arch/ia64/hp/common/sba_iommu.c

   1 /*
   2 **  IA64 System Bus Adapter (SBA) I/O MMU manager
   3 **
   4 **      (c) Copyright 2002-2005 Alex Williamson
   5 **      (c) Copyright 2002-2003 Grant Grundler
   6 **      (c) Copyright 2002-2005 Hewlett-Packard Company
   7 **
   8 **      Portions (c) 2000 Grant Grundler (from parisc I/O MMU code)
   9 **      Portions (c) 1999 Dave S. Miller (from sparc64 I/O MMU code)
  10 **
  11 **      This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  12 **      it under the terms of the GNU General Public License as published by
  13 **      the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  14 **      (at your option) any later version.
  15 **
  16 **
  17 ** This module initializes the IOC (I/O Controller) found on HP
  18 ** McKinley machines and their successors.
  19 **
  20 */
  21
  22 #include <linux/config.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/kernel.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/spinlock.h>
  27 #include <linux/slab.h>
  28 #include <linux/init.h>
  29 #include <linux/mm.h>
  30 #include <linux/string.h>
  31 #include <linux/pci.h>
  32 #include <linux/proc_fs.h>
  33 #include <linux/seq_file.h>
  34 #include <linux/acpi.h>
  35 #include <linux/efi.h>
  36 #include <linux/nodemask.h>
  37 #include <linux/bitops.h>         /* hweight64() */
  38
  39 #include <asm/delay.h>          /* ia64_get_itc() */
  40 #include <asm/io.h>
  41 #include <asm/page.h>           /* PAGE_OFFSET */
  42 #include <asm/dma.h>
  43 #include <asm/system.h>         /* wmb() */
  44
  45 #include <asm/acpi-ext.h>
  46
  47 #define PFX "IOC: "
  48
  49 /*
  50 ** Enabling timing search of the pdir resource map.  Output in /proc.
  51 ** Disabled by default to optimize performance.
  52 */
  53 #undef PDIR_SEARCH_TIMING
  54
  55 /*
  56 ** This option allows cards capable of 64bit DMA to bypass the IOMMU.  If
  57 ** not defined, all DMA will be 32bit and go through the TLB.
  58 ** There's potentially a conflict in the bio merge code with us
  59 ** advertising an iommu, but then bypassing it.  Since I/O MMU bypassing
  60 ** appears to give more performance than bio-level virtual merging, we'll
  61 ** do the former for now.  NOTE: BYPASS_SG also needs to be undef'd to
  62 ** completely restrict DMA to the IOMMU.
  63 */
  64 #define ALLOW_IOV_BYPASS
  65
  66 /*
  67 ** This option specifically allows/disallows bypassing scatterlists with
  68 ** multiple entries.  Coalescing these entries can allow better DMA streaming
  69 ** and in some cases shows better performance than entirely bypassing the
  70 ** IOMMU.  Performance increase on the order of 1-2% sequential output/input
  71 ** using bonnie++ on a RAID0 MD device (sym2 & mpt).
  72 */
  73 #undef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
  74
  75 /*
  76 ** If a device prefetches beyond the end of a valid pdir entry, it will cause
  77 ** a hard failure, ie. MCA.  Version 3.0 and later of the zx1 LBA should
  78 ** disconnect on 4k boundaries and prevent such issues.  If the device is
  79 ** particularly agressive, this option will keep the entire pdir valid such
  80 ** that prefetching will hit a valid address.  This could severely impact
  81 ** error containment, and is therefore off by default.  The page that is
  82 ** used for spill-over is poisoned, so that should help debugging somewhat.
  83 */
  84 #undef FULL_VALID_PDIR
  85
  86 #define ENABLE_MARK_CLEAN
  87
  88 /*
  89 ** The number of debug flags is a clue - this code is fragile.  NOTE: since
  90 ** tightening the use of res_lock the resource bitmap and actual pdir are no
  91 ** longer guaranteed to stay in sync.  The sanity checking code isn't going to
  92 ** like that.
  93 */
  94 #undef DEBUG_SBA_INIT
  95 #undef DEBUG_SBA_RUN
  96 #undef DEBUG_SBA_RUN_SG
  97 #undef DEBUG_SBA_RESOURCE
  98 #undef ASSERT_PDIR_SANITY
  99 #undef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
 100 #undef DEBUG_BYPASS
 101
 102 #if defined(FULL_VALID_PDIR) && defined(ASSERT_PDIR_SANITY)
 103 #error FULL_VALID_PDIR and ASSERT_PDIR_SANITY are mutually exclusive
 104 #endif
 105
 106 #define SBA_INLINE      __inline__
 107 /* #define SBA_INLINE */
 108
 109 #ifdef DEBUG_SBA_INIT
 110 #define DBG_INIT(x...)  printk(x)
 111 #else
 112 #define DBG_INIT(x...)
 113 #endif
 114
 115 #ifdef DEBUG_SBA_RUN
 116 #define DBG_RUN(x...)   printk(x)
 117 #else
 118 #define DBG_RUN(x...)
 119 #endif
 120
 121 #ifdef DEBUG_SBA_RUN_SG
 122 #define DBG_RUN_SG(x...)        printk(x)
 123 #else
 124 #define DBG_RUN_SG(x...)
 125 #endif
 126
 127
 128 #ifdef DEBUG_SBA_RESOURCE
 129 #define DBG_RES(x...)   printk(x)
 130 #else
 131 #define DBG_RES(x...)
 132 #endif
 133
 134 #ifdef DEBUG_BYPASS
 135 #define DBG_BYPASS(x...)        printk(x)
 136 #else
 137 #define DBG_BYPASS(x...)
 138 #endif
 139
 140 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 141 #define ASSERT(expr) \
 142         if(!(expr)) { \
 143                 printk( "\n" __FILE__ ":%d: Assertion " #expr " failed!\n",__LINE__); \
 144                 panic(#expr); \
 145         }
 146 #else
 147 #define ASSERT(expr)
 148 #endif
 149
 150 /*
 151 ** The number of pdir entries to "free" before issuing
 152 ** a read to PCOM register to flush out PCOM writes.
 153 ** Interacts with allocation granularity (ie 4 or 8 entries
 154 ** allocated and free'd/purged at a time might make this
 155 ** less interesting).
 156 */
 157 #define DELAYED_RESOURCE_CNT    64
 158
 159 #define PCI_DEVICE_ID_HP_SX2000_IOC     0x12ec
 160
 161 #define ZX1_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_ZX1_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 162 #define ZX2_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_ZX2_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 163 #define REO_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_REO_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 164 #define SX1000_IOC_ID   ((PCI_DEVICE_ID_HP_SX1000_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 165 #define SX2000_IOC_ID   ((PCI_DEVICE_ID_HP_SX2000_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 166
 167 #define ZX1_IOC_OFFSET  0x1000  /* ACPI reports SBA, we want IOC */
 168
 169 #define IOC_FUNC_ID     0x000
 170 #define IOC_FCLASS      0x008   /* function class, bist, header, rev... */
 171 #define IOC_IBASE       0x300   /* IO TLB */
 172 #define IOC_IMASK       0x308
 173 #define IOC_PCOM        0x310
 174 #define IOC_TCNFG       0x318
 175 #define IOC_PDIR_BASE   0x320
 176
 177 #define IOC_ROPE0_CFG   0x500
 178 #define   IOC_ROPE_AO     0x10  /* Allow "Relaxed Ordering" */
 179
 180
 181 /* AGP GART driver looks for this */
 182 #define ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE    0x0000badbadc0ffeeUL
 183
 184 /*
 185 ** The zx1 IOC supports 4/8/16/64KB page sizes (see TCNFG register)
 186 **
 187 ** Some IOCs (sx1000) can run at the above pages sizes, but are
 188 ** really only supported using the IOC at a 4k page size.
 189 **
 190 ** iovp_size could only be greater than PAGE_SIZE if we are
 191 ** confident the drivers really only touch the next physical
 192 ** page iff that driver instance owns it.
 193 */
 194 static unsigned long iovp_size;
 195 static unsigned long iovp_shift;
 196 static unsigned long iovp_mask;
 197
 198 struct ioc {
 199         void __iomem    *ioc_hpa;       /* I/O MMU base address */
 200         char            *res_map;       /* resource map, bit == pdir entry */
 201         u64             *pdir_base;     /* physical base address */
 202         unsigned long   ibase;          /* pdir IOV Space base */
 203         unsigned long   imask;          /* pdir IOV Space mask */
 204
 205         unsigned long   *res_hint;      /* next avail IOVP - circular search */
 206         unsigned long   dma_mask;
 207         spinlock_t      res_lock;       /* protects the resource bitmap, but must be held when */
 208                                         /* clearing pdir to prevent races with allocations. */
 209         unsigned int    res_bitshift;   /* from the RIGHT! */
 210         unsigned int    res_size;       /* size of resource map in bytes */
 211 #ifdef CONFIG_NUMA
 212         unsigned int    node;           /* node where this IOC lives */
 213 #endif
 214 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
 215         spinlock_t      saved_lock;     /* may want to try to get this on a separate cacheline */
 216                                         /* than res_lock for bigger systems. */
 217         int             saved_cnt;
 218         struct sba_dma_pair {
 219                 dma_addr_t      iova;
 220                 size_t          size;
 221         } saved[DELAYED_RESOURCE_CNT];
 222 #endif
 223
 224 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 225 #define SBA_SEARCH_SAMPLE       0x100
 226         unsigned long avg_search[SBA_SEARCH_SAMPLE];
 227         unsigned long avg_idx;  /* current index into avg_search */
 228 #endif
 229
 230         /* Stuff we don't need in performance path */
 231         struct ioc      *next;          /* list of IOC's in system */
 232         acpi_handle     handle;         /* for multiple IOC's */
 233         const char      *name;
 234         unsigned int    func_id;
 235         unsigned int    rev;            /* HW revision of chip */
 236         u32             iov_size;
 237         unsigned int    pdir_size;      /* in bytes, determined by IOV Space size */
 238         struct pci_dev  *sac_only_dev;
 239 };
 240
 241 static struct ioc *ioc_list;
 242 static int reserve_sba_gart = 1;
 243
 244 static SBA_INLINE void sba_mark_invalid(struct ioc *, dma_addr_t, size_t);
 245 static SBA_INLINE void sba_free_range(struct ioc *, dma_addr_t, size_t);
 246
 247 #define sba_sg_address(sg)      (page_address((sg)->page) + (sg)->offset)
 248
 249 #ifdef FULL_VALID_PDIR
 250 static u64 prefetch_spill_page;
 251 #endif
 252
 253 #ifdef CONFIG_PCI
 254 # define GET_IOC(dev)   (((dev)->bus == &pci_bus_type)                                          \
 255                          ? ((struct ioc *) PCI_CONTROLLER(to_pci_dev(dev))->iommu) : NULL)
 256 #else
 257 # define GET_IOC(dev)   NULL
 258 #endif
 259
 260 /*
 261 ** DMA_CHUNK_SIZE is used by the SCSI mid-layer to break up
 262 ** (or rather not merge) DMA's into managable chunks.
 263 ** On parisc, this is more of the software/tuning constraint
 264 ** rather than the HW. I/O MMU allocation alogorithms can be
 265 ** faster with smaller size is (to some degree).
 266 */
 267 #define DMA_CHUNK_SIZE  (BITS_PER_LONG*iovp_size)
 268
 269 #define ROUNDUP(x,y) ((x + ((y)-1)) & ~((y)-1))
 270
 271 /************************************
 272 ** SBA register read and write support
 273 **
 274 ** BE WARNED: register writes are posted.
 275 **  (ie follow writes which must reach HW with a read)
 276 **
 277 */
 278 #define READ_REG(addr)       __raw_readq(addr)
 279 #define WRITE_REG(val, addr) __raw_writeq(val, addr)
 280
 281 #ifdef DEBUG_SBA_INIT
 282
 283 /**
 284  * sba_dump_tlb - debugging only - print IOMMU operating parameters
 285  * @hpa: base address of the IOMMU
 286  *
 287  * Print the size/location of the IO MMU PDIR.
 288  */
 289 static void
 290 sba_dump_tlb(char *hpa)
 291 {
 292         DBG_INIT("IO TLB at 0x%p\n", (void *)hpa);
 293         DBG_INIT("IOC_IBASE    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_IBASE));
 294         DBG_INIT("IOC_IMASK    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_IMASK));
 295         DBG_INIT("IOC_TCNFG    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_TCNFG));
 296         DBG_INIT("IOC_PDIR_BASE: %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_PDIR_BASE));
 297         DBG_INIT("\n");
 298 }
 299 #endif
 300
 301
 302 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 303
 304 /**
 305  * sba_dump_pdir_entry - debugging only - print one IOMMU PDIR entry
 306  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 307  * @msg: text to print ont the output line.
 308  * @pide: pdir index.
 309  *
 310  * Print one entry of the IO MMU PDIR in human readable form.
 311  */
 312 static void
 313 sba_dump_pdir_entry(struct ioc *ioc, char *msg, uint pide)
 314 {
 315         /* start printing from lowest pde in rval */
 316         u64 *ptr = &ioc->pdir_base[pide  & ~(BITS_PER_LONG - 1)];
 317         unsigned long *rptr = (unsigned long *) &ioc->res_map[(pide >>3) & -sizeof(unsigned long)];
 318         uint rcnt;
 319
 320         printk(KERN_DEBUG "SBA: %s rp %p bit %d rval 0x%lx\n",
 321                  msg, rptr, pide & (BITS_PER_LONG - 1), *rptr);
 322
 323         rcnt = 0;
 324         while (rcnt < BITS_PER_LONG) {
 325                 printk(KERN_DEBUG "%s %2d %p %016Lx\n",
 326                        (rcnt == (pide & (BITS_PER_LONG - 1)))
 327                        ? "    -->" : "       ",
 328                        rcnt, ptr, (unsigned long long) *ptr );
 329                 rcnt++;
 330                 ptr++;
 331         }
 332         printk(KERN_DEBUG "%s", msg);
 333 }
 334
 335
 336 /**
 337  * sba_check_pdir - debugging only - consistency checker
 338  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 339  * @msg: text to print ont the output line.
 340  *
 341  * Verify the resource map and pdir state is consistent
 342  */
 343 static int
 344 sba_check_pdir(struct ioc *ioc, char *msg)
 345 {
 346         u64 *rptr_end = (u64 *) &(ioc->res_map[ioc->res_size]);
 347         u64 *rptr = (u64 *) ioc->res_map;       /* resource map ptr */
 348         u64 *pptr = ioc->pdir_base;     /* pdir ptr */
 349         uint pide = 0;
 350
 351         while (rptr < rptr_end) {
 352                 u64 rval;
 353                 int rcnt; /* number of bits we might check */
 354
 355                 rval = *rptr;
 356                 rcnt = 64;
 357
 358                 while (rcnt) {
 359                         /* Get last byte and highest bit from that */
 360                         u32 pde = ((u32)((*pptr >> (63)) & 0x1));
 361                         if ((rval & 0x1) ^ pde)
 362                         {
 363                                 /*
 364                                 ** BUMMER!  -- res_map != pdir --
 365                                 ** Dump rval and matching pdir entries
 366                                 */
 367                                 sba_dump_pdir_entry(ioc, msg, pide);
 368                                 return(1);
 369                         }
 370                         rcnt--;
 371                         rval >>= 1;     /* try the next bit */
 372                         pptr++;
 373                         pide++;
 374                 }
 375                 rptr++; /* look at next word of res_map */
 376         }
 377         /* It'd be nice if we always got here :^) */
 378         return 0;
 379 }
 380
 381
 382 /**
 383  * sba_dump_sg - debugging only - print Scatter-Gather list
 384  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 385  * @startsg: head of the SG list
 386  * @nents: number of entries in SG list
 387  *
 388  * print the SG list so we can verify it's correct by hand.
 389  */
 390 static void
 391 sba_dump_sg( struct ioc *ioc, struct scatterlist *startsg, int nents)
 392 {
 393         while (nents-- > 0) {
 394                 printk(KERN_DEBUG " %d : DMA %08lx/%05x CPU %p\n", nents,
 395                        startsg->dma_address, startsg->dma_length,
 396                        sba_sg_address(startsg));
 397                 startsg++;
 398         }
 399 }
 400
 401 static void
 402 sba_check_sg( struct ioc *ioc, struct scatterlist *startsg, int nents)
 403 {
 404         struct scatterlist *the_sg = startsg;
 405         int the_nents = nents;
 406
 407         while (the_nents-- > 0) {
 408                 if (sba_sg_address(the_sg) == 0x0UL)
 409                         sba_dump_sg(NULL, startsg, nents);
 410                 the_sg++;
 411         }
 412 }
 413
 414 #endif /* ASSERT_PDIR_SANITY */
 415
 416
 417
 418
 419 /**************************************************************
 420 *
 421 *   I/O Pdir Resource Management
 422 *
 423 *   Bits set in the resource map are in use.
 424 *   Each bit can represent a number of pages.
 425 *   LSbs represent lower addresses (IOVA's).
 426 *
 427 ***************************************************************/
 428 #define PAGES_PER_RANGE 1       /* could increase this to 4 or 8 if needed */
 429
 430 /* Convert from IOVP to IOVA and vice versa. */
 431 #define SBA_IOVA(ioc,iovp,offset) ((ioc->ibase) | (iovp) | (offset))
 432 #define SBA_IOVP(ioc,iova) ((iova) & ~(ioc->ibase))
 433
 434 #define PDIR_ENTRY_SIZE sizeof(u64)
 435
 436 #define PDIR_INDEX(iovp)   ((iovp)>>iovp_shift)
 437
 438 #define RESMAP_MASK(n)    ~(~0UL << (n))
 439 #define RESMAP_IDX_MASK   (sizeof(unsigned long) - 1)
 440
 441
 442 /**
 443  * For most cases the normal get_order is sufficient, however it limits us
 444  * to PAGE_SIZE being the minimum mapping alignment and TC flush granularity.
 445  * It only incurs about 1 clock cycle to use this one with the static variable
 446  * and makes the code more intuitive.
 447  */
 448 static SBA_INLINE int
 449 get_iovp_order (unsigned long size)
 450 {
 451         long double d = size - 1;
 452         long order;
 453
 454         order = ia64_getf_exp(d);
 455         order = order - iovp_shift - 0xffff + 1;
 456         if (order < 0)
 457                 order = 0;
 458         return order;
 459 }
 460
 461 /**
 462  * sba_search_bitmap - find free space in IO PDIR resource bitmap
 463  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 464  * @bits_wanted: number of entries we need.
 465  * @use_hint: use res_hint to indicate where to start looking
 466  *
 467  * Find consecutive free bits in resource bitmap.
 468  * Each bit represents one entry in the IO Pdir.
 469  * Cool perf optimization: search for log2(size) bits at a time.
 470  */
 471 static SBA_INLINE unsigned long
 472 sba_search_bitmap(struct ioc *ioc, unsigned long bits_wanted, int use_hint)
 473 {
 474         unsigned long *res_ptr;
 475         unsigned long *res_end = (unsigned long *) &(ioc->res_map[ioc->res_size]);
 476         unsigned long flags, pide = ~0UL;
 477
 478         ASSERT(((unsigned long) ioc->res_hint & (sizeof(unsigned long) - 1UL)) == 0);
 479         ASSERT(res_ptr < res_end);
 480
 481         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
 482
 483         /* Allow caller to force a search through the entire resource space */
 484         if (likely(use_hint)) {
 485                 res_ptr = ioc->res_hint;
 486         } else {
 487                 res_ptr = (ulong *)ioc->res_map;
 488                 ioc->res_bitshift = 0;
 489         }
 490
 491         /*
 492          * N.B.  REO/Grande defect AR2305 can cause TLB fetch timeouts
 493          * if a TLB entry is purged while in use.  sba_mark_invalid()
 494          * purges IOTLB entries in power-of-two sizes, so we also
 495          * allocate IOVA space in power-of-two sizes.
 496          */
 497         bits_wanted = 1UL << get_iovp_order(bits_wanted << iovp_shift);
 498
 499         if (likely(bits_wanted == 1)) {
 500                 unsigned int bitshiftcnt;
 501                 for(; res_ptr < res_end ; res_ptr++) {
 502                         if (likely(*res_ptr != ~0UL)) {
 503                                 bitshiftcnt = ffz(*res_ptr);
 504                                 *res_ptr |= (1UL << bitshiftcnt);
 505                                 pide = ((unsigned long)res_ptr - (unsigned long)ioc->res_map);
 506                                 pide <<= 3;     /* convert to bit address */
 507                                 pide += bitshiftcnt;
 508                                 ioc->res_bitshift = bitshiftcnt + bits_wanted;
 509                                 goto found_it;
 510                         }
 511                 }
 512                 goto not_found;
 513
 514         }
 515
 516         if (likely(bits_wanted <= BITS_PER_LONG/2)) {
 517                 /*
 518                 ** Search the resource bit map on well-aligned values.
 519                 ** "o" is the alignment.
 520                 ** We need the alignment to invalidate I/O TLB using
 521                 ** SBA HW features in the unmap path.
 522                 */
 523                 unsigned long o = 1 << get_iovp_order(bits_wanted << iovp_shift);
 524                 uint bitshiftcnt = ROUNDUP(ioc->res_bitshift, o);
 525                 unsigned long mask, base_mask;
 526
 527                 base_mask = RESMAP_MASK(bits_wanted);
 528                 mask = base_mask << bitshiftcnt;
 529
 530                 DBG_RES("%s() o %ld %p", __FUNCTION__, o, res_ptr);
 531                 for(; res_ptr < res_end ; res_ptr++)
 532                 {
 533                         DBG_RES("    %p %lx %lx\n", res_ptr, mask, *res_ptr);
 534                         ASSERT(0 != mask);
 535                         for (; mask ; mask <<= o, bitshiftcnt += o) {
 536                                 if(0 == ((*res_ptr) & mask)) {
 537                                         *res_ptr |= mask;     /* mark resources busy! */
 538                                         pide = ((unsigned long)res_ptr - (unsigned long)ioc->res_map);
 539                                         pide <<= 3;     /* convert to bit address */
 540                                         pide += bitshiftcnt;
 541                                         ioc->res_bitshift = bitshiftcnt + bits_wanted;
 542                                         goto found_it;
 543                                 }
 544                         }
 545
 546                         bitshiftcnt = 0;
 547                         mask = base_mask;
 548
 549                 }
 550
 551         } else {
 552                 int qwords, bits, i;
 553                 unsigned long *end;
 554
 555                 qwords = bits_wanted >> 6; /* /64 */
 556                 bits = bits_wanted - (qwords * BITS_PER_LONG);
 557
 558                 end = res_end - qwords;
 559
 560                 for (; res_ptr < end; res_ptr++) {
 561                         for (i = 0 ; i < qwords ; i++) {
 562                                 if (res_ptr[i] != 0)
 563                                         goto next_ptr;
 564                         }
 565                         if (bits && res_ptr[i] && (__ffs(res_ptr[i]) < bits))
 566                                 continue;
 567
 568                         /* Found it, mark it */
 569                         for (i = 0 ; i < qwords ; i++)
 570                                 res_ptr[i] = ~0UL;
 571                         res_ptr[i] |= RESMAP_MASK(bits);
 572
 573                         pide = ((unsigned long)res_ptr - (unsigned long)ioc->res_map);
 574                         pide <<= 3;     /* convert to bit address */
 575                         res_ptr += qwords;
 576                         ioc->res_bitshift = bits;
 577                         goto found_it;
 578 next_ptr:
 579                         ;
 580                 }
 581         }
 582
 583 not_found:
 584         prefetch(ioc->res_map);
 585         ioc->res_hint = (unsigned long *) ioc->res_map;
 586         ioc->res_bitshift = 0;
 587         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 588         return (pide);
 589
 590 found_it:
 591         ioc->res_hint = res_ptr;
 592         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 593         return (pide);
 594 }
 595
 596
 597 /**
 598  * sba_alloc_range - find free bits and mark them in IO PDIR resource bitmap
 599  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 600  * @size: number of bytes to create a mapping for
 601  *
 602  * Given a size, find consecutive unmarked and then mark those bits in the
 603  * resource bit map.
 604  */
 605 static int
 606 sba_alloc_range(struct ioc *ioc, size_t size)
 607 {
 608         unsigned int pages_needed = size >> iovp_shift;
 609 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 610         unsigned long itc_start;
 611 #endif
 612         unsigned long pide;
 613
 614         ASSERT(pages_needed);
 615         ASSERT(0 == (size & ~iovp_mask));
 616
 617 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 618         itc_start = ia64_get_itc();
 619 #endif
 620         /*
 621         ** "seek and ye shall find"...praying never hurts either...
 622         */
 623         pide = sba_search_bitmap(ioc, pages_needed, 1);
 624         if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3))) {
 625                 pide = sba_search_bitmap(ioc, pages_needed, 0);
 626                 if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3))) {
 627 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
 628                         unsigned long flags;
 629
 630                         /*
 631                         ** With delayed resource freeing, we can give this one more shot.  We're
 632                         ** getting close to being in trouble here, so do what we can to make this
 633                         ** one count.
 634                         */
 635                         spin_lock_irqsave(&ioc->saved_lock, flags);
 636                         if (ioc->saved_cnt > 0) {
 637                                 struct sba_dma_pair *d;
 638                                 int cnt = ioc->saved_cnt;
 639
 640                                 d = &(ioc->saved[ioc->saved_cnt - 1]);
 641
 642                                 spin_lock(&ioc->res_lock);
 643                                 while (cnt--) {
 644                                         sba_mark_invalid(ioc, d->iova, d->size);
 645                                         sba_free_range(ioc, d->iova, d->size);
 646                                         d--;
 647                                 }
 648                                 ioc->saved_cnt = 0;
 649                                 READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
 650                                 spin_unlock(&ioc->res_lock);
 651                         }
 652                         spin_unlock_irqrestore(&ioc->saved_lock, flags);
 653
 654                         pide = sba_search_bitmap(ioc, pages_needed, 0);
 655                         if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3)))
 656                                 panic(__FILE__ ": I/O MMU @ %p is out of mapping resources\n",
 657                                       ioc->ioc_hpa);
 658 #else
 659                         panic(__FILE__ ": I/O MMU @ %p is out of mapping resources\n",
 660                               ioc->ioc_hpa);
 661 #endif
 662                 }
 663         }
 664
 665 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 666         ioc->avg_search[ioc->avg_idx++] = (ia64_get_itc() - itc_start) / pages_needed;
 667         ioc->avg_idx &= SBA_SEARCH_SAMPLE - 1;
 668 #endif
 669
 670         prefetchw(&(ioc->pdir_base[pide]));
 671
 672 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 673         /* verify the first enable bit is clear */
 674         if(0x00 != ((u8 *) ioc->pdir_base)[pide*PDIR_ENTRY_SIZE + 7]) {
 675                 sba_dump_pdir_entry(ioc, "sba_search_bitmap() botched it?", pide);
 676         }
 677 #endif
 678
 679         DBG_RES("%s(%x) %d -> %lx hint %x/%x\n",
 680                 __FUNCTION__, size, pages_needed, pide,
 681                 (uint) ((unsigned long) ioc->res_hint - (unsigned long) ioc->res_map),
 682                 ioc->res_bitshift );
 683
 684         return (pide);
 685 }
 686
 687
 688 /**
 689  * sba_free_range - unmark bits in IO PDIR resource bitmap
 690  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 691  * @iova: IO virtual address which was previously allocated.
 692  * @size: number of bytes to create a mapping for
 693  *
 694  * clear bits in the ioc's resource map
 695  */
 696 static SBA_INLINE void
 697 sba_free_range(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t size)
 698 {
 699         unsigned long iovp = SBA_IOVP(ioc, iova);
 700         unsigned int pide = PDIR_INDEX(iovp);
 701         unsigned int ridx = pide >> 3;  /* convert bit to byte address */
 702         unsigned long *res_ptr = (unsigned long *) &((ioc)->res_map[ridx & ~RESMAP_IDX_MASK]);
 703         int bits_not_wanted = size >> iovp_shift;
 704         unsigned long m;
 705
 706         /* Round up to power-of-two size: see AR2305 note above */
 707         bits_not_wanted = 1UL << get_iovp_order(bits_not_wanted << iovp_shift);
 708         for (; bits_not_wanted > 0 ; res_ptr++) {
 709
 710                 if (unlikely(bits_not_wanted > BITS_PER_LONG)) {
 711
 712                         /* these mappings start 64bit aligned */
 713                         *res_ptr = 0UL;
 714                         bits_not_wanted -= BITS_PER_LONG;
 715                         pide += BITS_PER_LONG;
 716
 717                 } else {
 718
 719                         /* 3-bits "bit" address plus 2 (or 3) bits for "byte" == bit in word */
 720                         m = RESMAP_MASK(bits_not_wanted) << (pide & (BITS_PER_LONG - 1));
 721                         bits_not_wanted = 0;
 722
 723                         DBG_RES("%s( ,%x,%x) %x/%lx %x %p %lx\n", __FUNCTION__, (uint) iova, size,
 724                                 bits_not_wanted, m, pide, res_ptr, *res_ptr);
 725
 726                         ASSERT(m != 0);
 727                         ASSERT(bits_not_wanted);
 728                         ASSERT((*res_ptr & m) == m); /* verify same bits are set */
 729                         *res_ptr &= ~m;
 730                 }
 731         }
 732 }
 733
 734
 735 /**************************************************************
 736 *
 737 *   "Dynamic DMA Mapping" support (aka "Coherent I/O")
 738 *
 739 ***************************************************************/
 740
 741 /**
 742  * sba_io_pdir_entry - fill in one IO PDIR entry
 743  * @pdir_ptr:  pointer to IO PDIR entry
 744  * @vba: Virtual CPU address of buffer to map
 745  *
 746  * SBA Mapping Routine
 747  *
 748  * Given a virtual address (vba, arg1) sba_io_pdir_entry()
 749  * loads the I/O PDIR entry pointed to by pdir_ptr (arg0).
 750  * Each IO Pdir entry consists of 8 bytes as shown below
 751  * (LSB == bit 0):
 752  *
 753  *  63                    40                                 11    7        0
 754  * +-+---------------------+----------------------------------+----+--------+
 755  * |V|        U            |            PPN[39:12]            | U  |   FF   |
 756  * +-+---------------------+----------------------------------+----+--------+
 757  *
 758  *  V  == Valid Bit
 759  *  U  == Unused
 760  * PPN == Physical Page Number
 761  *
 762  * The physical address fields are filled with the results of virt_to_phys()
 763  * on the vba.
 764  */
 765
 766 #if 1
 767 #define sba_io_pdir_entry(pdir_ptr, vba) *pdir_ptr = ((vba & ~0xE000000000000FFFULL)    \
 768                                                       | 0x8000000000000000ULL)
 769 #else
 770 void SBA_INLINE
 771 sba_io_pdir_entry(u64 *pdir_ptr, unsigned long vba)
 772 {
 773         *pdir_ptr = ((vba & ~0xE000000000000FFFULL) | 0x80000000000000FFULL);
 774 }
 775 #endif
 776
 777 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
 778 /**
 779  * Since DMA is i-cache coherent, any (complete) pages that were written via
 780  * DMA can be marked as "clean" so that lazy_mmu_prot_update() doesn't have to
 781  * flush them when they get mapped into an executable vm-area.
 782  */
 783 static void
 784 mark_clean (void *addr, size_t size)
 785 {
 786         unsigned long pg_addr, end;
 787
 788         pg_addr = PAGE_ALIGN((unsigned long) addr);
 789         end = (unsigned long) addr + size;
 790         while (pg_addr + PAGE_SIZE <= end) {
 791                 struct page *page = virt_to_page((void *)pg_addr);
 792                 set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 793                 pg_addr += PAGE_SIZE;
 794         }
 795 }
 796 #endif
 797
 798 /**
 799  * sba_mark_invalid - invalidate one or more IO PDIR entries
 800  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 801  * @iova:  IO Virtual Address mapped earlier
 802  * @byte_cnt:  number of bytes this mapping covers.
 803  *
 804  * Marking the IO PDIR entry(ies) as Invalid and invalidate
 805  * corresponding IO TLB entry. The PCOM (Purge Command Register)
 806  * is to purge stale entries in the IO TLB when unmapping entries.
 807  *
 808  * The PCOM register supports purging of multiple pages, with a minium
 809  * of 1 page and a maximum of 2GB. Hardware requires the address be
 810  * aligned to the size of the range being purged. The size of the range
 811  * must be a power of 2. The "Cool perf optimization" in the
 812  * allocation routine helps keep that true.
 813  */
 814 static SBA_INLINE void
 815 sba_mark_invalid(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t byte_cnt)
 816 {
 817         u32 iovp = (u32) SBA_IOVP(ioc,iova);
 818
 819         int off = PDIR_INDEX(iovp);
 820
 821         /* Must be non-zero and rounded up */
 822         ASSERT(byte_cnt > 0);
 823         ASSERT(0 == (byte_cnt & ~iovp_mask));
 824
 825 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 826         /* Assert first pdir entry is set */
 827         if (!(ioc->pdir_base[off] >> 60)) {
 828                 sba_dump_pdir_entry(ioc,"sba_mark_invalid()", PDIR_INDEX(iovp));
 829         }
 830 #endif
 831
 832         if (byte_cnt <= iovp_size)
 833         {
 834                 ASSERT(off < ioc->pdir_size);
 835
 836                 iovp |= iovp_shift;     /* set "size" field for PCOM */
 837
 838 #ifndef FULL_VALID_PDIR
 839                 /*
 840                 ** clear I/O PDIR entry "valid" bit
 841                 ** Do NOT clear the rest - save it for debugging.
 842                 ** We should only clear bits that have previously
 843                 ** been enabled.
 844                 */
 845                 ioc->pdir_base[off] &= ~(0x80000000000000FFULL);
 846 #else
 847                 /*
 848                 ** If we want to maintain the PDIR as valid, put in
 849                 ** the spill page so devices prefetching won't
 850                 ** cause a hard fail.
 851                 */
 852                 ioc->pdir_base[off] = (0x80000000000000FFULL | prefetch_spill_page);
 853 #endif
 854         } else {
 855                 u32 t = get_iovp_order(byte_cnt) + iovp_shift;
 856
 857                 iovp |= t;
 858                 ASSERT(t <= 31);   /* 2GB! Max value of "size" field */
 859
 860                 do {
 861                         /* verify this pdir entry is enabled */
 862                         ASSERT(ioc->pdir_base[off]  >> 63);
 863 #ifndef FULL_VALID_PDIR
 864                         /* clear I/O Pdir entry "valid" bit first */
 865                         ioc->pdir_base[off] &= ~(0x80000000000000FFULL);
 866 #else
 867                         ioc->pdir_base[off] = (0x80000000000000FFULL | prefetch_spill_page);
 868 #endif
 869                         off++;
 870                         byte_cnt -= iovp_size;
 871                 } while (byte_cnt > 0);
 872         }
 873
 874         WRITE_REG(iovp | ioc->ibase, ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);
 875 }
 876
 877 /**
 878  * sba_map_single - map one buffer and return IOVA for DMA
 879  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
 880  * @addr:  driver buffer to map.
 881  * @size:  number of bytes to map in driver buffer.
 882  * @dir:  R/W or both.
 883  *
 884  * See Documentation/DMA-mapping.txt
 885  */
 886 dma_addr_t
 887 sba_map_single(struct device *dev, void *addr, size_t size, int dir)
 888 {
 889         struct ioc *ioc;
 890         dma_addr_t iovp;
 891         dma_addr_t offset;
 892         u64 *pdir_start;
 893         int pide;
 894 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 895         unsigned long flags;
 896 #endif
 897 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
 898         unsigned long pci_addr = virt_to_phys(addr);
 899 #endif
 900
 901 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
 902         ASSERT(to_pci_dev(dev)->dma_mask);
 903         /*
 904         ** Check if the PCI device can DMA to ptr... if so, just return ptr
 905         */
 906         if (likely((pci_addr & ~to_pci_dev(dev)->dma_mask) == 0)) {
 907                 /*
 908                 ** Device is bit capable of DMA'ing to the buffer...
 909                 ** just return the PCI address of ptr
 910                 */
 911                 DBG_BYPASS("sba_map_single() bypass mask/addr: 0x%lx/0x%lx\n",
 912                            to_pci_dev(dev)->dma_mask, pci_addr);
 913                 return pci_addr;
 914         }
 915 #endif
 916         ioc = GET_IOC(dev);
 917         ASSERT(ioc);
 918
 919         prefetch(ioc->res_hint);
 920
 921         ASSERT(size > 0);
 922         ASSERT(size <= DMA_CHUNK_SIZE);
 923
 924         /* save offset bits */
 925         offset = ((dma_addr_t) (long) addr) & ~iovp_mask;
 926
 927         /* round up to nearest iovp_size */
 928         size = (size + offset + ~iovp_mask) & iovp_mask;
 929
 930 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 931         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
 932         if (sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_map_single()"))
 933                 panic("Sanity check failed");
 934         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 935 #endif
 936
 937         pide = sba_alloc_range(ioc, size);
 938
 939         iovp = (dma_addr_t) pide << iovp_shift;
 940
 941         DBG_RUN("%s() 0x%p -> 0x%lx\n",
 942                 __FUNCTION__, addr, (long) iovp | offset);
 943
 944         pdir_start = &(ioc->pdir_base[pide]);
 945
 946         while (size > 0) {
 947                 ASSERT(((u8 *)pdir_start)[7] == 0); /* verify availability */
 948                 sba_io_pdir_entry(pdir_start, (unsigned long) addr);
 949
 950                 DBG_RUN("     pdir 0x%p %lx\n", pdir_start, *pdir_start);
 951
 952                 addr += iovp_size;
 953                 size -= iovp_size;
 954                 pdir_start++;
 955         }
 956         /* force pdir update */
 957         wmb();
 958
 959         /* form complete address */
 960 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 961         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
 962         sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_map_single()");
 963         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 964 #endif
 965         return SBA_IOVA(ioc, iovp, offset);
 966 }
 967
 968 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
 969 static SBA_INLINE void
 970 sba_mark_clean(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t size)
 971 {
 972         u32     iovp = (u32) SBA_IOVP(ioc,iova);
 973         int     off = PDIR_INDEX(iovp);
 974         void    *addr;
 975
 976         if (size <= iovp_size) {
 977                 addr = phys_to_virt(ioc->pdir_base[off] &
 978                                     ~0xE000000000000FFFULL);
 979                 mark_clean(addr, size);
 980         } else {
 981                 do {
 982                         addr = phys_to_virt(ioc->pdir_base[off] &
 983                                             ~0xE000000000000FFFULL);
 984                         mark_clean(addr, min(size, iovp_size));
 985                         off++;
 986                         size -= iovp_size;
 987                 } while (size > 0);
 988         }
 989 }
 990 #endif
 991
 992 /**
 993  * sba_unmap_single - unmap one IOVA and free resources
 994  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
 995  * @iova:  IOVA of driver buffer previously mapped.
 996  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
 997  * @dir:  R/W or both.
 998  *
 999  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1000  */
1001 void sba_unmap_single(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size, int dir)
1002 {
1003         struct ioc *ioc;
1004 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1005         struct sba_dma_pair *d;
1006 #endif
1007         unsigned long flags;
1008         dma_addr_t offset;
1009
1010         ioc = GET_IOC(dev);
1011         ASSERT(ioc);
1012
1013 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
1014         if (likely((iova & ioc->imask) != ioc->ibase)) {
1015                 /*
1016                 ** Address does not fall w/in IOVA, must be bypassing
1017                 */
1018                 DBG_BYPASS("sba_unmap_single() bypass addr: 0x%lx\n", iova);
1019
1020 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
1021                 if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1022                         mark_clean(phys_to_virt(iova), size);
1023                 }
1024 #endif
1025                 return;
1026         }
1027 #endif
1028         offset = iova & ~iovp_mask;
1029
1030         DBG_RUN("%s() iovp 0x%lx/%x\n",
1031                 __FUNCTION__, (long) iova, size);
1032
1033         iova ^= offset;        /* clear offset bits */
1034         size += offset;
1035         size = ROUNDUP(size, iovp_size);
1036
1037 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
1038         if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
1039                 sba_mark_clean(ioc, iova, size);
1040 #endif
1041
1042 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1043         spin_lock_irqsave(&ioc->saved_lock, flags);
1044         d = &(ioc->saved[ioc->saved_cnt]);
1045         d->iova = iova;
1046         d->size = size;
1047         if (unlikely(++(ioc->saved_cnt) >= DELAYED_RESOURCE_CNT)) {
1048                 int cnt = ioc->saved_cnt;
1049                 spin_lock(&ioc->res_lock);
1050                 while (cnt--) {
1051                         sba_mark_invalid(ioc, d->iova, d->size);
1052                         sba_free_range(ioc, d->iova, d->size);
1053                         d--;
1054                 }
1055                 ioc->saved_cnt = 0;
1056                 READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
1057                 spin_unlock(&ioc->res_lock);
1058         }
1059         spin_unlock_irqrestore(&ioc->saved_lock, flags);
1060 #else /* DELAYED_RESOURCE_CNT == 0 */
1061         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1062         sba_mark_invalid(ioc, iova, size);
1063         sba_free_range(ioc, iova, size);
1064         READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
1065         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1066 #endif /* DELAYED_RESOURCE_CNT == 0 */
1067 }
1068
1069
1070 /**
1071  * sba_alloc_coherent - allocate/map shared mem for DMA
1072  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1073  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
1074  * @dma_handle:  IOVA of new buffer.
1075  *
1076  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1077  */
1078 void *
1079 sba_alloc_coherent (struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flags)
1080 {
1081         struct ioc *ioc;
1082         void *addr;
1083
1084         ioc = GET_IOC(dev);
1085         ASSERT(ioc);
1086
1087 #ifdef CONFIG_NUMA
1088         {
1089                 struct page *page;
1090                 page = alloc_pages_node(ioc->node == MAX_NUMNODES ?
1091                                         numa_node_id() : ioc->node, flags,
1092                                         get_order(size));
1093
1094                 if (unlikely(!page))
1095                         return NULL;
1096
1097                 addr = page_address(page);
1098         }
1099 #else
1100         addr = (void *) __get_free_pages(flags, get_order(size));
1101 #endif
1102         if (unlikely(!addr))
1103                 return NULL;
1104
1105         memset(addr, 0, size);
1106         *dma_handle = virt_to_phys(addr);
1107
1108 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
1109         ASSERT(dev->coherent_dma_mask);
1110         /*
1111         ** Check if the PCI device can DMA to ptr... if so, just return ptr
1112         */
1113         if (likely((*dma_handle & ~dev->coherent_dma_mask) == 0)) {
1114                 DBG_BYPASS("sba_alloc_coherent() bypass mask/addr: 0x%lx/0x%lx\n",
1115                            dev->coherent_dma_mask, *dma_handle);
1116
1117                 return addr;
1118         }
1119 #endif
1120
1121         /*
1122          * If device can't bypass or bypass is disabled, pass the 32bit fake
1123          * device to map single to get an iova mapping.
1124          */
1125         *dma_handle = sba_map_single(&ioc->sac_only_dev->dev, addr, size, 0);
1126
1127         return addr;
1128 }
1129
1130
1131 /**
1132  * sba_free_coherent - free/unmap shared mem for DMA
1133  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1134  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
1135  * @vaddr:  virtual address IOVA of "consistent" buffer.
1136  * @dma_handler:  IO virtual address of "consistent" buffer.
1137  *
1138  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1139  */
1140 void sba_free_coherent (struct device *dev, size_t size, void *vaddr, dma_addr_t dma_handle)
1141 {
1142         sba_unmap_single(dev, dma_handle, size, 0);
1143         free_pages((unsigned long) vaddr, get_order(size));
1144 }
1145
1146
1147 /*
1148 ** Since 0 is a valid pdir_base index value, can't use that
1149 ** to determine if a value is valid or not. Use a flag to indicate
1150 ** the SG list entry contains a valid pdir index.
1151 */
1152 #define PIDE_FLAG 0x1UL
1153
1154 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1155 int dump_run_sg = 0;
1156 #endif
1157
1158
1159 /**
1160  * sba_fill_pdir - write allocated SG entries into IO PDIR
1161  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
1162  * @startsg:  list of IOVA/size pairs
1163  * @nents: number of entries in startsg list
1164  *
1165  * Take preprocessed SG list and write corresponding entries
1166  * in the IO PDIR.
1167  */
1168
1169 static SBA_INLINE int
1170 sba_fill_pdir(
1171         struct ioc *ioc,
1172         struct scatterlist *startsg,
1173         int nents)
1174 {
1175         struct scatterlist *dma_sg = startsg;   /* pointer to current DMA */
1176         int n_mappings = 0;
1177         u64 *pdirp = NULL;
1178         unsigned long dma_offset = 0;
1179
1180         dma_sg--;
1181         while (nents-- > 0) {
1182                 int     cnt = startsg->dma_length;
1183                 startsg->dma_length = 0;
1184
1185 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1186                 if (dump_run_sg)
1187                         printk(" %2d : %08lx/%05x %p\n",
1188                                 nents, startsg->dma_address, cnt,
1189                                 sba_sg_address(startsg));
1190 #else
1191                 DBG_RUN_SG(" %d : %08lx/%05x %p\n",
1192                                 nents, startsg->dma_address, cnt,
1193                                 sba_sg_address(startsg));
1194 #endif
1195                 /*
1196                 ** Look for the start of a new DMA stream
1197                 */
1198                 if (startsg->dma_address & PIDE_FLAG) {
1199                         u32 pide = startsg->dma_address & ~PIDE_FLAG;
1200                         dma_offset = (unsigned long) pide & ~iovp_mask;
1201                         startsg->dma_address = 0;
1202                         dma_sg++;
1203                         dma_sg->dma_address = pide | ioc->ibase;
1204                         pdirp = &(ioc->pdir_base[pide >> iovp_shift]);
1205                         n_mappings++;
1206                 }
1207
1208                 /*
1209                 ** Look for a VCONTIG chunk
1210                 */
1211                 if (cnt) {
1212                         unsigned long vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1213                         ASSERT(pdirp);
1214
1215                         /* Since multiple Vcontig blocks could make up
1216                         ** one DMA stream, *add* cnt to dma_len.
1217                         */
1218                         dma_sg->dma_length += cnt;
1219                         cnt += dma_offset;
1220                         dma_offset=0;   /* only want offset on first chunk */
1221                         cnt = ROUNDUP(cnt, iovp_size);
1222                         do {
1223                                 sba_io_pdir_entry(pdirp, vaddr);
1224                                 vaddr += iovp_size;
1225                                 cnt -= iovp_size;
1226                                 pdirp++;
1227                         } while (cnt > 0);
1228                 }
1229                 startsg++;
1230         }
1231         /* force pdir update */
1232         wmb();
1233
1234 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1235         dump_run_sg = 0;
1236 #endif
1237         return(n_mappings);
1238 }
1239
1240
1241 /*
1242 ** Two address ranges are DMA contiguous *iff* "end of prev" and
1243 ** "start of next" are both on an IOV page boundary.
1244 **
1245 ** (shift left is a quick trick to mask off upper bits)
1246 */
1247 #define DMA_CONTIG(__X, __Y) \
1248         (((((unsigned long) __X) | ((unsigned long) __Y)) << (BITS_PER_LONG - iovp_shift)) == 0UL)
1249
1250
1251 /**
1252  * sba_coalesce_chunks - preprocess the SG list
1253  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
1254  * @startsg:  list of IOVA/size pairs
1255  * @nents: number of entries in startsg list
1256  *
1257  * First pass is to walk the SG list and determine where the breaks are
1258  * in the DMA stream. Allocates PDIR entries but does not fill them.
1259  * Returns the number of DMA chunks.
1260  *
1261  * Doing the fill separate from the coalescing/allocation keeps the
1262  * code simpler. Future enhancement could make one pass through
1263  * the sglist do both.
1264  */
1265 static SBA_INLINE int
1266 sba_coalesce_chunks( struct ioc *ioc,
1267         struct scatterlist *startsg,
1268         int nents)
1269 {
1270         struct scatterlist *vcontig_sg;    /* VCONTIG chunk head */
1271         unsigned long vcontig_len;         /* len of VCONTIG chunk */
1272         unsigned long vcontig_end;
1273         struct scatterlist *dma_sg;        /* next DMA stream head */
1274         unsigned long dma_offset, dma_len; /* start/len of DMA stream */
1275         int n_mappings = 0;
1276
1277         while (nents > 0) {
1278                 unsigned long vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1279
1280                 /*
1281                 ** Prepare for first/next DMA stream
1282                 */
1283                 dma_sg = vcontig_sg = startsg;
1284                 dma_len = vcontig_len = vcontig_end = startsg->length;
1285                 vcontig_end +=  vaddr;
1286                 dma_offset = vaddr & ~iovp_mask;
1287
1288                 /* PARANOID: clear entries */
1289                 startsg->dma_address = startsg->dma_length = 0;
1290
1291                 /*
1292                 ** This loop terminates one iteration "early" since
1293                 ** it's always looking one "ahead".
1294                 */
1295                 while (--nents > 0) {
1296                         unsigned long vaddr;    /* tmp */
1297
1298                         startsg++;
1299
1300                         /* PARANOID */
1301                         startsg->dma_address = startsg->dma_length = 0;
1302
1303                         /* catch brokenness in SCSI layer */
1304                         ASSERT(startsg->length <= DMA_CHUNK_SIZE);
1305
1306                         /*
1307                         ** First make sure current dma stream won't
1308                         ** exceed DMA_CHUNK_SIZE if we coalesce the
1309                         ** next entry.
1310                         */
1311                         if (((dma_len + dma_offset + startsg->length + ~iovp_mask) & iovp_mask)
1312                             > DMA_CHUNK_SIZE)
1313                                 break;
1314
1315                         /*
1316                         ** Then look for virtually contiguous blocks.
1317                         **
1318                         ** append the next transaction?
1319                         */
1320                         vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1321                         if  (vcontig_end == vaddr)
1322                         {
1323                                 vcontig_len += startsg->length;
1324                                 vcontig_end += startsg->length;
1325                                 dma_len     += startsg->length;
1326                                 continue;
1327                         }
1328
1329 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1330                         dump_run_sg = (vcontig_len > iovp_size);
1331 #endif
1332
1333                         /*
1334                         ** Not virtually contigous.
1335                         ** Terminate prev chunk.
1336                         ** Start a new chunk.
1337                         **
1338                         ** Once we start a new VCONTIG chunk, dma_offset
1339                         ** can't change. And we need the offset from the first
1340                         ** chunk - not the last one. Ergo Successive chunks
1341                         ** must start on page boundaries and dove tail
1342                         ** with it's predecessor.
1343                         */
1344                         vcontig_sg->dma_length = vcontig_len;
1345
1346                         vcontig_sg = startsg;
1347                         vcontig_len = startsg->length;
1348
1349                         /*
1350                         ** 3) do the entries end/start on page boundaries?
1351                         **    Don't update vcontig_end until we've checked.
1352                         */
1353                         if (DMA_CONTIG(vcontig_end, vaddr))
1354                         {
1355                                 vcontig_end = vcontig_len + vaddr;
1356                                 dma_len += vcontig_len;
1357                                 continue;
1358                         } else {
1359                                 break;
1360                         }
1361                 }
1362
1363                 /*
1364                 ** End of DMA Stream
1365                 ** Terminate last VCONTIG block.
1366                 ** Allocate space for DMA stream.
1367                 */
1368                 vcontig_sg->dma_length = vcontig_len;
1369                 dma_len = (dma_len + dma_offset + ~iovp_mask) & iovp_mask;
1370                 ASSERT(dma_len <= DMA_CHUNK_SIZE);
1371                 dma_sg->dma_address = (dma_addr_t) (PIDE_FLAG
1372                         | (sba_alloc_range(ioc, dma_len) << iovp_shift)
1373                         | dma_offset);
1374                 n_mappings++;
1375         }
1376
1377         return n_mappings;
1378 }
1379
1380
1381 /**
1382  * sba_map_sg - map Scatter/Gather list
1383  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1384  * @sglist:  array of buffer/length pairs
1385  * @nents:  number of entries in list
1386  * @dir:  R/W or both.
1387  *
1388  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1389  */
1390 int sba_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist, int nents, int dir)
1391 {
1392         struct ioc *ioc;
1393         int coalesced, filled = 0;
1394 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1395         unsigned long flags;
1396 #endif
1397 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
1398         struct scatterlist *sg;
1399 #endif
1400
1401         DBG_RUN_SG("%s() START %d entries\n", __FUNCTION__, nents);
1402         ioc = GET_IOC(dev);
1403         ASSERT(ioc);
1404
1405 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
1406         ASSERT(to_pci_dev(dev)->dma_mask);
1407         if (likely((ioc->dma_mask & ~to_pci_dev(dev)->dma_mask) == 0)) {
1408                 for (sg = sglist ; filled < nents ; filled++, sg++){
1409                         sg->dma_length = sg->length;
1410                         sg->dma_address = virt_to_phys(sba_sg_address(sg));
1411                 }
1412                 return filled;
1413         }
1414 #endif
1415         /* Fast path single entry scatterlists. */
1416         if (nents == 1) {
1417                 sglist->dma_length = sglist->length;
1418                 sglist->dma_address = sba_map_single(dev, sba_sg_address(sglist), sglist->length, dir);
1419                 return 1;
1420         }
1421
1422 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1423         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1424         if (sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_map_sg()"))
1425         {
1426                 sba_dump_sg(ioc, sglist, nents);
1427                 panic("Check before sba_map_sg()");
1428         }
1429         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1430 #endif
1431
1432         prefetch(ioc->res_hint);
1433
1434         /*
1435         ** First coalesce the chunks and allocate I/O pdir space
1436         **
1437         ** If this is one DMA stream, we can properly map using the
1438         ** correct virtual address associated with each DMA page.
1439         ** w/o this association, we wouldn't have coherent DMA!
1440         ** Access to the virtual address is what forces a two pass algorithm.
1441         */
1442         coalesced = sba_coalesce_chunks(ioc, sglist, nents);
1443
1444         /*
1445         ** Program the I/O Pdir
1446         **
1447         ** map the virtual addresses to the I/O Pdir
1448         ** o dma_address will contain the pdir index
1449         ** o dma_len will contain the number of bytes to map
1450         ** o address contains the virtual address.
1451         */
1452         filled = sba_fill_pdir(ioc, sglist, nents);
1453
1454 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1455         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1456         if (sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_map_sg()"))
1457         {
1458                 sba_dump_sg(ioc, sglist, nents);
1459                 panic("Check after sba_map_sg()\n");
1460         }
1461         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1462 #endif
1463
1464         ASSERT(coalesced == filled);
1465         DBG_RUN_SG("%s() DONE %d mappings\n", __FUNCTION__, filled);
1466
1467         return filled;
1468 }
1469
1470
1471 /**
1472  * sba_unmap_sg - unmap Scatter/Gather list
1473  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1474  * @sglist:  array of buffer/length pairs
1475  * @nents:  number of entries in list
1476  * @dir:  R/W or both.
1477  *
1478  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1479  */
1480 void sba_unmap_sg (struct device *dev, struct scatterlist *sglist, int nents, int dir)
1481 {
1482 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1483         struct ioc *ioc;
1484         unsigned long flags;
1485 #endif
1486
1487         DBG_RUN_SG("%s() START %d entries,  %p,%x\n",
1488                 __FUNCTION__, nents, sba_sg_address(sglist), sglist->length);
1489
1490 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1491         ioc = GET_IOC(dev);
1492         ASSERT(ioc);
1493
1494         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1495         sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_unmap_sg()");
1496         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1497 #endif
1498
1499         while (nents && sglist->dma_length) {
1500
1501                 sba_unmap_single(dev, sglist->dma_address, sglist->dma_length, dir);
1502                 sglist++;
1503                 nents--;
1504         }
1505
1506         DBG_RUN_SG("%s() DONE (nents %d)\n", __FUNCTION__,  nents);
1507
1508 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1509         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1510         sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_unmap_sg()");
1511         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1512 #endif
1513
1514 }
1515
1516 /**************************************************************
1517 *
1518 *   Initialization and claim
1519 *
1520 ***************************************************************/
1521
1522 static void __init
1523 ioc_iova_init(struct ioc *ioc)
1524 {
1525         int tcnfg;
1526         int agp_found = 0;
1527         struct pci_dev *device = NULL;
1528 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1529         unsigned long index;
1530 #endif
1531
1532         /*
1533         ** Firmware programs the base and size of a "safe IOVA space"
1534         ** (one that doesn't overlap memory or LMMIO space) in the
1535         ** IBASE and IMASK registers.
1536         */
1537         ioc->ibase = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE) & ~0x1UL;
1538         ioc->imask = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IMASK) | 0xFFFFFFFF00000000UL;
1539
1540         ioc->iov_size = ~ioc->imask + 1;
1541
1542         DBG_INIT("%s() hpa %p IOV base 0x%lx mask 0x%lx (%dMB)\n",
1543                 __FUNCTION__, ioc->ioc_hpa, ioc->ibase, ioc->imask,
1544                 ioc->iov_size >> 20);
1545
1546         switch (iovp_size) {
1547                 case  4*1024: tcnfg = 0; break;
1548                 case  8*1024: tcnfg = 1; break;
1549                 case 16*1024: tcnfg = 2; break;
1550                 case 64*1024: tcnfg = 3; break;
1551                 default:
1552                         panic(PFX "Unsupported IOTLB page size %ldK",
1553                                 iovp_size >> 10);
1554                         break;
1555         }
1556         WRITE_REG(tcnfg, ioc->ioc_hpa + IOC_TCNFG);
1557
1558         ioc->pdir_size = (ioc->iov_size / iovp_size) * PDIR_ENTRY_SIZE;
1559         ioc->pdir_base = (void *) __get_free_pages(GFP_KERNEL,
1560                                                    get_order(ioc->pdir_size));
1561         if (!ioc->pdir_base)
1562                 panic(PFX "Couldn't allocate I/O Page Table\n");
1563
1564         memset(ioc->pdir_base, 0, ioc->pdir_size);
1565
1566         DBG_INIT("%s() IOV page size %ldK pdir %p size %x\n", __FUNCTION__,
1567                 iovp_size >> 10, ioc->pdir_base, ioc->pdir_size);
1568
1569         ASSERT(ALIGN((unsigned long) ioc->pdir_base, 4*1024) == (unsigned long) ioc->pdir_base);
1570         WRITE_REG(virt_to_phys(ioc->pdir_base), ioc->ioc_hpa + IOC_PDIR_BASE);
1571
1572         /*
1573         ** If an AGP device is present, only use half of the IOV space
1574         ** for PCI DMA.  Unfortunately we can't know ahead of time
1575         ** whether GART support will actually be used, for now we
1576         ** can just key on an AGP device found in the system.
1577         ** We program the next pdir index after we stop w/ a key for
1578         ** the GART code to handshake on.
1579         */
1580         for_each_pci_dev(device)
1581                 agp_found |= pci_find_capability(device, PCI_CAP_ID_AGP);
1582
1583         if (agp_found && reserve_sba_gart) {
1584                 printk(KERN_INFO PFX "reserving %dMb of IOVA space at 0x%lx for agpgart\n",
1585                       ioc->iov_size/2 >> 20, ioc->ibase + ioc->iov_size/2);
1586                 ioc->pdir_size /= 2;
1587                 ((u64 *)ioc->pdir_base)[PDIR_INDEX(ioc->iov_size/2)] = ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE;
1588         }
1589 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1590         /*
1591         ** Check to see if the spill page has been allocated, we don't need more than
1592         ** one across multiple SBAs.
1593         */
1594         if (!prefetch_spill_page) {
1595                 char *spill_poison = "SBAIOMMU POISON";
1596                 int poison_size = 16;
1597                 void *poison_addr, *addr;
1598
1599                 addr = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL, get_order(iovp_size));
1600                 if (!addr)
1601                         panic(PFX "Couldn't allocate PDIR spill page\n");
1602
1603                 poison_addr = addr;
1604                 for ( ; (u64) poison_addr < addr + iovp_size; poison_addr += poison_size)
1605                         memcpy(poison_addr, spill_poison, poison_size);
1606
1607                 prefetch_spill_page = virt_to_phys(addr);
1608
1609                 DBG_INIT("%s() prefetch spill addr: 0x%lx\n", __FUNCTION__, prefetch_spill_page);
1610         }
1611         /*
1612         ** Set all the PDIR entries valid w/ the spill page as the target
1613         */
1614         for (index = 0 ; index < (ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE) ; index++)
1615                 ((u64 *)ioc->pdir_base)[index] = (0x80000000000000FF | prefetch_spill_page);
1616 #endif
1617
1618         /* Clear I/O TLB of any possible entries */
1619         WRITE_REG(ioc->ibase | (get_iovp_order(ioc->iov_size) + iovp_shift), ioc->ioc_hpa + IOC_PCOM);
1620         READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_PCOM);
1621
1622         /* Enable IOVA translation */
1623         WRITE_REG(ioc->ibase | 1, ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE);
1624         READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE);
1625 }
1626
1627 static void __init
1628 ioc_resource_init(struct ioc *ioc)
1629 {
1630         spin_lock_init(&ioc->res_lock);
1631 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1632         spin_lock_init(&ioc->saved_lock);
1633 #endif
1634
1635         /* resource map size dictated by pdir_size */
1636         ioc->res_size = ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE; /* entries */
1637         ioc->res_size >>= 3;  /* convert bit count to byte count */
1638         DBG_INIT("%s() res_size 0x%x\n", __FUNCTION__, ioc->res_size);
1639
1640         ioc->res_map = (char *) __get_free_pages(GFP_KERNEL,
1641                                                  get_order(ioc->res_size));
1642         if (!ioc->res_map)
1643                 panic(PFX "Couldn't allocate resource map\n");
1644
1645         memset(ioc->res_map, 0, ioc->res_size);
1646         /* next available IOVP - circular search */
1647         ioc->res_hint = (unsigned long *) ioc->res_map;
1648
1649 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1650         /* Mark first bit busy - ie no IOVA 0 */
1651         ioc->res_map[0] = 0x1;
1652         ioc->pdir_base[0] = 0x8000000000000000ULL | ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE;
1653 #endif
1654 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1655         /* Mark the last resource used so we don't prefetch beyond IOVA space */
1656         ioc->res_map[ioc->res_size - 1] |= 0x80UL; /* res_map is chars */
1657         ioc->pdir_base[(ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE) - 1] = (0x80000000000000FF
1658                                                               | prefetch_spill_page);
1659 #endif
1660
1661         DBG_INIT("%s() res_map %x %p\n", __FUNCTION__,
1662                  ioc->res_size, (void *) ioc->res_map);
1663 }
1664
1665 static void __init
1666 ioc_sac_init(struct ioc *ioc)
1667 {
1668         struct pci_dev *sac = NULL;
1669         struct pci_controller *controller = NULL;
1670
1671         /*
1672          * pci_alloc_coherent() must return a DMA address which is
1673          * SAC (single address cycle) addressable, so allocate a
1674          * pseudo-device to enforce that.
1675          */
1676         sac = kmalloc(sizeof(*sac), GFP_KERNEL);
1677         if (!sac)
1678                 panic(PFX "Couldn't allocate struct pci_dev");
1679         memset(sac, 0, sizeof(*sac));
1680
1681         controller = kmalloc(sizeof(*controller), GFP_KERNEL);
1682         if (!controller)
1683                 panic(PFX "Couldn't allocate struct pci_controller");
1684         memset(controller, 0, sizeof(*controller));
1685
1686         controller->iommu = ioc;
1687         sac->sysdata = controller;
1688         sac->dma_mask = 0xFFFFFFFFUL;
1689 #ifdef CONFIG_PCI
1690         sac->dev.bus = &pci_bus_type;
1691 #endif
1692         ioc->sac_only_dev = sac;
1693 }
1694
1695 static void __init
1696 ioc_zx1_init(struct ioc *ioc)
1697 {
1698         unsigned long rope_config;
1699         unsigned int i;
1700
1701         if (ioc->rev < 0x20)
1702                 panic(PFX "IOC 2.0 or later required for IOMMU support\n");
1703
1704         /* 38 bit memory controller + extra bit for range displaced by MMIO */
1705         ioc->dma_mask = (0x1UL << 39) - 1;
1706
1707         /*
1708         ** Clear ROPE(N)_CONFIG AO bit.
1709         ** Disables "NT Ordering" (~= !"Relaxed Ordering")
1710         ** Overrides bit 1 in DMA Hint Sets.
1711         ** Improves netperf UDP_STREAM by ~10% for tg3 on bcm5701.
1712         */
1713         for (i=0; i<(8*8); i+=8) {
1714                 rope_config = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_ROPE0_CFG + i);
1715                 rope_config &= ~IOC_ROPE_AO;
1716                 WRITE_REG(rope_config, ioc->ioc_hpa + IOC_ROPE0_CFG + i);
1717         }
1718 }
1719
1720 typedef void (initfunc)(struct ioc *);
1721
1722 struct ioc_iommu {
1723         u32 func_id;
1724         char *name;
1725         initfunc *init;
1726 };
1727
1728 static struct ioc_iommu ioc_iommu_info[] __initdata = {
1729         { ZX1_IOC_ID, "zx1", ioc_zx1_init },
1730         { ZX2_IOC_ID, "zx2", NULL },
1731         { SX1000_IOC_ID, "sx1000", NULL },
1732         { SX2000_IOC_ID, "sx2000", NULL },
1733 };
1734
1735 static struct ioc * __init
1736 ioc_init(u64 hpa, void *handle)
1737 {
1738         struct ioc *ioc;
1739         struct ioc_iommu *info;
1740
1741         ioc = kmalloc(sizeof(*ioc), GFP_KERNEL);
1742         if (!ioc)
1743                 return NULL;
1744
1745         memset(ioc, 0, sizeof(*ioc));
1746
1747         ioc->next = ioc_list;
1748         ioc_list = ioc;
1749
1750         ioc->handle = handle;
1751         ioc->ioc_hpa = ioremap(hpa, 0x1000);
1752
1753         ioc->func_id = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_FUNC_ID);
1754         ioc->rev = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_FCLASS) & 0xFFUL;
1755         ioc->dma_mask = 0xFFFFFFFFFFFFFFFFUL;   /* conservative */
1756
1757         for (info = ioc_iommu_info; info < ioc_iommu_info + ARRAY_SIZE(ioc_iommu_info); info++) {
1758                 if (ioc->func_id == info->func_id) {
1759                         ioc->name = info->name;
1760                         if (info->init)
1761                                 (info->init)(ioc);
1762                 }
1763         }
1764
1765         iovp_size = (1 << iovp_shift);
1766         iovp_mask = ~(iovp_size - 1);
1767
1768         DBG_INIT("%s: PAGE_SIZE %ldK, iovp_size %ldK\n", __FUNCTION__,
1769                 PAGE_SIZE >> 10, iovp_size >> 10);
1770
1771         if (!ioc->name) {
1772                 ioc->name = kmalloc(24, GFP_KERNEL);
1773                 if (ioc->name)
1774                         sprintf((char *) ioc->name, "Unknown (%04x:%04x)",
1775                                 ioc->func_id & 0xFFFF, (ioc->func_id >> 16) & 0xFFFF);
1776                 else
1777                         ioc->name = "Unknown";
1778         }
1779
1780         ioc_iova_init(ioc);
1781         ioc_resource_init(ioc);
1782         ioc_sac_init(ioc);
1783
1784         if ((long) ~iovp_mask > (long) ia64_max_iommu_merge_mask)
1785                 ia64_max_iommu_merge_mask = ~iovp_mask;
1786
1787         printk(KERN_INFO PFX
1788                 "%s %d.%d HPA 0x%lx IOVA space %dMb at 0x%lx\n",
1789                 ioc->name, (ioc->rev >> 4) & 0xF, ioc->rev & 0xF,
1790                 hpa, ioc->iov_size >> 20, ioc->ibase);
1791
1792         return ioc;
1793 }
1794
1795
1796
1797 /**************************************************************************
1798 **
1799 **   SBA initialization code (HW and SW)
1800 **
1801 **   o identify SBA chip itself
1802 **   o FIXME: initialize DMA hints for reasonable defaults
1803 **
1804 **************************************************************************/
1805
1806 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1807 static void *
1808 ioc_start(struct seq_file *s, loff_t *pos)
1809 {
1810         struct ioc *ioc;
1811         loff_t n = *pos;
1812
1813         for (ioc = ioc_list; ioc; ioc = ioc->next)
1814                 if (!n--)
1815                         return ioc;
1816
1817         return NULL;
1818 }
1819
1820 static void *
1821 ioc_next(struct seq_file *s, void *v, loff_t *pos)
1822 {
1823         struct ioc *ioc = v;
1824
1825         ++*pos;
1826         return ioc->next;
1827 }
1828
1829 static void
1830 ioc_stop(struct seq_file *s, void *v)
1831 {
1832 }
1833
1834 static int
1835 ioc_show(struct seq_file *s, void *v)
1836 {
1837         struct ioc *ioc = v;
1838         unsigned long *res_ptr = (unsigned long *)ioc->res_map;
1839         int i, used = 0;
1840
1841         seq_printf(s, "Hewlett Packard %s IOC rev %d.%d\n",
1842                 ioc->name, ((ioc->rev >> 4) & 0xF), (ioc->rev & 0xF));
1843 #ifdef CONFIG_NUMA
1844         if (ioc->node != MAX_NUMNODES)
1845                 seq_printf(s, "NUMA node       : %d\n", ioc->node);
1846 #endif
1847         seq_printf(s, "IOVA size       : %ld MB\n", ((ioc->pdir_size >> 3) * iovp_size)/(1024*1024));
1848         seq_printf(s, "IOVA page size  : %ld kb\n", iovp_size/1024);
1849
1850         for (i = 0; i < (ioc->res_size / sizeof(unsigned long)); ++i, ++res_ptr)
1851                 used += hweight64(*res_ptr);
1852
1853         seq_printf(s, "PDIR size       : %d entries\n", ioc->pdir_size >> 3);
1854         seq_printf(s, "PDIR used       : %d entries\n", used);
1855
1856 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
1857         {
1858                 unsigned long i = 0, avg = 0, min, max;
1859                 min = max = ioc->avg_search[0];
1860                 for (i = 0; i < SBA_SEARCH_SAMPLE; i++) {
1861                         avg += ioc->avg_search[i];
1862                         if (ioc->avg_search[i] > max) max = ioc->avg_search[i];
1863                         if (ioc->avg_search[i] < min) min = ioc->avg_search[i];
1864                 }
1865                 avg /= SBA_SEARCH_SAMPLE;
1866                 seq_printf(s, "Bitmap search   : %ld/%ld/%ld (min/avg/max CPU Cycles/IOVA page)\n",
1867                            min, avg, max);
1868         }
1869 #endif
1870 #ifndef ALLOW_IOV_BYPASS
1871          seq_printf(s, "IOVA bypass disabled\n");
1872 #endif
1873         return 0;
1874 }
1875
1876 static struct seq_operations ioc_seq_ops = {
1877         .start = ioc_start,
1878         .next  = ioc_next,
1879         .stop  = ioc_stop,
1880         .show  = ioc_show
1881 };
1882
1883 static int
1884 ioc_open(struct inode *inode, struct file *file)
1885 {
1886         return seq_open(file, &ioc_seq_ops);
1887 }
1888
1889 static struct file_operations ioc_fops = {
1890         .open    = ioc_open,
1891         .read    = seq_read,
1892         .llseek  = seq_lseek,
1893         .release = seq_release
1894 };
1895
1896 static void __init
1897 ioc_proc_init(void)
1898 {
1899         struct proc_dir_entry *dir, *entry;
1900
1901         dir = proc_mkdir("bus/mckinley", NULL);
1902         if (!dir)
1903                 return;
1904
1905         entry = create_proc_entry(ioc_list->name, 0, dir);
1906         if (entry)
1907                 entry->proc_fops = &ioc_fops;
1908 }
1909 #endif
1910
1911 static void
1912 sba_connect_bus(struct pci_bus *bus)
1913 {
1914         acpi_handle handle, parent;
1915         acpi_status status;
1916         struct ioc *ioc;
1917
1918         if (!PCI_CONTROLLER(bus))
1919                 panic(PFX "no sysdata on bus %d!\n", bus->number);
1920
1921         if (PCI_CONTROLLER(bus)->iommu)
1922                 return;
1923
1924         handle = PCI_CONTROLLER(bus)->acpi_handle;
1925         if (!handle)
1926                 return;
1927
1928         /*
1929          * The IOC scope encloses PCI root bridges in the ACPI
1930          * namespace, so work our way out until we find an IOC we
1931          * claimed previously.
1932          */
1933         do {
1934                 for (ioc = ioc_list; ioc; ioc = ioc->next)
1935                         if (ioc->handle == handle) {
1936                                 PCI_CONTROLLER(bus)->iommu = ioc;
1937                                 return;
1938                         }
1939
1940                 status = acpi_get_parent(handle, &parent);
1941                 handle = parent;
1942         } while (ACPI_SUCCESS(status));
1943
1944         printk(KERN_WARNING "No IOC for PCI Bus %04x:%02x in ACPI\n", pci_domain_nr(bus), bus->number);
1945 }
1946
1947 #ifdef CONFIG_NUMA
1948 static void __init
1949 sba_map_ioc_to_node(struct ioc *ioc, acpi_handle handle)
1950 {
1951         unsigned int node;
1952         int pxm;
1953
1954         ioc->node = MAX_NUMNODES;
1955
1956         pxm = acpi_get_pxm(handle);
1957
1958         if (pxm < 0)
1959                 return;
1960
1961         node = pxm_to_node(pxm);
1962
1963         if (node >= MAX_NUMNODES || !node_online(node))
1964                 return;
1965
1966         ioc->node = node;
1967         return;
1968 }
1969 #else
1970 #define sba_map_ioc_to_node(ioc, handle)
1971 #endif
1972
1973 static int __init
1974 acpi_sba_ioc_add(struct acpi_device *device)
1975 {
1976         struct ioc *ioc;
1977         acpi_status status;
1978         u64 hpa, length;
1979         struct acpi_buffer buffer;
1980         struct acpi_device_info *dev_info;
1981
1982         status = hp_acpi_csr_space(device->handle, &hpa, &length);
1983         if (ACPI_FAILURE(status))
1984                 return 1;
1985
1986         buffer.length = ACPI_ALLOCATE_LOCAL_BUFFER;
1987         status = acpi_get_object_info(device->handle, &buffer);
1988         if (ACPI_FAILURE(status))
1989                 return 1;
1990         dev_info = buffer.pointer;
1991
1992         /*
1993          * For HWP0001, only SBA appears in ACPI namespace.  It encloses the PCI
1994          * root bridges, and its CSR space includes the IOC function.
1995          */
1996         if (strncmp("HWP0001", dev_info->hardware_id.value, 7) == 0) {
1997                 hpa += ZX1_IOC_OFFSET;
1998                 /* zx1 based systems default to kernel page size iommu pages */
1999                 if (!iovp_shift)
2000                         iovp_shift = min(PAGE_SHIFT, 16);
2001         }
2002         kfree(dev_info);
2003
2004         /*
2005          * default anything not caught above or specified on cmdline to 4k
2006          * iommu page size
2007          */
2008         if (!iovp_shift)
2009                 iovp_shift = 12;
2010
2011         ioc = ioc_init(hpa, device->handle);
2012         if (!ioc)
2013                 return 1;
2014
2015         /* setup NUMA node association */
2016         sba_map_ioc_to_node(ioc, device->handle);
2017         return 0;
2018 }
2019
2020 static struct acpi_driver acpi_sba_ioc_driver = {
2021         .name           = "IOC IOMMU Driver",
2022         .ids            = "HWP0001,HWP0004",
2023         .ops            = {
2024                 .add    = acpi_sba_ioc_add,
2025         },
2026 };
2027
2028 static int __init
2029 sba_init(void)
2030 {
2031         if (!ia64_platform_is("hpzx1") && !ia64_platform_is("hpzx1_swiotlb"))
2032                 return 0;
2033
2034         acpi_bus_register_driver(&acpi_sba_ioc_driver);
2035         if (!ioc_list) {
2036 #ifdef CONFIG_IA64_GENERIC
2037                 extern int swiotlb_late_init_with_default_size (size_t size);
2038
2039                 /*
2040                  * If we didn't find something sba_iommu can claim, we
2041                  * need to setup the swiotlb and switch to the dig machvec.
2042                  */
2043                 if (swiotlb_late_init_with_default_size(64 * (1<<20)) != 0)
2044                         panic("Unable to find SBA IOMMU or initialize "
2045                               "software I/O TLB: Try machvec=dig boot option");
2046                 machvec_init("dig");
2047 #else
2048                 panic("Unable to find SBA IOMMU: Try a generic or DIG kernel");
2049 #endif
2050                 return 0;
2051         }
2052
2053 #if defined(CONFIG_IA64_GENERIC) || defined(CONFIG_IA64_HP_ZX1_SWIOTLB)
2054         /*
2055          * hpzx1_swiotlb needs to have a fairly small swiotlb bounce
2056          * buffer setup to support devices with smaller DMA masks than
2057          * sba_iommu can handle.
2058          */
2059         if (ia64_platform_is("hpzx1_swiotlb")) {
2060                 extern void hwsw_init(void);
2061
2062                 hwsw_init();
2063         }
2064 #endif
2065
2066 #ifdef CONFIG_PCI
2067         {
2068                 struct pci_bus *b = NULL;
2069                 while ((b = pci_find_next_bus(b)) != NULL)
2070                         sba_connect_bus(b);
2071         }
2072 #endif
2073
2074 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2075         ioc_proc_init();
2076 #endif
2077         return 0;
2078 }
2079
2080 subsys_initcall(sba_init); /* must be initialized after ACPI etc., but before any drivers... */
2081
2082 static int __init
2083 nosbagart(char *str)
2084 {
2085         reserve_sba_gart = 0;
2086         return 1;
2087 }
2088
2089 int
2090 sba_dma_supported (struct device *dev, u64 mask)
2091 {
2092         /* make sure it's at least 32bit capable */
2093         return ((mask & 0xFFFFFFFFUL) == 0xFFFFFFFFUL);
2094 }
2095
2096 int
2097 sba_dma_mapping_error (dma_addr_t dma_addr)
2098 {
2099         return 0;
2100 }
2101
2102 __setup("nosbagart", nosbagart);
2103
2104 static int __init
2105 sba_page_override(char *str)
2106 {
2107         unsigned long page_size;
2108
2109         page_size = memparse(str, &str);
2110         switch (page_size) {
2111                 case 4096:
2112                 case 8192:
2113                 case 16384:
2114                 case 65536:
2115                         iovp_shift = ffs(page_size) - 1;
2116                         break;
2117                 default:
2118                         printk("%s: unknown/unsupported iommu page size %ld\n",
2119                                __FUNCTION__, page_size);
2120         }
2121
2122         return 1;
2123 }
2124
2125 __setup("sbapagesize=",sba_page_override);
2126
2127 EXPORT_SYMBOL(sba_dma_mapping_error);
2128 EXPORT_SYMBOL(sba_map_single);
2129 EXPORT_SYMBOL(sba_unmap_single);
2130 EXPORT_SYMBOL(sba_map_sg);
2131 EXPORT_SYMBOL(sba_unmap_sg);
2132 EXPORT_SYMBOL(sba_dma_supported);
2133 EXPORT_SYMBOL(sba_alloc_coherent);
2134 EXPORT_SYMBOL(sba_free_coherent);