Linux 3.16-rc2
[linux/fpc-iii.git] / arch / arc / mm / tlbex.S
blob79bfc81358c9a3199cf6d1354376a05926a97839
1 /*
2  * TLB Exception Handling for ARC
3  *
4  * Copyright (C) 2004, 2007-2010, 2011-2012 Synopsys, Inc. (www.synopsys.com)
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
8  * published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * Vineetg: April 2011 :
11  *  -MMU v1: moved out legacy code into a seperate file
12  *  -MMU v3: PD{0,1} bits layout changed: They don't overlap anymore,
13  *      helps avoid a shift when preparing PD0 from PTE
14  *
15  * Vineetg: July 2009
16  *  -For MMU V2, we need not do heuristics at the time of commiting a D-TLB
17  *   entry, so that it doesn't knock out it's I-TLB entry
18  *  -Some more fine tuning:
19  *   bmsk instead of add, asl.cc instead of branch, delay slot utilise etc
20  *
21  * Vineetg: July 2009
22  *  -Practically rewrote the I/D TLB Miss handlers
23  *   Now 40 and 135 instructions a peice as compared to 131 and 449 resp.
24  *   Hence Leaner by 1.5 K
25  *   Used Conditional arithmetic to replace excessive branching
26  *   Also used short instructions wherever possible
27  *
28  * Vineetg: Aug 13th 2008
29  *  -Passing ECR (Exception Cause REG) to do_page_fault( ) for printing
30  *   more information in case of a Fatality
31  *
32  * Vineetg: March 25th Bug #92690
33  *  -Added Debug Code to check if sw-ASID == hw-ASID
35  * Rahul Trivedi, Amit Bhor: Codito Technologies 2004
36  */
38         .cpu A7
40 #include <linux/linkage.h>
41 #include <asm/entry.h>
42 #include <asm/mmu.h>
43 #include <asm/pgtable.h>
44 #include <asm/arcregs.h>
45 #include <asm/cache.h>
46 #include <asm/processor.h>
47 #include <asm/tlb-mmu1.h>
49 ;-----------------------------------------------------------------
50 ; ARC700 Exception Handling doesn't auto-switch stack and it only provides
51 ; ONE scratch AUX reg "ARC_REG_SCRATCH_DATA0"
53 ; For Non-SMP, the scratch AUX reg is repurposed to cache task PGD, so a
54 ; "global" is used to free-up FIRST core reg to be able to code the rest of
55 ; exception prologue (IRQ auto-disabled on Exceptions, so it's IRQ-safe).
56 ; Since the Fast Path TLB Miss handler is coded with 4 regs, the remaining 3
57 ; need to be saved as well by extending the "global" to be 4 words. Hence
58 ;       ".size   ex_saved_reg1, 16"
59 ; [All of this dance is to avoid stack switching for each TLB Miss, since we
60 ; only need to save only a handful of regs, as opposed to complete reg file]
62 ; For ARC700 SMP, the "global" obviously can't be used for free up the FIRST
63 ; core reg as it will not be SMP safe.
64 ; Thus scratch AUX reg is used (and no longer used to cache task PGD).
65 ; To save the rest of 3 regs - per cpu, the global is made "per-cpu".
66 ; Epilogue thus has to locate the "per-cpu" storage for regs.
67 ; To avoid cache line bouncing the per-cpu global is aligned/sized per
68 ; L1_CACHE_SHIFT, despite fundamentally needing to be 12 bytes only. Hence
69 ;       ".size   ex_saved_reg1, (CONFIG_NR_CPUS << L1_CACHE_SHIFT)"
71 ; As simple as that....
72 ;--------------------------------------------------------------------------
74 ; scratch memory to save [r0-r3] used to code TLB refill Handler
75 ARCFP_DATA ex_saved_reg1
76         .align 1 << L1_CACHE_SHIFT
77         .type   ex_saved_reg1, @object
78 #ifdef CONFIG_SMP
79         .size   ex_saved_reg1, (CONFIG_NR_CPUS << L1_CACHE_SHIFT)
80 ex_saved_reg1:
81         .zero (CONFIG_NR_CPUS << L1_CACHE_SHIFT)
82 #else
83         .size   ex_saved_reg1, 16
84 ex_saved_reg1:
85         .zero 16
86 #endif
88 .macro TLBMISS_FREEUP_REGS
89 #ifdef CONFIG_SMP
90         sr  r0, [ARC_REG_SCRATCH_DATA0] ; freeup r0 to code with
91         GET_CPU_ID  r0                  ; get to per cpu scratch mem,
92         lsl r0, r0, L1_CACHE_SHIFT      ; cache line wide per cpu
93         add r0, @ex_saved_reg1, r0
94 #else
95         st    r0, [@ex_saved_reg1]
96         mov_s r0, @ex_saved_reg1
97 #endif
98         st_s  r1, [r0, 4]
99         st_s  r2, [r0, 8]
100         st_s  r3, [r0, 12]
102         ; VERIFY if the ASID in MMU-PID Reg is same as
103         ; one in Linux data structures
105         tlb_paranoid_check_asm
106 .endm
108 .macro TLBMISS_RESTORE_REGS
109 #ifdef CONFIG_SMP
110         GET_CPU_ID  r0                  ; get to per cpu scratch mem
111         lsl r0, r0, L1_CACHE_SHIFT      ; each is cache line wide
112         add r0, @ex_saved_reg1, r0
113         ld_s  r3, [r0,12]
114         ld_s  r2, [r0, 8]
115         ld_s  r1, [r0, 4]
116         lr    r0, [ARC_REG_SCRATCH_DATA0]
117 #else
118         mov_s r0, @ex_saved_reg1
119         ld_s  r3, [r0,12]
120         ld_s  r2, [r0, 8]
121         ld_s  r1, [r0, 4]
122         ld_s  r0, [r0]
123 #endif
124 .endm
126 ;============================================================================
127 ;  Troubleshooting Stuff
128 ;============================================================================
130 ; Linux keeps ASID (Address Space ID) in task->active_mm->context.asid
131 ; When Creating TLB Entries, instead of doing 3 dependent loads from memory,
132 ; we use the MMU PID Reg to get current ASID.
133 ; In bizzare scenrios SW and HW ASID can get out-of-sync which is trouble.
134 ; So we try to detect this in TLB Mis shandler
136 .macro tlb_paranoid_check_asm
138 #ifdef CONFIG_ARC_DBG_TLB_PARANOIA
140         GET_CURR_TASK_ON_CPU  r3
141         ld r0, [r3, TASK_ACT_MM]
142         ld r0, [r0, MM_CTXT+MM_CTXT_ASID]
143         breq r0, 0, 55f ; Error if no ASID allocated
145         lr r1, [ARC_REG_PID]
146         and r1, r1, 0xFF
148         and r2, r0, 0xFF        ; MMU PID bits only for comparison
149         breq r1, r2, 5f
152         ; Error if H/w and S/w ASID don't match, but NOT if in kernel mode
153         lr  r2, [erstatus]
154         bbit0 r2, STATUS_U_BIT, 5f
156         ; We sure are in troubled waters, Flag the error, but to do so
157         ; need to switch to kernel mode stack to call error routine
158         GET_TSK_STACK_BASE   r3, sp
160         ; Call printk to shoutout aloud
161         mov r2, 1
162         j print_asid_mismatch
164 5:      ; ASIDs match so proceed normally
165         nop
167 #endif
169 .endm
171 ;============================================================================
172 ;TLB Miss handling Code
173 ;============================================================================
175 ;-----------------------------------------------------------------------------
176 ; This macro does the page-table lookup for the faulting address.
177 ; OUT: r0 = PTE faulted on, r1 = ptr to PTE, r2 = Faulting V-address
178 .macro LOAD_FAULT_PTE
180         lr  r2, [efa]
182 #ifndef CONFIG_SMP
183         lr  r1, [ARC_REG_SCRATCH_DATA0] ; current pgd
184 #else
185         GET_CURR_TASK_ON_CPU  r1
186         ld  r1, [r1, TASK_ACT_MM]
187         ld  r1, [r1, MM_PGD]
188 #endif
190         lsr     r0, r2, PGDIR_SHIFT     ; Bits for indexing into PGD
191         ld.as   r1, [r1, r0]            ; PGD entry corresp to faulting addr
192         and.f   r1, r1, PAGE_MASK       ; Ignoring protection and other flags
193         ;   contains Ptr to Page Table
194         bz.d    do_slow_path_pf         ; if no Page Table, do page fault
196         ; Get the PTE entry: The idea is
197         ; (1) x = addr >> PAGE_SHIFT    -> masks page-off bits from @fault-addr
198         ; (2) y = x & (PTRS_PER_PTE - 1) -> to get index
199         ; (3) z = pgtbl[y]
200         ; To avoid the multiply by in end, we do the -2, <<2 below
202         lsr     r0, r2, (PAGE_SHIFT - 2)
203         and     r0, r0, ( (PTRS_PER_PTE - 1) << 2)
204         ld.aw   r0, [r1, r0]            ; get PTE and PTE ptr for fault addr
205 #ifdef CONFIG_ARC_DBG_TLB_MISS_COUNT
206         and.f 0, r0, _PAGE_PRESENT
207         bz   1f
208         ld   r3, [num_pte_not_present]
209         add  r3, r3, 1
210         st   r3, [num_pte_not_present]
212 #endif
214 .endm
216 ;-----------------------------------------------------------------
217 ; Convert Linux PTE entry into TLB entry
218 ; A one-word PTE entry is programmed as two-word TLB Entry [PD0:PD1] in mmu
219 ; IN: r0 = PTE, r1 = ptr to PTE
221 .macro CONV_PTE_TO_TLB
222         and    r3, r0, PTE_BITS_RWX     ;       r w x
223         lsl    r2, r3, 3                ; r w x 0 0 0
224         and.f  0,  r0, _PAGE_GLOBAL
225         or.z   r2, r2, r3               ; r w x r w x
227         and r3, r0, PTE_BITS_NON_RWX_IN_PD1 ; Extract PFN+cache bits from PTE
228         or  r3, r3, r2
230         sr  r3, [ARC_REG_TLBPD1]        ; these go in PD1
232         and r2, r0, PTE_BITS_IN_PD0 ; Extract other PTE flags: (V)alid, (G)lb
234         lr  r3,[ARC_REG_TLBPD0]     ; MMU prepares PD0 with vaddr and asid
236         or  r3, r3, r2              ; S | vaddr | {sasid|asid}
237         sr  r3,[ARC_REG_TLBPD0]     ; rewrite PD0
238 .endm
240 ;-----------------------------------------------------------------
241 ; Commit the TLB entry into MMU
243 .macro COMMIT_ENTRY_TO_MMU
245         /* Get free TLB slot: Set = computed from vaddr, way = random */
246         sr  TLBGetIndex, [ARC_REG_TLBCOMMAND]
248         /* Commit the Write */
249 #if (CONFIG_ARC_MMU_VER >= 2)   /* introduced in v2 */
250         sr TLBWriteNI, [ARC_REG_TLBCOMMAND]
251 #else
252         sr TLBWrite, [ARC_REG_TLBCOMMAND]
253 #endif
254 .endm
257 ARCFP_CODE      ;Fast Path Code, candidate for ICCM
259 ;-----------------------------------------------------------------------------
260 ; I-TLB Miss Exception Handler
261 ;-----------------------------------------------------------------------------
263 ENTRY(EV_TLBMissI)
265         TLBMISS_FREEUP_REGS
267 #ifdef CONFIG_ARC_DBG_TLB_MISS_COUNT
268         ld  r0, [@numitlb]
269         add r0, r0, 1
270         st  r0, [@numitlb]
271 #endif
273         ;----------------------------------------------------------------
274         ; Get the PTE corresponding to V-addr accessed, r2 is setup with EFA
275         LOAD_FAULT_PTE
277         ;----------------------------------------------------------------
278         ; VERIFY_PTE: Check if PTE permissions approp for executing code
279         cmp_s   r2, VMALLOC_START
280         mov_s   r2, (_PAGE_PRESENT | _PAGE_EXECUTE)
281         or.hs   r2, r2, _PAGE_GLOBAL
283         and     r3, r0, r2  ; Mask out NON Flag bits from PTE
284         xor.f   r3, r3, r2  ; check ( ( pte & flags_test ) == flags_test )
285         bnz     do_slow_path_pf
287         ; Let Linux VM know that the page was accessed
288         or      r0, r0, _PAGE_ACCESSED  ; set Accessed Bit
289         st_s    r0, [r1]                ; Write back PTE
291         CONV_PTE_TO_TLB
292         COMMIT_ENTRY_TO_MMU
293         TLBMISS_RESTORE_REGS
294         rtie
296 END(EV_TLBMissI)
298 ;-----------------------------------------------------------------------------
299 ; D-TLB Miss Exception Handler
300 ;-----------------------------------------------------------------------------
302 ENTRY(EV_TLBMissD)
304         TLBMISS_FREEUP_REGS
306 #ifdef CONFIG_ARC_DBG_TLB_MISS_COUNT
307         ld  r0, [@numdtlb]
308         add r0, r0, 1
309         st  r0, [@numdtlb]
310 #endif
312         ;----------------------------------------------------------------
313         ; Get the PTE corresponding to V-addr accessed
314         ; If PTE exists, it will setup, r0 = PTE, r1 = Ptr to PTE, r2 = EFA
315         LOAD_FAULT_PTE
317         ;----------------------------------------------------------------
318         ; VERIFY_PTE: Chk if PTE permissions approp for data access (R/W/R+W)
320         cmp_s   r2, VMALLOC_START
321         mov_s   r2, _PAGE_PRESENT       ; common bit for K/U PTE
322         or.hs   r2, r2, _PAGE_GLOBAL    ; kernel PTE only
324         ; Linux PTE [RWX] bits are semantically overloaded:
325         ; -If PAGE_GLOBAL set, they refer to kernel-only flags (vmalloc)
326         ; -Otherwise they are user-mode permissions, and those are exactly
327         ;  same for kernel mode as well (e.g. copy_(to|from)_user)
329         lr      r3, [ecr]
330         btst_s  r3, ECR_C_BIT_DTLB_LD_MISS      ; Read Access
331         or.nz   r2, r2, _PAGE_READ              ; chk for Read flag in PTE
332         btst_s  r3, ECR_C_BIT_DTLB_ST_MISS      ; Write Access
333         or.nz   r2, r2, _PAGE_WRITE             ; chk for Write flag in PTE
334         ; Above laddering takes care of XCHG access (both R and W)
336         ; By now, r2 setup with all the Flags we need to check in PTE
337         and     r3, r0, r2              ; Mask out NON Flag bits from PTE
338         brne.d  r3, r2, do_slow_path_pf ; is ((pte & flags_test) == flags_test)
340         ;----------------------------------------------------------------
341         ; UPDATE_PTE: Let Linux VM know that page was accessed/dirty
342         lr      r3, [ecr]
343         or      r0, r0, _PAGE_ACCESSED        ; Accessed bit always
344         btst_s  r3,  ECR_C_BIT_DTLB_ST_MISS   ; See if it was a Write Access ?
345         or.nz   r0, r0, _PAGE_MODIFIED        ; if Write, set Dirty bit as well
346         st_s    r0, [r1]                      ; Write back PTE
348         CONV_PTE_TO_TLB
350 #if (CONFIG_ARC_MMU_VER == 1)
351         ; MMU with 2 way set assoc J-TLB, needs some help in pathetic case of
352         ; memcpy where 3 parties contend for 2 ways, ensuing a livelock.
353         ; But only for old MMU or one with Metal Fix
354         TLB_WRITE_HEURISTICS
355 #endif
357         COMMIT_ENTRY_TO_MMU
358         TLBMISS_RESTORE_REGS
359         rtie
361 ;-------- Common routine to call Linux Page Fault Handler -----------
362 do_slow_path_pf:
364         ; Restore the 4-scratch regs saved by fast path miss handler
365         TLBMISS_RESTORE_REGS
367         ; Slow path TLB Miss handled as a regular ARC Exception
368         ; (stack switching / save the complete reg-file).
369         EXCEPTION_PROLOGUE
371         ; ------- setup args for Linux Page fault Hanlder ---------
372         mov_s r1, sp
373         lr    r0, [efa]
375         ; We don't want exceptions to be disabled while the fault is handled.
376         ; Now that we have saved the context we return from exception hence
377         ; exceptions get re-enable
379         FAKE_RET_FROM_EXCPN  r9
381         bl  do_page_fault
382         b   ret_from_exception
384 END(EV_TLBMissD)