Merge master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/perex/alsa
[pandora-kernel.git] / arch / powerpc / platforms / pseries / iommu.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
3  *
4  * Rewrite, cleanup:
5  *
6  * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@lixom.net>, IBM Corporation
7  * Copyright (C) 2006 Olof Johansson <olof@lixom.net>
8  *
9  * Dynamic DMA mapping support, pSeries-specific parts, both SMP and LPAR.
10  *
11  *
12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
13  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
14  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
15  * (at your option) any later version.
16  *
17  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
20  * GNU General Public License for more details.
21  *
22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
23  * along with this program; if not, write to the Free Software
24  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
25  */
26
27 #include <linux/config.h>
28 #include <linux/init.h>
29 #include <linux/types.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/mm.h>
32 #include <linux/spinlock.h>
33 #include <linux/string.h>
34 #include <linux/pci.h>
35 #include <linux/dma-mapping.h>
36 #include <asm/io.h>
37 #include <asm/prom.h>
38 #include <asm/rtas.h>
39 #include <asm/iommu.h>
40 #include <asm/pci-bridge.h>
41 #include <asm/machdep.h>
42 #include <asm/abs_addr.h>
43 #include <asm/pSeries_reconfig.h>
44 #include <asm/firmware.h>
45 #include <asm/tce.h>
46 #include <asm/ppc-pci.h>
47 #include <asm/udbg.h>
48
49 #include "plpar_wrappers.h"
50
51 #define DBG(fmt...)
52
53 static void tce_build_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index,
54                               long npages, unsigned long uaddr,
55                               enum dma_data_direction direction)
56 {
57         u64 proto_tce;
58         u64 *tcep;
59         u64 rpn;
60
61         index <<= TCE_PAGE_FACTOR;
62         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
63
64         proto_tce = TCE_PCI_READ; // Read allowed
65
66         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
67                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
68
69         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
70
71         while (npages--) {
72                 /* can't move this out since we might cross LMB boundary */
73                 rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
74                 *tcep = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
75
76                 uaddr += TCE_PAGE_SIZE;
77                 tcep++;
78         }
79 }
80
81
82 static void tce_free_pSeries(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
83 {
84         u64 *tcep;
85
86         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
87         index <<= TCE_PAGE_FACTOR;
88
89         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
90
91         while (npages--)
92                 *(tcep++) = 0;
93 }
94
95 static unsigned long tce_get_pseries(struct iommu_table *tbl, long index)
96 {
97         u64 *tcep;
98
99         index <<= TCE_PAGE_FACTOR;
100         tcep = ((u64 *)tbl->it_base) + index;
101
102         return *tcep;
103 }
104
105 static void tce_build_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
106                                 long npages, unsigned long uaddr,
107                                 enum dma_data_direction direction)
108 {
109         u64 rc;
110         u64 proto_tce, tce;
111         u64 rpn;
112
113         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
114         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
115
116         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
117         proto_tce = TCE_PCI_READ;
118         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
119                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
120
121         while (npages--) {
122                 tce = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
123                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, tce);
124
125                 if (rc && printk_ratelimit()) {
126                         printk("tce_build_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
127                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
128                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
129                         printk("\ttce val = 0x%lx\n", tce );
130                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
131                 }
132
133                 tcenum++;
134                 rpn++;
135         }
136 }
137
138 static DEFINE_PER_CPU(u64 *, tce_page) = NULL;
139
140 static void tce_buildmulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum,
141                                      long npages, unsigned long uaddr,
142                                      enum dma_data_direction direction)
143 {
144         u64 rc;
145         u64 proto_tce;
146         u64 *tcep;
147         u64 rpn;
148         long l, limit;
149
150         if (TCE_PAGE_FACTOR == 0 && npages == 1)
151                 return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages, uaddr,
152                                            direction);
153
154         tcep = __get_cpu_var(tce_page);
155
156         /* This is safe to do since interrupts are off when we're called
157          * from iommu_alloc{,_sg}()
158          */
159         if (!tcep) {
160                 tcep = (u64 *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
161                 /* If allocation fails, fall back to the loop implementation */
162                 if (!tcep)
163                         return tce_build_pSeriesLP(tbl, tcenum, npages,
164                                                    uaddr, direction);
165                 __get_cpu_var(tce_page) = tcep;
166         }
167
168         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
169         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
170
171         rpn = (virt_to_abs(uaddr)) >> TCE_SHIFT;
172         proto_tce = TCE_PCI_READ;
173         if (direction != DMA_TO_DEVICE)
174                 proto_tce |= TCE_PCI_WRITE;
175
176         /* We can map max one pageful of TCEs at a time */
177         do {
178                 /*
179                  * Set up the page with TCE data, looping through and setting
180                  * the values.
181                  */
182                 limit = min_t(long, npages, 4096/TCE_ENTRY_SIZE);
183
184                 for (l = 0; l < limit; l++) {
185                         tcep[l] = proto_tce | (rpn & TCE_RPN_MASK) << TCE_RPN_SHIFT;
186                         rpn++;
187                 }
188
189                 rc = plpar_tce_put_indirect((u64)tbl->it_index,
190                                             (u64)tcenum << 12,
191                                             (u64)virt_to_abs(tcep),
192                                             limit);
193
194                 npages -= limit;
195                 tcenum += limit;
196         } while (npages > 0 && !rc);
197
198         if (rc && printk_ratelimit()) {
199                 printk("tce_buildmulti_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
200                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
201                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
202                 printk("\ttce[0] val = 0x%lx\n", tcep[0]);
203                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
204         }
205 }
206
207 static void tce_free_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
208 {
209         u64 rc;
210
211         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
212         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
213
214         while (npages--) {
215                 rc = plpar_tce_put((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0);
216
217                 if (rc && printk_ratelimit()) {
218                         printk("tce_free_pSeriesLP: plpar_tce_put failed. rc=%ld\n", rc);
219                         printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
220                         printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
221                         show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
222                 }
223
224                 tcenum++;
225         }
226 }
227
228
229 static void tce_freemulti_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum, long npages)
230 {
231         u64 rc;
232
233         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
234         npages <<= TCE_PAGE_FACTOR;
235
236         rc = plpar_tce_stuff((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, 0, npages);
237
238         if (rc && printk_ratelimit()) {
239                 printk("tce_freemulti_pSeriesLP: plpar_tce_stuff failed\n");
240                 printk("\trc      = %ld\n", rc);
241                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
242                 printk("\tnpages  = 0x%lx\n", (u64)npages);
243                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
244         }
245 }
246
247 static unsigned long tce_get_pSeriesLP(struct iommu_table *tbl, long tcenum)
248 {
249         u64 rc;
250         unsigned long tce_ret;
251
252         tcenum <<= TCE_PAGE_FACTOR;
253         rc = plpar_tce_get((u64)tbl->it_index, (u64)tcenum << 12, &tce_ret);
254
255         if (rc && printk_ratelimit()) {
256                 printk("tce_get_pSeriesLP: plpar_tce_get failed. rc=%ld\n",
257                         rc);
258                 printk("\tindex   = 0x%lx\n", (u64)tbl->it_index);
259                 printk("\ttcenum  = 0x%lx\n", (u64)tcenum);
260                 show_stack(current, (unsigned long *)__get_SP());
261         }
262
263         return tce_ret;
264 }
265
266 static void iommu_table_setparms(struct pci_controller *phb,
267                                  struct device_node *dn,
268                                  struct iommu_table *tbl)
269 {
270         struct device_node *node;
271         unsigned long *basep;
272         unsigned int *sizep;
273
274         node = (struct device_node *)phb->arch_data;
275
276         basep = (unsigned long *)get_property(node, "linux,tce-base", NULL);
277         sizep = (unsigned int *)get_property(node, "linux,tce-size", NULL);
278         if (basep == NULL || sizep == NULL) {
279                 printk(KERN_ERR "PCI_DMA: iommu_table_setparms: %s has "
280                                 "missing tce entries !\n", dn->full_name);
281                 return;
282         }
283
284         tbl->it_base = (unsigned long)__va(*basep);
285
286 #ifndef CONFIG_CRASH_DUMP
287         memset((void *)tbl->it_base, 0, *sizep);
288 #endif
289
290         tbl->it_busno = phb->bus->number;
291
292         /* Units of tce entries */
293         tbl->it_offset = phb->dma_window_base_cur >> PAGE_SHIFT;
294
295         /* Test if we are going over 2GB of DMA space */
296         if (phb->dma_window_base_cur + phb->dma_window_size > 0x80000000ul) {
297                 udbg_printf("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
298                 panic("PCI_DMA: Unexpected number of IOAs under this PHB.\n");
299         }
300
301         phb->dma_window_base_cur += phb->dma_window_size;
302
303         /* Set the tce table size - measured in entries */
304         tbl->it_size = phb->dma_window_size >> PAGE_SHIFT;
305
306         tbl->it_index = 0;
307         tbl->it_blocksize = 16;
308         tbl->it_type = TCE_PCI;
309 }
310
311 /*
312  * iommu_table_setparms_lpar
313  *
314  * Function: On pSeries LPAR systems, return TCE table info, given a pci bus.
315  */
316 static void iommu_table_setparms_lpar(struct pci_controller *phb,
317                                       struct device_node *dn,
318                                       struct iommu_table *tbl,
319                                       unsigned char *dma_window)
320 {
321         unsigned long offset, size;
322
323         tbl->it_busno  = PCI_DN(dn)->bussubno;
324         of_parse_dma_window(dn, dma_window, &tbl->it_index, &offset, &size);
325
326         tbl->it_base   = 0;
327         tbl->it_blocksize  = 16;
328         tbl->it_type = TCE_PCI;
329         tbl->it_offset = offset >> PAGE_SHIFT;
330         tbl->it_size = size >> PAGE_SHIFT;
331 }
332
333 static void iommu_bus_setup_pSeries(struct pci_bus *bus)
334 {
335         struct device_node *dn;
336         struct iommu_table *tbl;
337         struct device_node *isa_dn, *isa_dn_orig;
338         struct device_node *tmp;
339         struct pci_dn *pci;
340         int children;
341
342         DBG("iommu_bus_setup_pSeries, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
343
344         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
345         pci = PCI_DN(dn);
346
347         if (bus->self) {
348                 /* This is not a root bus, any setup will be done for the
349                  * device-side of the bridge in iommu_dev_setup_pSeries().
350                  */
351                 return;
352         }
353
354         /* Check if the ISA bus on the system is under
355          * this PHB.
356          */
357         isa_dn = isa_dn_orig = of_find_node_by_type(NULL, "isa");
358
359         while (isa_dn && isa_dn != dn)
360                 isa_dn = isa_dn->parent;
361
362         if (isa_dn_orig)
363                 of_node_put(isa_dn_orig);
364
365         /* Count number of direct PCI children of the PHB. */
366         for (children = 0, tmp = dn->child; tmp; tmp = tmp->sibling)
367                 children++;
368
369         DBG("Children: %d\n", children);
370
371         /* Calculate amount of DMA window per slot. Each window must be
372          * a power of two (due to pci_alloc_consistent requirements).
373          *
374          * Keep 256MB aside for PHBs with ISA.
375          */
376
377         if (!isa_dn) {
378                 /* No ISA/IDE - just set window size and return */
379                 pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul; /* To be divided */
380
381                 while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x80000000ul)
382                         pci->phb->dma_window_size >>= 1;
383                 DBG("No ISA/IDE, window size is 0x%lx\n",
384                         pci->phb->dma_window_size);
385                 pci->phb->dma_window_base_cur = 0;
386
387                 return;
388         }
389
390         /* If we have ISA, then we probably have an IDE
391          * controller too. Allocate a 128MB table but
392          * skip the first 128MB to avoid stepping on ISA
393          * space.
394          */
395         pci->phb->dma_window_size = 0x8000000ul;
396         pci->phb->dma_window_base_cur = 0x8000000ul;
397
398         tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
399                            pci->phb->node);
400
401         iommu_table_setparms(pci->phb, dn, tbl);
402         pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
403
404         /* Divide the rest (1.75GB) among the children */
405         pci->phb->dma_window_size = 0x80000000ul;
406         while (pci->phb->dma_window_size * children > 0x70000000ul)
407                 pci->phb->dma_window_size >>= 1;
408
409         DBG("ISA/IDE, window size is 0x%lx\n", pci->phb->dma_window_size);
410
411 }
412
413
414 static void iommu_bus_setup_pSeriesLP(struct pci_bus *bus)
415 {
416         struct iommu_table *tbl;
417         struct device_node *dn, *pdn;
418         struct pci_dn *ppci;
419         unsigned char *dma_window = NULL;
420
421         DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP, bus %p, bus->self %p\n", bus, bus->self);
422
423         dn = pci_bus_to_OF_node(bus);
424
425         /* Find nearest ibm,dma-window, walking up the device tree */
426         for (pdn = dn; pdn != NULL; pdn = pdn->parent) {
427                 dma_window = get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
428                 if (dma_window != NULL)
429                         break;
430         }
431
432         if (dma_window == NULL) {
433                 DBG("iommu_bus_setup_pSeriesLP: bus %s seems to have no ibm,dma-window property\n", dn->full_name);
434                 return;
435         }
436
437         ppci = PCI_DN(pdn);
438         if (!ppci->iommu_table) {
439                 /* Bussubno hasn't been copied yet.
440                  * Do it now because iommu_table_setparms_lpar needs it.
441                  */
442
443                 ppci->bussubno = bus->number;
444
445                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
446                                    ppci->phb->node);
447
448                 iommu_table_setparms_lpar(ppci->phb, pdn, tbl, dma_window);
449
450                 ppci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, ppci->phb->node);
451         }
452
453         if (pdn != dn)
454                 PCI_DN(dn)->iommu_table = ppci->iommu_table;
455 }
456
457
458 static void iommu_dev_setup_pSeries(struct pci_dev *dev)
459 {
460         struct device_node *dn, *mydn;
461         struct iommu_table *tbl;
462
463         DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s)\n", dev, pci_name(dev));
464
465         mydn = dn = pci_device_to_OF_node(dev);
466
467         /* If we're the direct child of a root bus, then we need to allocate
468          * an iommu table ourselves. The bus setup code should have setup
469          * the window sizes already.
470          */
471         if (!dev->bus->self) {
472                 DBG(" --> first child, no bridge. Allocating iommu table.\n");
473                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
474                                    PCI_DN(dn)->phb->node);
475                 iommu_table_setparms(PCI_DN(dn)->phb, dn, tbl);
476                 PCI_DN(dn)->iommu_table = iommu_init_table(tbl,
477                                                 PCI_DN(dn)->phb->node);
478
479                 return;
480         }
481
482         /* If this device is further down the bus tree, search upwards until
483          * an already allocated iommu table is found and use that.
484          */
485
486         while (dn && PCI_DN(dn) && PCI_DN(dn)->iommu_table == NULL)
487                 dn = dn->parent;
488
489         if (dn && PCI_DN(dn)) {
490                 PCI_DN(mydn)->iommu_table = PCI_DN(dn)->iommu_table;
491         } else {
492                 DBG("iommu_dev_setup_pSeries, dev %p (%s) has no iommu table\n", dev, pci_name(dev));
493         }
494 }
495
496 static int iommu_reconfig_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *node)
497 {
498         int err = NOTIFY_OK;
499         struct device_node *np = node;
500         struct pci_dn *pci = PCI_DN(np);
501
502         switch (action) {
503         case PSERIES_RECONFIG_REMOVE:
504                 if (pci && pci->iommu_table &&
505                     get_property(np, "ibm,dma-window", NULL))
506                         iommu_free_table(np);
507                 break;
508         default:
509                 err = NOTIFY_DONE;
510                 break;
511         }
512         return err;
513 }
514
515 static struct notifier_block iommu_reconfig_nb = {
516         .notifier_call = iommu_reconfig_notifier,
517 };
518
519 static void iommu_dev_setup_pSeriesLP(struct pci_dev *dev)
520 {
521         struct device_node *pdn, *dn;
522         struct iommu_table *tbl;
523         unsigned char *dma_window = NULL;
524         struct pci_dn *pci;
525
526         DBG("iommu_dev_setup_pSeriesLP, dev %p (%s)\n", dev, pci_name(dev));
527
528         /* dev setup for LPAR is a little tricky, since the device tree might
529          * contain the dma-window properties per-device and not neccesarily
530          * for the bus. So we need to search upwards in the tree until we
531          * either hit a dma-window property, OR find a parent with a table
532          * already allocated.
533          */
534         dn = pci_device_to_OF_node(dev);
535
536         for (pdn = dn; pdn && PCI_DN(pdn) && !PCI_DN(pdn)->iommu_table;
537              pdn = pdn->parent) {
538                 dma_window = get_property(pdn, "ibm,dma-window", NULL);
539                 if (dma_window)
540                         break;
541         }
542
543         /* Check for parent == NULL so we don't try to setup the empty EADS
544          * slots on POWER4 machines.
545          */
546         if (dma_window == NULL || pdn->parent == NULL) {
547                 DBG("No dma window for device, linking to parent\n");
548                 PCI_DN(dn)->iommu_table = PCI_DN(pdn)->iommu_table;
549                 return;
550         } else {
551                 DBG("Found DMA window, allocating table\n");
552         }
553
554         pci = PCI_DN(pdn);
555         if (!pci->iommu_table) {
556                 /* iommu_table_setparms_lpar needs bussubno. */
557                 pci->bussubno = pci->phb->bus->number;
558
559                 tbl = kmalloc_node(sizeof(struct iommu_table), GFP_KERNEL,
560                                    pci->phb->node);
561
562                 iommu_table_setparms_lpar(pci->phb, pdn, tbl, dma_window);
563
564                 pci->iommu_table = iommu_init_table(tbl, pci->phb->node);
565         }
566
567         if (pdn != dn)
568                 PCI_DN(dn)->iommu_table = pci->iommu_table;
569 }
570
571 static void iommu_bus_setup_null(struct pci_bus *b) { }
572 static void iommu_dev_setup_null(struct pci_dev *d) { }
573
574 /* These are called very early. */
575 void iommu_init_early_pSeries(void)
576 {
577         if (of_chosen && get_property(of_chosen, "linux,iommu-off", NULL)) {
578                 /* Direct I/O, IOMMU off */
579                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
580                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_null;
581                 pci_direct_iommu_init();
582
583                 return;
584         }
585
586         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR)) {
587                 if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_MULTITCE)) {
588                         ppc_md.tce_build = tce_buildmulti_pSeriesLP;
589                         ppc_md.tce_free  = tce_freemulti_pSeriesLP;
590                 } else {
591                         ppc_md.tce_build = tce_build_pSeriesLP;
592                         ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeriesLP;
593                 }
594                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pSeriesLP;
595                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeriesLP;
596                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeriesLP;
597         } else {
598                 ppc_md.tce_build = tce_build_pSeries;
599                 ppc_md.tce_free  = tce_free_pSeries;
600                 ppc_md.tce_get   = tce_get_pseries;
601                 ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_pSeries;
602                 ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_pSeries;
603         }
604
605
606         pSeries_reconfig_notifier_register(&iommu_reconfig_nb);
607
608         pci_iommu_init();
609 }
610