← Back to branch summary

~martin-decky/helenos/rcu

« back to all changes in this revision

Viewing changes to kernel/arch/arm32/include/mm/page.h

  • Committer: Martin Decky
  • Date: 2009-08-04 11:19:19 UTC
  • Revision ID: martin@uranus.dsrg.hide.ms.mff.cuni.cz-20090804111919-evyclddlr3v5lhmp
Initial import

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
kernel/arch/arm32/include/mm/page.h
 
1
/*
 
2
 * Copyright (c) 2007 Pavel Jancik, Michal Kebrt
 
3
 * All rights reserved.
 
4
 *
 
5
 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 
6
 * modification, are permitted provided that the following conditions
 
7
 * are met:
 
8
 *
 
9
 * - Redistributions of source code must retain the above copyright
 
10
 *   notice, this list of conditions and the following disclaimer.
 
11
 * - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
 
12
 *   notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
 
13
 *   documentation and/or other materials provided with the distribution.
 
14
 * - The name of the author may not be used to endorse or promote products
 
15
 *   derived from this software without specific prior written permission.
 
16
 *
 
17
 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
 
18
 * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
 
19
 * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
 
20
 * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
 
21
 * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
 
22
 * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
 
23
 * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
 
24
 * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
 
25
 * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
 
26
 * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 
27
 */
 
28
 
 
29
/** @addtogroup arm32mm 
 
30
 * @{
 
31
 */
 
32
/** @file
 
33
 *  @brief Paging related declarations.
 
34
 */
 
35
 
 
36
#ifndef KERN_arm32_PAGE_H_
 
37
#define KERN_arm32_PAGE_H_
 
38
 
 
39
#include <arch/mm/frame.h>
 
40
#include <mm/mm.h>
 
41
#include <arch/exception.h>
 
42
 
 
43
#define PAGE_WIDTH      FRAME_WIDTH
 
44
#define PAGE_SIZE       FRAME_SIZE
 
45
 
 
46
#ifndef __ASM__
 
47
#       define KA2PA(x) (((uintptr_t) (x)) - 0x80000000)
 
48
#       define PA2KA(x) (((uintptr_t) (x)) + 0x80000000)
 
49
#else
 
50
#       define KA2PA(x) ((x) - 0x80000000)
 
51
#       define PA2KA(x) ((x) + 0x80000000)
 
52
#endif
 
53
 
 
54
#ifdef KERNEL
 
55
 
 
56
/* Number of entries in each level. */
 
57
#define PTL0_ENTRIES_ARCH       (2 << 12)       /* 4096 */
 
58
#define PTL1_ENTRIES_ARCH       0
 
59
#define PTL2_ENTRIES_ARCH       0
 
60
/* coarse page tables used (256 * 4 = 1KB per page) */
 
61
#define PTL3_ENTRIES_ARCH       (2 << 8)        /* 256 */
 
62
 
 
63
/* Page table sizes for each level. */
 
64
#define PTL0_SIZE_ARCH          FOUR_FRAMES
 
65
#define PTL1_SIZE_ARCH          0
 
66
#define PTL2_SIZE_ARCH          0
 
67
#define PTL3_SIZE_ARCH          ONE_FRAME
 
68
 
 
69
/* Macros calculating indices into page tables for each level. */
 
70
#define PTL0_INDEX_ARCH(vaddr)  (((vaddr) >> 20) & 0xfff)
 
71
#define PTL1_INDEX_ARCH(vaddr)  0
 
72
#define PTL2_INDEX_ARCH(vaddr)  0
 
73
#define PTL3_INDEX_ARCH(vaddr)  (((vaddr) >> 12) & 0x0ff)
 
74
 
 
75
/* Get PTE address accessors for each level. */
 
76
#define GET_PTL1_ADDRESS_ARCH(ptl0, i) \
 
77
        ((pte_t *) ((((pte_level0_t *)(ptl0))[(i)]).coarse_table_addr << 10))
 
78
#define GET_PTL2_ADDRESS_ARCH(ptl1, i) \
 
79
        (ptl1)
 
80
#define GET_PTL3_ADDRESS_ARCH(ptl2, i) \
 
81
        (ptl2)
 
82
#define GET_FRAME_ADDRESS_ARCH(ptl3, i) \
 
83
        ((uintptr_t) ((((pte_level1_t *)(ptl3))[(i)]).frame_base_addr << 12))
 
84
 
 
85
/* Set PTE address accessors for each level. */
 
86
#define SET_PTL0_ADDRESS_ARCH(ptl0) \
 
87
        (set_ptl0_addr((pte_level0_t *) (ptl0)))
 
88
#define SET_PTL1_ADDRESS_ARCH(ptl0, i, a) \
 
89
        (((pte_level0_t *) (ptl0))[(i)].coarse_table_addr = (a) >> 10)
 
90
#define SET_PTL2_ADDRESS_ARCH(ptl1, i, a)
 
91
#define SET_PTL3_ADDRESS_ARCH(ptl2, i, a)
 
92
#define SET_FRAME_ADDRESS_ARCH(ptl3, i, a) \
 
93
        (((pte_level1_t *) (ptl3))[(i)].frame_base_addr = (a) >> 12)
 
94
 
 
95
/* Get PTE flags accessors for each level. */
 
96
#define GET_PTL1_FLAGS_ARCH(ptl0, i) \
 
97
        get_pt_level0_flags((pte_level0_t *) (ptl0), (size_t) (i))
 
98
#define GET_PTL2_FLAGS_ARCH(ptl1, i) \
 
99
        PAGE_PRESENT
 
100
#define GET_PTL3_FLAGS_ARCH(ptl2, i) \
 
101
        PAGE_PRESENT
 
102
#define GET_FRAME_FLAGS_ARCH(ptl3, i) \
 
103
        get_pt_level1_flags((pte_level1_t *) (ptl3), (size_t) (i))
 
104
 
 
105
/* Set PTE flags accessors for each level. */
 
106
#define SET_PTL1_FLAGS_ARCH(ptl0, i, x) \
 
107
        set_pt_level0_flags((pte_level0_t *) (ptl0), (size_t) (i), (x))
 
108
#define SET_PTL2_FLAGS_ARCH(ptl1, i, x)
 
109
#define SET_PTL3_FLAGS_ARCH(ptl2, i, x)
 
110
#define SET_FRAME_FLAGS_ARCH(ptl3, i, x) \
 
111
        set_pt_level1_flags((pte_level1_t *) (ptl3), (size_t) (i), (x))
 
112
 
 
113
/* Macros for querying the last-level PTE entries. */
 
114
#define PTE_VALID_ARCH(pte) \
 
115
        (*((uint32_t *) (pte)) != 0)
 
116
#define PTE_PRESENT_ARCH(pte) \
 
117
        (((pte_level0_t *) (pte))->descriptor_type != 0)
 
118
#define PTE_GET_FRAME_ARCH(pte) \
 
119
        (((pte_level1_t *) (pte))->frame_base_addr << FRAME_WIDTH)
 
120
#define PTE_WRITABLE_ARCH(pte) \
 
121
        (((pte_level1_t *) (pte))->access_permission_0 == \
 
122
            PTE_AP_USER_RW_KERNEL_RW)
 
123
#define PTE_EXECUTABLE_ARCH(pte) \
 
124
        1
 
125
 
 
126
#ifndef __ASM__
 
127
 
 
128
/** Level 0 page table entry. */
 
129
typedef struct {
 
130
        /* 0b01 for coarse tables, see below for details */
 
131
        unsigned descriptor_type : 2;
 
132
        unsigned impl_specific : 3;
 
133
        unsigned domain : 4;
 
134
        unsigned should_be_zero : 1;
 
135
 
 
136
        /* Pointer to the coarse 2nd level page table (holding entries for small
 
137
         * (4KB) or large (64KB) pages. ARM also supports fine 2nd level page
 
138
         * tables that may hold even tiny pages (1KB) but they are bigger (4KB
 
139
         * per table in comparison with 1KB per the coarse table)
 
140
         */
 
141
        unsigned coarse_table_addr : 22;
 
142
} ATTRIBUTE_PACKED pte_level0_t;
 
143
 
 
144
/** Level 1 page table entry (small (4KB) pages used). */
 
145
typedef struct {
 
146
 
 
147
        /* 0b10 for small pages */
 
148
        unsigned descriptor_type : 2;
 
149
        unsigned bufferable : 1;
 
150
        unsigned cacheable : 1;
 
151
 
 
152
        /* access permissions for each of 4 subparts of a page
 
153
         * (for each 1KB when small pages used */
 
154
        unsigned access_permission_0 : 2;
 
155
        unsigned access_permission_1 : 2;
 
156
        unsigned access_permission_2 : 2;
 
157
        unsigned access_permission_3 : 2;
 
158
        unsigned frame_base_addr : 20;
 
159
} ATTRIBUTE_PACKED pte_level1_t;
 
160
 
 
161
 
 
162
/* Level 1 page tables access permissions */
 
163
 
 
164
/** User mode: no access, privileged mode: no access. */
 
165
#define PTE_AP_USER_NO_KERNEL_NO        0
 
166
 
 
167
/** User mode: no access, privileged mode: read/write. */
 
168
#define PTE_AP_USER_NO_KERNEL_RW        1
 
169
 
 
170
/** User mode: read only, privileged mode: read/write. */
 
171
#define PTE_AP_USER_RO_KERNEL_RW        2
 
172
 
 
173
/** User mode: read/write, privileged mode: read/write. */
 
174
#define PTE_AP_USER_RW_KERNEL_RW        3
 
175
 
 
176
 
 
177
/* pte_level0_t and pte_level1_t descriptor_type flags */
 
178
 
 
179
/** pte_level0_t and pte_level1_t "not present" flag (used in descriptor_type). */
 
180
#define PTE_DESCRIPTOR_NOT_PRESENT      0
 
181
 
 
182
/** pte_level0_t coarse page table flag (used in descriptor_type). */
 
183
#define PTE_DESCRIPTOR_COARSE_TABLE     1
 
184
 
 
185
/** pte_level1_t small page table flag (used in descriptor type). */
 
186
#define PTE_DESCRIPTOR_SMALL_PAGE       2
 
187
 
 
188
 
 
189
/** Sets the address of level 0 page table.
 
190
 *
 
191
 * @param pt    Pointer to the page table to set.
 
192
 */   
 
193
static inline void set_ptl0_addr(pte_level0_t *pt)
 
194
{
 
195
        asm volatile (
 
196
                "mcr p15, 0, %[pt], c2, c0, 0\n"
 
197
                :: [pt] "r" (pt)
 
198
        );
 
199
}
 
200
 
 
201
 
 
202
/** Returns level 0 page table entry flags.
 
203
 *
 
204
 *  @param pt     Level 0 page table.
 
205
 *  @param i      Index of the entry to return.
 
206
 */
 
207
static inline int get_pt_level0_flags(pte_level0_t *pt, size_t i)
 
208
{
 
209
        pte_level0_t *p = &pt[i];
 
210
        int np = (p->descriptor_type == PTE_DESCRIPTOR_NOT_PRESENT);
 
211
 
 
212
        return (np << PAGE_PRESENT_SHIFT) | (1 << PAGE_USER_SHIFT) |
 
213
            (1 << PAGE_READ_SHIFT) | (1 << PAGE_WRITE_SHIFT) |
 
214
            (1 << PAGE_EXEC_SHIFT) | (1 << PAGE_CACHEABLE_SHIFT);
 
215
}
 
216
 
 
217
/** Returns level 1 page table entry flags.
 
218
 *
 
219
 *  @param pt     Level 1 page table.
 
220
 *  @param i      Index of the entry to return.
 
221
 */
 
222
static inline int get_pt_level1_flags(pte_level1_t *pt, size_t i)
 
223
{
 
224
        pte_level1_t *p = &pt[i];
 
225
 
 
226
        int dt = p->descriptor_type;
 
227
        int ap = p->access_permission_0;
 
228
 
 
229
        return ((dt == PTE_DESCRIPTOR_NOT_PRESENT) << PAGE_PRESENT_SHIFT) |
 
230
            ((ap == PTE_AP_USER_RO_KERNEL_RW) << PAGE_READ_SHIFT) |
 
231
            ((ap == PTE_AP_USER_RW_KERNEL_RW) << PAGE_READ_SHIFT) |
 
232
            ((ap == PTE_AP_USER_RW_KERNEL_RW) << PAGE_WRITE_SHIFT) |
 
233
            ((ap != PTE_AP_USER_NO_KERNEL_RW) << PAGE_USER_SHIFT) |
 
234
            ((ap == PTE_AP_USER_NO_KERNEL_RW) << PAGE_READ_SHIFT) |
 
235
            ((ap == PTE_AP_USER_NO_KERNEL_RW) << PAGE_WRITE_SHIFT) |
 
236
            (1 << PAGE_EXEC_SHIFT) |
 
237
            (p->bufferable << PAGE_CACHEABLE);
 
238
}
 
239
 
 
240
 
 
241
/** Sets flags of level 0 page table entry.
 
242
 *
 
243
 *  @param pt     level 0 page table
 
244
 *  @param i      index of the entry to be changed
 
245
 *  @param flags  new flags
 
246
 */
 
247
static inline void set_pt_level0_flags(pte_level0_t *pt, size_t i, int flags)
 
248
{
 
249
        pte_level0_t *p = &pt[i];
 
250
 
 
251
        if (flags & PAGE_NOT_PRESENT) {
 
252
                p->descriptor_type = PTE_DESCRIPTOR_NOT_PRESENT;
 
253
                /*
 
254
                 * Ensures that the entry will be recognized as valid when
 
255
                 * PTE_VALID_ARCH applied.
 
256
                 */
 
257
                p->should_be_zero = 1;
 
258
        } else {
 
259
                p->descriptor_type = PTE_DESCRIPTOR_COARSE_TABLE;
 
260
                p->should_be_zero = 0;
 
261
    }
 
262
}
 
263
 
 
264
 
 
265
/** Sets flags of level 1 page table entry.
 
266
 *
 
267
 *  We use same access rights for the whole page. When page is not preset we
 
268
 *  store 1 in acess_rigts_3 so that at least one bit is 1 (to mark correct
 
269
 *  page entry, see #PAGE_VALID_ARCH).
 
270
 *
 
271
 *  @param pt     Level 1 page table.
 
272
 *  @param i      Index of the entry to be changed.
 
273
 *  @param flags  New flags.
 
274
 */  
 
275
static inline void set_pt_level1_flags(pte_level1_t *pt, size_t i, int flags)
 
276
{
 
277
        pte_level1_t *p = &pt[i];
 
278
        
 
279
        if (flags & PAGE_NOT_PRESENT) {
 
280
                p->descriptor_type = PTE_DESCRIPTOR_NOT_PRESENT;
 
281
                p->access_permission_3 = 1;
 
282
        } else {
 
283
                p->descriptor_type = PTE_DESCRIPTOR_SMALL_PAGE;
 
284
                p->access_permission_3 = p->access_permission_0;
 
285
        }
 
286
  
 
287
        p->cacheable = p->bufferable = (flags & PAGE_CACHEABLE) != 0;
 
288
 
 
289
        /* default access permission */
 
290
        p->access_permission_0 = p->access_permission_1 = 
 
291
            p->access_permission_2 = p->access_permission_3 =
 
292
            PTE_AP_USER_NO_KERNEL_RW;
 
293
 
 
294
        if (flags & PAGE_USER)  {
 
295
                if (flags & PAGE_READ) {
 
296
                        p->access_permission_0 = p->access_permission_1 = 
 
297
                            p->access_permission_2 = p->access_permission_3 = 
 
298
                            PTE_AP_USER_RO_KERNEL_RW;
 
299
                }
 
300
                if (flags & PAGE_WRITE) {
 
301
                        p->access_permission_0 = p->access_permission_1 = 
 
302
                            p->access_permission_2 = p->access_permission_3 = 
 
303
                            PTE_AP_USER_RW_KERNEL_RW; 
 
304
                }
 
305
        }
 
306
}
 
307
 
 
308
 
 
309
extern void page_arch_init(void);
 
310
 
 
311
 
 
312
#endif /* __ASM__ */
 
313
 
 
314
#endif /* KERNEL */
 
315
 
 
316
#endif
 
317
 
 
318
/** @}
 
319
 */