Merge branch 'core-iommu-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6.git] / arch / x86 / include / asm / amd_iommu_types.h
1 /*
2  * Copyright (C) 2007-2010 Advanced Micro Devices, Inc.
3  * Author: Joerg Roedel <joerg.roedel@amd.com>
4  *         Leo Duran <leo.duran@amd.com>
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
8  * by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13  * GNU General Public License for more details.
14  *
15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
16  * along with this program; if not, write to the Free Software
17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
18  */
19
20 #ifndef _ASM_X86_AMD_IOMMU_TYPES_H
21 #define _ASM_X86_AMD_IOMMU_TYPES_H
22
23 #include <linux/types.h>
24 #include <linux/mutex.h>
25 #include <linux/list.h>
26 #include <linux/spinlock.h>
27
28 /*
29  * Maximum number of IOMMUs supported
30  */
31 #define MAX_IOMMUS      32
32
33 /*
34  * some size calculation constants
35  */
36 #define DEV_TABLE_ENTRY_SIZE            32
37 #define ALIAS_TABLE_ENTRY_SIZE          2
38 #define RLOOKUP_TABLE_ENTRY_SIZE        (sizeof(void *))
39
40 /* Length of the MMIO region for the AMD IOMMU */
41 #define MMIO_REGION_LENGTH       0x4000
42
43 /* Capability offsets used by the driver */
44 #define MMIO_CAP_HDR_OFFSET     0x00
45 #define MMIO_RANGE_OFFSET       0x0c
46 #define MMIO_MISC_OFFSET        0x10
47
48 /* Masks, shifts and macros to parse the device range capability */
49 #define MMIO_RANGE_LD_MASK      0xff000000
50 #define MMIO_RANGE_FD_MASK      0x00ff0000
51 #define MMIO_RANGE_BUS_MASK     0x0000ff00
52 #define MMIO_RANGE_LD_SHIFT     24
53 #define MMIO_RANGE_FD_SHIFT     16
54 #define MMIO_RANGE_BUS_SHIFT    8
55 #define MMIO_GET_LD(x)  (((x) & MMIO_RANGE_LD_MASK) >> MMIO_RANGE_LD_SHIFT)
56 #define MMIO_GET_FD(x)  (((x) & MMIO_RANGE_FD_MASK) >> MMIO_RANGE_FD_SHIFT)
57 #define MMIO_GET_BUS(x) (((x) & MMIO_RANGE_BUS_MASK) >> MMIO_RANGE_BUS_SHIFT)
58 #define MMIO_MSI_NUM(x) ((x) & 0x1f)
59
60 /* Flag masks for the AMD IOMMU exclusion range */
61 #define MMIO_EXCL_ENABLE_MASK 0x01ULL
62 #define MMIO_EXCL_ALLOW_MASK  0x02ULL
63
64 /* Used offsets into the MMIO space */
65 #define MMIO_DEV_TABLE_OFFSET   0x0000
66 #define MMIO_CMD_BUF_OFFSET     0x0008
67 #define MMIO_EVT_BUF_OFFSET     0x0010
68 #define MMIO_CONTROL_OFFSET     0x0018
69 #define MMIO_EXCL_BASE_OFFSET   0x0020
70 #define MMIO_EXCL_LIMIT_OFFSET  0x0028
71 #define MMIO_EXT_FEATURES       0x0030
72 #define MMIO_CMD_HEAD_OFFSET    0x2000
73 #define MMIO_CMD_TAIL_OFFSET    0x2008
74 #define MMIO_EVT_HEAD_OFFSET    0x2010
75 #define MMIO_EVT_TAIL_OFFSET    0x2018
76 #define MMIO_STATUS_OFFSET      0x2020
77
78
79 /* Extended Feature Bits */
80 #define FEATURE_PREFETCH        (1ULL<<0)
81 #define FEATURE_PPR             (1ULL<<1)
82 #define FEATURE_X2APIC          (1ULL<<2)
83 #define FEATURE_NX              (1ULL<<3)
84 #define FEATURE_GT              (1ULL<<4)
85 #define FEATURE_IA              (1ULL<<6)
86 #define FEATURE_GA              (1ULL<<7)
87 #define FEATURE_HE              (1ULL<<8)
88 #define FEATURE_PC              (1ULL<<9)
89
90 /* MMIO status bits */
91 #define MMIO_STATUS_COM_WAIT_INT_MASK   0x04
92
93 /* event logging constants */
94 #define EVENT_ENTRY_SIZE        0x10
95 #define EVENT_TYPE_SHIFT        28
96 #define EVENT_TYPE_MASK         0xf
97 #define EVENT_TYPE_ILL_DEV      0x1
98 #define EVENT_TYPE_IO_FAULT     0x2
99 #define EVENT_TYPE_DEV_TAB_ERR  0x3
100 #define EVENT_TYPE_PAGE_TAB_ERR 0x4
101 #define EVENT_TYPE_ILL_CMD      0x5
102 #define EVENT_TYPE_CMD_HARD_ERR 0x6
103 #define EVENT_TYPE_IOTLB_INV_TO 0x7
104 #define EVENT_TYPE_INV_DEV_REQ  0x8
105 #define EVENT_DEVID_MASK        0xffff
106 #define EVENT_DEVID_SHIFT       0
107 #define EVENT_DOMID_MASK        0xffff
108 #define EVENT_DOMID_SHIFT       0
109 #define EVENT_FLAGS_MASK        0xfff
110 #define EVENT_FLAGS_SHIFT       0x10
111
112 /* feature control bits */
113 #define CONTROL_IOMMU_EN        0x00ULL
114 #define CONTROL_HT_TUN_EN       0x01ULL
115 #define CONTROL_EVT_LOG_EN      0x02ULL
116 #define CONTROL_EVT_INT_EN      0x03ULL
117 #define CONTROL_COMWAIT_EN      0x04ULL
118 #define CONTROL_PASSPW_EN       0x08ULL
119 #define CONTROL_RESPASSPW_EN    0x09ULL
120 #define CONTROL_COHERENT_EN     0x0aULL
121 #define CONTROL_ISOC_EN         0x0bULL
122 #define CONTROL_CMDBUF_EN       0x0cULL
123 #define CONTROL_PPFLOG_EN       0x0dULL
124 #define CONTROL_PPFINT_EN       0x0eULL
125
126 /* command specific defines */
127 #define CMD_COMPL_WAIT          0x01
128 #define CMD_INV_DEV_ENTRY       0x02
129 #define CMD_INV_IOMMU_PAGES     0x03
130 #define CMD_INV_IOTLB_PAGES     0x04
131 #define CMD_INV_ALL             0x08
132
133 #define CMD_COMPL_WAIT_STORE_MASK       0x01
134 #define CMD_COMPL_WAIT_INT_MASK         0x02
135 #define CMD_INV_IOMMU_PAGES_SIZE_MASK   0x01
136 #define CMD_INV_IOMMU_PAGES_PDE_MASK    0x02
137
138 #define CMD_INV_IOMMU_ALL_PAGES_ADDRESS 0x7fffffffffffffffULL
139
140 /* macros and definitions for device table entries */
141 #define DEV_ENTRY_VALID         0x00
142 #define DEV_ENTRY_TRANSLATION   0x01
143 #define DEV_ENTRY_IR            0x3d
144 #define DEV_ENTRY_IW            0x3e
145 #define DEV_ENTRY_NO_PAGE_FAULT 0x62
146 #define DEV_ENTRY_EX            0x67
147 #define DEV_ENTRY_SYSMGT1       0x68
148 #define DEV_ENTRY_SYSMGT2       0x69
149 #define DEV_ENTRY_INIT_PASS     0xb8
150 #define DEV_ENTRY_EINT_PASS     0xb9
151 #define DEV_ENTRY_NMI_PASS      0xba
152 #define DEV_ENTRY_LINT0_PASS    0xbe
153 #define DEV_ENTRY_LINT1_PASS    0xbf
154 #define DEV_ENTRY_MODE_MASK     0x07
155 #define DEV_ENTRY_MODE_SHIFT    0x09
156
157 /* constants to configure the command buffer */
158 #define CMD_BUFFER_SIZE    8192
159 #define CMD_BUFFER_UNINITIALIZED 1
160 #define CMD_BUFFER_ENTRIES 512
161 #define MMIO_CMD_SIZE_SHIFT 56
162 #define MMIO_CMD_SIZE_512 (0x9ULL << MMIO_CMD_SIZE_SHIFT)
163
164 /* constants for event buffer handling */
165 #define EVT_BUFFER_SIZE         8192 /* 512 entries */
166 #define EVT_LEN_MASK            (0x9ULL << 56)
167
168 #define PAGE_MODE_NONE    0x00
169 #define PAGE_MODE_1_LEVEL 0x01
170 #define PAGE_MODE_2_LEVEL 0x02
171 #define PAGE_MODE_3_LEVEL 0x03
172 #define PAGE_MODE_4_LEVEL 0x04
173 #define PAGE_MODE_5_LEVEL 0x05
174 #define PAGE_MODE_6_LEVEL 0x06
175
176 #define PM_LEVEL_SHIFT(x)       (12 + ((x) * 9))
177 #define PM_LEVEL_SIZE(x)        (((x) < 6) ? \
178                                   ((1ULL << PM_LEVEL_SHIFT((x))) - 1): \
179                                    (0xffffffffffffffffULL))
180 #define PM_LEVEL_INDEX(x, a)    (((a) >> PM_LEVEL_SHIFT((x))) & 0x1ffULL)
181 #define PM_LEVEL_ENC(x)         (((x) << 9) & 0xe00ULL)
182 #define PM_LEVEL_PDE(x, a)      ((a) | PM_LEVEL_ENC((x)) | \
183                                  IOMMU_PTE_P | IOMMU_PTE_IR | IOMMU_PTE_IW)
184 #define PM_PTE_LEVEL(pte)       (((pte) >> 9) & 0x7ULL)
185
186 #define PM_MAP_4k               0
187 #define PM_ADDR_MASK            0x000ffffffffff000ULL
188 #define PM_MAP_MASK(lvl)        (PM_ADDR_MASK & \
189                                 (~((1ULL << (12 + ((lvl) * 9))) - 1)))
190 #define PM_ALIGNED(lvl, addr)   ((PM_MAP_MASK(lvl) & (addr)) == (addr))
191
192 /*
193  * Returns the page table level to use for a given page size
194  * Pagesize is expected to be a power-of-two
195  */
196 #define PAGE_SIZE_LEVEL(pagesize) \
197                 ((__ffs(pagesize) - 12) / 9)
198 /*
199  * Returns the number of ptes to use for a given page size
200  * Pagesize is expected to be a power-of-two
201  */
202 #define PAGE_SIZE_PTE_COUNT(pagesize) \
203                 (1ULL << ((__ffs(pagesize) - 12) % 9))
204
205 /*
206  * Aligns a given io-virtual address to a given page size
207  * Pagesize is expected to be a power-of-two
208  */
209 #define PAGE_SIZE_ALIGN(address, pagesize) \
210                 ((address) & ~((pagesize) - 1))
211 /*
212  * Creates an IOMMU PTE for an address an a given pagesize
213  * The PTE has no permission bits set
214  * Pagesize is expected to be a power-of-two larger than 4096
215  */
216 #define PAGE_SIZE_PTE(address, pagesize)                \
217                 (((address) | ((pagesize) - 1)) &       \
218                  (~(pagesize >> 1)) & PM_ADDR_MASK)
219
220 /*
221  * Takes a PTE value with mode=0x07 and returns the page size it maps
222  */
223 #define PTE_PAGE_SIZE(pte) \
224         (1ULL << (1 + ffz(((pte) | 0xfffULL))))
225
226 #define IOMMU_PTE_P  (1ULL << 0)
227 #define IOMMU_PTE_TV (1ULL << 1)
228 #define IOMMU_PTE_U  (1ULL << 59)
229 #define IOMMU_PTE_FC (1ULL << 60)
230 #define IOMMU_PTE_IR (1ULL << 61)
231 #define IOMMU_PTE_IW (1ULL << 62)
232
233 #define DTE_FLAG_IOTLB  0x01
234
235 #define IOMMU_PAGE_MASK (((1ULL << 52) - 1) & ~0xfffULL)
236 #define IOMMU_PTE_PRESENT(pte) ((pte) & IOMMU_PTE_P)
237 #define IOMMU_PTE_PAGE(pte) (phys_to_virt((pte) & IOMMU_PAGE_MASK))
238 #define IOMMU_PTE_MODE(pte) (((pte) >> 9) & 0x07)
239
240 #define IOMMU_PROT_MASK 0x03
241 #define IOMMU_PROT_IR 0x01
242 #define IOMMU_PROT_IW 0x02
243
244 /* IOMMU capabilities */
245 #define IOMMU_CAP_IOTLB   24
246 #define IOMMU_CAP_NPCACHE 26
247 #define IOMMU_CAP_EFR     27
248
249 #define MAX_DOMAIN_ID 65536
250
251 /* FIXME: move this macro to <linux/pci.h> */
252 #define PCI_BUS(x) (((x) >> 8) & 0xff)
253
254 /* Protection domain flags */
255 #define PD_DMA_OPS_MASK         (1UL << 0) /* domain used for dma_ops */
256 #define PD_DEFAULT_MASK         (1UL << 1) /* domain is a default dma_ops
257                                               domain for an IOMMU */
258 #define PD_PASSTHROUGH_MASK     (1UL << 2) /* domain has no page
259                                               translation */
260
261 extern bool amd_iommu_dump;
262 #define DUMP_printk(format, arg...)                                     \
263         do {                                                            \
264                 if (amd_iommu_dump)                                             \
265                         printk(KERN_INFO "AMD-Vi: " format, ## arg);    \
266         } while(0);
267
268 /* global flag if IOMMUs cache non-present entries */
269 extern bool amd_iommu_np_cache;
270 /* Only true if all IOMMUs support device IOTLBs */
271 extern bool amd_iommu_iotlb_sup;
272
273 /*
274  * Make iterating over all IOMMUs easier
275  */
276 #define for_each_iommu(iommu) \
277         list_for_each_entry((iommu), &amd_iommu_list, list)
278 #define for_each_iommu_safe(iommu, next) \
279         list_for_each_entry_safe((iommu), (next), &amd_iommu_list, list)
280
281 #define APERTURE_RANGE_SHIFT    27      /* 128 MB */
282 #define APERTURE_RANGE_SIZE     (1ULL << APERTURE_RANGE_SHIFT)
283 #define APERTURE_RANGE_PAGES    (APERTURE_RANGE_SIZE >> PAGE_SHIFT)
284 #define APERTURE_MAX_RANGES     32      /* allows 4GB of DMA address space */
285 #define APERTURE_RANGE_INDEX(a) ((a) >> APERTURE_RANGE_SHIFT)
286 #define APERTURE_PAGE_INDEX(a)  (((a) >> 21) & 0x3fULL)
287
288 /*
289  * This structure contains generic data for  IOMMU protection domains
290  * independent of their use.
291  */
292 struct protection_domain {
293         struct list_head list;  /* for list of all protection domains */
294         struct list_head dev_list; /* List of all devices in this domain */
295         spinlock_t lock;        /* mostly used to lock the page table*/
296         struct mutex api_lock;  /* protect page tables in the iommu-api path */
297         u16 id;                 /* the domain id written to the device table */
298         int mode;               /* paging mode (0-6 levels) */
299         u64 *pt_root;           /* page table root pointer */
300         unsigned long flags;    /* flags to find out type of domain */
301         bool updated;           /* complete domain flush required */
302         unsigned dev_cnt;       /* devices assigned to this domain */
303         unsigned dev_iommu[MAX_IOMMUS]; /* per-IOMMU reference count */
304         void *priv;             /* private data */
305
306 };
307
308 /*
309  * This struct contains device specific data for the IOMMU
310  */
311 struct iommu_dev_data {
312         struct list_head list;            /* For domain->dev_list */
313         struct device *dev;               /* Device this data belong to */
314         struct device *alias;             /* The Alias Device */
315         struct protection_domain *domain; /* Domain the device is bound to */
316         atomic_t bind;                    /* Domain attach reverent count */
317 };
318
319 /*
320  * For dynamic growth the aperture size is split into ranges of 128MB of
321  * DMA address space each. This struct represents one such range.
322  */
323 struct aperture_range {
324
325         /* address allocation bitmap */
326         unsigned long *bitmap;
327
328         /*
329          * Array of PTE pages for the aperture. In this array we save all the
330          * leaf pages of the domain page table used for the aperture. This way
331          * we don't need to walk the page table to find a specific PTE. We can
332          * just calculate its address in constant time.
333          */
334         u64 *pte_pages[64];
335
336         unsigned long offset;
337 };
338
339 /*
340  * Data container for a dma_ops specific protection domain
341  */
342 struct dma_ops_domain {
343         struct list_head list;
344
345         /* generic protection domain information */
346         struct protection_domain domain;
347
348         /* size of the aperture for the mappings */
349         unsigned long aperture_size;
350
351         /* address we start to search for free addresses */
352         unsigned long next_address;
353
354         /* address space relevant data */
355         struct aperture_range *aperture[APERTURE_MAX_RANGES];
356
357         /* This will be set to true when TLB needs to be flushed */
358         bool need_flush;
359
360         /*
361          * if this is a preallocated domain, keep the device for which it was
362          * preallocated in this variable
363          */
364         u16 target_dev;
365 };
366
367 /*
368  * Structure where we save information about one hardware AMD IOMMU in the
369  * system.
370  */
371 struct amd_iommu {
372         struct list_head list;
373
374         /* Index within the IOMMU array */
375         int index;
376
377         /* locks the accesses to the hardware */
378         spinlock_t lock;
379
380         /* Pointer to PCI device of this IOMMU */
381         struct pci_dev *dev;
382
383         /* physical address of MMIO space */
384         u64 mmio_phys;
385         /* virtual address of MMIO space */
386         u8 *mmio_base;
387
388         /* capabilities of that IOMMU read from ACPI */
389         u32 cap;
390
391         /* flags read from acpi table */
392         u8 acpi_flags;
393
394         /* Extended features */
395         u64 features;
396
397         /*
398          * Capability pointer. There could be more than one IOMMU per PCI
399          * device function if there are more than one AMD IOMMU capability
400          * pointers.
401          */
402         u16 cap_ptr;
403
404         /* pci domain of this IOMMU */
405         u16 pci_seg;
406
407         /* first device this IOMMU handles. read from PCI */
408         u16 first_device;
409         /* last device this IOMMU handles. read from PCI */
410         u16 last_device;
411
412         /* start of exclusion range of that IOMMU */
413         u64 exclusion_start;
414         /* length of exclusion range of that IOMMU */
415         u64 exclusion_length;
416
417         /* command buffer virtual address */
418         u8 *cmd_buf;
419         /* size of command buffer */
420         u32 cmd_buf_size;
421
422         /* size of event buffer */
423         u32 evt_buf_size;
424         /* event buffer virtual address */
425         u8 *evt_buf;
426         /* MSI number for event interrupt */
427         u16 evt_msi_num;
428
429         /* true if interrupts for this IOMMU are already enabled */
430         bool int_enabled;
431
432         /* if one, we need to send a completion wait command */
433         bool need_sync;
434
435         /* default dma_ops domain for that IOMMU */
436         struct dma_ops_domain *default_dom;
437
438         /*
439          * We can't rely on the BIOS to restore all values on reinit, so we
440          * need to stash them
441          */
442
443         /* The iommu BAR */
444         u32 stored_addr_lo;
445         u32 stored_addr_hi;
446
447         /*
448          * Each iommu has 6 l1s, each of which is documented as having 0x12
449          * registers
450          */
451         u32 stored_l1[6][0x12];
452
453         /* The l2 indirect registers */
454         u32 stored_l2[0x83];
455 };
456
457 /*
458  * List with all IOMMUs in the system. This list is not locked because it is
459  * only written and read at driver initialization or suspend time
460  */
461 extern struct list_head amd_iommu_list;
462
463 /*
464  * Array with pointers to each IOMMU struct
465  * The indices are referenced in the protection domains
466  */
467 extern struct amd_iommu *amd_iommus[MAX_IOMMUS];
468
469 /* Number of IOMMUs present in the system */
470 extern int amd_iommus_present;
471
472 /*
473  * Declarations for the global list of all protection domains
474  */
475 extern spinlock_t amd_iommu_pd_lock;
476 extern struct list_head amd_iommu_pd_list;
477
478 /*
479  * Structure defining one entry in the device table
480  */
481 struct dev_table_entry {
482         u32 data[8];
483 };
484
485 /*
486  * One entry for unity mappings parsed out of the ACPI table.
487  */
488 struct unity_map_entry {
489         struct list_head list;
490
491         /* starting device id this entry is used for (including) */
492         u16 devid_start;
493         /* end device id this entry is used for (including) */
494         u16 devid_end;
495
496         /* start address to unity map (including) */
497         u64 address_start;
498         /* end address to unity map (including) */
499         u64 address_end;
500
501         /* required protection */
502         int prot;
503 };
504
505 /*
506  * List of all unity mappings. It is not locked because as runtime it is only
507  * read. It is created at ACPI table parsing time.
508  */
509 extern struct list_head amd_iommu_unity_map;
510
511 /*
512  * Data structures for device handling
513  */
514
515 /*
516  * Device table used by hardware. Read and write accesses by software are
517  * locked with the amd_iommu_pd_table lock.
518  */
519 extern struct dev_table_entry *amd_iommu_dev_table;
520
521 /*
522  * Alias table to find requestor ids to device ids. Not locked because only
523  * read on runtime.
524  */
525 extern u16 *amd_iommu_alias_table;
526
527 /*
528  * Reverse lookup table to find the IOMMU which translates a specific device.
529  */
530 extern struct amd_iommu **amd_iommu_rlookup_table;
531
532 /* size of the dma_ops aperture as power of 2 */
533 extern unsigned amd_iommu_aperture_order;
534
535 /* largest PCI device id we expect translation requests for */
536 extern u16 amd_iommu_last_bdf;
537
538 /* allocation bitmap for domain ids */
539 extern unsigned long *amd_iommu_pd_alloc_bitmap;
540
541 /*
542  * If true, the addresses will be flushed on unmap time, not when
543  * they are reused
544  */
545 extern bool amd_iommu_unmap_flush;
546
547 /* takes bus and device/function and returns the device id
548  * FIXME: should that be in generic PCI code? */
549 static inline u16 calc_devid(u8 bus, u8 devfn)
550 {
551         return (((u16)bus) << 8) | devfn;
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_AMD_IOMMU_STATS
555
556 struct __iommu_counter {
557         char *name;
558         struct dentry *dent;
559         u64 value;
560 };
561
562 #define DECLARE_STATS_COUNTER(nm) \
563         static struct __iommu_counter nm = {    \
564                 .name = #nm,                    \
565         }
566
567 #define INC_STATS_COUNTER(name)         name.value += 1
568 #define ADD_STATS_COUNTER(name, x)      name.value += (x)
569 #define SUB_STATS_COUNTER(name, x)      name.value -= (x)
570
571 #else /* CONFIG_AMD_IOMMU_STATS */
572
573 #define DECLARE_STATS_COUNTER(name)
574 #define INC_STATS_COUNTER(name)
575 #define ADD_STATS_COUNTER(name, x)
576 #define SUB_STATS_COUNTER(name, x)
577
578 #endif /* CONFIG_AMD_IOMMU_STATS */
579
580 #endif /* _ASM_X86_AMD_IOMMU_TYPES_H */