x86/xen: resume timer irqs early
[linux/fpc-iii.git] / arch / arm64 / kernel / head.S
blob7090c126797cb27e3db102e830d5de72c14c3310
1 /*
2  * Low-level CPU initialisation
3  * Based on arch/arm/kernel/head.S
4  *
5  * Copyright (C) 1994-2002 Russell King
6  * Copyright (C) 2003-2012 ARM Ltd.
7  * Authors:     Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
8  *              Will Deacon <will.deacon@arm.com>
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
12  * published by the Free Software Foundation.
13  *
14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
17  * GNU General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
20  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
21  */
23 #include <linux/linkage.h>
24 #include <linux/init.h>
26 #include <asm/assembler.h>
27 #include <asm/ptrace.h>
28 #include <asm/asm-offsets.h>
29 #include <asm/cputype.h>
30 #include <asm/memory.h>
31 #include <asm/thread_info.h>
32 #include <asm/pgtable-hwdef.h>
33 #include <asm/pgtable.h>
34 #include <asm/page.h>
35 #include <asm/virt.h>
38  * swapper_pg_dir is the virtual address of the initial page table. We place
39  * the page tables 3 * PAGE_SIZE below KERNEL_RAM_VADDR. The idmap_pg_dir has
40  * 2 pages and is placed below swapper_pg_dir.
41  */
42 #define KERNEL_RAM_VADDR        (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)
44 #if (KERNEL_RAM_VADDR & 0xfffff) != 0x80000
45 #error KERNEL_RAM_VADDR must start at 0xXXX80000
46 #endif
48 #define SWAPPER_DIR_SIZE        (3 * PAGE_SIZE)
49 #define IDMAP_DIR_SIZE          (2 * PAGE_SIZE)
51         .globl  swapper_pg_dir
52         .equ    swapper_pg_dir, KERNEL_RAM_VADDR - SWAPPER_DIR_SIZE
54         .globl  idmap_pg_dir
55         .equ    idmap_pg_dir, swapper_pg_dir - IDMAP_DIR_SIZE
57         .macro  pgtbl, ttb0, ttb1, phys
58         add     \ttb1, \phys, #TEXT_OFFSET - SWAPPER_DIR_SIZE
59         sub     \ttb0, \ttb1, #IDMAP_DIR_SIZE
60         .endm
62 #ifdef CONFIG_ARM64_64K_PAGES
63 #define BLOCK_SHIFT     PAGE_SHIFT
64 #define BLOCK_SIZE      PAGE_SIZE
65 #else
66 #define BLOCK_SHIFT     SECTION_SHIFT
67 #define BLOCK_SIZE      SECTION_SIZE
68 #endif
70 #define KERNEL_START    KERNEL_RAM_VADDR
71 #define KERNEL_END      _end
74  * Initial memory map attributes.
75  */
76 #ifndef CONFIG_SMP
77 #define PTE_FLAGS       PTE_TYPE_PAGE | PTE_AF
78 #define PMD_FLAGS       PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AF
79 #else
80 #define PTE_FLAGS       PTE_TYPE_PAGE | PTE_AF | PTE_SHARED
81 #define PMD_FLAGS       PMD_TYPE_SECT | PMD_SECT_AF | PMD_SECT_S
82 #endif
84 #ifdef CONFIG_ARM64_64K_PAGES
85 #define MM_MMUFLAGS     PTE_ATTRINDX(MT_NORMAL) | PTE_FLAGS
86 #else
87 #define MM_MMUFLAGS     PMD_ATTRINDX(MT_NORMAL) | PMD_FLAGS
88 #endif
91  * Kernel startup entry point.
92  * ---------------------------
93  *
94  * The requirements are:
95  *   MMU = off, D-cache = off, I-cache = on or off,
96  *   x0 = physical address to the FDT blob.
97  *
98  * This code is mostly position independent so you call this at
99  * __pa(PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET).
101  * Note that the callee-saved registers are used for storing variables
102  * that are useful before the MMU is enabled. The allocations are described
103  * in the entry routines.
104  */
105         __HEAD
107         /*
108          * DO NOT MODIFY. Image header expected by Linux boot-loaders.
109          */
110         b       stext                           // branch to kernel start, magic
111         .long   0                               // reserved
112         .quad   TEXT_OFFSET                     // Image load offset from start of RAM
113         .quad   0                               // reserved
114         .quad   0                               // reserved
115         .quad   0                               // reserved
116         .quad   0                               // reserved
117         .quad   0                               // reserved
118         .byte   0x41                            // Magic number, "ARM\x64"
119         .byte   0x52
120         .byte   0x4d
121         .byte   0x64
122         .word   0                               // reserved
124 ENTRY(stext)
125         mov     x21, x0                         // x21=FDT
126         bl      __calc_phys_offset              // x24=PHYS_OFFSET, x28=PHYS_OFFSET-PAGE_OFFSET
127         bl      el2_setup                       // Drop to EL1
128         mrs     x22, midr_el1                   // x22=cpuid
129         mov     x0, x22
130         bl      lookup_processor_type
131         mov     x23, x0                         // x23=current cpu_table
132         cbz     x23, __error_p                  // invalid processor (x23=0)?
133         bl      __vet_fdt
134         bl      __create_page_tables            // x25=TTBR0, x26=TTBR1
135         /*
136          * The following calls CPU specific code in a position independent
137          * manner. See arch/arm64/mm/proc.S for details. x23 = base of
138          * cpu_info structure selected by lookup_processor_type above.
139          * On return, the CPU will be ready for the MMU to be turned on and
140          * the TCR will have been set.
141          */
142         ldr     x27, __switch_data              // address to jump to after
143                                                 // MMU has been enabled
144         adr     lr, __enable_mmu                // return (PIC) address
145         ldr     x12, [x23, #CPU_INFO_SETUP]
146         add     x12, x12, x28                   // __virt_to_phys
147         br      x12                             // initialise processor
148 ENDPROC(stext)
151  * If we're fortunate enough to boot at EL2, ensure that the world is
152  * sane before dropping to EL1.
153  */
154 ENTRY(el2_setup)
155         mrs     x0, CurrentEL
156         cmp     x0, #PSR_MODE_EL2t
157         ccmp    x0, #PSR_MODE_EL2h, #0x4, ne
158         ldr     x0, =__boot_cpu_mode            // Compute __boot_cpu_mode
159         add     x0, x0, x28
160         b.eq    1f
161         str     wzr, [x0]                       // Remember we don't have EL2...
162         ret
164         /* Hyp configuration. */
165 1:      ldr     w1, =BOOT_CPU_MODE_EL2
166         str     w1, [x0, #4]                    // This CPU has EL2
167         mov     x0, #(1 << 31)                  // 64-bit EL1
168         msr     hcr_el2, x0
170         /* Generic timers. */
171         mrs     x0, cnthctl_el2
172         orr     x0, x0, #3                      // Enable EL1 physical timers
173         msr     cnthctl_el2, x0
174         msr     cntvoff_el2, xzr                // Clear virtual offset
176         /* Populate ID registers. */
177         mrs     x0, midr_el1
178         mrs     x1, mpidr_el1
179         msr     vpidr_el2, x0
180         msr     vmpidr_el2, x1
182         /* sctlr_el1 */
183         mov     x0, #0x0800                     // Set/clear RES{1,0} bits
184         movk    x0, #0x30d0, lsl #16
185         msr     sctlr_el1, x0
187         /* Coprocessor traps. */
188         mov     x0, #0x33ff
189         msr     cptr_el2, x0                    // Disable copro. traps to EL2
191 #ifdef CONFIG_COMPAT
192         msr     hstr_el2, xzr                   // Disable CP15 traps to EL2
193 #endif
195         /* Stage-2 translation */
196         msr     vttbr_el2, xzr
198         /* Hypervisor stub */
199         adr     x0, __hyp_stub_vectors
200         msr     vbar_el2, x0
202         /* spsr */
203         mov     x0, #(PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | PSR_A_BIT | PSR_D_BIT |\
204                       PSR_MODE_EL1h)
205         msr     spsr_el2, x0
206         msr     elr_el2, lr
207         eret
208 ENDPROC(el2_setup)
211  * We need to find out the CPU boot mode long after boot, so we need to
212  * store it in a writable variable.
214  * This is not in .bss, because we set it sufficiently early that the boot-time
215  * zeroing of .bss would clobber it.
216  */
217         .pushsection    .data
218 ENTRY(__boot_cpu_mode)
219         .long   BOOT_CPU_MODE_EL2
220         .long   0
221         .popsection
223         .align  3
224 2:      .quad   .
225         .quad   PAGE_OFFSET
227 #ifdef CONFIG_SMP
228         .pushsection    .smp.pen.text, "ax"
229         .align  3
230 1:      .quad   .
231         .quad   secondary_holding_pen_release
233         /*
234          * This provides a "holding pen" for platforms to hold all secondary
235          * cores are held until we're ready for them to initialise.
236          */
237 ENTRY(secondary_holding_pen)
238         bl      __calc_phys_offset              // x24=phys offset
239         bl      el2_setup                       // Drop to EL1
240         mrs     x0, mpidr_el1
241         ldr     x1, =MPIDR_HWID_BITMASK
242         and     x0, x0, x1
243         adr     x1, 1b
244         ldp     x2, x3, [x1]
245         sub     x1, x1, x2
246         add     x3, x3, x1
247 pen:    ldr     x4, [x3]
248         cmp     x4, x0
249         b.eq    secondary_startup
250         wfe
251         b       pen
252 ENDPROC(secondary_holding_pen)
253         .popsection
255 ENTRY(secondary_startup)
256         /*
257          * Common entry point for secondary CPUs.
258          */
259         mrs     x22, midr_el1                   // x22=cpuid
260         mov     x0, x22
261         bl      lookup_processor_type
262         mov     x23, x0                         // x23=current cpu_table
263         cbz     x23, __error_p                  // invalid processor (x23=0)?
265         pgtbl   x25, x26, x24                   // x25=TTBR0, x26=TTBR1
266         ldr     x12, [x23, #CPU_INFO_SETUP]
267         add     x12, x12, x28                   // __virt_to_phys
268         blr     x12                             // initialise processor
270         ldr     x21, =secondary_data
271         ldr     x27, =__secondary_switched      // address to jump to after enabling the MMU
272         b       __enable_mmu
273 ENDPROC(secondary_startup)
275 ENTRY(__secondary_switched)
276         ldr     x0, [x21]                       // get secondary_data.stack
277         mov     sp, x0
278         mov     x29, #0
279         b       secondary_start_kernel
280 ENDPROC(__secondary_switched)
281 #endif  /* CONFIG_SMP */
284  * Setup common bits before finally enabling the MMU. Essentially this is just
285  * loading the page table pointer and vector base registers.
287  * On entry to this code, x0 must contain the SCTLR_EL1 value for turning on
288  * the MMU.
289  */
290 __enable_mmu:
291         ldr     x5, =vectors
292         msr     vbar_el1, x5
293         msr     ttbr0_el1, x25                  // load TTBR0
294         msr     ttbr1_el1, x26                  // load TTBR1
295         isb
296         b       __turn_mmu_on
297 ENDPROC(__enable_mmu)
300  * Enable the MMU. This completely changes the structure of the visible memory
301  * space. You will not be able to trace execution through this.
303  *  x0  = system control register
304  *  x27 = *virtual* address to jump to upon completion
306  * other registers depend on the function called upon completion
307  */
308         .align  6
309 __turn_mmu_on:
310         msr     sctlr_el1, x0
311         isb
312         br      x27
313 ENDPROC(__turn_mmu_on)
316  * Calculate the start of physical memory.
317  */
318 __calc_phys_offset:
319         adr     x0, 1f
320         ldp     x1, x2, [x0]
321         sub     x28, x0, x1                     // x28 = PHYS_OFFSET - PAGE_OFFSET
322         add     x24, x2, x28                    // x24 = PHYS_OFFSET
323         ret
324 ENDPROC(__calc_phys_offset)
326         .align 3
327 1:      .quad   .
328         .quad   PAGE_OFFSET
331  * Macro to populate the PGD for the corresponding block entry in the next
332  * level (tbl) for the given virtual address.
334  * Preserves:   pgd, tbl, virt
335  * Corrupts:    tmp1, tmp2
336  */
337         .macro  create_pgd_entry, pgd, tbl, virt, tmp1, tmp2
338         lsr     \tmp1, \virt, #PGDIR_SHIFT
339         and     \tmp1, \tmp1, #PTRS_PER_PGD - 1 // PGD index
340         orr     \tmp2, \tbl, #3                 // PGD entry table type
341         str     \tmp2, [\pgd, \tmp1, lsl #3]
342         .endm
345  * Macro to populate block entries in the page table for the start..end
346  * virtual range (inclusive).
348  * Preserves:   tbl, flags
349  * Corrupts:    phys, start, end, pstate
350  */
351         .macro  create_block_map, tbl, flags, phys, start, end, idmap=0
352         lsr     \phys, \phys, #BLOCK_SHIFT
353         .if     \idmap
354         and     \start, \phys, #PTRS_PER_PTE - 1        // table index
355         .else
356         lsr     \start, \start, #BLOCK_SHIFT
357         and     \start, \start, #PTRS_PER_PTE - 1       // table index
358         .endif
359         orr     \phys, \flags, \phys, lsl #BLOCK_SHIFT  // table entry
360         .ifnc   \start,\end
361         lsr     \end, \end, #BLOCK_SHIFT
362         and     \end, \end, #PTRS_PER_PTE - 1           // table end index
363         .endif
364 9999:   str     \phys, [\tbl, \start, lsl #3]           // store the entry
365         .ifnc   \start,\end
366         add     \start, \start, #1                      // next entry
367         add     \phys, \phys, #BLOCK_SIZE               // next block
368         cmp     \start, \end
369         b.ls    9999b
370         .endif
371         .endm
374  * Setup the initial page tables. We only setup the barest amount which is
375  * required to get the kernel running. The following sections are required:
376  *   - identity mapping to enable the MMU (low address, TTBR0)
377  *   - first few MB of the kernel linear mapping to jump to once the MMU has
378  *     been enabled, including the FDT blob (TTBR1)
379  *   - UART mapping if CONFIG_EARLY_PRINTK is enabled (TTBR1)
380  */
381 __create_page_tables:
382         pgtbl   x25, x26, x24                   // idmap_pg_dir and swapper_pg_dir addresses
384         /*
385          * Clear the idmap and swapper page tables.
386          */
387         mov     x0, x25
388         add     x6, x26, #SWAPPER_DIR_SIZE
389 1:      stp     xzr, xzr, [x0], #16
390         stp     xzr, xzr, [x0], #16
391         stp     xzr, xzr, [x0], #16
392         stp     xzr, xzr, [x0], #16
393         cmp     x0, x6
394         b.lo    1b
396         ldr     x7, =MM_MMUFLAGS
398         /*
399          * Create the identity mapping.
400          */
401         add     x0, x25, #PAGE_SIZE             // section table address
402         adr     x3, __turn_mmu_on               // virtual/physical address
403         create_pgd_entry x25, x0, x3, x5, x6
404         create_block_map x0, x7, x3, x5, x5, idmap=1
406         /*
407          * Map the kernel image (starting with PHYS_OFFSET).
408          */
409         add     x0, x26, #PAGE_SIZE             // section table address
410         mov     x5, #PAGE_OFFSET
411         create_pgd_entry x26, x0, x5, x3, x6
412         ldr     x6, =KERNEL_END - 1
413         mov     x3, x24                         // phys offset
414         create_block_map x0, x7, x3, x5, x6
416         /*
417          * Map the FDT blob (maximum 2MB; must be within 512MB of
418          * PHYS_OFFSET).
419          */
420         mov     x3, x21                         // FDT phys address
421         and     x3, x3, #~((1 << 21) - 1)       // 2MB aligned
422         mov     x6, #PAGE_OFFSET
423         sub     x5, x3, x24                     // subtract PHYS_OFFSET
424         tst     x5, #~((1 << 29) - 1)           // within 512MB?
425         csel    x21, xzr, x21, ne               // zero the FDT pointer
426         b.ne    1f
427         add     x5, x5, x6                      // __va(FDT blob)
428         add     x6, x5, #1 << 21                // 2MB for the FDT blob
429         sub     x6, x6, #1                      // inclusive range
430         create_block_map x0, x7, x3, x5, x6
432 #ifdef CONFIG_EARLY_PRINTK
433         /*
434          * Create the pgd entry for the UART mapping. The full mapping is done
435          * later based earlyprintk kernel parameter.
436          */
437         ldr     x5, =EARLYCON_IOBASE            // UART virtual address
438         add     x0, x26, #2 * PAGE_SIZE         // section table address
439         create_pgd_entry x26, x0, x5, x6, x7
440 #endif
441         ret
442 ENDPROC(__create_page_tables)
443         .ltorg
445         .align  3
446         .type   __switch_data, %object
447 __switch_data:
448         .quad   __mmap_switched
449         .quad   __data_loc                      // x4
450         .quad   _data                           // x5
451         .quad   __bss_start                     // x6
452         .quad   _end                            // x7
453         .quad   processor_id                    // x4
454         .quad   __fdt_pointer                   // x5
455         .quad   memstart_addr                   // x6
456         .quad   init_thread_union + THREAD_START_SP // sp
459  * The following fragment of code is executed with the MMU on in MMU mode, and
460  * uses absolute addresses; this is not position independent.
461  */
462 __mmap_switched:
463         adr     x3, __switch_data + 8
465         ldp     x4, x5, [x3], #16
466         ldp     x6, x7, [x3], #16
467         cmp     x4, x5                          // Copy data segment if needed
468 1:      ccmp    x5, x6, #4, ne
469         b.eq    2f
470         ldr     x16, [x4], #8
471         str     x16, [x5], #8
472         b       1b
474 1:      cmp     x6, x7
475         b.hs    2f
476         str     xzr, [x6], #8                   // Clear BSS
477         b       1b
479         ldp     x4, x5, [x3], #16
480         ldr     x6, [x3], #8
481         ldr     x16, [x3]
482         mov     sp, x16
483         str     x22, [x4]                       // Save processor ID
484         str     x21, [x5]                       // Save FDT pointer
485         str     x24, [x6]                       // Save PHYS_OFFSET
486         mov     x29, #0
487         b       start_kernel
488 ENDPROC(__mmap_switched)
491  * Exception handling. Something went wrong and we can't proceed. We ought to
492  * tell the user, but since we don't have any guarantee that we're even
493  * running on the right architecture, we do virtually nothing.
494  */
495 __error_p:
496 ENDPROC(__error_p)
498 __error:
499 1:      nop
500         b       1b
501 ENDPROC(__error)
504  * This function gets the processor ID in w0 and searches the cpu_table[] for
505  * a match. It returns a pointer to the struct cpu_info it found. The
506  * cpu_table[] must end with an empty (all zeros) structure.
508  * This routine can be called via C code and it needs to work with the MMU
509  * both disabled and enabled (the offset is calculated automatically).
510  */
511 ENTRY(lookup_processor_type)
512         adr     x1, __lookup_processor_type_data
513         ldp     x2, x3, [x1]
514         sub     x1, x1, x2                      // get offset between VA and PA
515         add     x3, x3, x1                      // convert VA to PA
517         ldp     w5, w6, [x3]                    // load cpu_id_val and cpu_id_mask
518         cbz     w5, 2f                          // end of list?
519         and     w6, w6, w0
520         cmp     w5, w6
521         b.eq    3f
522         add     x3, x3, #CPU_INFO_SZ
523         b       1b
525         mov     x3, #0                          // unknown processor
527         mov     x0, x3
528         ret
529 ENDPROC(lookup_processor_type)
531         .align  3
532         .type   __lookup_processor_type_data, %object
533 __lookup_processor_type_data:
534         .quad   .
535         .quad   cpu_table
536         .size   __lookup_processor_type_data, . - __lookup_processor_type_data
539  * Determine validity of the x21 FDT pointer.
540  * The dtb must be 8-byte aligned and live in the first 512M of memory.
541  */
542 __vet_fdt:
543         tst     x21, #0x7
544         b.ne    1f
545         cmp     x21, x24
546         b.lt    1f
547         mov     x0, #(1 << 29)
548         add     x0, x0, x24
549         cmp     x21, x0
550         b.ge    1f
551         ret
553         mov     x21, #0
554         ret
555 ENDPROC(__vet_fdt)