arch/arm/include/asm/tlbflush.h

   1 /*
   2  *  arch/arm/include/asm/tlbflush.h
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1999-2003 Russell King
   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 #ifndef _ASMARM_TLBFLUSH_H
  11 #define _ASMARM_TLBFLUSH_H
  12
  13 #ifdef CONFIG_MMU
  14
  15 #include <asm/glue.h>
  16
  17 #define TLB_V3_PAGE     (1 << 0)
  18 #define TLB_V4_U_PAGE   (1 << 1)
  19 #define TLB_V4_D_PAGE   (1 << 2)
  20 #define TLB_V4_I_PAGE   (1 << 3)
  21 #define TLB_V6_U_PAGE   (1 << 4)
  22 #define TLB_V6_D_PAGE   (1 << 5)
  23 #define TLB_V6_I_PAGE   (1 << 6)
  24
  25 #define TLB_V3_FULL     (1 << 8)
  26 #define TLB_V4_U_FULL   (1 << 9)
  27 #define TLB_V4_D_FULL   (1 << 10)
  28 #define TLB_V4_I_FULL   (1 << 11)
  29 #define TLB_V6_U_FULL   (1 << 12)
  30 #define TLB_V6_D_FULL   (1 << 13)
  31 #define TLB_V6_I_FULL   (1 << 14)
  32
  33 #define TLB_V6_U_ASID   (1 << 16)
  34 #define TLB_V6_D_ASID   (1 << 17)
  35 #define TLB_V6_I_ASID   (1 << 18)
  36
  37 #define TLB_V6_BP       (1 << 19)
  38
  39 /* Unified Inner Shareable TLB operations (ARMv7 MP extensions) */
  40 #define TLB_V7_UIS_PAGE (1 << 20)
  41 #define TLB_V7_UIS_FULL (1 << 21)
  42 #define TLB_V7_UIS_ASID (1 << 22)
  43 #define TLB_V7_UIS_BP   (1 << 23)
  44
  45 #define TLB_BARRIER     (1 << 28)
  46 #define TLB_L2CLEAN_FR  (1 << 29)               /* Feroceon */
  47 #define TLB_DCLEAN      (1 << 30)
  48 #define TLB_WB          (1 << 31)
  49
  50 /*
  51  *      MMU TLB Model
  52  *      =============
  53  *
  54  *      We have the following to choose from:
  55  *        v3    - ARMv3
  56  *        v4    - ARMv4 without write buffer
  57  *        v4wb  - ARMv4 with write buffer without I TLB flush entry instruction
  58  *        v4wbi - ARMv4 with write buffer with I TLB flush entry instruction
  59  *        fr    - Feroceon (v4wbi with non-outer-cacheable page table walks)
  60  *        fa    - Faraday (v4 with write buffer with UTLB)
  61  *        v6wbi - ARMv6 with write buffer with I TLB flush entry instruction
  62  *        v7wbi - identical to v6wbi
  63  */
  64 #undef _TLB
  65 #undef MULTI_TLB
  66
  67 #ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
  68 #define MULTI_TLB 1
  69 #endif
  70
  71 #define v4_tlb_flags    (TLB_V4_U_FULL | TLB_V4_U_PAGE)
  72
  73 #ifdef CONFIG_CPU_TLB_V4WT
  74 # define v4_possible_flags      v4_tlb_flags
  75 # define v4_always_flags        v4_tlb_flags
  76 # ifdef _TLB
  77 #  define MULTI_TLB 1
  78 # else
  79 #  define _TLB v4
  80 # endif
  81 #else
  82 # define v4_possible_flags      0
  83 # define v4_always_flags        (-1UL)
  84 #endif
  85
  86 #define fa_tlb_flags    (TLB_WB | TLB_DCLEAN | TLB_BARRIER | \
  87                          TLB_V4_U_FULL | TLB_V4_U_PAGE)
  88
  89 #ifdef CONFIG_CPU_TLB_FA
  90 # define fa_possible_flags      fa_tlb_flags
  91 # define fa_always_flags        fa_tlb_flags
  92 # ifdef _TLB
  93 #  define MULTI_TLB 1
  94 # else
  95 #  define _TLB fa
  96 # endif
  97 #else
  98 # define fa_possible_flags      0
  99 # define fa_always_flags        (-1UL)
 100 #endif
 101
 102 #define v4wbi_tlb_flags (TLB_WB | TLB_DCLEAN | \
 103                          TLB_V4_I_FULL | TLB_V4_D_FULL | \
 104                          TLB_V4_I_PAGE | TLB_V4_D_PAGE)
 105
 106 #ifdef CONFIG_CPU_TLB_V4WBI
 107 # define v4wbi_possible_flags   v4wbi_tlb_flags
 108 # define v4wbi_always_flags     v4wbi_tlb_flags
 109 # ifdef _TLB
 110 #  define MULTI_TLB 1
 111 # else
 112 #  define _TLB v4wbi
 113 # endif
 114 #else
 115 # define v4wbi_possible_flags   0
 116 # define v4wbi_always_flags     (-1UL)
 117 #endif
 118
 119 #define fr_tlb_flags    (TLB_WB | TLB_DCLEAN | TLB_L2CLEAN_FR | \
 120                          TLB_V4_I_FULL | TLB_V4_D_FULL | \
 121                          TLB_V4_I_PAGE | TLB_V4_D_PAGE)
 122
 123 #ifdef CONFIG_CPU_TLB_FEROCEON
 124 # define fr_possible_flags      fr_tlb_flags
 125 # define fr_always_flags        fr_tlb_flags
 126 # ifdef _TLB
 127 #  define MULTI_TLB 1
 128 # else
 129 #  define _TLB v4wbi
 130 # endif
 131 #else
 132 # define fr_possible_flags      0
 133 # define fr_always_flags        (-1UL)
 134 #endif
 135
 136 #define v4wb_tlb_flags  (TLB_WB | TLB_DCLEAN | \
 137                          TLB_V4_I_FULL | TLB_V4_D_FULL | \
 138                          TLB_V4_D_PAGE)
 139
 140 #ifdef CONFIG_CPU_TLB_V4WB
 141 # define v4wb_possible_flags    v4wb_tlb_flags
 142 # define v4wb_always_flags      v4wb_tlb_flags
 143 # ifdef _TLB
 144 #  define MULTI_TLB 1
 145 # else
 146 #  define _TLB v4wb
 147 # endif
 148 #else
 149 # define v4wb_possible_flags    0
 150 # define v4wb_always_flags      (-1UL)
 151 #endif
 152
 153 #define v6wbi_tlb_flags (TLB_WB | TLB_DCLEAN | TLB_BARRIER | \
 154                          TLB_V6_I_FULL | TLB_V6_D_FULL | \
 155                          TLB_V6_I_PAGE | TLB_V6_D_PAGE | \
 156                          TLB_V6_I_ASID | TLB_V6_D_ASID | \
 157                          TLB_V6_BP)
 158
 159 #ifdef CONFIG_CPU_TLB_V6
 160 # define v6wbi_possible_flags   v6wbi_tlb_flags
 161 # define v6wbi_always_flags     v6wbi_tlb_flags
 162 # ifdef _TLB
 163 #  define MULTI_TLB 1
 164 # else
 165 #  define _TLB v6wbi
 166 # endif
 167 #else
 168 # define v6wbi_possible_flags   0
 169 # define v6wbi_always_flags     (-1UL)
 170 #endif
 171
 172 #define v7wbi_tlb_flags_smp     (TLB_WB | TLB_DCLEAN | TLB_BARRIER | \
 173                                  TLB_V7_UIS_FULL | TLB_V7_UIS_PAGE | \
 174                                  TLB_V7_UIS_ASID | TLB_V7_UIS_BP)
 175 #define v7wbi_tlb_flags_up      (TLB_WB | TLB_DCLEAN | TLB_BARRIER | \
 176                                  TLB_V6_U_FULL | TLB_V6_U_PAGE | \
 177                                  TLB_V6_U_ASID | TLB_V6_BP)
 178
 179 #ifdef CONFIG_CPU_TLB_V7
 180
 181 # ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
 182 #  define v7wbi_possible_flags  (v7wbi_tlb_flags_smp | v7wbi_tlb_flags_up)
 183 #  define v7wbi_always_flags    (v7wbi_tlb_flags_smp & v7wbi_tlb_flags_up)
 184 # elif defined(CONFIG_SMP)
 185 #  define v7wbi_possible_flags  v7wbi_tlb_flags_smp
 186 #  define v7wbi_always_flags    v7wbi_tlb_flags_smp
 187 # else
 188 #  define v7wbi_possible_flags  v7wbi_tlb_flags_up
 189 #  define v7wbi_always_flags    v7wbi_tlb_flags_up
 190 # endif
 191 # ifdef _TLB
 192 #  define MULTI_TLB 1
 193 # else
 194 #  define _TLB v7wbi
 195 # endif
 196 #else
 197 # define v7wbi_possible_flags   0
 198 # define v7wbi_always_flags     (-1UL)
 199 #endif
 200
 201 #ifndef _TLB
 202 #error Unknown TLB model
 203 #endif
 204
 205 #ifndef __ASSEMBLY__
 206
 207 #include <linux/sched.h>
 208
 209 struct cpu_tlb_fns {
 210         void (*flush_user_range)(unsigned long, unsigned long, struct vm_area_struct *);
 211         void (*flush_kern_range)(unsigned long, unsigned long);
 212         unsigned long tlb_flags;
 213 };
 214
 215 /*
 216  * Select the calling method
 217  */
 218 #ifdef MULTI_TLB
 219
 220 #define __cpu_flush_user_tlb_range      cpu_tlb.flush_user_range
 221 #define __cpu_flush_kern_tlb_range      cpu_tlb.flush_kern_range
 222
 223 #else
 224
 225 #define __cpu_flush_user_tlb_range      __glue(_TLB,_flush_user_tlb_range)
 226 #define __cpu_flush_kern_tlb_range      __glue(_TLB,_flush_kern_tlb_range)
 227
 228 extern void __cpu_flush_user_tlb_range(unsigned long, unsigned long, struct vm_area_struct *);
 229 extern void __cpu_flush_kern_tlb_range(unsigned long, unsigned long);
 230
 231 #endif
 232
 233 extern struct cpu_tlb_fns cpu_tlb;
 234
 235 #define __cpu_tlb_flags                 cpu_tlb.tlb_flags
 236
 237 /*
 238  *      TLB Management
 239  *      ==============
 240  *
 241  *      The arch/arm/mm/tlb-*.S files implement these methods.
 242  *
 243  *      The TLB specific code is expected to perform whatever tests it
 244  *      needs to determine if it should invalidate the TLB for each
 245  *      call.  Start addresses are inclusive and end addresses are
 246  *      exclusive; it is safe to round these addresses down.
 247  *
 248  *      flush_tlb_all()
 249  *
 250  *              Invalidate the entire TLB.
 251  *
 252  *      flush_tlb_mm(mm)
 253  *
 254  *              Invalidate all TLB entries in a particular address
 255  *              space.
 256  *              - mm    - mm_struct describing address space
 257  *
 258  *      flush_tlb_range(mm,start,end)
 259  *
 260  *              Invalidate a range of TLB entries in the specified
 261  *              address space.
 262  *              - mm    - mm_struct describing address space
 263  *              - start - start address (may not be aligned)
 264  *              - end   - end address (exclusive, may not be aligned)
 265  *
 266  *      flush_tlb_page(vaddr,vma)
 267  *
 268  *              Invalidate the specified page in the specified address range.
 269  *              - vaddr - virtual address (may not be aligned)
 270  *              - vma   - vma_struct describing address range
 271  *
 272  *      flush_kern_tlb_page(kaddr)
 273  *
 274  *              Invalidate the TLB entry for the specified page.  The address
 275  *              will be in the kernels virtual memory space.  Current uses
 276  *              only require the D-TLB to be invalidated.
 277  *              - kaddr - Kernel virtual memory address
 278  */
 279
 280 /*
 281  * We optimise the code below by:
 282  *  - building a set of TLB flags that might be set in __cpu_tlb_flags
 283  *  - building a set of TLB flags that will always be set in __cpu_tlb_flags
 284  *  - if we're going to need __cpu_tlb_flags, access it once and only once
 285  *
 286  * This allows us to build optimal assembly for the single-CPU type case,
 287  * and as close to optimal given the compiler constrants for multi-CPU
 288  * case.  We could do better for the multi-CPU case if the compiler
 289  * implemented the "%?" method, but this has been discontinued due to too
 290  * many people getting it wrong.
 291  */
 292 #define possible_tlb_flags      (v4_possible_flags | \
 293                                  v4wbi_possible_flags | \
 294                                  fr_possible_flags | \
 295                                  v4wb_possible_flags | \
 296                                  fa_possible_flags | \
 297                                  v6wbi_possible_flags | \
 298                                  v7wbi_possible_flags)
 299
 300 #define always_tlb_flags        (v4_always_flags & \
 301                                  v4wbi_always_flags & \
 302                                  fr_always_flags & \
 303                                  v4wb_always_flags & \
 304                                  fa_always_flags & \
 305                                  v6wbi_always_flags & \
 306                                  v7wbi_always_flags)
 307
 308 #define tlb_flag(f)     ((always_tlb_flags & (f)) || (__tlb_flag & possible_tlb_flags & (f)))
 309
 310 #define __tlb_op(f, insnarg, arg)                                       \
 311         do {                                                            \
 312                 if (always_tlb_flags & (f))                             \
 313                         asm("mcr " insnarg                              \
 314                             : : "r" (arg) : "cc");                      \
 315                 else if (possible_tlb_flags & (f))                      \
 316                         asm("tst %1, %2\n\t"                            \
 317                             "mcrne " insnarg                            \
 318                             : : "r" (arg), "r" (__tlb_flag), "Ir" (f)   \
 319                             : "cc");                                    \
 320         } while (0)
 321
 322 #define tlb_op(f, regs, arg)    __tlb_op(f, "p15, 0, %0, " regs, arg)
 323 #define tlb_l2_op(f, regs, arg) __tlb_op(f, "p15, 1, %0, " regs, arg)
 324
 325 static inline void local_flush_tlb_all(void)
 326 {
 327         const int zero = 0;
 328         const unsigned int __tlb_flag = __cpu_tlb_flags;
 329
 330         if (tlb_flag(TLB_WB))
 331                 dsb();
 332
 333         tlb_op(TLB_V3_FULL, "c6, c0, 0", zero);
 334         tlb_op(TLB_V4_U_FULL | TLB_V6_U_FULL, "c8, c7, 0", zero);
 335         tlb_op(TLB_V4_D_FULL | TLB_V6_D_FULL, "c8, c6, 0", zero);
 336         tlb_op(TLB_V4_I_FULL | TLB_V6_I_FULL, "c8, c5, 0", zero);
 337         tlb_op(TLB_V7_UIS_FULL, "c8, c3, 0", zero);
 338
 339         if (tlb_flag(TLB_BARRIER)) {
 340                 dsb();
 341                 isb();
 342         }
 343 }
 344
 345 static inline void local_flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm)
 346 {
 347         const int zero = 0;
 348         const int asid = ASID(mm);
 349         const unsigned int __tlb_flag = __cpu_tlb_flags;
 350
 351         if (tlb_flag(TLB_WB))
 352                 dsb();
 353
 354         if (possible_tlb_flags & (TLB_V3_FULL|TLB_V4_U_FULL|TLB_V4_D_FULL|TLB_V4_I_FULL)) {
 355                 if (cpumask_test_cpu(get_cpu(), mm_cpumask(mm))) {
 356                         tlb_op(TLB_V3_FULL, "c6, c0, 0", zero);
 357                         tlb_op(TLB_V4_U_FULL, "c8, c7, 0", zero);
 358                         tlb_op(TLB_V4_D_FULL, "c8, c6, 0", zero);
 359                         tlb_op(TLB_V4_I_FULL, "c8, c5, 0", zero);
 360                 }
 361                 put_cpu();
 362         }
 363
 364         tlb_op(TLB_V6_U_ASID, "c8, c7, 2", asid);
 365         tlb_op(TLB_V6_D_ASID, "c8, c6, 2", asid);
 366         tlb_op(TLB_V6_I_ASID, "c8, c5, 2", asid);
 367 #ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_720789
 368         tlb_op(TLB_V7_UIS_ASID, "c8, c3, 0", zero);
 369 #else
 370         tlb_op(TLB_V7_UIS_ASID, "c8, c3, 2", asid);
 371 #endif
 372
 373         if (tlb_flag(TLB_BARRIER))
 374                 dsb();
 375 }
 376
 377 static inline void
 378 local_flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr)
 379 {
 380         const int zero = 0;
 381         const unsigned int __tlb_flag = __cpu_tlb_flags;
 382
 383         uaddr = (uaddr & PAGE_MASK) | ASID(vma->vm_mm);
 384
 385         if (tlb_flag(TLB_WB))
 386                 dsb();
 387
 388         if (possible_tlb_flags & (TLB_V3_PAGE|TLB_V4_U_PAGE|TLB_V4_D_PAGE|TLB_V4_I_PAGE|TLB_V4_I_FULL) &&
 389             cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), mm_cpumask(vma->vm_mm))) {
 390                 tlb_op(TLB_V3_PAGE, "c6, c0, 0", uaddr);
 391                 tlb_op(TLB_V4_U_PAGE, "c8, c7, 1", uaddr);
 392                 tlb_op(TLB_V4_D_PAGE, "c8, c6, 1", uaddr);
 393                 tlb_op(TLB_V4_I_PAGE, "c8, c5, 1", uaddr);
 394                 if (!tlb_flag(TLB_V4_I_PAGE) && tlb_flag(TLB_V4_I_FULL))
 395                         asm("mcr p15, 0, %0, c8, c5, 0" : : "r" (zero) : "cc");
 396         }
 397
 398         tlb_op(TLB_V6_U_PAGE, "c8, c7, 1", uaddr);
 399         tlb_op(TLB_V6_D_PAGE, "c8, c6, 1", uaddr);
 400         tlb_op(TLB_V6_I_PAGE, "c8, c5, 1", uaddr);
 401 #ifdef CONFIG_ARM_ERRATA_720789
 402         tlb_op(TLB_V7_UIS_PAGE, "c8, c3, 3", uaddr & PAGE_MASK);
 403 #else
 404         tlb_op(TLB_V7_UIS_PAGE, "c8, c3, 1", uaddr);
 405 #endif
 406
 407         if (tlb_flag(TLB_BARRIER))
 408                 dsb();
 409 }
 410
 411 static inline void local_flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr)
 412 {
 413         const int zero = 0;
 414         const unsigned int __tlb_flag = __cpu_tlb_flags;
 415
 416         kaddr &= PAGE_MASK;
 417
 418         if (tlb_flag(TLB_WB))
 419                 dsb();
 420
 421         tlb_op(TLB_V3_PAGE, "c6, c0, 0", kaddr);
 422         tlb_op(TLB_V4_U_PAGE, "c8, c7, 1", kaddr);
 423         tlb_op(TLB_V4_D_PAGE, "c8, c6, 1", kaddr);
 424         tlb_op(TLB_V4_I_PAGE, "c8, c5, 1", kaddr);
 425         if (!tlb_flag(TLB_V4_I_PAGE) && tlb_flag(TLB_V4_I_FULL))
 426                 asm("mcr p15, 0, %0, c8, c5, 0" : : "r" (zero) : "cc");
 427
 428         tlb_op(TLB_V6_U_PAGE, "c8, c7, 1", kaddr);
 429         tlb_op(TLB_V6_D_PAGE, "c8, c6, 1", kaddr);
 430         tlb_op(TLB_V6_I_PAGE, "c8, c5, 1", kaddr);
 431         tlb_op(TLB_V7_UIS_PAGE, "c8, c3, 1", kaddr);
 432
 433         if (tlb_flag(TLB_BARRIER)) {
 434                 dsb();
 435                 isb();
 436         }
 437 }
 438
 439 static inline void local_flush_bp_all(void)
 440 {
 441         const int zero = 0;
 442         const unsigned int __tlb_flag = __cpu_tlb_flags;
 443
 444         if (tlb_flag(TLB_V7_UIS_BP))
 445                 asm("mcr p15, 0, %0, c7, c1, 6" : : "r" (zero));
 446         else if (tlb_flag(TLB_V6_BP))
 447                 asm("mcr p15, 0, %0, c7, c5, 6" : : "r" (zero));
 448
 449         if (tlb_flag(TLB_BARRIER))
 450                 isb();
 451 }
 452
 453 /*
 454  *      flush_pmd_entry
 455  *
 456  *      Flush a PMD entry (word aligned, or double-word aligned) to
 457  *      RAM if the TLB for the CPU we are running on requires this.
 458  *      This is typically used when we are creating PMD entries.
 459  *
 460  *      clean_pmd_entry
 461  *
 462  *      Clean (but don't drain the write buffer) if the CPU requires
 463  *      these operations.  This is typically used when we are removing
 464  *      PMD entries.
 465  */
 466 static inline void flush_pmd_entry(void *pmd)
 467 {
 468         const unsigned int __tlb_flag = __cpu_tlb_flags;
 469
 470         tlb_op(TLB_DCLEAN, "c7, c10, 1  @ flush_pmd", pmd);
 471         tlb_l2_op(TLB_L2CLEAN_FR, "c15, c9, 1  @ L2 flush_pmd", pmd);
 472
 473         if (tlb_flag(TLB_WB))
 474                 dsb();
 475 }
 476
 477 static inline void clean_pmd_entry(void *pmd)
 478 {
 479         const unsigned int __tlb_flag = __cpu_tlb_flags;
 480
 481         tlb_op(TLB_DCLEAN, "c7, c10, 1  @ flush_pmd", pmd);
 482         tlb_l2_op(TLB_L2CLEAN_FR, "c15, c9, 1  @ L2 flush_pmd", pmd);
 483 }
 484
 485 #undef tlb_op
 486 #undef tlb_flag
 487 #undef always_tlb_flags
 488 #undef possible_tlb_flags
 489
 490 /*
 491  * Convert calls to our calling convention.
 492  */
 493 #define local_flush_tlb_range(vma,start,end)    __cpu_flush_user_tlb_range(start,end,vma)
 494 #define local_flush_tlb_kernel_range(s,e)       __cpu_flush_kern_tlb_range(s,e)
 495
 496 #ifndef CONFIG_SMP
 497 #define flush_tlb_all           local_flush_tlb_all
 498 #define flush_tlb_mm            local_flush_tlb_mm
 499 #define flush_tlb_page          local_flush_tlb_page
 500 #define flush_tlb_kernel_page   local_flush_tlb_kernel_page
 501 #define flush_tlb_range         local_flush_tlb_range
 502 #define flush_tlb_kernel_range  local_flush_tlb_kernel_range
 503 #define flush_bp_all            local_flush_bp_all
 504 #else
 505 extern void flush_tlb_all(void);
 506 extern void flush_tlb_mm(struct mm_struct *mm);
 507 extern void flush_tlb_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long uaddr);
 508 extern void flush_tlb_kernel_page(unsigned long kaddr);
 509 extern void flush_tlb_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start, unsigned long end);
 510 extern void flush_tlb_kernel_range(unsigned long start, unsigned long end);
 511 extern void flush_bp_all(void);
 512 #endif
 513
 514 /*
 515  * If PG_dcache_clean is not set for the page, we need to ensure that any
 516  * cache entries for the kernels virtual memory range are written
 517  * back to the page. On ARMv6 and later, the cache coherency is handled via
 518  * the set_pte_at() function.
 519  */
 520 #if __LINUX_ARM_ARCH__ < 6
 521 extern void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 522         pte_t *ptep);
 523 #else
 524 static inline void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma,
 525                                     unsigned long addr, pte_t *ptep)
 526 {
 527 }
 528 #endif
 529
 530 #endif
 531
 532 #endif /* CONFIG_MMU */
 533
 534 #endif