sparc: unify sections.h
[linux-2.6.git] / arch / sparc / mm / iommu.c
1 /*
2  * iommu.c:  IOMMU specific routines for memory management.
3  *
4  * Copyright (C) 1995 David S. Miller  (davem@caip.rutgers.edu)
5  * Copyright (C) 1995,2002 Pete Zaitcev     (zaitcev@yahoo.com)
6  * Copyright (C) 1996 Eddie C. Dost    (ecd@skynet.be)
7  * Copyright (C) 1997,1998 Jakub Jelinek    (jj@sunsite.mff.cuni.cz)
8  */
9  
10 #include <linux/kernel.h>
11 #include <linux/init.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <linux/highmem.h>      /* pte_offset_map => kmap_atomic */
15 #include <linux/scatterlist.h>
16 #include <linux/of.h>
17 #include <linux/of_device.h>
18
19 #include <asm/pgalloc.h>
20 #include <asm/pgtable.h>
21 #include <asm/io.h>
22 #include <asm/mxcc.h>
23 #include <asm/mbus.h>
24 #include <asm/cacheflush.h>
25 #include <asm/tlbflush.h>
26 #include <asm/bitext.h>
27 #include <asm/iommu.h>
28 #include <asm/dma.h>
29
30 /*
31  * This can be sized dynamically, but we will do this
32  * only when we have a guidance about actual I/O pressures.
33  */
34 #define IOMMU_RNGE      IOMMU_RNGE_256MB
35 #define IOMMU_START     0xF0000000
36 #define IOMMU_WINSIZE   (256*1024*1024U)
37 #define IOMMU_NPTES     (IOMMU_WINSIZE/PAGE_SIZE)       /* 64K PTEs, 265KB */
38 #define IOMMU_ORDER     6                               /* 4096 * (1<<6) */
39
40 /* srmmu.c */
41 extern int viking_mxcc_present;
42 BTFIXUPDEF_CALL(void, flush_page_for_dma, unsigned long)
43 #define flush_page_for_dma(page) BTFIXUP_CALL(flush_page_for_dma)(page)
44 extern int flush_page_for_dma_global;
45 static int viking_flush;
46 /* viking.S */
47 extern void viking_flush_page(unsigned long page);
48 extern void viking_mxcc_flush_page(unsigned long page);
49
50 /*
51  * Values precomputed according to CPU type.
52  */
53 static unsigned int ioperm_noc;         /* Consistent mapping iopte flags */
54 static pgprot_t dvma_prot;              /* Consistent mapping pte flags */
55
56 #define IOPERM        (IOPTE_CACHE | IOPTE_WRITE | IOPTE_VALID)
57 #define MKIOPTE(pfn, perm) (((((pfn)<<8) & IOPTE_PAGE) | (perm)) & ~IOPTE_WAZ)
58
59 static void __init sbus_iommu_init(struct of_device *op)
60 {
61         struct iommu_struct *iommu;
62         unsigned int impl, vers;
63         unsigned long *bitmap;
64         unsigned long tmp;
65
66         iommu = kmalloc(sizeof(struct iommu_struct), GFP_ATOMIC);
67         if (!iommu) {
68                 prom_printf("Unable to allocate iommu structure\n");
69                 prom_halt();
70         }
71
72         iommu->regs = of_ioremap(&op->resource[0], 0, PAGE_SIZE * 3,
73                                  "iommu_regs");
74         if (!iommu->regs) {
75                 prom_printf("Cannot map IOMMU registers\n");
76                 prom_halt();
77         }
78         impl = (iommu->regs->control & IOMMU_CTRL_IMPL) >> 28;
79         vers = (iommu->regs->control & IOMMU_CTRL_VERS) >> 24;
80         tmp = iommu->regs->control;
81         tmp &= ~(IOMMU_CTRL_RNGE);
82         tmp |= (IOMMU_RNGE_256MB | IOMMU_CTRL_ENAB);
83         iommu->regs->control = tmp;
84         iommu_invalidate(iommu->regs);
85         iommu->start = IOMMU_START;
86         iommu->end = 0xffffffff;
87
88         /* Allocate IOMMU page table */
89         /* Stupid alignment constraints give me a headache. 
90            We need 256K or 512K or 1M or 2M area aligned to
91            its size and current gfp will fortunately give
92            it to us. */
93         tmp = __get_free_pages(GFP_KERNEL, IOMMU_ORDER);
94         if (!tmp) {
95                 prom_printf("Unable to allocate iommu table [0x%08x]\n",
96                             IOMMU_NPTES*sizeof(iopte_t));
97                 prom_halt();
98         }
99         iommu->page_table = (iopte_t *)tmp;
100
101         /* Initialize new table. */
102         memset(iommu->page_table, 0, IOMMU_NPTES*sizeof(iopte_t));
103         flush_cache_all();
104         flush_tlb_all();
105         iommu->regs->base = __pa((unsigned long) iommu->page_table) >> 4;
106         iommu_invalidate(iommu->regs);
107
108         bitmap = kmalloc(IOMMU_NPTES>>3, GFP_KERNEL);
109         if (!bitmap) {
110                 prom_printf("Unable to allocate iommu bitmap [%d]\n",
111                             (int)(IOMMU_NPTES>>3));
112                 prom_halt();
113         }
114         bit_map_init(&iommu->usemap, bitmap, IOMMU_NPTES);
115         /* To be coherent on HyperSparc, the page color of DVMA
116          * and physical addresses must match.
117          */
118         if (srmmu_modtype == HyperSparc)
119                 iommu->usemap.num_colors = vac_cache_size >> PAGE_SHIFT;
120         else
121                 iommu->usemap.num_colors = 1;
122
123         printk(KERN_INFO "IOMMU: impl %d vers %d table 0x%p[%d B] map [%d b]\n",
124                impl, vers, iommu->page_table,
125                (int)(IOMMU_NPTES*sizeof(iopte_t)), (int)IOMMU_NPTES);
126
127         op->dev.archdata.iommu = iommu;
128 }
129
130 static int __init iommu_init(void)
131 {
132         struct device_node *dp;
133
134         for_each_node_by_name(dp, "iommu") {
135                 struct of_device *op = of_find_device_by_node(dp);
136
137                 sbus_iommu_init(op);
138                 of_propagate_archdata(op);
139         }
140
141         return 0;
142 }
143
144 subsys_initcall(iommu_init);
145
146 /* This begs to be btfixup-ed by srmmu. */
147 /* Flush the iotlb entries to ram. */
148 /* This could be better if we didn't have to flush whole pages. */
149 static void iommu_flush_iotlb(iopte_t *iopte, unsigned int niopte)
150 {
151         unsigned long start;
152         unsigned long end;
153
154         start = (unsigned long)iopte;
155         end = PAGE_ALIGN(start + niopte*sizeof(iopte_t));
156         start &= PAGE_MASK;
157         if (viking_mxcc_present) {
158                 while(start < end) {
159                         viking_mxcc_flush_page(start);
160                         start += PAGE_SIZE;
161                 }
162         } else if (viking_flush) {
163                 while(start < end) {
164                         viking_flush_page(start);
165                         start += PAGE_SIZE;
166                 }
167         } else {
168                 while(start < end) {
169                         __flush_page_to_ram(start);
170                         start += PAGE_SIZE;
171                 }
172         }
173 }
174
175 static u32 iommu_get_one(struct device *dev, struct page *page, int npages)
176 {
177         struct iommu_struct *iommu = dev->archdata.iommu;
178         int ioptex;
179         iopte_t *iopte, *iopte0;
180         unsigned int busa, busa0;
181         int i;
182
183         /* page color = pfn of page */
184         ioptex = bit_map_string_get(&iommu->usemap, npages, page_to_pfn(page));
185         if (ioptex < 0)
186                 panic("iommu out");
187         busa0 = iommu->start + (ioptex << PAGE_SHIFT);
188         iopte0 = &iommu->page_table[ioptex];
189
190         busa = busa0;
191         iopte = iopte0;
192         for (i = 0; i < npages; i++) {
193                 iopte_val(*iopte) = MKIOPTE(page_to_pfn(page), IOPERM);
194                 iommu_invalidate_page(iommu->regs, busa);
195                 busa += PAGE_SIZE;
196                 iopte++;
197                 page++;
198         }
199
200         iommu_flush_iotlb(iopte0, npages);
201
202         return busa0;
203 }
204
205 static u32 iommu_get_scsi_one(struct device *dev, char *vaddr, unsigned int len)
206 {
207         unsigned long off;
208         int npages;
209         struct page *page;
210         u32 busa;
211
212         off = (unsigned long)vaddr & ~PAGE_MASK;
213         npages = (off + len + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
214         page = virt_to_page((unsigned long)vaddr & PAGE_MASK);
215         busa = iommu_get_one(dev, page, npages);
216         return busa + off;
217 }
218
219 static __u32 iommu_get_scsi_one_noflush(struct device *dev, char *vaddr, unsigned long len)
220 {
221         return iommu_get_scsi_one(dev, vaddr, len);
222 }
223
224 static __u32 iommu_get_scsi_one_gflush(struct device *dev, char *vaddr, unsigned long len)
225 {
226         flush_page_for_dma(0);
227         return iommu_get_scsi_one(dev, vaddr, len);
228 }
229
230 static __u32 iommu_get_scsi_one_pflush(struct device *dev, char *vaddr, unsigned long len)
231 {
232         unsigned long page = ((unsigned long) vaddr) & PAGE_MASK;
233
234         while(page < ((unsigned long)(vaddr + len))) {
235                 flush_page_for_dma(page);
236                 page += PAGE_SIZE;
237         }
238         return iommu_get_scsi_one(dev, vaddr, len);
239 }
240
241 static void iommu_get_scsi_sgl_noflush(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int sz)
242 {
243         int n;
244
245         while (sz != 0) {
246                 --sz;
247                 n = (sg->length + sg->offset + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
248                 sg->dma_address = iommu_get_one(dev, sg_page(sg), n) + sg->offset;
249                 sg->dma_length = sg->length;
250                 sg = sg_next(sg);
251         }
252 }
253
254 static void iommu_get_scsi_sgl_gflush(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int sz)
255 {
256         int n;
257
258         flush_page_for_dma(0);
259         while (sz != 0) {
260                 --sz;
261                 n = (sg->length + sg->offset + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
262                 sg->dma_address = iommu_get_one(dev, sg_page(sg), n) + sg->offset;
263                 sg->dma_length = sg->length;
264                 sg = sg_next(sg);
265         }
266 }
267
268 static void iommu_get_scsi_sgl_pflush(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int sz)
269 {
270         unsigned long page, oldpage = 0;
271         int n, i;
272
273         while(sz != 0) {
274                 --sz;
275
276                 n = (sg->length + sg->offset + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
277
278                 /*
279                  * We expect unmapped highmem pages to be not in the cache.
280                  * XXX Is this a good assumption?
281                  * XXX What if someone else unmaps it here and races us?
282                  */
283                 if ((page = (unsigned long) page_address(sg_page(sg))) != 0) {
284                         for (i = 0; i < n; i++) {
285                                 if (page != oldpage) {  /* Already flushed? */
286                                         flush_page_for_dma(page);
287                                         oldpage = page;
288                                 }
289                                 page += PAGE_SIZE;
290                         }
291                 }
292
293                 sg->dma_address = iommu_get_one(dev, sg_page(sg), n) + sg->offset;
294                 sg->dma_length = sg->length;
295                 sg = sg_next(sg);
296         }
297 }
298
299 static void iommu_release_one(struct device *dev, u32 busa, int npages)
300 {
301         struct iommu_struct *iommu = dev->archdata.iommu;
302         int ioptex;
303         int i;
304
305         BUG_ON(busa < iommu->start);
306         ioptex = (busa - iommu->start) >> PAGE_SHIFT;
307         for (i = 0; i < npages; i++) {
308                 iopte_val(iommu->page_table[ioptex + i]) = 0;
309                 iommu_invalidate_page(iommu->regs, busa);
310                 busa += PAGE_SIZE;
311         }
312         bit_map_clear(&iommu->usemap, ioptex, npages);
313 }
314
315 static void iommu_release_scsi_one(struct device *dev, __u32 vaddr, unsigned long len)
316 {
317         unsigned long off;
318         int npages;
319
320         off = vaddr & ~PAGE_MASK;
321         npages = (off + len + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
322         iommu_release_one(dev, vaddr & PAGE_MASK, npages);
323 }
324
325 static void iommu_release_scsi_sgl(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int sz)
326 {
327         int n;
328
329         while(sz != 0) {
330                 --sz;
331
332                 n = (sg->length + sg->offset + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT;
333                 iommu_release_one(dev, sg->dma_address & PAGE_MASK, n);
334                 sg->dma_address = 0x21212121;
335                 sg = sg_next(sg);
336         }
337 }
338
339 #ifdef CONFIG_SBUS
340 static int iommu_map_dma_area(struct device *dev, dma_addr_t *pba, unsigned long va,
341                               unsigned long addr, int len)
342 {
343         struct iommu_struct *iommu = dev->archdata.iommu;
344         unsigned long page, end;
345         iopte_t *iopte = iommu->page_table;
346         iopte_t *first;
347         int ioptex;
348
349         BUG_ON((va & ~PAGE_MASK) != 0);
350         BUG_ON((addr & ~PAGE_MASK) != 0);
351         BUG_ON((len & ~PAGE_MASK) != 0);
352
353         /* page color = physical address */
354         ioptex = bit_map_string_get(&iommu->usemap, len >> PAGE_SHIFT,
355                 addr >> PAGE_SHIFT);
356         if (ioptex < 0)
357                 panic("iommu out");
358
359         iopte += ioptex;
360         first = iopte;
361         end = addr + len;
362         while(addr < end) {
363                 page = va;
364                 {
365                         pgd_t *pgdp;
366                         pmd_t *pmdp;
367                         pte_t *ptep;
368
369                         if (viking_mxcc_present)
370                                 viking_mxcc_flush_page(page);
371                         else if (viking_flush)
372                                 viking_flush_page(page);
373                         else
374                                 __flush_page_to_ram(page);
375
376                         pgdp = pgd_offset(&init_mm, addr);
377                         pmdp = pmd_offset(pgdp, addr);
378                         ptep = pte_offset_map(pmdp, addr);
379
380                         set_pte(ptep, mk_pte(virt_to_page(page), dvma_prot));
381                 }
382                 iopte_val(*iopte++) =
383                     MKIOPTE(page_to_pfn(virt_to_page(page)), ioperm_noc);
384                 addr += PAGE_SIZE;
385                 va += PAGE_SIZE;
386         }
387         /* P3: why do we need this?
388          *
389          * DAVEM: Because there are several aspects, none of which
390          *        are handled by a single interface.  Some cpus are
391          *        completely not I/O DMA coherent, and some have
392          *        virtually indexed caches.  The driver DMA flushing
393          *        methods handle the former case, but here during
394          *        IOMMU page table modifications, and usage of non-cacheable
395          *        cpu mappings of pages potentially in the cpu caches, we have
396          *        to handle the latter case as well.
397          */
398         flush_cache_all();
399         iommu_flush_iotlb(first, len >> PAGE_SHIFT);
400         flush_tlb_all();
401         iommu_invalidate(iommu->regs);
402
403         *pba = iommu->start + (ioptex << PAGE_SHIFT);
404         return 0;
405 }
406
407 static void iommu_unmap_dma_area(struct device *dev, unsigned long busa, int len)
408 {
409         struct iommu_struct *iommu = dev->archdata.iommu;
410         iopte_t *iopte = iommu->page_table;
411         unsigned long end;
412         int ioptex = (busa - iommu->start) >> PAGE_SHIFT;
413
414         BUG_ON((busa & ~PAGE_MASK) != 0);
415         BUG_ON((len & ~PAGE_MASK) != 0);
416
417         iopte += ioptex;
418         end = busa + len;
419         while (busa < end) {
420                 iopte_val(*iopte++) = 0;
421                 busa += PAGE_SIZE;
422         }
423         flush_tlb_all();
424         iommu_invalidate(iommu->regs);
425         bit_map_clear(&iommu->usemap, ioptex, len >> PAGE_SHIFT);
426 }
427 #endif
428
429 static char *iommu_lockarea(char *vaddr, unsigned long len)
430 {
431         return vaddr;
432 }
433
434 static void iommu_unlockarea(char *vaddr, unsigned long len)
435 {
436 }
437
438 void __init ld_mmu_iommu(void)
439 {
440         viking_flush = (BTFIXUPVAL_CALL(flush_page_for_dma) == (unsigned long)viking_flush_page);
441         BTFIXUPSET_CALL(mmu_lockarea, iommu_lockarea, BTFIXUPCALL_RETO0);
442         BTFIXUPSET_CALL(mmu_unlockarea, iommu_unlockarea, BTFIXUPCALL_NOP);
443
444         if (!BTFIXUPVAL_CALL(flush_page_for_dma)) {
445                 /* IO coherent chip */
446                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_one, iommu_get_scsi_one_noflush, BTFIXUPCALL_RETO0);
447                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_sgl, iommu_get_scsi_sgl_noflush, BTFIXUPCALL_NORM);
448         } else if (flush_page_for_dma_global) {
449                 /* flush_page_for_dma flushes everything, no matter of what page is it */
450                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_one, iommu_get_scsi_one_gflush, BTFIXUPCALL_NORM);
451                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_sgl, iommu_get_scsi_sgl_gflush, BTFIXUPCALL_NORM);
452         } else {
453                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_one, iommu_get_scsi_one_pflush, BTFIXUPCALL_NORM);
454                 BTFIXUPSET_CALL(mmu_get_scsi_sgl, iommu_get_scsi_sgl_pflush, BTFIXUPCALL_NORM);
455         }
456         BTFIXUPSET_CALL(mmu_release_scsi_one, iommu_release_scsi_one, BTFIXUPCALL_NORM);
457         BTFIXUPSET_CALL(mmu_release_scsi_sgl, iommu_release_scsi_sgl, BTFIXUPCALL_NORM);
458
459 #ifdef CONFIG_SBUS
460         BTFIXUPSET_CALL(mmu_map_dma_area, iommu_map_dma_area, BTFIXUPCALL_NORM);
461         BTFIXUPSET_CALL(mmu_unmap_dma_area, iommu_unmap_dma_area, BTFIXUPCALL_NORM);
462 #endif
463
464         if (viking_mxcc_present || srmmu_modtype == HyperSparc) {
465                 dvma_prot = __pgprot(SRMMU_CACHE | SRMMU_ET_PTE | SRMMU_PRIV);
466                 ioperm_noc = IOPTE_CACHE | IOPTE_WRITE | IOPTE_VALID;
467         } else {
468                 dvma_prot = __pgprot(SRMMU_ET_PTE | SRMMU_PRIV);
469                 ioperm_noc = IOPTE_WRITE | IOPTE_VALID;
470         }
471 }