arch/ia64/hp/common/sba_iommu.c

   1 /*
   2 **  IA64 System Bus Adapter (SBA) I/O MMU manager
   3 **
   4 **      (c) Copyright 2002-2005 Alex Williamson
   5 **      (c) Copyright 2002-2003 Grant Grundler
   6 **      (c) Copyright 2002-2005 Hewlett-Packard Company
   7 **
   8 **      Portions (c) 2000 Grant Grundler (from parisc I/O MMU code)
   9 **      Portions (c) 1999 Dave S. Miller (from sparc64 I/O MMU code)
  10 **
  11 **      This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  12 **      it under the terms of the GNU General Public License as published by
  13 **      the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  14 **      (at your option) any later version.
  15 **
  16 **
  17 ** This module initializes the IOC (I/O Controller) found on HP
  18 ** McKinley machines and their successors.
  19 **
  20 */
  21
  22 #include <linux/types.h>
  23 #include <linux/kernel.h>
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/spinlock.h>
  26 #include <linux/slab.h>
  27 #include <linux/init.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29 #include <linux/string.h>
  30 #include <linux/pci.h>
  31 #include <linux/proc_fs.h>
  32 #include <linux/seq_file.h>
  33 #include <linux/acpi.h>
  34 #include <linux/efi.h>
  35 #include <linux/nodemask.h>
  36 #include <linux/bitops.h>         /* hweight64() */
  37 #include <linux/crash_dump.h>
  38 #include <linux/iommu-helper.h>
  39 #include <linux/dma-mapping.h>
  40 #include <linux/prefetch.h>
  41
  42 #include <asm/delay.h>          /* ia64_get_itc() */
  43 #include <asm/io.h>
  44 #include <asm/page.h>           /* PAGE_OFFSET */
  45 #include <asm/dma.h>
  46
  47 #include <asm/acpi-ext.h>
  48
  49 extern int swiotlb_late_init_with_default_size (size_t size);
  50
  51 #define PFX "IOC: "
  52
  53 /*
  54 ** Enabling timing search of the pdir resource map.  Output in /proc.
  55 ** Disabled by default to optimize performance.
  56 */
  57 #undef PDIR_SEARCH_TIMING
  58
  59 /*
  60 ** This option allows cards capable of 64bit DMA to bypass the IOMMU.  If
  61 ** not defined, all DMA will be 32bit and go through the TLB.
  62 ** There's potentially a conflict in the bio merge code with us
  63 ** advertising an iommu, but then bypassing it.  Since I/O MMU bypassing
  64 ** appears to give more performance than bio-level virtual merging, we'll
  65 ** do the former for now.  NOTE: BYPASS_SG also needs to be undef'd to
  66 ** completely restrict DMA to the IOMMU.
  67 */
  68 #define ALLOW_IOV_BYPASS
  69
  70 /*
  71 ** This option specifically allows/disallows bypassing scatterlists with
  72 ** multiple entries.  Coalescing these entries can allow better DMA streaming
  73 ** and in some cases shows better performance than entirely bypassing the
  74 ** IOMMU.  Performance increase on the order of 1-2% sequential output/input
  75 ** using bonnie++ on a RAID0 MD device (sym2 & mpt).
  76 */
  77 #undef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
  78
  79 /*
  80 ** If a device prefetches beyond the end of a valid pdir entry, it will cause
  81 ** a hard failure, ie. MCA.  Version 3.0 and later of the zx1 LBA should
  82 ** disconnect on 4k boundaries and prevent such issues.  If the device is
  83 ** particularly aggressive, this option will keep the entire pdir valid such
  84 ** that prefetching will hit a valid address.  This could severely impact
  85 ** error containment, and is therefore off by default.  The page that is
  86 ** used for spill-over is poisoned, so that should help debugging somewhat.
  87 */
  88 #undef FULL_VALID_PDIR
  89
  90 #define ENABLE_MARK_CLEAN
  91
  92 /*
  93 ** The number of debug flags is a clue - this code is fragile.  NOTE: since
  94 ** tightening the use of res_lock the resource bitmap and actual pdir are no
  95 ** longer guaranteed to stay in sync.  The sanity checking code isn't going to
  96 ** like that.
  97 */
  98 #undef DEBUG_SBA_INIT
  99 #undef DEBUG_SBA_RUN
 100 #undef DEBUG_SBA_RUN_SG
 101 #undef DEBUG_SBA_RESOURCE
 102 #undef ASSERT_PDIR_SANITY
 103 #undef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
 104 #undef DEBUG_BYPASS
 105
 106 #if defined(FULL_VALID_PDIR) && defined(ASSERT_PDIR_SANITY)
 107 #error FULL_VALID_PDIR and ASSERT_PDIR_SANITY are mutually exclusive
 108 #endif
 109
 110 #define SBA_INLINE      __inline__
 111 /* #define SBA_INLINE */
 112
 113 #ifdef DEBUG_SBA_INIT
 114 #define DBG_INIT(x...)  printk(x)
 115 #else
 116 #define DBG_INIT(x...)
 117 #endif
 118
 119 #ifdef DEBUG_SBA_RUN
 120 #define DBG_RUN(x...)   printk(x)
 121 #else
 122 #define DBG_RUN(x...)
 123 #endif
 124
 125 #ifdef DEBUG_SBA_RUN_SG
 126 #define DBG_RUN_SG(x...)        printk(x)
 127 #else
 128 #define DBG_RUN_SG(x...)
 129 #endif
 130
 131
 132 #ifdef DEBUG_SBA_RESOURCE
 133 #define DBG_RES(x...)   printk(x)
 134 #else
 135 #define DBG_RES(x...)
 136 #endif
 137
 138 #ifdef DEBUG_BYPASS
 139 #define DBG_BYPASS(x...)        printk(x)
 140 #else
 141 #define DBG_BYPASS(x...)
 142 #endif
 143
 144 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 145 #define ASSERT(expr) \
 146         if(!(expr)) { \
 147                 printk( "\n" __FILE__ ":%d: Assertion " #expr " failed!\n",__LINE__); \
 148                 panic(#expr); \
 149         }
 150 #else
 151 #define ASSERT(expr)
 152 #endif
 153
 154 /*
 155 ** The number of pdir entries to "free" before issuing
 156 ** a read to PCOM register to flush out PCOM writes.
 157 ** Interacts with allocation granularity (ie 4 or 8 entries
 158 ** allocated and free'd/purged at a time might make this
 159 ** less interesting).
 160 */
 161 #define DELAYED_RESOURCE_CNT    64
 162
 163 #define PCI_DEVICE_ID_HP_SX2000_IOC     0x12ec
 164
 165 #define ZX1_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_ZX1_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 166 #define ZX2_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_ZX2_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 167 #define REO_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_REO_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 168 #define SX1000_IOC_ID   ((PCI_DEVICE_ID_HP_SX1000_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 169 #define SX2000_IOC_ID   ((PCI_DEVICE_ID_HP_SX2000_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 170
 171 #define ZX1_IOC_OFFSET  0x1000  /* ACPI reports SBA, we want IOC */
 172
 173 #define IOC_FUNC_ID     0x000
 174 #define IOC_FCLASS      0x008   /* function class, bist, header, rev... */
 175 #define IOC_IBASE       0x300   /* IO TLB */
 176 #define IOC_IMASK       0x308
 177 #define IOC_PCOM        0x310
 178 #define IOC_TCNFG       0x318
 179 #define IOC_PDIR_BASE   0x320
 180
 181 #define IOC_ROPE0_CFG   0x500
 182 #define   IOC_ROPE_AO     0x10  /* Allow "Relaxed Ordering" */
 183
 184
 185 /* AGP GART driver looks for this */
 186 #define ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE    0x0000badbadc0ffeeUL
 187
 188 /*
 189 ** The zx1 IOC supports 4/8/16/64KB page sizes (see TCNFG register)
 190 **
 191 ** Some IOCs (sx1000) can run at the above pages sizes, but are
 192 ** really only supported using the IOC at a 4k page size.
 193 **
 194 ** iovp_size could only be greater than PAGE_SIZE if we are
 195 ** confident the drivers really only touch the next physical
 196 ** page iff that driver instance owns it.
 197 */
 198 static unsigned long iovp_size;
 199 static unsigned long iovp_shift;
 200 static unsigned long iovp_mask;
 201
 202 struct ioc {
 203         void __iomem    *ioc_hpa;       /* I/O MMU base address */
 204         char            *res_map;       /* resource map, bit == pdir entry */
 205         u64             *pdir_base;     /* physical base address */
 206         unsigned long   ibase;          /* pdir IOV Space base */
 207         unsigned long   imask;          /* pdir IOV Space mask */
 208
 209         unsigned long   *res_hint;      /* next avail IOVP - circular search */
 210         unsigned long   dma_mask;
 211         spinlock_t      res_lock;       /* protects the resource bitmap, but must be held when */
 212                                         /* clearing pdir to prevent races with allocations. */
 213         unsigned int    res_bitshift;   /* from the RIGHT! */
 214         unsigned int    res_size;       /* size of resource map in bytes */
 215 #ifdef CONFIG_NUMA
 216         unsigned int    node;           /* node where this IOC lives */
 217 #endif
 218 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
 219         spinlock_t      saved_lock;     /* may want to try to get this on a separate cacheline */
 220                                         /* than res_lock for bigger systems. */
 221         int             saved_cnt;
 222         struct sba_dma_pair {
 223                 dma_addr_t      iova;
 224                 size_t          size;
 225         } saved[DELAYED_RESOURCE_CNT];
 226 #endif
 227
 228 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 229 #define SBA_SEARCH_SAMPLE       0x100
 230         unsigned long avg_search[SBA_SEARCH_SAMPLE];
 231         unsigned long avg_idx;  /* current index into avg_search */
 232 #endif
 233
 234         /* Stuff we don't need in performance path */
 235         struct ioc      *next;          /* list of IOC's in system */
 236         acpi_handle     handle;         /* for multiple IOC's */
 237         const char      *name;
 238         unsigned int    func_id;
 239         unsigned int    rev;            /* HW revision of chip */
 240         u32             iov_size;
 241         unsigned int    pdir_size;      /* in bytes, determined by IOV Space size */
 242         struct pci_dev  *sac_only_dev;
 243 };
 244
 245 static struct ioc *ioc_list, *ioc_found;
 246 static int reserve_sba_gart = 1;
 247
 248 static SBA_INLINE void sba_mark_invalid(struct ioc *, dma_addr_t, size_t);
 249 static SBA_INLINE void sba_free_range(struct ioc *, dma_addr_t, size_t);
 250
 251 #define sba_sg_address(sg)      sg_virt((sg))
 252
 253 #ifdef FULL_VALID_PDIR
 254 static u64 prefetch_spill_page;
 255 #endif
 256
 257 #ifdef CONFIG_PCI
 258 # define GET_IOC(dev)   ((dev_is_pci(dev))                                              \
 259                          ? ((struct ioc *) PCI_CONTROLLER(to_pci_dev(dev))->iommu) : NULL)
 260 #else
 261 # define GET_IOC(dev)   NULL
 262 #endif
 263
 264 /*
 265 ** DMA_CHUNK_SIZE is used by the SCSI mid-layer to break up
 266 ** (or rather not merge) DMAs into manageable chunks.
 267 ** On parisc, this is more of the software/tuning constraint
 268 ** rather than the HW. I/O MMU allocation algorithms can be
 269 ** faster with smaller sizes (to some degree).
 270 */
 271 #define DMA_CHUNK_SIZE  (BITS_PER_LONG*iovp_size)
 272
 273 #define ROUNDUP(x,y) ((x + ((y)-1)) & ~((y)-1))
 274
 275 /************************************
 276 ** SBA register read and write support
 277 **
 278 ** BE WARNED: register writes are posted.
 279 **  (ie follow writes which must reach HW with a read)
 280 **
 281 */
 282 #define READ_REG(addr)       __raw_readq(addr)
 283 #define WRITE_REG(val, addr) __raw_writeq(val, addr)
 284
 285 #ifdef DEBUG_SBA_INIT
 286
 287 /**
 288  * sba_dump_tlb - debugging only - print IOMMU operating parameters
 289  * @hpa: base address of the IOMMU
 290  *
 291  * Print the size/location of the IO MMU PDIR.
 292  */
 293 static void
 294 sba_dump_tlb(char *hpa)
 295 {
 296         DBG_INIT("IO TLB at 0x%p\n", (void *)hpa);
 297         DBG_INIT("IOC_IBASE    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_IBASE));
 298         DBG_INIT("IOC_IMASK    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_IMASK));
 299         DBG_INIT("IOC_TCNFG    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_TCNFG));
 300         DBG_INIT("IOC_PDIR_BASE: %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_PDIR_BASE));
 301         DBG_INIT("\n");
 302 }
 303 #endif
 304
 305
 306 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 307
 308 /**
 309  * sba_dump_pdir_entry - debugging only - print one IOMMU PDIR entry
 310  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 311  * @msg: text to print ont the output line.
 312  * @pide: pdir index.
 313  *
 314  * Print one entry of the IO MMU PDIR in human readable form.
 315  */
 316 static void
 317 sba_dump_pdir_entry(struct ioc *ioc, char *msg, uint pide)
 318 {
 319         /* start printing from lowest pde in rval */
 320         u64 *ptr = &ioc->pdir_base[pide  & ~(BITS_PER_LONG - 1)];
 321         unsigned long *rptr = (unsigned long *) &ioc->res_map[(pide >>3) & -sizeof(unsigned long)];
 322         uint rcnt;
 323
 324         printk(KERN_DEBUG "SBA: %s rp %p bit %d rval 0x%lx\n",
 325                  msg, rptr, pide & (BITS_PER_LONG - 1), *rptr);
 326
 327         rcnt = 0;
 328         while (rcnt < BITS_PER_LONG) {
 329                 printk(KERN_DEBUG "%s %2d %p %016Lx\n",
 330                        (rcnt == (pide & (BITS_PER_LONG - 1)))
 331                        ? "    -->" : "       ",
 332                        rcnt, ptr, (unsigned long long) *ptr );
 333                 rcnt++;
 334                 ptr++;
 335         }
 336         printk(KERN_DEBUG "%s", msg);
 337 }
 338
 339
 340 /**
 341  * sba_check_pdir - debugging only - consistency checker
 342  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 343  * @msg: text to print ont the output line.
 344  *
 345  * Verify the resource map and pdir state is consistent
 346  */
 347 static int
 348 sba_check_pdir(struct ioc *ioc, char *msg)
 349 {
 350         u64 *rptr_end = (u64 *) &(ioc->res_map[ioc->res_size]);
 351         u64 *rptr = (u64 *) ioc->res_map;       /* resource map ptr */
 352         u64 *pptr = ioc->pdir_base;     /* pdir ptr */
 353         uint pide = 0;
 354
 355         while (rptr < rptr_end) {
 356                 u64 rval;
 357                 int rcnt; /* number of bits we might check */
 358
 359                 rval = *rptr;
 360                 rcnt = 64;
 361
 362                 while (rcnt) {
 363                         /* Get last byte and highest bit from that */
 364                         u32 pde = ((u32)((*pptr >> (63)) & 0x1));
 365                         if ((rval & 0x1) ^ pde)
 366                         {
 367                                 /*
 368                                 ** BUMMER!  -- res_map != pdir --
 369                                 ** Dump rval and matching pdir entries
 370                                 */
 371                                 sba_dump_pdir_entry(ioc, msg, pide);
 372                                 return(1);
 373                         }
 374                         rcnt--;
 375                         rval >>= 1;     /* try the next bit */
 376                         pptr++;
 377                         pide++;
 378                 }
 379                 rptr++; /* look at next word of res_map */
 380         }
 381         /* It'd be nice if we always got here :^) */
 382         return 0;
 383 }
 384
 385
 386 /**
 387  * sba_dump_sg - debugging only - print Scatter-Gather list
 388  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 389  * @startsg: head of the SG list
 390  * @nents: number of entries in SG list
 391  *
 392  * print the SG list so we can verify it's correct by hand.
 393  */
 394 static void
 395 sba_dump_sg( struct ioc *ioc, struct scatterlist *startsg, int nents)
 396 {
 397         while (nents-- > 0) {
 398                 printk(KERN_DEBUG " %d : DMA %08lx/%05x CPU %p\n", nents,
 399                        startsg->dma_address, startsg->dma_length,
 400                        sba_sg_address(startsg));
 401                 startsg = sg_next(startsg);
 402         }
 403 }
 404
 405 static void
 406 sba_check_sg( struct ioc *ioc, struct scatterlist *startsg, int nents)
 407 {
 408         struct scatterlist *the_sg = startsg;
 409         int the_nents = nents;
 410
 411         while (the_nents-- > 0) {
 412                 if (sba_sg_address(the_sg) == 0x0UL)
 413                         sba_dump_sg(NULL, startsg, nents);
 414                 the_sg = sg_next(the_sg);
 415         }
 416 }
 417
 418 #endif /* ASSERT_PDIR_SANITY */
 419
 420
 421
 422
 423 /**************************************************************
 424 *
 425 *   I/O Pdir Resource Management
 426 *
 427 *   Bits set in the resource map are in use.
 428 *   Each bit can represent a number of pages.
 429 *   LSbs represent lower addresses (IOVA's).
 430 *
 431 ***************************************************************/
 432 #define PAGES_PER_RANGE 1       /* could increase this to 4 or 8 if needed */
 433
 434 /* Convert from IOVP to IOVA and vice versa. */
 435 #define SBA_IOVA(ioc,iovp,offset) ((ioc->ibase) | (iovp) | (offset))
 436 #define SBA_IOVP(ioc,iova) ((iova) & ~(ioc->ibase))
 437
 438 #define PDIR_ENTRY_SIZE sizeof(u64)
 439
 440 #define PDIR_INDEX(iovp)   ((iovp)>>iovp_shift)
 441
 442 #define RESMAP_MASK(n)    ~(~0UL << (n))
 443 #define RESMAP_IDX_MASK   (sizeof(unsigned long) - 1)
 444
 445
 446 /**
 447  * For most cases the normal get_order is sufficient, however it limits us
 448  * to PAGE_SIZE being the minimum mapping alignment and TC flush granularity.
 449  * It only incurs about 1 clock cycle to use this one with the static variable
 450  * and makes the code more intuitive.
 451  */
 452 static SBA_INLINE int
 453 get_iovp_order (unsigned long size)
 454 {
 455         long double d = size - 1;
 456         long order;
 457
 458         order = ia64_getf_exp(d);
 459         order = order - iovp_shift - 0xffff + 1;
 460         if (order < 0)
 461                 order = 0;
 462         return order;
 463 }
 464
 465 static unsigned long ptr_to_pide(struct ioc *ioc, unsigned long *res_ptr,
 466                                  unsigned int bitshiftcnt)
 467 {
 468         return (((unsigned long)res_ptr - (unsigned long)ioc->res_map) << 3)
 469                 + bitshiftcnt;
 470 }
 471
 472 /**
 473  * sba_search_bitmap - find free space in IO PDIR resource bitmap
 474  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 475  * @bits_wanted: number of entries we need.
 476  * @use_hint: use res_hint to indicate where to start looking
 477  *
 478  * Find consecutive free bits in resource bitmap.
 479  * Each bit represents one entry in the IO Pdir.
 480  * Cool perf optimization: search for log2(size) bits at a time.
 481  */
 482 static SBA_INLINE unsigned long
 483 sba_search_bitmap(struct ioc *ioc, struct device *dev,
 484                   unsigned long bits_wanted, int use_hint)
 485 {
 486         unsigned long *res_ptr;
 487         unsigned long *res_end = (unsigned long *) &(ioc->res_map[ioc->res_size]);
 488         unsigned long flags, pide = ~0UL, tpide;
 489         unsigned long boundary_size;
 490         unsigned long shift;
 491         int ret;
 492
 493         ASSERT(((unsigned long) ioc->res_hint & (sizeof(unsigned long) - 1UL)) == 0);
 494         ASSERT(res_ptr < res_end);
 495
 496         boundary_size = (unsigned long long)dma_get_seg_boundary(dev) + 1;
 497         boundary_size = ALIGN(boundary_size, 1ULL << iovp_shift) >> iovp_shift;
 498
 499         BUG_ON(ioc->ibase & ~iovp_mask);
 500         shift = ioc->ibase >> iovp_shift;
 501
 502         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
 503
 504         /* Allow caller to force a search through the entire resource space */
 505         if (likely(use_hint)) {
 506                 res_ptr = ioc->res_hint;
 507         } else {
 508                 res_ptr = (ulong *)ioc->res_map;
 509                 ioc->res_bitshift = 0;
 510         }
 511
 512         /*
 513          * N.B.  REO/Grande defect AR2305 can cause TLB fetch timeouts
 514          * if a TLB entry is purged while in use.  sba_mark_invalid()
 515          * purges IOTLB entries in power-of-two sizes, so we also
 516          * allocate IOVA space in power-of-two sizes.
 517          */
 518         bits_wanted = 1UL << get_iovp_order(bits_wanted << iovp_shift);
 519
 520         if (likely(bits_wanted == 1)) {
 521                 unsigned int bitshiftcnt;
 522                 for(; res_ptr < res_end ; res_ptr++) {
 523                         if (likely(*res_ptr != ~0UL)) {
 524                                 bitshiftcnt = ffz(*res_ptr);
 525                                 *res_ptr |= (1UL << bitshiftcnt);
 526                                 pide = ptr_to_pide(ioc, res_ptr, bitshiftcnt);
 527                                 ioc->res_bitshift = bitshiftcnt + bits_wanted;
 528                                 goto found_it;
 529                         }
 530                 }
 531                 goto not_found;
 532
 533         }
 534
 535         if (likely(bits_wanted <= BITS_PER_LONG/2)) {
 536                 /*
 537                 ** Search the resource bit map on well-aligned values.
 538                 ** "o" is the alignment.
 539                 ** We need the alignment to invalidate I/O TLB using
 540                 ** SBA HW features in the unmap path.
 541                 */
 542                 unsigned long o = 1 << get_iovp_order(bits_wanted << iovp_shift);
 543                 uint bitshiftcnt = ROUNDUP(ioc->res_bitshift, o);
 544                 unsigned long mask, base_mask;
 545
 546                 base_mask = RESMAP_MASK(bits_wanted);
 547                 mask = base_mask << bitshiftcnt;
 548
 549                 DBG_RES("%s() o %ld %p", __func__, o, res_ptr);
 550                 for(; res_ptr < res_end ; res_ptr++)
 551                 {
 552                         DBG_RES("    %p %lx %lx\n", res_ptr, mask, *res_ptr);
 553                         ASSERT(0 != mask);
 554                         for (; mask ; mask <<= o, bitshiftcnt += o) {
 555                                 tpide = ptr_to_pide(ioc, res_ptr, bitshiftcnt);
 556                                 ret = iommu_is_span_boundary(tpide, bits_wanted,
 557                                                              shift,
 558                                                              boundary_size);
 559                                 if ((0 == ((*res_ptr) & mask)) && !ret) {
 560                                         *res_ptr |= mask;     /* mark resources busy! */
 561                                         pide = tpide;
 562                                         ioc->res_bitshift = bitshiftcnt + bits_wanted;
 563                                         goto found_it;
 564                                 }
 565                         }
 566
 567                         bitshiftcnt = 0;
 568                         mask = base_mask;
 569
 570                 }
 571
 572         } else {
 573                 int qwords, bits, i;
 574                 unsigned long *end;
 575
 576                 qwords = bits_wanted >> 6; /* /64 */
 577                 bits = bits_wanted - (qwords * BITS_PER_LONG);
 578
 579                 end = res_end - qwords;
 580
 581                 for (; res_ptr < end; res_ptr++) {
 582                         tpide = ptr_to_pide(ioc, res_ptr, 0);
 583                         ret = iommu_is_span_boundary(tpide, bits_wanted,
 584                                                      shift, boundary_size);
 585                         if (ret)
 586                                 goto next_ptr;
 587                         for (i = 0 ; i < qwords ; i++) {
 588                                 if (res_ptr[i] != 0)
 589                                         goto next_ptr;
 590                         }
 591                         if (bits && res_ptr[i] && (__ffs(res_ptr[i]) < bits))
 592                                 continue;
 593
 594                         /* Found it, mark it */
 595                         for (i = 0 ; i < qwords ; i++)
 596                                 res_ptr[i] = ~0UL;
 597                         res_ptr[i] |= RESMAP_MASK(bits);
 598
 599                         pide = tpide;
 600                         res_ptr += qwords;
 601                         ioc->res_bitshift = bits;
 602                         goto found_it;
 603 next_ptr:
 604                         ;
 605                 }
 606         }
 607
 608 not_found:
 609         prefetch(ioc->res_map);
 610         ioc->res_hint = (unsigned long *) ioc->res_map;
 611         ioc->res_bitshift = 0;
 612         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 613         return (pide);
 614
 615 found_it:
 616         ioc->res_hint = res_ptr;
 617         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 618         return (pide);
 619 }
 620
 621
 622 /**
 623  * sba_alloc_range - find free bits and mark them in IO PDIR resource bitmap
 624  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 625  * @size: number of bytes to create a mapping for
 626  *
 627  * Given a size, find consecutive unmarked and then mark those bits in the
 628  * resource bit map.
 629  */
 630 static int
 631 sba_alloc_range(struct ioc *ioc, struct device *dev, size_t size)
 632 {
 633         unsigned int pages_needed = size >> iovp_shift;
 634 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 635         unsigned long itc_start;
 636 #endif
 637         unsigned long pide;
 638
 639         ASSERT(pages_needed);
 640         ASSERT(0 == (size & ~iovp_mask));
 641
 642 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 643         itc_start = ia64_get_itc();
 644 #endif
 645         /*
 646         ** "seek and ye shall find"...praying never hurts either...
 647         */
 648         pide = sba_search_bitmap(ioc, dev, pages_needed, 1);
 649         if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3))) {
 650                 pide = sba_search_bitmap(ioc, dev, pages_needed, 0);
 651                 if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3))) {
 652 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
 653                         unsigned long flags;
 654
 655                         /*
 656                         ** With delayed resource freeing, we can give this one more shot.  We're
 657                         ** getting close to being in trouble here, so do what we can to make this
 658                         ** one count.
 659                         */
 660                         spin_lock_irqsave(&ioc->saved_lock, flags);
 661                         if (ioc->saved_cnt > 0) {
 662                                 struct sba_dma_pair *d;
 663                                 int cnt = ioc->saved_cnt;
 664
 665                                 d = &(ioc->saved[ioc->saved_cnt - 1]);
 666
 667                                 spin_lock(&ioc->res_lock);
 668                                 while (cnt--) {
 669                                         sba_mark_invalid(ioc, d->iova, d->size);
 670                                         sba_free_range(ioc, d->iova, d->size);
 671                                         d--;
 672                                 }
 673                                 ioc->saved_cnt = 0;
 674                                 READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
 675                                 spin_unlock(&ioc->res_lock);
 676                         }
 677                         spin_unlock_irqrestore(&ioc->saved_lock, flags);
 678
 679                         pide = sba_search_bitmap(ioc, dev, pages_needed, 0);
 680                         if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3))) {
 681                                 printk(KERN_WARNING "%s: I/O MMU @ %p is"
 682                                        "out of mapping resources, %u %u %lx\n",
 683                                        __func__, ioc->ioc_hpa, ioc->res_size,
 684                                        pages_needed, dma_get_seg_boundary(dev));
 685                                 return -1;
 686                         }
 687 #else
 688                         printk(KERN_WARNING "%s: I/O MMU @ %p is"
 689                                "out of mapping resources, %u %u %lx\n",
 690                                __func__, ioc->ioc_hpa, ioc->res_size,
 691                                pages_needed, dma_get_seg_boundary(dev));
 692                         return -1;
 693 #endif
 694                 }
 695         }
 696
 697 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 698         ioc->avg_search[ioc->avg_idx++] = (ia64_get_itc() - itc_start) / pages_needed;
 699         ioc->avg_idx &= SBA_SEARCH_SAMPLE - 1;
 700 #endif
 701
 702         prefetchw(&(ioc->pdir_base[pide]));
 703
 704 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 705         /* verify the first enable bit is clear */
 706         if(0x00 != ((u8 *) ioc->pdir_base)[pide*PDIR_ENTRY_SIZE + 7]) {
 707                 sba_dump_pdir_entry(ioc, "sba_search_bitmap() botched it?", pide);
 708         }
 709 #endif
 710
 711         DBG_RES("%s(%x) %d -> %lx hint %x/%x\n",
 712                 __func__, size, pages_needed, pide,
 713                 (uint) ((unsigned long) ioc->res_hint - (unsigned long) ioc->res_map),
 714                 ioc->res_bitshift );
 715
 716         return (pide);
 717 }
 718
 719
 720 /**
 721  * sba_free_range - unmark bits in IO PDIR resource bitmap
 722  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 723  * @iova: IO virtual address which was previously allocated.
 724  * @size: number of bytes to create a mapping for
 725  *
 726  * clear bits in the ioc's resource map
 727  */
 728 static SBA_INLINE void
 729 sba_free_range(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t size)
 730 {
 731         unsigned long iovp = SBA_IOVP(ioc, iova);
 732         unsigned int pide = PDIR_INDEX(iovp);
 733         unsigned int ridx = pide >> 3;  /* convert bit to byte address */
 734         unsigned long *res_ptr = (unsigned long *) &((ioc)->res_map[ridx & ~RESMAP_IDX_MASK]);
 735         int bits_not_wanted = size >> iovp_shift;
 736         unsigned long m;
 737
 738         /* Round up to power-of-two size: see AR2305 note above */
 739         bits_not_wanted = 1UL << get_iovp_order(bits_not_wanted << iovp_shift);
 740         for (; bits_not_wanted > 0 ; res_ptr++) {
 741
 742                 if (unlikely(bits_not_wanted > BITS_PER_LONG)) {
 743
 744                         /* these mappings start 64bit aligned */
 745                         *res_ptr = 0UL;
 746                         bits_not_wanted -= BITS_PER_LONG;
 747                         pide += BITS_PER_LONG;
 748
 749                 } else {
 750
 751                         /* 3-bits "bit" address plus 2 (or 3) bits for "byte" == bit in word */
 752                         m = RESMAP_MASK(bits_not_wanted) << (pide & (BITS_PER_LONG - 1));
 753                         bits_not_wanted = 0;
 754
 755                         DBG_RES("%s( ,%x,%x) %x/%lx %x %p %lx\n", __func__, (uint) iova, size,
 756                                 bits_not_wanted, m, pide, res_ptr, *res_ptr);
 757
 758                         ASSERT(m != 0);
 759                         ASSERT(bits_not_wanted);
 760                         ASSERT((*res_ptr & m) == m); /* verify same bits are set */
 761                         *res_ptr &= ~m;
 762                 }
 763         }
 764 }
 765
 766
 767 /**************************************************************
 768 *
 769 *   "Dynamic DMA Mapping" support (aka "Coherent I/O")
 770 *
 771 ***************************************************************/
 772
 773 /**
 774  * sba_io_pdir_entry - fill in one IO PDIR entry
 775  * @pdir_ptr:  pointer to IO PDIR entry
 776  * @vba: Virtual CPU address of buffer to map
 777  *
 778  * SBA Mapping Routine
 779  *
 780  * Given a virtual address (vba, arg1) sba_io_pdir_entry()
 781  * loads the I/O PDIR entry pointed to by pdir_ptr (arg0).
 782  * Each IO Pdir entry consists of 8 bytes as shown below
 783  * (LSB == bit 0):
 784  *
 785  *  63                    40                                 11    7        0
 786  * +-+---------------------+----------------------------------+----+--------+
 787  * |V|        U            |            PPN[39:12]            | U  |   FF   |
 788  * +-+---------------------+----------------------------------+----+--------+
 789  *
 790  *  V  == Valid Bit
 791  *  U  == Unused
 792  * PPN == Physical Page Number
 793  *
 794  * The physical address fields are filled with the results of virt_to_phys()
 795  * on the vba.
 796  */
 797
 798 #if 1
 799 #define sba_io_pdir_entry(pdir_ptr, vba) *pdir_ptr = ((vba & ~0xE000000000000FFFULL)    \
 800                                                       | 0x8000000000000000ULL)
 801 #else
 802 void SBA_INLINE
 803 sba_io_pdir_entry(u64 *pdir_ptr, unsigned long vba)
 804 {
 805         *pdir_ptr = ((vba & ~0xE000000000000FFFULL) | 0x80000000000000FFULL);
 806 }
 807 #endif
 808
 809 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
 810 /**
 811  * Since DMA is i-cache coherent, any (complete) pages that were written via
 812  * DMA can be marked as "clean" so that lazy_mmu_prot_update() doesn't have to
 813  * flush them when they get mapped into an executable vm-area.
 814  */
 815 static void
 816 mark_clean (void *addr, size_t size)
 817 {
 818         unsigned long pg_addr, end;
 819
 820         pg_addr = PAGE_ALIGN((unsigned long) addr);
 821         end = (unsigned long) addr + size;
 822         while (pg_addr + PAGE_SIZE <= end) {
 823                 struct page *page = virt_to_page((void *)pg_addr);
 824                 set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 825                 pg_addr += PAGE_SIZE;
 826         }
 827 }
 828 #endif
 829
 830 /**
 831  * sba_mark_invalid - invalidate one or more IO PDIR entries
 832  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 833  * @iova:  IO Virtual Address mapped earlier
 834  * @byte_cnt:  number of bytes this mapping covers.
 835  *
 836  * Marking the IO PDIR entry(ies) as Invalid and invalidate
 837  * corresponding IO TLB entry. The PCOM (Purge Command Register)
 838  * is to purge stale entries in the IO TLB when unmapping entries.
 839  *
 840  * The PCOM register supports purging of multiple pages, with a minium
 841  * of 1 page and a maximum of 2GB. Hardware requires the address be
 842  * aligned to the size of the range being purged. The size of the range
 843  * must be a power of 2. The "Cool perf optimization" in the
 844  * allocation routine helps keep that true.
 845  */
 846 static SBA_INLINE void
 847 sba_mark_invalid(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t byte_cnt)
 848 {
 849         u32 iovp = (u32) SBA_IOVP(ioc,iova);
 850
 851         int off = PDIR_INDEX(iovp);
 852
 853         /* Must be non-zero and rounded up */
 854         ASSERT(byte_cnt > 0);
 855         ASSERT(0 == (byte_cnt & ~iovp_mask));
 856
 857 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 858         /* Assert first pdir entry is set */
 859         if (!(ioc->pdir_base[off] >> 60)) {
 860                 sba_dump_pdir_entry(ioc,"sba_mark_invalid()", PDIR_INDEX(iovp));
 861         }
 862 #endif
 863
 864         if (byte_cnt <= iovp_size)
 865         {
 866                 ASSERT(off < ioc->pdir_size);
 867
 868                 iovp |= iovp_shift;     /* set "size" field for PCOM */
 869
 870 #ifndef FULL_VALID_PDIR
 871                 /*
 872                 ** clear I/O PDIR entry "valid" bit
 873                 ** Do NOT clear the rest - save it for debugging.
 874                 ** We should only clear bits that have previously
 875                 ** been enabled.
 876                 */
 877                 ioc->pdir_base[off] &= ~(0x80000000000000FFULL);
 878 #else
 879                 /*
 880                 ** If we want to maintain the PDIR as valid, put in
 881                 ** the spill page so devices prefetching won't
 882                 ** cause a hard fail.
 883                 */
 884                 ioc->pdir_base[off] = (0x80000000000000FFULL | prefetch_spill_page);
 885 #endif
 886         } else {
 887                 u32 t = get_iovp_order(byte_cnt) + iovp_shift;
 888
 889                 iovp |= t;
 890                 ASSERT(t <= 31);   /* 2GB! Max value of "size" field */
 891
 892                 do {
 893                         /* verify this pdir entry is enabled */
 894                         ASSERT(ioc->pdir_base[off]  >> 63);
 895 #ifndef FULL_VALID_PDIR
 896                         /* clear I/O Pdir entry "valid" bit first */
 897                         ioc->pdir_base[off] &= ~(0x80000000000000FFULL);
 898 #else
 899                         ioc->pdir_base[off] = (0x80000000000000FFULL | prefetch_spill_page);
 900 #endif
 901                         off++;
 902                         byte_cnt -= iovp_size;
 903                 } while (byte_cnt > 0);
 904         }
 905
 906         WRITE_REG(iovp | ioc->ibase, ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);
 907 }
 908
 909 /**
 910  * sba_map_single_attrs - map one buffer and return IOVA for DMA
 911  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
 912  * @addr:  driver buffer to map.
 913  * @size:  number of bytes to map in driver buffer.
 914  * @dir:  R/W or both.
 915  * @attrs: optional dma attributes
 916  *
 917  * See Documentation/DMA-API-HOWTO.txt
 918  */
 919 static dma_addr_t sba_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 920                                unsigned long poff, size_t size,
 921                                enum dma_data_direction dir,
 922                                struct dma_attrs *attrs)
 923 {
 924         struct ioc *ioc;
 925         void *addr = page_address(page) + poff;
 926         dma_addr_t iovp;
 927         dma_addr_t offset;
 928         u64 *pdir_start;
 929         int pide;
 930 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 931         unsigned long flags;
 932 #endif
 933 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
 934         unsigned long pci_addr = virt_to_phys(addr);
 935 #endif
 936
 937 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
 938         ASSERT(to_pci_dev(dev)->dma_mask);
 939         /*
 940         ** Check if the PCI device can DMA to ptr... if so, just return ptr
 941         */
 942         if (likely((pci_addr & ~to_pci_dev(dev)->dma_mask) == 0)) {
 943                 /*
 944                 ** Device is bit capable of DMA'ing to the buffer...
 945                 ** just return the PCI address of ptr
 946                 */
 947                 DBG_BYPASS("sba_map_single_attrs() bypass mask/addr: "
 948                            "0x%lx/0x%lx\n",
 949                            to_pci_dev(dev)->dma_mask, pci_addr);
 950                 return pci_addr;
 951         }
 952 #endif
 953         ioc = GET_IOC(dev);
 954         ASSERT(ioc);
 955
 956         prefetch(ioc->res_hint);
 957
 958         ASSERT(size > 0);
 959         ASSERT(size <= DMA_CHUNK_SIZE);
 960
 961         /* save offset bits */
 962         offset = ((dma_addr_t) (long) addr) & ~iovp_mask;
 963
 964         /* round up to nearest iovp_size */
 965         size = (size + offset + ~iovp_mask) & iovp_mask;
 966
 967 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 968         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
 969         if (sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_map_single_attrs()"))
 970                 panic("Sanity check failed");
 971         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 972 #endif
 973
 974         pide = sba_alloc_range(ioc, dev, size);
 975         if (pide < 0)
 976                 return 0;
 977
 978         iovp = (dma_addr_t) pide << iovp_shift;
 979
 980         DBG_RUN("%s() 0x%p -> 0x%lx\n", __func__, addr, (long) iovp | offset);
 981
 982         pdir_start = &(ioc->pdir_base[pide]);
 983
 984         while (size > 0) {
 985                 ASSERT(((u8 *)pdir_start)[7] == 0); /* verify availability */
 986                 sba_io_pdir_entry(pdir_start, (unsigned long) addr);
 987
 988                 DBG_RUN("     pdir 0x%p %lx\n", pdir_start, *pdir_start);
 989
 990                 addr += iovp_size;
 991                 size -= iovp_size;
 992                 pdir_start++;
 993         }
 994         /* force pdir update */
 995         wmb();
 996
 997         /* form complete address */
 998 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 999         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1000         sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_map_single_attrs()");
1001         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1002 #endif
1003         return SBA_IOVA(ioc, iovp, offset);
1004 }
1005
1006 static dma_addr_t sba_map_single_attrs(struct device *dev, void *addr,
1007                                        size_t size, enum dma_data_direction dir,
1008                                        struct dma_attrs *attrs)
1009 {
1010         return sba_map_page(dev, virt_to_page(addr),
1011                             (unsigned long)addr & ~PAGE_MASK, size, dir, attrs);
1012 }
1013
1014 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
1015 static SBA_INLINE void
1016 sba_mark_clean(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t size)
1017 {
1018         u32     iovp = (u32) SBA_IOVP(ioc,iova);
1019         int     off = PDIR_INDEX(iovp);
1020         void    *addr;
1021
1022         if (size <= iovp_size) {
1023                 addr = phys_to_virt(ioc->pdir_base[off] &
1024                                     ~0xE000000000000FFFULL);
1025                 mark_clean(addr, size);
1026         } else {
1027                 do {
1028                         addr = phys_to_virt(ioc->pdir_base[off] &
1029                                             ~0xE000000000000FFFULL);
1030                         mark_clean(addr, min(size, iovp_size));
1031                         off++;
1032                         size -= iovp_size;
1033                 } while (size > 0);
1034         }
1035 }
1036 #endif
1037
1038 /**
1039  * sba_unmap_single_attrs - unmap one IOVA and free resources
1040  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1041  * @iova:  IOVA of driver buffer previously mapped.
1042  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
1043  * @dir:  R/W or both.
1044  * @attrs: optional dma attributes
1045  *
1046  * See Documentation/DMA-API-HOWTO.txt
1047  */
1048 static void sba_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size,
1049                            enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1050 {
1051         struct ioc *ioc;
1052 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1053         struct sba_dma_pair *d;
1054 #endif
1055         unsigned long flags;
1056         dma_addr_t offset;
1057
1058         ioc = GET_IOC(dev);
1059         ASSERT(ioc);
1060
1061 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
1062         if (likely((iova & ioc->imask) != ioc->ibase)) {
1063                 /*
1064                 ** Address does not fall w/in IOVA, must be bypassing
1065                 */
1066                 DBG_BYPASS("sba_unmap_single_attrs() bypass addr: 0x%lx\n",
1067                            iova);
1068
1069 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
1070                 if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1071                         mark_clean(phys_to_virt(iova), size);
1072                 }
1073 #endif
1074                 return;
1075         }
1076 #endif
1077         offset = iova & ~iovp_mask;
1078
1079         DBG_RUN("%s() iovp 0x%lx/%x\n", __func__, (long) iova, size);
1080
1081         iova ^= offset;        /* clear offset bits */
1082         size += offset;
1083         size = ROUNDUP(size, iovp_size);
1084
1085 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
1086         if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
1087                 sba_mark_clean(ioc, iova, size);
1088 #endif
1089
1090 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1091         spin_lock_irqsave(&ioc->saved_lock, flags);
1092         d = &(ioc->saved[ioc->saved_cnt]);
1093         d->iova = iova;
1094         d->size = size;
1095         if (unlikely(++(ioc->saved_cnt) >= DELAYED_RESOURCE_CNT)) {
1096                 int cnt = ioc->saved_cnt;
1097                 spin_lock(&ioc->res_lock);
1098                 while (cnt--) {
1099                         sba_mark_invalid(ioc, d->iova, d->size);
1100                         sba_free_range(ioc, d->iova, d->size);
1101                         d--;
1102                 }
1103                 ioc->saved_cnt = 0;
1104                 READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
1105                 spin_unlock(&ioc->res_lock);
1106         }
1107         spin_unlock_irqrestore(&ioc->saved_lock, flags);
1108 #else /* DELAYED_RESOURCE_CNT == 0 */
1109         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1110         sba_mark_invalid(ioc, iova, size);
1111         sba_free_range(ioc, iova, size);
1112         READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
1113         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1114 #endif /* DELAYED_RESOURCE_CNT == 0 */
1115 }
1116
1117 void sba_unmap_single_attrs(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size,
1118                             enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
1119 {
1120         sba_unmap_page(dev, iova, size, dir, attrs);
1121 }
1122
1123 /**
1124  * sba_alloc_coherent - allocate/map shared mem for DMA
1125  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1126  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
1127  * @dma_handle:  IOVA of new buffer.
1128  *
1129  * See Documentation/DMA-API-HOWTO.txt
1130  */
1131 static void *
1132 sba_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle,
1133                    gfp_t flags, struct dma_attrs *attrs)
1134 {
1135         struct ioc *ioc;
1136         void *addr;
1137
1138         ioc = GET_IOC(dev);
1139         ASSERT(ioc);
1140
1141 #ifdef CONFIG_NUMA
1142         {
1143                 struct page *page;
1144
1145                 page = alloc_pages_node(ioc->node, flags, get_order(size));
1146                 if (unlikely(!page))
1147                         return NULL;
1148
1149                 addr = page_address(page);
1150         }
1151 #else
1152         addr = (void *) __get_free_pages(flags, get_order(size));
1153 #endif
1154         if (unlikely(!addr))
1155                 return NULL;
1156
1157         memset(addr, 0, size);
1158         *dma_handle = virt_to_phys(addr);
1159
1160 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
1161         ASSERT(dev->coherent_dma_mask);
1162         /*
1163         ** Check if the PCI device can DMA to ptr... if so, just return ptr
1164         */
1165         if (likely((*dma_handle & ~dev->coherent_dma_mask) == 0)) {
1166                 DBG_BYPASS("sba_alloc_coherent() bypass mask/addr: 0x%lx/0x%lx\n",
1167                            dev->coherent_dma_mask, *dma_handle);
1168
1169                 return addr;
1170         }
1171 #endif
1172
1173         /*
1174          * If device can't bypass or bypass is disabled, pass the 32bit fake
1175          * device to map single to get an iova mapping.
1176          */
1177         *dma_handle = sba_map_single_attrs(&ioc->sac_only_dev->dev, addr,
1178                                            size, 0, NULL);
1179
1180         return addr;
1181 }
1182
1183
1184 /**
1185  * sba_free_coherent - free/unmap shared mem for DMA
1186  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1187  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
1188  * @vaddr:  virtual address IOVA of "consistent" buffer.
1189  * @dma_handler:  IO virtual address of "consistent" buffer.
1190  *
1191  * See Documentation/DMA-API-HOWTO.txt
1192  */
1193 static void sba_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *vaddr,
1194                               dma_addr_t dma_handle, struct dma_attrs *attrs)
1195 {
1196         sba_unmap_single_attrs(dev, dma_handle, size, 0, NULL);
1197         free_pages((unsigned long) vaddr, get_order(size));
1198 }
1199
1200
1201 /*
1202 ** Since 0 is a valid pdir_base index value, can't use that
1203 ** to determine if a value is valid or not. Use a flag to indicate
1204 ** the SG list entry contains a valid pdir index.
1205 */
1206 #define PIDE_FLAG 0x1UL
1207
1208 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1209 int dump_run_sg = 0;
1210 #endif
1211
1212
1213 /**
1214  * sba_fill_pdir - write allocated SG entries into IO PDIR
1215  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
1216  * @startsg:  list of IOVA/size pairs
1217  * @nents: number of entries in startsg list
1218  *
1219  * Take preprocessed SG list and write corresponding entries
1220  * in the IO PDIR.
1221  */
1222
1223 static SBA_INLINE int
1224 sba_fill_pdir(
1225         struct ioc *ioc,
1226         struct scatterlist *startsg,
1227         int nents)
1228 {
1229         struct scatterlist *dma_sg = startsg;   /* pointer to current DMA */
1230         int n_mappings = 0;
1231         u64 *pdirp = NULL;
1232         unsigned long dma_offset = 0;
1233
1234         while (nents-- > 0) {
1235                 int     cnt = startsg->dma_length;
1236                 startsg->dma_length = 0;
1237
1238 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1239                 if (dump_run_sg)
1240                         printk(" %2d : %08lx/%05x %p\n",
1241                                 nents, startsg->dma_address, cnt,
1242                                 sba_sg_address(startsg));
1243 #else
1244                 DBG_RUN_SG(" %d : %08lx/%05x %p\n",
1245                                 nents, startsg->dma_address, cnt,
1246                                 sba_sg_address(startsg));
1247 #endif
1248                 /*
1249                 ** Look for the start of a new DMA stream
1250                 */
1251                 if (startsg->dma_address & PIDE_FLAG) {
1252                         u32 pide = startsg->dma_address & ~PIDE_FLAG;
1253                         dma_offset = (unsigned long) pide & ~iovp_mask;
1254                         startsg->dma_address = 0;
1255                         if (n_mappings)
1256                                 dma_sg = sg_next(dma_sg);
1257                         dma_sg->dma_address = pide | ioc->ibase;
1258                         pdirp = &(ioc->pdir_base[pide >> iovp_shift]);
1259                         n_mappings++;
1260                 }
1261
1262                 /*
1263                 ** Look for a VCONTIG chunk
1264                 */
1265                 if (cnt) {
1266                         unsigned long vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1267                         ASSERT(pdirp);
1268
1269                         /* Since multiple Vcontig blocks could make up
1270                         ** one DMA stream, *add* cnt to dma_len.
1271                         */
1272                         dma_sg->dma_length += cnt;
1273                         cnt += dma_offset;
1274                         dma_offset=0;   /* only want offset on first chunk */
1275                         cnt = ROUNDUP(cnt, iovp_size);
1276                         do {
1277                                 sba_io_pdir_entry(pdirp, vaddr);
1278                                 vaddr += iovp_size;
1279                                 cnt -= iovp_size;
1280                                 pdirp++;
1281                         } while (cnt > 0);
1282                 }
1283                 startsg = sg_next(startsg);
1284         }
1285         /* force pdir update */
1286         wmb();
1287
1288 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1289         dump_run_sg = 0;
1290 #endif
1291         return(n_mappings);
1292 }
1293
1294
1295 /*
1296 ** Two address ranges are DMA contiguous *iff* "end of prev" and
1297 ** "start of next" are both on an IOV page boundary.
1298 **
1299 ** (shift left is a quick trick to mask off upper bits)
1300 */
1301 #define DMA_CONTIG(__X, __Y) \
1302         (((((unsigned long) __X) | ((unsigned long) __Y)) << (BITS_PER_LONG - iovp_shift)) == 0UL)
1303
1304
1305 /**
1306  * sba_coalesce_chunks - preprocess the SG list
1307  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
1308  * @startsg:  list of IOVA/size pairs
1309  * @nents: number of entries in startsg list
1310  *
1311  * First pass is to walk the SG list and determine where the breaks are
1312  * in the DMA stream. Allocates PDIR entries but does not fill them.
1313  * Returns the number of DMA chunks.
1314  *
1315  * Doing the fill separate from the coalescing/allocation keeps the
1316  * code simpler. Future enhancement could make one pass through
1317  * the sglist do both.
1318  */
1319 static SBA_INLINE int
1320 sba_coalesce_chunks(struct ioc *ioc, struct device *dev,
1321         struct scatterlist *startsg,
1322         int nents)
1323 {
1324         struct scatterlist *vcontig_sg;    /* VCONTIG chunk head */
1325         unsigned long vcontig_len;         /* len of VCONTIG chunk */
1326         unsigned long vcontig_end;
1327         struct scatterlist *dma_sg;        /* next DMA stream head */
1328         unsigned long dma_offset, dma_len; /* start/len of DMA stream */
1329         int n_mappings = 0;
1330         unsigned int max_seg_size = dma_get_max_seg_size(dev);
1331         int idx;
1332
1333         while (nents > 0) {
1334                 unsigned long vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1335
1336                 /*
1337                 ** Prepare for first/next DMA stream
1338                 */
1339                 dma_sg = vcontig_sg = startsg;
1340                 dma_len = vcontig_len = vcontig_end = startsg->length;
1341                 vcontig_end +=  vaddr;
1342                 dma_offset = vaddr & ~iovp_mask;
1343
1344                 /* PARANOID: clear entries */
1345                 startsg->dma_address = startsg->dma_length = 0;
1346
1347                 /*
1348                 ** This loop terminates one iteration "early" since
1349                 ** it's always looking one "ahead".
1350                 */
1351                 while (--nents > 0) {
1352                         unsigned long vaddr;    /* tmp */
1353
1354                         startsg = sg_next(startsg);
1355
1356                         /* PARANOID */
1357                         startsg->dma_address = startsg->dma_length = 0;
1358
1359                         /* catch brokenness in SCSI layer */
1360                         ASSERT(startsg->length <= DMA_CHUNK_SIZE);
1361
1362                         /*
1363                         ** First make sure current dma stream won't
1364                         ** exceed DMA_CHUNK_SIZE if we coalesce the
1365                         ** next entry.
1366                         */
1367                         if (((dma_len + dma_offset + startsg->length + ~iovp_mask) & iovp_mask)
1368                             > DMA_CHUNK_SIZE)
1369                                 break;
1370
1371                         if (dma_len + startsg->length > max_seg_size)
1372                                 break;
1373
1374                         /*
1375                         ** Then look for virtually contiguous blocks.
1376                         **
1377                         ** append the next transaction?
1378                         */
1379                         vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1380                         if  (vcontig_end == vaddr)
1381                         {
1382                                 vcontig_len += startsg->length;
1383                                 vcontig_end += startsg->length;
1384                                 dma_len     += startsg->length;
1385                                 continue;
1386                         }
1387
1388 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1389                         dump_run_sg = (vcontig_len > iovp_size);
1390 #endif
1391
1392                         /*
1393                         ** Not virtually contiguous.
1394                         ** Terminate prev chunk.
1395                         ** Start a new chunk.
1396                         **
1397                         ** Once we start a new VCONTIG chunk, dma_offset
1398                         ** can't change. And we need the offset from the first
1399                         ** chunk - not the last one. Ergo Successive chunks
1400                         ** must start on page boundaries and dove tail
1401                         ** with it's predecessor.
1402                         */
1403                         vcontig_sg->dma_length = vcontig_len;
1404
1405                         vcontig_sg = startsg;
1406                         vcontig_len = startsg->length;
1407
1408                         /*
1409                         ** 3) do the entries end/start on page boundaries?
1410                         **    Don't update vcontig_end until we've checked.
1411                         */
1412                         if (DMA_CONTIG(vcontig_end, vaddr))
1413                         {
1414                                 vcontig_end = vcontig_len + vaddr;
1415                                 dma_len += vcontig_len;
1416                                 continue;
1417                         } else {
1418                                 break;
1419                         }
1420                 }
1421
1422                 /*
1423                 ** End of DMA Stream
1424                 ** Terminate last VCONTIG block.
1425                 ** Allocate space for DMA stream.
1426                 */
1427                 vcontig_sg->dma_length = vcontig_len;
1428                 dma_len = (dma_len + dma_offset + ~iovp_mask) & iovp_mask;
1429                 ASSERT(dma_len <= DMA_CHUNK_SIZE);
1430                 idx = sba_alloc_range(ioc, dev, dma_len);
1431                 if (idx < 0) {
1432                         dma_sg->dma_length = 0;
1433                         return -1;
1434                 }
1435                 dma_sg->dma_address = (dma_addr_t)(PIDE_FLAG | (idx << iovp_shift)
1436                                                    | dma_offset);
1437                 n_mappings++;
1438         }
1439
1440         return n_mappings;
1441 }
1442
1443 static void sba_unmap_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
1444                                int nents, enum dma_data_direction dir,
1445                                struct dma_attrs *attrs);
1446 /**
1447  * sba_map_sg - map Scatter/Gather list
1448  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1449  * @sglist:  array of buffer/length pairs
1450  * @nents:  number of entries in list
1451  * @dir:  R/W or both.
1452  * @attrs: optional dma attributes
1453  *
1454  * See Documentation/DMA-API-HOWTO.txt
1455  */
1456 static int sba_map_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
1457                             int nents, enum dma_data_direction dir,
1458                             struct dma_attrs *attrs)
1459 {
1460         struct ioc *ioc;
1461         int coalesced, filled = 0;
1462 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1463         unsigned long flags;
1464 #endif
1465 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
1466         struct scatterlist *sg;
1467 #endif
1468
1469         DBG_RUN_SG("%s() START %d entries\n", __func__, nents);
1470         ioc = GET_IOC(dev);
1471         ASSERT(ioc);
1472
1473 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
1474         ASSERT(to_pci_dev(dev)->dma_mask);
1475         if (likely((ioc->dma_mask & ~to_pci_dev(dev)->dma_mask) == 0)) {
1476                 for_each_sg(sglist, sg, nents, filled) {
1477                         sg->dma_length = sg->length;
1478                         sg->dma_address = virt_to_phys(sba_sg_address(sg));
1479                 }
1480                 return filled;
1481         }
1482 #endif
1483         /* Fast path single entry scatterlists. */
1484         if (nents == 1) {
1485                 sglist->dma_length = sglist->length;
1486                 sglist->dma_address = sba_map_single_attrs(dev, sba_sg_address(sglist), sglist->length, dir, attrs);
1487                 return 1;
1488         }
1489
1490 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1491         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1492         if (sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_map_sg_attrs()"))
1493         {
1494                 sba_dump_sg(ioc, sglist, nents);
1495                 panic("Check before sba_map_sg_attrs()");
1496         }
1497         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1498 #endif
1499
1500         prefetch(ioc->res_hint);
1501
1502         /*
1503         ** First coalesce the chunks and allocate I/O pdir space
1504         **
1505         ** If this is one DMA stream, we can properly map using the
1506         ** correct virtual address associated with each DMA page.
1507         ** w/o this association, we wouldn't have coherent DMA!
1508         ** Access to the virtual address is what forces a two pass algorithm.
1509         */
1510         coalesced = sba_coalesce_chunks(ioc, dev, sglist, nents);
1511         if (coalesced < 0) {
1512                 sba_unmap_sg_attrs(dev, sglist, nents, dir, attrs);
1513                 return 0;
1514         }
1515
1516         /*
1517         ** Program the I/O Pdir
1518         **
1519         ** map the virtual addresses to the I/O Pdir
1520         ** o dma_address will contain the pdir index
1521         ** o dma_len will contain the number of bytes to map
1522         ** o address contains the virtual address.
1523         */
1524         filled = sba_fill_pdir(ioc, sglist, nents);
1525
1526 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1527         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1528         if (sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_map_sg_attrs()"))
1529         {
1530                 sba_dump_sg(ioc, sglist, nents);
1531                 panic("Check after sba_map_sg_attrs()\n");
1532         }
1533         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1534 #endif
1535
1536         ASSERT(coalesced == filled);
1537         DBG_RUN_SG("%s() DONE %d mappings\n", __func__, filled);
1538
1539         return filled;
1540 }
1541
1542 /**
1543  * sba_unmap_sg_attrs - unmap Scatter/Gather list
1544  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1545  * @sglist:  array of buffer/length pairs
1546  * @nents:  number of entries in list
1547  * @dir:  R/W or both.
1548  * @attrs: optional dma attributes
1549  *
1550  * See Documentation/DMA-API-HOWTO.txt
1551  */
1552 static void sba_unmap_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
1553                                int nents, enum dma_data_direction dir,
1554                                struct dma_attrs *attrs)
1555 {
1556 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1557         struct ioc *ioc;
1558         unsigned long flags;
1559 #endif
1560
1561         DBG_RUN_SG("%s() START %d entries,  %p,%x\n",
1562                    __func__, nents, sba_sg_address(sglist), sglist->length);
1563
1564 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1565         ioc = GET_IOC(dev);
1566         ASSERT(ioc);
1567
1568         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1569         sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_unmap_sg_attrs()");
1570         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1571 #endif
1572
1573         while (nents && sglist->dma_length) {
1574
1575                 sba_unmap_single_attrs(dev, sglist->dma_address,
1576                                        sglist->dma_length, dir, attrs);
1577                 sglist = sg_next(sglist);
1578                 nents--;
1579         }
1580
1581         DBG_RUN_SG("%s() DONE (nents %d)\n", __func__,  nents);
1582
1583 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1584         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1585         sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_unmap_sg_attrs()");
1586         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1587 #endif
1588
1589 }
1590
1591 /**************************************************************
1592 *
1593 *   Initialization and claim
1594 *
1595 ***************************************************************/
1596
1597 static void
1598 ioc_iova_init(struct ioc *ioc)
1599 {
1600         int tcnfg;
1601         int agp_found = 0;
1602         struct pci_dev *device = NULL;
1603 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1604         unsigned long index;
1605 #endif
1606
1607         /*
1608         ** Firmware programs the base and size of a "safe IOVA space"
1609         ** (one that doesn't overlap memory or LMMIO space) in the
1610         ** IBASE and IMASK registers.
1611         */
1612         ioc->ibase = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE) & ~0x1UL;
1613         ioc->imask = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IMASK) | 0xFFFFFFFF00000000UL;
1614
1615         ioc->iov_size = ~ioc->imask + 1;
1616
1617         DBG_INIT("%s() hpa %p IOV base 0x%lx mask 0x%lx (%dMB)\n",
1618                 __func__, ioc->ioc_hpa, ioc->ibase, ioc->imask,
1619                 ioc->iov_size >> 20);
1620
1621         switch (iovp_size) {
1622                 case  4*1024: tcnfg = 0; break;
1623                 case  8*1024: tcnfg = 1; break;
1624                 case 16*1024: tcnfg = 2; break;
1625                 case 64*1024: tcnfg = 3; break;
1626                 default:
1627                         panic(PFX "Unsupported IOTLB page size %ldK",
1628                                 iovp_size >> 10);
1629                         break;
1630         }
1631         WRITE_REG(tcnfg, ioc->ioc_hpa + IOC_TCNFG);
1632
1633         ioc->pdir_size = (ioc->iov_size / iovp_size) * PDIR_ENTRY_SIZE;
1634         ioc->pdir_base = (void *) __get_free_pages(GFP_KERNEL,
1635                                                    get_order(ioc->pdir_size));
1636         if (!ioc->pdir_base)
1637                 panic(PFX "Couldn't allocate I/O Page Table\n");
1638
1639         memset(ioc->pdir_base, 0, ioc->pdir_size);
1640
1641         DBG_INIT("%s() IOV page size %ldK pdir %p size %x\n", __func__,
1642                 iovp_size >> 10, ioc->pdir_base, ioc->pdir_size);
1643
1644         ASSERT(ALIGN((unsigned long) ioc->pdir_base, 4*1024) == (unsigned long) ioc->pdir_base);
1645         WRITE_REG(virt_to_phys(ioc->pdir_base), ioc->ioc_hpa + IOC_PDIR_BASE);
1646
1647         /*
1648         ** If an AGP device is present, only use half of the IOV space
1649         ** for PCI DMA.  Unfortunately we can't know ahead of time
1650         ** whether GART support will actually be used, for now we
1651         ** can just key on an AGP device found in the system.
1652         ** We program the next pdir index after we stop w/ a key for
1653         ** the GART code to handshake on.
1654         */
1655         for_each_pci_dev(device)
1656                 agp_found |= pci_find_capability(device, PCI_CAP_ID_AGP);
1657
1658         if (agp_found && reserve_sba_gart) {
1659                 printk(KERN_INFO PFX "reserving %dMb of IOVA space at 0x%lx for agpgart\n",
1660                       ioc->iov_size/2 >> 20, ioc->ibase + ioc->iov_size/2);
1661                 ioc->pdir_size /= 2;
1662                 ((u64 *)ioc->pdir_base)[PDIR_INDEX(ioc->iov_size/2)] = ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE;
1663         }
1664 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1665         /*
1666         ** Check to see if the spill page has been allocated, we don't need more than
1667         ** one across multiple SBAs.
1668         */
1669         if (!prefetch_spill_page) {
1670                 char *spill_poison = "SBAIOMMU POISON";
1671                 int poison_size = 16;
1672                 void *poison_addr, *addr;
1673
1674                 addr = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL, get_order(iovp_size));
1675                 if (!addr)
1676                         panic(PFX "Couldn't allocate PDIR spill page\n");
1677
1678                 poison_addr = addr;
1679                 for ( ; (u64) poison_addr < addr + iovp_size; poison_addr += poison_size)
1680                         memcpy(poison_addr, spill_poison, poison_size);
1681
1682                 prefetch_spill_page = virt_to_phys(addr);
1683
1684                 DBG_INIT("%s() prefetch spill addr: 0x%lx\n", __func__, prefetch_spill_page);
1685         }
1686         /*
1687         ** Set all the PDIR entries valid w/ the spill page as the target
1688         */
1689         for (index = 0 ; index < (ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE) ; index++)
1690                 ((u64 *)ioc->pdir_base)[index] = (0x80000000000000FF | prefetch_spill_page);
1691 #endif
1692
1693         /* Clear I/O TLB of any possible entries */
1694         WRITE_REG(ioc->ibase | (get_iovp_order(ioc->iov_size) + iovp_shift), ioc->ioc_hpa + IOC_PCOM);
1695         READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_PCOM);
1696
1697         /* Enable IOVA translation */
1698         WRITE_REG(ioc->ibase | 1, ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE);
1699         READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE);
1700 }
1701
1702 static void __init
1703 ioc_resource_init(struct ioc *ioc)
1704 {
1705         spin_lock_init(&ioc->res_lock);
1706 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1707         spin_lock_init(&ioc->saved_lock);
1708 #endif
1709
1710         /* resource map size dictated by pdir_size */
1711         ioc->res_size = ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE; /* entries */
1712         ioc->res_size >>= 3;  /* convert bit count to byte count */
1713         DBG_INIT("%s() res_size 0x%x\n", __func__, ioc->res_size);
1714
1715         ioc->res_map = (char *) __get_free_pages(GFP_KERNEL,
1716                                                  get_order(ioc->res_size));
1717         if (!ioc->res_map)
1718                 panic(PFX "Couldn't allocate resource map\n");
1719
1720         memset(ioc->res_map, 0, ioc->res_size);
1721         /* next available IOVP - circular search */
1722         ioc->res_hint = (unsigned long *) ioc->res_map;
1723
1724 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1725         /* Mark first bit busy - ie no IOVA 0 */
1726         ioc->res_map[0] = 0x1;
1727         ioc->pdir_base[0] = 0x8000000000000000ULL | ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE;
1728 #endif
1729 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1730         /* Mark the last resource used so we don't prefetch beyond IOVA space */
1731         ioc->res_map[ioc->res_size - 1] |= 0x80UL; /* res_map is chars */
1732         ioc->pdir_base[(ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE) - 1] = (0x80000000000000FF
1733                                                               | prefetch_spill_page);
1734 #endif
1735
1736         DBG_INIT("%s() res_map %x %p\n", __func__,
1737                  ioc->res_size, (void *) ioc->res_map);
1738 }
1739
1740 static void __init
1741 ioc_sac_init(struct ioc *ioc)
1742 {
1743         struct pci_dev *sac = NULL;
1744         struct pci_controller *controller = NULL;
1745
1746         /*
1747          * pci_alloc_coherent() must return a DMA address which is
1748          * SAC (single address cycle) addressable, so allocate a
1749          * pseudo-device to enforce that.
1750          */
1751         sac = kzalloc(sizeof(*sac), GFP_KERNEL);
1752         if (!sac)
1753                 panic(PFX "Couldn't allocate struct pci_dev");
1754
1755         controller = kzalloc(sizeof(*controller), GFP_KERNEL);
1756         if (!controller)
1757                 panic(PFX "Couldn't allocate struct pci_controller");
1758
1759         controller->iommu = ioc;
1760         sac->sysdata = controller;
1761         sac->dma_mask = 0xFFFFFFFFUL;
1762 #ifdef CONFIG_PCI
1763         sac->dev.bus = &pci_bus_type;
1764 #endif
1765         ioc->sac_only_dev = sac;
1766 }
1767
1768 static void __init
1769 ioc_zx1_init(struct ioc *ioc)
1770 {
1771         unsigned long rope_config;
1772         unsigned int i;
1773
1774         if (ioc->rev < 0x20)
1775                 panic(PFX "IOC 2.0 or later required for IOMMU support\n");
1776
1777         /* 38 bit memory controller + extra bit for range displaced by MMIO */
1778         ioc->dma_mask = (0x1UL << 39) - 1;
1779
1780         /*
1781         ** Clear ROPE(N)_CONFIG AO bit.
1782         ** Disables "NT Ordering" (~= !"Relaxed Ordering")
1783         ** Overrides bit 1 in DMA Hint Sets.
1784         ** Improves netperf UDP_STREAM by ~10% for tg3 on bcm5701.
1785         */
1786         for (i=0; i<(8*8); i+=8) {
1787                 rope_config = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_ROPE0_CFG + i);
1788                 rope_config &= ~IOC_ROPE_AO;
1789                 WRITE_REG(rope_config, ioc->ioc_hpa + IOC_ROPE0_CFG + i);
1790         }
1791 }
1792
1793 typedef void (initfunc)(struct ioc *);
1794
1795 struct ioc_iommu {
1796         u32 func_id;
1797         char *name;
1798         initfunc *init;
1799 };
1800
1801 static struct ioc_iommu ioc_iommu_info[] __initdata = {
1802         { ZX1_IOC_ID, "zx1", ioc_zx1_init },
1803         { ZX2_IOC_ID, "zx2", NULL },
1804         { SX1000_IOC_ID, "sx1000", NULL },
1805         { SX2000_IOC_ID, "sx2000", NULL },
1806 };
1807
1808 static void ioc_init(unsigned long hpa, struct ioc *ioc)
1809 {
1810         struct ioc_iommu *info;
1811
1812         ioc->next = ioc_list;
1813         ioc_list = ioc;
1814
1815         ioc->ioc_hpa = ioremap(hpa, 0x1000);
1816
1817         ioc->func_id = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_FUNC_ID);
1818         ioc->rev = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_FCLASS) & 0xFFUL;
1819         ioc->dma_mask = 0xFFFFFFFFFFFFFFFFUL;   /* conservative */
1820
1821         for (info = ioc_iommu_info; info < ioc_iommu_info + ARRAY_SIZE(ioc_iommu_info); info++) {
1822                 if (ioc->func_id == info->func_id) {
1823                         ioc->name = info->name;
1824                         if (info->init)
1825                                 (info->init)(ioc);
1826                 }
1827         }
1828
1829         iovp_size = (1 << iovp_shift);
1830         iovp_mask = ~(iovp_size - 1);
1831
1832         DBG_INIT("%s: PAGE_SIZE %ldK, iovp_size %ldK\n", __func__,
1833                 PAGE_SIZE >> 10, iovp_size >> 10);
1834
1835         if (!ioc->name) {
1836                 ioc->name = kmalloc(24, GFP_KERNEL);
1837                 if (ioc->name)
1838                         sprintf((char *) ioc->name, "Unknown (%04x:%04x)",
1839                                 ioc->func_id & 0xFFFF, (ioc->func_id >> 16) & 0xFFFF);
1840                 else
1841                         ioc->name = "Unknown";
1842         }
1843
1844         ioc_iova_init(ioc);
1845         ioc_resource_init(ioc);
1846         ioc_sac_init(ioc);
1847
1848         if ((long) ~iovp_mask > (long) ia64_max_iommu_merge_mask)
1849                 ia64_max_iommu_merge_mask = ~iovp_mask;
1850
1851         printk(KERN_INFO PFX
1852                 "%s %d.%d HPA 0x%lx IOVA space %dMb at 0x%lx\n",
1853                 ioc->name, (ioc->rev >> 4) & 0xF, ioc->rev & 0xF,
1854                 hpa, ioc->iov_size >> 20, ioc->ibase);
1855 }
1856
1857
1858
1859 /**************************************************************************
1860 **
1861 **   SBA initialization code (HW and SW)
1862 **
1863 **   o identify SBA chip itself
1864 **   o FIXME: initialize DMA hints for reasonable defaults
1865 **
1866 **************************************************************************/
1867
1868 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1869 static void *
1870 ioc_start(struct seq_file *s, loff_t *pos)
1871 {
1872         struct ioc *ioc;
1873         loff_t n = *pos;
1874
1875         for (ioc = ioc_list; ioc; ioc = ioc->next)
1876                 if (!n--)
1877                         return ioc;
1878
1879         return NULL;
1880 }
1881
1882 static void *
1883 ioc_next(struct seq_file *s, void *v, loff_t *pos)
1884 {
1885         struct ioc *ioc = v;
1886
1887         ++*pos;
1888         return ioc->next;
1889 }
1890
1891 static void
1892 ioc_stop(struct seq_file *s, void *v)
1893 {
1894 }
1895
1896 static int
1897 ioc_show(struct seq_file *s, void *v)
1898 {
1899         struct ioc *ioc = v;
1900         unsigned long *res_ptr = (unsigned long *)ioc->res_map;
1901         int i, used = 0;
1902
1903         seq_printf(s, "Hewlett Packard %s IOC rev %d.%d\n",
1904                 ioc->name, ((ioc->rev >> 4) & 0xF), (ioc->rev & 0xF));
1905 #ifdef CONFIG_NUMA
1906         if (ioc->node != NUMA_NO_NODE)
1907                 seq_printf(s, "NUMA node       : %d\n", ioc->node);
1908 #endif
1909         seq_printf(s, "IOVA size       : %ld MB\n", ((ioc->pdir_size >> 3) * iovp_size)/(1024*1024));
1910         seq_printf(s, "IOVA page size  : %ld kb\n", iovp_size/1024);
1911
1912         for (i = 0; i < (ioc->res_size / sizeof(unsigned long)); ++i, ++res_ptr)
1913                 used += hweight64(*res_ptr);
1914
1915         seq_printf(s, "PDIR size       : %d entries\n", ioc->pdir_size >> 3);
1916         seq_printf(s, "PDIR used       : %d entries\n", used);
1917
1918 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
1919         {
1920                 unsigned long i = 0, avg = 0, min, max;
1921                 min = max = ioc->avg_search[0];
1922                 for (i = 0; i < SBA_SEARCH_SAMPLE; i++) {
1923                         avg += ioc->avg_search[i];
1924                         if (ioc->avg_search[i] > max) max = ioc->avg_search[i];
1925                         if (ioc->avg_search[i] < min) min = ioc->avg_search[i];
1926                 }
1927                 avg /= SBA_SEARCH_SAMPLE;
1928                 seq_printf(s, "Bitmap search   : %ld/%ld/%ld (min/avg/max CPU Cycles/IOVA page)\n",
1929                            min, avg, max);
1930         }
1931 #endif
1932 #ifndef ALLOW_IOV_BYPASS
1933          seq_printf(s, "IOVA bypass disabled\n");
1934 #endif
1935         return 0;
1936 }
1937
1938 static const struct seq_operations ioc_seq_ops = {
1939         .start = ioc_start,
1940         .next  = ioc_next,
1941         .stop  = ioc_stop,
1942         .show  = ioc_show
1943 };
1944
1945 static int
1946 ioc_open(struct inode *inode, struct file *file)
1947 {
1948         return seq_open(file, &ioc_seq_ops);
1949 }
1950
1951 static const struct file_operations ioc_fops = {
1952         .open    = ioc_open,
1953         .read    = seq_read,
1954         .llseek  = seq_lseek,
1955         .release = seq_release
1956 };
1957
1958 static void __init
1959 ioc_proc_init(void)
1960 {
1961         struct proc_dir_entry *dir;
1962
1963         dir = proc_mkdir("bus/mckinley", NULL);
1964         if (!dir)
1965                 return;
1966
1967         proc_create(ioc_list->name, 0, dir, &ioc_fops);
1968 }
1969 #endif
1970
1971 static void
1972 sba_connect_bus(struct pci_bus *bus)
1973 {
1974         acpi_handle handle, parent;
1975         acpi_status status;
1976         struct ioc *ioc;
1977
1978         if (!PCI_CONTROLLER(bus))
1979                 panic(PFX "no sysdata on bus %d!\n", bus->number);
1980
1981         if (PCI_CONTROLLER(bus)->iommu)
1982                 return;
1983
1984         handle = acpi_device_handle(PCI_CONTROLLER(bus)->companion);
1985         if (!handle)
1986                 return;
1987
1988         /*
1989          * The IOC scope encloses PCI root bridges in the ACPI
1990          * namespace, so work our way out until we find an IOC we
1991          * claimed previously.
1992          */
1993         do {
1994                 for (ioc = ioc_list; ioc; ioc = ioc->next)
1995                         if (ioc->handle == handle) {
1996                                 PCI_CONTROLLER(bus)->iommu = ioc;
1997                                 return;
1998                         }
1999
2000                 status = acpi_get_parent(handle, &parent);
2001                 handle = parent;
2002         } while (ACPI_SUCCESS(status));
2003
2004         printk(KERN_WARNING "No IOC for PCI Bus %04x:%02x in ACPI\n", pci_domain_nr(bus), bus->number);
2005 }
2006
2007 static void __init
2008 sba_map_ioc_to_node(struct ioc *ioc, acpi_handle handle)
2009 {
2010 #ifdef CONFIG_NUMA
2011         unsigned int node;
2012
2013         node = acpi_get_node(handle);
2014         if (node != NUMA_NO_NODE && !node_online(node))
2015                 node = NUMA_NO_NODE;
2016
2017         ioc->node = node;
2018 #endif
2019 }
2020
2021 static void acpi_sba_ioc_add(struct ioc *ioc)
2022 {
2023         acpi_handle handle = ioc->handle;
2024         acpi_status status;
2025         u64 hpa, length;
2026         struct acpi_device_info *adi;
2027
2028         ioc_found = ioc->next;
2029         status = hp_acpi_csr_space(handle, &hpa, &length);
2030         if (ACPI_FAILURE(status))
2031                 goto err;
2032
2033         status = acpi_get_object_info(handle, &adi);
2034         if (ACPI_FAILURE(status))
2035                 goto err;
2036
2037         /*
2038          * For HWP0001, only SBA appears in ACPI namespace.  It encloses the PCI
2039          * root bridges, and its CSR space includes the IOC function.
2040          */
2041         if (strncmp("HWP0001", adi->hardware_id.string, 7) == 0) {
2042                 hpa += ZX1_IOC_OFFSET;
2043                 /* zx1 based systems default to kernel page size iommu pages */
2044                 if (!iovp_shift)
2045                         iovp_shift = min(PAGE_SHIFT, 16);
2046         }
2047         kfree(adi);
2048
2049         /*
2050          * default anything not caught above or specified on cmdline to 4k
2051          * iommu page size
2052          */
2053         if (!iovp_shift)
2054                 iovp_shift = 12;
2055
2056         ioc_init(hpa, ioc);
2057         /* setup NUMA node association */
2058         sba_map_ioc_to_node(ioc, handle);
2059         return;
2060
2061  err:
2062         kfree(ioc);
2063 }
2064
2065 static const struct acpi_device_id hp_ioc_iommu_device_ids[] = {
2066         {"HWP0001", 0},
2067         {"HWP0004", 0},
2068         {"", 0},
2069 };
2070
2071 static int acpi_sba_ioc_attach(struct acpi_device *device,
2072                                const struct acpi_device_id *not_used)
2073 {
2074         struct ioc *ioc;
2075
2076         ioc = kzalloc(sizeof(*ioc), GFP_KERNEL);
2077         if (!ioc)
2078                 return -ENOMEM;
2079
2080         ioc->next = ioc_found;
2081         ioc_found = ioc;
2082         ioc->handle = device->handle;
2083         return 1;
2084 }
2085
2086
2087 static struct acpi_scan_handler acpi_sba_ioc_handler = {
2088         .ids    = hp_ioc_iommu_device_ids,
2089         .attach = acpi_sba_ioc_attach,
2090 };
2091
2092 static int __init acpi_sba_ioc_init_acpi(void)
2093 {
2094         return acpi_scan_add_handler(&acpi_sba_ioc_handler);
2095 }
2096 /* This has to run before acpi_scan_init(). */
2097 arch_initcall(acpi_sba_ioc_init_acpi);
2098
2099 extern struct dma_map_ops swiotlb_dma_ops;
2100
2101 static int __init
2102 sba_init(void)
2103 {
2104         if (!ia64_platform_is("hpzx1") && !ia64_platform_is("hpzx1_swiotlb"))
2105                 return 0;
2106
2107 #if defined(CONFIG_IA64_GENERIC)
2108         /* If we are booting a kdump kernel, the sba_iommu will
2109          * cause devices that were not shutdown properly to MCA
2110          * as soon as they are turned back on.  Our only option for
2111          * a successful kdump kernel boot is to use the swiotlb.
2112          */
2113         if (is_kdump_kernel()) {
2114                 dma_ops = &swiotlb_dma_ops;
2115                 if (swiotlb_late_init_with_default_size(64 * (1<<20)) != 0)
2116                         panic("Unable to initialize software I/O TLB:"
2117                                   " Try machvec=dig boot option");
2118                 machvec_init("dig");
2119                 return 0;
2120         }
2121 #endif
2122
2123         /*
2124          * ioc_found should be populated by the acpi_sba_ioc_handler's .attach()
2125          * routine, but that only happens if acpi_scan_init() has already run.
2126          */
2127         while (ioc_found)
2128                 acpi_sba_ioc_add(ioc_found);
2129
2130         if (!ioc_list) {
2131 #ifdef CONFIG_IA64_GENERIC
2132                 /*
2133                  * If we didn't find something sba_iommu can claim, we
2134                  * need to setup the swiotlb and switch to the dig machvec.
2135                  */
2136                 dma_ops = &swiotlb_dma_ops;
2137                 if (swiotlb_late_init_with_default_size(64 * (1<<20)) != 0)
2138                         panic("Unable to find SBA IOMMU or initialize "
2139                               "software I/O TLB: Try machvec=dig boot option");
2140                 machvec_init("dig");
2141 #else
2142                 panic("Unable to find SBA IOMMU: Try a generic or DIG kernel");
2143 #endif
2144                 return 0;
2145         }
2146
2147 #if defined(CONFIG_IA64_GENERIC) || defined(CONFIG_IA64_HP_ZX1_SWIOTLB)
2148         /*
2149          * hpzx1_swiotlb needs to have a fairly small swiotlb bounce
2150          * buffer setup to support devices with smaller DMA masks than
2151          * sba_iommu can handle.
2152          */
2153         if (ia64_platform_is("hpzx1_swiotlb")) {
2154                 extern void hwsw_init(void);
2155
2156                 hwsw_init();
2157         }
2158 #endif
2159
2160 #ifdef CONFIG_PCI
2161         {
2162                 struct pci_bus *b = NULL;
2163                 while ((b = pci_find_next_bus(b)) != NULL)
2164                         sba_connect_bus(b);
2165         }
2166 #endif
2167
2168 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2169         ioc_proc_init();
2170 #endif
2171         return 0;
2172 }
2173
2174 subsys_initcall(sba_init); /* must be initialized after ACPI etc., but before any drivers... */
2175
2176 static int __init
2177 nosbagart(char *str)
2178 {
2179         reserve_sba_gart = 0;
2180         return 1;
2181 }
2182
2183 static int sba_dma_supported (struct device *dev, u64 mask)
2184 {
2185         /* make sure it's at least 32bit capable */
2186         return ((mask & 0xFFFFFFFFUL) == 0xFFFFFFFFUL);
2187 }
2188
2189 static int sba_dma_mapping_error(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr)
2190 {
2191         return 0;
2192 }
2193
2194 __setup("nosbagart", nosbagart);
2195
2196 static int __init
2197 sba_page_override(char *str)
2198 {
2199         unsigned long page_size;
2200
2201         page_size = memparse(str, &str);
2202         switch (page_size) {
2203                 case 4096:
2204                 case 8192:
2205                 case 16384:
2206                 case 65536:
2207                         iovp_shift = ffs(page_size) - 1;
2208                         break;
2209                 default:
2210                         printk("%s: unknown/unsupported iommu page size %ld\n",
2211                                __func__, page_size);
2212         }
2213
2214         return 1;
2215 }
2216
2217 __setup("sbapagesize=",sba_page_override);
2218
2219 struct dma_map_ops sba_dma_ops = {
2220         .alloc                  = sba_alloc_coherent,
2221         .free                   = sba_free_coherent,
2222         .map_page               = sba_map_page,
2223         .unmap_page             = sba_unmap_page,
2224         .map_sg                 = sba_map_sg_attrs,
2225         .unmap_sg               = sba_unmap_sg_attrs,
2226         .sync_single_for_cpu    = machvec_dma_sync_single,
2227         .sync_sg_for_cpu        = machvec_dma_sync_sg,
2228         .sync_single_for_device = machvec_dma_sync_single,
2229         .sync_sg_for_device     = machvec_dma_sync_sg,
2230         .dma_supported          = sba_dma_supported,
2231         .mapping_error          = sba_dma_mapping_error,
2232 };
2233
2234 void sba_dma_init(void)
2235 {
2236         dma_ops = &sba_dma_ops;
2237 }