SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - arch/sparc/mm/iommu.c

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