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