ARC: mm: PAE40 support
authorVineet Gupta <vgupta@synopsys.com>
Fri, 6 Feb 2015 15:44:57 +0000 (18:44 +0300)
committerVineet Gupta <vgupta@synopsys.com>
Thu, 29 Oct 2015 13:11:30 +0000 (18:41 +0530)
This is the first working implementation of 40-bit physical address
extension on ARCv2.

Signed-off-by: Alexey Brodkin <abrodkin@synopsys.com>
Signed-off-by: Vineet Gupta <vgupta@synopsys.com>
arch/arc/Kconfig
arch/arc/include/asm/cache.h
arch/arc/include/asm/mmu.h
arch/arc/include/asm/page.h
arch/arc/include/asm/pgalloc.h
arch/arc/include/asm/pgtable.h
arch/arc/mm/cache.c
arch/arc/mm/tlb.c
arch/arc/mm/tlbex.S

index fd9632f4ddc8dcfca3247c4c965c80dc31e639b9..2c2ac3f3ff80370bd6bad9fffc9dfb8c8f6931e8 100644 (file)
@@ -453,6 +453,21 @@ config HIGHMEM
          kernel. Enable this to potentially allow access to rest of 2G and PAE
          in future
 
+config ARC_HAS_PAE40
+       bool "Support for the 40-bit Physical Address Extension"
+       default n
+       depends on ISA_ARCV2
+       select HIGHMEM
+       help
+         Enable access to physical memory beyond 4G, only supported on
+         ARC cores with 40 bit Physical Addressing support
+
+config ARCH_PHYS_ADDR_T_64BIT
+       def_bool ARC_HAS_PAE40
+
+config ARCH_DMA_ADDR_T_64BIT
+       bool
+
 config ARC_CURR_IN_REG
        bool "Dedicate Register r25 for current_task pointer"
        default y
index e23ea6e7633a6e8cefbc31be639ac073a673b5f3..abf06e81c9290f6eafc441b563061e3389032922 100644 (file)
@@ -65,6 +65,7 @@ extern int ioc_exists;
 #if defined(CONFIG_ARC_MMU_V3) || defined(CONFIG_ARC_MMU_V4)
 #define ARC_REG_IC_PTAG                0x1E
 #endif
+#define ARC_REG_IC_PTAG_HI     0x1F
 
 /* Bit val in IC_CTRL */
 #define IC_CTRL_CACHE_DISABLE   0x1
@@ -77,6 +78,7 @@ extern int ioc_exists;
 #define ARC_REG_DC_FLSH                0x4B
 #define ARC_REG_DC_FLDL                0x4C
 #define ARC_REG_DC_PTAG                0x5C
+#define ARC_REG_DC_PTAG_HI     0x5F
 
 /* Bit val in DC_CTRL */
 #define DC_CTRL_INV_MODE_FLUSH  0x40
index 0f9c3eb5327e4494f4a310e62e194c4457c08bea..b144d7ca7d2076d7f5a41b9bfa179f0f64d21d83 100644 (file)
@@ -24,6 +24,7 @@
 #if (CONFIG_ARC_MMU_VER < 4)
 #define ARC_REG_TLBPD0         0x405
 #define ARC_REG_TLBPD1         0x406
+#define ARC_REG_TLBPD1HI       0       /* Dummy: allows code sharing with ARC700 */
 #define ARC_REG_TLBINDEX       0x407
 #define ARC_REG_TLBCOMMAND     0x408
 #define ARC_REG_PID            0x409
@@ -31,6 +32,7 @@
 #else
 #define ARC_REG_TLBPD0         0x460
 #define ARC_REG_TLBPD1         0x461
+#define ARC_REG_TLBPD1HI       0x463
 #define ARC_REG_TLBINDEX       0x464
 #define ARC_REG_TLBCOMMAND     0x465
 #define ARC_REG_PID            0x468
@@ -83,6 +85,11 @@ void arc_mmu_init(void);
 extern char *arc_mmu_mumbojumbo(int cpu_id, char *buf, int len);
 void read_decode_mmu_bcr(void);
 
+static inline int is_pae40_enabled(void)
+{
+       return IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_PAE40);
+}
+
 #endif /* !__ASSEMBLY__ */
 
 #endif
index 37706837ef75492fad0d396a473d867e3d5669bb..429957f1c2365566006d674bb37311cddb97cc00 100644 (file)
@@ -56,7 +56,11 @@ typedef struct {
 
 #else /* !STRICT_MM_TYPECHECKS */
 
+#ifdef CONFIG_ARC_HAS_PAE40
+typedef unsigned long long pte_t;
+#else
 typedef unsigned long pte_t;
+#endif
 typedef unsigned long pgd_t;
 typedef unsigned long pgprot_t;
 
index 9149b5ca26d7b6fec29575c6c1db9f6f068d4fd1..86ed671286df377bb6231013724737a135a86d69 100644 (file)
@@ -49,7 +49,7 @@ pmd_populate(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd, pgtable_t ptep)
 
 static inline int __get_order_pgd(void)
 {
-       return get_order(PTRS_PER_PGD * 4);
+       return get_order(PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t));
 }
 
 static inline pgd_t *pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
@@ -87,7 +87,7 @@ static inline void pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
 
 static inline int __get_order_pte(void)
 {
-       return get_order(PTRS_PER_PTE * 4);
+       return get_order(PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t));
 }
 
 static inline pte_t *pte_alloc_one_kernel(struct mm_struct *mm,
@@ -110,7 +110,7 @@ pte_alloc_one(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
        pte_pg = (pgtable_t)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT, __get_order_pte());
        if (!pte_pg)
                return 0;
-       memzero((void *)pte_pg, PTRS_PER_PTE * 4);
+       memzero((void *)pte_pg, PTRS_PER_PTE * sizeof(pte_t));
        page = virt_to_page(pte_pg);
        if (!pgtable_page_ctor(page)) {
                __free_page(page);
index bd771351a1d1ab64247982b45805e12bea225a42..57af2f05ae8459e2ee2427d231370269894ba95f 100644 (file)
 /* Masks for actual TLB "PD"s */
 #define PTE_BITS_IN_PD0                (_PAGE_GLOBAL | _PAGE_PRESENT | _PAGE_HW_SZ)
 #define PTE_BITS_RWX           (_PAGE_EXECUTE | _PAGE_WRITE | _PAGE_READ)
+
+#ifdef CONFIG_ARC_HAS_PAE40
+#define PTE_BITS_NON_RWX_IN_PD1        (0xff00000000 | PAGE_MASK | _PAGE_CACHEABLE)
+#else
 #define PTE_BITS_NON_RWX_IN_PD1        (PAGE_MASK | _PAGE_CACHEABLE)
+#endif
 
 /**************************************************************************
  * Mapping of vm_flags (Generic VM) to PTE flags (arch specific)
@@ -272,7 +277,8 @@ static inline void pmd_set(pmd_t *pmdp, pte_t *ptep)
 
 #define mk_pte(page, prot)     pfn_pte(page_to_pfn(page), prot)
 #define pte_pfn(pte)           (pte_val(pte) >> PAGE_SHIFT)
-#define pfn_pte(pfn, prot)     (__pte(((pfn) << PAGE_SHIFT) | pgprot_val(prot)))
+#define pfn_pte(pfn, prot)     (__pte(((pte_t)(pfn) << PAGE_SHIFT) | \
+                                pgprot_val(prot)))
 #define __pte_index(addr)      (((addr) >> PAGE_SHIFT) & (PTRS_PER_PTE - 1))
 
 /*
index 91e28d791d56acc92a8ebaba5dbee70345acfdf2..ff7ff6cbb8112408c05a38a2f8e001265d5d3726 100644 (file)
@@ -253,6 +253,10 @@ void __cache_line_loop_v2(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
        }
 }
 
+/*
+ * For ARC700 MMUv3 I-cache and D-cache flushes
+ * Also reused for HS38 aliasing I-cache configuration
+ */
 static inline
 void __cache_line_loop_v3(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
                          unsigned long sz, const int op)
@@ -289,6 +293,16 @@ void __cache_line_loop_v3(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
        if (full_page)
                write_aux_reg(aux_tag, paddr);
 
+       /*
+        * This is technically for MMU v4, using the MMU v3 programming model
+        * Special work for HS38 aliasing I-cache configuratino with PAE40
+        *   - upper 8 bits of paddr need to be written into PTAG_HI
+        *   - (and needs to be written before the lower 32 bits)
+        * Note that PTAG_HI is hoisted outside the line loop
+        */
+       if (is_pae40_enabled() && op == OP_INV_IC)
+               write_aux_reg(ARC_REG_IC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
+
        while (num_lines-- > 0) {
                if (!full_page) {
                        write_aux_reg(aux_tag, paddr);
@@ -301,11 +315,17 @@ void __cache_line_loop_v3(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
 }
 
 /*
- * In HS38x (MMU v4), although icache is VIPT, only paddr is needed for cache
- * maintenance ops (in IVIL reg), as long as icache doesn't alias.
+ * In HS38x (MMU v4), I-cache is VIPT (can alias), D-cache is PIPT
+ * Here's how cache ops are implemented
+ *
+ *  - D-cache: only paddr needed (in DC_IVDL/DC_FLDL)
+ *  - I-cache Non Aliasing: Despite VIPT, only paddr needed (in IC_IVIL)
+ *  - I-cache Aliasing: Both vaddr and paddr needed (in IC_IVIL, IC_PTAG
+ *    respectively, similar to MMU v3 programming model, hence
+ *    __cache_line_loop_v3() is used)
  *
- * For Aliasing icache, vaddr is also needed (in IVIL), while paddr is
- * specified in PTAG (similar to MMU v3)
+ * If PAE40 is enabled, independent of aliasing considerations, the higher bits
+ * needs to be written into PTAG_HI
  */
 static inline
 void __cache_line_loop_v4(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
@@ -335,6 +355,22 @@ void __cache_line_loop_v4(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
 
        num_lines = DIV_ROUND_UP(sz, L1_CACHE_BYTES);
 
+       /*
+        * For HS38 PAE40 configuration
+        *   - upper 8 bits of paddr need to be written into PTAG_HI
+        *   - (and needs to be written before the lower 32 bits)
+        */
+       if (is_pae40_enabled()) {
+               if (cacheop == OP_INV_IC)
+                       /*
+                        * Non aliasing I-cache in HS38,
+                        * aliasing I-cache handled in __cache_line_loop_v3()
+                        */
+                       write_aux_reg(ARC_REG_IC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
+               else
+                       write_aux_reg(ARC_REG_DC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
+       }
+
        while (num_lines-- > 0) {
                write_aux_reg(aux_cmd, paddr);
                paddr += L1_CACHE_BYTES;
index b5f28dc0f924c42b834b626931f327f50d57e6bd..0ee7398468476f57b301bde2fa7c7e13735bb3fb 100644 (file)
@@ -109,6 +109,10 @@ DEFINE_PER_CPU(unsigned int, asid_cache) = MM_CTXT_FIRST_CYCLE;
 static inline void __tlb_entry_erase(void)
 {
        write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1, 0);
+
+       if (is_pae40_enabled())
+               write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1HI, 0);
+
        write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD0, 0);
        write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBWrite);
 }
@@ -182,7 +186,7 @@ static void utlb_invalidate(void)
 
 }
 
-static void tlb_entry_insert(unsigned int pd0, unsigned int pd1)
+static void tlb_entry_insert(unsigned int pd0, pte_t pd1)
 {
        unsigned int idx;
 
@@ -225,10 +229,14 @@ static void tlb_entry_erase(unsigned int vaddr_n_asid)
        write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBDeleteEntry);
 }
 
-static void tlb_entry_insert(unsigned int pd0, unsigned int pd1)
+static void tlb_entry_insert(unsigned int pd0, pte_t pd1)
 {
        write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD0, pd0);
        write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1, pd1);
+
+       if (is_pae40_enabled())
+               write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1HI, (u64)pd1 >> 32);
+
        write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBInsertEntry);
 }
 
@@ -249,6 +257,10 @@ noinline void local_flush_tlb_all(void)
 
        /* Load PD0 and PD1 with template for a Blank Entry */
        write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1, 0);
+
+       if (is_pae40_enabled())
+               write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1HI, 0);
+
        write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD0, 0);
 
        for (entry = 0; entry < num_tlb; entry++) {
@@ -503,7 +515,8 @@ void create_tlb(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr, pte_t *ptep)
 {
        unsigned long flags;
        unsigned int asid_or_sasid, rwx;
-       unsigned long pd0, pd1;
+       unsigned long pd0;
+       pte_t pd1;
 
        /*
         * create_tlb() assumes that current->mm == vma->mm, since
@@ -785,10 +798,11 @@ char *arc_mmu_mumbojumbo(int cpu_id, char *buf, int len)
                          IS_USED_CFG(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE));
 
        n += scnprintf(buf + n, len - n,
-                     "MMU [v%x]\t: %dK PAGE, %sJTLB %d (%dx%d), uDTLB %d, uITLB %d\n",
+                     "MMU [v%x]\t: %dk PAGE, %sJTLB %d (%dx%d), uDTLB %d, uITLB %d %s%s\n",
                       p_mmu->ver, p_mmu->pg_sz_k, super_pg,
                       p_mmu->sets * p_mmu->ways, p_mmu->sets, p_mmu->ways,
-                      p_mmu->u_dtlb, p_mmu->u_itlb);
+                      p_mmu->u_dtlb, p_mmu->u_itlb,
+                      IS_AVAIL2(p_mmu->pae, "PAE40 ", CONFIG_ARC_HAS_PAE40));
 
        return buf;
 }
@@ -821,6 +835,9 @@ void arc_mmu_init(void)
                panic("MMU Super pg size != Linux HPAGE_PMD_SIZE (%luM)\n",
                      (unsigned long)TO_MB(HPAGE_PMD_SIZE));
 
+       if (IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_PAE40) && !mmu->pae)
+               panic("Hardware doesn't support PAE40\n");
+
        /* Enable the MMU */
        write_aux_reg(ARC_REG_PID, MMU_ENABLE);
 
index 8d1b81990bc1e62798a97520023e9770f0012e32..63860adc4814083dd5365d83ffd790fa6d390ab4 100644 (file)
@@ -223,12 +223,16 @@ ex_saved_reg1:
        ; (2) y = x & (PTRS_PER_PTE - 1) -> to get index
        ; (3) z = (pgtbl + y * 4)
 
+#ifdef CONFIG_ARC_HAS_PAE40
+#define PTE_SIZE_LOG   3       /* 8 == 2 ^ 3 */
+#else
 #define PTE_SIZE_LOG   2       /* 4 == 2 ^ 2 */
+#endif
 
        ; multiply in step (3) above avoided by shifting lesser in step (1)
        lsr     r0, r2, ( PAGE_SHIFT - PTE_SIZE_LOG )
        and     r0, r0, ( (PTRS_PER_PTE - 1) << PTE_SIZE_LOG )
-       ld.aw   r0, [r1, r0]            ; r0: PTE
+       ld.aw   r0, [r1, r0]            ; r0: PTE (lower word only for PAE40)
                                        ; r1: PTE ptr
 
 2:
@@ -247,6 +251,7 @@ ex_saved_reg1:
 ;-----------------------------------------------------------------
 ; Convert Linux PTE entry into TLB entry
 ; A one-word PTE entry is programmed as two-word TLB Entry [PD0:PD1] in mmu
+;    (for PAE40, two-words PTE, while three-word TLB Entry [PD0:PD1:PD1HI])
 ; IN: r0 = PTE, r1 = ptr to PTE
 
 .macro CONV_PTE_TO_TLB
@@ -259,6 +264,10 @@ ex_saved_reg1:
        or  r3, r3, r2
 
        sr  r3, [ARC_REG_TLBPD1]        ; paddr[31..13] | Kr Kw Kx Ur Uw Ux | C
+#ifdef CONFIG_ARC_HAS_PAE40
+       ld      r3, [r1, 4]             ; paddr[39..32]
+       sr      r3, [ARC_REG_TLBPD1HI]
+#endif
 
        and r2, r0, PTE_BITS_IN_PD0 ; Extract other PTE flags: (V)alid, (G)lb