git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - arch/sparc/mm/iommu.c

   1 /*
   2  * iommu.c:  IOMMU specific routines for memory management.
   3  *
   4  * Copyright (C) 1995 David S. Miller  (davem@caip.rutgers.edu)
   5  * Copyright (C) 1995,2002 Pete Zaitcev     (zaitcev@yahoo.com)
   6  * Copyright (C) 1996 Eddie C. Dost    (ecd@skynet.be)
   7  * Copyright (C) 1997,1998 Jakub Jelinek    (jj@sunsite.mff.cuni.cz)
   8  */
   9
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/init.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/highmem.h>      /* pte_offset_map => kmap_atomic */
  15 #include <linux/scatterlist.h>
  16
  17 #include <asm/pgalloc.h>
  18 #include <asm/pgtable.h>
  19 #include <asm/sbus.h>
  20 #include <asm/io.h>
  21 #include <asm/mxcc.h>
  22 #include <asm/mbus.h>
  23 #include <asm/cacheflush.h>
  24 #include <asm/tlbflush.h>
  25 #include <asm/bitext.h>
  26 #include <asm/iommu.h>
  27 #include <asm/dma.h>
  28
  29 /*
  30  * This can be sized dynamically, but we will do this
  31  * only when we have a guidance about actual I/O pressures.
  32  */
  33 #define IOMMU_RNGE      IOMMU_RNGE_256MB
  34 #define IOMMU_START     0xF0000000
  35 #define IOMMU_WINSIZE   (256*1024*1024U)
  36 #define IOMMU_NPTES     (IOMMU_WINSIZE/PAGE_SIZE)       /* 64K PTEs, 265KB */
  37 #define IOMMU_ORDER     6                               /* 4096 * (1<<6) */
  38
  39 /* srmmu.c */
  40 extern int viking_mxcc_present;
  41 BTFIXUPDEF_CALL(void, flush_page_for_dma, unsigned long)
  42 #define flush_page_for_dma(page) BTFIXUP_CALL(flush_page_for_dma)(page)
  43 extern int flush_page_for_dma_global;
  44 static int viking_flush;
  45 /* viking.S */
  46 extern void viking_flush_page(unsigned long page);
  47 extern void viking_mxcc_flush_page(unsigned long page);
  48
  49 /*
  50  * Values precomputed according to CPU type.
  51  */
  52 static unsigned int ioperm_noc;         /* Consistent mapping iopte flags */
  53 static pgprot_t dvma_prot;              /* Consistent mapping pte flags */
  54
  55 #define IOPERM        (IOPTE_CACHE | IOPTE_WRITE | IOPTE_VALID)
  56 #define MKIOPTE(pfn, perm) (((((pfn)<<8) & IOPTE_PAGE) | (perm)) & ~IOPTE_WAZ)
  57
  58 void __init iommu_init(struct device_node *parent, struct sbus_bus *sbus)
  59 {
  60         struct of_device *parent_op, *op;
  61         struct iommu_struct *iommu;
  62         unsigned int impl, vers;
  63         unsigned long *bitmap;
  64         unsigned long tmp;
  65
  66         parent_op = of_find_device_by_node(parent);
  67         if (!parent_op) {
  68                 prom_printf("Unable to find IOMMU of_device\n");
  69                 prom_halt();
  70         }
  71
  72         op = of_find_device_by_node(sbus->ofdev.node);
  73         if (!op) {
  74                 prom_printf("Unable to find SBUS of_device\n");
  75                 prom_halt();
  76         }
  77
  78         iommu = kmalloc(sizeof(struct iommu_struct), GFP_ATOMIC);
  79         if (!iommu) {
  80                 prom_printf("Unable to allocate iommu structure\n");
  81                 prom_halt();
  82         }
  83
  84         iommu->regs = of_ioremap(&parent_op->resource[0], 0, PAGE_SIZE * 3,
  85                                  "iommu_regs");
  86         if (!iommu->regs) {
  87                 prom_printf("Cannot map IOMMU registers\n");
  88                 prom_halt();
  89         }
  90         impl = (iommu->regs->control & IOMMU_CTRL_IMPL) >> 28;
  91         vers = (iommu->regs->control & IOMMU_CTRL_VERS) >> 24;
  92         tmp = iommu->regs->control;
  93         tmp &= ~(IOMMU_CTRL_RNGE);
  94         tmp |= (IOMMU_RNGE_256MB | IOMMU_CTRL_ENAB);
  95         iommu->regs->control = tmp;
  96         iommu_invalidate(iommu->regs);
  97         iommu->start = IOMMU_START;
  98         iommu->end = 0xffffffff;
  99
 100         /* Allocate IOMMU page table */
 101         /* Stupid alignment constraints give me a headache.
 102            We need 256K or 512K or 1M or 2M area aligned to
 103            its size and current gfp will fortunately give
 104            it to us. */
 105         tmp = __get_free_pages(GFP_KERNEL, IOMMU_ORDER);
 106         if (!tmp) {
 107                 prom_printf("Unable to allocate iommu table [0x%08x]\n",
 108                             IOMMU_NPTES*sizeof(iopte_t));
 109                 prom_halt();
 110         }
 111         iommu->page_table = (iopte_t *)tmp;
 112
 113         /* Initialize new table. */
 114         memset(iommu->page_table, 0, IOMMU_NPTES*sizeof(iopte_t));
 115         flush_cache_all();
 116         flush_tlb_all();
 117         iommu->regs->base = __pa((unsigned long) iommu->page_table) >> 4;
 118         iommu_invalidate(iommu->regs);
 119
 120         bitmap = kmalloc(IOMMU_NPTES>>3, GFP_KERNEL);
 121         if (!bitmap) {
 122                 prom_printf("Unable to allocate iommu bitmap [%d]\n",
 123                             (int)(IOMMU_NPTES>>3));
 124                 prom_halt();
 125         }
 126         bit_map_init(&iommu->usemap, bitmap, IOMMU_NPTES);
 127         /* To be coherent on HyperSparc, the page color of DVMA
 128          * and physical addresses must match.
 129          */
 130         if (srmmu_modtype == HyperSparc)
 131                 iommu->usemap.num_colors = vac_cache_size >> PAGE_SHIFT;
 132         else
 133                 iommu->usemap.num_colors = 1;
 134
 135         printk("IOMMU: impl %d vers %d table 0x%p[%d B] map [%d b]\n",
 136             impl, vers, iommu->page_table,
 137             (int)(IOMMU_NPTES*sizeof(iopte_t)), (int)IOMMU_NPTES);
 138
 139         sbus->ofdev.dev.archdata.iommu = iommu;
 140         op->dev.archdata.iommu = iommu;
 141 }
 142
 143 /* This begs to be btfixup-ed by srmmu. */
 144 /* Flush the iotlb entries to ram. */
 145 /* This could be better if we didn't have to flush whole pages. */
 146 static void iommu_flush_iotlb(iopte_t *iopte, unsigned int niopte)
 147 {
 148         unsigned long start;
 149         unsigned long end;
 150
 151         start = (unsigned long)iopte;
 152         end = PAGE_ALIGN(start + niopte*sizeof(iopte_t));
 153         start &= PAGE_MASK;
 154         if (viking_mxcc_present) {
 155                 while(start < end) {
 156                         viking_mxcc_flush_page(start);
 157                         start += PAGE_SIZE;
 158                 }
 159         } else if (viking_flush) {
 160                 while(start < end) {
 161                         viking_flush_page(start);
 162                         start += PAGE_SIZE;
 163                 }
 164         } else {
 165                 while(start < end) {
 166                         __flush_page_to_ram(start);
 167                         start += PAGE_SIZE;
 168                 }
 169         }
 170 }
 171
 172 static u32 iommu_get_one(struct device *dev, struct page *page, int npages)
 173 {
 174         struct iommu_struct *iommu = dev->archdata.iommu;
 175         int ioptex;
 176         iopte_t *iopte, *iopte0;
 177         unsigned int busa, busa0;
 178         int i;
 179
 180         /* page color = pfn of page */
 181         ioptex = bit_map_string_get(&iommu->usemap, npages, page_to_pfn(page));
 182         if (ioptex < 0)
 183                 panic("iommu out");
 184         busa0 = iommu->start + (ioptex << PAGE_SHIFT);
 185         iopte0 = &iommu->page_table[ioptex];
 186
 187         busa = busa0;
 188         iopte = iopte0;
 189         for (i = 0; i < npages; i++) {
 190                 iopte_val(*iopte) = MKIOPTE(page_to_pfn(page), IOPERM);
 191                 iommu_invalidate_page(iommu->regs, busa);
 192                 busa += PAGE_SIZE;
 193                 iopte++;
 194                 page++;
 195         }
 196
 197         iommu_flush_iotlb(iopte0, npages);
 198
 199         return busa0;
 200 }
 201
 202 static u32 iommu_get_scsi_one(struct device *dev, char *vaddr, unsigned int len)
 203 {
 204         unsigned long off;
 205         int npages;
 206         struct page *page;
 207         u32 busa;
 208
 209         off = (unsigned long)vaddr & ~PAGE_MASK;
 210         npages = (off + len + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
 211         page = virt_to_page((unsigned long)vaddr & PAGE_MASK);
 212         busa = iommu_get_one(dev, page, npages);
 213         return busa + off;
 214 }
 215
 216 static __u32 iommu_get_scsi_one_noflush(struct device *dev, char *vaddr, unsigned long len)
 217 {
 218         return iommu_get_scsi_one(dev, vaddr, len);
 219 }
 220
 221 static __u32 iommu_get_scsi_one_gflush(struct device *dev, char *vaddr, unsigned long len)
 222 {
 223         flush_page_for_dma(0);
 224         return iommu_get_scsi_one(dev, vaddr, len);
 225 }
 226
 227 static __u32 iommu_get_scsi_one_pflush(struct device *dev, char *vaddr, unsigned long len)
 228 {
 229         unsigned long page = ((unsigned long) vaddr) & PAGE_MASK;
 230
 231         while(page < ((unsigned long)(vaddr + len))) {
 232                 flush_page_for_dma(page);
 233                 page += PAGE_SIZE;
 234         }
 235         return iommu_get_scsi_one(dev, vaddr, len);
 236 }
 237
 238 static void iommu_get_scsi_sgl_noflush(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int sz)
 239 {
 240         int n;
 241
 242         while (sz != 0) {
 243                 --sz;
 244                 n = (sg->length + sg->offset + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
 245                 sg->dvma_address = iommu_get_one(dev, sg_page(sg), n) + sg->offset;
 246                 sg->dvma_length = (__u32) sg->length;
 247                 sg = sg_next(sg);
 248         }
 249 }
 250
 251 static void iommu_get_scsi_sgl_gflush(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int sz)
 252 {
 253         int n;
 254
 255         flush_page_for_dma(0);
 256         while (sz != 0) {
 257                 --sz;
 258                 n = (sg->length + sg->offset + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
 259                 sg->dvma_address = iommu_get_one(dev, sg_page(sg), n) + sg->offset;
 260                 sg->dvma_length = (__u32) sg->length;
 261                 sg = sg_next(sg);
 262         }
 263 }
 264
 265 static void iommu_get_scsi_sgl_pflush(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int sz)
 266 {
 267         unsigned long page, oldpage = 0;
 268         int n, i;
 269
 270         while(sz != 0) {
 271                 --sz;
 272
 273                 n = (sg->length + sg->offset + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
 274
 275                 /*
 276                  * We expect unmapped highmem pages to be not in the cache.
 277                  * XXX Is this a good assumption?
 278                  * XXX What if someone else unmaps it here and races us?
 279                  */
 280                 if ((page = (unsigned long) page_address(sg_page(sg))) != 0) {
 281                         for (i = 0; i < n; i++) {
 282                                 if (page != oldpage) {  /* Already flushed? */
 283                                         flush_page_for_dma(page);
 284                                         oldpage = page;
 285                                 }
 286                                 page += PAGE_SIZE;
 287                         }
 288                 }
 289
 290                 sg->dvma_address = iommu_get_one(dev, sg_page(sg), n) + sg->offset;
 291                 sg->dvma_length = (__u32) sg->length;
 292                 sg = sg_next(sg);
 293         }
 294 }
 295
 296 static void iommu_release_one(struct device *dev, u32 busa, int npages)
 297 {
 298         struct iommu_struct *iommu = dev->archdata.iommu;
 299         int ioptex;
 300         int i;
 301
 302         BUG_ON(busa < iommu->start);
 303         ioptex = (busa - iommu->start) >> PAGE_SHIFT;
 304         for (i = 0; i < npages; i++) {
 305                 iopte_val(iommu->page_table[ioptex + i]) = 0;
 306                 iommu_invalidate_page(iommu->regs, busa);
 307                 busa += PAGE_SIZE;
 308         }
 309         bit_map_clear(&iommu->usemap, ioptex, npages);
 310 }
 311
 312 static void iommu_release_scsi_one(struct device *dev, __u32 vaddr, unsigned long len)
 313 {
 314         unsigned long off;
 315         int npages;
 316
 317         off = vaddr & ~PAGE_MASK;
 318         npages = (off + len + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
 319         iommu_release_one(dev, vaddr & PAGE_MASK, npages);
 320 }
 321
 322 static void iommu_release_scsi_sgl(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int sz)
 323 {
 324         int n;
 325
 326         while(sz != 0) {
 327                 --sz;
 328
 329                 n = (sg->length + sg->offset + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
 330                 iommu_release_one(dev, sg->dvma_address & PAGE_MASK, n);
 331                 sg->dvma_address = 0x21212121;
 332                 sg = sg_next(sg);
 333         }
 334 }
 335
 336 #ifdef CONFIG_SBUS
 337 static int iommu_map_dma_area(dma_addr_t *pba, unsigned long va,
 338     unsigned long addr, int len)
 339 {
 340         unsigned long page, end;
 341         struct iommu_struct *iommu = sbus_root->ofdev.dev.archdata.iommu;
 342         iopte_t *iopte = iommu->page_table;
 343         iopte_t *first;
 344         int ioptex;
 345
 346         BUG_ON((va & ~PAGE_MASK) != 0);
 347         BUG_ON((addr & ~PAGE_MASK) != 0);
 348         BUG_ON((len & ~PAGE_MASK) != 0);
 349
 350         /* page color = physical address */
 351         ioptex = bit_map_string_get(&iommu->usemap, len >> PAGE_SHIFT,
 352                 addr >> PAGE_SHIFT);
 353         if (ioptex < 0)
 354                 panic("iommu out");
 355
 356         iopte += ioptex;
 357         first = iopte;
 358         end = addr + len;
 359         while(addr < end) {
 360                 page = va;
 361                 {
 362                         pgd_t *pgdp;
 363                         pmd_t *pmdp;
 364                         pte_t *ptep;
 365
 366                         if (viking_mxcc_present)
 367                                 viking_mxcc_flush_page(page);
 368                         else if (viking_flush)
 369                                 viking_flush_page(page);
 370                         else
 371                                 __flush_page_to_ram(page);
 372
 373                         pgdp = pgd_offset(&init_mm, addr);
 374                         pmdp = pmd_offset(pgdp, addr);
 375                         ptep = pte_offset_map(pmdp, addr);
 376
 377                         set_pte(ptep, mk_pte(virt_to_page(page), dvma_prot));
 378                 }
 379                 iopte_val(*iopte++) =
 380                     MKIOPTE(page_to_pfn(virt_to_page(page)), ioperm_noc);
 381                 addr += PAGE_SIZE;
 382                 va += PAGE_SIZE;
 383         }
 384         /* P3: why do we need this?
 385          *
 386          * DAVEM: Because there are several aspects, none of which
 387          *        are handled by a single interface.  Some cpus are
 388          *        completely not I/O DMA coherent, and some have
 389          *        virtually indexed caches.  The driver DMA flushing
 390          *        methods handle the former case, but here during
 391          *        IOMMU page table modifications, and usage of non-cacheable
 392          *        cpu mappings of pages potentially in the cpu caches, we have
 393          *        to handle the latter case as well.
 394          */
 395         flush_cache_all();
 396         iommu_flush_iotlb(first, len >> PAGE_SHIFT);
 397         flush_tlb_all();
 398         iommu_invalidate(iommu->regs);
 399
 400         *pba = iommu->start + (ioptex << PAGE_SHIFT);
 401         return 0;
 402 }
 403
 404 static void iommu_unmap_dma_area(unsigned long busa, int len)
 405 {
 406         struct iommu_struct *iommu = sbus_root->ofdev.dev.archdata.iommu;
 407         iopte_t *iopte = iommu->page_table;
 408         unsigned long end;
 409         int ioptex = (busa - iommu->start) >> PAGE_SHIFT;
 410
 411         BUG_ON((busa & ~PAGE_MASK) != 0);
 412         BUG_ON((len & ~PAGE_MASK) != 0);
 413
 414         iopte += ioptex;
 415         end = busa + len;
 416         while (busa < end) {
 417                 iopte_val(*iopte++) = 0;
 418                 busa += PAGE_SIZE;
 419         }
 420         flush_tlb_all();
 421         iommu_invalidate(iommu->regs);
 422         bit_map_clear(&iommu->usemap, ioptex, len >> PAGE_SHIFT);
 423 }
 424
 425 static struct page *iommu_translate_dvma(unsigned long busa)
 426 {
 427         struct iommu_struct *iommu = sbus_root->ofdev.dev.archdata.iommu;
 428         iopte_t *iopte = iommu->page_table;
 429
 430         iopte += ((busa - iommu->start) >> PAGE_SHIFT);
 431         return pfn_to_page((iopte_val(*iopte) & IOPTE_PAGE) >> (PAGE_SHIFT-4));
 432 }
 433 #endif
 434
 435 static char *iommu_lockarea(char *vaddr, unsigned long len)
 436 {
 437         return vaddr;
 438 }
 439
 440 static void iommu_unlockarea(char *vaddr, unsigned long len)
 441 {
 442 }
 443
 444 void __init ld_mmu_iommu(void)
 445 {
 446         viking_flush = (BTFIXUPVAL_CALL(flush_page_for_dma) == (unsigned long)viking_flush_page);
 447         BTFIXUPSET_CALL(mmu_lockarea, iommu_lockarea, BTFIXUPCALL_RETO0);
 448         BTFIXUPSET_CALL(mmu_unlockarea, iommu_unlockarea, BTFIXUPCALL_NOP);
 449
 450         if (!BTFIXUPVAL_CALL(flush_page_for_dma)) {
 451                 /* IO coherent chip */
 452                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_one, iommu_get_scsi_one_noflush, BTFIXUPCALL_RETO0);
 453                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_sgl, iommu_get_scsi_sgl_noflush, BTFIXUPCALL_NORM);
 454         } else if (flush_page_for_dma_global) {
 455                 /* flush_page_for_dma flushes everything, no matter of what page is it */
 456                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_one, iommu_get_scsi_one_gflush, BTFIXUPCALL_NORM);
 457                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_sgl, iommu_get_scsi_sgl_gflush, BTFIXUPCALL_NORM);
 458         } else {
 459                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_one, iommu_get_scsi_one_pflush, BTFIXUPCALL_NORM);
 460                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_sgl, iommu_get_scsi_sgl_pflush, BTFIXUPCALL_NORM);
 461         }
 462         BTFIXUPSET_CALL(mmu_release_scsi_one, iommu_release_scsi_one, BTFIXUPCALL_NORM);
 463         BTFIXUPSET_CALL(mmu_release_scsi_sgl, iommu_release_scsi_sgl, BTFIXUPCALL_NORM);
 464
 465 #ifdef CONFIG_SBUS
 466         BTFIXUPSET_CALL(mmu_map_dma_area, iommu_map_dma_area, BTFIXUPCALL_NORM);
 467         BTFIXUPSET_CALL(mmu_unmap_dma_area, iommu_unmap_dma_area, BTFIXUPCALL_NORM);
 468         BTFIXUPSET_CALL(mmu_translate_dvma, iommu_translate_dvma, BTFIXUPCALL_NORM);
 469 #endif
 470
 471         if (viking_mxcc_present || srmmu_modtype == HyperSparc) {
 472                 dvma_prot = __pgprot(SRMMU_CACHE | SRMMU_ET_PTE | SRMMU_PRIV);
 473                 ioperm_noc = IOPTE_CACHE | IOPTE_WRITE | IOPTE_VALID;
 474         } else {
 475                 dvma_prot = __pgprot(SRMMU_ET_PTE | SRMMU_PRIV);
 476                 ioperm_noc = IOPTE_WRITE | IOPTE_VALID;
 477         }
 478 }