Merge remote-tracking branches 'regulator/fix/88pm800', 'regulator/fix/max8973',...
[linux-drm-fsl-dcu.git] / arch / arc / mm / tlb.c
1 /*
2  * TLB Management (flush/create/diagnostics) for ARC700
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: Aug 2011
11  *  -Reintroduce duplicate PD fixup - some customer chips still have the issue
12  *
13  * vineetg: May 2011
14  *  -No need to flush_cache_page( ) for each call to update_mmu_cache()
15  *   some of the LMBench tests improved amazingly
16  *      = page-fault thrice as fast (75 usec to 28 usec)
17  *      = mmap twice as fast (9.6 msec to 4.6 msec),
18  *      = fork (5.3 msec to 3.7 msec)
19  *
20  * vineetg: April 2011 :
21  *  -MMU v3: PD{0,1} bits layout changed: They don't overlap anymore,
22  *      helps avoid a shift when preparing PD0 from PTE
23  *
24  * vineetg: April 2011 : Preparing for MMU V3
25  *  -MMU v2/v3 BCRs decoded differently
26  *  -Remove TLB_SIZE hardcoding as it's variable now: 256 or 512
27  *  -tlb_entry_erase( ) can be void
28  *  -local_flush_tlb_range( ):
29  *      = need not "ceil" @end
30  *      = walks MMU only if range spans < 32 entries, as opposed to 256
31  *
32  * Vineetg: Sept 10th 2008
33  *  -Changes related to MMU v2 (Rel 4.8)
34  *
35  * Vineetg: Aug 29th 2008
36  *  -In TLB Flush operations (Metal Fix MMU) there is a explict command to
37  *    flush Micro-TLBS. If TLB Index Reg is invalid prior to TLBIVUTLB cmd,
38  *    it fails. Thus need to load it with ANY valid value before invoking
39  *    TLBIVUTLB cmd
40  *
41  * Vineetg: Aug 21th 2008:
42  *  -Reduced the duration of IRQ lockouts in TLB Flush routines
43  *  -Multiple copies of TLB erase code seperated into a "single" function
44  *  -In TLB Flush routines, interrupt disabling moved UP to retrieve ASID
45  *       in interrupt-safe region.
46  *
47  * Vineetg: April 23rd Bug #93131
48  *    Problem: tlb_flush_kernel_range() doesnt do anything if the range to
49  *              flush is more than the size of TLB itself.
50  *
51  * Rahul Trivedi : Codito Technologies 2004
52  */
53
54 #include <linux/module.h>
55 #include <linux/bug.h>
56 #include <asm/arcregs.h>
57 #include <asm/setup.h>
58 #include <asm/mmu_context.h>
59 #include <asm/mmu.h>
60
61 /*                      Need for ARC MMU v2
62  *
63  * ARC700 MMU-v1 had a Joint-TLB for Code and Data and is 2 way set-assoc.
64  * For a memcpy operation with 3 players (src/dst/code) such that all 3 pages
65  * map into same set, there would be contention for the 2 ways causing severe
66  * Thrashing.
67  *
68  * Although J-TLB is 2 way set assoc, ARC700 caches J-TLB into uTLBS which has
69  * much higher associativity. u-D-TLB is 8 ways, u-I-TLB is 4 ways.
70  * Given this, the thrasing problem should never happen because once the 3
71  * J-TLB entries are created (even though 3rd will knock out one of the prev
72  * two), the u-D-TLB and u-I-TLB will have what is required to accomplish memcpy
73  *
74  * Yet we still see the Thrashing because a J-TLB Write cause flush of u-TLBs.
75  * This is a simple design for keeping them in sync. So what do we do?
76  * The solution which James came up was pretty neat. It utilised the assoc
77  * of uTLBs by not invalidating always but only when absolutely necessary.
78  *
79  * - Existing TLB commands work as before
80  * - New command (TLBWriteNI) for TLB write without clearing uTLBs
81  * - New command (TLBIVUTLB) to invalidate uTLBs.
82  *
83  * The uTLBs need only be invalidated when pages are being removed from the
84  * OS page table. If a 'victim' TLB entry is being overwritten in the main TLB
85  * as a result of a miss, the removed entry is still allowed to exist in the
86  * uTLBs as it is still valid and present in the OS page table. This allows the
87  * full associativity of the uTLBs to hide the limited associativity of the main
88  * TLB.
89  *
90  * During a miss handler, the new "TLBWriteNI" command is used to load
91  * entries without clearing the uTLBs.
92  *
93  * When the OS page table is updated, TLB entries that may be associated with a
94  * removed page are removed (flushed) from the TLB using TLBWrite. In this
95  * circumstance, the uTLBs must also be cleared. This is done by using the
96  * existing TLBWrite command. An explicit IVUTLB is also required for those
97  * corner cases when TLBWrite was not executed at all because the corresp
98  * J-TLB entry got evicted/replaced.
99  */
100
101
102 /* A copy of the ASID from the PID reg is kept in asid_cache */
103 DEFINE_PER_CPU(unsigned int, asid_cache) = MM_CTXT_FIRST_CYCLE;
104
105 /*
106  * Utility Routine to erase a J-TLB entry
107  * Caller needs to setup Index Reg (manually or via getIndex)
108  */
109 static inline void __tlb_entry_erase(void)
110 {
111         write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1, 0);
112         write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD0, 0);
113         write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBWrite);
114 }
115
116 #if (CONFIG_ARC_MMU_VER < 4)
117
118 static inline unsigned int tlb_entry_lkup(unsigned long vaddr_n_asid)
119 {
120         unsigned int idx;
121
122         write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD0, vaddr_n_asid);
123
124         write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBProbe);
125         idx = read_aux_reg(ARC_REG_TLBINDEX);
126
127         return idx;
128 }
129
130 static void tlb_entry_erase(unsigned int vaddr_n_asid)
131 {
132         unsigned int idx;
133
134         /* Locate the TLB entry for this vaddr + ASID */
135         idx = tlb_entry_lkup(vaddr_n_asid);
136
137         /* No error means entry found, zero it out */
138         if (likely(!(idx & TLB_LKUP_ERR))) {
139                 __tlb_entry_erase();
140         } else {
141                 /* Duplicate entry error */
142                 WARN(idx == TLB_DUP_ERR, "Probe returned Dup PD for %x\n",
143                                            vaddr_n_asid);
144         }
145 }
146
147 /****************************************************************************
148  * ARC700 MMU caches recently used J-TLB entries (RAM) as uTLBs (FLOPs)
149  *
150  * New IVUTLB cmd in MMU v2 explictly invalidates the uTLB
151  *
152  * utlb_invalidate ( )
153  *  -For v2 MMU calls Flush uTLB Cmd
154  *  -For v1 MMU does nothing (except for Metal Fix v1 MMU)
155  *      This is because in v1 TLBWrite itself invalidate uTLBs
156  ***************************************************************************/
157
158 static void utlb_invalidate(void)
159 {
160 #if (CONFIG_ARC_MMU_VER >= 2)
161
162 #if (CONFIG_ARC_MMU_VER == 2)
163         /* MMU v2 introduced the uTLB Flush command.
164          * There was however an obscure hardware bug, where uTLB flush would
165          * fail when a prior probe for J-TLB (both totally unrelated) would
166          * return lkup err - because the entry didnt exist in MMU.
167          * The Workround was to set Index reg with some valid value, prior to
168          * flush. This was fixed in MMU v3 hence not needed any more
169          */
170         unsigned int idx;
171
172         /* make sure INDEX Reg is valid */
173         idx = read_aux_reg(ARC_REG_TLBINDEX);
174
175         /* If not write some dummy val */
176         if (unlikely(idx & TLB_LKUP_ERR))
177                 write_aux_reg(ARC_REG_TLBINDEX, 0xa);
178 #endif
179
180         write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBIVUTLB);
181 #endif
182
183 }
184
185 static void tlb_entry_insert(unsigned int pd0, unsigned int pd1)
186 {
187         unsigned int idx;
188
189         /*
190          * First verify if entry for this vaddr+ASID already exists
191          * This also sets up PD0 (vaddr, ASID..) for final commit
192          */
193         idx = tlb_entry_lkup(pd0);
194
195         /*
196          * If Not already present get a free slot from MMU.
197          * Otherwise, Probe would have located the entry and set INDEX Reg
198          * with existing location. This will cause Write CMD to over-write
199          * existing entry with new PD0 and PD1
200          */
201         if (likely(idx & TLB_LKUP_ERR))
202                 write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBGetIndex);
203
204         /* setup the other half of TLB entry (pfn, rwx..) */
205         write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1, pd1);
206
207         /*
208          * Commit the Entry to MMU
209          * It doesnt sound safe to use the TLBWriteNI cmd here
210          * which doesn't flush uTLBs. I'd rather be safe than sorry.
211          */
212         write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBWrite);
213 }
214
215 #else   /* CONFIG_ARC_MMU_VER >= 4) */
216
217 static void utlb_invalidate(void)
218 {
219         /* No need since uTLB is always in sync with JTLB */
220 }
221
222 static void tlb_entry_erase(unsigned int vaddr_n_asid)
223 {
224         write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD0, vaddr_n_asid | _PAGE_PRESENT);
225         write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBDeleteEntry);
226 }
227
228 static void tlb_entry_insert(unsigned int pd0, unsigned int pd1)
229 {
230         write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD0, pd0);
231         write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1, pd1);
232         write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBInsertEntry);
233 }
234
235 #endif
236
237 /*
238  * Un-conditionally (without lookup) erase the entire MMU contents
239  */
240
241 noinline void local_flush_tlb_all(void)
242 {
243         unsigned long flags;
244         unsigned int entry;
245         struct cpuinfo_arc_mmu *mmu = &cpuinfo_arc700[smp_processor_id()].mmu;
246
247         local_irq_save(flags);
248
249         /* Load PD0 and PD1 with template for a Blank Entry */
250         write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1, 0);
251         write_aux_reg(ARC_REG_TLBPD0, 0);
252
253         for (entry = 0; entry < mmu->num_tlb; entry++) {
254                 /* write this entry to the TLB */
255                 write_aux_reg(ARC_REG_TLBINDEX, entry);
256                 write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBWrite);
257         }
258
259         utlb_invalidate();
260
261         local_irq_restore(flags);
262 }
263
264 /*
265  * Flush the entrie MM for userland. The fastest way is to move to Next ASID
266  */
267 noinline void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
268 {
269         /*
270          * Small optimisation courtesy IA64
271          * flush_mm called during fork,exit,munmap etc, multiple times as well.
272          * Only for fork( ) do we need to move parent to a new MMU ctxt,
273          * all other cases are NOPs, hence this check.
274          */
275         if (atomic_read(&mm->mm_users) == 0)
276                 return;
277
278         /*
279          * - Move to a new ASID, but only if the mm is still wired in
280          *   (Android Binder ended up calling this for vma->mm != tsk->mm,
281          *    causing h/w - s/w ASID to get out of sync)
282          * - Also get_new_mmu_context() new implementation allocates a new
283          *   ASID only if it is not allocated already - so unallocate first
284          */
285         destroy_context(mm);
286         if (current->mm == mm)
287                 get_new_mmu_context(mm);
288 }
289
290 /*
291  * Flush a Range of TLB entries for userland.
292  * @start is inclusive, while @end is exclusive
293  * Difference between this and Kernel Range Flush is
294  *  -Here the fastest way (if range is too large) is to move to next ASID
295  *      without doing any explicit Shootdown
296  *  -In case of kernel Flush, entry has to be shot down explictly
297  */
298 void local_flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
299                            unsigned long end)
300 {
301         const unsigned int cpu = smp_processor_id();
302         unsigned long flags;
303
304         /* If range @start to @end is more than 32 TLB entries deep,
305          * its better to move to a new ASID rather than searching for
306          * individual entries and then shooting them down
307          *
308          * The calc above is rough, doesn't account for unaligned parts,
309          * since this is heuristics based anyways
310          */
311         if (unlikely((end - start) >= PAGE_SIZE * 32)) {
312                 local_flush_tlb_mm(vma->vm_mm);
313                 return;
314         }
315
316         /*
317          * @start moved to page start: this alone suffices for checking
318          * loop end condition below, w/o need for aligning @end to end
319          * e.g. 2000 to 4001 will anyhow loop twice
320          */
321         start &= PAGE_MASK;
322
323         local_irq_save(flags);
324
325         if (asid_mm(vma->vm_mm, cpu) != MM_CTXT_NO_ASID) {
326                 while (start < end) {
327                         tlb_entry_erase(start | hw_pid(vma->vm_mm, cpu));
328                         start += PAGE_SIZE;
329                 }
330         }
331
332         utlb_invalidate();
333
334         local_irq_restore(flags);
335 }
336
337 /* Flush the kernel TLB entries - vmalloc/modules (Global from MMU perspective)
338  *  @start, @end interpreted as kvaddr
339  * Interestingly, shared TLB entries can also be flushed using just
340  * @start,@end alone (interpreted as user vaddr), although technically SASID
341  * is also needed. However our smart TLbProbe lookup takes care of that.
342  */
343 void local_flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
344 {
345         unsigned long flags;
346
347         /* exactly same as above, except for TLB entry not taking ASID */
348
349         if (unlikely((end - start) >= PAGE_SIZE * 32)) {
350                 local_flush_tlb_all();
351                 return;
352         }
353
354         start &= PAGE_MASK;
355
356         local_irq_save(flags);
357         while (start < end) {
358                 tlb_entry_erase(start);
359                 start += PAGE_SIZE;
360         }
361
362         utlb_invalidate();
363
364         local_irq_restore(flags);
365 }
366
367 /*
368  * Delete TLB entry in MMU for a given page (??? address)
369  * NOTE One TLB entry contains translation for single PAGE
370  */
371
372 void local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long page)
373 {
374         const unsigned int cpu = smp_processor_id();
375         unsigned long flags;
376
377         /* Note that it is critical that interrupts are DISABLED between
378          * checking the ASID and using it flush the TLB entry
379          */
380         local_irq_save(flags);
381
382         if (asid_mm(vma->vm_mm, cpu) != MM_CTXT_NO_ASID) {
383                 tlb_entry_erase((page & PAGE_MASK) | hw_pid(vma->vm_mm, cpu));
384                 utlb_invalidate();
385         }
386
387         local_irq_restore(flags);
388 }
389
390 #ifdef CONFIG_SMP
391
392 struct tlb_args {
393         struct vm_area_struct *ta_vma;
394         unsigned long ta_start;
395         unsigned long ta_end;
396 };
397
398 static inline void ipi_flush_tlb_page(void *arg)
399 {
400         struct tlb_args *ta = arg;
401
402         local_flush_tlb_page(ta->ta_vma, ta->ta_start);
403 }
404
405 static inline void ipi_flush_tlb_range(void *arg)
406 {
407         struct tlb_args *ta = arg;
408
409         local_flush_tlb_range(ta->ta_vma, ta->ta_start, ta->ta_end);
410 }
411
412 static inline void ipi_flush_tlb_kernel_range(void *arg)
413 {
414         struct tlb_args *ta = (struct tlb_args *)arg;
415
416         local_flush_tlb_kernel_range(ta->ta_start, ta->ta_end);
417 }
418
419 void flush_tlb_all(void)
420 {
421         on_each_cpu((smp_call_func_t)local_flush_tlb_all, NULL, 1);
422 }
423
424 void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
425 {
426         on_each_cpu_mask(mm_cpumask(mm), (smp_call_func_t)local_flush_tlb_mm,
427                          mm, 1);
428 }
429
430 void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
431 {
432         struct tlb_args ta = {
433                 .ta_vma = vma,
434                 .ta_start = uaddr
435         };
436
437         on_each_cpu_mask(mm_cpumask(vma->vm_mm), ipi_flush_tlb_page, &ta, 1);
438 }
439
440 void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
441                      unsigned long end)
442 {
443         struct tlb_args ta = {
444                 .ta_vma = vma,
445                 .ta_start = start,
446                 .ta_end = end
447         };
448
449         on_each_cpu_mask(mm_cpumask(vma->vm_mm), ipi_flush_tlb_range, &ta, 1);
450 }
451
452 void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end)
453 {
454         struct tlb_args ta = {
455                 .ta_start = start,
456                 .ta_end = end
457         };
458
459         on_each_cpu(ipi_flush_tlb_kernel_range, &ta, 1);
460 }
461 #endif
462
463 /*
464  * Routine to create a TLB entry
465  */
466 void create_tlb(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, pte_t *ptep)
467 {
468         unsigned long flags;
469         unsigned int asid_or_sasid, rwx;
470         unsigned long pd0, pd1;
471
472         /*
473          * create_tlb() assumes that current->mm == vma->mm, since
474          * -it ASID for TLB entry is fetched from MMU ASID reg (valid for curr)
475          * -completes the lazy write to SASID reg (again valid for curr tsk)
476          *
477          * Removing the assumption involves
478          * -Using vma->mm->context{ASID,SASID}, as opposed to MMU reg.
479          * -Fix the TLB paranoid debug code to not trigger false negatives.
480          * -More importantly it makes this handler inconsistent with fast-path
481          *  TLB Refill handler which always deals with "current"
482          *
483          * Lets see the use cases when current->mm != vma->mm and we land here
484          *  1. execve->copy_strings()->__get_user_pages->handle_mm_fault
485          *     Here VM wants to pre-install a TLB entry for user stack while
486          *     current->mm still points to pre-execve mm (hence the condition).
487          *     However the stack vaddr is soon relocated (randomization) and
488          *     move_page_tables() tries to undo that TLB entry.
489          *     Thus not creating TLB entry is not any worse.
490          *
491          *  2. ptrace(POKETEXT) causes a CoW - debugger(current) inserting a
492          *     breakpoint in debugged task. Not creating a TLB now is not
493          *     performance critical.
494          *
495          * Both the cases above are not good enough for code churn.
496          */
497         if (current->active_mm != vma->vm_mm)
498                 return;
499
500         local_irq_save(flags);
501
502         tlb_paranoid_check(asid_mm(vma->vm_mm, smp_processor_id()), address);
503
504         address &= PAGE_MASK;
505
506         /* update this PTE credentials */
507         pte_val(*ptep) |= (_PAGE_PRESENT | _PAGE_ACCESSED);
508
509         /* Create HW TLB(PD0,PD1) from PTE  */
510
511         /* ASID for this task */
512         asid_or_sasid = read_aux_reg(ARC_REG_PID) & 0xff;
513
514         pd0 = address | asid_or_sasid | (pte_val(*ptep) & PTE_BITS_IN_PD0);
515
516         /*
517          * ARC MMU provides fully orthogonal access bits for K/U mode,
518          * however Linux only saves 1 set to save PTE real-estate
519          * Here we convert 3 PTE bits into 6 MMU bits:
520          * -Kernel only entries have Kr Kw Kx 0 0 0
521          * -User entries have mirrored K and U bits
522          */
523         rwx = pte_val(*ptep) & PTE_BITS_RWX;
524
525         if (pte_val(*ptep) & _PAGE_GLOBAL)
526                 rwx <<= 3;              /* r w x => Kr Kw Kx 0 0 0 */
527         else
528                 rwx |= (rwx << 3);      /* r w x => Kr Kw Kx Ur Uw Ux */
529
530         pd1 = rwx | (pte_val(*ptep) & PTE_BITS_NON_RWX_IN_PD1);
531
532         tlb_entry_insert(pd0, pd1);
533
534         local_irq_restore(flags);
535 }
536
537 /*
538  * Called at the end of pagefault, for a userspace mapped page
539  *  -pre-install the corresponding TLB entry into MMU
540  *  -Finalize the delayed D-cache flush of kernel mapping of page due to
541  *      flush_dcache_page(), copy_user_page()
542  *
543  * Note that flush (when done) involves both WBACK - so physical page is
544  * in sync as well as INV - so any non-congruent aliases don't remain
545  */
546 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long vaddr_unaligned,
547                       pte_t *ptep)
548 {
549         unsigned long vaddr = vaddr_unaligned & PAGE_MASK;
550         unsigned long paddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
551         struct page *page = pfn_to_page(pte_pfn(*ptep));
552
553         create_tlb(vma, vaddr, ptep);
554
555         if (page == ZERO_PAGE(0)) {
556                 return;
557         }
558
559         /*
560          * Exec page : Independent of aliasing/page-color considerations,
561          *             since icache doesn't snoop dcache on ARC, any dirty
562          *             K-mapping of a code page needs to be wback+inv so that
563          *             icache fetch by userspace sees code correctly.
564          * !EXEC page: If K-mapping is NOT congruent to U-mapping, flush it
565          *             so userspace sees the right data.
566          *  (Avoids the flush for Non-exec + congruent mapping case)
567          */
568         if ((vma->vm_flags & VM_EXEC) ||
569              addr_not_cache_congruent(paddr, vaddr)) {
570
571                 int dirty = !test_and_set_bit(PG_dc_clean, &page->flags);
572                 if (dirty) {
573                         /* wback + inv dcache lines */
574                         __flush_dcache_page(paddr, paddr);
575
576                         /* invalidate any existing icache lines */
577                         if (vma->vm_flags & VM_EXEC)
578                                 __inv_icache_page(paddr, vaddr);
579                 }
580         }
581 }
582
583 /* Read the Cache Build Confuration Registers, Decode them and save into
584  * the cpuinfo structure for later use.
585  * No Validation is done here, simply read/convert the BCRs
586  */
587 void read_decode_mmu_bcr(void)
588 {
589         struct cpuinfo_arc_mmu *mmu = &cpuinfo_arc700[smp_processor_id()].mmu;
590         unsigned int tmp;
591         struct bcr_mmu_1_2 {
592 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
593                 unsigned int ver:8, ways:4, sets:4, u_itlb:8, u_dtlb:8;
594 #else
595                 unsigned int u_dtlb:8, u_itlb:8, sets:4, ways:4, ver:8;
596 #endif
597         } *mmu2;
598
599         struct bcr_mmu_3 {
600 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
601         unsigned int ver:8, ways:4, sets:4, osm:1, reserv:3, pg_sz:4,
602                      u_itlb:4, u_dtlb:4;
603 #else
604         unsigned int u_dtlb:4, u_itlb:4, pg_sz:4, reserv:3, osm:1, sets:4,
605                      ways:4, ver:8;
606 #endif
607         } *mmu3;
608
609         struct bcr_mmu_4 {
610 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
611         unsigned int ver:8, sasid:1, sz1:4, sz0:4, res:2, pae:1,
612                      n_ways:2, n_entry:2, n_super:2, u_itlb:3, u_dtlb:3;
613 #else
614         /*           DTLB      ITLB      JES        JE         JA      */
615         unsigned int u_dtlb:3, u_itlb:3, n_super:2, n_entry:2, n_ways:2,
616                      pae:1, res:2, sz0:4, sz1:4, sasid:1, ver:8;
617 #endif
618         } *mmu4;
619
620         tmp = read_aux_reg(ARC_REG_MMU_BCR);
621         mmu->ver = (tmp >> 24);
622
623         if (mmu->ver <= 2) {
624                 mmu2 = (struct bcr_mmu_1_2 *)&tmp;
625                 mmu->pg_sz_k = TO_KB(PAGE_SIZE);
626                 mmu->sets = 1 << mmu2->sets;
627                 mmu->ways = 1 << mmu2->ways;
628                 mmu->u_dtlb = mmu2->u_dtlb;
629                 mmu->u_itlb = mmu2->u_itlb;
630         } else if (mmu->ver == 3) {
631                 mmu3 = (struct bcr_mmu_3 *)&tmp;
632                 mmu->pg_sz_k = 1 << (mmu3->pg_sz - 1);
633                 mmu->sets = 1 << mmu3->sets;
634                 mmu->ways = 1 << mmu3->ways;
635                 mmu->u_dtlb = mmu3->u_dtlb;
636                 mmu->u_itlb = mmu3->u_itlb;
637         } else {
638                 mmu4 = (struct bcr_mmu_4 *)&tmp;
639                 mmu->pg_sz_k = 1 << (mmu4->sz0 - 1);
640                 mmu->s_pg_sz_m = 1 << (mmu4->sz1 - 11);
641                 mmu->sets = 64 << mmu4->n_entry;
642                 mmu->ways = mmu4->n_ways * 2;
643                 mmu->u_dtlb = mmu4->u_dtlb * 4;
644                 mmu->u_itlb = mmu4->u_itlb * 4;
645         }
646
647         mmu->num_tlb = mmu->sets * mmu->ways;
648 }
649
650 char *arc_mmu_mumbojumbo(int cpu_id, char *buf, int len)
651 {
652         int n = 0;
653         struct cpuinfo_arc_mmu *p_mmu = &cpuinfo_arc700[cpu_id].mmu;
654         char super_pg[64] = "";
655
656         if (p_mmu->s_pg_sz_m)
657                 scnprintf(super_pg, 64, "%dM Super Page%s, ",
658                           p_mmu->s_pg_sz_m, " (not used)");
659
660         n += scnprintf(buf + n, len - n,
661                       "MMU [v%x]\t: %dk PAGE, %sJTLB %d (%dx%d), uDTLB %d, uITLB %d %s\n",
662                        p_mmu->ver, p_mmu->pg_sz_k, super_pg,
663                        p_mmu->num_tlb, p_mmu->sets, p_mmu->ways,
664                        p_mmu->u_dtlb, p_mmu->u_itlb,
665                        IS_ENABLED(CONFIG_ARC_MMU_SASID) ? ",SASID" : "");
666
667         return buf;
668 }
669
670 void arc_mmu_init(void)
671 {
672         char str[256];
673         struct cpuinfo_arc_mmu *mmu = &cpuinfo_arc700[smp_processor_id()].mmu;
674
675         printk(arc_mmu_mumbojumbo(0, str, sizeof(str)));
676
677         /* For efficiency sake, kernel is compile time built for a MMU ver
678          * This must match the hardware it is running on.
679          * Linux built for MMU V2, if run on MMU V1 will break down because V1
680          *  hardware doesn't understand cmds such as WriteNI, or IVUTLB
681          * On the other hand, Linux built for V1 if run on MMU V2 will do
682          *   un-needed workarounds to prevent memcpy thrashing.
683          * Similarly MMU V3 has new features which won't work on older MMU
684          */
685         if (mmu->ver != CONFIG_ARC_MMU_VER) {
686                 panic("MMU ver %d doesn't match kernel built for %d...\n",
687                       mmu->ver, CONFIG_ARC_MMU_VER);
688         }
689
690         if (mmu->pg_sz_k != TO_KB(PAGE_SIZE))
691                 panic("MMU pg size != PAGE_SIZE (%luk)\n", TO_KB(PAGE_SIZE));
692
693         /* Enable the MMU */
694         write_aux_reg(ARC_REG_PID, MMU_ENABLE);
695
696         /* In smp we use this reg for interrupt 1 scratch */
697 #ifndef CONFIG_SMP
698         /* swapper_pg_dir is the pgd for the kernel, used by vmalloc */
699         write_aux_reg(ARC_REG_SCRATCH_DATA0, swapper_pg_dir);
700 #endif
701 }
702
703 /*
704  * TLB Programmer's Model uses Linear Indexes: 0 to {255, 511} for 128 x {2,4}
705  * The mapping is Column-first.
706  *              ---------------------   -----------
707  *              |way0|way1|way2|way3|   |way0|way1|
708  *              ---------------------   -----------
709  * [set0]       |  0 |  1 |  2 |  3 |   |  0 |  1 |
710  * [set1]       |  4 |  5 |  6 |  7 |   |  2 |  3 |
711  *              ~                   ~   ~         ~
712  * [set127]     | 508| 509| 510| 511|   | 254| 255|
713  *              ---------------------   -----------
714  * For normal operations we don't(must not) care how above works since
715  * MMU cmd getIndex(vaddr) abstracts that out.
716  * However for walking WAYS of a SET, we need to know this
717  */
718 #define SET_WAY_TO_IDX(mmu, set, way)  ((set) * mmu->ways + (way))
719
720 /* Handling of Duplicate PD (TLB entry) in MMU.
721  * -Could be due to buggy customer tapeouts or obscure kernel bugs
722  * -MMU complaints not at the time of duplicate PD installation, but at the
723  *      time of lookup matching multiple ways.
724  * -Ideally these should never happen - but if they do - workaround by deleting
725  *      the duplicate one.
726  * -Knob to be verbose abt it.(TODO: hook them up to debugfs)
727  */
728 volatile int dup_pd_verbose = 1;/* Be slient abt it or complain (default) */
729
730 void do_tlb_overlap_fault(unsigned long cause, unsigned long address,
731                           struct pt_regs *regs)
732 {
733         int set, way, n;
734         unsigned long flags, is_valid;
735         struct cpuinfo_arc_mmu *mmu = &cpuinfo_arc700[smp_processor_id()].mmu;
736         unsigned int pd0[mmu->ways], pd1[mmu->ways];
737
738         local_irq_save(flags);
739
740         /* re-enable the MMU */
741         write_aux_reg(ARC_REG_PID, MMU_ENABLE | read_aux_reg(ARC_REG_PID));
742
743         /* loop thru all sets of TLB */
744         for (set = 0; set < mmu->sets; set++) {
745
746                 /* read out all the ways of current set */
747                 for (way = 0, is_valid = 0; way < mmu->ways; way++) {
748                         write_aux_reg(ARC_REG_TLBINDEX,
749                                           SET_WAY_TO_IDX(mmu, set, way));
750                         write_aux_reg(ARC_REG_TLBCOMMAND, TLBRead);
751                         pd0[way] = read_aux_reg(ARC_REG_TLBPD0);
752                         pd1[way] = read_aux_reg(ARC_REG_TLBPD1);
753                         is_valid |= pd0[way] & _PAGE_PRESENT;
754                 }
755
756                 /* If all the WAYS in SET are empty, skip to next SET */
757                 if (!is_valid)
758                         continue;
759
760                 /* Scan the set for duplicate ways: needs a nested loop */
761                 for (way = 0; way < mmu->ways - 1; way++) {
762                         if (!pd0[way])
763                                 continue;
764
765                         for (n = way + 1; n < mmu->ways; n++) {
766                                 if ((pd0[way] & PAGE_MASK) ==
767                                     (pd0[n] & PAGE_MASK)) {
768
769                                         if (dup_pd_verbose) {
770                                                 pr_info("Duplicate PD's @"
771                                                         "[%d:%d]/[%d:%d]\n",
772                                                      set, way, set, n);
773                                                 pr_info("TLBPD0[%u]: %08x\n",
774                                                      way, pd0[way]);
775                                         }
776
777                                         /*
778                                          * clear entry @way and not @n. This is
779                                          * critical to our optimised loop
780                                          */
781                                         pd0[way] = pd1[way] = 0;
782                                         write_aux_reg(ARC_REG_TLBINDEX,
783                                                 SET_WAY_TO_IDX(mmu, set, way));
784                                         __tlb_entry_erase();
785                                 }
786                         }
787                 }
788         }
789
790         local_irq_restore(flags);
791 }
792
793 /***********************************************************************
794  * Diagnostic Routines
795  *  -Called from Low Level TLB Hanlders if things don;t look good
796  **********************************************************************/
797
798 #ifdef CONFIG_ARC_DBG_TLB_PARANOIA
799
800 /*
801  * Low Level ASM TLB handler calls this if it finds that HW and SW ASIDS
802  * don't match
803  */
804 void print_asid_mismatch(int mm_asid, int mmu_asid, int is_fast_path)
805 {
806         pr_emerg("ASID Mismatch in %s Path Handler: sw-pid=0x%x hw-pid=0x%x\n",
807                is_fast_path ? "Fast" : "Slow", mm_asid, mmu_asid);
808
809         __asm__ __volatile__("flag 1");
810 }
811
812 void tlb_paranoid_check(unsigned int mm_asid, unsigned long addr)
813 {
814         unsigned int mmu_asid;
815
816         mmu_asid = read_aux_reg(ARC_REG_PID) & 0xff;
817
818         /*
819          * At the time of a TLB miss/installation
820          *   - HW version needs to match SW version
821          *   - SW needs to have a valid ASID
822          */
823         if (addr < 0x70000000 &&
824             ((mm_asid == MM_CTXT_NO_ASID) ||
825               (mmu_asid != (mm_asid & MM_CTXT_ASID_MASK))))
826                 print_asid_mismatch(mm_asid, mmu_asid, 0);
827 }
828 #endif