[PATCH] spufs: Improved SPU preemptability.
[pandora-kernel.git] / arch / powerpc / platforms / cell / spu_base.c
1 /*
2  * Low-level SPU handling
3  *
4  * (C) Copyright IBM Deutschland Entwicklung GmbH 2005
5  *
6  * Author: Arnd Bergmann <arndb@de.ibm.com>
7  *
8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
10  * the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
11  * any later version.
12  *
13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16  * GNU General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
19  * along with this program; if not, write to the Free Software
20  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
21  */
22
23 #undef DEBUG
24
25 #include <linux/interrupt.h>
26 #include <linux/list.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/poll.h>
29 #include <linux/ptrace.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/wait.h>
32
33 #include <asm/io.h>
34 #include <asm/prom.h>
35 #include <asm/semaphore.h>
36 #include <asm/spu.h>
37 #include <asm/mmu_context.h>
38
39 #include "interrupt.h"
40
41 static int __spu_trap_invalid_dma(struct spu *spu)
42 {
43         pr_debug("%s\n", __FUNCTION__);
44         force_sig(SIGBUS, /* info, */ current);
45         return 0;
46 }
47
48 static int __spu_trap_dma_align(struct spu *spu)
49 {
50         pr_debug("%s\n", __FUNCTION__);
51         force_sig(SIGBUS, /* info, */ current);
52         return 0;
53 }
54
55 static int __spu_trap_error(struct spu *spu)
56 {
57         pr_debug("%s\n", __FUNCTION__);
58         force_sig(SIGILL, /* info, */ current);
59         return 0;
60 }
61
62 static void spu_restart_dma(struct spu *spu)
63 {
64         struct spu_priv2 __iomem *priv2 = spu->priv2;
65
66         if (!test_bit(SPU_CONTEXT_SWITCH_PENDING_nr, &spu->flags))
67                 out_be64(&priv2->mfc_control_RW, MFC_CNTL_RESTART_DMA_COMMAND);
68 }
69
70 static int __spu_trap_data_seg(struct spu *spu, unsigned long ea)
71 {
72         struct spu_priv2 __iomem *priv2 = spu->priv2;
73         struct mm_struct *mm = spu->mm;
74         u64 esid, vsid;
75
76         pr_debug("%s\n", __FUNCTION__);
77
78         if (test_bit(SPU_CONTEXT_SWITCH_ACTIVE_nr, &spu->flags)) {
79                 /* SLBs are pre-loaded for context switch, so
80                  * we should never get here!
81                  */
82                 printk("%s: invalid access during switch!\n", __func__);
83                 return 1;
84         }
85         if (!mm || (REGION_ID(ea) != USER_REGION_ID)) {
86                 /* Future: support kernel segments so that drivers
87                  * can use SPUs.
88                  */
89                 pr_debug("invalid region access at %016lx\n", ea);
90                 return 1;
91         }
92
93         esid = (ea & ESID_MASK) | SLB_ESID_V;
94         vsid = (get_vsid(mm->context.id, ea) << SLB_VSID_SHIFT) | SLB_VSID_USER;
95         if (in_hugepage_area(mm->context, ea))
96                 vsid |= SLB_VSID_L;
97
98         out_be64(&priv2->slb_index_W, spu->slb_replace);
99         out_be64(&priv2->slb_vsid_RW, vsid);
100         out_be64(&priv2->slb_esid_RW, esid);
101
102         spu->slb_replace++;
103         if (spu->slb_replace >= 8)
104                 spu->slb_replace = 0;
105
106         spu_restart_dma(spu);
107
108         return 0;
109 }
110
111 extern int hash_page(unsigned long ea, unsigned long access, unsigned long trap); //XXX
112 static int __spu_trap_data_map(struct spu *spu, unsigned long ea, u64 dsisr)
113 {
114         pr_debug("%s\n", __FUNCTION__);
115
116         /* Handle kernel space hash faults immediately.
117            User hash faults need to be deferred to process context. */
118         if ((dsisr & MFC_DSISR_PTE_NOT_FOUND)
119             && REGION_ID(ea) != USER_REGION_ID
120             && hash_page(ea, _PAGE_PRESENT, 0x300) == 0) {
121                 spu_restart_dma(spu);
122                 return 0;
123         }
124
125         if (test_bit(SPU_CONTEXT_SWITCH_ACTIVE_nr, &spu->flags)) {
126                 printk("%s: invalid access during switch!\n", __func__);
127                 return 1;
128         }
129
130         spu->dar = ea;
131         spu->dsisr = dsisr;
132         mb();
133         if (spu->stop_callback)
134                 spu->stop_callback(spu);
135         return 0;
136 }
137
138 static int __spu_trap_mailbox(struct spu *spu)
139 {
140         if (spu->ibox_callback)
141                 spu->ibox_callback(spu);
142
143         /* atomically disable SPU mailbox interrupts */
144         spin_lock(&spu->register_lock);
145         out_be64(&spu->priv1->int_mask_class2_RW,
146                 in_be64(&spu->priv1->int_mask_class2_RW) & ~0x1);
147         spin_unlock(&spu->register_lock);
148         return 0;
149 }
150
151 static int __spu_trap_stop(struct spu *spu)
152 {
153         pr_debug("%s\n", __FUNCTION__);
154         spu->stop_code = in_be32(&spu->problem->spu_status_R);
155         if (spu->stop_callback)
156                 spu->stop_callback(spu);
157         return 0;
158 }
159
160 static int __spu_trap_halt(struct spu *spu)
161 {
162         pr_debug("%s\n", __FUNCTION__);
163         spu->stop_code = in_be32(&spu->problem->spu_status_R);
164         if (spu->stop_callback)
165                 spu->stop_callback(spu);
166         return 0;
167 }
168
169 static int __spu_trap_tag_group(struct spu *spu)
170 {
171         pr_debug("%s\n", __FUNCTION__);
172         /* wake_up(&spu->dma_wq); */
173         return 0;
174 }
175
176 static int __spu_trap_spubox(struct spu *spu)
177 {
178         if (spu->wbox_callback)
179                 spu->wbox_callback(spu);
180
181         /* atomically disable SPU mailbox interrupts */
182         spin_lock(&spu->register_lock);
183         out_be64(&spu->priv1->int_mask_class2_RW,
184                 in_be64(&spu->priv1->int_mask_class2_RW) & ~0x10);
185         spin_unlock(&spu->register_lock);
186         return 0;
187 }
188
189 static irqreturn_t
190 spu_irq_class_0(int irq, void *data, struct pt_regs *regs)
191 {
192         struct spu *spu;
193
194         spu = data;
195         spu->class_0_pending = 1;
196         if (spu->stop_callback)
197                 spu->stop_callback(spu);
198
199         return IRQ_HANDLED;
200 }
201
202 int
203 spu_irq_class_0_bottom(struct spu *spu)
204 {
205         unsigned long stat;
206
207         spu->class_0_pending = 0;
208
209         stat = in_be64(&spu->priv1->int_stat_class0_RW);
210
211         if (stat & 1) /* invalid MFC DMA */
212                 __spu_trap_invalid_dma(spu);
213
214         if (stat & 2) /* invalid DMA alignment */
215                 __spu_trap_dma_align(spu);
216
217         if (stat & 4) /* error on SPU */
218                 __spu_trap_error(spu);
219
220         out_be64(&spu->priv1->int_stat_class0_RW, stat);
221
222         return (stat & 0x7) ? -EIO : 0;
223 }
224 EXPORT_SYMBOL_GPL(spu_irq_class_0_bottom);
225
226 static irqreturn_t
227 spu_irq_class_1(int irq, void *data, struct pt_regs *regs)
228 {
229         struct spu *spu;
230         unsigned long stat, mask, dar, dsisr;
231
232         spu = data;
233
234         /* atomically read & clear class1 status. */
235         spin_lock(&spu->register_lock);
236         mask  = in_be64(&spu->priv1->int_mask_class1_RW);
237         stat  = in_be64(&spu->priv1->int_stat_class1_RW) & mask;
238         dar   = in_be64(&spu->priv1->mfc_dar_RW);
239         dsisr = in_be64(&spu->priv1->mfc_dsisr_RW);
240         out_be64(&spu->priv1->mfc_dsisr_RW, 0UL);
241         out_be64(&spu->priv1->int_stat_class1_RW, stat);
242         spin_unlock(&spu->register_lock);
243
244         if (stat & 1) /* segment fault */
245                 __spu_trap_data_seg(spu, dar);
246
247         if (stat & 2) { /* mapping fault */
248                 __spu_trap_data_map(spu, dar, dsisr);
249         }
250
251         if (stat & 4) /* ls compare & suspend on get */
252                 ;
253
254         if (stat & 8) /* ls compare & suspend on put */
255                 ;
256
257         return stat ? IRQ_HANDLED : IRQ_NONE;
258 }
259 EXPORT_SYMBOL_GPL(spu_irq_class_1_bottom);
260
261 static irqreturn_t
262 spu_irq_class_2(int irq, void *data, struct pt_regs *regs)
263 {
264         struct spu *spu;
265         unsigned long stat;
266
267         spu = data;
268         stat = in_be64(&spu->priv1->int_stat_class2_RW);
269
270         pr_debug("class 2 interrupt %d, %lx, %lx\n", irq, stat,
271                 in_be64(&spu->priv1->int_mask_class2_RW));
272
273
274         if (stat & 1)  /* PPC core mailbox */
275                 __spu_trap_mailbox(spu);
276
277         if (stat & 2) /* SPU stop-and-signal */
278                 __spu_trap_stop(spu);
279
280         if (stat & 4) /* SPU halted */
281                 __spu_trap_halt(spu);
282
283         if (stat & 8) /* DMA tag group complete */
284                 __spu_trap_tag_group(spu);
285
286         if (stat & 0x10) /* SPU mailbox threshold */
287                 __spu_trap_spubox(spu);
288
289         out_be64(&spu->priv1->int_stat_class2_RW, stat);
290         return stat ? IRQ_HANDLED : IRQ_NONE;
291 }
292
293 static int
294 spu_request_irqs(struct spu *spu)
295 {
296         int ret;
297         int irq_base;
298
299         irq_base = IIC_NODE_STRIDE * spu->node + IIC_SPE_OFFSET;
300
301         snprintf(spu->irq_c0, sizeof (spu->irq_c0), "spe%02d.0", spu->number);
302         ret = request_irq(irq_base + spu->isrc,
303                  spu_irq_class_0, 0, spu->irq_c0, spu);
304         if (ret)
305                 goto out;
306         out_be64(&spu->priv1->int_mask_class0_RW, 0x7);
307
308         snprintf(spu->irq_c1, sizeof (spu->irq_c1), "spe%02d.1", spu->number);
309         ret = request_irq(irq_base + IIC_CLASS_STRIDE + spu->isrc,
310                  spu_irq_class_1, 0, spu->irq_c1, spu);
311         if (ret)
312                 goto out1;
313         out_be64(&spu->priv1->int_mask_class1_RW, 0x3);
314
315         snprintf(spu->irq_c2, sizeof (spu->irq_c2), "spe%02d.2", spu->number);
316         ret = request_irq(irq_base + 2*IIC_CLASS_STRIDE + spu->isrc,
317                  spu_irq_class_2, 0, spu->irq_c2, spu);
318         if (ret)
319                 goto out2;
320         out_be64(&spu->priv1->int_mask_class2_RW, 0xe);
321         goto out;
322
323 out2:
324         free_irq(irq_base + IIC_CLASS_STRIDE + spu->isrc, spu);
325 out1:
326         free_irq(irq_base + spu->isrc, spu);
327 out:
328         return ret;
329 }
330
331 static void
332 spu_free_irqs(struct spu *spu)
333 {
334         int irq_base;
335
336         irq_base = IIC_NODE_STRIDE * spu->node + IIC_SPE_OFFSET;
337
338         free_irq(irq_base + spu->isrc, spu);
339         free_irq(irq_base + IIC_CLASS_STRIDE + spu->isrc, spu);
340         free_irq(irq_base + 2*IIC_CLASS_STRIDE + spu->isrc, spu);
341 }
342
343 static LIST_HEAD(spu_list);
344 static DECLARE_MUTEX(spu_mutex);
345
346 static void spu_init_channels(struct spu *spu)
347 {
348         static const struct {
349                  unsigned channel;
350                  unsigned count;
351         } zero_list[] = {
352                 { 0x00, 1, }, { 0x01, 1, }, { 0x03, 1, }, { 0x04, 1, },
353                 { 0x18, 1, }, { 0x19, 1, }, { 0x1b, 1, }, { 0x1d, 1, },
354         }, count_list[] = {
355                 { 0x00, 0, }, { 0x03, 0, }, { 0x04, 0, }, { 0x15, 16, },
356                 { 0x17, 1, }, { 0x18, 0, }, { 0x19, 0, }, { 0x1b, 0, },
357                 { 0x1c, 1, }, { 0x1d, 0, }, { 0x1e, 1, },
358         };
359         struct spu_priv2 *priv2;
360         int i;
361
362         priv2 = spu->priv2;
363
364         /* initialize all channel data to zero */
365         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(zero_list); i++) {
366                 int count;
367
368                 out_be64(&priv2->spu_chnlcntptr_RW, zero_list[i].channel);
369                 for (count = 0; count < zero_list[i].count; count++)
370                         out_be64(&priv2->spu_chnldata_RW, 0);
371         }
372
373         /* initialize channel counts to meaningful values */
374         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(count_list); i++) {
375                 out_be64(&priv2->spu_chnlcntptr_RW, count_list[i].channel);
376                 out_be64(&priv2->spu_chnlcnt_RW, count_list[i].count);
377         }
378 }
379
380 static void spu_init_regs(struct spu *spu)
381 {
382         out_be64(&spu->priv1->int_mask_class0_RW, 0x7);
383         out_be64(&spu->priv1->int_mask_class1_RW, 0x3);
384         out_be64(&spu->priv1->int_mask_class2_RW, 0xe);
385 }
386
387 struct spu *spu_alloc(void)
388 {
389         struct spu *spu;
390
391         down(&spu_mutex);
392         if (!list_empty(&spu_list)) {
393                 spu = list_entry(spu_list.next, struct spu, list);
394                 list_del_init(&spu->list);
395                 pr_debug("Got SPU %x %d\n", spu->isrc, spu->number);
396         } else {
397                 pr_debug("No SPU left\n");
398                 spu = NULL;
399         }
400         up(&spu_mutex);
401
402         if (spu) {
403                 spu_init_channels(spu);
404                 spu_init_regs(spu);
405         }
406
407         return spu;
408 }
409 EXPORT_SYMBOL_GPL(spu_alloc);
410
411 void spu_free(struct spu *spu)
412 {
413         down(&spu_mutex);
414         list_add_tail(&spu->list, &spu_list);
415         up(&spu_mutex);
416 }
417 EXPORT_SYMBOL_GPL(spu_free);
418
419 static int spu_handle_mm_fault(struct spu *spu)
420 {
421         struct mm_struct *mm = spu->mm;
422         struct vm_area_struct *vma;
423         u64 ea, dsisr, is_write;
424         int ret;
425
426         ea = spu->dar;
427         dsisr = spu->dsisr;
428 #if 0
429         if (!IS_VALID_EA(ea)) {
430                 return -EFAULT;
431         }
432 #endif /* XXX */
433         if (mm == NULL) {
434                 return -EFAULT;
435         }
436         if (mm->pgd == NULL) {
437                 return -EFAULT;
438         }
439
440         down_read(&mm->mmap_sem);
441         vma = find_vma(mm, ea);
442         if (!vma)
443                 goto bad_area;
444         if (vma->vm_start <= ea)
445                 goto good_area;
446         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
447                 goto bad_area;
448 #if 0
449         if (expand_stack(vma, ea))
450                 goto bad_area;
451 #endif /* XXX */
452 good_area:
453         is_write = dsisr & MFC_DSISR_ACCESS_PUT;
454         if (is_write) {
455                 if (!(vma->vm_flags & VM_WRITE))
456                         goto bad_area;
457         } else {
458                 if (dsisr & MFC_DSISR_ACCESS_DENIED)
459                         goto bad_area;
460                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC)))
461                         goto bad_area;
462         }
463         ret = 0;
464         switch (handle_mm_fault(mm, vma, ea, is_write)) {
465         case VM_FAULT_MINOR:
466                 current->min_flt++;
467                 break;
468         case VM_FAULT_MAJOR:
469                 current->maj_flt++;
470                 break;
471         case VM_FAULT_SIGBUS:
472                 ret = -EFAULT;
473                 goto bad_area;
474         case VM_FAULT_OOM:
475                 ret = -ENOMEM;
476                 goto bad_area;
477         default:
478                 BUG();
479         }
480         up_read(&mm->mmap_sem);
481         return ret;
482
483 bad_area:
484         up_read(&mm->mmap_sem);
485         return -EFAULT;
486 }
487
488 int spu_irq_class_1_bottom(struct spu *spu)
489 {
490         u64 ea, dsisr, access, error = 0UL;
491         int ret = 0;
492
493         ea = spu->dar;
494         dsisr = spu->dsisr;
495         if (dsisr & MFC_DSISR_PTE_NOT_FOUND) {
496                 access = (_PAGE_PRESENT | _PAGE_USER);
497                 access |= (dsisr & MFC_DSISR_ACCESS_PUT) ? _PAGE_RW : 0UL;
498                 if (hash_page(ea, access, 0x300) != 0)
499                         error |= CLASS1_ENABLE_STORAGE_FAULT_INTR;
500         }
501         if ((error & CLASS1_ENABLE_STORAGE_FAULT_INTR) ||
502             (dsisr & MFC_DSISR_ACCESS_DENIED)) {
503                 if ((ret = spu_handle_mm_fault(spu)) != 0)
504                         error |= CLASS1_ENABLE_STORAGE_FAULT_INTR;
505                 else
506                         error &= ~CLASS1_ENABLE_STORAGE_FAULT_INTR;
507         }
508         spu->dar = 0UL;
509         spu->dsisr = 0UL;
510         if (!error) {
511                 spu_restart_dma(spu);
512         } else {
513                 __spu_trap_invalid_dma(spu);
514         }
515         return ret;
516 }
517
518 static void __iomem * __init map_spe_prop(struct device_node *n,
519                                                  const char *name)
520 {
521         struct address_prop {
522                 unsigned long address;
523                 unsigned int len;
524         } __attribute__((packed)) *prop;
525
526         void *p;
527         int proplen;
528
529         p = get_property(n, name, &proplen);
530         if (proplen != sizeof (struct address_prop))
531                 return NULL;
532
533         prop = p;
534
535         return ioremap(prop->address, prop->len);
536 }
537
538 static void spu_unmap(struct spu *spu)
539 {
540         iounmap(spu->priv2);
541         iounmap(spu->priv1);
542         iounmap(spu->problem);
543         iounmap((u8 __iomem *)spu->local_store);
544 }
545
546 static int __init spu_map_device(struct spu *spu, struct device_node *spe)
547 {
548         char *prop;
549         int ret;
550
551         ret = -ENODEV;
552         prop = get_property(spe, "isrc", NULL);
553         if (!prop)
554                 goto out;
555         spu->isrc = *(unsigned int *)prop;
556
557         spu->name = get_property(spe, "name", NULL);
558         if (!spu->name)
559                 goto out;
560
561         prop = get_property(spe, "local-store", NULL);
562         if (!prop)
563                 goto out;
564         spu->local_store_phys = *(unsigned long *)prop;
565
566         /* we use local store as ram, not io memory */
567         spu->local_store = (void __force *)map_spe_prop(spe, "local-store");
568         if (!spu->local_store)
569                 goto out;
570
571         spu->problem= map_spe_prop(spe, "problem");
572         if (!spu->problem)
573                 goto out_unmap;
574
575         spu->priv1= map_spe_prop(spe, "priv1");
576         if (!spu->priv1)
577                 goto out_unmap;
578
579         spu->priv2= map_spe_prop(spe, "priv2");
580         if (!spu->priv2)
581                 goto out_unmap;
582         ret = 0;
583         goto out;
584
585 out_unmap:
586         spu_unmap(spu);
587 out:
588         return ret;
589 }
590
591 static int __init find_spu_node_id(struct device_node *spe)
592 {
593         unsigned int *id;
594         struct device_node *cpu;
595
596         cpu = spe->parent->parent;
597         id = (unsigned int *)get_property(cpu, "node-id", NULL);
598
599         return id ? *id : 0;
600 }
601
602 static int __init create_spu(struct device_node *spe)
603 {
604         struct spu *spu;
605         int ret;
606         static int number;
607
608         ret = -ENOMEM;
609         spu = kmalloc(sizeof (*spu), GFP_KERNEL);
610         if (!spu)
611                 goto out;
612
613         ret = spu_map_device(spu, spe);
614         if (ret)
615                 goto out_free;
616
617         spu->node = find_spu_node_id(spe);
618         spu->stop_code = 0;
619         spu->slb_replace = 0;
620         spu->mm = NULL;
621         spu->ctx = NULL;
622         spu->rq = NULL;
623         spu->pid = 0;
624         spu->class_0_pending = 0;
625         spu->flags = 0UL;
626         spu->dar = 0UL;
627         spu->dsisr = 0UL;
628         spin_lock_init(&spu->register_lock);
629
630         out_be64(&spu->priv1->mfc_sdr_RW, mfspr(SPRN_SDR1));
631         out_be64(&spu->priv1->mfc_sr1_RW, 0x33);
632
633         spu->ibox_callback = NULL;
634         spu->wbox_callback = NULL;
635         spu->stop_callback = NULL;
636
637         down(&spu_mutex);
638         spu->number = number++;
639         ret = spu_request_irqs(spu);
640         if (ret)
641                 goto out_unmap;
642
643         list_add(&spu->list, &spu_list);
644         up(&spu_mutex);
645
646         pr_debug(KERN_DEBUG "Using SPE %s %02x %p %p %p %p %d\n",
647                 spu->name, spu->isrc, spu->local_store,
648                 spu->problem, spu->priv1, spu->priv2, spu->number);
649         goto out;
650
651 out_unmap:
652         up(&spu_mutex);
653         spu_unmap(spu);
654 out_free:
655         kfree(spu);
656 out:
657         return ret;
658 }
659
660 static void destroy_spu(struct spu *spu)
661 {
662         list_del_init(&spu->list);
663
664         spu_free_irqs(spu);
665         spu_unmap(spu);
666         kfree(spu);
667 }
668
669 static void cleanup_spu_base(void)
670 {
671         struct spu *spu, *tmp;
672         down(&spu_mutex);
673         list_for_each_entry_safe(spu, tmp, &spu_list, list)
674                 destroy_spu(spu);
675         up(&spu_mutex);
676 }
677 module_exit(cleanup_spu_base);
678
679 static int __init init_spu_base(void)
680 {
681         struct device_node *node;
682         int ret;
683
684         ret = -ENODEV;
685         for (node = of_find_node_by_type(NULL, "spe");
686                         node; node = of_find_node_by_type(node, "spe")) {
687                 ret = create_spu(node);
688                 if (ret) {
689                         printk(KERN_WARNING "%s: Error initializing %s\n",
690                                 __FUNCTION__, node->name);
691                         cleanup_spu_base();
692                         break;
693                 }
694         }
695         /* in some old firmware versions, the spe is called 'spc', so we
696            look for that as well */
697         for (node = of_find_node_by_type(NULL, "spc");
698                         node; node = of_find_node_by_type(node, "spc")) {
699                 ret = create_spu(node);
700                 if (ret) {
701                         printk(KERN_WARNING "%s: Error initializing %s\n",
702                                 __FUNCTION__, node->name);
703                         cleanup_spu_base();
704                         break;
705                 }
706         }
707         return ret;
708 }
709 module_init(init_spu_base);
710
711 MODULE_LICENSE("GPL");
712 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arndb@de.ibm.com>");