Staging: comedi: Remove LONG and *PLONG typedefs in addi-data
[linux-2.6] / drivers / staging / octeon / cvmx-cmd-queue.h
1 /***********************license start***************
2  * Author: Cavium Networks
3  *
4  * Contact: support@caviumnetworks.com
5  * This file is part of the OCTEON SDK
6  *
7  * Copyright (c) 2003-2008 Cavium Networks
8  *
9  * This file is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License, Version 2, as
11  * published by the Free Software Foundation.
12  *
13  * This file is distributed in the hope that it will be useful, but
14  * AS-IS and WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
15  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, TITLE, or
16  * NONINFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for more
17  * details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
20  * along with this file; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  * or visit http://www.gnu.org/licenses/.
23  *
24  * This file may also be available under a different license from Cavium.
25  * Contact Cavium Networks for more information
26  ***********************license end**************************************/
27
28 /*
29  *
30  * Support functions for managing command queues used for
31  * various hardware blocks.
32  *
33  * The common command queue infrastructure abstracts out the
34  * software necessary for adding to Octeon's chained queue
35  * structures. These structures are used for commands to the
36  * PKO, ZIP, DFA, RAID, and DMA engine blocks. Although each
37  * hardware unit takes commands and CSRs of different types,
38  * they all use basic linked command buffers to store the
39  * pending request. In general, users of the CVMX API don't
40  * call cvmx-cmd-queue functions directly. Instead the hardware
41  * unit specific wrapper should be used. The wrappers perform
42  * unit specific validation and CSR writes to submit the
43  * commands.
44  *
45  * Even though most software will never directly interact with
46  * cvmx-cmd-queue, knowledge of its internal working can help
47  * in diagnosing performance problems and help with debugging.
48  *
49  * Command queue pointers are stored in a global named block
50  * called "cvmx_cmd_queues". Except for the PKO queues, each
51  * hardware queue is stored in its own cache line to reduce SMP
52  * contention on spin locks. The PKO queues are stored such that
53  * every 16th queue is next to each other in memory. This scheme
54  * allows for queues being in separate cache lines when there
55  * are low number of queues per port. With 16 queues per port,
56  * the first queue for each port is in the same cache area. The
57  * second queues for each port are in another area, etc. This
58  * allows software to implement very efficient lockless PKO with
59  * 16 queues per port using a minimum of cache lines per core.
60  * All queues for a given core will be isolated in the same
61  * cache area.
62  *
63  * In addition to the memory pointer layout, cvmx-cmd-queue
64  * provides an optimized fair ll/sc locking mechanism for the
65  * queues. The lock uses a "ticket / now serving" model to
66  * maintain fair order on contended locks. In addition, it uses
67  * predicted locking time to limit cache contention. When a core
68  * know it must wait in line for a lock, it spins on the
69  * internal cycle counter to completely eliminate any causes of
70  * bus traffic.
71  *
72  */
73
74 #ifndef __CVMX_CMD_QUEUE_H__
75 #define __CVMX_CMD_QUEUE_H__
76
77 #include <linux/prefetch.h>
78
79 #include "cvmx-fpa.h"
80 /**
81  * By default we disable the max depth support. Most programs
82  * don't use it and it slows down the command queue processing
83  * significantly.
84  */
85 #ifndef CVMX_CMD_QUEUE_ENABLE_MAX_DEPTH
86 #define CVMX_CMD_QUEUE_ENABLE_MAX_DEPTH 0
87 #endif
88
89 /**
90  * Enumeration representing all hardware blocks that use command
91  * queues. Each hardware block has up to 65536 sub identifiers for
92  * multiple command queues. Not all chips support all hardware
93  * units.
94  */
95 typedef enum {
96         CVMX_CMD_QUEUE_PKO_BASE = 0x00000,
97
98 #define CVMX_CMD_QUEUE_PKO(queue) \
99         ((cvmx_cmd_queue_id_t)(CVMX_CMD_QUEUE_PKO_BASE + (0xffff&(queue))))
100
101         CVMX_CMD_QUEUE_ZIP = 0x10000,
102         CVMX_CMD_QUEUE_DFA = 0x20000,
103         CVMX_CMD_QUEUE_RAID = 0x30000,
104         CVMX_CMD_QUEUE_DMA_BASE = 0x40000,
105
106 #define CVMX_CMD_QUEUE_DMA(queue) \
107         ((cvmx_cmd_queue_id_t)(CVMX_CMD_QUEUE_DMA_BASE + (0xffff&(queue))))
108
109         CVMX_CMD_QUEUE_END = 0x50000,
110 } cvmx_cmd_queue_id_t;
111
112 /**
113  * Command write operations can fail if the comamnd queue needs
114  * a new buffer and the associated FPA pool is empty. It can also
115  * fail if the number of queued command words reaches the maximum
116  * set at initialization.
117  */
118 typedef enum {
119         CVMX_CMD_QUEUE_SUCCESS = 0,
120         CVMX_CMD_QUEUE_NO_MEMORY = -1,
121         CVMX_CMD_QUEUE_FULL = -2,
122         CVMX_CMD_QUEUE_INVALID_PARAM = -3,
123         CVMX_CMD_QUEUE_ALREADY_SETUP = -4,
124 } cvmx_cmd_queue_result_t;
125
126 typedef struct {
127         /* You have lock when this is your ticket */
128         uint8_t now_serving;
129         uint64_t unused1:24;
130         /* Maximum outstanding command words */
131         uint32_t max_depth;
132         /* FPA pool buffers come from */
133         uint64_t fpa_pool:3;
134         /* Top of command buffer pointer shifted 7 */
135         uint64_t base_ptr_div128:29;
136         uint64_t unused2:6;
137         /* FPA buffer size in 64bit words minus 1 */
138         uint64_t pool_size_m1:13;
139         /* Number of comamnds already used in buffer */
140         uint64_t index:13;
141 } __cvmx_cmd_queue_state_t;
142
143 /**
144  * This structure contains the global state of all comamnd queues.
145  * It is stored in a bootmem named block and shared by all
146  * applications running on Octeon. Tickets are stored in a differnet
147  * cahce line that queue information to reduce the contention on the
148  * ll/sc used to get a ticket. If this is not the case, the update
149  * of queue state causes the ll/sc to fail quite often.
150  */
151 typedef struct {
152         uint64_t ticket[(CVMX_CMD_QUEUE_END >> 16) * 256];
153         __cvmx_cmd_queue_state_t state[(CVMX_CMD_QUEUE_END >> 16) * 256];
154 } __cvmx_cmd_queue_all_state_t;
155
156 /**
157  * Initialize a command queue for use. The initial FPA buffer is
158  * allocated and the hardware unit is configured to point to the
159  * new command queue.
160  *
161  * @queue_id:  Hardware command queue to initialize.
162  * @max_depth: Maximum outstanding commands that can be queued.
163  * @fpa_pool:  FPA pool the command queues should come from.
164  * @pool_size: Size of each buffer in the FPA pool (bytes)
165  *
166  * Returns CVMX_CMD_QUEUE_SUCCESS or a failure code
167  */
168 cvmx_cmd_queue_result_t cvmx_cmd_queue_initialize(cvmx_cmd_queue_id_t queue_id,
169                                                   int max_depth, int fpa_pool,
170                                                   int pool_size);
171
172 /**
173  * Shutdown a queue a free it's command buffers to the FPA. The
174  * hardware connected to the queue must be stopped before this
175  * function is called.
176  *
177  * @queue_id: Queue to shutdown
178  *
179  * Returns CVMX_CMD_QUEUE_SUCCESS or a failure code
180  */
181 cvmx_cmd_queue_result_t cvmx_cmd_queue_shutdown(cvmx_cmd_queue_id_t queue_id);
182
183 /**
184  * Return the number of command words pending in the queue. This
185  * function may be relatively slow for some hardware units.
186  *
187  * @queue_id: Hardware command queue to query
188  *
189  * Returns Number of outstanding commands
190  */
191 int cvmx_cmd_queue_length(cvmx_cmd_queue_id_t queue_id);
192
193 /**
194  * Return the command buffer to be written to. The purpose of this
195  * function is to allow CVMX routine access t othe low level buffer
196  * for initial hardware setup. User applications should not call this
197  * function directly.
198  *
199  * @queue_id: Command queue to query
200  *
201  * Returns Command buffer or NULL on failure
202  */
203 void *cvmx_cmd_queue_buffer(cvmx_cmd_queue_id_t queue_id);
204
205 /**
206  * Get the index into the state arrays for the supplied queue id.
207  *
208  * @queue_id: Queue ID to get an index for
209  *
210  * Returns Index into the state arrays
211  */
212 static inline int __cvmx_cmd_queue_get_index(cvmx_cmd_queue_id_t queue_id)
213 {
214         /*
215          * Warning: This code currently only works with devices that
216          * have 256 queues or less. Devices with more than 16 queues
217          * are layed out in memory to allow cores quick access to
218          * every 16th queue. This reduces cache thrashing when you are
219          * running 16 queues per port to support lockless operation.
220          */
221         int unit = queue_id >> 16;
222         int q = (queue_id >> 4) & 0xf;
223         int core = queue_id & 0xf;
224         return unit * 256 + core * 16 + q;
225 }
226
227 /**
228  * Lock the supplied queue so nobody else is updating it at the same
229  * time as us.
230  *
231  * @queue_id: Queue ID to lock
232  * @qptr:     Pointer to the queue's global state
233  */
234 static inline void __cvmx_cmd_queue_lock(cvmx_cmd_queue_id_t queue_id,
235                                          __cvmx_cmd_queue_state_t *qptr)
236 {
237         extern __cvmx_cmd_queue_all_state_t
238             *__cvmx_cmd_queue_state_ptr;
239         int tmp;
240         int my_ticket;
241         prefetch(qptr);
242         asm volatile (
243                 ".set push\n"
244                 ".set noreorder\n"
245                 "1:\n"
246                 /* Atomic add one to ticket_ptr */
247                 "ll     %[my_ticket], %[ticket_ptr]\n"
248                 /* and store the original value */
249                 "li     %[ticket], 1\n"
250                 /* in my_ticket */
251                 "baddu  %[ticket], %[my_ticket]\n"
252                 "sc     %[ticket], %[ticket_ptr]\n"
253                 "beqz   %[ticket], 1b\n"
254                 " nop\n"
255                 /* Load the current now_serving ticket */
256                 "lbu    %[ticket], %[now_serving]\n"
257                 "2:\n"
258                 /* Jump out if now_serving == my_ticket */
259                 "beq    %[ticket], %[my_ticket], 4f\n"
260                 /* Find out how many tickets are in front of me */
261                 " subu   %[ticket], %[my_ticket], %[ticket]\n"
262                 /* Use tickets in front of me minus one to delay */
263                 "subu  %[ticket], 1\n"
264                 /* Delay will be ((tickets in front)-1)*32 loops */
265                 "cins   %[ticket], %[ticket], 5, 7\n"
266                 "3:\n"
267                 /* Loop here until our ticket might be up */
268                 "bnez   %[ticket], 3b\n"
269                 " subu  %[ticket], 1\n"
270                 /* Jump back up to check out ticket again */
271                 "b      2b\n"
272                 /* Load the current now_serving ticket */
273                 " lbu   %[ticket], %[now_serving]\n"
274                 "4:\n"
275                 ".set pop\n" :
276                 [ticket_ptr] "=m"(__cvmx_cmd_queue_state_ptr->ticket[__cvmx_cmd_queue_get_index(queue_id)]),
277                 [now_serving] "=m"(qptr->now_serving), [ticket] "=r"(tmp),
278                 [my_ticket] "=r"(my_ticket)
279             );
280 }
281
282 /**
283  * Unlock the queue, flushing all writes.
284  *
285  * @qptr:   Queue to unlock
286  */
287 static inline void __cvmx_cmd_queue_unlock(__cvmx_cmd_queue_state_t *qptr)
288 {
289         qptr->now_serving++;
290         CVMX_SYNCWS;
291 }
292
293 /**
294  * Get the queue state structure for the given queue id
295  *
296  * @queue_id: Queue id to get
297  *
298  * Returns Queue structure or NULL on failure
299  */
300 static inline __cvmx_cmd_queue_state_t
301     *__cvmx_cmd_queue_get_state(cvmx_cmd_queue_id_t queue_id)
302 {
303         extern __cvmx_cmd_queue_all_state_t
304             *__cvmx_cmd_queue_state_ptr;
305         return &__cvmx_cmd_queue_state_ptr->
306             state[__cvmx_cmd_queue_get_index(queue_id)];
307 }
308
309 /**
310  * Write an arbitrary number of command words to a command queue.
311  * This is a generic function; the fixed number of comamnd word
312  * functions yield higher performance.
313  *
314  * @queue_id:  Hardware command queue to write to
315  * @use_locking:
316  *                  Use internal locking to ensure exclusive access for queue
317  *                  updates. If you don't use this locking you must ensure
318  *                  exclusivity some other way. Locking is strongly recommended.
319  * @cmd_count: Number of command words to write
320  * @cmds:      Array of comamnds to write
321  *
322  * Returns CVMX_CMD_QUEUE_SUCCESS or a failure code
323  */
324 static inline cvmx_cmd_queue_result_t cvmx_cmd_queue_write(cvmx_cmd_queue_id_t
325                                                            queue_id,
326                                                            int use_locking,
327                                                            int cmd_count,
328                                                            uint64_t *cmds)
329 {
330         __cvmx_cmd_queue_state_t *qptr = __cvmx_cmd_queue_get_state(queue_id);
331
332         /* Make sure nobody else is updating the same queue */
333         if (likely(use_locking))
334                 __cvmx_cmd_queue_lock(queue_id, qptr);
335
336         /*
337          * If a max queue length was specified then make sure we don't
338          * exceed it. If any part of the command would be below the
339          * limit we allow it.
340          */
341         if (CVMX_CMD_QUEUE_ENABLE_MAX_DEPTH && unlikely(qptr->max_depth)) {
342                 if (unlikely
343                     (cvmx_cmd_queue_length(queue_id) > (int)qptr->max_depth)) {
344                         if (likely(use_locking))
345                                 __cvmx_cmd_queue_unlock(qptr);
346                         return CVMX_CMD_QUEUE_FULL;
347                 }
348         }
349
350         /*
351          * Normally there is plenty of room in the current buffer for
352          * the command.
353          */
354         if (likely(qptr->index + cmd_count < qptr->pool_size_m1)) {
355                 uint64_t *ptr =
356                     (uint64_t *) cvmx_phys_to_ptr((uint64_t) qptr->
357                                                   base_ptr_div128 << 7);
358                 ptr += qptr->index;
359                 qptr->index += cmd_count;
360                 while (cmd_count--)
361                         *ptr++ = *cmds++;
362         } else {
363                 uint64_t *ptr;
364                 int count;
365                 /*
366                  * We need a new comamnd buffer. Fail if there isn't
367                  * one available.
368                  */
369                 uint64_t *new_buffer =
370                     (uint64_t *) cvmx_fpa_alloc(qptr->fpa_pool);
371                 if (unlikely(new_buffer == NULL)) {
372                         if (likely(use_locking))
373                                 __cvmx_cmd_queue_unlock(qptr);
374                         return CVMX_CMD_QUEUE_NO_MEMORY;
375                 }
376                 ptr =
377                     (uint64_t *) cvmx_phys_to_ptr((uint64_t) qptr->
378                                                   base_ptr_div128 << 7);
379                 /*
380                  * Figure out how many command words will fit in this
381                  * buffer. One location will be needed for the next
382                  * buffer pointer.
383                  */
384                 count = qptr->pool_size_m1 - qptr->index;
385                 ptr += qptr->index;
386                 cmd_count -= count;
387                 while (count--)
388                         *ptr++ = *cmds++;
389                 *ptr = cvmx_ptr_to_phys(new_buffer);
390                 /*
391                  * The current buffer is full and has a link to the
392                  * next buffer. Time to write the rest of the commands
393                  * into the new buffer.
394                  */
395                 qptr->base_ptr_div128 = *ptr >> 7;
396                 qptr->index = cmd_count;
397                 ptr = new_buffer;
398                 while (cmd_count--)
399                         *ptr++ = *cmds++;
400         }
401
402         /* All updates are complete. Release the lock and return */
403         if (likely(use_locking))
404                 __cvmx_cmd_queue_unlock(qptr);
405         return CVMX_CMD_QUEUE_SUCCESS;
406 }
407
408 /**
409  * Simple function to write two command words to a command
410  * queue.
411  *
412  * @queue_id: Hardware command queue to write to
413  * @use_locking:
414  *                 Use internal locking to ensure exclusive access for queue
415  *                 updates. If you don't use this locking you must ensure
416  *                 exclusivity some other way. Locking is strongly recommended.
417  * @cmd1:     Command
418  * @cmd2:     Command
419  *
420  * Returns CVMX_CMD_QUEUE_SUCCESS or a failure code
421  */
422 static inline cvmx_cmd_queue_result_t cvmx_cmd_queue_write2(cvmx_cmd_queue_id_t
423                                                             queue_id,
424                                                             int use_locking,
425                                                             uint64_t cmd1,
426                                                             uint64_t cmd2)
427 {
428         __cvmx_cmd_queue_state_t *qptr = __cvmx_cmd_queue_get_state(queue_id);
429
430         /* Make sure nobody else is updating the same queue */
431         if (likely(use_locking))
432                 __cvmx_cmd_queue_lock(queue_id, qptr);
433
434         /*
435          * If a max queue length was specified then make sure we don't
436          * exceed it. If any part of the command would be below the
437          * limit we allow it.
438          */
439         if (CVMX_CMD_QUEUE_ENABLE_MAX_DEPTH && unlikely(qptr->max_depth)) {
440                 if (unlikely
441                     (cvmx_cmd_queue_length(queue_id) > (int)qptr->max_depth)) {
442                         if (likely(use_locking))
443                                 __cvmx_cmd_queue_unlock(qptr);
444                         return CVMX_CMD_QUEUE_FULL;
445                 }
446         }
447
448         /*
449          * Normally there is plenty of room in the current buffer for
450          * the command.
451          */
452         if (likely(qptr->index + 2 < qptr->pool_size_m1)) {
453                 uint64_t *ptr =
454                     (uint64_t *) cvmx_phys_to_ptr((uint64_t) qptr->
455                                                   base_ptr_div128 << 7);
456                 ptr += qptr->index;
457                 qptr->index += 2;
458                 ptr[0] = cmd1;
459                 ptr[1] = cmd2;
460         } else {
461                 uint64_t *ptr;
462                 /*
463                  * Figure out how many command words will fit in this
464                  * buffer. One location will be needed for the next
465                  * buffer pointer.
466                  */
467                 int count = qptr->pool_size_m1 - qptr->index;
468                 /*
469                  * We need a new comamnd buffer. Fail if there isn't
470                  * one available.
471                  */
472                 uint64_t *new_buffer =
473                     (uint64_t *) cvmx_fpa_alloc(qptr->fpa_pool);
474                 if (unlikely(new_buffer == NULL)) {
475                         if (likely(use_locking))
476                                 __cvmx_cmd_queue_unlock(qptr);
477                         return CVMX_CMD_QUEUE_NO_MEMORY;
478                 }
479                 count--;
480                 ptr =
481                     (uint64_t *) cvmx_phys_to_ptr((uint64_t) qptr->
482                                                   base_ptr_div128 << 7);
483                 ptr += qptr->index;
484                 *ptr++ = cmd1;
485                 if (likely(count))
486                         *ptr++ = cmd2;
487                 *ptr = cvmx_ptr_to_phys(new_buffer);
488                 /*
489                  * The current buffer is full and has a link to the
490                  * next buffer. Time to write the rest of the commands
491                  * into the new buffer.
492                  */
493                 qptr->base_ptr_div128 = *ptr >> 7;
494                 qptr->index = 0;
495                 if (unlikely(count == 0)) {
496                         qptr->index = 1;
497                         new_buffer[0] = cmd2;
498                 }
499         }
500
501         /* All updates are complete. Release the lock and return */
502         if (likely(use_locking))
503                 __cvmx_cmd_queue_unlock(qptr);
504         return CVMX_CMD_QUEUE_SUCCESS;
505 }
506
507 /**
508  * Simple function to write three command words to a command
509  * queue.
510  *
511  * @queue_id: Hardware command queue to write to
512  * @use_locking:
513  *                 Use internal locking to ensure exclusive access for queue
514  *                 updates. If you don't use this locking you must ensure
515  *                 exclusivity some other way. Locking is strongly recommended.
516  * @cmd1:     Command
517  * @cmd2:     Command
518  * @cmd3:     Command
519  *
520  * Returns CVMX_CMD_QUEUE_SUCCESS or a failure code
521  */
522 static inline cvmx_cmd_queue_result_t cvmx_cmd_queue_write3(cvmx_cmd_queue_id_t
523                                                             queue_id,
524                                                             int use_locking,
525                                                             uint64_t cmd1,
526                                                             uint64_t cmd2,
527                                                             uint64_t cmd3)
528 {
529         __cvmx_cmd_queue_state_t *qptr = __cvmx_cmd_queue_get_state(queue_id);
530
531         /* Make sure nobody else is updating the same queue */
532         if (likely(use_locking))
533                 __cvmx_cmd_queue_lock(queue_id, qptr);
534
535         /*
536          * If a max queue length was specified then make sure we don't
537          * exceed it. If any part of the command would be below the
538          * limit we allow it.
539          */
540         if (CVMX_CMD_QUEUE_ENABLE_MAX_DEPTH && unlikely(qptr->max_depth)) {
541                 if (unlikely
542                     (cvmx_cmd_queue_length(queue_id) > (int)qptr->max_depth)) {
543                         if (likely(use_locking))
544                                 __cvmx_cmd_queue_unlock(qptr);
545                         return CVMX_CMD_QUEUE_FULL;
546                 }
547         }
548
549         /*
550          * Normally there is plenty of room in the current buffer for
551          * the command.
552          */
553         if (likely(qptr->index + 3 < qptr->pool_size_m1)) {
554                 uint64_t *ptr =
555                     (uint64_t *) cvmx_phys_to_ptr((uint64_t) qptr->
556                                                   base_ptr_div128 << 7);
557                 ptr += qptr->index;
558                 qptr->index += 3;
559                 ptr[0] = cmd1;
560                 ptr[1] = cmd2;
561                 ptr[2] = cmd3;
562         } else {
563                 uint64_t *ptr;
564                 /*
565                  * Figure out how many command words will fit in this
566                  * buffer. One location will be needed for the next
567                  * buffer pointer
568                  */
569                 int count = qptr->pool_size_m1 - qptr->index;
570                 /*
571                  * We need a new comamnd buffer. Fail if there isn't
572                  * one available
573                  */
574                 uint64_t *new_buffer =
575                     (uint64_t *) cvmx_fpa_alloc(qptr->fpa_pool);
576                 if (unlikely(new_buffer == NULL)) {
577                         if (likely(use_locking))
578                                 __cvmx_cmd_queue_unlock(qptr);
579                         return CVMX_CMD_QUEUE_NO_MEMORY;
580                 }
581                 count--;
582                 ptr =
583                     (uint64_t *) cvmx_phys_to_ptr((uint64_t) qptr->
584                                                   base_ptr_div128 << 7);
585                 ptr += qptr->index;
586                 *ptr++ = cmd1;
587                 if (count) {
588                         *ptr++ = cmd2;
589                         if (count > 1)
590                                 *ptr++ = cmd3;
591                 }
592                 *ptr = cvmx_ptr_to_phys(new_buffer);
593                 /*
594                  * The current buffer is full and has a link to the
595                  * next buffer. Time to write the rest of the commands
596                  * into the new buffer.
597                  */
598                 qptr->base_ptr_div128 = *ptr >> 7;
599                 qptr->index = 0;
600                 ptr = new_buffer;
601                 if (count == 0) {
602                         *ptr++ = cmd2;
603                         qptr->index++;
604                 }
605                 if (count < 2) {
606                         *ptr++ = cmd3;
607                         qptr->index++;
608                 }
609         }
610
611         /* All updates are complete. Release the lock and return */
612         if (likely(use_locking))
613                 __cvmx_cmd_queue_unlock(qptr);
614         return CVMX_CMD_QUEUE_SUCCESS;
615 }
616
617 #endif /* __CVMX_CMD_QUEUE_H__ */