Merge branch 'pm-cpufreq'
[cascardo/linux.git] / arch / arc / mm / cache.c
1 /*
2  * ARC Cache Management
3  *
4  * Copyright (C) 2014-15 Synopsys, Inc. (www.synopsys.com)
5  * Copyright (C) 2004, 2007-2010, 2011-2012 Synopsys, Inc. (www.synopsys.com)
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
9  * published by the Free Software Foundation.
10  */
11
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/mm.h>
14 #include <linux/sched.h>
15 #include <linux/cache.h>
16 #include <linux/mmu_context.h>
17 #include <linux/syscalls.h>
18 #include <linux/uaccess.h>
19 #include <linux/pagemap.h>
20 #include <asm/cacheflush.h>
21 #include <asm/cachectl.h>
22 #include <asm/setup.h>
23
24 static int l2_line_sz;
25 int ioc_exists;
26 volatile int slc_enable = 1, ioc_enable = 1;
27 unsigned long perip_base = ARC_UNCACHED_ADDR_SPACE; /* legacy value for boot */
28 unsigned long perip_end = 0xFFFFFFFF; /* legacy value */
29
30 void (*_cache_line_loop_ic_fn)(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
31                                unsigned long sz, const int cacheop);
32
33 void (*__dma_cache_wback_inv)(phys_addr_t start, unsigned long sz);
34 void (*__dma_cache_inv)(phys_addr_t start, unsigned long sz);
35 void (*__dma_cache_wback)(phys_addr_t start, unsigned long sz);
36
37 char *arc_cache_mumbojumbo(int c, char *buf, int len)
38 {
39         int n = 0;
40         struct cpuinfo_arc_cache *p;
41
42 #define PR_CACHE(p, cfg, str)                                           \
43         if (!(p)->ver)                                                  \
44                 n += scnprintf(buf + n, len - n, str"\t\t: N/A\n");     \
45         else                                                            \
46                 n += scnprintf(buf + n, len - n,                        \
47                         str"\t\t: %uK, %dway/set, %uB Line, %s%s%s\n",  \
48                         (p)->sz_k, (p)->assoc, (p)->line_len,           \
49                         (p)->vipt ? "VIPT" : "PIPT",                    \
50                         (p)->alias ? " aliasing" : "",                  \
51                         IS_USED_CFG(cfg));
52
53         PR_CACHE(&cpuinfo_arc700[c].icache, CONFIG_ARC_HAS_ICACHE, "I-Cache");
54         PR_CACHE(&cpuinfo_arc700[c].dcache, CONFIG_ARC_HAS_DCACHE, "D-Cache");
55
56         if (!is_isa_arcv2())
57                 return buf;
58
59         p = &cpuinfo_arc700[c].slc;
60         if (p->ver)
61                 n += scnprintf(buf + n, len - n,
62                                "SLC\t\t: %uK, %uB Line%s\n",
63                                p->sz_k, p->line_len, IS_USED_RUN(slc_enable));
64
65         if (ioc_exists)
66                 n += scnprintf(buf + n, len - n, "IOC\t\t:%s\n",
67                                 IS_DISABLED_RUN(ioc_enable));
68
69         return buf;
70 }
71
72 /*
73  * Read the Cache Build Confuration Registers, Decode them and save into
74  * the cpuinfo structure for later use.
75  * No Validation done here, simply read/convert the BCRs
76  */
77 static void read_decode_cache_bcr_arcv2(int cpu)
78 {
79         struct cpuinfo_arc_cache *p_slc = &cpuinfo_arc700[cpu].slc;
80         struct bcr_generic sbcr;
81
82         struct bcr_slc_cfg {
83 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
84                 unsigned int pad:24, way:2, lsz:2, sz:4;
85 #else
86                 unsigned int sz:4, lsz:2, way:2, pad:24;
87 #endif
88         } slc_cfg;
89
90         struct bcr_clust_cfg {
91 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
92                 unsigned int pad:7, c:1, num_entries:8, num_cores:8, ver:8;
93 #else
94                 unsigned int ver:8, num_cores:8, num_entries:8, c:1, pad:7;
95 #endif
96         } cbcr;
97
98         struct bcr_volatile {
99 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
100                 unsigned int start:4, limit:4, pad:22, order:1, disable:1;
101 #else
102                 unsigned int disable:1, order:1, pad:22, limit:4, start:4;
103 #endif
104         } vol;
105
106
107         READ_BCR(ARC_REG_SLC_BCR, sbcr);
108         if (sbcr.ver) {
109                 READ_BCR(ARC_REG_SLC_CFG, slc_cfg);
110                 p_slc->ver = sbcr.ver;
111                 p_slc->sz_k = 128 << slc_cfg.sz;
112                 l2_line_sz = p_slc->line_len = (slc_cfg.lsz == 0) ? 128 : 64;
113         }
114
115         READ_BCR(ARC_REG_CLUSTER_BCR, cbcr);
116         if (cbcr.c && ioc_enable)
117                 ioc_exists = 1;
118
119         /* HS 2.0 didn't have AUX_VOL */
120         if (cpuinfo_arc700[cpu].core.family > 0x51) {
121                 READ_BCR(AUX_VOL, vol);
122                 perip_base = vol.start << 28;
123                 /* HS 3.0 has limit and strict-ordering fields */
124                 if (cpuinfo_arc700[cpu].core.family > 0x52)
125                         perip_end = (vol.limit << 28) - 1;
126         }
127 }
128
129 void read_decode_cache_bcr(void)
130 {
131         struct cpuinfo_arc_cache *p_ic, *p_dc;
132         unsigned int cpu = smp_processor_id();
133         struct bcr_cache {
134 #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
135                 unsigned int pad:12, line_len:4, sz:4, config:4, ver:8;
136 #else
137                 unsigned int ver:8, config:4, sz:4, line_len:4, pad:12;
138 #endif
139         } ibcr, dbcr;
140
141         p_ic = &cpuinfo_arc700[cpu].icache;
142         READ_BCR(ARC_REG_IC_BCR, ibcr);
143
144         if (!ibcr.ver)
145                 goto dc_chk;
146
147         if (ibcr.ver <= 3) {
148                 BUG_ON(ibcr.config != 3);
149                 p_ic->assoc = 2;                /* Fixed to 2w set assoc */
150         } else if (ibcr.ver >= 4) {
151                 p_ic->assoc = 1 << ibcr.config; /* 1,2,4,8 */
152         }
153
154         p_ic->line_len = 8 << ibcr.line_len;
155         p_ic->sz_k = 1 << (ibcr.sz - 1);
156         p_ic->ver = ibcr.ver;
157         p_ic->vipt = 1;
158         p_ic->alias = p_ic->sz_k/p_ic->assoc/TO_KB(PAGE_SIZE) > 1;
159
160 dc_chk:
161         p_dc = &cpuinfo_arc700[cpu].dcache;
162         READ_BCR(ARC_REG_DC_BCR, dbcr);
163
164         if (!dbcr.ver)
165                 goto slc_chk;
166
167         if (dbcr.ver <= 3) {
168                 BUG_ON(dbcr.config != 2);
169                 p_dc->assoc = 4;                /* Fixed to 4w set assoc */
170                 p_dc->vipt = 1;
171                 p_dc->alias = p_dc->sz_k/p_dc->assoc/TO_KB(PAGE_SIZE) > 1;
172         } else if (dbcr.ver >= 4) {
173                 p_dc->assoc = 1 << dbcr.config; /* 1,2,4,8 */
174                 p_dc->vipt = 0;
175                 p_dc->alias = 0;                /* PIPT so can't VIPT alias */
176         }
177
178         p_dc->line_len = 16 << dbcr.line_len;
179         p_dc->sz_k = 1 << (dbcr.sz - 1);
180         p_dc->ver = dbcr.ver;
181
182 slc_chk:
183         if (is_isa_arcv2())
184                 read_decode_cache_bcr_arcv2(cpu);
185 }
186
187 /*
188  * Line Operation on {I,D}-Cache
189  */
190
191 #define OP_INV          0x1
192 #define OP_FLUSH        0x2
193 #define OP_FLUSH_N_INV  0x3
194 #define OP_INV_IC       0x4
195
196 /*
197  *              I-Cache Aliasing in ARC700 VIPT caches (MMU v1-v3)
198  *
199  * ARC VIPT I-cache uses vaddr to index into cache and paddr to match the tag.
200  * The orig Cache Management Module "CDU" only required paddr to invalidate a
201  * certain line since it sufficed as index in Non-Aliasing VIPT cache-geometry.
202  * Infact for distinct V1,V2,P: all of {V1-P},{V2-P},{P-P} would end up fetching
203  * the exact same line.
204  *
205  * However for larger Caches (way-size > page-size) - i.e. in Aliasing config,
206  * paddr alone could not be used to correctly index the cache.
207  *
208  * ------------------
209  * MMU v1/v2 (Fixed Page Size 8k)
210  * ------------------
211  * The solution was to provide CDU with these additonal vaddr bits. These
212  * would be bits [x:13], x would depend on cache-geometry, 13 comes from
213  * standard page size of 8k.
214  * H/w folks chose [17:13] to be a future safe range, and moreso these 5 bits
215  * of vaddr could easily be "stuffed" in the paddr as bits [4:0] since the
216  * orig 5 bits of paddr were anyways ignored by CDU line ops, as they
217  * represent the offset within cache-line. The adv of using this "clumsy"
218  * interface for additional info was no new reg was needed in CDU programming
219  * model.
220  *
221  * 17:13 represented the max num of bits passable, actual bits needed were
222  * fewer, based on the num-of-aliases possible.
223  * -for 2 alias possibility, only bit 13 needed (32K cache)
224  * -for 4 alias possibility, bits 14:13 needed (64K cache)
225  *
226  * ------------------
227  * MMU v3
228  * ------------------
229  * This ver of MMU supports variable page sizes (1k-16k): although Linux will
230  * only support 8k (default), 16k and 4k.
231  * However from hardware perspective, smaller page sizes aggravate aliasing
232  * meaning more vaddr bits needed to disambiguate the cache-line-op ;
233  * the existing scheme of piggybacking won't work for certain configurations.
234  * Two new registers IC_PTAG and DC_PTAG inttoduced.
235  * "tag" bits are provided in PTAG, index bits in existing IVIL/IVDL/FLDL regs
236  */
237
238 static inline
239 void __cache_line_loop_v2(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
240                           unsigned long sz, const int op)
241 {
242         unsigned int aux_cmd;
243         int num_lines;
244         const int full_page = __builtin_constant_p(sz) && sz == PAGE_SIZE;
245
246         if (op == OP_INV_IC) {
247                 aux_cmd = ARC_REG_IC_IVIL;
248         } else {
249                 /* d$ cmd: INV (discard or wback-n-discard) OR FLUSH (wback) */
250                 aux_cmd = op & OP_INV ? ARC_REG_DC_IVDL : ARC_REG_DC_FLDL;
251         }
252
253         /* Ensure we properly floor/ceil the non-line aligned/sized requests
254          * and have @paddr - aligned to cache line and integral @num_lines.
255          * This however can be avoided for page sized since:
256          *  -@paddr will be cache-line aligned already (being page aligned)
257          *  -@sz will be integral multiple of line size (being page sized).
258          */
259         if (!full_page) {
260                 sz += paddr & ~CACHE_LINE_MASK;
261                 paddr &= CACHE_LINE_MASK;
262                 vaddr &= CACHE_LINE_MASK;
263         }
264
265         num_lines = DIV_ROUND_UP(sz, L1_CACHE_BYTES);
266
267         /* MMUv2 and before: paddr contains stuffed vaddrs bits */
268         paddr |= (vaddr >> PAGE_SHIFT) & 0x1F;
269
270         while (num_lines-- > 0) {
271                 write_aux_reg(aux_cmd, paddr);
272                 paddr += L1_CACHE_BYTES;
273         }
274 }
275
276 /*
277  * For ARC700 MMUv3 I-cache and D-cache flushes
278  * Also reused for HS38 aliasing I-cache configuration
279  */
280 static inline
281 void __cache_line_loop_v3(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
282                           unsigned long sz, const int op)
283 {
284         unsigned int aux_cmd, aux_tag;
285         int num_lines;
286         const int full_page = __builtin_constant_p(sz) && sz == PAGE_SIZE;
287
288         if (op == OP_INV_IC) {
289                 aux_cmd = ARC_REG_IC_IVIL;
290                 aux_tag = ARC_REG_IC_PTAG;
291         } else {
292                 aux_cmd = op & OP_INV ? ARC_REG_DC_IVDL : ARC_REG_DC_FLDL;
293                 aux_tag = ARC_REG_DC_PTAG;
294         }
295
296         /* Ensure we properly floor/ceil the non-line aligned/sized requests
297          * and have @paddr - aligned to cache line and integral @num_lines.
298          * This however can be avoided for page sized since:
299          *  -@paddr will be cache-line aligned already (being page aligned)
300          *  -@sz will be integral multiple of line size (being page sized).
301          */
302         if (!full_page) {
303                 sz += paddr & ~CACHE_LINE_MASK;
304                 paddr &= CACHE_LINE_MASK;
305                 vaddr &= CACHE_LINE_MASK;
306         }
307         num_lines = DIV_ROUND_UP(sz, L1_CACHE_BYTES);
308
309         /*
310          * MMUv3, cache ops require paddr in PTAG reg
311          * if V-P const for loop, PTAG can be written once outside loop
312          */
313         if (full_page)
314                 write_aux_reg(aux_tag, paddr);
315
316         /*
317          * This is technically for MMU v4, using the MMU v3 programming model
318          * Special work for HS38 aliasing I-cache configuration with PAE40
319          *   - upper 8 bits of paddr need to be written into PTAG_HI
320          *   - (and needs to be written before the lower 32 bits)
321          * Note that PTAG_HI is hoisted outside the line loop
322          */
323         if (is_pae40_enabled() && op == OP_INV_IC)
324                 write_aux_reg(ARC_REG_IC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
325
326         while (num_lines-- > 0) {
327                 if (!full_page) {
328                         write_aux_reg(aux_tag, paddr);
329                         paddr += L1_CACHE_BYTES;
330                 }
331
332                 write_aux_reg(aux_cmd, vaddr);
333                 vaddr += L1_CACHE_BYTES;
334         }
335 }
336
337 /*
338  * In HS38x (MMU v4), I-cache is VIPT (can alias), D-cache is PIPT
339  * Here's how cache ops are implemented
340  *
341  *  - D-cache: only paddr needed (in DC_IVDL/DC_FLDL)
342  *  - I-cache Non Aliasing: Despite VIPT, only paddr needed (in IC_IVIL)
343  *  - I-cache Aliasing: Both vaddr and paddr needed (in IC_IVIL, IC_PTAG
344  *    respectively, similar to MMU v3 programming model, hence
345  *    __cache_line_loop_v3() is used)
346  *
347  * If PAE40 is enabled, independent of aliasing considerations, the higher bits
348  * needs to be written into PTAG_HI
349  */
350 static inline
351 void __cache_line_loop_v4(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
352                           unsigned long sz, const int cacheop)
353 {
354         unsigned int aux_cmd;
355         int num_lines;
356         const int full_page_op = __builtin_constant_p(sz) && sz == PAGE_SIZE;
357
358         if (cacheop == OP_INV_IC) {
359                 aux_cmd = ARC_REG_IC_IVIL;
360         } else {
361                 /* d$ cmd: INV (discard or wback-n-discard) OR FLUSH (wback) */
362                 aux_cmd = cacheop & OP_INV ? ARC_REG_DC_IVDL : ARC_REG_DC_FLDL;
363         }
364
365         /* Ensure we properly floor/ceil the non-line aligned/sized requests
366          * and have @paddr - aligned to cache line and integral @num_lines.
367          * This however can be avoided for page sized since:
368          *  -@paddr will be cache-line aligned already (being page aligned)
369          *  -@sz will be integral multiple of line size (being page sized).
370          */
371         if (!full_page_op) {
372                 sz += paddr & ~CACHE_LINE_MASK;
373                 paddr &= CACHE_LINE_MASK;
374         }
375
376         num_lines = DIV_ROUND_UP(sz, L1_CACHE_BYTES);
377
378         /*
379          * For HS38 PAE40 configuration
380          *   - upper 8 bits of paddr need to be written into PTAG_HI
381          *   - (and needs to be written before the lower 32 bits)
382          */
383         if (is_pae40_enabled()) {
384                 if (cacheop == OP_INV_IC)
385                         /*
386                          * Non aliasing I-cache in HS38,
387                          * aliasing I-cache handled in __cache_line_loop_v3()
388                          */
389                         write_aux_reg(ARC_REG_IC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
390                 else
391                         write_aux_reg(ARC_REG_DC_PTAG_HI, (u64)paddr >> 32);
392         }
393
394         while (num_lines-- > 0) {
395                 write_aux_reg(aux_cmd, paddr);
396                 paddr += L1_CACHE_BYTES;
397         }
398 }
399
400 #if (CONFIG_ARC_MMU_VER < 3)
401 #define __cache_line_loop       __cache_line_loop_v2
402 #elif (CONFIG_ARC_MMU_VER == 3)
403 #define __cache_line_loop       __cache_line_loop_v3
404 #elif (CONFIG_ARC_MMU_VER > 3)
405 #define __cache_line_loop       __cache_line_loop_v4
406 #endif
407
408 #ifdef CONFIG_ARC_HAS_DCACHE
409
410 /***************************************************************
411  * Machine specific helpers for Entire D-Cache or Per Line ops
412  */
413
414 static inline void __before_dc_op(const int op)
415 {
416         if (op == OP_FLUSH_N_INV) {
417                 /* Dcache provides 2 cmd: FLUSH or INV
418                  * INV inturn has sub-modes: DISCARD or FLUSH-BEFORE
419                  * flush-n-inv is achieved by INV cmd but with IM=1
420                  * So toggle INV sub-mode depending on op request and default
421                  */
422                 const unsigned int ctl = ARC_REG_DC_CTRL;
423                 write_aux_reg(ctl, read_aux_reg(ctl) | DC_CTRL_INV_MODE_FLUSH);
424         }
425 }
426
427 static inline void __after_dc_op(const int op)
428 {
429         if (op & OP_FLUSH) {
430                 const unsigned int ctl = ARC_REG_DC_CTRL;
431                 unsigned int reg;
432
433                 /* flush / flush-n-inv both wait */
434                 while ((reg = read_aux_reg(ctl)) & DC_CTRL_FLUSH_STATUS)
435                         ;
436
437                 /* Switch back to default Invalidate mode */
438                 if (op == OP_FLUSH_N_INV)
439                         write_aux_reg(ctl, reg & ~DC_CTRL_INV_MODE_FLUSH);
440         }
441 }
442
443 /*
444  * Operation on Entire D-Cache
445  * @op = {OP_INV, OP_FLUSH, OP_FLUSH_N_INV}
446  * Note that constant propagation ensures all the checks are gone
447  * in generated code
448  */
449 static inline void __dc_entire_op(const int op)
450 {
451         int aux;
452
453         __before_dc_op(op);
454
455         if (op & OP_INV)        /* Inv or flush-n-inv use same cmd reg */
456                 aux = ARC_REG_DC_IVDC;
457         else
458                 aux = ARC_REG_DC_FLSH;
459
460         write_aux_reg(aux, 0x1);
461
462         __after_dc_op(op);
463 }
464
465 /* For kernel mappings cache operation: index is same as paddr */
466 #define __dc_line_op_k(p, sz, op)       __dc_line_op(p, p, sz, op)
467
468 /*
469  * D-Cache Line ops: Per Line INV (discard or wback+discard) or FLUSH (wback)
470  */
471 static inline void __dc_line_op(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
472                                 unsigned long sz, const int op)
473 {
474         unsigned long flags;
475
476         local_irq_save(flags);
477
478         __before_dc_op(op);
479
480         __cache_line_loop(paddr, vaddr, sz, op);
481
482         __after_dc_op(op);
483
484         local_irq_restore(flags);
485 }
486
487 #else
488
489 #define __dc_entire_op(op)
490 #define __dc_line_op(paddr, vaddr, sz, op)
491 #define __dc_line_op_k(paddr, sz, op)
492
493 #endif /* CONFIG_ARC_HAS_DCACHE */
494
495 #ifdef CONFIG_ARC_HAS_ICACHE
496
497 static inline void __ic_entire_inv(void)
498 {
499         write_aux_reg(ARC_REG_IC_IVIC, 1);
500         read_aux_reg(ARC_REG_IC_CTRL);  /* blocks */
501 }
502
503 static inline void
504 __ic_line_inv_vaddr_local(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
505                           unsigned long sz)
506 {
507         unsigned long flags;
508
509         local_irq_save(flags);
510         (*_cache_line_loop_ic_fn)(paddr, vaddr, sz, OP_INV_IC);
511         local_irq_restore(flags);
512 }
513
514 #ifndef CONFIG_SMP
515
516 #define __ic_line_inv_vaddr(p, v, s)    __ic_line_inv_vaddr_local(p, v, s)
517
518 #else
519
520 struct ic_inv_args {
521         phys_addr_t paddr, vaddr;
522         int sz;
523 };
524
525 static void __ic_line_inv_vaddr_helper(void *info)
526 {
527         struct ic_inv_args *ic_inv = info;
528
529         __ic_line_inv_vaddr_local(ic_inv->paddr, ic_inv->vaddr, ic_inv->sz);
530 }
531
532 static void __ic_line_inv_vaddr(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr,
533                                 unsigned long sz)
534 {
535         struct ic_inv_args ic_inv = {
536                 .paddr = paddr,
537                 .vaddr = vaddr,
538                 .sz    = sz
539         };
540
541         on_each_cpu(__ic_line_inv_vaddr_helper, &ic_inv, 1);
542 }
543
544 #endif  /* CONFIG_SMP */
545
546 #else   /* !CONFIG_ARC_HAS_ICACHE */
547
548 #define __ic_entire_inv()
549 #define __ic_line_inv_vaddr(pstart, vstart, sz)
550
551 #endif /* CONFIG_ARC_HAS_ICACHE */
552
553 noinline void slc_op(phys_addr_t paddr, unsigned long sz, const int op)
554 {
555 #ifdef CONFIG_ISA_ARCV2
556         /*
557          * SLC is shared between all cores and concurrent aux operations from
558          * multiple cores need to be serialized using a spinlock
559          * A concurrent operation can be silently ignored and/or the old/new
560          * operation can remain incomplete forever (lockup in SLC_CTRL_BUSY loop
561          * below)
562          */
563         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
564         unsigned long flags;
565         unsigned int ctrl;
566
567         spin_lock_irqsave(&lock, flags);
568
569         /*
570          * The Region Flush operation is specified by CTRL.RGN_OP[11..9]
571          *  - b'000 (default) is Flush,
572          *  - b'001 is Invalidate if CTRL.IM == 0
573          *  - b'001 is Flush-n-Invalidate if CTRL.IM == 1
574          */
575         ctrl = read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL);
576
577         /* Don't rely on default value of IM bit */
578         if (!(op & OP_FLUSH))           /* i.e. OP_INV */
579                 ctrl &= ~SLC_CTRL_IM;   /* clear IM: Disable flush before Inv */
580         else
581                 ctrl |= SLC_CTRL_IM;
582
583         if (op & OP_INV)
584                 ctrl |= SLC_CTRL_RGN_OP_INV;    /* Inv or flush-n-inv */
585         else
586                 ctrl &= ~SLC_CTRL_RGN_OP_INV;
587
588         write_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL, ctrl);
589
590         /*
591          * Lower bits are ignored, no need to clip
592          * END needs to be setup before START (latter triggers the operation)
593          * END can't be same as START, so add (l2_line_sz - 1) to sz
594          */
595         write_aux_reg(ARC_REG_SLC_RGN_END, (paddr + sz + l2_line_sz - 1));
596         write_aux_reg(ARC_REG_SLC_RGN_START, paddr);
597
598         while (read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL) & SLC_CTRL_BUSY);
599
600         spin_unlock_irqrestore(&lock, flags);
601 #endif
602 }
603
604 /***********************************************************
605  * Exported APIs
606  */
607
608 /*
609  * Handle cache congruency of kernel and userspace mappings of page when kernel
610  * writes-to/reads-from
611  *
612  * The idea is to defer flushing of kernel mapping after a WRITE, possible if:
613  *  -dcache is NOT aliasing, hence any U/K-mappings of page are congruent
614  *  -U-mapping doesn't exist yet for page (finalised in update_mmu_cache)
615  *  -In SMP, if hardware caches are coherent
616  *
617  * There's a corollary case, where kernel READs from a userspace mapped page.
618  * If the U-mapping is not congruent to to K-mapping, former needs flushing.
619  */
620 void flush_dcache_page(struct page *page)
621 {
622         struct address_space *mapping;
623
624         if (!cache_is_vipt_aliasing()) {
625                 clear_bit(PG_dc_clean, &page->flags);
626                 return;
627         }
628
629         /* don't handle anon pages here */
630         mapping = page_mapping(page);
631         if (!mapping)
632                 return;
633
634         /*
635          * pagecache page, file not yet mapped to userspace
636          * Make a note that K-mapping is dirty
637          */
638         if (!mapping_mapped(mapping)) {
639                 clear_bit(PG_dc_clean, &page->flags);
640         } else if (page_mapcount(page)) {
641
642                 /* kernel reading from page with U-mapping */
643                 phys_addr_t paddr = (unsigned long)page_address(page);
644                 unsigned long vaddr = page->index << PAGE_SHIFT;
645
646                 if (addr_not_cache_congruent(paddr, vaddr))
647                         __flush_dcache_page(paddr, vaddr);
648         }
649 }
650 EXPORT_SYMBOL(flush_dcache_page);
651
652 /*
653  * DMA ops for systems with L1 cache only
654  * Make memory coherent with L1 cache by flushing/invalidating L1 lines
655  */
656 static void __dma_cache_wback_inv_l1(phys_addr_t start, unsigned long sz)
657 {
658         __dc_line_op_k(start, sz, OP_FLUSH_N_INV);
659 }
660
661 static void __dma_cache_inv_l1(phys_addr_t start, unsigned long sz)
662 {
663         __dc_line_op_k(start, sz, OP_INV);
664 }
665
666 static void __dma_cache_wback_l1(phys_addr_t start, unsigned long sz)
667 {
668         __dc_line_op_k(start, sz, OP_FLUSH);
669 }
670
671 /*
672  * DMA ops for systems with both L1 and L2 caches, but without IOC
673  * Both L1 and L2 lines need to be explicitly flushed/invalidated
674  */
675 static void __dma_cache_wback_inv_slc(phys_addr_t start, unsigned long sz)
676 {
677         __dc_line_op_k(start, sz, OP_FLUSH_N_INV);
678         slc_op(start, sz, OP_FLUSH_N_INV);
679 }
680
681 static void __dma_cache_inv_slc(phys_addr_t start, unsigned long sz)
682 {
683         __dc_line_op_k(start, sz, OP_INV);
684         slc_op(start, sz, OP_INV);
685 }
686
687 static void __dma_cache_wback_slc(phys_addr_t start, unsigned long sz)
688 {
689         __dc_line_op_k(start, sz, OP_FLUSH);
690         slc_op(start, sz, OP_FLUSH);
691 }
692
693 /*
694  * DMA ops for systems with IOC
695  * IOC hardware snoops all DMA traffic keeping the caches consistent with
696  * memory - eliding need for any explicit cache maintenance of DMA buffers
697  */
698 static void __dma_cache_wback_inv_ioc(phys_addr_t start, unsigned long sz) {}
699 static void __dma_cache_inv_ioc(phys_addr_t start, unsigned long sz) {}
700 static void __dma_cache_wback_ioc(phys_addr_t start, unsigned long sz) {}
701
702 /*
703  * Exported DMA API
704  */
705 void dma_cache_wback_inv(phys_addr_t start, unsigned long sz)
706 {
707         __dma_cache_wback_inv(start, sz);
708 }
709 EXPORT_SYMBOL(dma_cache_wback_inv);
710
711 void dma_cache_inv(phys_addr_t start, unsigned long sz)
712 {
713         __dma_cache_inv(start, sz);
714 }
715 EXPORT_SYMBOL(dma_cache_inv);
716
717 void dma_cache_wback(phys_addr_t start, unsigned long sz)
718 {
719         __dma_cache_wback(start, sz);
720 }
721 EXPORT_SYMBOL(dma_cache_wback);
722
723 /*
724  * This is API for making I/D Caches consistent when modifying
725  * kernel code (loadable modules, kprobes, kgdb...)
726  * This is called on insmod, with kernel virtual address for CODE of
727  * the module. ARC cache maintenance ops require PHY address thus we
728  * need to convert vmalloc addr to PHY addr
729  */
730 void flush_icache_range(unsigned long kstart, unsigned long kend)
731 {
732         unsigned int tot_sz;
733
734         WARN(kstart < TASK_SIZE, "%s() can't handle user vaddr", __func__);
735
736         /* Shortcut for bigger flush ranges.
737          * Here we don't care if this was kernel virtual or phy addr
738          */
739         tot_sz = kend - kstart;
740         if (tot_sz > PAGE_SIZE) {
741                 flush_cache_all();
742                 return;
743         }
744
745         /* Case: Kernel Phy addr (0x8000_0000 onwards) */
746         if (likely(kstart > PAGE_OFFSET)) {
747                 /*
748                  * The 2nd arg despite being paddr will be used to index icache
749                  * This is OK since no alternate virtual mappings will exist
750                  * given the callers for this case: kprobe/kgdb in built-in
751                  * kernel code only.
752                  */
753                 __sync_icache_dcache(kstart, kstart, kend - kstart);
754                 return;
755         }
756
757         /*
758          * Case: Kernel Vaddr (0x7000_0000 to 0x7fff_ffff)
759          * (1) ARC Cache Maintenance ops only take Phy addr, hence special
760          *     handling of kernel vaddr.
761          *
762          * (2) Despite @tot_sz being < PAGE_SIZE (bigger cases handled already),
763          *     it still needs to handle  a 2 page scenario, where the range
764          *     straddles across 2 virtual pages and hence need for loop
765          */
766         while (tot_sz > 0) {
767                 unsigned int off, sz;
768                 unsigned long phy, pfn;
769
770                 off = kstart % PAGE_SIZE;
771                 pfn = vmalloc_to_pfn((void *)kstart);
772                 phy = (pfn << PAGE_SHIFT) + off;
773                 sz = min_t(unsigned int, tot_sz, PAGE_SIZE - off);
774                 __sync_icache_dcache(phy, kstart, sz);
775                 kstart += sz;
776                 tot_sz -= sz;
777         }
778 }
779 EXPORT_SYMBOL(flush_icache_range);
780
781 /*
782  * General purpose helper to make I and D cache lines consistent.
783  * @paddr is phy addr of region
784  * @vaddr is typically user vaddr (breakpoint) or kernel vaddr (vmalloc)
785  *    However in one instance, when called by kprobe (for a breakpt in
786  *    builtin kernel code) @vaddr will be paddr only, meaning CDU operation will
787  *    use a paddr to index the cache (despite VIPT). This is fine since since a
788  *    builtin kernel page will not have any virtual mappings.
789  *    kprobe on loadable module will be kernel vaddr.
790  */
791 void __sync_icache_dcache(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr, int len)
792 {
793         __dc_line_op(paddr, vaddr, len, OP_FLUSH_N_INV);
794         __ic_line_inv_vaddr(paddr, vaddr, len);
795 }
796
797 /* wrapper to compile time eliminate alignment checks in flush loop */
798 void __inv_icache_page(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr)
799 {
800         __ic_line_inv_vaddr(paddr, vaddr, PAGE_SIZE);
801 }
802
803 /*
804  * wrapper to clearout kernel or userspace mappings of a page
805  * For kernel mappings @vaddr == @paddr
806  */
807 void __flush_dcache_page(phys_addr_t paddr, unsigned long vaddr)
808 {
809         __dc_line_op(paddr, vaddr & PAGE_MASK, PAGE_SIZE, OP_FLUSH_N_INV);
810 }
811
812 noinline void flush_cache_all(void)
813 {
814         unsigned long flags;
815
816         local_irq_save(flags);
817
818         __ic_entire_inv();
819         __dc_entire_op(OP_FLUSH_N_INV);
820
821         local_irq_restore(flags);
822
823 }
824
825 #ifdef CONFIG_ARC_CACHE_VIPT_ALIASING
826
827 void flush_cache_mm(struct mm_struct *mm)
828 {
829         flush_cache_all();
830 }
831
832 void flush_cache_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long u_vaddr,
833                       unsigned long pfn)
834 {
835         unsigned int paddr = pfn << PAGE_SHIFT;
836
837         u_vaddr &= PAGE_MASK;
838
839         __flush_dcache_page(paddr, u_vaddr);
840
841         if (vma->vm_flags & VM_EXEC)
842                 __inv_icache_page(paddr, u_vaddr);
843 }
844
845 void flush_cache_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,
846                        unsigned long end)
847 {
848         flush_cache_all();
849 }
850
851 void flush_anon_page(struct vm_area_struct *vma, struct page *page,
852                      unsigned long u_vaddr)
853 {
854         /* TBD: do we really need to clear the kernel mapping */
855         __flush_dcache_page(page_address(page), u_vaddr);
856         __flush_dcache_page(page_address(page), page_address(page));
857
858 }
859
860 #endif
861
862 void copy_user_highpage(struct page *to, struct page *from,
863         unsigned long u_vaddr, struct vm_area_struct *vma)
864 {
865         void *kfrom = kmap_atomic(from);
866         void *kto = kmap_atomic(to);
867         int clean_src_k_mappings = 0;
868
869         /*
870          * If SRC page was already mapped in userspace AND it's U-mapping is
871          * not congruent with K-mapping, sync former to physical page so that
872          * K-mapping in memcpy below, sees the right data
873          *
874          * Note that while @u_vaddr refers to DST page's userspace vaddr, it is
875          * equally valid for SRC page as well
876          *
877          * For !VIPT cache, all of this gets compiled out as
878          * addr_not_cache_congruent() is 0
879          */
880         if (page_mapcount(from) && addr_not_cache_congruent(kfrom, u_vaddr)) {
881                 __flush_dcache_page((unsigned long)kfrom, u_vaddr);
882                 clean_src_k_mappings = 1;
883         }
884
885         copy_page(kto, kfrom);
886
887         /*
888          * Mark DST page K-mapping as dirty for a later finalization by
889          * update_mmu_cache(). Although the finalization could have been done
890          * here as well (given that both vaddr/paddr are available).
891          * But update_mmu_cache() already has code to do that for other
892          * non copied user pages (e.g. read faults which wire in pagecache page
893          * directly).
894          */
895         clear_bit(PG_dc_clean, &to->flags);
896
897         /*
898          * if SRC was already usermapped and non-congruent to kernel mapping
899          * sync the kernel mapping back to physical page
900          */
901         if (clean_src_k_mappings) {
902                 __flush_dcache_page((unsigned long)kfrom, (unsigned long)kfrom);
903                 set_bit(PG_dc_clean, &from->flags);
904         } else {
905                 clear_bit(PG_dc_clean, &from->flags);
906         }
907
908         kunmap_atomic(kto);
909         kunmap_atomic(kfrom);
910 }
911
912 void clear_user_page(void *to, unsigned long u_vaddr, struct page *page)
913 {
914         clear_page(to);
915         clear_bit(PG_dc_clean, &page->flags);
916 }
917
918
919 /**********************************************************************
920  * Explicit Cache flush request from user space via syscall
921  * Needed for JITs which generate code on the fly
922  */
923 SYSCALL_DEFINE3(cacheflush, uint32_t, start, uint32_t, sz, uint32_t, flags)
924 {
925         /* TBD: optimize this */
926         flush_cache_all();
927         return 0;
928 }
929
930 void arc_cache_init(void)
931 {
932         unsigned int __maybe_unused cpu = smp_processor_id();
933         char str[256];
934
935         printk(arc_cache_mumbojumbo(0, str, sizeof(str)));
936
937         /*
938          * Only master CPU needs to execute rest of function:
939          *  - Assume SMP so all cores will have same cache config so
940          *    any geomtry checks will be same for all
941          *  - IOC setup / dma callbacks only need to be setup once
942          */
943         if (cpu)
944                 return;
945
946         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_ICACHE)) {
947                 struct cpuinfo_arc_cache *ic = &cpuinfo_arc700[cpu].icache;
948
949                 if (!ic->ver)
950                         panic("cache support enabled but non-existent cache\n");
951
952                 if (ic->line_len != L1_CACHE_BYTES)
953                         panic("ICache line [%d] != kernel Config [%d]",
954                               ic->line_len, L1_CACHE_BYTES);
955
956                 if (ic->ver != CONFIG_ARC_MMU_VER)
957                         panic("Cache ver [%d] doesn't match MMU ver [%d]\n",
958                               ic->ver, CONFIG_ARC_MMU_VER);
959
960                 /*
961                  * In MMU v4 (HS38x) the aliasing icache config uses IVIL/PTAG
962                  * pair to provide vaddr/paddr respectively, just as in MMU v3
963                  */
964                 if (is_isa_arcv2() && ic->alias)
965                         _cache_line_loop_ic_fn = __cache_line_loop_v3;
966                 else
967                         _cache_line_loop_ic_fn = __cache_line_loop;
968         }
969
970         if (IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_DCACHE)) {
971                 struct cpuinfo_arc_cache *dc = &cpuinfo_arc700[cpu].dcache;
972
973                 if (!dc->ver)
974                         panic("cache support enabled but non-existent cache\n");
975
976                 if (dc->line_len != L1_CACHE_BYTES)
977                         panic("DCache line [%d] != kernel Config [%d]",
978                               dc->line_len, L1_CACHE_BYTES);
979
980                 /* check for D-Cache aliasing on ARCompact: ARCv2 has PIPT */
981                 if (is_isa_arcompact()) {
982                         int handled = IS_ENABLED(CONFIG_ARC_CACHE_VIPT_ALIASING);
983
984                         if (dc->alias && !handled)
985                                 panic("Enable CONFIG_ARC_CACHE_VIPT_ALIASING\n");
986                         else if (!dc->alias && handled)
987                                 panic("Disable CONFIG_ARC_CACHE_VIPT_ALIASING\n");
988                 }
989         }
990
991         if (is_isa_arcv2() && l2_line_sz && !slc_enable) {
992
993                 /* IM set : flush before invalidate */
994                 write_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL,
995                         read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL) | SLC_CTRL_IM);
996
997                 write_aux_reg(ARC_REG_SLC_INVALIDATE, 1);
998
999                 /* Important to wait for flush to complete */
1000                 while (read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL) & SLC_CTRL_BUSY);
1001                 write_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL,
1002                         read_aux_reg(ARC_REG_SLC_CTRL) | SLC_CTRL_DISABLE);
1003         }
1004
1005         if (is_isa_arcv2() && ioc_exists) {
1006                 /* IO coherency base - 0x8z */
1007                 write_aux_reg(ARC_REG_IO_COH_AP0_BASE, 0x80000);
1008                 /* IO coherency aperture size - 512Mb: 0x8z-0xAz */
1009                 write_aux_reg(ARC_REG_IO_COH_AP0_SIZE, 0x11);
1010                 /* Enable partial writes */
1011                 write_aux_reg(ARC_REG_IO_COH_PARTIAL, 1);
1012                 /* Enable IO coherency */
1013                 write_aux_reg(ARC_REG_IO_COH_ENABLE, 1);
1014
1015                 __dma_cache_wback_inv = __dma_cache_wback_inv_ioc;
1016                 __dma_cache_inv = __dma_cache_inv_ioc;
1017                 __dma_cache_wback = __dma_cache_wback_ioc;
1018         } else if (is_isa_arcv2() && l2_line_sz && slc_enable) {
1019                 __dma_cache_wback_inv = __dma_cache_wback_inv_slc;
1020                 __dma_cache_inv = __dma_cache_inv_slc;
1021                 __dma_cache_wback = __dma_cache_wback_slc;
1022         } else {
1023                 __dma_cache_wback_inv = __dma_cache_wback_inv_l1;
1024                 __dma_cache_inv = __dma_cache_inv_l1;
1025                 __dma_cache_wback = __dma_cache_wback_l1;
1026         }
1027 }