmem();
 252 #endif /* CONFIG_FSL_BOOKE */
 253         if (total_lowmem > __max_low_memory) {
 254                 total_lowmem = __max_low_memory;
 255 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
 256                 total_memory = total_lowmem;
 257 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 258         }
 259         set_phys_avail(total_lowmem);
 260
 261         /* Initialize the MMU hardware */
 262         if (ppc_md.progress)
 263                 ppc_md.progress("MMU:hw init", 0x300);
 264         MMU_init_hw();
 265
 266         /* Map in all of RAM starting at KERNELBASE */
 267         if (ppc_md.progress)
 268                 ppc_md.progress("MMU:mapin", 0x301);
 269         mapin_ram();
 270
 271 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 272         ioremap_base = PKMAP_BASE;
 273 #else
 274         ioremap_base = 0xfe000000UL;    /* for now, could be 0xfffff000 */
 275 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 276         ioremap_bot = ioremap_base;
 277
 278         /* Map in I/O resources */
 279         if (ppc_md.progress)
 280                 ppc_md.progress("MMU:setio", 0x302);
 281         if (ppc_md.setup_io_mappings)
 282                 ppc_md.setup_io_mappings();
 283
 284         /* Initialize the context management stuff */
 285         mmu_context_init();
 286
 287         if (ppc_md.progress)
 288                 ppc_md.progress("MMU:exit", 0x211);
 289
 290 #ifdef CONFIG_BOOTX_TEXT
 291         /* By default, we are no longer mapped */
 292         boot_text_mapped = 0;
 293         /* Must be done last, or ppc_md.progress will die. */
 294         map_boot_text();
 295 #endif
 296 }
 297
 298 /* This is only called until mem_init is done. */
 299 void __init *early_get_page(void)
 300 {
 301         void *p;
 302
 303         if (init_bootmem_done) {
 304                 p = alloc_bootmem_pages(PAGE_SIZE);
 305         } else {
 306                 p = mem_pieces_find(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 307         }
 308         return p;
 309 }
 310
 311 /* Free up now-unused memory */
 312 static void free_sec(unsigned long start, unsigned long end, const char *name)
 313 {
 314         unsigned long cnt = 0;
 315
 316         while (start < end) {
 317                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
 318                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
 319                 free_page(start);
 320                 cnt++;
 321                 start += PAGE_SIZE;
 322         }
 323         if (cnt) {
 324                 printk(" %ldk %s", cnt << (PAGE_SHIFT - 10), name);
 325                 totalram_pages += cnt;
 326         }
 327 }
 328
 329 void free_initmem(void)
 330 {
 331 #define FREESEC(TYPE) \
 332         free_sec((unsigned long)(&__ ## TYPE ## _begin), \
 333                  (unsigned long)(&__ ## TYPE ## _end), \
 334                  #TYPE);
 335
 336         printk ("Freeing unused kernel memory:");
 337         FREESEC(init);
 338         printk("\n");
 339         ppc_md.progress = NULL;
 340 #undef FREESEC
 341 }
 342
 343 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 344 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
 345 {
 346         if (start < end)
 347                 printk ("Freeing initrd memory: %ldk freed\n", (end - start) >> 10);
 348         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
 349                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
 350                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
 351                 free_page(start);
 352                 totalram_pages++;
 353         }
 354 }
 355 #endif
 356
 357 /*
 358  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
 359  * have available.
 360  */
 361 void __init do_init_bootmem(void)
 362 {
 363         unsigned long start, size;
 364         int i;
 365
 366         /*
 367          * Find an area to use for the bootmem bitmap.
 368          * We look for the first area which is at least
 369          * 128kB in length (128kB is enough for a bitmap
 370          * for 4GB of memory, using 4kB pages), plus 1 page
 371          * (in case the address isn't page-aligned).
 372          */
 373         start = 0;
 374         size = 0;
 375         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i) {
 376                 unsigned long a = phys_avail.regions[i].address;
 377                 unsigned long s = phys_avail.regions[i].size;
 378                 if (s <= size)
 379                         continue;
 380                 start = a;
 381                 size = s;
 382                 if (s >= 33 * PAGE_SIZE)
 383                         break;
 384         }
 385         start = PAGE_ALIGN(start);
 386
 387         min_low_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
 388         max_low_pfn = (PPC_MEMSTART + total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
 389         max_pfn = (PPC_MEMSTART + total_memory) >> PAGE_SHIFT;
 390         boot_mapsize = init_bootmem_node(&contig_page_data, min_low_pfn,
 391                                          PPC_MEMSTART >> PAGE_SHIFT,
 392                                          max_low_pfn);
 393
 394         /* remove the bootmem bitmap from the available memory */
 395         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, boot_mapsize, 1);
 396
 397         /* add everything in phys_avail into the bootmem map */
 398         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i)
 399                 free_bootmem(phys_avail.regions[i].address,
 400                              phys_avail.regions[i].size);
 401
 402         init_bootmem_done = 1;
 403 }
 404
 405 /*
 406  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
 407  */
 408 void __init paging_init(void)
 409 {
 410         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES], i;
 411
 412 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 413         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
 414         pkmap_page_table = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
 415                         (PKMAP_BASE), PKMAP_BASE), PKMAP_BASE);
 416         map_page(KMAP_FIX_BEGIN, 0, 0); /* XXX gross */
 417         kmap_pte = pte_offset_kernel(pmd_offset(pgd_offset_k
 418                         (KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN);
 419         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
 420 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 421
 422         /*
 423          * All pages are DMA-able so we put them all in the DMA zone.
 424          */
 425         zones_size[ZONE_DMA] = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
 426         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++)
 427                 zones_size[i] = 0;
 428
 429 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 430         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = (total_memory - total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
 431 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 432
 433         free_area_init(zones_size);
 434 }
 435
 436 void __init mem_init(void)
 437 {
 438         unsigned long addr;
 439         int codepages = 0;
 440         int datapages = 0;
 441         int initpages = 0;
 442 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 443         unsigned long highmem_mapnr;
 444
 445         highmem_mapnr = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
 446 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 447         max_mapnr = total_memory >> PAGE_SHIFT;
 448
 449         high_memory = (void *) __va(PPC_MEMSTART + total_lowmem);
 450         num_physpages = max_mapnr;      /* RAM is assumed contiguous */
 451
 452         totalram_pages += free_all_bootmem();
 453
 454 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
 455         /* if we are booted from BootX with an initial ramdisk,
 456            make sure the ramdisk pages aren't reserved. */
 457         if (initrd_start) {
 458                 for (addr = initrd_start; addr < initrd_end; addr += PAGE_SIZE)
 459                         ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
 460         }
 461 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
 462
 463 #ifdef CONFIG_PPC_OF
 464         /* mark the RTAS pages as reserved */
 465         if ( rtas_data )
 466                 for (addr = (ulong)__va(rtas_data);
 467                      addr < PAGE_ALIGN((ulong)__va(rtas_data)+rtas_size) ;
 468                      addr += PAGE_SIZE)
 469                         SetPageReserved(virt_to_page(addr));
 470 #endif
 471 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
 472         if (agp_special_page)
 473                 SetPageReserved(virt_to_page(agp_special_page));
 474 #endif
 475         for (addr = PAGE_OFFSET; addr < (unsigned long)high_memory;
 476              addr += PAGE_SIZE) {
 477                 if (!PageReserved(virt_to_page(addr)))
 478                         continue;
 479                 if (addr < (ulong) etext)
 480                         codepages++;
 481                 else if (addr >= (unsigned long)&__init_begin
 482                          && addr < (unsigned long)&__init_end)
 483                         initpages++;
 484                 else if (addr < (ulong) klimit)
 485                         datapages++;
 486         }
 487
 488 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 489         {
 490                 unsigned long pfn;
 491
 492                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
 493                         struct page *page = mem_map + pfn;
 494
 495                         ClearPageReserved(page);
 496                         set_page_count(page, 1);
 497                         __free_page(page);
 498                         totalhigh_pages++;
 499                 }
 500                 totalram_pages += totalhigh_pages;
 501         }
 502 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
 503
 504         printk("Memory: %luk available (%dk kernel code, %dk data, %dk init, %ldk highmem)\n",
 505                (unsigned long)nr_free_pages()<< (PAGE_SHIFT-10),
 506                codepages<< (PAGE_SHIFT-10), datapages<< (PAGE_SHIFT-10),
 507                initpages<< (PAGE_SHIFT-10),
 508                (unsigned long) (totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10)));
 509
 510 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
 511         if (agp_special_page)
 512                 printk(KERN_INFO "AGP special page: 0x%08lx\n", agp_special_page);
 513 #endif
 514
 515         mem_init_done = 1;
 516 }
 517
 518 /*
 519  * Set phys_avail to the amount of physical memory,
 520  * less the kernel text/data/bss.
 521  */
 522 void __init
 523 set_phys_avail(unsigned long total_memory)
 524 {
 525         unsigned long kstart, ksize;
 526
 527         /*
 528          * Initially, available physical memory is equivalent to all
 529          * physical memory.
 530          */
 531
 532         phys_avail.regions[0].address = PPC_MEMSTART;
 533         phys_avail.regions[0].size = total_memory;
 534         phys_avail.n_regions = 1;
 535
 536         /*
 537          * Map out the kernel text/data/bss from the available physical
 538          * memory.
 539          */
 540
 541         kstart = __pa(_stext);  /* should be 0 */
 542         ksize = PAGE_ALIGN(klimit - _stext);
 543
 544         mem_pieces_remove(&phys_avail, kstart, ksize, 0);
 545         mem_pieces_remove(&phys_avail, 0, 0x4000, 0);
 546
 547 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INITRD)
 548         /* Remove the init RAM disk from the available memory. */
 549         if (initrd_start) {
 550                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(initrd_start),
 551                                   initrd_end - initrd_start, 1);
 552         }
 553 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
 554 #ifdef CONFIG_PPC_OF
 555         /* remove the RTAS pages from the available memory */
 556         if (rtas_data)
 557                 mem_pieces_remove(&phys_avail, rtas_data, rtas_size, 1);
 558 #endif
 559 #ifdef CONFIG_PPC_PMAC
 560         /* Because of some uninorth weirdness, we need a page of
 561          * memory as high as possible (it must be outside of the
 562          * bus address seen as the AGP aperture). It will be used
 563          * by the r128 DRM driver
 564          *
 565          * FIXME: We need to make sure that page doesn't overlap any of the\
 566          * above. This could be done by improving mem_pieces_find to be able
 567          * to do a backward search from the end of the list.
 568          */
 569         if (_machine == _MACH_Pmac && find_devices("uni-north-agp")) {
 570                 agp_special_page = (total_memory - PAGE_SIZE);
 571                 mem_pieces_remove(&phys_avail, agp_special_page, PAGE_SIZE, 0);
 572                 agp_special_page = (unsigned long)__va(agp_special_page);
 573         }
 574 #endif /* CONFIG_PPC_PMAC */
 575 }
 576
 577 /* Mark some memory as reserved by removing it from phys_avail. */
 578 void __init reserve_phys_mem(unsigned long start, unsigned long size)
 579 {
 580         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, size, 1);
 581 }