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