ftp://ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.6.tar.bz2
[linux-2.6.git] / drivers / parisc / ccio-dma.c
1 /*
2 ** ccio-dma.c:
3 **      DMA management routines for first generation cache-coherent machines.
4 **      Program U2/Uturn in "Virtual Mode" and use the I/O MMU.
5 **
6 **      (c) Copyright 2000 Grant Grundler
7 **      (c) Copyright 2000 Ryan Bradetich
8 **      (c) Copyright 2000 Hewlett-Packard Company
9 **
10 ** This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11 ** it under the terms of the GNU General Public License as published by
12 ** the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
13 ** (at your option) any later version.
14 **
15 **
16 **  "Real Mode" operation refers to U2/Uturn chip operation.
17 **  U2/Uturn were designed to perform coherency checks w/o using
18 **  the I/O MMU - basically what x86 does.
19 **
20 **  Philipp Rumpf has a "Real Mode" driver for PCX-W machines at:
21 **      CVSROOT=:pserver:anonymous@198.186.203.37:/cvsroot/linux-parisc
22 **      cvs -z3 co linux/arch/parisc/kernel/dma-rm.c
23 **
24 **  I've rewritten his code to work under TPG's tree. See ccio-rm-dma.c.
25 **
26 **  Drawbacks of using Real Mode are:
27 **      o outbound DMA is slower - U2 won't prefetch data (GSC+ XQL signal).
28 **      o Inbound DMA less efficient - U2 can't use DMA_FAST attribute.
29 **      o Ability to do scatter/gather in HW is lost.
30 **      o Doesn't work under PCX-U/U+ machines since they didn't follow
31 **        the coherency design originally worked out. Only PCX-W does.
32 */
33
34 #include <linux/config.h>
35 #include <linux/types.h>
36 #include <linux/init.h>
37 #include <linux/mm.h>
38 #include <linux/spinlock.h>
39 #include <linux/slab.h>
40 #include <linux/string.h>
41 #include <linux/pci.h>
42 #include <linux/reboot.h>
43
44 #include <asm/byteorder.h>
45 #include <asm/cache.h>          /* for L1_CACHE_BYTES */
46 #include <asm/uaccess.h>
47 #include <asm/pgalloc.h>
48 #include <asm/page.h>
49 #include <asm/dma.h>
50 #include <asm/io.h>
51 #include <asm/hardware.h>       /* for register_module() */
52 #include <asm/parisc-device.h>
53
54 /* 
55 ** Choose "ccio" since that's what HP-UX calls it.
56 ** Make it easier for folks to migrate from one to the other :^)
57 */
58 #define MODULE_NAME "ccio"
59
60 #undef DEBUG_CCIO_RES
61 #undef DEBUG_CCIO_RUN
62 #undef DEBUG_CCIO_INIT
63 #undef DEBUG_CCIO_RUN_SG
64
65 #ifdef CONFIG_PROC_FS
66 /*
67  * CCIO_SEARCH_TIME can help measure how fast the bitmap search is.
68  * impacts performance though - ditch it if you don't use it.
69  */
70 #define CCIO_SEARCH_TIME
71 #undef CCIO_MAP_STATS
72 #else
73 #undef CCIO_SEARCH_TIME
74 #undef CCIO_MAP_STATS
75 #endif
76
77 #include <linux/proc_fs.h>
78 #include <asm/runway.h>         /* for proc_runway_root */
79
80 #ifdef DEBUG_CCIO_INIT
81 #define DBG_INIT(x...)  printk(x)
82 #else
83 #define DBG_INIT(x...)
84 #endif
85
86 #ifdef DEBUG_CCIO_RUN
87 #define DBG_RUN(x...)   printk(x)
88 #else
89 #define DBG_RUN(x...)
90 #endif
91
92 #ifdef DEBUG_CCIO_RES
93 #define DBG_RES(x...)   printk(x)
94 #else
95 #define DBG_RES(x...)
96 #endif
97
98 #ifdef DEBUG_CCIO_RUN_SG
99 #define DBG_RUN_SG(x...) printk(x)
100 #else
101 #define DBG_RUN_SG(x...)
102 #endif
103
104 #define CCIO_INLINE     /* inline */
105 #define WRITE_U32(value, addr) gsc_writel(value, (u32 *)(addr))
106 #define READ_U32(addr) gsc_readl((u32 *)(addr))
107
108 #define U2_IOA_RUNWAY 0x580
109 #define U2_BC_GSC     0x501
110 #define UTURN_IOA_RUNWAY 0x581
111 #define UTURN_BC_GSC     0x502
112
113 #define IOA_NORMAL_MODE      0x00020080 /* IO_CONTROL to turn on CCIO        */
114 #define CMD_TLB_DIRECT_WRITE 35         /* IO_COMMAND for I/O TLB Writes     */
115 #define CMD_TLB_PURGE        33         /* IO_COMMAND to Purge I/O TLB entry */
116
117 struct ioa_registers {
118         /* Runway Supervisory Set */
119         volatile int32_t    unused1[12];
120         volatile uint32_t   io_command;             /* Offset 12 */
121         volatile uint32_t   io_status;              /* Offset 13 */
122         volatile uint32_t   io_control;             /* Offset 14 */
123         volatile int32_t    unused2[1];
124
125         /* Runway Auxiliary Register Set */
126         volatile uint32_t   io_err_resp;            /* Offset  0 */
127         volatile uint32_t   io_err_info;            /* Offset  1 */
128         volatile uint32_t   io_err_req;             /* Offset  2 */
129         volatile uint32_t   io_err_resp_hi;         /* Offset  3 */
130         volatile uint32_t   io_tlb_entry_m;         /* Offset  4 */
131         volatile uint32_t   io_tlb_entry_l;         /* Offset  5 */
132         volatile uint32_t   unused3[1];
133         volatile uint32_t   io_pdir_base;           /* Offset  7 */
134         volatile uint32_t   io_io_low_hv;           /* Offset  8 */
135         volatile uint32_t   io_io_high_hv;          /* Offset  9 */
136         volatile uint32_t   unused4[1];
137         volatile uint32_t   io_chain_id_mask;       /* Offset 11 */
138         volatile uint32_t   unused5[2];
139         volatile uint32_t   io_io_low;              /* Offset 14 */
140         volatile uint32_t   io_io_high;             /* Offset 15 */
141 };
142
143 /*
144 ** IOA Registers
145 ** -------------
146 **
147 ** Runway IO_CONTROL Register (+0x38)
148 ** 
149 ** The Runway IO_CONTROL register controls the forwarding of transactions.
150 **
151 ** | 0  ...  13  |  14 15 | 16 ... 21 | 22 | 23 24 |  25 ... 31 |
152 ** |    HV       |   TLB  |  reserved | HV | mode  |  reserved  |
153 **
154 ** o mode field indicates the address translation of transactions
155 **   forwarded from Runway to GSC+:
156 **       Mode Name     Value        Definition
157 **       Off (default)   0          Opaque to matching addresses.
158 **       Include         1          Transparent for matching addresses.
159 **       Peek            3          Map matching addresses.
160 **
161 **       + "Off" mode: Runway transactions which match the I/O range
162 **         specified by the IO_IO_LOW/IO_IO_HIGH registers will be ignored.
163 **       + "Include" mode: all addresses within the I/O range specified
164 **         by the IO_IO_LOW and IO_IO_HIGH registers are transparently
165 **         forwarded. This is the I/O Adapter's normal operating mode.
166 **       + "Peek" mode: used during system configuration to initialize the
167 **         GSC+ bus. Runway Write_Shorts in the address range specified by
168 **         IO_IO_LOW and IO_IO_HIGH are forwarded through the I/O Adapter
169 **         *AND* the GSC+ address is remapped to the Broadcast Physical
170 **         Address space by setting the 14 high order address bits of the
171 **         32 bit GSC+ address to ones.
172 **
173 ** o TLB field affects transactions which are forwarded from GSC+ to Runway.
174 **   "Real" mode is the poweron default.
175 ** 
176 **   TLB Mode  Value  Description
177 **   Real        0    No TLB translation. Address is directly mapped and the
178 **                    virtual address is composed of selected physical bits.
179 **   Error       1    Software fills the TLB manually.
180 **   Normal      2    IOA fetches IO TLB misses from IO PDIR (in host memory).
181 **
182 **
183 ** IO_IO_LOW_HV   +0x60 (HV dependent)
184 ** IO_IO_HIGH_HV  +0x64 (HV dependent)
185 ** IO_IO_LOW      +0x78 (Architected register)
186 ** IO_IO_HIGH     +0x7c (Architected register)
187 **
188 ** IO_IO_LOW and IO_IO_HIGH set the lower and upper bounds of the
189 ** I/O Adapter address space, respectively.
190 **
191 ** 0  ... 7 | 8 ... 15 |  16   ...   31 |
192 ** 11111111 | 11111111 |      address   |
193 **
194 ** Each LOW/HIGH pair describes a disjoint address space region.
195 ** (2 per GSC+ port). Each incoming Runway transaction address is compared
196 ** with both sets of LOW/HIGH registers. If the address is in the range
197 ** greater than or equal to IO_IO_LOW and less than IO_IO_HIGH the transaction
198 ** for forwarded to the respective GSC+ bus.
199 ** Specify IO_IO_LOW equal to or greater than IO_IO_HIGH to avoid specifying
200 ** an address space region.
201 **
202 ** In order for a Runway address to reside within GSC+ extended address space:
203 **      Runway Address [0:7]    must identically compare to 8'b11111111
204 **      Runway Address [8:11]   must be equal to IO_IO_LOW(_HV)[16:19]
205 **      Runway Address [12:23]  must be greater than or equal to
206 **                 IO_IO_LOW(_HV)[20:31] and less than IO_IO_HIGH(_HV)[20:31].
207 **      Runway Address [24:39]  is not used in the comparison.
208 **
209 ** When the Runway transaction is forwarded to GSC+, the GSC+ address is
210 ** as follows:
211 **      GSC+ Address[0:3]       4'b1111
212 **      GSC+ Address[4:29]      Runway Address[12:37]
213 **      GSC+ Address[30:31]     2'b00
214 **
215 ** All 4 Low/High registers must be initialized (by PDC) once the lower bus
216 ** is interrogated and address space is defined. The operating system will
217 ** modify the architectural IO_IO_LOW and IO_IO_HIGH registers following
218 ** the PDC initialization.  However, the hardware version dependent IO_IO_LOW
219 ** and IO_IO_HIGH registers should not be subsequently altered by the OS.
220 ** 
221 ** Writes to both sets of registers will take effect immediately, bypassing
222 ** the queues, which ensures that subsequent Runway transactions are checked
223 ** against the updated bounds values. However reads are queued, introducing
224 ** the possibility of a read being bypassed by a subsequent write to the same
225 ** register. This sequence can be avoided by having software wait for read
226 ** returns before issuing subsequent writes.
227 */
228
229 struct ioc {
230         struct ioa_registers *ioc_hpa;  /* I/O MMU base address */
231         u8  *res_map;                   /* resource map, bit == pdir entry */
232         u64 *pdir_base;                 /* physical base address */
233         u32 pdir_size;                  /* bytes, function of IOV Space size */
234         u32 res_hint;                   /* next available IOVP - 
235                                            circular search */
236         u32 res_size;                   /* size of resource map in bytes */
237         spinlock_t res_lock;
238
239 #ifdef CCIO_SEARCH_TIME
240 #define CCIO_SEARCH_SAMPLE 0x100
241         unsigned long avg_search[CCIO_SEARCH_SAMPLE];
242         unsigned long avg_idx;            /* current index into avg_search */
243 #endif
244 #ifdef CCIO_MAP_STATS
245         unsigned long used_pages;
246         unsigned long msingle_calls;
247         unsigned long msingle_pages;
248         unsigned long msg_calls;
249         unsigned long msg_pages;
250         unsigned long usingle_calls;
251         unsigned long usingle_pages;
252         unsigned long usg_calls;
253         unsigned long usg_pages;
254 #endif
255         unsigned short cujo20_bug;
256
257         /* STUFF We don't need in performance path */
258         u32 chainid_shift;              /* specify bit location of chain_id */
259         struct ioc *next;               /* Linked list of discovered iocs */
260         const char *name;               /* device name from firmware */
261         unsigned int hw_path;           /* the hardware path this ioc is associatd with */
262         struct pci_dev *fake_pci_dev;   /* the fake pci_dev for non-pci devs */
263         struct resource mmio_region[2]; /* The "routed" MMIO regions */
264 };
265
266 /* Ratio of Host MEM to IOV Space size */
267 static unsigned long ccio_mem_ratio = 4;
268 static struct ioc *ioc_list;
269 static int ioc_count;
270
271 /**************************************************************
272 *
273 *   I/O Pdir Resource Management
274 *
275 *   Bits set in the resource map are in use.
276 *   Each bit can represent a number of pages.
277 *   LSbs represent lower addresses (IOVA's).
278 *
279 *   This was was copied from sba_iommu.c. Don't try to unify
280 *   the two resource managers unless a way to have different
281 *   allocation policies is also adjusted. We'd like to avoid
282 *   I/O TLB thrashing by having resource allocation policy
283 *   match the I/O TLB replacement policy.
284 *
285 ***************************************************************/
286 #define IOVP_SIZE PAGE_SIZE
287 #define IOVP_SHIFT PAGE_SHIFT
288 #define IOVP_MASK PAGE_MASK
289
290 /* Convert from IOVP to IOVA and vice versa. */
291 #define CCIO_IOVA(iovp,offset) ((iovp) | (offset))
292 #define CCIO_IOVP(iova) ((iova) & IOVP_MASK)
293
294 #define PDIR_INDEX(iovp)    ((iovp)>>IOVP_SHIFT)
295 #define MKIOVP(pdir_idx)    ((long)(pdir_idx) << IOVP_SHIFT)
296 #define MKIOVA(iovp,offset) (dma_addr_t)((long)iovp | (long)offset)
297 #define ROUNDUP(x,y) ((x + ((y)-1)) & ~((y)-1))
298
299 /*
300 ** Don't worry about the 150% average search length on a miss.
301 ** If the search wraps around, and passes the res_hint, it will
302 ** cause the kernel to panic anyhow.
303 */
304 #define CCIO_SEARCH_LOOP(ioc, res_idx, mask, size)  \
305        for(; res_ptr < res_end; ++res_ptr) { \
306                if(0 == (*res_ptr & mask)) { \
307                        *res_ptr |= mask; \
308                        res_idx = (unsigned int)((unsigned long)res_ptr - (unsigned long)ioc->res_map); \
309                        ioc->res_hint = res_idx + (size >> 3); \
310                        goto resource_found; \
311                } \
312        }
313
314 #define CCIO_FIND_FREE_MAPPING(ioa, res_idx, mask, size) \
315        u##size *res_ptr = (u##size *)&((ioc)->res_map[ioa->res_hint & ~((size >> 3) - 1)]); \
316        u##size *res_end = (u##size *)&(ioc)->res_map[ioa->res_size]; \
317        CCIO_SEARCH_LOOP(ioc, res_idx, mask, size); \
318        res_ptr = (u##size *)&(ioc)->res_map[0]; \
319        CCIO_SEARCH_LOOP(ioa, res_idx, mask, size);
320
321 /*
322 ** Find available bit in this ioa's resource map.
323 ** Use a "circular" search:
324 **   o Most IOVA's are "temporary" - avg search time should be small.
325 ** o keep a history of what happened for debugging
326 ** o KISS.
327 **
328 ** Perf optimizations:
329 ** o search for log2(size) bits at a time.
330 ** o search for available resource bits using byte/word/whatever.
331 ** o use different search for "large" (eg > 4 pages) or "very large"
332 **   (eg > 16 pages) mappings.
333 */
334
335 /**
336  * ccio_alloc_range - Allocate pages in the ioc's resource map.
337  * @ioc: The I/O Controller.
338  * @pages_needed: The requested number of pages to be mapped into the
339  * I/O Pdir...
340  *
341  * This function searches the resource map of the ioc to locate a range
342  * of available pages for the requested size.
343  */
344 static int
345 ccio_alloc_range(struct ioc *ioc, size_t size)
346 {
347         unsigned int pages_needed = size >> IOVP_SHIFT;
348         unsigned int res_idx;
349 #ifdef CCIO_SEARCH_TIME
350         unsigned long cr_start = mfctl(16);
351 #endif
352         
353         BUG_ON(pages_needed == 0);
354         BUG_ON((pages_needed * IOVP_SIZE) > DMA_CHUNK_SIZE);
355      
356         DBG_RES("%s() size: %d pages_needed %d\n", 
357                 __FUNCTION__, size, pages_needed);
358
359         /*
360         ** "seek and ye shall find"...praying never hurts either...
361         ** ggg sacrifices another 710 to the computer gods.
362         */
363
364         if (pages_needed <= 8) {
365                 /*
366                  * LAN traffic will not thrash the TLB IFF the same NIC
367                  * uses 8 adjacent pages to map seperate payload data.
368                  * ie the same byte in the resource bit map.
369                  */
370 #if 0
371                 /* FIXME: bit search should shift it's way through
372                  * an unsigned long - not byte at a time. As it is now,
373                  * we effectively allocate this byte to this mapping.
374                  */
375                 unsigned long mask = ~(~0UL >> pages_needed);
376                 CCIO_FIND_FREE_MAPPING(ioc, res_idx, mask, 8);
377 #else
378                 CCIO_FIND_FREE_MAPPING(ioc, res_idx, 0xff, 8);
379 #endif
380         } else if (pages_needed <= 16) {
381                 CCIO_FIND_FREE_MAPPING(ioc, res_idx, 0xffff, 16);
382         } else if (pages_needed <= 32) {
383                 CCIO_FIND_FREE_MAPPING(ioc, res_idx, ~(unsigned int)0, 32);
384 #ifdef __LP64__
385         } else if (pages_needed <= 64) {
386                 CCIO_FIND_FREE_MAPPING(ioc, res_idx, ~0UL, 64);
387 #endif
388         } else {
389                 panic("%s: %s() Too many pages to map. pages_needed: %u\n",
390                        __FILE__,  __FUNCTION__, pages_needed);
391         }
392
393         panic("%s: %s() I/O MMU is out of mapping resources.\n", __FILE__,
394               __FUNCTION__);
395         
396 resource_found:
397         
398         DBG_RES("%s() res_idx %d res_hint: %d\n",
399                 __FUNCTION__, res_idx, ioc->res_hint);
400
401 #ifdef CCIO_SEARCH_TIME
402         {
403                 unsigned long cr_end = mfctl(16);
404                 unsigned long tmp = cr_end - cr_start;
405                 /* check for roll over */
406                 cr_start = (cr_end < cr_start) ?  -(tmp) : (tmp);
407         }
408         ioc->avg_search[ioc->avg_idx++] = cr_start;
409         ioc->avg_idx &= CCIO_SEARCH_SAMPLE - 1;
410 #endif
411 #ifdef CCIO_MAP_STATS
412         ioc->used_pages += pages_needed;
413 #endif
414         /* 
415         ** return the bit address.
416         */
417         return res_idx << 3;
418 }
419
420 #define CCIO_FREE_MAPPINGS(ioc, res_idx, mask, size) \
421         u##size *res_ptr = (u##size *)&((ioc)->res_map[res_idx]); \
422         BUG_ON((*res_ptr & mask) != mask); \
423         *res_ptr &= ~(mask);
424
425 /**
426  * ccio_free_range - Free pages from the ioc's resource map.
427  * @ioc: The I/O Controller.
428  * @iova: The I/O Virtual Address.
429  * @pages_mapped: The requested number of pages to be freed from the
430  * I/O Pdir.
431  *
432  * This function frees the resouces allocated for the iova.
433  */
434 static void
435 ccio_free_range(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, unsigned long pages_mapped)
436 {
437         unsigned long iovp = CCIO_IOVP(iova);
438         unsigned int res_idx = PDIR_INDEX(iovp) >> 3;
439
440         BUG_ON(pages_mapped == 0);
441         BUG_ON((pages_mapped * IOVP_SIZE) > DMA_CHUNK_SIZE);
442         BUG_ON(pages_mapped > BITS_PER_LONG);
443
444         DBG_RES("%s():  res_idx: %d pages_mapped %d\n", 
445                 __FUNCTION__, res_idx, pages_mapped);
446
447 #ifdef CCIO_MAP_STATS
448         ioc->used_pages -= pages_mapped;
449 #endif
450
451         if(pages_mapped <= 8) {
452 #if 0
453                 /* see matching comments in alloc_range */
454                 unsigned long mask = ~(~0UL >> pages_mapped);
455                 CCIO_FREE_MAPPINGS(ioc, res_idx, mask, 8);
456 #else
457                 CCIO_FREE_MAPPINGS(ioc, res_idx, 0xff, 8);
458 #endif
459         } else if(pages_mapped <= 16) {
460                 CCIO_FREE_MAPPINGS(ioc, res_idx, 0xffff, 16);
461         } else if(pages_mapped <= 32) {
462                 CCIO_FREE_MAPPINGS(ioc, res_idx, ~(unsigned int)0, 32);
463 #ifdef __LP64__
464         } else if(pages_mapped <= 64) {
465                 CCIO_FREE_MAPPINGS(ioc, res_idx, ~0UL, 64);
466 #endif
467         } else {
468                 panic("%s:%s() Too many pages to unmap.\n", __FILE__,
469                       __FUNCTION__);
470         }
471 }
472
473 /****************************************************************
474 **
475 **          CCIO dma_ops support routines
476 **
477 *****************************************************************/
478
479 typedef unsigned long space_t;
480 #define KERNEL_SPACE 0
481
482 /*
483 ** DMA "Page Type" and Hints 
484 ** o if SAFE_DMA isn't set, mapping is for FAST_DMA. SAFE_DMA should be
485 **   set for subcacheline DMA transfers since we don't want to damage the
486 **   other part of a cacheline.
487 ** o SAFE_DMA must be set for "memory" allocated via pci_alloc_consistent().
488 **   This bit tells U2 to do R/M/W for partial cachelines. "Streaming"
489 **   data can avoid this if the mapping covers full cache lines.
490 ** o STOP_MOST is needed for atomicity across cachelines.
491 **   Apperently only "some EISA devices" need this.
492 **   Using CONFIG_ISA is hack. Only the IOA with EISA under it needs
493 **   to use this hint iff the EISA devices needs this feature.
494 **   According to the U2 ERS, STOP_MOST enabled pages hurt performance.
495 ** o PREFETCH should *not* be set for cases like Multiple PCI devices
496 **   behind GSCtoPCI (dino) bus converter. Only one cacheline per GSC
497 **   device can be fetched and multiply DMA streams will thrash the
498 **   prefetch buffer and burn memory bandwidth. See 6.7.3 "Prefetch Rules
499 **   and Invalidation of Prefetch Entries".
500 **
501 ** FIXME: the default hints need to be per GSC device - not global.
502 ** 
503 ** HP-UX dorks: linux device driver programming model is totally different
504 **    than HP-UX's. HP-UX always sets HINT_PREFETCH since it's drivers
505 **    do special things to work on non-coherent platforms...linux has to
506 **    be much more careful with this.
507 */
508 #define IOPDIR_VALID    0x01UL
509 #define HINT_SAFE_DMA   0x02UL  /* used for pci_alloc_consistent() pages */
510 #ifdef CONFIG_EISA
511 #define HINT_STOP_MOST  0x04UL  /* LSL support */
512 #else
513 #define HINT_STOP_MOST  0x00UL  /* only needed for "some EISA devices" */
514 #endif
515 #define HINT_UDPATE_ENB 0x08UL  /* not used/supported by U2 */
516 #define HINT_PREFETCH   0x10UL  /* for outbound pages which are not SAFE */
517
518
519 /*
520 ** Use direction (ie PCI_DMA_TODEVICE) to pick hint.
521 ** ccio_alloc_consistent() depends on this to get SAFE_DMA
522 ** when it passes in BIDIRECTIONAL flag.
523 */
524 static u32 hint_lookup[] = {
525         [PCI_DMA_BIDIRECTIONAL] = HINT_STOP_MOST | HINT_SAFE_DMA | IOPDIR_VALID,
526         [PCI_DMA_TODEVICE]      = HINT_STOP_MOST | HINT_PREFETCH | IOPDIR_VALID,
527         [PCI_DMA_FROMDEVICE]    = HINT_STOP_MOST | IOPDIR_VALID,
528 };
529
530 /**
531  * ccio_io_pdir_entry - Initialize an I/O Pdir.
532  * @pdir_ptr: A pointer into I/O Pdir.
533  * @sid: The Space Identifier.
534  * @vba: The virtual address.
535  * @hints: The DMA Hint.
536  *
537  * Given a virtual address (vba, arg2) and space id, (sid, arg1),
538  * load the I/O PDIR entry pointed to by pdir_ptr (arg0). Each IO Pdir
539  * entry consists of 8 bytes as shown below (MSB == bit 0):
540  *
541  *
542  * WORD 0:
543  * +------+----------------+-----------------------------------------------+
544  * | Phys | Virtual Index  |               Phys                            |
545  * | 0:3  |     0:11       |               4:19                            |
546  * |4 bits|   12 bits      |              16 bits                          |
547  * +------+----------------+-----------------------------------------------+
548  * WORD 1:
549  * +-----------------------+-----------------------------------------------+
550  * |      Phys    |  Rsvd  | Prefetch |Update |Rsvd  |Lock  |Safe  |Valid  |
551  * |     20:39    |        | Enable   |Enable |      |Enable|DMA   |       |
552  * |    20 bits   | 5 bits | 1 bit    |1 bit  |2 bits|1 bit |1 bit |1 bit  |
553  * +-----------------------+-----------------------------------------------+
554  *
555  * The virtual index field is filled with the results of the LCI
556  * (Load Coherence Index) instruction.  The 8 bits used for the virtual
557  * index are bits 12:19 of the value returned by LCI.
558  */ 
559 void CCIO_INLINE
560 ccio_io_pdir_entry(u64 *pdir_ptr, space_t sid, unsigned long vba,
561                    unsigned long hints)
562 {
563         register unsigned long pa = (volatile unsigned long) vba;
564         register unsigned long ci; /* coherent index */
565
566         /* We currently only support kernel addresses */
567         BUG_ON(sid != KERNEL_SPACE);
568
569         mtsp(sid,1);
570
571         /*
572         ** WORD 1 - low order word
573         ** "hints" parm includes the VALID bit!
574         ** "dep" clobbers the physical address offset bits as well.
575         */
576         pa = virt_to_phys(vba);
577         asm volatile("depw  %1,31,12,%0" : "+r" (pa) : "r" (hints));
578         ((u32 *)pdir_ptr)[1] = (u32) pa;
579
580         /*
581         ** WORD 0 - high order word
582         */
583
584 #ifdef __LP64__
585         /*
586         ** get bits 12:15 of physical address
587         ** shift bits 16:31 of physical address
588         ** and deposit them
589         */
590         asm volatile ("extrd,u %1,15,4,%0" : "=r" (ci) : "r" (pa));
591         asm volatile ("extrd,u %1,31,16,%0" : "+r" (pa) : "r" (pa));
592         asm volatile ("depd  %1,35,4,%0" : "+r" (pa) : "r" (ci));
593 #else
594         pa = 0;
595 #endif
596         /*
597         ** get CPU coherency index bits
598         ** Grab virtual index [0:11]
599         ** Deposit virt_idx bits into I/O PDIR word
600         */
601         asm volatile ("lci 0(%%sr1, %1), %0" : "=r" (ci) : "r" (vba));
602         asm volatile ("extru %1,19,12,%0" : "+r" (ci) : "r" (ci));
603         asm volatile ("depw  %1,15,12,%0" : "+r" (pa) : "r" (ci));
604
605         ((u32 *)pdir_ptr)[0] = (u32) pa;
606
607
608         /* FIXME: PCX_W platforms don't need FDC/SYNC. (eg C360)
609         **        PCX-U/U+ do. (eg C200/C240)
610         **        PCX-T'? Don't know. (eg C110 or similar K-class)
611         **
612         ** See PDC_MODEL/option 0/SW_CAP word for "Non-coherent IO-PDIR bit".
613         ** Hopefully we can patch (NOP) these out at boot time somehow.
614         **
615         ** "Since PCX-U employs an offset hash that is incompatible with
616         ** the real mode coherence index generation of U2, the PDIR entry
617         ** must be flushed to memory to retain coherence."
618         */
619         asm volatile("fdc 0(%0)" : : "r" (pdir_ptr));
620         asm volatile("sync");
621 }
622
623 /**
624  * ccio_clear_io_tlb - Remove stale entries from the I/O TLB.
625  * @ioc: The I/O Controller.
626  * @iovp: The I/O Virtual Page.
627  * @byte_cnt: The requested number of bytes to be freed from the I/O Pdir.
628  *
629  * Purge invalid I/O PDIR entries from the I/O TLB.
630  *
631  * FIXME: Can we change the byte_cnt to pages_mapped?
632  */
633 static CCIO_INLINE void
634 ccio_clear_io_tlb(struct ioc *ioc, dma_addr_t iovp, size_t byte_cnt)
635 {
636         u32 chain_size = 1 << ioc->chainid_shift;
637
638         iovp &= IOVP_MASK;      /* clear offset bits, just want pagenum */
639         byte_cnt += chain_size;
640
641         while(byte_cnt > chain_size) {
642                 WRITE_U32(CMD_TLB_PURGE | iovp, &ioc->ioc_hpa->io_command);
643                 iovp += chain_size;
644                 byte_cnt -= chain_size;
645         }
646 }
647
648 /**
649  * ccio_mark_invalid - Mark the I/O Pdir entries invalid.
650  * @ioc: The I/O Controller.
651  * @iova: The I/O Virtual Address.
652  * @byte_cnt: The requested number of bytes to be freed from the I/O Pdir.
653  *
654  * Mark the I/O Pdir entries invalid and blow away the corresponding I/O
655  * TLB entries.
656  *
657  * FIXME: at some threshhold it might be "cheaper" to just blow
658  *        away the entire I/O TLB instead of individual entries.
659  *
660  * FIXME: Uturn has 256 TLB entries. We don't need to purge every
661  *        PDIR entry - just once for each possible TLB entry.
662  *        (We do need to maker I/O PDIR entries invalid regardless).
663  *
664  * FIXME: Can we change byte_cnt to pages_mapped?
665  */ 
666 static CCIO_INLINE void
667 ccio_mark_invalid(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t byte_cnt)
668 {
669         u32 iovp = (u32)CCIO_IOVP(iova);
670         size_t saved_byte_cnt;
671
672         /* round up to nearest page size */
673         saved_byte_cnt = byte_cnt = ROUNDUP(byte_cnt, IOVP_SIZE);
674
675         while(byte_cnt > 0) {
676                 /* invalidate one page at a time */
677                 unsigned int idx = PDIR_INDEX(iovp);
678                 char *pdir_ptr = (char *) &(ioc->pdir_base[idx]);
679
680                 BUG_ON(idx >= (ioc->pdir_size / sizeof(u64)));
681                 pdir_ptr[7] = 0;        /* clear only VALID bit */ 
682                 /*
683                 ** FIXME: PCX_W platforms don't need FDC/SYNC. (eg C360)
684                 **   PCX-U/U+ do. (eg C200/C240)
685                 ** See PDC_MODEL/option 0/SW_CAP for "Non-coherent IO-PDIR bit".
686                 **
687                 ** Hopefully someone figures out how to patch (NOP) the
688                 ** FDC/SYNC out at boot time.
689                 */
690                 asm volatile("fdc 0(%0)" : : "r" (pdir_ptr[7]));
691
692                 iovp     += IOVP_SIZE;
693                 byte_cnt -= IOVP_SIZE;
694         }
695
696         asm volatile("sync");
697         ccio_clear_io_tlb(ioc, CCIO_IOVP(iova), saved_byte_cnt);
698 }
699
700 /****************************************************************
701 **
702 **          CCIO dma_ops
703 **
704 *****************************************************************/
705
706 /**
707  * ccio_dma_supported - Verify the IOMMU supports the DMA address range.
708  * @dev: The PCI device.
709  * @mask: A bit mask describing the DMA address range of the device.
710  *
711  * This function implements the pci_dma_supported function.
712  */
713 static int 
714 ccio_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
715 {
716         if(dev == NULL) {
717                 printk(KERN_ERR MODULE_NAME ": EISA/ISA/et al not supported\n");
718                 BUG();
719                 return 0;
720         }
721
722         /* only support 32-bit devices (ie PCI/GSC) */
723         return (int)(mask == 0xffffffffUL);
724 }
725
726 /**
727  * ccio_map_single - Map an address range into the IOMMU.
728  * @dev: The PCI device.
729  * @addr: The start address of the DMA region.
730  * @size: The length of the DMA region.
731  * @direction: The direction of the DMA transaction (to/from device).
732  *
733  * This function implements the pci_map_single function.
734  */
735 static dma_addr_t 
736 ccio_map_single(struct device *dev, void *addr, size_t size,
737                 enum dma_data_direction direction)
738 {
739         int idx;
740         struct ioc *ioc;
741         unsigned long flags;
742         dma_addr_t iovp;
743         dma_addr_t offset;
744         u64 *pdir_start;
745         unsigned long hint = hint_lookup[(int)direction];
746
747         BUG_ON(!dev);
748         ioc = GET_IOC(dev);
749
750         BUG_ON(size <= 0);
751
752         /* save offset bits */
753         offset = ((unsigned long) addr) & ~IOVP_MASK;
754
755         /* round up to nearest IOVP_SIZE */
756         size = ROUNDUP(size + offset, IOVP_SIZE);
757         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
758
759 #ifdef CCIO_MAP_STATS
760         ioc->msingle_calls++;
761         ioc->msingle_pages += size >> IOVP_SHIFT;
762 #endif
763
764         idx = ccio_alloc_range(ioc, size);
765         iovp = (dma_addr_t)MKIOVP(idx);
766
767         pdir_start = &(ioc->pdir_base[idx]);
768
769         DBG_RUN("%s() 0x%p -> 0x%lx size: %0x%x\n",
770                 __FUNCTION__, addr, (long)iovp | offset, size);
771
772         /* If not cacheline aligned, force SAFE_DMA on the whole mess */
773         if((size % L1_CACHE_BYTES) || ((unsigned long)addr % L1_CACHE_BYTES))
774                 hint |= HINT_SAFE_DMA;
775
776         while(size > 0) {
777                 ccio_io_pdir_entry(pdir_start, KERNEL_SPACE, (unsigned long)addr, hint);
778
779                 DBG_RUN(" pdir %p %08x%08x\n",
780                         pdir_start,
781                         (u32) (((u32 *) pdir_start)[0]),
782                         (u32) (((u32 *) pdir_start)[1]));
783                 ++pdir_start;
784                 addr += IOVP_SIZE;
785                 size -= IOVP_SIZE;
786         }
787
788         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
789
790         /* form complete address */
791         return CCIO_IOVA(iovp, offset);
792 }
793
794 /**
795  * ccio_unmap_single - Unmap an address range from the IOMMU.
796  * @dev: The PCI device.
797  * @addr: The start address of the DMA region.
798  * @size: The length of the DMA region.
799  * @direction: The direction of the DMA transaction (to/from device).
800  *
801  * This function implements the pci_unmap_single function.
802  */
803 static void 
804 ccio_unmap_single(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size, 
805                   enum dma_data_direction direction)
806 {
807         struct ioc *ioc;
808         unsigned long flags; 
809         dma_addr_t offset = iova & ~IOVP_MASK;
810         
811         BUG_ON(!dev);
812         ioc = GET_IOC(dev);
813
814         DBG_RUN("%s() iovp 0x%lx/%x\n",
815                 __FUNCTION__, (long)iova, size);
816
817         iova ^= offset;        /* clear offset bits */
818         size += offset;
819         size = ROUNDUP(size, IOVP_SIZE);
820
821         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
822
823 #ifdef CCIO_MAP_STATS
824         ioc->usingle_calls++;
825         ioc->usingle_pages += size >> IOVP_SHIFT;
826 #endif
827
828         ccio_mark_invalid(ioc, iova, size);
829         ccio_free_range(ioc, iova, (size >> IOVP_SHIFT));
830         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
831 }
832
833 /**
834  * ccio_alloc_consistent - Allocate a consistent DMA mapping.
835  * @dev: The PCI device.
836  * @size: The length of the DMA region.
837  * @dma_handle: The DMA address handed back to the device (not the cpu).
838  *
839  * This function implements the pci_alloc_consistent function.
840  */
841 static void * 
842 ccio_alloc_consistent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, int flag)
843 {
844       void *ret;
845 #if 0
846 /* GRANT Need to establish hierarchy for non-PCI devs as well
847 ** and then provide matching gsc_map_xxx() functions for them as well.
848 */
849         if(!hwdev) {
850                 /* only support PCI */
851                 *dma_handle = 0;
852                 return 0;
853         }
854 #endif
855         ret = (void *) __get_free_pages(flag, get_order(size));
856
857         if (ret) {
858                 memset(ret, 0, size);
859                 *dma_handle = ccio_map_single(dev, ret, size, PCI_DMA_BIDIRECTIONAL);
860         }
861
862         return ret;
863 }
864
865 /**
866  * ccio_free_consistent - Free a consistent DMA mapping.
867  * @dev: The PCI device.
868  * @size: The length of the DMA region.
869  * @cpu_addr: The cpu address returned from the ccio_alloc_consistent.
870  * @dma_handle: The device address returned from the ccio_alloc_consistent.
871  *
872  * This function implements the pci_free_consistent function.
873  */
874 static void 
875 ccio_free_consistent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, 
876                      dma_addr_t dma_handle)
877 {
878         ccio_unmap_single(dev, dma_handle, size, 0);
879         free_pages((unsigned long)cpu_addr, get_order(size));
880 }
881
882 /*
883 ** Since 0 is a valid pdir_base index value, can't use that
884 ** to determine if a value is valid or not. Use a flag to indicate
885 ** the SG list entry contains a valid pdir index.
886 */
887 #define PIDE_FLAG 0x80000000UL
888
889 #ifdef CCIO_MAP_STATS
890 #define IOMMU_MAP_STATS
891 #endif
892 #include "iommu-helpers.h"
893
894 /**
895  * ccio_map_sg - Map the scatter/gather list into the IOMMU.
896  * @dev: The PCI device.
897  * @sglist: The scatter/gather list to be mapped in the IOMMU.
898  * @nents: The number of entries in the scatter/gather list.
899  * @direction: The direction of the DMA transaction (to/from device).
900  *
901  * This function implements the pci_map_sg function.
902  */
903 static int
904 ccio_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist, int nents, 
905             enum dma_data_direction direction)
906 {
907         struct ioc *ioc;
908         int coalesced, filled = 0;
909         unsigned long flags;
910         unsigned long hint = hint_lookup[(int)direction];
911         unsigned long prev_len = 0, current_len = 0;
912         int i;
913         
914         BUG_ON(!dev);
915         ioc = GET_IOC(dev);
916         
917         DBG_RUN_SG("%s() START %d entries\n", __FUNCTION__, nents);
918
919         /* Fast path single entry scatterlists. */
920         if (nents == 1) {
921                 sg_dma_address(sglist) = ccio_map_single(dev,
922                                 (void *)sg_virt_addr(sglist), sglist->length,
923                                 direction);
924                 sg_dma_len(sglist) = sglist->length;
925                 return 1;
926         }
927
928         for(i = 0; i < nents; i++)
929                 prev_len += sglist[i].length;
930         
931         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
932
933 #ifdef CCIO_MAP_STATS
934         ioc->msg_calls++;
935 #endif
936
937         /*
938         ** First coalesce the chunks and allocate I/O pdir space
939         **
940         ** If this is one DMA stream, we can properly map using the
941         ** correct virtual address associated with each DMA page.
942         ** w/o this association, we wouldn't have coherent DMA!
943         ** Access to the virtual address is what forces a two pass algorithm.
944         */
945         coalesced = iommu_coalesce_chunks(ioc, sglist, nents, ccio_alloc_range);
946
947         /*
948         ** Program the I/O Pdir
949         **
950         ** map the virtual addresses to the I/O Pdir
951         ** o dma_address will contain the pdir index
952         ** o dma_len will contain the number of bytes to map 
953         ** o page/offset contain the virtual address.
954         */
955         filled = iommu_fill_pdir(ioc, sglist, nents, hint, ccio_io_pdir_entry);
956
957         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
958
959         BUG_ON(coalesced != filled);
960
961         DBG_RUN_SG("%s() DONE %d mappings\n", __FUNCTION__, filled);
962
963         for (i = 0; i < filled; i++)
964                 current_len += sg_dma_len(sglist + i);
965
966         BUG_ON(current_len != prev_len);
967
968         return filled;
969 }
970
971 /**
972  * ccio_unmap_sg - Unmap the scatter/gather list from the IOMMU.
973  * @dev: The PCI device.
974  * @sglist: The scatter/gather list to be unmapped from the IOMMU.
975  * @nents: The number of entries in the scatter/gather list.
976  * @direction: The direction of the DMA transaction (to/from device).
977  *
978  * This function implements the pci_unmap_sg function.
979  */
980 static void 
981 ccio_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist, int nents, 
982               enum dma_data_direction direction)
983 {
984         struct ioc *ioc;
985
986         BUG_ON(!dev);
987         ioc = GET_IOC(dev);
988
989         DBG_RUN_SG("%s() START %d entries,  %08lx,%x\n",
990                 __FUNCTION__, nents, sg_virt_addr(sglist), sglist->length);
991
992 #ifdef CCIO_MAP_STATS
993         ioc->usg_calls++;
994 #endif
995
996         while(sg_dma_len(sglist) && nents--) {
997
998 #ifdef CCIO_MAP_STATS
999                 ioc->usg_pages += sg_dma_len(sglist) >> PAGE_SHIFT;
1000 #endif
1001                 ccio_unmap_single(dev, sg_dma_address(sglist),
1002                                   sg_dma_len(sglist), direction);
1003                 ++sglist;
1004         }
1005
1006         DBG_RUN_SG("%s() DONE (nents %d)\n", __FUNCTION__, nents);
1007 }
1008
1009 static struct hppa_dma_ops ccio_ops = {
1010         .dma_supported =        ccio_dma_supported,
1011         .alloc_consistent =     ccio_alloc_consistent,
1012         .alloc_noncoherent =    ccio_alloc_consistent,
1013         .free_consistent =      ccio_free_consistent,
1014         .map_single =           ccio_map_single,
1015         .unmap_single =         ccio_unmap_single,
1016         .map_sg =               ccio_map_sg,
1017         .unmap_sg =             ccio_unmap_sg,
1018         .dma_sync_single_for_cpu =      NULL,   /* NOP for U2/Uturn */
1019         .dma_sync_single_for_device =   NULL,   /* NOP for U2/Uturn */
1020         .dma_sync_sg_for_cpu =          NULL,   /* ditto */
1021         .dma_sync_sg_for_device =               NULL,   /* ditto */
1022 };
1023
1024 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1025 static int proc_append(char *src, int len, char **dst, off_t *offset, int *max)
1026 {
1027         if (len < *offset) {
1028                 *offset -= len;
1029                 return 0;
1030         }
1031         if (*offset > 0) {
1032                 src += *offset;
1033                 len -= *offset;
1034                 *offset = 0;
1035         }
1036         if (len > *max) {
1037                 len = *max;
1038         }
1039         memcpy(*dst, src, len);
1040         *dst += len;
1041         *max -= len;
1042         return (*max == 0);
1043 }
1044
1045 static int ccio_proc_info(char *buf, char **start, off_t offset, int count,
1046                           int *eof, void *data)
1047 {
1048         int max = count;
1049         char tmp[80]; /* width of an ANSI-standard terminal */
1050         struct ioc *ioc = ioc_list;
1051
1052         while (ioc != NULL) {
1053                 unsigned int total_pages = ioc->res_size << 3;
1054                 unsigned long avg = 0, min, max;
1055                 int j, len;
1056
1057                 len = sprintf(tmp, "%s\n", ioc->name);
1058                 if (proc_append(tmp, len, &buf, &offset, &count))
1059                         break;
1060                 
1061                 len = sprintf(tmp, "Cujo 2.0 bug    : %s\n",
1062                               (ioc->cujo20_bug ? "yes" : "no"));
1063                 if (proc_append(tmp, len, &buf, &offset, &count))
1064                         break;
1065                 
1066                 len = sprintf(tmp, "IO PDIR size    : %d bytes (%d entries)\n",
1067                               total_pages * 8, total_pages);
1068                 if (proc_append(tmp, len, &buf, &offset, &count))
1069                         break;
1070 #ifdef CCIO_MAP_STATS
1071                 len = sprintf(tmp, "IO PDIR entries : %ld free  %ld used (%d%%)\n",
1072                               total_pages - ioc->used_pages, ioc->used_pages,
1073                               (int)(ioc->used_pages * 100 / total_pages));
1074                 if (proc_append(tmp, len, &buf, &offset, &count))
1075                         break;
1076 #endif
1077                 len = sprintf(tmp, "Resource bitmap : %d bytes (%d pages)\n", 
1078                         ioc->res_size, total_pages);
1079                 if (proc_append(tmp, len, &buf, &offset, &count))
1080                         break;
1081 #ifdef CCIO_SEARCH_TIME
1082                 min = max = ioc->avg_search[0];
1083                 for(j = 0; j < CCIO_SEARCH_SAMPLE; ++j) {
1084                         avg += ioc->avg_search[j];
1085                         if(ioc->avg_search[j] > max) 
1086                                 max = ioc->avg_search[j];
1087                         if(ioc->avg_search[j] < min) 
1088                                 min = ioc->avg_search[j];
1089                 }
1090                 avg /= CCIO_SEARCH_SAMPLE;
1091                 len = sprintf(tmp, "  Bitmap search : %ld/%ld/%ld (min/avg/max CPU Cycles)\n",
1092                               min, avg, max);
1093                 if (proc_append(tmp, len, &buf, &offset, &count))
1094                         break;
1095 #endif
1096 #ifdef CCIO_MAP_STATS
1097                 len = sprintf(tmp, "pci_map_single(): %8ld calls  %8ld pages (avg %d/1000)\n",
1098                               ioc->msingle_calls, ioc->msingle_pages,
1099                               (int)((ioc->msingle_pages * 1000)/ioc->msingle_calls));
1100                 if (proc_append(tmp, len, &buf, &offset, &count))
1101                         break;
1102                 
1103
1104                 /* KLUGE - unmap_sg calls unmap_single for each mapped page */
1105                 min = ioc->usingle_calls - ioc->usg_calls;
1106                 max = ioc->usingle_pages - ioc->usg_pages;
1107                 len = sprintf(tmp, "pci_unmap_single: %8ld calls  %8ld pages (avg %d/1000)\n",
1108                               min, max, (int)((max * 1000)/min));
1109                 if (proc_append(tmp, len, &buf, &offset, &count))
1110                         break;
1111  
1112                 len = sprintf(tmp, "pci_map_sg()    : %8ld calls  %8ld pages (avg %d/1000)\n",
1113                               ioc->msg_calls, ioc->msg_pages,
1114                               (int)((ioc->msg_pages * 1000)/ioc->msg_calls));
1115                 if (proc_append(tmp, len, &buf, &offset, &count))
1116                         break;
1117                 len = sprintf(tmp, "pci_unmap_sg()  : %8ld calls  %8ld pages (avg %d/1000)\n\n\n",
1118                               ioc->usg_calls, ioc->usg_pages,
1119                               (int)((ioc->usg_pages * 1000)/ioc->usg_calls));
1120                 if (proc_append(tmp, len, &buf, &offset, &count))
1121                         break;
1122 #endif  /* CCIO_MAP_STATS */
1123                 ioc = ioc->next;
1124         }
1125
1126         if (count == 0) {
1127                 *eof = 1;
1128         }
1129         return (max - count);
1130 }
1131
1132 static int ccio_resource_map(char *buf, char **start, off_t offset, int len,
1133                              int *eof, void *data)
1134 {
1135         struct ioc *ioc = ioc_list;
1136
1137         buf[0] = '\0';
1138         while (ioc != NULL) {
1139                 u32 *res_ptr = (u32 *)ioc->res_map;
1140                 int j;
1141
1142                 for (j = 0; j < (ioc->res_size / sizeof(u32)); j++) {
1143                         if ((j & 7) == 0)
1144                                 strcat(buf,"\n   ");
1145                         sprintf(buf, "%s %08x", buf, *res_ptr);
1146                         res_ptr++;
1147                 }
1148                 strcat(buf, "\n\n");
1149                 ioc = ioc->next;
1150                 break; /* XXX - remove me */
1151         }
1152
1153         return strlen(buf);
1154 }
1155 #endif
1156
1157 /**
1158  * ccio_find_ioc - Find the ioc in the ioc_list
1159  * @hw_path: The hardware path of the ioc.
1160  *
1161  * This function searches the ioc_list for an ioc that matches
1162  * the provide hardware path.
1163  */
1164 static struct ioc * ccio_find_ioc(int hw_path)
1165 {
1166         int i;
1167         struct ioc *ioc;
1168
1169         ioc = ioc_list;
1170         for (i = 0; i < ioc_count; i++) {
1171                 if (ioc->hw_path == hw_path)
1172                         return ioc;
1173
1174                 ioc = ioc->next;
1175         }
1176
1177         return NULL;
1178 }
1179
1180 /**
1181  * ccio_get_iommu - Find the iommu which controls this device
1182  * @dev: The parisc device.
1183  *
1184  * This function searches through the registered IOMMU's and returns
1185  * the appropriate IOMMU for the device based on its hardware path.
1186  */
1187 void * ccio_get_iommu(const struct parisc_device *dev)
1188 {
1189         dev = find_pa_parent_type(dev, HPHW_IOA);
1190         if (!dev)
1191                 return NULL;
1192
1193         return ccio_find_ioc(dev->hw_path);
1194 }
1195
1196 #define CUJO_20_STEP       0x10000000   /* inc upper nibble */
1197
1198 /* Cujo 2.0 has a bug which will silently corrupt data being transferred
1199  * to/from certain pages.  To avoid this happening, we mark these pages
1200  * as `used', and ensure that nothing will try to allocate from them.
1201  */
1202 void ccio_cujo20_fixup(struct parisc_device *dev, u32 iovp)
1203 {
1204         unsigned int idx;
1205         struct ioc *ioc = ccio_get_iommu(dev);
1206         u8 *res_ptr;
1207
1208         ioc->cujo20_bug = 1;
1209         res_ptr = ioc->res_map;
1210         idx = PDIR_INDEX(iovp) >> 3;
1211
1212         while (idx < ioc->res_size) {
1213                 res_ptr[idx] |= 0xff;
1214                 idx += PDIR_INDEX(CUJO_20_STEP) >> 3;
1215         }
1216 }
1217
1218 #if 0
1219 /* GRANT -  is this needed for U2 or not? */
1220
1221 /*
1222 ** Get the size of the I/O TLB for this I/O MMU.
1223 **
1224 ** If spa_shift is non-zero (ie probably U2),
1225 ** then calculate the I/O TLB size using spa_shift.
1226 **
1227 ** Otherwise we are supposed to get the IODC entry point ENTRY TLB
1228 ** and execute it. However, both U2 and Uturn firmware supplies spa_shift.
1229 ** I think only Java (K/D/R-class too?) systems don't do this.
1230 */
1231 static int
1232 ccio_get_iotlb_size(struct parisc_device *dev)
1233 {
1234         if (dev->spa_shift == 0) {
1235                 panic("%s() : Can't determine I/O TLB size.\n", __FUNCTION__);
1236         }
1237         return (1 << dev->spa_shift);
1238 }
1239 #else
1240
1241 /* Uturn supports 256 TLB entries */
1242 #define CCIO_CHAINID_SHIFT      8
1243 #define CCIO_CHAINID_MASK       0xff
1244 #endif /* 0 */
1245
1246 /**
1247  * ccio_ioc_init - Initalize the I/O Controller
1248  * @ioc: The I/O Controller.
1249  *
1250  * Initalize the I/O Controller which includes setting up the
1251  * I/O Page Directory, the resource map, and initalizing the
1252  * U2/Uturn chip into virtual mode.
1253  */
1254 static void
1255 ccio_ioc_init(struct ioc *ioc)
1256 {
1257         int i, iov_order;
1258         u32 iova_space_size;
1259         unsigned long physmem;
1260
1261         /*
1262         ** Determine IOVA Space size from memory size.
1263         **
1264         ** Ideally, PCI drivers would register the maximum number
1265         ** of DMA they can have outstanding for each device they
1266         ** own.  Next best thing would be to guess how much DMA
1267         ** can be outstanding based on PCI Class/sub-class. Both
1268         ** methods still require some "extra" to support PCI
1269         ** Hot-Plug/Removal of PCI cards. (aka PCI OLARD).
1270         */
1271
1272         /* limit IOVA space size to 1MB-1GB */
1273
1274         physmem = num_physpages << PAGE_SHIFT;
1275         if(physmem < (ccio_mem_ratio * 1024 * 1024)) {
1276                 iova_space_size = 1024 * 1024;
1277 #ifdef __LP64__
1278         } else if(physmem > (ccio_mem_ratio * 512 * 1024 * 1024)) {
1279                 iova_space_size = 512 * 1024 * 1024;
1280 #endif
1281         } else {
1282                 iova_space_size = (u32)(physmem / ccio_mem_ratio);
1283         }
1284
1285         /*
1286         ** iova space must be log2() in size.
1287         ** thus, pdir/res_map will also be log2().
1288         */
1289
1290         /* We could use larger page sizes in order to *decrease* the number
1291         ** of mappings needed.  (ie 8k pages means 1/2 the mappings).
1292         **
1293         ** Note: Grant Grunder says "Using 8k I/O pages isn't trivial either
1294         **   since the pages must also be physically contiguous - typically
1295         **   this is the case under linux."
1296         */
1297
1298         iov_order = get_order(iova_space_size) >> (IOVP_SHIFT - PAGE_SHIFT);
1299         BUG_ON(iov_order > (30 - IOVP_SHIFT));   /* iova_space_size <= 1GB */
1300         BUG_ON(iov_order < (20 - IOVP_SHIFT));   /* iova_space_size >= 1MB */
1301         iova_space_size = 1 << (iov_order + IOVP_SHIFT);
1302
1303         ioc->pdir_size = (iova_space_size / IOVP_SIZE) * sizeof(u64);
1304
1305         BUG_ON(ioc->pdir_size >= 4 * 1024 * 1024);   /* max pdir size < 4MB */
1306
1307         /* Verify it's a power of two */
1308         BUG_ON((1 << get_order(ioc->pdir_size)) != (ioc->pdir_size >> PAGE_SHIFT));
1309
1310         DBG_INIT("%s() hpa 0x%p mem %luMB IOV %dMB (%d bits) PDIR size 0x%0x",
1311                 __FUNCTION__, ioc->ioc_hpa, physmem>>20, iova_space_size>>20,
1312                  iov_order + PAGE_SHIFT, ioc->pdir_size);
1313
1314         ioc->pdir_base = (u64 *)__get_free_pages(GFP_KERNEL, 
1315                                                  get_order(ioc->pdir_size));
1316         if(NULL == ioc->pdir_base) {
1317                 panic("%s:%s() could not allocate I/O Page Table\n", __FILE__,
1318                       __FUNCTION__);
1319         }
1320         memset(ioc->pdir_base, 0, ioc->pdir_size);
1321
1322         BUG_ON((((unsigned long)ioc->pdir_base) & PAGE_MASK) != (unsigned long)ioc->pdir_base);
1323         DBG_INIT(" base %p", ioc->pdir_base);
1324
1325         /* resource map size dictated by pdir_size */
1326         ioc->res_size = (ioc->pdir_size / sizeof(u64)) >> 3;
1327         DBG_INIT("%s() res_size 0x%x\n", __FUNCTION__, ioc->res_size);
1328         
1329         ioc->res_map = (u8 *)__get_free_pages(GFP_KERNEL, 
1330                                               get_order(ioc->res_size));
1331         if(NULL == ioc->res_map) {
1332                 panic("%s:%s() could not allocate resource map\n", __FILE__,
1333                       __FUNCTION__);
1334         }
1335         memset(ioc->res_map, 0, ioc->res_size);
1336
1337         /* Initialize the res_hint to 16 */
1338         ioc->res_hint = 16;
1339
1340         /* Initialize the spinlock */
1341         spin_lock_init(&ioc->res_lock);
1342
1343         /*
1344         ** Chainid is the upper most bits of an IOVP used to determine
1345         ** which TLB entry an IOVP will use.
1346         */
1347         ioc->chainid_shift = get_order(iova_space_size) + PAGE_SHIFT - CCIO_CHAINID_SHIFT;
1348         DBG_INIT(" chainid_shift 0x%x\n", ioc->chainid_shift);
1349
1350         /*
1351         ** Initialize IOA hardware
1352         */
1353         WRITE_U32(CCIO_CHAINID_MASK << ioc->chainid_shift, 
1354                   &ioc->ioc_hpa->io_chain_id_mask);
1355
1356         WRITE_U32(virt_to_phys(ioc->pdir_base), 
1357                   &ioc->ioc_hpa->io_pdir_base);
1358
1359         /*
1360         ** Go to "Virtual Mode"
1361         */
1362         WRITE_U32(IOA_NORMAL_MODE, &ioc->ioc_hpa->io_control);
1363
1364         /*
1365         ** Initialize all I/O TLB entries to 0 (Valid bit off).
1366         */
1367         WRITE_U32(0, &ioc->ioc_hpa->io_tlb_entry_m);
1368         WRITE_U32(0, &ioc->ioc_hpa->io_tlb_entry_l);
1369
1370         for(i = 1 << CCIO_CHAINID_SHIFT; i ; i--) {
1371                 WRITE_U32((CMD_TLB_DIRECT_WRITE | (i << ioc->chainid_shift)),
1372                           &ioc->ioc_hpa->io_command);
1373         }
1374 }
1375
1376 static void
1377 ccio_init_resource(struct resource *res, char *name, unsigned long ioaddr)
1378 {
1379         int result;
1380
1381         res->parent = NULL;
1382         res->flags = IORESOURCE_MEM;
1383         res->start = (unsigned long)(signed) __raw_readl(ioaddr) << 16;
1384         res->end = (unsigned long)(signed) (__raw_readl(ioaddr + 4) << 16) - 1;
1385         res->name = name;
1386         if (res->end + 1 == res->start)
1387                 return;
1388         result = request_resource(&iomem_resource, res);
1389         if (result < 0) {
1390                 printk(KERN_ERR "%s: failed to claim CCIO bus address space (%08lx,%08lx)\n", 
1391                        __FILE__, res->start, res->end);
1392         }
1393 }
1394
1395 static void __init ccio_init_resources(struct ioc *ioc)
1396 {
1397         struct resource *res = ioc->mmio_region;
1398         char *name = kmalloc(14, GFP_KERNEL);
1399
1400         sprintf(name, "GSC Bus [%d/]", ioc->hw_path);
1401
1402         ccio_init_resource(res, name, (unsigned long)&ioc->ioc_hpa->io_io_low);
1403         ccio_init_resource(res + 1, name,
1404                         (unsigned long)&ioc->ioc_hpa->io_io_low_hv);
1405 }
1406
1407 static int new_ioc_area(struct resource *res, unsigned long size,
1408                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned long align)
1409 {
1410         if (max <= min)
1411                 return -EBUSY;
1412
1413         res->start = (max - size + 1) &~ (align - 1);
1414         res->end = res->start + size;
1415         if (!request_resource(&iomem_resource, res))
1416                 return 0;
1417
1418         return new_ioc_area(res, size, min, max - size, align);
1419 }
1420
1421 static int expand_ioc_area(struct resource *res, unsigned long size,
1422                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned long align)
1423 {
1424         unsigned long start, len;
1425
1426         if (!res->parent)
1427                 return new_ioc_area(res, size, min, max, align);
1428
1429         start = (res->start - size) &~ (align - 1);
1430         len = res->end - start + 1;
1431         if (start >= min) {
1432                 if (!adjust_resource(res, start, len))
1433                         return 0;
1434         }
1435
1436         start = res->start;
1437         len = ((size + res->end + align) &~ (align - 1)) - start;
1438         if (start + len <= max) {
1439                 if (!adjust_resource(res, start, len))
1440                         return 0;
1441         }
1442
1443         return -EBUSY;
1444 }
1445
1446 /*
1447  * Dino calls this function.  Beware that we may get called on systems
1448  * which have no IOC (725, B180, C160L, etc) but do have a Dino.
1449  * So it's legal to find no parent IOC.
1450  *
1451  * Some other issues: one of the resources in the ioc may be unassigned.
1452  */
1453 int ccio_allocate_resource(const struct parisc_device *dev,
1454                 struct resource *res, unsigned long size,
1455                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned long align)
1456 {
1457         struct resource *parent = &iomem_resource;
1458         struct ioc *ioc = ccio_get_iommu(dev);
1459         if (!ioc)
1460                 goto out;
1461
1462         parent = ioc->mmio_region;
1463         if (parent->parent &&
1464             !allocate_resource(parent, res, size, min, max, align, NULL, NULL))
1465                 return 0;
1466
1467         if ((parent + 1)->parent &&
1468             !allocate_resource(parent + 1, res, size, min, max, align,
1469                                 NULL, NULL))
1470                 return 0;
1471
1472         if (!expand_ioc_area(parent, size, min, max, align)) {
1473                 __raw_writel(((parent->start)>>16) | 0xffff0000,
1474                              (unsigned long)&(ioc->ioc_hpa->io_io_low));
1475                 __raw_writel(((parent->end)>>16) | 0xffff0000,
1476                              (unsigned long)&(ioc->ioc_hpa->io_io_high));
1477         } else if (!expand_ioc_area(parent + 1, size, min, max, align)) {
1478                 parent++;
1479                 __raw_writel(((parent->start)>>16) | 0xffff0000,
1480                              (unsigned long)&(ioc->ioc_hpa->io_io_low_hv));
1481                 __raw_writel(((parent->end)>>16) | 0xffff0000,
1482                              (unsigned long)&(ioc->ioc_hpa->io_io_high_hv));
1483         } else {
1484                 return -EBUSY;
1485         }
1486
1487  out:
1488         return allocate_resource(parent, res, size, min, max, align, NULL,NULL);
1489 }
1490
1491 int ccio_request_resource(const struct parisc_device *dev,
1492                 struct resource *res)
1493 {
1494         struct resource *parent;
1495         struct ioc *ioc = ccio_get_iommu(dev);
1496
1497         if (!ioc) {
1498                 parent = &iomem_resource;
1499         } else if ((ioc->mmio_region->start <= res->start) &&
1500                         (res->end <= ioc->mmio_region->end)) {
1501                 parent = ioc->mmio_region;
1502         } else if (((ioc->mmio_region + 1)->start <= res->start) &&
1503                         (res->end <= (ioc->mmio_region + 1)->end)) {
1504                 parent = ioc->mmio_region + 1;
1505         } else {
1506                 return -EBUSY;
1507         }
1508
1509         return request_resource(parent, res);
1510 }
1511
1512 /**
1513  * ccio_probe - Determine if ccio should claim this device.
1514  * @dev: The device which has been found
1515  *
1516  * Determine if ccio should claim this chip (return 0) or not (return 1).
1517  * If so, initialize the chip and tell other partners in crime they
1518  * have work to do.
1519  */
1520 static int ccio_probe(struct parisc_device *dev)
1521 {
1522         int i;
1523         struct ioc *ioc, **ioc_p = &ioc_list;
1524         
1525         ioc = kmalloc(sizeof(struct ioc), GFP_KERNEL);
1526         if (ioc == NULL) {
1527                 printk(KERN_ERR MODULE_NAME ": memory allocation failure\n");
1528                 return 1;
1529         }
1530         memset(ioc, 0, sizeof(struct ioc));
1531
1532         ioc->name = dev->id.hversion == U2_IOA_RUNWAY ? "U2" : "UTurn";
1533
1534         printk(KERN_INFO "Found %s at 0x%lx\n", ioc->name, dev->hpa);
1535
1536         for (i = 0; i < ioc_count; i++) {
1537                 ioc_p = &(*ioc_p)->next;
1538         }
1539         *ioc_p = ioc;
1540
1541         ioc->hw_path = dev->hw_path;
1542         ioc->ioc_hpa = (struct ioa_registers *)dev->hpa;
1543         ccio_ioc_init(ioc);
1544         ccio_init_resources(ioc);
1545         hppa_dma_ops = &ccio_ops;
1546         dev->dev.platform_data = kmalloc(sizeof(struct pci_hba_data), GFP_KERNEL);
1547
1548         /* if this fails, no I/O cards will work, so may as well bug */
1549         BUG_ON(dev->dev.platform_data == NULL);
1550         HBA_DATA(dev->dev.platform_data)->iommu = ioc;
1551         
1552
1553         if (ioc_count == 0) {
1554                 /* FIXME: Create separate entries for each ioc */
1555                 create_proc_read_entry(MODULE_NAME, S_IRWXU, proc_runway_root,
1556                                        ccio_proc_info, NULL);
1557                 create_proc_read_entry(MODULE_NAME"-bitmap", S_IRWXU,
1558                                        proc_runway_root, ccio_resource_map, NULL);
1559         }
1560         parisc_vmerge_boundary = IOVP_SIZE;
1561         parisc_vmerge_max_size = BITS_PER_LONG * IOVP_SIZE;
1562         ioc_count++;
1563         return 0;
1564 }
1565
1566 /* We *can't* support JAVA (T600). Venture there at your own risk. */
1567 static struct parisc_device_id ccio_tbl[] = {
1568         { HPHW_IOA, HVERSION_REV_ANY_ID, U2_IOA_RUNWAY, 0xb }, /* U2 */
1569         { HPHW_IOA, HVERSION_REV_ANY_ID, UTURN_IOA_RUNWAY, 0xb }, /* UTurn */
1570         { 0, }
1571 };
1572
1573 static struct parisc_driver ccio_driver = {
1574         .name =         "U2:Uturn",
1575         .id_table =     ccio_tbl,
1576         .probe =        ccio_probe,
1577 };
1578
1579 /**
1580  * ccio_init - ccio initalization procedure.
1581  *
1582  * Register this driver.
1583  */
1584 void __init ccio_init(void)
1585 {
1586         register_parisc_driver(&ccio_driver);
1587 }
1588