PPC fixes for SMP; also fix the stack overflow detection, remove
[opensuse:kernel.git] / arch / ppc / mm / init.c
1 /*
2  * BK Id: %F% %I% %G% %U% %#%
3  */
4 /*
5  *  PowerPC version
6  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
7  *
8  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
9  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
10  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
11  *  Amiga/APUS changes by Jesper Skov (jskov@cygnus.co.uk).
12  *
13  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
14  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
15  *
16  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
17  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
18  *  as published by the Free Software Foundation; either version
19  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
20  *
21  */
22
23 #include <linux/config.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/errno.h>
27 #include <linux/string.h>
28 #include <linux/types.h>
29 #include <linux/mm.h>
30 #include <linux/stddef.h>
31 #include <linux/init.h>
32 #include <linux/bootmem.h>
33 #include <linux/highmem.h>
34 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
35 #include <linux/blk.h>          /* for initrd_* */
36 #endif
37
38 #include <asm/pgalloc.h>
39 #include <asm/prom.h>
40 #include <asm/io.h>
41 #include <asm/mmu_context.h>
42 #include <asm/pgtable.h>
43 #include <asm/mmu.h>
44 #include <asm/smp.h>
45 #include <asm/machdep.h>
46 #include <asm/btext.h>
47 #include <asm/tlb.h>
48
49 #include "mem_pieces.h"
50 #include "mmu_decl.h"
51
52 #ifdef CONFIG_LOWMEM_SIZE_BOOL
53 #define MAX_LOW_MEM     CONFIG_LOWMEM_SIZE
54 #else
55 #define MAX_LOW_MEM     (0xF0000000UL - KERNELBASE)
56 #endif /* CONFIG_LOWMEM_SIZE_BOOL */
57
58 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
59 extern void create_virtual_bus_tce_table(void);
60 #endif
61
62 mmu_gather_t mmu_gathers[NR_CPUS];
63
64 unsigned long total_memory;
65 unsigned long total_lowmem;
66
67 unsigned long ppc_memstart;
68 unsigned long ppc_memoffset = PAGE_OFFSET;
69
70 int mem_init_done;
71 int init_bootmem_done;
72 int boot_mapsize;
73 unsigned long totalram_pages;
74 unsigned long totalhigh_pages;
75 #ifdef CONFIG_ALL_PPC
76 unsigned long agp_special_page;
77 #endif
78
79 extern char _end[];
80 extern char etext[], _stext[];
81 extern char __init_begin, __init_end;
82 extern char __prep_begin, __prep_end;
83 extern char __chrp_begin, __chrp_end;
84 extern char __pmac_begin, __pmac_end;
85 extern char __openfirmware_begin, __openfirmware_end;
86
87 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
88 pte_t *kmap_pte;
89 pgprot_t kmap_prot;
90 #endif
91
92 void MMU_init(void);
93 void set_phys_avail(unsigned long total_ram);
94
95 /* XXX should be in current.h  -- paulus */
96 extern struct task_struct *current_set[NR_CPUS];
97
98 char *klimit = _end;
99 struct mem_pieces phys_avail;
100
101 extern char *sysmap;
102 extern unsigned long sysmap_size;
103
104 /*
105  * this tells the system to map all of ram with the segregs
106  * (i.e. page tables) instead of the bats.
107  * -- Cort
108  */
109 int __map_without_bats;
110
111 /* max amount of RAM to use */
112 unsigned long __max_memory;
113 /* max amount of low RAM to map in */
114 unsigned long __max_low_memory = MAX_LOW_MEM;
115
116 int do_check_pgt_cache(int low, int high)
117 {
118         int freed = 0;
119         if (pgtable_cache_size > high) {
120                 do {
121                         if (pgd_quicklist) {
122                                 free_pgd_slow(get_pgd_fast());
123                                 freed++;
124                         }
125                         if (pte_quicklist) {
126                                 pte_free_slow(pte_alloc_one_fast(NULL, 0));
127                                 freed++;
128                         }
129                 } while (pgtable_cache_size > low);
130         }
131         return freed;
132 }
133
134 void show_mem(void)
135 {
136         int i,free = 0,total = 0,reserved = 0;
137         int shared = 0, cached = 0;
138         int highmem = 0;
139
140         printk("Mem-info:\n");
141         show_free_areas();
142         printk("Free swap:       %6dkB\n",nr_swap_pages<<(PAGE_SHIFT-10));
143         i = max_mapnr;
144         while (i-- > 0) {
145                 total++;
146                 if (PageHighMem(mem_map+i))
147                         highmem++;
148                 if (PageReserved(mem_map+i))
149                         reserved++;
150                 else if (PageSwapCache(mem_map+i))
151                         cached++;
152                 else if (!page_count(mem_map+i))
153                         free++;
154                 else
155                         shared += page_count(mem_map+i) - 1;
156         }
157         printk("%d pages of RAM\n",total);
158         printk("%d pages of HIGHMEM\n", highmem);
159         printk("%d free pages\n",free);
160         printk("%d reserved pages\n",reserved);
161         printk("%d pages shared\n",shared);
162         printk("%d pages swap cached\n",cached);
163         printk("%d pages in page table cache\n",(int)pgtable_cache_size);
164         show_buffers();
165 }
166
167 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
168 {
169         val->totalram = totalram_pages;
170         val->sharedram = 0;
171         val->freeram = nr_free_pages();
172         val->bufferram = atomic_read(&buffermem_pages);
173         val->totalhigh = totalhigh_pages;
174         val->freehigh = nr_free_highpages();
175         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
176 }
177
178 /* Free up now-unused memory */
179 static void free_sec(unsigned long start, unsigned long end, const char *name)
180 {
181         unsigned long cnt = 0;
182
183         while (start < end) {
184                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
185                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
186                 free_page(start);
187                 cnt++;
188                 start += PAGE_SIZE;
189         }
190         if (cnt) {
191                 printk(" %ldk %s", cnt << (PAGE_SHIFT - 10), name);
192                 totalram_pages += cnt;
193         }
194 }
195
196 void free_initmem(void)
197 {
198 #define FREESEC(TYPE) \
199         free_sec((unsigned long)(&__ ## TYPE ## _begin), \
200                  (unsigned long)(&__ ## TYPE ## _end), \
201                  #TYPE);
202
203         printk ("Freeing unused kernel memory:");
204         FREESEC(init);
205         if (_machine != _MACH_Pmac)
206                 FREESEC(pmac);
207         if (_machine != _MACH_chrp)
208                 FREESEC(chrp);
209         if (_machine != _MACH_prep)
210                 FREESEC(prep);
211         if (!have_of)
212                 FREESEC(openfirmware);
213         printk("\n");
214 #undef FREESEC
215 }
216
217 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
218 void free_initrd_mem(unsigned long start, unsigned long end)
219 {
220         printk ("Freeing initrd memory: %ldk freed\n", (end - start) >> 10);
221
222         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
223                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
224                 set_page_count(virt_to_page(start), 1);
225                 free_page(start);
226                 totalram_pages++;
227         }
228 }
229 #endif
230
231 /*
232  * Check for command-line options that affect what MMU_init will do.
233  */
234 void MMU_setup(void)
235 {
236         /* Check for nobats option (used in mapin_ram). */
237         if (strstr(cmd_line, "nobats")) {
238                 __map_without_bats = 1;
239         }
240
241         /* Look for mem= option on command line */
242         if (strstr(cmd_line, "mem=")) {
243                 char *p, *q;
244                 unsigned long maxmem = 0;
245
246                 for (q = cmd_line; (p = strstr(q, "mem=")) != 0; ) {
247                         q = p + 4;
248                         if (p > cmd_line && p[-1] != ' ')
249                                 continue;
250                         maxmem = simple_strtoul(q, &q, 0);
251                         if (*q == 'k' || *q == 'K') {
252                                 maxmem <<= 10;
253                                 ++q;
254                         } else if (*q == 'm' || *q == 'M') {
255                                 maxmem <<= 20;
256                                 ++q;
257                         }
258                 }
259                 __max_memory = maxmem;
260         }
261 }
262
263 /*
264  * MMU_init sets up the basic memory mappings for the kernel,
265  * including both RAM and possibly some I/O regions,
266  * and sets up the page tables and the MMU hardware ready to go.
267  */
268 void __init MMU_init(void)
269 {
270         if (ppc_md.progress)
271                 ppc_md.progress("MMU:enter", 0x111);
272
273         /* parse args from command line */
274         MMU_setup();
275
276         /*
277          * Figure out how much memory we have, how much
278          * is lowmem, and how much is highmem.
279          */
280         total_memory = ppc_md.find_end_of_memory();
281
282         if (__max_memory && total_memory > __max_memory)
283                 total_memory = __max_memory;
284         total_lowmem = total_memory;
285         if (total_lowmem > __max_low_memory) {
286                 total_lowmem = __max_low_memory;
287 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
288                 total_memory = total_lowmem;
289 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
290         }
291         set_phys_avail(total_lowmem);
292
293         /* Initialize the MMU hardware */
294         if (ppc_md.progress)
295                 ppc_md.progress("MMU:hw init", 0x300);
296         MMU_init_hw();
297
298         /* Map in all of RAM starting at KERNELBASE */
299         if (ppc_md.progress)
300                 ppc_md.progress("MMU:mapin", 0x301);
301         mapin_ram();
302
303 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
304         ioremap_base = PKMAP_BASE;
305 #else
306         ioremap_base = 0xfe000000UL;    /* for now, could be 0xfffff000 */
307 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
308         ioremap_bot = ioremap_base;
309
310         /* Map in I/O resources */
311         if (ppc_md.progress)
312                 ppc_md.progress("MMU:setio", 0x302);
313         if (ppc_md.setup_io_mappings)
314                 ppc_md.setup_io_mappings();
315
316         /* Initialize the context management stuff */
317         mmu_context_init();
318
319         if (ppc_md.progress)
320                 ppc_md.progress("MMU:exit", 0x211);
321
322 #ifdef CONFIG_BOOTX_TEXT
323         /* By default, we are no longer mapped */
324         boot_text_mapped = 0;   
325         /* Must be done last, or ppc_md.progress will die. */
326         map_boot_text();
327 #endif
328 }
329
330 /* This is only called until mem_init is done. */
331 void __init *early_get_page(void)
332 {
333         void *p;
334
335         if (init_bootmem_done) {
336                 p = alloc_bootmem_pages(PAGE_SIZE);
337         } else {
338                 p = mem_pieces_find(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
339         }
340         return p;
341 }
342
343 /*
344  * Initialize the bootmem system and give it all the memory we
345  * have available.
346  */
347 void __init do_init_bootmem(void)
348 {
349         unsigned long start, size;
350         int i;
351
352         /*
353          * Find an area to use for the bootmem bitmap.
354          * We look for the first area which is at least
355          * 128kB in length (128kB is enough for a bitmap
356          * for 4GB of memory, using 4kB pages), plus 1 page
357          * (in case the address isn't page-aligned).
358          */
359         start = 0;
360         size = 0;
361         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i) {
362                 unsigned long a = phys_avail.regions[i].address;
363                 unsigned long s = phys_avail.regions[i].size;
364                 if (s <= size)
365                         continue;
366                 start = a;
367                 size = s;
368                 if (s >= 33 * PAGE_SIZE)
369                         break;
370         }
371         start = PAGE_ALIGN(start);
372
373         min_low_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
374         max_low_pfn = (PPC_MEMSTART + total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
375         boot_mapsize = init_bootmem_node(&contig_page_data, min_low_pfn,
376                                          PPC_MEMSTART >> PAGE_SHIFT,
377                                          max_low_pfn);
378
379         /* remove the bootmem bitmap from the available memory */
380         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, boot_mapsize, 1);
381
382         /* add everything in phys_avail into the bootmem map */
383         for (i = 0; i < phys_avail.n_regions; ++i)
384                 free_bootmem(phys_avail.regions[i].address,
385                              phys_avail.regions[i].size);
386
387         init_bootmem_done = 1;
388 }
389
390 /*
391  * paging_init() sets up the page tables - in fact we've already done this.
392  */
393 void __init paging_init(void)
394 {
395         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES], i;
396
397 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
398         map_page(PKMAP_BASE, 0, 0);     /* XXX gross */
399         pkmap_page_table = pte_offset(pmd_offset(pgd_offset_k(PKMAP_BASE), PKMAP_BASE), PKMAP_BASE);
400         map_page(KMAP_FIX_BEGIN, 0, 0); /* XXX gross */
401         kmap_pte = pte_offset(pmd_offset(pgd_offset_k(KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN), KMAP_FIX_BEGIN);
402         kmap_prot = PAGE_KERNEL;
403 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
404
405         /*
406          * All pages are DMA-able so we put them all in the DMA zone.
407          */
408         zones_size[ZONE_DMA] = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
409         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++)
410                 zones_size[i] = 0;
411
412 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
413         zones_size[ZONE_HIGHMEM] = (total_memory - total_lowmem) >> PAGE_SHIFT;
414 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
415
416         free_area_init(zones_size);
417 }
418
419 void __init mem_init(void)
420 {
421         unsigned long addr;
422         int codepages = 0;
423         int datapages = 0;
424         int initpages = 0;
425 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
426         unsigned long highmem_mapnr;
427
428         highmem_mapnr = total_lowmem >> PAGE_SHIFT;
429         highmem_start_page = mem_map + highmem_mapnr;
430 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
431         max_mapnr = total_memory >> PAGE_SHIFT;
432
433         high_memory = (void *) __va(PPC_MEMSTART + total_lowmem);
434         num_physpages = max_mapnr;      /* RAM is assumed contiguous */
435
436         totalram_pages += free_all_bootmem();
437
438 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
439         /* if we are booted from BootX with an initial ramdisk,
440            make sure the ramdisk pages aren't reserved. */
441         if (initrd_start) {
442                 for (addr = initrd_start; addr < initrd_end; addr += PAGE_SIZE)
443                         ClearPageReserved(virt_to_page(addr));
444         }
445 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
446
447 #if defined(CONFIG_ALL_PPC)
448         /* mark the RTAS pages as reserved */
449         if ( rtas_data )
450                 for (addr = (ulong)__va(rtas_data);
451                      addr < PAGE_ALIGN((ulong)__va(rtas_data)+rtas_size) ;
452                      addr += PAGE_SIZE)
453                         SetPageReserved(virt_to_page(addr));
454         if (agp_special_page)
455                 SetPageReserved(virt_to_page(agp_special_page));
456 #endif /* defined(CONFIG_ALL_PPC) */
457         if ( sysmap )
458                 for (addr = (unsigned long)sysmap;
459                      addr < PAGE_ALIGN((unsigned long)sysmap+sysmap_size) ;
460                      addr += PAGE_SIZE)
461                         SetPageReserved(virt_to_page(addr));
462
463         for (addr = PAGE_OFFSET; addr < (unsigned long)high_memory;
464              addr += PAGE_SIZE) {
465                 if (!PageReserved(virt_to_page(addr)))
466                         continue;
467                 if (addr < (ulong) etext)
468                         codepages++;
469                 else if (addr >= (unsigned long)&__init_begin
470                          && addr < (unsigned long)&__init_end)
471                         initpages++;
472                 else if (addr < (ulong) klimit)
473                         datapages++;
474         }
475
476 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
477         {
478                 unsigned long pfn;
479
480                 for (pfn = highmem_mapnr; pfn < max_mapnr; ++pfn) {
481                         struct page *page = mem_map + pfn;
482
483                         ClearPageReserved(page);
484                         set_bit(PG_highmem, &page->flags);
485                         atomic_set(&page->count, 1);
486                         __free_page(page);
487                         totalhigh_pages++;
488                 }
489                 totalram_pages += totalhigh_pages;
490         }
491 #endif /* CONFIG_HIGHMEM */
492
493         printk("Memory: %luk available (%dk kernel code, %dk data, %dk init, %ldk highmem)\n",
494                (unsigned long)nr_free_pages()<< (PAGE_SHIFT-10),
495                codepages<< (PAGE_SHIFT-10), datapages<< (PAGE_SHIFT-10),
496                initpages<< (PAGE_SHIFT-10),
497                (unsigned long) (totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10)));
498         if (sysmap)
499                 printk("System.map loaded at 0x%08x for debugger, size: %ld bytes\n",
500                         (unsigned int)sysmap, sysmap_size);
501 #if defined(CONFIG_ALL_PPC)
502         if (agp_special_page)
503                 printk(KERN_INFO "AGP special page: 0x%08lx\n", agp_special_page);
504 #endif /* defined(CONFIG_ALL_PPC) */
505 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
506
507         create_virtual_bus_tce_table();
508
509 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
510         mem_init_done = 1;
511 }
512
513 /*
514  * Set phys_avail to the amount of physical memory,
515  * less the kernel text/data/bss.
516  */
517 void __init
518 set_phys_avail(unsigned long total_memory)
519 {
520         unsigned long kstart, ksize;
521
522         /*
523          * Initially, available physical memory is equivalent to all
524          * physical memory.
525          */
526
527         phys_avail.regions[0].address = PPC_MEMSTART;
528         phys_avail.regions[0].size = total_memory;
529         phys_avail.n_regions = 1;
530
531         /*
532          * Map out the kernel text/data/bss from the available physical
533          * memory.
534          */
535
536         kstart = __pa(_stext);  /* should be 0 */
537         ksize = PAGE_ALIGN(klimit - _stext);
538
539         mem_pieces_remove(&phys_avail, kstart, ksize, 0);
540         mem_pieces_remove(&phys_avail, 0, 0x4000, 0);
541
542 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INITRD)
543         /* Remove the init RAM disk from the available memory. */
544         if (initrd_start) {
545                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(initrd_start),
546                                   initrd_end - initrd_start, 1);
547         }
548 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_INITRD */
549 #ifdef CONFIG_ALL_PPC
550         /* remove the RTAS pages from the available memory */
551         if (rtas_data)
552                 mem_pieces_remove(&phys_avail, rtas_data, rtas_size, 1);
553         /* remove the sysmap pages from the available memory */
554         if (sysmap)
555                 mem_pieces_remove(&phys_avail, __pa(sysmap), sysmap_size, 1);
556         /* Because of some uninorth weirdness, we need a page of
557          * memory as high as possible (it must be outside of the
558          * bus address seen as the AGP aperture). It will be used
559          * by the r128 DRM driver
560          * 
561          * FIXME: We need to make sure that page doesn't overlap any of the\
562          * above. This could be done by improving mem_pieces_find to be able
563          * to do a backward search from the end of the list.
564          */
565         if (_machine == _MACH_Pmac && find_devices("uni-north-agp")) {
566                 agp_special_page = (total_memory - PAGE_SIZE);
567                 mem_pieces_remove(&phys_avail, agp_special_page, PAGE_SIZE, 0); 
568                 agp_special_page = (unsigned long)__va(agp_special_page);
569         }
570 #endif /* CONFIG_ALL_PPC */
571 }
572
573 /* Mark some memory as reserved by removing it from phys_avail. */
574 void __init reserve_phys_mem(unsigned long start, unsigned long size)
575 {
576         mem_pieces_remove(&phys_avail, start, size, 1);
577 }
578
579 /*
580  * This is called when a page has been modified by the kernel.
581  * It just marks the page as not i-cache clean.  We do the i-cache
582  * flush later when the page is given to a user process, if necessary.
583  */
584 void flush_dcache_page(struct page *page)
585 {
586         clear_bit(PG_arch_1, &page->flags);
587 }
588
589 void flush_icache_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page)
590 {
591         if (page->mapping && !PageReserved(page)
592             && !test_bit(PG_arch_1, &page->flags)) {
593                 __flush_dcache_icache(kmap(page));
594                 kunmap(page);
595                 set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
596         }
597 }
598
599 void clear_user_page(void *page, unsigned long vaddr)
600 {
601         clear_page(page);
602 }
603
604 void copy_user_page(void *vto, void *vfrom, unsigned long vaddr)
605 {
606         copy_page(vto, vfrom);
607         __flush_dcache_icache(vto);
608 }
609
610 void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
611                              unsigned long addr, int len)
612 {
613         unsigned long maddr;
614
615         maddr = (unsigned long) kmap(page) + (addr & ~PAGE_MASK);
616         flush_icache_range(maddr, maddr + len);
617         kunmap(page);
618 }