Pull button into test branch
[pandora-kernel.git] / arch / powerpc / platforms / cell / iommu.c
index d2b20eb..b43466b 100644 (file)
 /*
  * IOMMU implementation for Cell Broadband Processor Architecture
- * We just establish a linear mapping at boot by setting all the
- * IOPT cache entries in the CPU.
- * The mapping functions should be identical to pci_direct_iommu, 
- * except for the handling of the high order bit that is required
- * by the Spider bridge. These should be split into a separate
- * file at the point where we get a different bridge chip.
  *
- * Copyright (C) 2005 IBM Deutschland Entwicklung GmbH,
- *                      Arnd Bergmann <arndb@de.ibm.com>
+ * (C) Copyright IBM Corporation 2006
  *
- * Based on linear mapping
- * Copyright (C) 2003 Benjamin Herrenschmidt (benh@kernel.crashing.org)
+ * Author: Jeremy Kerr <jk@ozlabs.org>
  *
- * This program is free software; you can redistribute it and/or
- * modify it under the terms of the GNU General Public License
- * as published by the Free Software Foundation; either version
- * 2 of the License, or (at your option) any later version.
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
+ * any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  */
 
 #undef DEBUG
 
 #include <linux/kernel.h>
-#include <linux/pci.h>
-#include <linux/delay.h>
-#include <linux/string.h>
 #include <linux/init.h>
-#include <linux/bootmem.h>
-#include <linux/mm.h>
-#include <linux/dma-mapping.h>
-#include <linux/kernel.h>
-#include <linux/compiler.h>
+#include <linux/interrupt.h>
+#include <linux/notifier.h>
 
-#include <asm/sections.h>
-#include <asm/iommu.h>
-#include <asm/io.h>
 #include <asm/prom.h>
-#include <asm/pci-bridge.h>
+#include <asm/iommu.h>
 #include <asm/machdep.h>
-#include <asm/pmac_feature.h>
-#include <asm/abs_addr.h>
-#include <asm/system.h>
-#include <asm/ppc-pci.h>
+#include <asm/pci-bridge.h>
 #include <asm/udbg.h>
+#include <asm/of_platform.h>
+#include <asm/lmb.h>
 
-#include "iommu.h"
+#include "cbe_regs.h"
+#include "interrupt.h"
 
-static inline unsigned long 
-get_iopt_entry(unsigned long real_address, unsigned long ioid,
-                        unsigned long prot)
-{
-       return (prot & IOPT_PROT_MASK)
-            | (IOPT_COHERENT)
-            | (IOPT_ORDER_VC)
-            | (real_address & IOPT_RPN_MASK)
-            | (ioid & IOPT_IOID_MASK);
-}
+/* Define CELL_IOMMU_REAL_UNMAP to actually unmap non-used pages
+ * instead of leaving them mapped to some dummy page. This can be
+ * enabled once the appropriate workarounds for spider bugs have
+ * been enabled
+ */
+#define CELL_IOMMU_REAL_UNMAP
 
-typedef struct {
-       unsigned long val;
-} ioste;
+/* Define CELL_IOMMU_STRICT_PROTECTION to enforce protection of
+ * IO PTEs based on the transfer direction. That can be enabled
+ * once spider-net has been fixed to pass the correct direction
+ * to the DMA mapping functions
+ */
+#define CELL_IOMMU_STRICT_PROTECTION
+
+
+#define NR_IOMMUS                      2
+
+/* IOC mmap registers */
+#define IOC_Reg_Size                   0x2000
+
+#define IOC_IOPT_CacheInvd             0x908
+#define IOC_IOPT_CacheInvd_NE_Mask     0xffe0000000000000ul
+#define IOC_IOPT_CacheInvd_IOPTE_Mask  0x000003fffffffff8ul
+#define IOC_IOPT_CacheInvd_Busy                0x0000000000000001ul
+
+#define IOC_IOST_Origin                        0x918
+#define IOC_IOST_Origin_E              0x8000000000000000ul
+#define IOC_IOST_Origin_HW             0x0000000000000800ul
+#define IOC_IOST_Origin_HL             0x0000000000000400ul
+
+#define IOC_IO_ExcpStat                        0x920
+#define IOC_IO_ExcpStat_V              0x8000000000000000ul
+#define IOC_IO_ExcpStat_SPF_Mask       0x6000000000000000ul
+#define IOC_IO_ExcpStat_SPF_S          0x6000000000000000ul
+#define IOC_IO_ExcpStat_SPF_P          0x4000000000000000ul
+#define IOC_IO_ExcpStat_ADDR_Mask      0x00000007fffff000ul
+#define IOC_IO_ExcpStat_RW_Mask                0x0000000000000800ul
+#define IOC_IO_ExcpStat_IOID_Mask      0x00000000000007fful
+
+#define IOC_IO_ExcpMask                        0x928
+#define IOC_IO_ExcpMask_SFE            0x4000000000000000ul
+#define IOC_IO_ExcpMask_PFE            0x2000000000000000ul
+
+#define IOC_IOCmd_Offset               0x1000
+
+#define IOC_IOCmd_Cfg                  0xc00
+#define IOC_IOCmd_Cfg_TE               0x0000800000000000ul
+
+
+/* Segment table entries */
+#define IOSTE_V                        0x8000000000000000ul /* valid */
+#define IOSTE_H                        0x4000000000000000ul /* cache hint */
+#define IOSTE_PT_Base_RPN_Mask  0x3ffffffffffff000ul /* base RPN of IOPT */
+#define IOSTE_NPPT_Mask                0x0000000000000fe0ul /* no. pages in IOPT */
+#define IOSTE_PS_Mask          0x0000000000000007ul /* page size */
+#define IOSTE_PS_4K            0x0000000000000001ul /*   - 4kB  */
+#define IOSTE_PS_64K           0x0000000000000003ul /*   - 64kB */
+#define IOSTE_PS_1M            0x0000000000000005ul /*   - 1MB  */
+#define IOSTE_PS_16M           0x0000000000000007ul /*   - 16MB */
+
+/* Page table entries */
+#define IOPTE_PP_W             0x8000000000000000ul /* protection: write */
+#define IOPTE_PP_R             0x4000000000000000ul /* protection: read */
+#define IOPTE_M                        0x2000000000000000ul /* coherency required */
+#define IOPTE_SO_R             0x1000000000000000ul /* ordering: writes */
+#define IOPTE_SO_RW             0x1800000000000000ul /* ordering: r & w */
+#define IOPTE_RPN_Mask         0x07fffffffffff000ul /* RPN */
+#define IOPTE_H                        0x0000000000000800ul /* cache hint */
+#define IOPTE_IOID_Mask                0x00000000000007fful /* ioid */
+
+
+/* IOMMU sizing */
+#define IO_SEGMENT_SHIFT       28
+#define IO_PAGENO_BITS         (IO_SEGMENT_SHIFT - IOMMU_PAGE_SHIFT)
+
+/* The high bit needs to be set on every DMA address */
+#define SPIDER_DMA_OFFSET      0x80000000ul
+
+struct iommu_window {
+       struct list_head list;
+       struct cbe_iommu *iommu;
+       unsigned long offset;
+       unsigned long size;
+       unsigned long pte_offset;
+       unsigned int ioid;
+       struct iommu_table table;
+};
 
-static inline ioste
-mk_ioste(unsigned long val)
-{
-       ioste ioste = { .val = val, };
-       return ioste;
-}
+#define NAMESIZE 8
+struct cbe_iommu {
+       int nid;
+       char name[NAMESIZE];
+       void __iomem *xlate_regs;
+       void __iomem *cmd_regs;
+       unsigned long *stab;
+       unsigned long *ptab;
+       void *pad_page;
+       struct list_head windows;
+};
+
+/* Static array of iommus, one per node
+ *   each contains a list of windows, keyed from dma_window property
+ *   - on bus setup, look for a matching window, or create one
+ *   - on dev setup, assign iommu_table ptr
+ */
+static struct cbe_iommu iommus[NR_IOMMUS];
+static int cbe_nr_iommus;
 
-static inline ioste
-get_iost_entry(unsigned long iopt_base, unsigned long io_address, unsigned page_size)
+static void invalidate_tce_cache(struct cbe_iommu *iommu, unsigned long *pte,
+               long n_ptes)
 {
-       unsigned long ps;
-       unsigned long iostep;
-       unsigned long nnpt;
-       unsigned long shift;
-
-       switch (page_size) {
-       case 0x1000000:
-               ps = IOST_PS_16M;
-               nnpt = 0;  /* one page per segment */
-               shift = 5; /* segment has 16 iopt entries */
-               break;
-
-       case 0x100000:
-               ps = IOST_PS_1M;
-               nnpt = 0;  /* one page per segment */
-               shift = 1; /* segment has 256 iopt entries */
-               break;
-
-       case 0x10000:
-               ps = IOST_PS_64K;
-               nnpt = 0x07; /* 8 pages per io page table */
-               shift = 0;   /* all entries are used */
-               break;
-
-       case 0x1000:
-               ps = IOST_PS_4K;
-               nnpt = 0x7f; /* 128 pages per io page table */
-               shift = 0;   /* all entries are used */
-               break;
-
-       default: /* not a known compile time constant */
-               {
-                       /* BUILD_BUG_ON() is not usable here */
-                       extern void __get_iost_entry_bad_page_size(void);
-                       __get_iost_entry_bad_page_size();
-               }
-               break;
-       }
+       unsigned long *reg, val;
+       long n;
 
-       iostep = iopt_base +
-                        /* need 8 bytes per iopte */
-                       (((io_address / page_size * 8)
-                        /* align io page tables on 4k page boundaries */
-                                << shift) 
-                        /* nnpt+1 pages go into each iopt */
-                                & ~(nnpt << 12));
-
-       nnpt++; /* this seems to work, but the documentation is not clear
-                  about wether we put nnpt or nnpt-1 into the ioste bits.
-                  In theory, this can't work for 4k pages. */
-       return mk_ioste(IOST_VALID_MASK
-                       | (iostep & IOST_PT_BASE_MASK)
-                       | ((nnpt << 5) & IOST_NNPT_MASK)
-                       | (ps & IOST_PS_MASK));
-}
+       reg = iommu->xlate_regs + IOC_IOPT_CacheInvd;
 
-/* compute the address of an io pte */
-static inline unsigned long
-get_ioptep(ioste iost_entry, unsigned long io_address)
-{
-       unsigned long iopt_base;
-       unsigned long page_size;
-       unsigned long page_number;
-       unsigned long iopt_offset;
-
-       iopt_base = iost_entry.val & IOST_PT_BASE_MASK;
-       page_size = iost_entry.val & IOST_PS_MASK;
-
-       /* decode page size to compute page number */
-       page_number = (io_address & 0x0fffffff) >> (10 + 2 * page_size);
-       /* page number is an offset into the io page table */
-       iopt_offset = (page_number << 3) & 0x7fff8ul;
-       return iopt_base + iopt_offset;
-}
+       while (n_ptes > 0) {
+               /* we can invalidate up to 1 << 11 PTEs at once */
+               n = min(n_ptes, 1l << 11);
+               val = (((n /*- 1*/) << 53) & IOC_IOPT_CacheInvd_NE_Mask)
+                       | (__pa(pte) & IOC_IOPT_CacheInvd_IOPTE_Mask)
+                       | IOC_IOPT_CacheInvd_Busy;
 
-/* compute the tag field of the iopt cache entry */
-static inline unsigned long
-get_ioc_tag(ioste iost_entry, unsigned long io_address)
-{
-       unsigned long iopte = get_ioptep(iost_entry, io_address);
+               out_be64(reg, val);
+               while (in_be64(reg) & IOC_IOPT_CacheInvd_Busy)
+                       ;
 
-       return IOPT_VALID_MASK
-            | ((iopte & 0x00000000000000ff8ul) >> 3)
-            | ((iopte & 0x0000003fffffc0000ul) >> 9);
+               n_ptes -= n;
+               pte += n;
+       }
 }
 
-/* compute the hashed 6 bit index for the 4-way associative pte cache */
-static inline unsigned long
-get_ioc_hash(ioste iost_entry, unsigned long io_address)
+static void tce_build_cell(struct iommu_table *tbl, long index, long npages,
+               unsigned long uaddr, enum dma_data_direction direction)
 {
-       unsigned long iopte = get_ioptep(iost_entry, io_address);
-
-       return ((iopte & 0x000000000000001f8ul) >> 3)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000020000ul) >> 17)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000010000ul) >> 15)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000008000ul) >> 13)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000004000ul) >> 11)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000002000ul) >> 9)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000001000ul) >> 7);
+       int i;
+       unsigned long *io_pte, base_pte;
+       struct iommu_window *window =
+               container_of(tbl, struct iommu_window, table);
+
+       /* implementing proper protection causes problems with the spidernet
+        * driver - check mapping directions later, but allow read & write by
+        * default for now.*/
+#ifdef CELL_IOMMU_STRICT_PROTECTION
+       /* to avoid referencing a global, we use a trick here to setup the
+        * protection bit. "prot" is setup to be 3 fields of 4 bits apprended
+        * together for each of the 3 supported direction values. It is then
+        * shifted left so that the fields matching the desired direction
+        * lands on the appropriate bits, and other bits are masked out.
+        */
+       const unsigned long prot = 0xc48;
+       base_pte =
+               ((prot << (52 + 4 * direction)) & (IOPTE_PP_W | IOPTE_PP_R))
+               | IOPTE_M | IOPTE_SO_RW | (window->ioid & IOPTE_IOID_Mask);
+#else
+       base_pte = IOPTE_PP_W | IOPTE_PP_R | IOPTE_M | IOPTE_SO_RW |
+               (window->ioid & IOPTE_IOID_Mask);
+#endif
+
+       io_pte = (unsigned long *)tbl->it_base + (index - window->pte_offset);
+
+       for (i = 0; i < npages; i++, uaddr += IOMMU_PAGE_SIZE)
+               io_pte[i] = base_pte | (__pa(uaddr) & IOPTE_RPN_Mask);
+
+       mb();
+
+       invalidate_tce_cache(window->iommu, io_pte, npages);
+
+       pr_debug("tce_build_cell(index=%lx,n=%lx,dir=%d,base_pte=%lx)\n",
+                index, npages, direction, base_pte);
 }
 
-/* same as above, but pretend that we have a simpler 1-way associative
-   pte cache with an 8 bit index */
-static inline unsigned long
-get_ioc_hash_1way(ioste iost_entry, unsigned long io_address)
+static void tce_free_cell(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
 {
-       unsigned long iopte = get_ioptep(iost_entry, io_address);
-
-       return ((iopte & 0x000000000000001f8ul) >> 3)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000020000ul) >> 17)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000010000ul) >> 15)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000008000ul) >> 13)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000004000ul) >> 11)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000002000ul) >> 9)
-            ^ ((iopte & 0x00000000000001000ul) >> 7)
-            ^ ((iopte & 0x0000000000000c000ul) >> 8);
-}
 
-static inline ioste
-get_iost_cache(void __iomem *base, unsigned long index)
-{
-       unsigned long __iomem *p = (base + IOC_ST_CACHE_DIR);
-       return mk_ioste(in_be64(&p[index]));
-}
+       int i;
+       unsigned long *io_pte, pte;
+       struct iommu_window *window =
+               container_of(tbl, struct iommu_window, table);
 
-static inline void
-set_iost_cache(void __iomem *base, unsigned long index, ioste ste)
-{
-       unsigned long __iomem *p = (base + IOC_ST_CACHE_DIR);
-       pr_debug("ioste %02lx was %016lx, store %016lx", index,
-                       get_iost_cache(base, index).val, ste.val);
-       out_be64(&p[index], ste.val);
-       pr_debug(" now %016lx\n", get_iost_cache(base, index).val);
-}
+       pr_debug("tce_free_cell(index=%lx,n=%lx)\n", index, npages);
 
-static inline unsigned long
-get_iopt_cache(void __iomem *base, unsigned long index, unsigned long *tag)
-{
-       unsigned long __iomem *tags = (void *)(base + IOC_PT_CACHE_DIR);
-       unsigned long __iomem *p = (void *)(base + IOC_PT_CACHE_REG);   
+#ifdef CELL_IOMMU_REAL_UNMAP
+       pte = 0;
+#else
+       /* spider bridge does PCI reads after freeing - insert a mapping
+        * to a scratch page instead of an invalid entry */
+       pte = IOPTE_PP_R | IOPTE_M | IOPTE_SO_RW | __pa(window->iommu->pad_page)
+               | (window->ioid & IOPTE_IOID_Mask);
+#endif
 
-       *tag = tags[index];
-       rmb();
-       return *p;
-}
+       io_pte = (unsigned long *)tbl->it_base + (index - window->pte_offset);
 
-static inline void
-set_iopt_cache(void __iomem *base, unsigned long index,
-                unsigned long tag, unsigned long val)
-{
-       unsigned long __iomem *tags = base + IOC_PT_CACHE_DIR;
-       unsigned long __iomem *p = base + IOC_PT_CACHE_REG;
+       for (i = 0; i < npages; i++)
+               io_pte[i] = pte;
+
+       mb();
 
-       out_be64(p, val);
-       out_be64(&tags[index], tag);
+       invalidate_tce_cache(window->iommu, io_pte, npages);
 }
 
-static inline void
-set_iost_origin(void __iomem *base)
+static irqreturn_t ioc_interrupt(int irq, void *data)
 {
-       unsigned long __iomem *p = base + IOC_ST_ORIGIN;
-       unsigned long origin = IOSTO_ENABLE | IOSTO_SW;
-
-       pr_debug("iost_origin %016lx, now %016lx\n", in_be64(p), origin);
-       out_be64(p, origin);
+       unsigned long stat;
+       struct cbe_iommu *iommu = data;
+
+       stat = in_be64(iommu->xlate_regs + IOC_IO_ExcpStat);
+
+       /* Might want to rate limit it */
+       printk(KERN_ERR "iommu: DMA exception 0x%016lx\n", stat);
+       printk(KERN_ERR "  V=%d, SPF=[%c%c], RW=%s, IOID=0x%04x\n",
+              !!(stat & IOC_IO_ExcpStat_V),
+              (stat & IOC_IO_ExcpStat_SPF_S) ? 'S' : ' ',
+              (stat & IOC_IO_ExcpStat_SPF_P) ? 'P' : ' ',
+              (stat & IOC_IO_ExcpStat_RW_Mask) ? "Read" : "Write",
+              (unsigned int)(stat & IOC_IO_ExcpStat_IOID_Mask));
+       printk(KERN_ERR "  page=0x%016lx\n",
+              stat & IOC_IO_ExcpStat_ADDR_Mask);
+
+       /* clear interrupt */
+       stat &= ~IOC_IO_ExcpStat_V;
+       out_be64(iommu->xlate_regs + IOC_IO_ExcpStat, stat);
+
+       return IRQ_HANDLED;
 }
 
-static inline void
-set_iocmd_config(void __iomem *base)
+static int cell_iommu_find_ioc(int nid, unsigned long *base)
 {
-       unsigned long __iomem *p = base + 0xc00;
-       unsigned long conf;
+       struct device_node *np;
+       struct resource r;
+
+       *base = 0;
+
+       /* First look for new style /be nodes */
+       for_each_node_by_name(np, "ioc") {
+               if (of_node_to_nid(np) != nid)
+                       continue;
+               if (of_address_to_resource(np, 0, &r)) {
+                       printk(KERN_ERR "iommu: can't get address for %s\n",
+                              np->full_name);
+                       continue;
+               }
+               *base = r.start;
+               of_node_put(np);
+               return 0;
+       }
 
-       conf = in_be64(p);
-       pr_debug("iost_conf %016lx, now %016lx\n", conf, conf | IOCMD_CONF_TE);
-       out_be64(p, conf | IOCMD_CONF_TE);
+       /* Ok, let's try the old way */
+       for_each_node_by_type(np, "cpu") {
+               const unsigned int *nidp;
+               const unsigned long *tmp;
+
+               nidp = get_property(np, "node-id", NULL);
+               if (nidp && *nidp == nid) {
+                       tmp = get_property(np, "ioc-translation", NULL);
+                       if (tmp) {
+                               *base = *tmp;
+                               of_node_put(np);
+                               return 0;
+                       }
+               }
+       }
+
+       return -ENODEV;
 }
 
-static void enable_mapping(void __iomem *base, void __iomem *mmio_base)
+static void cell_iommu_setup_hardware(struct cbe_iommu *iommu, unsigned long size)
 {
-       set_iocmd_config(base);
-       set_iost_origin(mmio_base);
-}
+       struct page *page;
+       int ret, i;
+       unsigned long reg, segments, pages_per_segment, ptab_size, n_pte_pages;
+       unsigned long xlate_base;
+       unsigned int virq;
+
+       if (cell_iommu_find_ioc(iommu->nid, &xlate_base))
+               panic("%s: missing IOC register mappings for node %d\n",
+                     __FUNCTION__, iommu->nid);
+
+       iommu->xlate_regs = ioremap(xlate_base, IOC_Reg_Size);
+       iommu->cmd_regs = iommu->xlate_regs + IOC_IOCmd_Offset;
+
+       segments = size >> IO_SEGMENT_SHIFT;
+       pages_per_segment = 1ull << IO_PAGENO_BITS;
+
+       pr_debug("%s: iommu[%d]: segments: %lu, pages per segment: %lu\n",
+                       __FUNCTION__, iommu->nid, segments, pages_per_segment);
+
+       /* set up the segment table */
+       page = alloc_pages_node(iommu->nid, GFP_KERNEL, 0);
+       BUG_ON(!page);
+       iommu->stab = page_address(page);
+       clear_page(iommu->stab);
+
+       /* ... and the page tables. Since these are contiguous, we can treat
+        * the page tables as one array of ptes, like pSeries does.
+        */
+       ptab_size = segments * pages_per_segment * sizeof(unsigned long);
+       pr_debug("%s: iommu[%d]: ptab_size: %lu, order: %d\n", __FUNCTION__,
+                       iommu->nid, ptab_size, get_order(ptab_size));
+       page = alloc_pages_node(iommu->nid, GFP_KERNEL, get_order(ptab_size));
+       BUG_ON(!page);
+
+       iommu->ptab = page_address(page);
+       memset(iommu->ptab, 0, ptab_size);
+
+       /* allocate a bogus page for the end of each mapping */
+       page = alloc_pages_node(iommu->nid, GFP_KERNEL, 0);
+       BUG_ON(!page);
+       iommu->pad_page = page_address(page);
+       clear_page(iommu->pad_page);
+
+       /* number of pages needed for a page table */
+       n_pte_pages = (pages_per_segment *
+                      sizeof(unsigned long)) >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
+
+       pr_debug("%s: iommu[%d]: stab at %p, ptab at %p, n_pte_pages: %lu\n",
+                       __FUNCTION__, iommu->nid, iommu->stab, iommu->ptab,
+                       n_pte_pages);
+
+       /* initialise the STEs */
+       reg = IOSTE_V | ((n_pte_pages - 1) << 5);
+
+       if (IOMMU_PAGE_SIZE == 0x1000)
+               reg |= IOSTE_PS_4K;
+       else if (IOMMU_PAGE_SIZE == 0x10000)
+               reg |= IOSTE_PS_64K;
+       else {
+               extern void __unknown_page_size_error(void);
+               __unknown_page_size_error();
+       }
+
+       pr_debug("Setting up IOMMU stab:\n");
+       for (i = 0; i * (1ul << IO_SEGMENT_SHIFT) < size; i++) {
+               iommu->stab[i] = reg |
+                       (__pa(iommu->ptab) + n_pte_pages * IOMMU_PAGE_SIZE * i);
+               pr_debug("\t[%d] 0x%016lx\n", i, iommu->stab[i]);
+       }
 
-static void iommu_dev_setup_null(struct pci_dev *d) { }
-static void iommu_bus_setup_null(struct pci_bus *b) { }
+       /* ensure that the STEs have updated */
+       mb();
 
-struct cell_iommu {
-       unsigned long base;
-       unsigned long mmio_base;
-       void __iomem *mapped_base;
-       void __iomem *mapped_mmio_base;
-};
+       /* setup interrupts for the iommu. */
+       reg = in_be64(iommu->xlate_regs + IOC_IO_ExcpStat);
+       out_be64(iommu->xlate_regs + IOC_IO_ExcpStat,
+                       reg & ~IOC_IO_ExcpStat_V);
+       out_be64(iommu->xlate_regs + IOC_IO_ExcpMask,
+                       IOC_IO_ExcpMask_PFE | IOC_IO_ExcpMask_SFE);
 
-static struct cell_iommu cell_iommus[NR_CPUS];
+       virq = irq_create_mapping(NULL,
+                       IIC_IRQ_IOEX_ATI | (iommu->nid << IIC_IRQ_NODE_SHIFT));
+       BUG_ON(virq == NO_IRQ);
 
-/* initialize the iommu to support a simple linear mapping
- * for each DMA window used by any device. For now, we
- * happen to know that there is only one DMA window in use,
- * starting at iopt_phys_offset. */
-static void cell_do_map_iommu(struct cell_iommu *iommu,
-                             unsigned int ioid,
-                             unsigned long map_start,
-                             unsigned long map_size)
-{
-       unsigned long io_address, real_address;
-       void __iomem *ioc_base, *ioc_mmio_base;
-       ioste ioste;
-       unsigned long index;
+       ret = request_irq(virq, ioc_interrupt, IRQF_DISABLED,
+                       iommu->name, iommu);
+       BUG_ON(ret);
 
-       /* we pretend the io page table was at a very high address */
-       const unsigned long fake_iopt = 0x10000000000ul;
-       const unsigned long io_page_size = 0x1000000; /* use 16M pages */
-       const unsigned long io_segment_size = 0x10000000; /* 256M */
-
-       ioc_base = iommu->mapped_base;
-       ioc_mmio_base = iommu->mapped_mmio_base;
-
-       for (real_address = 0, io_address = map_start;
-            io_address <= map_start + map_size;
-            real_address += io_page_size, io_address += io_page_size) {
-               ioste = get_iost_entry(fake_iopt, io_address, io_page_size);
-               if ((real_address % io_segment_size) == 0) /* segment start */
-                       set_iost_cache(ioc_mmio_base,
-                                      io_address >> 28, ioste);
-               index = get_ioc_hash_1way(ioste, io_address);
-               pr_debug("addr %08lx, index %02lx, ioste %016lx\n",
-                                        io_address, index, ioste.val);
-               set_iopt_cache(ioc_mmio_base,
-                       get_ioc_hash_1way(ioste, io_address),
-                       get_ioc_tag(ioste, io_address),
-                       get_iopt_entry(real_address, ioid, IOPT_PROT_RW));
-       }
+       /* set the IOC segment table origin register (and turn on the iommu) */
+       reg = IOC_IOST_Origin_E | __pa(iommu->stab) | IOC_IOST_Origin_HW;
+       out_be64(iommu->xlate_regs + IOC_IOST_Origin, reg);
+       in_be64(iommu->xlate_regs + IOC_IOST_Origin);
+
+       /* turn on IO translation */
+       reg = in_be64(iommu->cmd_regs + IOC_IOCmd_Cfg) | IOC_IOCmd_Cfg_TE;
+       out_be64(iommu->cmd_regs + IOC_IOCmd_Cfg, reg);
 }
 
-static void iommu_devnode_setup(struct device_node *d)
+#if 0/* Unused for now */
+static struct iommu_window *find_window(struct cbe_iommu *iommu,
+               unsigned long offset, unsigned long size)
 {
-       const unsigned int *ioid;
-       unsigned long map_start, map_size, token;
-       const unsigned long *dma_window;
-       struct cell_iommu *iommu;
+       struct iommu_window *window;
 
-       ioid = get_property(d, "ioid", NULL);
-       if (!ioid)
-               pr_debug("No ioid entry found !\n");
+       /* todo: check for overlapping (but not equal) windows) */
 
-       dma_window = get_property(d, "ibm,dma-window", NULL);
-       if (!dma_window)
-               pr_debug("No ibm,dma-window entry found !\n");
+       list_for_each_entry(window, &(iommu->windows), list) {
+               if (window->offset == offset && window->size == size)
+                       return window;
+       }
 
-       map_start = dma_window[1];
-       map_size = dma_window[2];
-       token = dma_window[0] >> 32;
+       return NULL;
+}
+#endif
 
-       iommu = &cell_iommus[token];
+static struct iommu_window * __init
+cell_iommu_setup_window(struct cbe_iommu *iommu, struct device_node *np,
+                       unsigned long offset, unsigned long size,
+                       unsigned long pte_offset)
+{
+       struct iommu_window *window;
+       const unsigned int *ioid;
 
-       cell_do_map_iommu(iommu, *ioid, map_start, map_size);
+       ioid = get_property(np, "ioid", NULL);
+       if (ioid == NULL)
+               printk(KERN_WARNING "iommu: missing ioid for %s using 0\n",
+                      np->full_name);
+
+       window = kmalloc_node(sizeof(*window), GFP_KERNEL, iommu->nid);
+       BUG_ON(window == NULL);
+
+       window->offset = offset;
+       window->size = size;
+       window->ioid = ioid ? *ioid : 0;
+       window->iommu = iommu;
+       window->pte_offset = pte_offset;
+
+       window->table.it_blocksize = 16;
+       window->table.it_base = (unsigned long)iommu->ptab;
+       window->table.it_index = iommu->nid;
+       window->table.it_offset = (offset >> IOMMU_PAGE_SHIFT) +
+               window->pte_offset;
+       window->table.it_size = size >> IOMMU_PAGE_SHIFT;
+
+       iommu_init_table(&window->table, iommu->nid);
+
+       pr_debug("\tioid      %d\n", window->ioid);
+       pr_debug("\tblocksize %ld\n", window->table.it_blocksize);
+       pr_debug("\tbase      0x%016lx\n", window->table.it_base);
+       pr_debug("\toffset    0x%lx\n", window->table.it_offset);
+       pr_debug("\tsize      %ld\n", window->table.it_size);
+
+       list_add(&window->list, &iommu->windows);
+
+       if (offset != 0)
+               return window;
+
+       /* We need to map and reserve the first IOMMU page since it's used
+        * by the spider workaround. In theory, we only need to do that when
+        * running on spider but it doesn't really matter.
+        *
+        * This code also assumes that we have a window that starts at 0,
+        * which is the case on all spider based blades.
+        */
+       __set_bit(0, window->table.it_map);
+       tce_build_cell(&window->table, window->table.it_offset, 1,
+                      (unsigned long)iommu->pad_page, DMA_TO_DEVICE);
+       window->table.it_hint = window->table.it_blocksize;
+
+       return window;
 }
 
-static void iommu_bus_setup(struct pci_bus *b)
+static struct cbe_iommu *cell_iommu_for_node(int nid)
 {
-       struct device_node *d = (struct device_node *)b->sysdata;
-       iommu_devnode_setup(d);
-}
+       int i;
 
+       for (i = 0; i < cbe_nr_iommus; i++)
+               if (iommus[i].nid == nid)
+                       return &iommus[i];
+       return NULL;
+}
 
-static int cell_map_iommu_hardcoded(int num_nodes)
+static void cell_dma_dev_setup(struct device *dev)
 {
-       struct cell_iommu *iommu = NULL;
-
-       pr_debug("%s(%d): Using hardcoded defaults\n", __FUNCTION__, __LINE__);
+       struct iommu_window *window;
+       struct cbe_iommu *iommu;
+       struct dev_archdata *archdata = &dev->archdata;
+
+       /* If we run without iommu, no need to do anything */
+       if (pci_dma_ops == &dma_direct_ops)
+               return;
+
+       /* Current implementation uses the first window available in that
+        * node's iommu. We -might- do something smarter later though it may
+        * never be necessary
+        */
+       iommu = cell_iommu_for_node(archdata->numa_node);
+       if (iommu == NULL || list_empty(&iommu->windows)) {
+               printk(KERN_ERR "iommu: missing iommu for %s (node %d)\n",
+                      archdata->of_node ? archdata->of_node->full_name : "?",
+                      archdata->numa_node);
+               return;
+       }
+       window = list_entry(iommu->windows.next, struct iommu_window, list);
 
-       /* node 0 */
-       iommu = &cell_iommus[0];
-       iommu->mapped_base = ioremap(0x20000511000, 0x1000);
-       iommu->mapped_mmio_base = ioremap(0x20000510000, 0x1000);
+       archdata->dma_data = &window->table;
+}
 
-       enable_mapping(iommu->mapped_base, iommu->mapped_mmio_base);
+static void cell_pci_dma_dev_setup(struct pci_dev *dev)
+{
+       cell_dma_dev_setup(&dev->dev);
+}
 
-       cell_do_map_iommu(iommu, 0x048a,
-                         0x20000000ul,0x20000000ul);
+static int cell_of_bus_notify(struct notifier_block *nb, unsigned long action,
+                             void *data)
+{
+       struct device *dev = data;
 
-       if (num_nodes < 2)
+       /* We are only intereted in device addition */
+       if (action != BUS_NOTIFY_ADD_DEVICE)
                return 0;
 
-       /* node 1 */
-       iommu = &cell_iommus[1];
-       iommu->mapped_base = ioremap(0x30000511000, 0x1000);
-       iommu->mapped_mmio_base = ioremap(0x30000510000, 0x1000);
-
-       enable_mapping(iommu->mapped_base, iommu->mapped_mmio_base);
+       /* We use the PCI DMA ops */
+       dev->archdata.dma_ops = pci_dma_ops;
 
-       cell_do_map_iommu(iommu, 0x048a,
-                         0x20000000,0x20000000ul);
+       cell_dma_dev_setup(dev);
 
        return 0;
 }
 
+static struct notifier_block cell_of_bus_notifier = {
+       .notifier_call = cell_of_bus_notify
+};
 
-static int cell_map_iommu(void)
+static int __init cell_iommu_get_window(struct device_node *np,
+                                        unsigned long *base,
+                                        unsigned long *size)
 {
-       unsigned int num_nodes = 0;
-       const unsigned int *node_id;
-       const unsigned long *base, *mmio_base;
-       struct device_node *dn;
-       struct cell_iommu *iommu = NULL;
-
-       /* determine number of nodes (=iommus) */
-       pr_debug("%s(%d): determining number of nodes...", __FUNCTION__, __LINE__);
-       for(dn = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
-           dn;
-           dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu")) {
-               node_id = get_property(dn, "node-id", NULL);
-
-               if (num_nodes < *node_id)
-                       num_nodes = *node_id;
-               }
-
-       num_nodes++;
-       pr_debug("%i found.\n", num_nodes);
+       const void *dma_window;
+       unsigned long index;
 
-       /* map the iommu registers for each node */
-       pr_debug("%s(%d): Looping through nodes\n", __FUNCTION__, __LINE__);
-       for(dn = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
-           dn;
-           dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu")) {
+       /* Use ibm,dma-window if available, else, hard code ! */
+       dma_window = get_property(np, "ibm,dma-window", NULL);
+       if (dma_window == NULL) {
+               *base = 0;
+               *size = 0x80000000u;
+               return -ENODEV;
+       }
 
-               node_id = get_property(dn, "node-id", NULL);
-               base = get_property(dn, "ioc-cache", NULL);
-               mmio_base = get_property(dn, "ioc-translation", NULL);
+       of_parse_dma_window(np, dma_window, &index, base, size);
+       return 0;
+}
 
-               if (!base || !mmio_base || !node_id)
-                       return cell_map_iommu_hardcoded(num_nodes);
+static void __init cell_iommu_init_one(struct device_node *np, unsigned long offset)
+{
+       struct cbe_iommu *iommu;
+       unsigned long base, size;
+       int nid, i;
+
+       /* Get node ID */
+       nid = of_node_to_nid(np);
+       if (nid < 0) {
+               printk(KERN_ERR "iommu: failed to get node for %s\n",
+                      np->full_name);
+               return;
+       }
+       pr_debug("iommu: setting up iommu for node %d (%s)\n",
+                nid, np->full_name);
+
+       /* XXX todo: If we can have multiple windows on the same IOMMU, which
+        * isn't the case today, we probably want here to check wether the
+        * iommu for that node is already setup.
+        * However, there might be issue with getting the size right so let's
+        * ignore that for now. We might want to completely get rid of the
+        * multiple window support since the cell iommu supports per-page ioids
+        */
+
+       if (cbe_nr_iommus >= NR_IOMMUS) {
+               printk(KERN_ERR "iommu: too many IOMMUs detected ! (%s)\n",
+                      np->full_name);
+               return;
+       }
 
-               iommu = &cell_iommus[*node_id];
-               iommu->base = *base;
-               iommu->mmio_base = *mmio_base;
+       /* Init base fields */
+       i = cbe_nr_iommus++;
+       iommu = &iommus[i];
+       iommu->stab = 0;
+       iommu->nid = nid;
+       snprintf(iommu->name, sizeof(iommu->name), "iommu%d", i);
+       INIT_LIST_HEAD(&iommu->windows);
 
-               iommu->mapped_base = ioremap(*base, 0x1000);
-               iommu->mapped_mmio_base = ioremap(*mmio_base, 0x1000);
+       /* Obtain a window for it */
+       cell_iommu_get_window(np, &base, &size);
 
-               enable_mapping(iommu->mapped_base,
-                              iommu->mapped_mmio_base);
+       pr_debug("\ttranslating window 0x%lx...0x%lx\n",
+                base, base + size - 1);
 
-               /* everything else will be done in iommu_bus_setup */
-       }
+       /* Initialize the hardware */
+       cell_iommu_setup_hardware(iommu, size);
 
-       return 1;
+       /* Setup the iommu_table */
+       cell_iommu_setup_window(iommu, np, base, size,
+                               offset >> IOMMU_PAGE_SHIFT);
 }
 
-static void *cell_alloc_coherent(struct device *hwdev, size_t size,
-                          dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flag)
+static void __init cell_disable_iommus(void)
 {
-       void *ret;
-
-       ret = (void *)__get_free_pages(flag, get_order(size));
-       if (ret != NULL) {
-               memset(ret, 0, size);
-               *dma_handle = virt_to_abs(ret) | CELL_DMA_VALID;
+       int node;
+       unsigned long base, val;
+       void __iomem *xregs, *cregs;
+
+       /* Make sure IOC translation is disabled on all nodes */
+       for_each_online_node(node) {
+               if (cell_iommu_find_ioc(node, &base))
+                       continue;
+               xregs = ioremap(base, IOC_Reg_Size);
+               if (xregs == NULL)
+                       continue;
+               cregs = xregs + IOC_IOCmd_Offset;
+
+               pr_debug("iommu: cleaning up iommu on node %d\n", node);
+
+               out_be64(xregs + IOC_IOST_Origin, 0);
+               (void)in_be64(xregs + IOC_IOST_Origin);
+               val = in_be64(cregs + IOC_IOCmd_Cfg);
+               val &= ~IOC_IOCmd_Cfg_TE;
+               out_be64(cregs + IOC_IOCmd_Cfg, val);
+               (void)in_be64(cregs + IOC_IOCmd_Cfg);
+
+               iounmap(xregs);
        }
-       return ret;
 }
 
-static void cell_free_coherent(struct device *hwdev, size_t size,
-                                void *vaddr, dma_addr_t dma_handle)
+static int __init cell_iommu_init_disabled(void)
 {
-       free_pages((unsigned long)vaddr, get_order(size));
-}
+       struct device_node *np = NULL;
+       unsigned long base = 0, size;
+
+       /* When no iommu is present, we use direct DMA ops */
+       pci_dma_ops = &dma_direct_ops;
+
+       /* First make sure all IOC translation is turned off */
+       cell_disable_iommus();
+
+       /* If we have no Axon, we set up the spider DMA magic offset */
+       if (of_find_node_by_name(NULL, "axon") == NULL)
+               dma_direct_offset = SPIDER_DMA_OFFSET;
+
+       /* Now we need to check to see where the memory is mapped
+        * in PCI space. We assume that all busses use the same dma
+        * window which is always the case so far on Cell, thus we
+        * pick up the first pci-internal node we can find and check
+        * the DMA window from there.
+        */
+       for_each_node_by_name(np, "axon") {
+               if (np->parent == NULL || np->parent->parent != NULL)
+                       continue;
+               if (cell_iommu_get_window(np, &base, &size) == 0)
+                       break;
+       }
+       if (np == NULL) {
+               for_each_node_by_name(np, "pci-internal") {
+                       if (np->parent == NULL || np->parent->parent != NULL)
+                               continue;
+                       if (cell_iommu_get_window(np, &base, &size) == 0)
+                               break;
+               }
+       }
+       of_node_put(np);
+
+       /* If we found a DMA window, we check if it's big enough to enclose
+        * all of physical memory. If not, we force enable IOMMU
+        */
+       if (np && size < lmb_end_of_DRAM()) {
+               printk(KERN_WARNING "iommu: force-enabled, dma window"
+                      " (%ldMB) smaller than total memory (%ldMB)\n",
+                      size >> 20, lmb_end_of_DRAM() >> 20);
+               return -ENODEV;
+       }
 
-static dma_addr_t cell_map_single(struct device *hwdev, void *ptr,
-               size_t size, enum dma_data_direction direction)
-{
-       return virt_to_abs(ptr) | CELL_DMA_VALID;
-}
+       dma_direct_offset += base;
 
-static void cell_unmap_single(struct device *hwdev, dma_addr_t dma_addr,
-               size_t size, enum dma_data_direction direction)
-{
+       printk("iommu: disabled, direct DMA offset is 0x%lx\n",
+              dma_direct_offset);
+
+       return 0;
 }
 
-static int cell_map_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
-               int nents, enum dma_data_direction direction)
+static int __init cell_iommu_init(void)
 {
-       int i;
+       struct device_node *np;
+
+       if (!machine_is(cell))
+               return -ENODEV;
+
+       /* If IOMMU is disabled or we have little enough RAM to not need
+        * to enable it, we setup a direct mapping.
+        *
+        * Note: should we make sure we have the IOMMU actually disabled ?
+        */
+       if (iommu_is_off ||
+           (!iommu_force_on && lmb_end_of_DRAM() <= 0x80000000ull))
+               if (cell_iommu_init_disabled() == 0)
+                       goto bail;
+
+       /* Setup various ppc_md. callbacks */
+       ppc_md.pci_dma_dev_setup = cell_pci_dma_dev_setup;
+       ppc_md.tce_build = tce_build_cell;
+       ppc_md.tce_free = tce_free_cell;
+
+       /* Create an iommu for each /axon node.  */
+       for_each_node_by_name(np, "axon") {
+               if (np->parent == NULL || np->parent->parent != NULL)
+                       continue;
+               cell_iommu_init_one(np, 0);
+       }
 
-       for (i = 0; i < nents; i++, sg++) {
-               sg->dma_address = (page_to_phys(sg->page) + sg->offset)
-                                       | CELL_DMA_VALID;
-               sg->dma_length = sg->length;
+       /* Create an iommu for each toplevel /pci-internal node for
+        * old hardware/firmware
+        */
+       for_each_node_by_name(np, "pci-internal") {
+               if (np->parent == NULL || np->parent->parent != NULL)
+                       continue;
+               cell_iommu_init_one(np, SPIDER_DMA_OFFSET);
        }
 
-       return nents;
-}
+       /* Setup default PCI iommu ops */
+       pci_dma_ops = &dma_iommu_ops;
 
-static void cell_unmap_sg(struct device *hwdev, struct scatterlist *sg,
-               int nents, enum dma_data_direction direction)
-{
-}
+ bail:
+       /* Register callbacks on OF platform device addition/removal
+        * to handle linking them to the right DMA operations
+        */
+       bus_register_notifier(&of_platform_bus_type, &cell_of_bus_notifier);
 
-static int cell_dma_supported(struct device *dev, u64 mask)
-{
-       return mask < 0x100000000ull;
+       return 0;
 }
+arch_initcall(cell_iommu_init);
 
-static struct dma_mapping_ops cell_iommu_ops = {
-       .alloc_coherent = cell_alloc_coherent,
-       .free_coherent = cell_free_coherent,
-       .map_single = cell_map_single,
-       .unmap_single = cell_unmap_single,
-       .map_sg = cell_map_sg,
-       .unmap_sg = cell_unmap_sg,
-       .dma_supported = cell_dma_supported,
-};
-
-void cell_init_iommu(void)
-{
-       int setup_bus = 0;
-
-       if (of_find_node_by_path("/mambo")) {
-               pr_info("Not using iommu on systemsim\n");
-       } else {
-
-               if (!(of_chosen &&
-                     get_property(of_chosen, "linux,iommu-off", NULL)))
-                       setup_bus = cell_map_iommu();
-
-               if (setup_bus) {
-                       pr_debug("%s: IOMMU mapping activated\n", __FUNCTION__);
-                       ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
-                       ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup;
-               } else {
-                       pr_debug("%s: IOMMU mapping activated, "
-                                "no device action necessary\n", __FUNCTION__);
-                       /* Direct I/O, IOMMU off */
-                       ppc_md.iommu_dev_setup = iommu_dev_setup_null;
-                       ppc_md.iommu_bus_setup = iommu_bus_setup_null;
-               }
-       }
-
-       pci_dma_ops = cell_iommu_ops;
-}