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/types.h>
  23 #include <linux/kernel.h>
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/spinlock.h>
  26 #include <linux/slab.h>
  27 #include <linux/init.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29 #include <linux/string.h>
  30 #include <linux/pci.h>
  31 #include <linux/proc_fs.h>
  32 #include <linux/seq_file.h>
  33 #include <linux/acpi.h>
  34 #include <linux/efi.h>
  35 #include <linux/nodemask.h>
  36 #include <linux/bitops.h>         /* hweight64() */
  37 #include <linux/crash_dump.h>
  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 extern int swiotlb_late_init_with_default_size (size_t size);
  48
  49 #define PFX "IOC: "
  50
  51 /*
  52 ** Enabling timing search of the pdir resource map.  Output in /proc.
  53 ** Disabled by default to optimize performance.
  54 */
  55 #undef PDIR_SEARCH_TIMING
  56
  57 /*
  58 ** This option allows cards capable of 64bit DMA to bypass the IOMMU.  If
  59 ** not defined, all DMA will be 32bit and go through the TLB.
  60 ** There's potentially a conflict in the bio merge code with us
  61 ** advertising an iommu, but then bypassing it.  Since I/O MMU bypassing
  62 ** appears to give more performance than bio-level virtual merging, we'll
  63 ** do the former for now.  NOTE: BYPASS_SG also needs to be undef'd to
  64 ** completely restrict DMA to the IOMMU.
  65 */
  66 #define ALLOW_IOV_BYPASS
  67
  68 /*
  69 ** This option specifically allows/disallows bypassing scatterlists with
  70 ** multiple entries.  Coalescing these entries can allow better DMA streaming
  71 ** and in some cases shows better performance than entirely bypassing the
  72 ** IOMMU.  Performance increase on the order of 1-2% sequential output/input
  73 ** using bonnie++ on a RAID0 MD device (sym2 & mpt).
  74 */
  75 #undef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
  76
  77 /*
  78 ** If a device prefetches beyond the end of a valid pdir entry, it will cause
  79 ** a hard failure, ie. MCA.  Version 3.0 and later of the zx1 LBA should
  80 ** disconnect on 4k boundaries and prevent such issues.  If the device is
  81 ** particularly aggressive, this option will keep the entire pdir valid such
  82 ** that prefetching will hit a valid address.  This could severely impact
  83 ** error containment, and is therefore off by default.  The page that is
  84 ** used for spill-over is poisoned, so that should help debugging somewhat.
  85 */
  86 #undef FULL_VALID_PDIR
  87
  88 #define ENABLE_MARK_CLEAN
  89
  90 /*
  91 ** The number of debug flags is a clue - this code is fragile.  NOTE: since
  92 ** tightening the use of res_lock the resource bitmap and actual pdir are no
  93 ** longer guaranteed to stay in sync.  The sanity checking code isn't going to
  94 ** like that.
  95 */
  96 #undef DEBUG_SBA_INIT
  97 #undef DEBUG_SBA_RUN
  98 #undef DEBUG_SBA_RUN_SG
  99 #undef DEBUG_SBA_RESOURCE
 100 #undef ASSERT_PDIR_SANITY
 101 #undef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
 102 #undef DEBUG_BYPASS
 103
 104 #if defined(FULL_VALID_PDIR) && defined(ASSERT_PDIR_SANITY)
 105 #error FULL_VALID_PDIR and ASSERT_PDIR_SANITY are mutually exclusive
 106 #endif
 107
 108 #define SBA_INLINE      __inline__
 109 /* #define SBA_INLINE */
 110
 111 #ifdef DEBUG_SBA_INIT
 112 #define DBG_INIT(x...)  printk(x)
 113 #else
 114 #define DBG_INIT(x...)
 115 #endif
 116
 117 #ifdef DEBUG_SBA_RUN
 118 #define DBG_RUN(x...)   printk(x)
 119 #else
 120 #define DBG_RUN(x...)
 121 #endif
 122
 123 #ifdef DEBUG_SBA_RUN_SG
 124 #define DBG_RUN_SG(x...)        printk(x)
 125 #else
 126 #define DBG_RUN_SG(x...)
 127 #endif
 128
 129
 130 #ifdef DEBUG_SBA_RESOURCE
 131 #define DBG_RES(x...)   printk(x)
 132 #else
 133 #define DBG_RES(x...)
 134 #endif
 135
 136 #ifdef DEBUG_BYPASS
 137 #define DBG_BYPASS(x...)        printk(x)
 138 #else
 139 #define DBG_BYPASS(x...)
 140 #endif
 141
 142 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 143 #define ASSERT(expr) \
 144         if(!(expr)) { \
 145                 printk( "\n" __FILE__ ":%d: Assertion " #expr " failed!\n",__LINE__); \
 146                 panic(#expr); \
 147         }
 148 #else
 149 #define ASSERT(expr)
 150 #endif
 151
 152 /*
 153 ** The number of pdir entries to "free" before issuing
 154 ** a read to PCOM register to flush out PCOM writes.
 155 ** Interacts with allocation granularity (ie 4 or 8 entries
 156 ** allocated and free'd/purged at a time might make this
 157 ** less interesting).
 158 */
 159 #define DELAYED_RESOURCE_CNT    64
 160
 161 #define PCI_DEVICE_ID_HP_SX2000_IOC     0x12ec
 162
 163 #define ZX1_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_ZX1_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 164 #define ZX2_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_ZX2_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 165 #define REO_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_REO_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 166 #define SX1000_IOC_ID   ((PCI_DEVICE_ID_HP_SX1000_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 167 #define SX2000_IOC_ID   ((PCI_DEVICE_ID_HP_SX2000_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
 168
 169 #define ZX1_IOC_OFFSET  0x1000  /* ACPI reports SBA, we want IOC */
 170
 171 #define IOC_FUNC_ID     0x000
 172 #define IOC_FCLASS      0x008   /* function class, bist, header, rev... */
 173 #define IOC_IBASE       0x300   /* IO TLB */
 174 #define IOC_IMASK       0x308
 175 #define IOC_PCOM        0x310
 176 #define IOC_TCNFG       0x318
 177 #define IOC_PDIR_BASE   0x320
 178
 179 #define IOC_ROPE0_CFG   0x500
 180 #define   IOC_ROPE_AO     0x10  /* Allow "Relaxed Ordering" */
 181
 182
 183 /* AGP GART driver looks for this */
 184 #define ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE    0x0000badbadc0ffeeUL
 185
 186 /*
 187 ** The zx1 IOC supports 4/8/16/64KB page sizes (see TCNFG register)
 188 **
 189 ** Some IOCs (sx1000) can run at the above pages sizes, but are
 190 ** really only supported using the IOC at a 4k page size.
 191 **
 192 ** iovp_size could only be greater than PAGE_SIZE if we are
 193 ** confident the drivers really only touch the next physical
 194 ** page iff that driver instance owns it.
 195 */
 196 static unsigned long iovp_size;
 197 static unsigned long iovp_shift;
 198 static unsigned long iovp_mask;
 199
 200 struct ioc {
 201         void __iomem    *ioc_hpa;       /* I/O MMU base address */
 202         char            *res_map;       /* resource map, bit == pdir entry */
 203         u64             *pdir_base;     /* physical base address */
 204         unsigned long   ibase;          /* pdir IOV Space base */
 205         unsigned long   imask;          /* pdir IOV Space mask */
 206
 207         unsigned long   *res_hint;      /* next avail IOVP - circular search */
 208         unsigned long   dma_mask;
 209         spinlock_t      res_lock;       /* protects the resource bitmap, but must be held when */
 210                                         /* clearing pdir to prevent races with allocations. */
 211         unsigned int    res_bitshift;   /* from the RIGHT! */
 212         unsigned int    res_size;       /* size of resource map in bytes */
 213 #ifdef CONFIG_NUMA
 214         unsigned int    node;           /* node where this IOC lives */
 215 #endif
 216 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
 217         spinlock_t      saved_lock;     /* may want to try to get this on a separate cacheline */
 218                                         /* than res_lock for bigger systems. */
 219         int             saved_cnt;
 220         struct sba_dma_pair {
 221                 dma_addr_t      iova;
 222                 size_t          size;
 223         } saved[DELAYED_RESOURCE_CNT];
 224 #endif
 225
 226 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 227 #define SBA_SEARCH_SAMPLE       0x100
 228         unsigned long avg_search[SBA_SEARCH_SAMPLE];
 229         unsigned long avg_idx;  /* current index into avg_search */
 230 #endif
 231
 232         /* Stuff we don't need in performance path */
 233         struct ioc      *next;          /* list of IOC's in system */
 234         acpi_handle     handle;         /* for multiple IOC's */
 235         const char      *name;
 236         unsigned int    func_id;
 237         unsigned int    rev;            /* HW revision of chip */
 238         u32             iov_size;
 239         unsigned int    pdir_size;      /* in bytes, determined by IOV Space size */
 240         struct pci_dev  *sac_only_dev;
 241 };
 242
 243 static struct ioc *ioc_list;
 244 static int reserve_sba_gart = 1;
 245
 246 static SBA_INLINE void sba_mark_invalid(struct ioc *, dma_addr_t, size_t);
 247 static SBA_INLINE void sba_free_range(struct ioc *, dma_addr_t, size_t);
 248
 249 #define sba_sg_address(sg)      sg_virt((sg))
 250
 251 #ifdef FULL_VALID_PDIR
 252 static u64 prefetch_spill_page;
 253 #endif
 254
 255 #ifdef CONFIG_PCI
 256 # define GET_IOC(dev)   (((dev)->bus == &pci_bus_type)                                          \
 257                          ? ((struct ioc *) PCI_CONTROLLER(to_pci_dev(dev))->iommu) : NULL)
 258 #else
 259 # define GET_IOC(dev)   NULL
 260 #endif
 261
 262 /*
 263 ** DMA_CHUNK_SIZE is used by the SCSI mid-layer to break up
 264 ** (or rather not merge) DMAs into manageable chunks.
 265 ** On parisc, this is more of the software/tuning constraint
 266 ** rather than the HW. I/O MMU allocation algorithms can be
 267 ** faster with smaller sizes (to some degree).
 268 */
 269 #define DMA_CHUNK_SIZE  (BITS_PER_LONG*iovp_size)
 270
 271 #define ROUNDUP(x,y) ((x + ((y)-1)) & ~((y)-1))
 272
 273 /************************************
 274 ** SBA register read and write support
 275 **
 276 ** BE WARNED: register writes are posted.
 277 **  (ie follow writes which must reach HW with a read)
 278 **
 279 */
 280 #define READ_REG(addr)       __raw_readq(addr)
 281 #define WRITE_REG(val, addr) __raw_writeq(val, addr)
 282
 283 #ifdef DEBUG_SBA_INIT
 284
 285 /**
 286  * sba_dump_tlb - debugging only - print IOMMU operating parameters
 287  * @hpa: base address of the IOMMU
 288  *
 289  * Print the size/location of the IO MMU PDIR.
 290  */
 291 static void
 292 sba_dump_tlb(char *hpa)
 293 {
 294         DBG_INIT("IO TLB at 0x%p\n", (void *)hpa);
 295         DBG_INIT("IOC_IBASE    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_IBASE));
 296         DBG_INIT("IOC_IMASK    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_IMASK));
 297         DBG_INIT("IOC_TCNFG    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_TCNFG));
 298         DBG_INIT("IOC_PDIR_BASE: %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_PDIR_BASE));
 299         DBG_INIT("\n");
 300 }
 301 #endif
 302
 303
 304 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 305
 306 /**
 307  * sba_dump_pdir_entry - debugging only - print one IOMMU PDIR entry
 308  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 309  * @msg: text to print ont the output line.
 310  * @pide: pdir index.
 311  *
 312  * Print one entry of the IO MMU PDIR in human readable form.
 313  */
 314 static void
 315 sba_dump_pdir_entry(struct ioc *ioc, char *msg, uint pide)
 316 {
 317         /* start printing from lowest pde in rval */
 318         u64 *ptr = &ioc->pdir_base[pide  & ~(BITS_PER_LONG - 1)];
 319         unsigned long *rptr = (unsigned long *) &ioc->res_map[(pide >>3) & -sizeof(unsigned long)];
 320         uint rcnt;
 321
 322         printk(KERN_DEBUG "SBA: %s rp %p bit %d rval 0x%lx\n",
 323                  msg, rptr, pide & (BITS_PER_LONG - 1), *rptr);
 324
 325         rcnt = 0;
 326         while (rcnt < BITS_PER_LONG) {
 327                 printk(KERN_DEBUG "%s %2d %p %016Lx\n",
 328                        (rcnt == (pide & (BITS_PER_LONG - 1)))
 329                        ? "    -->" : "       ",
 330                        rcnt, ptr, (unsigned long long) *ptr );
 331                 rcnt++;
 332                 ptr++;
 333         }
 334         printk(KERN_DEBUG "%s", msg);
 335 }
 336
 337
 338 /**
 339  * sba_check_pdir - debugging only - consistency checker
 340  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 341  * @msg: text to print ont the output line.
 342  *
 343  * Verify the resource map and pdir state is consistent
 344  */
 345 static int
 346 sba_check_pdir(struct ioc *ioc, char *msg)
 347 {
 348         u64 *rptr_end = (u64 *) &(ioc->res_map[ioc->res_size]);
 349         u64 *rptr = (u64 *) ioc->res_map;       /* resource map ptr */
 350         u64 *pptr = ioc->pdir_base;     /* pdir ptr */
 351         uint pide = 0;
 352
 353         while (rptr < rptr_end) {
 354                 u64 rval;
 355                 int rcnt; /* number of bits we might check */
 356
 357                 rval = *rptr;
 358                 rcnt = 64;
 359
 360                 while (rcnt) {
 361                         /* Get last byte and highest bit from that */
 362                         u32 pde = ((u32)((*pptr >> (63)) & 0x1));
 363                         if ((rval & 0x1) ^ pde)
 364                         {
 365                                 /*
 366                                 ** BUMMER!  -- res_map != pdir --
 367                                 ** Dump rval and matching pdir entries
 368                                 */
 369                                 sba_dump_pdir_entry(ioc, msg, pide);
 370                                 return(1);
 371                         }
 372                         rcnt--;
 373                         rval >>= 1;     /* try the next bit */
 374                         pptr++;
 375                         pide++;
 376                 }
 377                 rptr++; /* look at next word of res_map */
 378         }
 379         /* It'd be nice if we always got here :^) */
 380         return 0;
 381 }
 382
 383
 384 /**
 385  * sba_dump_sg - debugging only - print Scatter-Gather list
 386  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 387  * @startsg: head of the SG list
 388  * @nents: number of entries in SG list
 389  *
 390  * print the SG list so we can verify it's correct by hand.
 391  */
 392 static void
 393 sba_dump_sg( struct ioc *ioc, struct scatterlist *startsg, int nents)
 394 {
 395         while (nents-- > 0) {
 396                 printk(KERN_DEBUG " %d : DMA %08lx/%05x CPU %p\n", nents,
 397                        startsg->dma_address, startsg->dma_length,
 398                        sba_sg_address(startsg));
 399                 startsg = sg_next(startsg);
 400         }
 401 }
 402
 403 static void
 404 sba_check_sg( struct ioc *ioc, struct scatterlist *startsg, int nents)
 405 {
 406         struct scatterlist *the_sg = startsg;
 407         int the_nents = nents;
 408
 409         while (the_nents-- > 0) {
 410                 if (sba_sg_address(the_sg) == 0x0UL)
 411                         sba_dump_sg(NULL, startsg, nents);
 412                 the_sg = sg_next(the_sg);
 413         }
 414 }
 415
 416 #endif /* ASSERT_PDIR_SANITY */
 417
 418
 419
 420
 421 /**************************************************************
 422 *
 423 *   I/O Pdir Resource Management
 424 *
 425 *   Bits set in the resource map are in use.
 426 *   Each bit can represent a number of pages.
 427 *   LSbs represent lower addresses (IOVA's).
 428 *
 429 ***************************************************************/
 430 #define PAGES_PER_RANGE 1       /* could increase this to 4 or 8 if needed */
 431
 432 /* Convert from IOVP to IOVA and vice versa. */
 433 #define SBA_IOVA(ioc,iovp,offset) ((ioc->ibase) | (iovp) | (offset))
 434 #define SBA_IOVP(ioc,iova) ((iova) & ~(ioc->ibase))
 435
 436 #define PDIR_ENTRY_SIZE sizeof(u64)
 437
 438 #define PDIR_INDEX(iovp)   ((iovp)>>iovp_shift)
 439
 440 #define RESMAP_MASK(n)    ~(~0UL << (n))
 441 #define RESMAP_IDX_MASK   (sizeof(unsigned long) - 1)
 442
 443
 444 /**
 445  * For most cases the normal get_order is sufficient, however it limits us
 446  * to PAGE_SIZE being the minimum mapping alignment and TC flush granularity.
 447  * It only incurs about 1 clock cycle to use this one with the static variable
 448  * and makes the code more intuitive.
 449  */
 450 static SBA_INLINE int
 451 get_iovp_order (unsigned long size)
 452 {
 453         long double d = size - 1;
 454         long order;
 455
 456         order = ia64_getf_exp(d);
 457         order = order - iovp_shift - 0xffff + 1;
 458         if (order < 0)
 459                 order = 0;
 460         return order;
 461 }
 462
 463 /**
 464  * sba_search_bitmap - find free space in IO PDIR resource bitmap
 465  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 466  * @bits_wanted: number of entries we need.
 467  * @use_hint: use res_hint to indicate where to start looking
 468  *
 469  * Find consecutive free bits in resource bitmap.
 470  * Each bit represents one entry in the IO Pdir.
 471  * Cool perf optimization: search for log2(size) bits at a time.
 472  */
 473 static SBA_INLINE unsigned long
 474 sba_search_bitmap(struct ioc *ioc, unsigned long bits_wanted, int use_hint)
 475 {
 476         unsigned long *res_ptr;
 477         unsigned long *res_end = (unsigned long *) &(ioc->res_map[ioc->res_size]);
 478         unsigned long flags, pide = ~0UL;
 479
 480         ASSERT(((unsigned long) ioc->res_hint & (sizeof(unsigned long) - 1UL)) == 0);
 481         ASSERT(res_ptr < res_end);
 482
 483         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
 484
 485         /* Allow caller to force a search through the entire resource space */
 486         if (likely(use_hint)) {
 487                 res_ptr = ioc->res_hint;
 488         } else {
 489                 res_ptr = (ulong *)ioc->res_map;
 490                 ioc->res_bitshift = 0;
 491         }
 492
 493         /*
 494          * N.B.  REO/Grande defect AR2305 can cause TLB fetch timeouts
 495          * if a TLB entry is purged while in use.  sba_mark_invalid()
 496          * purges IOTLB entries in power-of-two sizes, so we also
 497          * allocate IOVA space in power-of-two sizes.
 498          */
 499         bits_wanted = 1UL << get_iovp_order(bits_wanted << iovp_shift);
 500
 501         if (likely(bits_wanted == 1)) {
 502                 unsigned int bitshiftcnt;
 503                 for(; res_ptr < res_end ; res_ptr++) {
 504                         if (likely(*res_ptr != ~0UL)) {
 505                                 bitshiftcnt = ffz(*res_ptr);
 506                                 *res_ptr |= (1UL << bitshiftcnt);
 507                                 pide = ((unsigned long)res_ptr - (unsigned long)ioc->res_map);
 508                                 pide <<= 3;     /* convert to bit address */
 509                                 pide += bitshiftcnt;
 510                                 ioc->res_bitshift = bitshiftcnt + bits_wanted;
 511                                 goto found_it;
 512                         }
 513                 }
 514                 goto not_found;
 515
 516         }
 517
 518         if (likely(bits_wanted <= BITS_PER_LONG/2)) {
 519                 /*
 520                 ** Search the resource bit map on well-aligned values.
 521                 ** "o" is the alignment.
 522                 ** We need the alignment to invalidate I/O TLB using
 523                 ** SBA HW features in the unmap path.
 524                 */
 525                 unsigned long o = 1 << get_iovp_order(bits_wanted << iovp_shift);
 526                 uint bitshiftcnt = ROUNDUP(ioc->res_bitshift, o);
 527                 unsigned long mask, base_mask;
 528
 529                 base_mask = RESMAP_MASK(bits_wanted);
 530                 mask = base_mask << bitshiftcnt;
 531
 532                 DBG_RES("%s() o %ld %p", __FUNCTION__, o, res_ptr);
 533                 for(; res_ptr < res_end ; res_ptr++)
 534                 {
 535                         DBG_RES("    %p %lx %lx\n", res_ptr, mask, *res_ptr);
 536                         ASSERT(0 != mask);
 537                         for (; mask ; mask <<= o, bitshiftcnt += o) {
 538                                 if(0 == ((*res_ptr) & mask)) {
 539                                         *res_ptr |= mask;     /* mark resources busy! */
 540                                         pide = ((unsigned long)res_ptr - (unsigned long)ioc->res_map);
 541                                         pide <<= 3;     /* convert to bit address */
 542                                         pide += bitshiftcnt;
 543                                         ioc->res_bitshift = bitshiftcnt + bits_wanted;
 544                                         goto found_it;
 545                                 }
 546                         }
 547
 548                         bitshiftcnt = 0;
 549                         mask = base_mask;
 550
 551                 }
 552
 553         } else {
 554                 int qwords, bits, i;
 555                 unsigned long *end;
 556
 557                 qwords = bits_wanted >> 6; /* /64 */
 558                 bits = bits_wanted - (qwords * BITS_PER_LONG);
 559
 560                 end = res_end - qwords;
 561
 562                 for (; res_ptr < end; res_ptr++) {
 563                         for (i = 0 ; i < qwords ; i++) {
 564                                 if (res_ptr[i] != 0)
 565                                         goto next_ptr;
 566                         }
 567                         if (bits && res_ptr[i] && (__ffs(res_ptr[i]) < bits))
 568                                 continue;
 569
 570                         /* Found it, mark it */
 571                         for (i = 0 ; i < qwords ; i++)
 572                                 res_ptr[i] = ~0UL;
 573                         res_ptr[i] |= RESMAP_MASK(bits);
 574
 575                         pide = ((unsigned long)res_ptr - (unsigned long)ioc->res_map);
 576                         pide <<= 3;     /* convert to bit address */
 577                         res_ptr += qwords;
 578                         ioc->res_bitshift = bits;
 579                         goto found_it;
 580 next_ptr:
 581                         ;
 582                 }
 583         }
 584
 585 not_found:
 586         prefetch(ioc->res_map);
 587         ioc->res_hint = (unsigned long *) ioc->res_map;
 588         ioc->res_bitshift = 0;
 589         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 590         return (pide);
 591
 592 found_it:
 593         ioc->res_hint = res_ptr;
 594         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 595         return (pide);
 596 }
 597
 598
 599 /**
 600  * sba_alloc_range - find free bits and mark them in IO PDIR resource bitmap
 601  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 602  * @size: number of bytes to create a mapping for
 603  *
 604  * Given a size, find consecutive unmarked and then mark those bits in the
 605  * resource bit map.
 606  */
 607 static int
 608 sba_alloc_range(struct ioc *ioc, size_t size)
 609 {
 610         unsigned int pages_needed = size >> iovp_shift;
 611 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 612         unsigned long itc_start;
 613 #endif
 614         unsigned long pide;
 615
 616         ASSERT(pages_needed);
 617         ASSERT(0 == (size & ~iovp_mask));
 618
 619 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 620         itc_start = ia64_get_itc();
 621 #endif
 622         /*
 623         ** "seek and ye shall find"...praying never hurts either...
 624         */
 625         pide = sba_search_bitmap(ioc, pages_needed, 1);
 626         if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3))) {
 627                 pide = sba_search_bitmap(ioc, pages_needed, 0);
 628                 if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3))) {
 629 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
 630                         unsigned long flags;
 631
 632                         /*
 633                         ** With delayed resource freeing, we can give this one more shot.  We're
 634                         ** getting close to being in trouble here, so do what we can to make this
 635                         ** one count.
 636                         */
 637                         spin_lock_irqsave(&ioc->saved_lock, flags);
 638                         if (ioc->saved_cnt > 0) {
 639                                 struct sba_dma_pair *d;
 640                                 int cnt = ioc->saved_cnt;
 641
 642                                 d = &(ioc->saved[ioc->saved_cnt - 1]);
 643
 644                                 spin_lock(&ioc->res_lock);
 645                                 while (cnt--) {
 646                                         sba_mark_invalid(ioc, d->iova, d->size);
 647                                         sba_free_range(ioc, d->iova, d->size);
 648                                         d--;
 649                                 }
 650                                 ioc->saved_cnt = 0;
 651                                 READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
 652                                 spin_unlock(&ioc->res_lock);
 653                         }
 654                         spin_unlock_irqrestore(&ioc->saved_lock, flags);
 655
 656                         pide = sba_search_bitmap(ioc, pages_needed, 0);
 657                         if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3)))
 658                                 panic(__FILE__ ": I/O MMU @ %p is out of mapping resources\n",
 659                                       ioc->ioc_hpa);
 660 #else
 661                         panic(__FILE__ ": I/O MMU @ %p is out of mapping resources\n",
 662                               ioc->ioc_hpa);
 663 #endif
 664                 }
 665         }
 666
 667 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
 668         ioc->avg_search[ioc->avg_idx++] = (ia64_get_itc() - itc_start) / pages_needed;
 669         ioc->avg_idx &= SBA_SEARCH_SAMPLE - 1;
 670 #endif
 671
 672         prefetchw(&(ioc->pdir_base[pide]));
 673
 674 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 675         /* verify the first enable bit is clear */
 676         if(0x00 != ((u8 *) ioc->pdir_base)[pide*PDIR_ENTRY_SIZE + 7]) {
 677                 sba_dump_pdir_entry(ioc, "sba_search_bitmap() botched it?", pide);
 678         }
 679 #endif
 680
 681         DBG_RES("%s(%x) %d -> %lx hint %x/%x\n",
 682                 __FUNCTION__, size, pages_needed, pide,
 683                 (uint) ((unsigned long) ioc->res_hint - (unsigned long) ioc->res_map),
 684                 ioc->res_bitshift );
 685
 686         return (pide);
 687 }
 688
 689
 690 /**
 691  * sba_free_range - unmark bits in IO PDIR resource bitmap
 692  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 693  * @iova: IO virtual address which was previously allocated.
 694  * @size: number of bytes to create a mapping for
 695  *
 696  * clear bits in the ioc's resource map
 697  */
 698 static SBA_INLINE void
 699 sba_free_range(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t size)
 700 {
 701         unsigned long iovp = SBA_IOVP(ioc, iova);
 702         unsigned int pide = PDIR_INDEX(iovp);
 703         unsigned int ridx = pide >> 3;  /* convert bit to byte address */
 704         unsigned long *res_ptr = (unsigned long *) &((ioc)->res_map[ridx & ~RESMAP_IDX_MASK]);
 705         int bits_not_wanted = size >> iovp_shift;
 706         unsigned long m;
 707
 708         /* Round up to power-of-two size: see AR2305 note above */
 709         bits_not_wanted = 1UL << get_iovp_order(bits_not_wanted << iovp_shift);
 710         for (; bits_not_wanted > 0 ; res_ptr++) {
 711
 712                 if (unlikely(bits_not_wanted > BITS_PER_LONG)) {
 713
 714                         /* these mappings start 64bit aligned */
 715                         *res_ptr = 0UL;
 716                         bits_not_wanted -= BITS_PER_LONG;
 717                         pide += BITS_PER_LONG;
 718
 719                 } else {
 720
 721                         /* 3-bits "bit" address plus 2 (or 3) bits for "byte" == bit in word */
 722                         m = RESMAP_MASK(bits_not_wanted) << (pide & (BITS_PER_LONG - 1));
 723                         bits_not_wanted = 0;
 724
 725                         DBG_RES("%s( ,%x,%x) %x/%lx %x %p %lx\n", __FUNCTION__, (uint) iova, size,
 726                                 bits_not_wanted, m, pide, res_ptr, *res_ptr);
 727
 728                         ASSERT(m != 0);
 729                         ASSERT(bits_not_wanted);
 730                         ASSERT((*res_ptr & m) == m); /* verify same bits are set */
 731                         *res_ptr &= ~m;
 732                 }
 733         }
 734 }
 735
 736
 737 /**************************************************************
 738 *
 739 *   "Dynamic DMA Mapping" support (aka "Coherent I/O")
 740 *
 741 ***************************************************************/
 742
 743 /**
 744  * sba_io_pdir_entry - fill in one IO PDIR entry
 745  * @pdir_ptr:  pointer to IO PDIR entry
 746  * @vba: Virtual CPU address of buffer to map
 747  *
 748  * SBA Mapping Routine
 749  *
 750  * Given a virtual address (vba, arg1) sba_io_pdir_entry()
 751  * loads the I/O PDIR entry pointed to by pdir_ptr (arg0).
 752  * Each IO Pdir entry consists of 8 bytes as shown below
 753  * (LSB == bit 0):
 754  *
 755  *  63                    40                                 11    7        0
 756  * +-+---------------------+----------------------------------+----+--------+
 757  * |V|        U            |            PPN[39:12]            | U  |   FF   |
 758  * +-+---------------------+----------------------------------+----+--------+
 759  *
 760  *  V  == Valid Bit
 761  *  U  == Unused
 762  * PPN == Physical Page Number
 763  *
 764  * The physical address fields are filled with the results of virt_to_phys()
 765  * on the vba.
 766  */
 767
 768 #if 1
 769 #define sba_io_pdir_entry(pdir_ptr, vba) *pdir_ptr = ((vba & ~0xE000000000000FFFULL)    \
 770                                                       | 0x8000000000000000ULL)
 771 #else
 772 void SBA_INLINE
 773 sba_io_pdir_entry(u64 *pdir_ptr, unsigned long vba)
 774 {
 775         *pdir_ptr = ((vba & ~0xE000000000000FFFULL) | 0x80000000000000FFULL);
 776 }
 777 #endif
 778
 779 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
 780 /**
 781  * Since DMA is i-cache coherent, any (complete) pages that were written via
 782  * DMA can be marked as "clean" so that lazy_mmu_prot_update() doesn't have to
 783  * flush them when they get mapped into an executable vm-area.
 784  */
 785 static void
 786 mark_clean (void *addr, size_t size)
 787 {
 788         unsigned long pg_addr, end;
 789
 790         pg_addr = PAGE_ALIGN((unsigned long) addr);
 791         end = (unsigned long) addr + size;
 792         while (pg_addr + PAGE_SIZE <= end) {
 793                 struct page *page = virt_to_page((void *)pg_addr);
 794                 set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
 795                 pg_addr += PAGE_SIZE;
 796         }
 797 }
 798 #endif
 799
 800 /**
 801  * sba_mark_invalid - invalidate one or more IO PDIR entries
 802  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
 803  * @iova:  IO Virtual Address mapped earlier
 804  * @byte_cnt:  number of bytes this mapping covers.
 805  *
 806  * Marking the IO PDIR entry(ies) as Invalid and invalidate
 807  * corresponding IO TLB entry. The PCOM (Purge Command Register)
 808  * is to purge stale entries in the IO TLB when unmapping entries.
 809  *
 810  * The PCOM register supports purging of multiple pages, with a minium
 811  * of 1 page and a maximum of 2GB. Hardware requires the address be
 812  * aligned to the size of the range being purged. The size of the range
 813  * must be a power of 2. The "Cool perf optimization" in the
 814  * allocation routine helps keep that true.
 815  */
 816 static SBA_INLINE void
 817 sba_mark_invalid(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t byte_cnt)
 818 {
 819         u32 iovp = (u32) SBA_IOVP(ioc,iova);
 820
 821         int off = PDIR_INDEX(iovp);
 822
 823         /* Must be non-zero and rounded up */
 824         ASSERT(byte_cnt > 0);
 825         ASSERT(0 == (byte_cnt & ~iovp_mask));
 826
 827 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 828         /* Assert first pdir entry is set */
 829         if (!(ioc->pdir_base[off] >> 60)) {
 830                 sba_dump_pdir_entry(ioc,"sba_mark_invalid()", PDIR_INDEX(iovp));
 831         }
 832 #endif
 833
 834         if (byte_cnt <= iovp_size)
 835         {
 836                 ASSERT(off < ioc->pdir_size);
 837
 838                 iovp |= iovp_shift;     /* set "size" field for PCOM */
 839
 840 #ifndef FULL_VALID_PDIR
 841                 /*
 842                 ** clear I/O PDIR entry "valid" bit
 843                 ** Do NOT clear the rest - save it for debugging.
 844                 ** We should only clear bits that have previously
 845                 ** been enabled.
 846                 */
 847                 ioc->pdir_base[off] &= ~(0x80000000000000FFULL);
 848 #else
 849                 /*
 850                 ** If we want to maintain the PDIR as valid, put in
 851                 ** the spill page so devices prefetching won't
 852                 ** cause a hard fail.
 853                 */
 854                 ioc->pdir_base[off] = (0x80000000000000FFULL | prefetch_spill_page);
 855 #endif
 856         } else {
 857                 u32 t = get_iovp_order(byte_cnt) + iovp_shift;
 858
 859                 iovp |= t;
 860                 ASSERT(t <= 31);   /* 2GB! Max value of "size" field */
 861
 862                 do {
 863                         /* verify this pdir entry is enabled */
 864                         ASSERT(ioc->pdir_base[off]  >> 63);
 865 #ifndef FULL_VALID_PDIR
 866                         /* clear I/O Pdir entry "valid" bit first */
 867                         ioc->pdir_base[off] &= ~(0x80000000000000FFULL);
 868 #else
 869                         ioc->pdir_base[off] = (0x80000000000000FFULL | prefetch_spill_page);
 870 #endif
 871                         off++;
 872                         byte_cnt -= iovp_size;
 873                 } while (byte_cnt > 0);
 874         }
 875
 876         WRITE_REG(iovp | ioc->ibase, ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);
 877 }
 878
 879 /**
 880  * sba_map_single - map one buffer and return IOVA for DMA
 881  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
 882  * @addr:  driver buffer to map.
 883  * @size:  number of bytes to map in driver buffer.
 884  * @dir:  R/W or both.
 885  *
 886  * See Documentation/DMA-mapping.txt
 887  */
 888 dma_addr_t
 889 sba_map_single(struct device *dev, void *addr, size_t size, int dir)
 890 {
 891         struct ioc *ioc;
 892         dma_addr_t iovp;
 893         dma_addr_t offset;
 894         u64 *pdir_start;
 895         int pide;
 896 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 897         unsigned long flags;
 898 #endif
 899 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
 900         unsigned long pci_addr = virt_to_phys(addr);
 901 #endif
 902
 903 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
 904         ASSERT(to_pci_dev(dev)->dma_mask);
 905         /*
 906         ** Check if the PCI device can DMA to ptr... if so, just return ptr
 907         */
 908         if (likely((pci_addr & ~to_pci_dev(dev)->dma_mask) == 0)) {
 909                 /*
 910                 ** Device is bit capable of DMA'ing to the buffer...
 911                 ** just return the PCI address of ptr
 912                 */
 913                 DBG_BYPASS("sba_map_single() bypass mask/addr: 0x%lx/0x%lx\n",
 914                            to_pci_dev(dev)->dma_mask, pci_addr);
 915                 return pci_addr;
 916         }
 917 #endif
 918         ioc = GET_IOC(dev);
 919         ASSERT(ioc);
 920
 921         prefetch(ioc->res_hint);
 922
 923         ASSERT(size > 0);
 924         ASSERT(size <= DMA_CHUNK_SIZE);
 925
 926         /* save offset bits */
 927         offset = ((dma_addr_t) (long) addr) & ~iovp_mask;
 928
 929         /* round up to nearest iovp_size */
 930         size = (size + offset + ~iovp_mask) & iovp_mask;
 931
 932 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 933         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
 934         if (sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_map_single()"))
 935                 panic("Sanity check failed");
 936         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 937 #endif
 938
 939         pide = sba_alloc_range(ioc, size);
 940
 941         iovp = (dma_addr_t) pide << iovp_shift;
 942
 943         DBG_RUN("%s() 0x%p -> 0x%lx\n",
 944                 __FUNCTION__, addr, (long) iovp | offset);
 945
 946         pdir_start = &(ioc->pdir_base[pide]);
 947
 948         while (size > 0) {
 949                 ASSERT(((u8 *)pdir_start)[7] == 0); /* verify availability */
 950                 sba_io_pdir_entry(pdir_start, (unsigned long) addr);
 951
 952                 DBG_RUN("     pdir 0x%p %lx\n", pdir_start, *pdir_start);
 953
 954                 addr += iovp_size;
 955                 size -= iovp_size;
 956                 pdir_start++;
 957         }
 958         /* force pdir update */
 959         wmb();
 960
 961         /* form complete address */
 962 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
 963         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
 964         sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_map_single()");
 965         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
 966 #endif
 967         return SBA_IOVA(ioc, iovp, offset);
 968 }
 969
 970 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
 971 static SBA_INLINE void
 972 sba_mark_clean(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t size)
 973 {
 974         u32     iovp = (u32) SBA_IOVP(ioc,iova);
 975         int     off = PDIR_INDEX(iovp);
 976         void    *addr;
 977
 978         if (size <= iovp_size) {
 979                 addr = phys_to_virt(ioc->pdir_base[off] &
 980                                     ~0xE000000000000FFFULL);
 981                 mark_clean(addr, size);
 982         } else {
 983                 do {
 984                         addr = phys_to_virt(ioc->pdir_base[off] &
 985                                             ~0xE000000000000FFFULL);
 986                         mark_clean(addr, min(size, iovp_size));
 987                         off++;
 988                         size -= iovp_size;
 989                 } while (size > 0);
 990         }
 991 }
 992 #endif
 993
 994 /**
 995  * sba_unmap_single - unmap one IOVA and free resources
 996  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
 997  * @iova:  IOVA of driver buffer previously mapped.
 998  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
 999  * @dir:  R/W or both.
1000  *
1001  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1002  */
1003 void sba_unmap_single(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size, int dir)
1004 {
1005         struct ioc *ioc;
1006 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1007         struct sba_dma_pair *d;
1008 #endif
1009         unsigned long flags;
1010         dma_addr_t offset;
1011
1012         ioc = GET_IOC(dev);
1013         ASSERT(ioc);
1014
1015 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
1016         if (likely((iova & ioc->imask) != ioc->ibase)) {
1017                 /*
1018                 ** Address does not fall w/in IOVA, must be bypassing
1019                 */
1020                 DBG_BYPASS("sba_unmap_single() bypass addr: 0x%lx\n", iova);
1021
1022 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
1023                 if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1024                         mark_clean(phys_to_virt(iova), size);
1025                 }
1026 #endif
1027                 return;
1028         }
1029 #endif
1030         offset = iova & ~iovp_mask;
1031
1032         DBG_RUN("%s() iovp 0x%lx/%x\n",
1033                 __FUNCTION__, (long) iova, size);
1034
1035         iova ^= offset;        /* clear offset bits */
1036         size += offset;
1037         size = ROUNDUP(size, iovp_size);
1038
1039 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
1040         if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
1041                 sba_mark_clean(ioc, iova, size);
1042 #endif
1043
1044 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1045         spin_lock_irqsave(&ioc->saved_lock, flags);
1046         d = &(ioc->saved[ioc->saved_cnt]);
1047         d->iova = iova;
1048         d->size = size;
1049         if (unlikely(++(ioc->saved_cnt) >= DELAYED_RESOURCE_CNT)) {
1050                 int cnt = ioc->saved_cnt;
1051                 spin_lock(&ioc->res_lock);
1052                 while (cnt--) {
1053                         sba_mark_invalid(ioc, d->iova, d->size);
1054                         sba_free_range(ioc, d->iova, d->size);
1055                         d--;
1056                 }
1057                 ioc->saved_cnt = 0;
1058                 READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
1059                 spin_unlock(&ioc->res_lock);
1060         }
1061         spin_unlock_irqrestore(&ioc->saved_lock, flags);
1062 #else /* DELAYED_RESOURCE_CNT == 0 */
1063         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1064         sba_mark_invalid(ioc, iova, size);
1065         sba_free_range(ioc, iova, size);
1066         READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
1067         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1068 #endif /* DELAYED_RESOURCE_CNT == 0 */
1069 }
1070
1071
1072 /**
1073  * sba_alloc_coherent - allocate/map shared mem for DMA
1074  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1075  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
1076  * @dma_handle:  IOVA of new buffer.
1077  *
1078  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1079  */
1080 void *
1081 sba_alloc_coherent (struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flags)
1082 {
1083         struct ioc *ioc;
1084         void *addr;
1085
1086         ioc = GET_IOC(dev);
1087         ASSERT(ioc);
1088
1089 #ifdef CONFIG_NUMA
1090         {
1091                 struct page *page;
1092                 page = alloc_pages_node(ioc->node == MAX_NUMNODES ?
1093                                         numa_node_id() : ioc->node, flags,
1094                                         get_order(size));
1095
1096                 if (unlikely(!page))
1097                         return NULL;
1098
1099                 addr = page_address(page);
1100         }
1101 #else
1102         addr = (void *) __get_free_pages(flags, get_order(size));
1103 #endif
1104         if (unlikely(!addr))
1105                 return NULL;
1106
1107         memset(addr, 0, size);
1108         *dma_handle = virt_to_phys(addr);
1109
1110 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
1111         ASSERT(dev->coherent_dma_mask);
1112         /*
1113         ** Check if the PCI device can DMA to ptr... if so, just return ptr
1114         */
1115         if (likely((*dma_handle & ~dev->coherent_dma_mask) == 0)) {
1116                 DBG_BYPASS("sba_alloc_coherent() bypass mask/addr: 0x%lx/0x%lx\n",
1117                            dev->coherent_dma_mask, *dma_handle);
1118
1119                 return addr;
1120         }
1121 #endif
1122
1123         /*
1124          * If device can't bypass or bypass is disabled, pass the 32bit fake
1125          * device to map single to get an iova mapping.
1126          */
1127         *dma_handle = sba_map_single(&ioc->sac_only_dev->dev, addr, size, 0);
1128
1129         return addr;
1130 }
1131
1132
1133 /**
1134  * sba_free_coherent - free/unmap shared mem for DMA
1135  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1136  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
1137  * @vaddr:  virtual address IOVA of "consistent" buffer.
1138  * @dma_handler:  IO virtual address of "consistent" buffer.
1139  *
1140  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1141  */
1142 void sba_free_coherent (struct device *dev, size_t size, void *vaddr, dma_addr_t dma_handle)
1143 {
1144         sba_unmap_single(dev, dma_handle, size, 0);
1145         free_pages((unsigned long) vaddr, get_order(size));
1146 }
1147
1148
1149 /*
1150 ** Since 0 is a valid pdir_base index value, can't use that
1151 ** to determine if a value is valid or not. Use a flag to indicate
1152 ** the SG list entry contains a valid pdir index.
1153 */
1154 #define PIDE_FLAG 0x1UL
1155
1156 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1157 int dump_run_sg = 0;
1158 #endif
1159
1160
1161 /**
1162  * sba_fill_pdir - write allocated SG entries into IO PDIR
1163  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
1164  * @startsg:  list of IOVA/size pairs
1165  * @nents: number of entries in startsg list
1166  *
1167  * Take preprocessed SG list and write corresponding entries
1168  * in the IO PDIR.
1169  */
1170
1171 static SBA_INLINE int
1172 sba_fill_pdir(
1173         struct ioc *ioc,
1174         struct scatterlist *startsg,
1175         int nents)
1176 {
1177         struct scatterlist *dma_sg = startsg;   /* pointer to current DMA */
1178         int n_mappings = 0;
1179         u64 *pdirp = NULL;
1180         unsigned long dma_offset = 0;
1181
1182         while (nents-- > 0) {
1183                 int     cnt = startsg->dma_length;
1184                 startsg->dma_length = 0;
1185
1186 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1187                 if (dump_run_sg)
1188                         printk(" %2d : %08lx/%05x %p\n",
1189                                 nents, startsg->dma_address, cnt,
1190                                 sba_sg_address(startsg));
1191 #else
1192                 DBG_RUN_SG(" %d : %08lx/%05x %p\n",
1193                                 nents, startsg->dma_address, cnt,
1194                                 sba_sg_address(startsg));
1195 #endif
1196                 /*
1197                 ** Look for the start of a new DMA stream
1198                 */
1199                 if (startsg->dma_address & PIDE_FLAG) {
1200                         u32 pide = startsg->dma_address & ~PIDE_FLAG;
1201                         dma_offset = (unsigned long) pide & ~iovp_mask;
1202                         startsg->dma_address = 0;
1203                         if (n_mappings)
1204                                 dma_sg = sg_next(dma_sg);
1205                         dma_sg->dma_address = pide | ioc->ibase;
1206                         pdirp = &(ioc->pdir_base[pide >> iovp_shift]);
1207                         n_mappings++;
1208                 }
1209
1210                 /*
1211                 ** Look for a VCONTIG chunk
1212                 */
1213                 if (cnt) {
1214                         unsigned long vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1215                         ASSERT(pdirp);
1216
1217                         /* Since multiple Vcontig blocks could make up
1218                         ** one DMA stream, *add* cnt to dma_len.
1219                         */
1220                         dma_sg->dma_length += cnt;
1221                         cnt += dma_offset;
1222                         dma_offset=0;   /* only want offset on first chunk */
1223                         cnt = ROUNDUP(cnt, iovp_size);
1224                         do {
1225                                 sba_io_pdir_entry(pdirp, vaddr);
1226                                 vaddr += iovp_size;
1227                                 cnt -= iovp_size;
1228                                 pdirp++;
1229                         } while (cnt > 0);
1230                 }
1231                 startsg = sg_next(startsg);
1232         }
1233         /* force pdir update */
1234         wmb();
1235
1236 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1237         dump_run_sg = 0;
1238 #endif
1239         return(n_mappings);
1240 }
1241
1242
1243 /*
1244 ** Two address ranges are DMA contiguous *iff* "end of prev" and
1245 ** "start of next" are both on an IOV page boundary.
1246 **
1247 ** (shift left is a quick trick to mask off upper bits)
1248 */
1249 #define DMA_CONTIG(__X, __Y) \
1250         (((((unsigned long) __X) | ((unsigned long) __Y)) << (BITS_PER_LONG - iovp_shift)) == 0UL)
1251
1252
1253 /**
1254  * sba_coalesce_chunks - preprocess the SG list
1255  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
1256  * @startsg:  list of IOVA/size pairs
1257  * @nents: number of entries in startsg list
1258  *
1259  * First pass is to walk the SG list and determine where the breaks are
1260  * in the DMA stream. Allocates PDIR entries but does not fill them.
1261  * Returns the number of DMA chunks.
1262  *
1263  * Doing the fill separate from the coalescing/allocation keeps the
1264  * code simpler. Future enhancement could make one pass through
1265  * the sglist do both.
1266  */
1267 static SBA_INLINE int
1268 sba_coalesce_chunks( struct ioc *ioc,
1269         struct scatterlist *startsg,
1270         int nents)
1271 {
1272         struct scatterlist *vcontig_sg;    /* VCONTIG chunk head */
1273         unsigned long vcontig_len;         /* len of VCONTIG chunk */
1274         unsigned long vcontig_end;
1275         struct scatterlist *dma_sg;        /* next DMA stream head */
1276         unsigned long dma_offset, dma_len; /* start/len of DMA stream */
1277         int n_mappings = 0;
1278
1279         while (nents > 0) {
1280                 unsigned long vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1281
1282                 /*
1283                 ** Prepare for first/next DMA stream
1284                 */
1285                 dma_sg = vcontig_sg = startsg;
1286                 dma_len = vcontig_len = vcontig_end = startsg->length;
1287                 vcontig_end +=  vaddr;
1288                 dma_offset = vaddr & ~iovp_mask;
1289
1290                 /* PARANOID: clear entries */
1291                 startsg->dma_address = startsg->dma_length = 0;
1292
1293                 /*
1294                 ** This loop terminates one iteration "early" since
1295                 ** it's always looking one "ahead".
1296                 */
1297                 while (--nents > 0) {
1298                         unsigned long vaddr;    /* tmp */
1299
1300                         startsg = sg_next(startsg);
1301
1302                         /* PARANOID */
1303                         startsg->dma_address = startsg->dma_length = 0;
1304
1305                         /* catch brokenness in SCSI layer */
1306                         ASSERT(startsg->length <= DMA_CHUNK_SIZE);
1307
1308                         /*
1309                         ** First make sure current dma stream won't
1310                         ** exceed DMA_CHUNK_SIZE if we coalesce the
1311                         ** next entry.
1312                         */
1313                         if (((dma_len + dma_offset + startsg->length + ~iovp_mask) & iovp_mask)
1314                             > DMA_CHUNK_SIZE)
1315                                 break;
1316
1317                         /*
1318                         ** Then look for virtually contiguous blocks.
1319                         **
1320                         ** append the next transaction?
1321                         */
1322                         vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1323                         if  (vcontig_end == vaddr)
1324                         {
1325                                 vcontig_len += startsg->length;
1326                                 vcontig_end += startsg->length;
1327                                 dma_len     += startsg->length;
1328                                 continue;
1329                         }
1330
1331 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1332                         dump_run_sg = (vcontig_len > iovp_size);
1333 #endif
1334
1335                         /*
1336                         ** Not virtually contigous.
1337                         ** Terminate prev chunk.
1338                         ** Start a new chunk.
1339                         **
1340                         ** Once we start a new VCONTIG chunk, dma_offset
1341                         ** can't change. And we need the offset from the first
1342                         ** chunk - not the last one. Ergo Successive chunks
1343                         ** must start on page boundaries and dove tail
1344                         ** with it's predecessor.
1345                         */
1346                         vcontig_sg->dma_length = vcontig_len;
1347
1348                         vcontig_sg = startsg;
1349                         vcontig_len = startsg->length;
1350
1351                         /*
1352                         ** 3) do the entries end/start on page boundaries?
1353                         **    Don't update vcontig_end until we've checked.
1354                         */
1355                         if (DMA_CONTIG(vcontig_end, vaddr))
1356                         {
1357                                 vcontig_end = vcontig_len + vaddr;
1358                                 dma_len += vcontig_len;
1359                                 continue;
1360                         } else {
1361                                 break;
1362                         }
1363                 }
1364
1365                 /*
1366                 ** End of DMA Stream
1367                 ** Terminate last VCONTIG block.
1368                 ** Allocate space for DMA stream.
1369                 */
1370                 vcontig_sg->dma_length = vcontig_len;
1371                 dma_len = (dma_len + dma_offset + ~iovp_mask) & iovp_mask;
1372                 ASSERT(dma_len <= DMA_CHUNK_SIZE);
1373                 dma_sg->dma_address = (dma_addr_t) (PIDE_FLAG
1374                         | (sba_alloc_range(ioc, dma_len) << iovp_shift)
1375                         | dma_offset);
1376                 n_mappings++;
1377         }
1378
1379         return n_mappings;
1380 }
1381
1382
1383 /**
1384  * sba_map_sg - map Scatter/Gather list
1385  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1386  * @sglist:  array of buffer/length pairs
1387  * @nents:  number of entries in list
1388  * @dir:  R/W or both.
1389  *
1390  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1391  */
1392 int sba_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sglist, int nents, int dir)
1393 {
1394         struct ioc *ioc;
1395         int coalesced, filled = 0;
1396 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1397         unsigned long flags;
1398 #endif
1399 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
1400         struct scatterlist *sg;
1401 #endif
1402
1403         DBG_RUN_SG("%s() START %d entries\n", __FUNCTION__, nents);
1404         ioc = GET_IOC(dev);
1405         ASSERT(ioc);
1406
1407 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
1408         ASSERT(to_pci_dev(dev)->dma_mask);
1409         if (likely((ioc->dma_mask & ~to_pci_dev(dev)->dma_mask) == 0)) {
1410                 for_each_sg(sglist, sg, nents, filled) {
1411                         sg->dma_length = sg->length;
1412                         sg->dma_address = virt_to_phys(sba_sg_address(sg));
1413                 }
1414                 return filled;
1415         }
1416 #endif
1417         /* Fast path single entry scatterlists. */
1418         if (nents == 1) {
1419                 sglist->dma_length = sglist->length;
1420                 sglist->dma_address = sba_map_single(dev, sba_sg_address(sglist), sglist->length, dir);
1421                 return 1;
1422         }
1423
1424 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1425         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1426         if (sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_map_sg()"))
1427         {
1428                 sba_dump_sg(ioc, sglist, nents);
1429                 panic("Check before sba_map_sg()");
1430         }
1431         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1432 #endif
1433
1434         prefetch(ioc->res_hint);
1435
1436         /*
1437         ** First coalesce the chunks and allocate I/O pdir space
1438         **
1439         ** If this is one DMA stream, we can properly map using the
1440         ** correct virtual address associated with each DMA page.
1441         ** w/o this association, we wouldn't have coherent DMA!
1442         ** Access to the virtual address is what forces a two pass algorithm.
1443         */
1444         coalesced = sba_coalesce_chunks(ioc, sglist, nents);
1445
1446         /*
1447         ** Program the I/O Pdir
1448         **
1449         ** map the virtual addresses to the I/O Pdir
1450         ** o dma_address will contain the pdir index
1451         ** o dma_len will contain the number of bytes to map
1452         ** o address contains the virtual address.
1453         */
1454         filled = sba_fill_pdir(ioc, sglist, nents);
1455
1456 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1457         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1458         if (sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_map_sg()"))
1459         {
1460                 sba_dump_sg(ioc, sglist, nents);
1461                 panic("Check after sba_map_sg()\n");
1462         }
1463         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1464 #endif
1465
1466         ASSERT(coalesced == filled);
1467         DBG_RUN_SG("%s() DONE %d mappings\n", __FUNCTION__, filled);
1468
1469         return filled;
1470 }
1471
1472
1473 /**
1474  * sba_unmap_sg - unmap Scatter/Gather list
1475  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1476  * @sglist:  array of buffer/length pairs
1477  * @nents:  number of entries in list
1478  * @dir:  R/W or both.
1479  *
1480  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1481  */
1482 void sba_unmap_sg (struct device *dev, struct scatterlist *sglist, int nents, int dir)
1483 {
1484 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1485         struct ioc *ioc;
1486         unsigned long flags;
1487 #endif
1488
1489         DBG_RUN_SG("%s() START %d entries,  %p,%x\n",
1490                 __FUNCTION__, nents, sba_sg_address(sglist), sglist->length);
1491
1492 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1493         ioc = GET_IOC(dev);
1494         ASSERT(ioc);
1495
1496         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1497         sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_unmap_sg()");
1498         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1499 #endif
1500
1501         while (nents && sglist->dma_length) {
1502
1503                 sba_unmap_single(dev, sglist->dma_address, sglist->dma_length, dir);
1504                 sglist = sg_next(sglist);
1505                 nents--;
1506         }
1507
1508         DBG_RUN_SG("%s() DONE (nents %d)\n", __FUNCTION__,  nents);
1509
1510 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1511         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1512         sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_unmap_sg()");
1513         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1514 #endif
1515
1516 }
1517
1518 /**************************************************************
1519 *
1520 *   Initialization and claim
1521 *
1522 ***************************************************************/
1523
1524 static void __init
1525 ioc_iova_init(struct ioc *ioc)
1526 {
1527         int tcnfg;
1528         int agp_found = 0;
1529         struct pci_dev *device = NULL;
1530 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1531         unsigned long index;
1532 #endif
1533
1534         /*
1535         ** Firmware programs the base and size of a "safe IOVA space"
1536         ** (one that doesn't overlap memory or LMMIO space) in the
1537         ** IBASE and IMASK registers.
1538         */
1539         ioc->ibase = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE) & ~0x1UL;
1540         ioc->imask = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IMASK) | 0xFFFFFFFF00000000UL;
1541
1542         ioc->iov_size = ~ioc->imask + 1;
1543
1544         DBG_INIT("%s() hpa %p IOV base 0x%lx mask 0x%lx (%dMB)\n",
1545                 __FUNCTION__, ioc->ioc_hpa, ioc->ibase, ioc->imask,
1546                 ioc->iov_size >> 20);
1547
1548         switch (iovp_size) {
1549                 case  4*1024: tcnfg = 0; break;
1550                 case  8*1024: tcnfg = 1; break;
1551                 case 16*1024: tcnfg = 2; break;
1552                 case 64*1024: tcnfg = 3; break;
1553                 default:
1554                         panic(PFX "Unsupported IOTLB page size %ldK",
1555                                 iovp_size >> 10);
1556                         break;
1557         }
1558         WRITE_REG(tcnfg, ioc->ioc_hpa + IOC_TCNFG);
1559
1560         ioc->pdir_size = (ioc->iov_size / iovp_size) * PDIR_ENTRY_SIZE;
1561         ioc->pdir_base = (void *) __get_free_pages(GFP_KERNEL,
1562                                                    get_order(ioc->pdir_size));
1563         if (!ioc->pdir_base)
1564                 panic(PFX "Couldn't allocate I/O Page Table\n");
1565
1566         memset(ioc->pdir_base, 0, ioc->pdir_size);
1567
1568         DBG_INIT("%s() IOV page size %ldK pdir %p size %x\n", __FUNCTION__,
1569                 iovp_size >> 10, ioc->pdir_base, ioc->pdir_size);
1570
1571         ASSERT(ALIGN((unsigned long) ioc->pdir_base, 4*1024) == (unsigned long) ioc->pdir_base);
1572         WRITE_REG(virt_to_phys(ioc->pdir_base), ioc->ioc_hpa + IOC_PDIR_BASE);
1573
1574         /*
1575         ** If an AGP device is present, only use half of the IOV space
1576         ** for PCI DMA.  Unfortunately we can't know ahead of time
1577         ** whether GART support will actually be used, for now we
1578         ** can just key on an AGP device found in the system.
1579         ** We program the next pdir index after we stop w/ a key for
1580         ** the GART code to handshake on.
1581         */
1582         for_each_pci_dev(device)
1583                 agp_found |= pci_find_capability(device, PCI_CAP_ID_AGP);
1584
1585         if (agp_found && reserve_sba_gart) {
1586                 printk(KERN_INFO PFX "reserving %dMb of IOVA space at 0x%lx for agpgart\n",
1587                       ioc->iov_size/2 >> 20, ioc->ibase + ioc->iov_size/2);
1588                 ioc->pdir_size /= 2;
1589                 ((u64 *)ioc->pdir_base)[PDIR_INDEX(ioc->iov_size/2)] = ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE;
1590         }
1591 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1592         /*
1593         ** Check to see if the spill page has been allocated, we don't need more than
1594         ** one across multiple SBAs.
1595         */
1596         if (!prefetch_spill_page) {
1597                 char *spill_poison = "SBAIOMMU POISON";
1598                 int poison_size = 16;
1599                 void *poison_addr, *addr;
1600
1601                 addr = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL, get_order(iovp_size));
1602                 if (!addr)
1603                         panic(PFX "Couldn't allocate PDIR spill page\n");
1604
1605                 poison_addr = addr;
1606                 for ( ; (u64) poison_addr < addr + iovp_size; poison_addr += poison_size)
1607                         memcpy(poison_addr, spill_poison, poison_size);
1608
1609                 prefetch_spill_page = virt_to_phys(addr);
1610
1611                 DBG_INIT("%s() prefetch spill addr: 0x%lx\n", __FUNCTION__, prefetch_spill_page);
1612         }
1613         /*
1614         ** Set all the PDIR entries valid w/ the spill page as the target
1615         */
1616         for (index = 0 ; index < (ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE) ; index++)
1617                 ((u64 *)ioc->pdir_base)[index] = (0x80000000000000FF | prefetch_spill_page);
1618 #endif
1619
1620         /* Clear I/O TLB of any possible entries */
1621         WRITE_REG(ioc->ibase | (get_iovp_order(ioc->iov_size) + iovp_shift), ioc->ioc_hpa + IOC_PCOM);
1622         READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_PCOM);
1623
1624         /* Enable IOVA translation */
1625         WRITE_REG(ioc->ibase | 1, ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE);
1626         READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE);
1627 }
1628
1629 static void __init
1630 ioc_resource_init(struct ioc *ioc)
1631 {
1632         spin_lock_init(&ioc->res_lock);
1633 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1634         spin_lock_init(&ioc->saved_lock);
1635 #endif
1636
1637         /* resource map size dictated by pdir_size */
1638         ioc->res_size = ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE; /* entries */
1639         ioc->res_size >>= 3;  /* convert bit count to byte count */
1640         DBG_INIT("%s() res_size 0x%x\n", __FUNCTION__, ioc->res_size);
1641
1642         ioc->res_map = (char *) __get_free_pages(GFP_KERNEL,
1643                                                  get_order(ioc->res_size));
1644         if (!ioc->res_map)
1645                 panic(PFX "Couldn't allocate resource map\n");
1646
1647         memset(ioc->res_map, 0, ioc->res_size);
1648         /* next available IOVP - circular search */
1649         ioc->res_hint = (unsigned long *) ioc->res_map;
1650
1651 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1652         /* Mark first bit busy - ie no IOVA 0 */
1653         ioc->res_map[0] = 0x1;
1654         ioc->pdir_base[0] = 0x8000000000000000ULL | ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE;
1655 #endif
1656 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1657         /* Mark the last resource used so we don't prefetch beyond IOVA space */
1658         ioc->res_map[ioc->res_size - 1] |= 0x80UL; /* res_map is chars */
1659         ioc->pdir_base[(ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE) - 1] = (0x80000000000000FF
1660                                                               | prefetch_spill_page);
1661 #endif
1662
1663         DBG_INIT("%s() res_map %x %p\n", __FUNCTION__,
1664                  ioc->res_size, (void *) ioc->res_map);
1665 }
1666
1667 static void __init
1668 ioc_sac_init(struct ioc *ioc)
1669 {
1670         struct pci_dev *sac = NULL;
1671         struct pci_controller *controller = NULL;
1672
1673         /*
1674          * pci_alloc_coherent() must return a DMA address which is
1675          * SAC (single address cycle) addressable, so allocate a
1676          * pseudo-device to enforce that.
1677          */
1678         sac = kzalloc(sizeof(*sac), GFP_KERNEL);
1679         if (!sac)
1680                 panic(PFX "Couldn't allocate struct pci_dev");
1681
1682         controller = kzalloc(sizeof(*controller), GFP_KERNEL);
1683         if (!controller)
1684                 panic(PFX "Couldn't allocate struct pci_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 = kzalloc(sizeof(*ioc), GFP_KERNEL);
1742         if (!ioc)
1743                 return NULL;
1744
1745         ioc->next = ioc_list;
1746         ioc_list = ioc;
1747
1748         ioc->handle = handle;
1749         ioc->ioc_hpa = ioremap(hpa, 0x1000);
1750
1751         ioc->func_id = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_FUNC_ID);
1752         ioc->rev = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_FCLASS) & 0xFFUL;
1753         ioc->dma_mask = 0xFFFFFFFFFFFFFFFFUL;   /* conservative */
1754
1755         for (info = ioc_iommu_info; info < ioc_iommu_info + ARRAY_SIZE(ioc_iommu_info); info++) {
1756                 if (ioc->func_id == info->func_id) {
1757                         ioc->name = info->name;
1758                         if (info->init)
1759                                 (info->init)(ioc);
1760                 }
1761         }
1762
1763         iovp_size = (1 << iovp_shift);
1764         iovp_mask = ~(iovp_size - 1);
1765
1766         DBG_INIT("%s: PAGE_SIZE %ldK, iovp_size %ldK\n", __FUNCTION__,
1767                 PAGE_SIZE >> 10, iovp_size >> 10);
1768
1769         if (!ioc->name) {
1770                 ioc->name = kmalloc(24, GFP_KERNEL);
1771                 if (ioc->name)
1772                         sprintf((char *) ioc->name, "Unknown (%04x:%04x)",
1773                                 ioc->func_id & 0xFFFF, (ioc->func_id >> 16) & 0xFFFF);
1774                 else
1775                         ioc->name = "Unknown";
1776         }
1777
1778         ioc_iova_init(ioc);
1779         ioc_resource_init(ioc);
1780         ioc_sac_init(ioc);
1781
1782         if ((long) ~iovp_mask > (long) ia64_max_iommu_merge_mask)
1783                 ia64_max_iommu_merge_mask = ~iovp_mask;
1784
1785         printk(KERN_INFO PFX
1786                 "%s %d.%d HPA 0x%lx IOVA space %dMb at 0x%lx\n",
1787                 ioc->name, (ioc->rev >> 4) & 0xF, ioc->rev & 0xF,
1788                 hpa, ioc->iov_size >> 20, ioc->ibase);
1789
1790         return ioc;
1791 }
1792
1793
1794
1795 /**************************************************************************
1796 **
1797 **   SBA initialization code (HW and SW)
1798 **
1799 **   o identify SBA chip itself
1800 **   o FIXME: initialize DMA hints for reasonable defaults
1801 **
1802 **************************************************************************/
1803
1804 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1805 static void *
1806 ioc_start(struct seq_file *s, loff_t *pos)
1807 {
1808         struct ioc *ioc;
1809         loff_t n = *pos;
1810
1811         for (ioc = ioc_list; ioc; ioc = ioc->next)
1812                 if (!n--)
1813                         return ioc;
1814
1815         return NULL;
1816 }
1817
1818 static void *
1819 ioc_next(struct seq_file *s, void *v, loff_t *pos)
1820 {
1821         struct ioc *ioc = v;
1822
1823         ++*pos;
1824         return ioc->next;
1825 }
1826
1827 static void
1828 ioc_stop(struct seq_file *s, void *v)
1829 {
1830 }
1831
1832 static int
1833 ioc_show(struct seq_file *s, void *v)
1834 {
1835         struct ioc *ioc = v;
1836         unsigned long *res_ptr = (unsigned long *)ioc->res_map;
1837         int i, used = 0;
1838
1839         seq_printf(s, "Hewlett Packard %s IOC rev %d.%d\n",
1840                 ioc->name, ((ioc->rev >> 4) & 0xF), (ioc->rev & 0xF));
1841 #ifdef CONFIG_NUMA
1842         if (ioc->node != MAX_NUMNODES)
1843                 seq_printf(s, "NUMA node       : %d\n", ioc->node);
1844 #endif
1845         seq_printf(s, "IOVA size       : %ld MB\n", ((ioc->pdir_size >> 3) * iovp_size)/(1024*1024));
1846         seq_printf(s, "IOVA page size  : %ld kb\n", iovp_size/1024);
1847
1848         for (i = 0; i < (ioc->res_size / sizeof(unsigned long)); ++i, ++res_ptr)
1849                 used += hweight64(*res_ptr);
1850
1851         seq_printf(s, "PDIR size       : %d entries\n", ioc->pdir_size >> 3);
1852         seq_printf(s, "PDIR used       : %d entries\n", used);
1853
1854 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
1855         {
1856                 unsigned long i = 0, avg = 0, min, max;
1857                 min = max = ioc->avg_search[0];
1858                 for (i = 0; i < SBA_SEARCH_SAMPLE; i++) {
1859                         avg += ioc->avg_search[i];
1860                         if (ioc->avg_search[i] > max) max = ioc->avg_search[i];
1861                         if (ioc->avg_search[i] < min) min = ioc->avg_search[i];
1862                 }
1863                 avg /= SBA_SEARCH_SAMPLE;
1864                 seq_printf(s, "Bitmap search   : %ld/%ld/%ld (min/avg/max CPU Cycles/IOVA page)\n",
1865                            min, avg, max);
1866         }
1867 #endif
1868 #ifndef ALLOW_IOV_BYPASS
1869          seq_printf(s, "IOVA bypass disabled\n");
1870 #endif
1871         return 0;
1872 }
1873
1874 static struct seq_operations ioc_seq_ops = {
1875         .start = ioc_start,
1876         .next  = ioc_next,
1877         .stop  = ioc_stop,
1878         .show  = ioc_show
1879 };
1880
1881 static int
1882 ioc_open(struct inode *inode, struct file *file)
1883 {
1884         return seq_open(file, &ioc_seq_ops);
1885 }
1886
1887 static const struct file_operations ioc_fops = {
1888         .open    = ioc_open,
1889         .read    = seq_read,
1890         .llseek  = seq_lseek,
1891         .release = seq_release
1892 };
1893
1894 static void __init
1895 ioc_proc_init(void)
1896 {
1897         struct proc_dir_entry *dir, *entry;
1898
1899         dir = proc_mkdir("bus/mckinley", NULL);
1900         if (!dir)
1901                 return;
1902
1903         entry = create_proc_entry(ioc_list->name, 0, dir);
1904         if (entry)
1905                 entry->proc_fops = &ioc_fops;
1906 }
1907 #endif
1908
1909 static void
1910 sba_connect_bus(struct pci_bus *bus)
1911 {
1912         acpi_handle handle, parent;
1913         acpi_status status;
1914         struct ioc *ioc;
1915
1916         if (!PCI_CONTROLLER(bus))
1917                 panic(PFX "no sysdata on bus %d!\n", bus->number);
1918
1919         if (PCI_CONTROLLER(bus)->iommu)
1920                 return;
1921
1922         handle = PCI_CONTROLLER(bus)->acpi_handle;
1923         if (!handle)
1924                 return;
1925
1926         /*
1927          * The IOC scope encloses PCI root bridges in the ACPI
1928          * namespace, so work our way out until we find an IOC we
1929          * claimed previously.
1930          */
1931         do {
1932                 for (ioc = ioc_list; ioc; ioc = ioc->next)
1933                         if (ioc->handle == handle) {
1934                                 PCI_CONTROLLER(bus)->iommu = ioc;
1935                                 return;
1936                         }
1937
1938                 status = acpi_get_parent(handle, &parent);
1939                 handle = parent;
1940         } while (ACPI_SUCCESS(status));
1941
1942         printk(KERN_WARNING "No IOC for PCI Bus %04x:%02x in ACPI\n", pci_domain_nr(bus), bus->number);
1943 }
1944
1945 #ifdef CONFIG_NUMA
1946 static void __init
1947 sba_map_ioc_to_node(struct ioc *ioc, acpi_handle handle)
1948 {
1949         unsigned int node;
1950         int pxm;
1951
1952         ioc->node = MAX_NUMNODES;
1953
1954         pxm = acpi_get_pxm(handle);
1955
1956         if (pxm < 0)
1957                 return;
1958
1959         node = pxm_to_node(pxm);
1960
1961         if (node >= MAX_NUMNODES || !node_online(node))
1962                 return;
1963
1964         ioc->node = node;
1965         return;
1966 }
1967 #else
1968 #define sba_map_ioc_to_node(ioc, handle)
1969 #endif
1970
1971 static int __init
1972 acpi_sba_ioc_add(struct acpi_device *device)
1973 {
1974         struct ioc *ioc;
1975         acpi_status status;
1976         u64 hpa, length;
1977         struct acpi_buffer buffer;
1978         struct acpi_device_info *dev_info;
1979
1980         status = hp_acpi_csr_space(device->handle, &hpa, &length);
1981         if (ACPI_FAILURE(status))
1982                 return 1;
1983
1984         buffer.length = ACPI_ALLOCATE_LOCAL_BUFFER;
1985         status = acpi_get_object_info(device->handle, &buffer);
1986         if (ACPI_FAILURE(status))
1987                 return 1;
1988         dev_info = buffer.pointer;
1989
1990         /*
1991          * For HWP0001, only SBA appears in ACPI namespace.  It encloses the PCI
1992          * root bridges, and its CSR space includes the IOC function.
1993          */
1994         if (strncmp("HWP0001", dev_info->hardware_id.value, 7) == 0) {
1995                 hpa += ZX1_IOC_OFFSET;
1996                 /* zx1 based systems default to kernel page size iommu pages */
1997                 if (!iovp_shift)
1998                         iovp_shift = min(PAGE_SHIFT, 16);
1999         }
2000         kfree(dev_info);
2001
2002         /*
2003          * default anything not caught above or specified on cmdline to 4k
2004          * iommu page size
2005          */
2006         if (!iovp_shift)
2007                 iovp_shift = 12;
2008
2009         ioc = ioc_init(hpa, device->handle);
2010         if (!ioc)
2011                 return 1;
2012
2013         /* setup NUMA node association */
2014         sba_map_ioc_to_node(ioc, device->handle);
2015         return 0;
2016 }
2017
2018 static const struct acpi_device_id hp_ioc_iommu_device_ids[] = {
2019         {"HWP0001", 0},
2020         {"HWP0004", 0},
2021         {"", 0},
2022 };
2023 static struct acpi_driver acpi_sba_ioc_driver = {
2024         .name           = "IOC IOMMU Driver",
2025         .ids            = hp_ioc_iommu_device_ids,
2026         .ops            = {
2027                 .add    = acpi_sba_ioc_add,
2028         },
2029 };
2030
2031 static int __init
2032 sba_init(void)
2033 {
2034         if (!ia64_platform_is("hpzx1") && !ia64_platform_is("hpzx1_swiotlb"))
2035                 return 0;
2036
2037 #if defined(CONFIG_IA64_GENERIC) && defined(CONFIG_CRASH_DUMP)
2038         /* If we are booting a kdump kernel, the sba_iommu will
2039          * cause devices that were not shutdown properly to MCA
2040          * as soon as they are turned back on.  Our only option for
2041          * a successful kdump kernel boot is to use the swiotlb.
2042          */
2043         if (elfcorehdr_addr < ELFCORE_ADDR_MAX) {
2044                 if (swiotlb_late_init_with_default_size(64 * (1<<20)) != 0)
2045                         panic("Unable to initialize software I/O TLB:"
2046                                   " Try machvec=dig boot option");
2047                 machvec_init("dig");
2048                 return 0;
2049         }
2050 #endif
2051
2052         acpi_bus_register_driver(&acpi_sba_ioc_driver);
2053         if (!ioc_list) {
2054 #ifdef CONFIG_IA64_GENERIC
2055                 /*
2056                  * If we didn't find something sba_iommu can claim, we
2057                  * need to setup the swiotlb and switch to the dig machvec.
2058                  */
2059                 if (swiotlb_late_init_with_default_size(64 * (1<<20)) != 0)
2060                         panic("Unable to find SBA IOMMU or initialize "
2061                               "software I/O TLB: Try machvec=dig boot option");
2062                 machvec_init("dig");
2063 #else
2064                 panic("Unable to find SBA IOMMU: Try a generic or DIG kernel");
2065 #endif
2066                 return 0;
2067         }
2068
2069 #if defined(CONFIG_IA64_GENERIC) || defined(CONFIG_IA64_HP_ZX1_SWIOTLB)
2070         /*
2071          * hpzx1_swiotlb needs to have a fairly small swiotlb bounce
2072          * buffer setup to support devices with smaller DMA masks than
2073          * sba_iommu can handle.
2074          */
2075         if (ia64_platform_is("hpzx1_swiotlb")) {
2076                 extern void hwsw_init(void);
2077
2078                 hwsw_init();
2079         }
2080 #endif
2081
2082 #ifdef CONFIG_PCI
2083         {
2084                 struct pci_bus *b = NULL;
2085                 while ((b = pci_find_next_bus(b)) != NULL)
2086                         sba_connect_bus(b);
2087         }
2088 #endif
2089
2090 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2091         ioc_proc_init();
2092 #endif
2093         return 0;
2094 }
2095
2096 subsys_initcall(sba_init); /* must be initialized after ACPI etc., but before any drivers... */
2097
2098 static int __init
2099 nosbagart(char *str)
2100 {
2101         reserve_sba_gart = 0;
2102         return 1;
2103 }
2104
2105 int
2106 sba_dma_supported (struct device *dev, u64 mask)
2107 {
2108         /* make sure it's at least 32bit capable */
2109         return ((mask & 0xFFFFFFFFUL) == 0xFFFFFFFFUL);
2110 }
2111
2112 int
2113 sba_dma_mapping_error (dma_addr_t dma_addr)
2114 {
2115         return 0;
2116 }
2117
2118 __setup("nosbagart", nosbagart);
2119
2120 static int __init
2121 sba_page_override(char *str)
2122 {
2123         unsigned long page_size;
2124
2125         page_size = memparse(str, &str);
2126         switch (page_size) {
2127                 case 4096:
2128                 case 8192:
2129                 case 16384:
2130                 case 65536:
2131                         iovp_shift = ffs(page_size) - 1;
2132                         break;
2133                 default:
2134                         printk("%s: unknown/unsupported iommu page size %ld\n",
2135                                __FUNCTION__, page_size);
2136         }
2137
2138         return 1;
2139 }
2140
2141 __setup("sbapagesize=",sba_page_override);
2142
2143 EXPORT_SYMBOL(sba_dma_mapping_error);
2144 EXPORT_SYMBOL(sba_map_single);
2145 EXPORT_SYMBOL(sba_unmap_single);
2146 EXPORT_SYMBOL(sba_map_sg);
2147 EXPORT_SYMBOL(sba_unmap_sg);
2148 EXPORT_SYMBOL(sba_dma_supported);
2149 EXPORT_SYMBOL(sba_alloc_coherent);
2150 EXPORT_SYMBOL(sba_free_coherent);