2946121eb716fa7eeb607aefb5b5a8fdde5444eb
[linux-2.6.git] / arch / ppc64 / kernel / pSeries_iommu.c
1 /*
2  * arch/ppc64/kernel/pSeries_iommu.c
3  *
4  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
5  *
6  * Rewrite, cleanup: 
7  *
8  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@austin.ibm.com>, IBM Corporation
9  *
10  * Dynamic DMA mapping support, pSeries-specific parts, both SMP and LPAR.
11  *
12  * 
13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
14  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
15  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
16  * (at your option) any later version.
17  * 
18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
21  * GNU General Public License for more details.
22  * 
23  * You should have received a copy of the GNU General Public License
24  * along with this program; if not, write to the Free Software
25  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
26  */
27
28 #include <linux/config.h>
29 #include <linux/init.h>
30 #include <linux/types.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/mm.h>
33 #include <linux/spinlock.h>
34 #include <linux/string.h>
35 #include <linux/pci.h>
36 #include <linux/dma-mapping.h>
37 #include <asm/io.h>
38 #include <asm/prom.h>
39 #include <asm/rtas.h>
40 #include <asm/ppcdebug.h>
41 #include <asm/iommu.h>
42 #include <asm/pci-bridge.h>
43 #include <asm/machdep.h>
44 #include <asm/abs_addr.h>
45 #include <asm/plpar_wrappers.h>
46 #include "pci.h"
47
48
49 static void tce_build_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, 
50                               long npages, unsigned long uaddr, 
51                               enum dma_data_direction direction)
52 {
53         union tce_entry t;
54         union tce_entry *tp;
55
56         t.te_word = 0;
57         t.te_rdwr = 1; // Read allowed 
58
59         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
60                 t.te_pciwr = 1;
61
62         tp = ((union tce_entry *)tbl->it_base) + index;
63
64         while (npages--) {
65                 /* can't move this out since we might cross LMB boundary */
66                 t.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> PAGE_SHIFT;
67         
68                 tp->te_word = t.te_word;
69
70                 uaddr += PAGE_SIZE;
71                 tp++;
72         }
73 }
74
75
76 static void tce_free_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
77 {
78         union tce_entry t;
79         union tce_entry *tp;
80
81         t.te_word = 0;
82         tp  = ((union tce_entry *)tbl->it_base) + index;
83                 
84         while (npages--) {
85                 tp->te_word = t.te_word;
86                 
87                 tp++;
88         }
89 }
90
91
92 static void tce_build_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
93                                 long npages, unsigned long uaddr,
94                                 enum dma_data_direction direction)
95 {
96         u64 rc;
97         union tce_entry tce;
98
99         tce.te_word = 0;
100         tce.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> PAGE_SHIFT;
101         tce.te_rdwr = 1;
102         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
103                 tce.te_pciwr = 1;
104
105         while (npages--) {
106                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, 
107                                    (u64)tcenum << 12, 
108                                    tce.te_word );
109                 
110                 if (rc && printk_ratelimit()) {
111                         printk("tce_build_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
112                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
113                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
114                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
115                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
116                 }
117                         
118                 tcenum++;
119                 tce.te_rpn++;
120         }
121 }
122
123 DEFINE_PER_CPU(void *, tce_page) = NULL;
124
125 static void tce_buildmulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
126                                      long npages, unsigned long uaddr,
127                                      enum dma_data_direction direction)
128 {
129         u64 rc;
130         union tce_entry tce, *tcep;
131         long l, limit;
132
133         if (npages == 1)
134                 return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
135                                            direction);
136
137         tcep = __get_cpu_var(tce_page);
138
139         /* This is safe to do since interrupts are off when we're called
140          * from iommu_alloc{,_sg}()
141          */
142         if (!tcep) {
143                 tcep = (void *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
144                 /* If allocation fails, fall back to the loop implementation */
145                 if (!tcep)
146                         return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages,
147                                                    uaddr, direction);
148                 __get_cpu_var(tce_page) = tcep;
149         }
150
151         tce.te_word = 0;
152         tce.te_rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> PAGE_SHIFT;
153         tce.te_rdwr = 1;
154         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
155                 tce.te_pciwr = 1;
156
157         /* We can map max one pageful of TCEs at a time */
158         do {
159                 /*
160                  * Set up the page with TCE data, looping through and setting
161                  * the values.
162                  */
163                 limit = min_t(long, npages, PAGE_SIZE/sizeof(union tce_entry));
164
165                 for (l = 0; l < limit; l++) {
166                         tcep[l] = tce;
167                         tce.te_rpn++;
168                 }
169
170                 rc = plpar_tce_put_indirect((u64)tbl->it_index,
171                                             (u64)tcenum << 12,
172                                             (u64)virt_to_abs(tcep),
173                                             limit);
174
175                 npages -= limit;
176                 tcenum += limit;
177         } while (npages > 0 && !rc);
178
179         if (rc && printk_ratelimit()) {
180                 printk("tce_buildmulti_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
181                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
182                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
183                 printk("\ttce[0] val = 0x%lx\n", tcep[0].te_word);
184                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
185         }
186 }
187
188 static void tce_free_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
189 {
190         u64 rc;
191         union tce_entry tce;
192
193         tce.te_word = 0;
194
195         while (npages--) {
196                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index,
197                                    (u64)tcenum << 12,
198                                    tce.te_word);
199
200                 if (rc && printk_ratelimit()) {
201                         printk("tce_free_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
202                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
203                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
204                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
205                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
206                 }
207
208                 tcenum++;
209         }
210 }
211
212
213 static void tce_freemulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
214 {
215         u64 rc;
216         union tce_entry tce;
217
218         tce.te_word = 0;
219
220         rc = plpar_tce_stuff((u64)tbl->it_index,
221                            (u64)tcenum << 12,
222                            tce.te_word,
223                            npages);
224
225         if (rc && printk_ratelimit()) {
226                 printk("tce_freemulti_pSeriesLP: plpar_tce_stuff failed\n");
227                 printk("\trc      = %ld\n", rc);
228                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
229                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
230                 printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce.te_word );
231                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
232         }
233 }
234
235
236 static void iommu_buses_init(void)
237 {
238         struct pci_controller *phb, *tmp;
239         struct device_node *dn, *first_dn;
240         int num_slots, num_slots_ilog2;
241         int first_phb = 1;
242         unsigned long tcetable_ilog2;
243
244         /*
245          * We default to a TCE table that maps 2GB (4MB table, 22 bits),
246          * however some machines have a 3GB IO hole and for these we
247          * create a table that maps 1GB (2MB table, 21 bits)
248          */
249         if (io_hole_start < 0x80000000UL)
250                 tcetable_ilog2 = 21;
251         else
252                 tcetable_ilog2 = 22;
253
254         /* XXX Should we be using pci_root_buses instead?  -ojn
255          */
256
257         list_for_each_entry_safe(phb, tmp, &hose_list, list_node) {
258                 first_dn = ((struct device_node *)phb->arch_data)->child;
259
260                 /* Carve 2GB into the largest dma_window_size possible */
261                 for (dn = first_dn, num_slots = 0; dn != NULL; dn = dn->sibling)
262                         num_slots++;
263                 num_slots_ilog2 = __ilog2(num_slots);
264
265                 if ((1<<num_slots_ilog2) != num_slots)
266                         num_slots_ilog2++;
267
268                 phb->dma_window_size = 1 << (tcetable_ilog2 - num_slots_ilog2);
269
270                 /* Reserve 16MB of DMA space on the first PHB.
271                  * We should probably be more careful and use firmware props.
272                  * In reality this space is remapped, not lost.  But we don't
273                  * want to get that smart to handle it -- too much work.
274                  */
275                 phb->dma_window_base_cur = first_phb ? (1 << 12) : 0;
276                 first_phb = 0;
277
278                 for (dn = first_dn; dn != NULL; dn = dn->sibling)
279                         iommu_devnode_init_pSeries(dn);
280         }
281 }
282
283
284 static void iommu_buses_init_lpar(struct list_head *bus_list)
285 {
286         struct list_head *ln;
287         struct pci_bus *bus;
288         struct device_node *busdn;
289         unsigned int *dma_window;
290
291         for (ln=bus_list->next; ln != bus_list; ln=ln->next) {
292                 bus = pci_bus_b(ln);
293
294                 if (bus->self)
295                         busdn = pci_device_to_OF_node(bus->self);
296                 else
297                         busdn = bus->sysdata;   /* must be a phb */
298
299                 dma_window = (unsigned int *)get_property(busdn, "ibm,dma-window", NULL);
300                 if (dma_window) {
301                         /* Bussubno hasn't been copied yet.
302                          * Do it now because iommu_table_setparms_lpar needs it.
303                          */
304                         busdn->bussubno = bus->number;
305                         iommu_devnode_init_pSeries(busdn);
306                 }
307
308                 /* look for a window on a bridge even if the PHB had one */
309                 iommu_buses_init_lpar(&bus->children);
310         }
311 }
312
313
314 static void iommu_table_setparms(struct pci_controller *phb,
315                                  struct device_node *dn,
316                                  struct iommu_table *tbl) 
317 {
318         struct device_node *node;
319         unsigned long *basep;
320         unsigned int *sizep;
321
322         node = (struct device_node *)phb->arch_data;
323
324         basep = (unsigned long *)get_property(node, "linux,tce-base", NULL);
325         sizep = (unsigned int *)get_property(node, "linux,tce-size", NULL);
326         if (basep == NULL || sizep == NULL) {
327                 printk(KERN_ERR "PCI_DMA: iommu_table_setparms: %s has "
328                                 "missing tce entries !\n", dn->full_name);
329                 return;
330         }
331
332         tbl->it_base = (unsigned long)__va(*basep);
333         memset((void *)tbl->it_base, 0, *sizep);
334
335         tbl->it_busno = phb->bus->number;
336         
337         /* Units of tce entries */
338         tbl->it_offset = phb->dma_window_base_cur;
339         
340         /* Adjust the current table offset to the next
341          * region.  Measured in TCE entries. Force an
342          * alignment to the size allotted per IOA. This
343          * makes it easier to remove the 1st 16MB.
344          */
345         phb->dma_window_base_cur += (phb->dma_window_size>>3);
346         phb->dma_window_base_cur &= 
347                 ~((phb->dma_window_size>>3)-1);
348         
349         /* Set the tce table size - measured in pages */
350         tbl->it_size = ((phb->dma_window_base_cur -
351                          tbl->it_offset) << 3) >> PAGE_SHIFT;
352         
353         /* Test if we are going over 2GB of DMA space */
354         if (phb->dma_window_base_cur > (1 << 19))
355                 panic("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n"); 
356         
357         tbl->it_index = 0;
358         tbl->it_entrysize = sizeof(union tce_entry);
359         tbl->it_blocksize = 16;
360         tbl->it_type = TCE_PCI;
361 }
362
363 /*
364  * iommu_table_setparms_lpar
365  *
366  * Function: On pSeries LPAR systems, return TCE table info, given a pci bus.
367  *
368  * ToDo: properly interpret the ibm,dma-window property.  The definition is:
369  *      logical-bus-number      (1 word)
370  *      phys-address            (#address-cells words)
371  *      size                    (#cell-size words)
372  *
373  * Currently we hard code these sizes (more or less).
374  */
375 static void iommu_table_setparms_lpar(struct pci_controller *phb,
376                                       struct device_node *dn,
377                                       struct iommu_table *tbl)
378 {
379         unsigned int *dma_window;
380
381         dma_window = (unsigned int *)get_property(dn, "ibm,dma-window", NULL);
382
383         if (!dma_window)
384                 panic("iommu_table_setparms_lpar: device %s has no"
385                       " ibm,dma-window property!\n", dn->full_name);
386
387         tbl->it_busno  = dn->bussubno;
388         tbl->it_size   = (((((unsigned long)dma_window[4] << 32) | 
389                            (unsigned long)dma_window[5]) >> PAGE_SHIFT) << 3) >> PAGE_SHIFT;
390         tbl->it_offset = ((((unsigned long)dma_window[2] << 32) | 
391                            (unsigned long)dma_window[3]) >> 12);
392         tbl->it_base   = 0;
393         tbl->it_index  = dma_window[0];
394         tbl->it_entrysize = sizeof(union tce_entry);
395         tbl->it_blocksize  = 16;
396         tbl->it_type = TCE_PCI;
397 }
398
399
400 void iommu_devnode_init_pSeries(struct device_node *dn)
401 {
402         struct iommu_table *tbl;
403
404         tbl = (struct iommu_table *)kmalloc(sizeof(struct iommu_table), 
405                                             GFP_KERNEL);
406         
407         if (systemcfg->platform == PLATFORM_PSERIES_LPAR)
408                 iommu_table_setparms_lpar(dn->phb, dn, tbl);
409         else
410                 iommu_table_setparms(dn->phb, dn, tbl);
411         
412         dn->iommu_table = iommu_init_table(tbl);
413 }
414
415 void iommu_setup_pSeries(void)
416 {
417         struct pci_dev *dev = NULL;
418         struct device_node *dn, *mydn;
419
420         if (systemcfg->platform == PLATFORM_PSERIES_LPAR)
421                 iommu_buses_init_lpar(&pci_root_buses);
422         else
423                 iommu_buses_init();
424
425         /* Now copy the iommu_table ptr from the bus devices down to every
426          * pci device_node.  This means get_iommu_table() won't need to search
427          * up the device tree to find it.
428          */
429         for_each_pci_dev(dev) {
430                 mydn = dn = pci_device_to_OF_node(dev);
431
432                 while (dn && dn->iommu_table == NULL)
433                         dn = dn->parent;
434                 if (dn)
435                         mydn->iommu_table = dn->iommu_table;
436         }
437 }
438
439 /* These are called very early. */
440 void tce_init_pSeries(void)
441 {
442         if (!(systemcfg->platform & PLATFORM_LPAR)) {
443                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeries;
444                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeries;
445         } else if (cur_cpu_spec->firmware_features & FW_FEATURE_MULTITCE) {
446                 ppc_md.tce_build = tce_buildmulti_pSeriesLP;
447                 ppc_md.tce_free  = tce_freemulti_pSeriesLP;
448         } else {
449                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeriesLP;
450                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeriesLP;
451         }
452
453         pci_iommu_init();
454 }
455