29e7206f3dc6795cb9d97c06de75601366e02a4b
[linux-2.6.git] / arch / ia64 / hp / common / sba_iommu.c
1 /*
2 **  IA64 System Bus Adapter (SBA) I/O MMU manager
3 **
4 **      (c) Copyright 2002-2005 Alex Williamson
5 **      (c) Copyright 2002-2003 Grant Grundler
6 **      (c) Copyright 2002-2005 Hewlett-Packard Company
7 **
8 **      Portions (c) 2000 Grant Grundler (from parisc I/O MMU code)
9 **      Portions (c) 1999 Dave S. Miller (from sparc64 I/O MMU code)
10 **
11 **      This program is free software; you can redistribute it and/or modify
12 **      it under the terms of the GNU General Public License as published by
13 **      the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
14 **      (at your option) any later version.
15 **
16 **
17 ** This module initializes the IOC (I/O Controller) found on HP
18 ** McKinley machines and their successors.
19 **
20 */
21
22 #include <linux/types.h>
23 #include <linux/kernel.h>
24 #include <linux/module.h>
25 #include <linux/spinlock.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/init.h>
28 #include <linux/mm.h>
29 #include <linux/string.h>
30 #include <linux/pci.h>
31 #include <linux/proc_fs.h>
32 #include <linux/seq_file.h>
33 #include <linux/acpi.h>
34 #include <linux/efi.h>
35 #include <linux/nodemask.h>
36 #include <linux/bitops.h>         /* hweight64() */
37 #include <linux/crash_dump.h>
38 #include <linux/iommu-helper.h>
39 #include <linux/dma-mapping.h>
40
41 #include <asm/delay.h>          /* ia64_get_itc() */
42 #include <asm/io.h>
43 #include <asm/page.h>           /* PAGE_OFFSET */
44 #include <asm/dma.h>
45 #include <asm/system.h>         /* wmb() */
46
47 #include <asm/acpi-ext.h>
48
49 extern int swiotlb_late_init_with_default_size (size_t size);
50
51 #define PFX "IOC: "
52
53 /*
54 ** Enabling timing search of the pdir resource map.  Output in /proc.
55 ** Disabled by default to optimize performance.
56 */
57 #undef PDIR_SEARCH_TIMING
58
59 /*
60 ** This option allows cards capable of 64bit DMA to bypass the IOMMU.  If
61 ** not defined, all DMA will be 32bit and go through the TLB.
62 ** There's potentially a conflict in the bio merge code with us
63 ** advertising an iommu, but then bypassing it.  Since I/O MMU bypassing
64 ** appears to give more performance than bio-level virtual merging, we'll
65 ** do the former for now.  NOTE: BYPASS_SG also needs to be undef'd to
66 ** completely restrict DMA to the IOMMU.
67 */
68 #define ALLOW_IOV_BYPASS
69
70 /*
71 ** This option specifically allows/disallows bypassing scatterlists with
72 ** multiple entries.  Coalescing these entries can allow better DMA streaming
73 ** and in some cases shows better performance than entirely bypassing the
74 ** IOMMU.  Performance increase on the order of 1-2% sequential output/input
75 ** using bonnie++ on a RAID0 MD device (sym2 & mpt).
76 */
77 #undef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
78
79 /*
80 ** If a device prefetches beyond the end of a valid pdir entry, it will cause
81 ** a hard failure, ie. MCA.  Version 3.0 and later of the zx1 LBA should
82 ** disconnect on 4k boundaries and prevent such issues.  If the device is
83 ** particularly aggressive, this option will keep the entire pdir valid such
84 ** that prefetching will hit a valid address.  This could severely impact
85 ** error containment, and is therefore off by default.  The page that is
86 ** used for spill-over is poisoned, so that should help debugging somewhat.
87 */
88 #undef FULL_VALID_PDIR
89
90 #define ENABLE_MARK_CLEAN
91
92 /*
93 ** The number of debug flags is a clue - this code is fragile.  NOTE: since
94 ** tightening the use of res_lock the resource bitmap and actual pdir are no
95 ** longer guaranteed to stay in sync.  The sanity checking code isn't going to
96 ** like that.
97 */
98 #undef DEBUG_SBA_INIT
99 #undef DEBUG_SBA_RUN
100 #undef DEBUG_SBA_RUN_SG
101 #undef DEBUG_SBA_RESOURCE
102 #undef ASSERT_PDIR_SANITY
103 #undef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
104 #undef DEBUG_BYPASS
105
106 #if defined(FULL_VALID_PDIR) && defined(ASSERT_PDIR_SANITY)
107 #error FULL_VALID_PDIR and ASSERT_PDIR_SANITY are mutually exclusive
108 #endif
109
110 #define SBA_INLINE      __inline__
111 /* #define SBA_INLINE */
112
113 #ifdef DEBUG_SBA_INIT
114 #define DBG_INIT(x...)  printk(x)
115 #else
116 #define DBG_INIT(x...)
117 #endif
118
119 #ifdef DEBUG_SBA_RUN
120 #define DBG_RUN(x...)   printk(x)
121 #else
122 #define DBG_RUN(x...)
123 #endif
124
125 #ifdef DEBUG_SBA_RUN_SG
126 #define DBG_RUN_SG(x...)        printk(x)
127 #else
128 #define DBG_RUN_SG(x...)
129 #endif
130
131
132 #ifdef DEBUG_SBA_RESOURCE
133 #define DBG_RES(x...)   printk(x)
134 #else
135 #define DBG_RES(x...)
136 #endif
137
138 #ifdef DEBUG_BYPASS
139 #define DBG_BYPASS(x...)        printk(x)
140 #else
141 #define DBG_BYPASS(x...)
142 #endif
143
144 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
145 #define ASSERT(expr) \
146         if(!(expr)) { \
147                 printk( "\n" __FILE__ ":%d: Assertion " #expr " failed!\n",__LINE__); \
148                 panic(#expr); \
149         }
150 #else
151 #define ASSERT(expr)
152 #endif
153
154 /*
155 ** The number of pdir entries to "free" before issuing
156 ** a read to PCOM register to flush out PCOM writes.
157 ** Interacts with allocation granularity (ie 4 or 8 entries
158 ** allocated and free'd/purged at a time might make this
159 ** less interesting).
160 */
161 #define DELAYED_RESOURCE_CNT    64
162
163 #define PCI_DEVICE_ID_HP_SX2000_IOC     0x12ec
164
165 #define ZX1_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_ZX1_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
166 #define ZX2_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_ZX2_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
167 #define REO_IOC_ID      ((PCI_DEVICE_ID_HP_REO_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
168 #define SX1000_IOC_ID   ((PCI_DEVICE_ID_HP_SX1000_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
169 #define SX2000_IOC_ID   ((PCI_DEVICE_ID_HP_SX2000_IOC << 16) | PCI_VENDOR_ID_HP)
170
171 #define ZX1_IOC_OFFSET  0x1000  /* ACPI reports SBA, we want IOC */
172
173 #define IOC_FUNC_ID     0x000
174 #define IOC_FCLASS      0x008   /* function class, bist, header, rev... */
175 #define IOC_IBASE       0x300   /* IO TLB */
176 #define IOC_IMASK       0x308
177 #define IOC_PCOM        0x310
178 #define IOC_TCNFG       0x318
179 #define IOC_PDIR_BASE   0x320
180
181 #define IOC_ROPE0_CFG   0x500
182 #define   IOC_ROPE_AO     0x10  /* Allow "Relaxed Ordering" */
183
184
185 /* AGP GART driver looks for this */
186 #define ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE    0x0000badbadc0ffeeUL
187
188 /*
189 ** The zx1 IOC supports 4/8/16/64KB page sizes (see TCNFG register)
190 **
191 ** Some IOCs (sx1000) can run at the above pages sizes, but are
192 ** really only supported using the IOC at a 4k page size.
193 **
194 ** iovp_size could only be greater than PAGE_SIZE if we are
195 ** confident the drivers really only touch the next physical
196 ** page iff that driver instance owns it.
197 */
198 static unsigned long iovp_size;
199 static unsigned long iovp_shift;
200 static unsigned long iovp_mask;
201
202 struct ioc {
203         void __iomem    *ioc_hpa;       /* I/O MMU base address */
204         char            *res_map;       /* resource map, bit == pdir entry */
205         u64             *pdir_base;     /* physical base address */
206         unsigned long   ibase;          /* pdir IOV Space base */
207         unsigned long   imask;          /* pdir IOV Space mask */
208
209         unsigned long   *res_hint;      /* next avail IOVP - circular search */
210         unsigned long   dma_mask;
211         spinlock_t      res_lock;       /* protects the resource bitmap, but must be held when */
212                                         /* clearing pdir to prevent races with allocations. */
213         unsigned int    res_bitshift;   /* from the RIGHT! */
214         unsigned int    res_size;       /* size of resource map in bytes */
215 #ifdef CONFIG_NUMA
216         unsigned int    node;           /* node where this IOC lives */
217 #endif
218 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
219         spinlock_t      saved_lock;     /* may want to try to get this on a separate cacheline */
220                                         /* than res_lock for bigger systems. */
221         int             saved_cnt;
222         struct sba_dma_pair {
223                 dma_addr_t      iova;
224                 size_t          size;
225         } saved[DELAYED_RESOURCE_CNT];
226 #endif
227
228 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
229 #define SBA_SEARCH_SAMPLE       0x100
230         unsigned long avg_search[SBA_SEARCH_SAMPLE];
231         unsigned long avg_idx;  /* current index into avg_search */
232 #endif
233
234         /* Stuff we don't need in performance path */
235         struct ioc      *next;          /* list of IOC's in system */
236         acpi_handle     handle;         /* for multiple IOC's */
237         const char      *name;
238         unsigned int    func_id;
239         unsigned int    rev;            /* HW revision of chip */
240         u32             iov_size;
241         unsigned int    pdir_size;      /* in bytes, determined by IOV Space size */
242         struct pci_dev  *sac_only_dev;
243 };
244
245 static struct ioc *ioc_list;
246 static int reserve_sba_gart = 1;
247
248 static SBA_INLINE void sba_mark_invalid(struct ioc *, dma_addr_t, size_t);
249 static SBA_INLINE void sba_free_range(struct ioc *, dma_addr_t, size_t);
250
251 #define sba_sg_address(sg)      sg_virt((sg))
252
253 #ifdef FULL_VALID_PDIR
254 static u64 prefetch_spill_page;
255 #endif
256
257 #ifdef CONFIG_PCI
258 # define GET_IOC(dev)   (((dev)->bus == &pci_bus_type)                                          \
259                          ? ((struct ioc *) PCI_CONTROLLER(to_pci_dev(dev))->iommu) : NULL)
260 #else
261 # define GET_IOC(dev)   NULL
262 #endif
263
264 /*
265 ** DMA_CHUNK_SIZE is used by the SCSI mid-layer to break up
266 ** (or rather not merge) DMAs into manageable chunks.
267 ** On parisc, this is more of the software/tuning constraint
268 ** rather than the HW. I/O MMU allocation algorithms can be
269 ** faster with smaller sizes (to some degree).
270 */
271 #define DMA_CHUNK_SIZE  (BITS_PER_LONG*iovp_size)
272
273 #define ROUNDUP(x,y) ((x + ((y)-1)) & ~((y)-1))
274
275 /************************************
276 ** SBA register read and write support
277 **
278 ** BE WARNED: register writes are posted.
279 **  (ie follow writes which must reach HW with a read)
280 **
281 */
282 #define READ_REG(addr)       __raw_readq(addr)
283 #define WRITE_REG(val, addr) __raw_writeq(val, addr)
284
285 #ifdef DEBUG_SBA_INIT
286
287 /**
288  * sba_dump_tlb - debugging only - print IOMMU operating parameters
289  * @hpa: base address of the IOMMU
290  *
291  * Print the size/location of the IO MMU PDIR.
292  */
293 static void
294 sba_dump_tlb(char *hpa)
295 {
296         DBG_INIT("IO TLB at 0x%p\n", (void *)hpa);
297         DBG_INIT("IOC_IBASE    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_IBASE));
298         DBG_INIT("IOC_IMASK    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_IMASK));
299         DBG_INIT("IOC_TCNFG    : %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_TCNFG));
300         DBG_INIT("IOC_PDIR_BASE: %016lx\n", READ_REG(hpa+IOC_PDIR_BASE));
301         DBG_INIT("\n");
302 }
303 #endif
304
305
306 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
307
308 /**
309  * sba_dump_pdir_entry - debugging only - print one IOMMU PDIR entry
310  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
311  * @msg: text to print ont the output line.
312  * @pide: pdir index.
313  *
314  * Print one entry of the IO MMU PDIR in human readable form.
315  */
316 static void
317 sba_dump_pdir_entry(struct ioc *ioc, char *msg, uint pide)
318 {
319         /* start printing from lowest pde in rval */
320         u64 *ptr = &ioc->pdir_base[pide  & ~(BITS_PER_LONG - 1)];
321         unsigned long *rptr = (unsigned long *) &ioc->res_map[(pide >>3) & -sizeof(unsigned long)];
322         uint rcnt;
323
324         printk(KERN_DEBUG "SBA: %s rp %p bit %d rval 0x%lx\n",
325                  msg, rptr, pide & (BITS_PER_LONG - 1), *rptr);
326
327         rcnt = 0;
328         while (rcnt < BITS_PER_LONG) {
329                 printk(KERN_DEBUG "%s %2d %p %016Lx\n",
330                        (rcnt == (pide & (BITS_PER_LONG - 1)))
331                        ? "    -->" : "       ",
332                        rcnt, ptr, (unsigned long long) *ptr );
333                 rcnt++;
334                 ptr++;
335         }
336         printk(KERN_DEBUG "%s", msg);
337 }
338
339
340 /**
341  * sba_check_pdir - debugging only - consistency checker
342  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
343  * @msg: text to print ont the output line.
344  *
345  * Verify the resource map and pdir state is consistent
346  */
347 static int
348 sba_check_pdir(struct ioc *ioc, char *msg)
349 {
350         u64 *rptr_end = (u64 *) &(ioc->res_map[ioc->res_size]);
351         u64 *rptr = (u64 *) ioc->res_map;       /* resource map ptr */
352         u64 *pptr = ioc->pdir_base;     /* pdir ptr */
353         uint pide = 0;
354
355         while (rptr < rptr_end) {
356                 u64 rval;
357                 int rcnt; /* number of bits we might check */
358
359                 rval = *rptr;
360                 rcnt = 64;
361
362                 while (rcnt) {
363                         /* Get last byte and highest bit from that */
364                         u32 pde = ((u32)((*pptr >> (63)) & 0x1));
365                         if ((rval & 0x1) ^ pde)
366                         {
367                                 /*
368                                 ** BUMMER!  -- res_map != pdir --
369                                 ** Dump rval and matching pdir entries
370                                 */
371                                 sba_dump_pdir_entry(ioc, msg, pide);
372                                 return(1);
373                         }
374                         rcnt--;
375                         rval >>= 1;     /* try the next bit */
376                         pptr++;
377                         pide++;
378                 }
379                 rptr++; /* look at next word of res_map */
380         }
381         /* It'd be nice if we always got here :^) */
382         return 0;
383 }
384
385
386 /**
387  * sba_dump_sg - debugging only - print Scatter-Gather list
388  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
389  * @startsg: head of the SG list
390  * @nents: number of entries in SG list
391  *
392  * print the SG list so we can verify it's correct by hand.
393  */
394 static void
395 sba_dump_sg( struct ioc *ioc, struct scatterlist *startsg, int nents)
396 {
397         while (nents-- > 0) {
398                 printk(KERN_DEBUG " %d : DMA %08lx/%05x CPU %p\n", nents,
399                        startsg->dma_address, startsg->dma_length,
400                        sba_sg_address(startsg));
401                 startsg = sg_next(startsg);
402         }
403 }
404
405 static void
406 sba_check_sg( struct ioc *ioc, struct scatterlist *startsg, int nents)
407 {
408         struct scatterlist *the_sg = startsg;
409         int the_nents = nents;
410
411         while (the_nents-- > 0) {
412                 if (sba_sg_address(the_sg) == 0x0UL)
413                         sba_dump_sg(NULL, startsg, nents);
414                 the_sg = sg_next(the_sg);
415         }
416 }
417
418 #endif /* ASSERT_PDIR_SANITY */
419
420
421
422
423 /**************************************************************
424 *
425 *   I/O Pdir Resource Management
426 *
427 *   Bits set in the resource map are in use.
428 *   Each bit can represent a number of pages.
429 *   LSbs represent lower addresses (IOVA's).
430 *
431 ***************************************************************/
432 #define PAGES_PER_RANGE 1       /* could increase this to 4 or 8 if needed */
433
434 /* Convert from IOVP to IOVA and vice versa. */
435 #define SBA_IOVA(ioc,iovp,offset) ((ioc->ibase) | (iovp) | (offset))
436 #define SBA_IOVP(ioc,iova) ((iova) & ~(ioc->ibase))
437
438 #define PDIR_ENTRY_SIZE sizeof(u64)
439
440 #define PDIR_INDEX(iovp)   ((iovp)>>iovp_shift)
441
442 #define RESMAP_MASK(n)    ~(~0UL << (n))
443 #define RESMAP_IDX_MASK   (sizeof(unsigned long) - 1)
444
445
446 /**
447  * For most cases the normal get_order is sufficient, however it limits us
448  * to PAGE_SIZE being the minimum mapping alignment and TC flush granularity.
449  * It only incurs about 1 clock cycle to use this one with the static variable
450  * and makes the code more intuitive.
451  */
452 static SBA_INLINE int
453 get_iovp_order (unsigned long size)
454 {
455         long double d = size - 1;
456         long order;
457
458         order = ia64_getf_exp(d);
459         order = order - iovp_shift - 0xffff + 1;
460         if (order < 0)
461                 order = 0;
462         return order;
463 }
464
465 static unsigned long ptr_to_pide(struct ioc *ioc, unsigned long *res_ptr,
466                                  unsigned int bitshiftcnt)
467 {
468         return (((unsigned long)res_ptr - (unsigned long)ioc->res_map) << 3)
469                 + bitshiftcnt;
470 }
471
472 /**
473  * sba_search_bitmap - find free space in IO PDIR resource bitmap
474  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
475  * @bits_wanted: number of entries we need.
476  * @use_hint: use res_hint to indicate where to start looking
477  *
478  * Find consecutive free bits in resource bitmap.
479  * Each bit represents one entry in the IO Pdir.
480  * Cool perf optimization: search for log2(size) bits at a time.
481  */
482 static SBA_INLINE unsigned long
483 sba_search_bitmap(struct ioc *ioc, struct device *dev,
484                   unsigned long bits_wanted, int use_hint)
485 {
486         unsigned long *res_ptr;
487         unsigned long *res_end = (unsigned long *) &(ioc->res_map[ioc->res_size]);
488         unsigned long flags, pide = ~0UL, tpide;
489         unsigned long boundary_size;
490         unsigned long shift;
491         int ret;
492
493         ASSERT(((unsigned long) ioc->res_hint & (sizeof(unsigned long) - 1UL)) == 0);
494         ASSERT(res_ptr < res_end);
495
496         boundary_size = (unsigned long long)dma_get_seg_boundary(dev) + 1;
497         boundary_size = ALIGN(boundary_size, 1ULL << iovp_shift) >> iovp_shift;
498
499         BUG_ON(ioc->ibase & ~iovp_mask);
500         shift = ioc->ibase >> iovp_shift;
501
502         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
503
504         /* Allow caller to force a search through the entire resource space */
505         if (likely(use_hint)) {
506                 res_ptr = ioc->res_hint;
507         } else {
508                 res_ptr = (ulong *)ioc->res_map;
509                 ioc->res_bitshift = 0;
510         }
511
512         /*
513          * N.B.  REO/Grande defect AR2305 can cause TLB fetch timeouts
514          * if a TLB entry is purged while in use.  sba_mark_invalid()
515          * purges IOTLB entries in power-of-two sizes, so we also
516          * allocate IOVA space in power-of-two sizes.
517          */
518         bits_wanted = 1UL << get_iovp_order(bits_wanted << iovp_shift);
519
520         if (likely(bits_wanted == 1)) {
521                 unsigned int bitshiftcnt;
522                 for(; res_ptr < res_end ; res_ptr++) {
523                         if (likely(*res_ptr != ~0UL)) {
524                                 bitshiftcnt = ffz(*res_ptr);
525                                 *res_ptr |= (1UL << bitshiftcnt);
526                                 pide = ptr_to_pide(ioc, res_ptr, bitshiftcnt);
527                                 ioc->res_bitshift = bitshiftcnt + bits_wanted;
528                                 goto found_it;
529                         }
530                 }
531                 goto not_found;
532
533         }
534         
535         if (likely(bits_wanted <= BITS_PER_LONG/2)) {
536                 /*
537                 ** Search the resource bit map on well-aligned values.
538                 ** "o" is the alignment.
539                 ** We need the alignment to invalidate I/O TLB using
540                 ** SBA HW features in the unmap path.
541                 */
542                 unsigned long o = 1 << get_iovp_order(bits_wanted << iovp_shift);
543                 uint bitshiftcnt = ROUNDUP(ioc->res_bitshift, o);
544                 unsigned long mask, base_mask;
545
546                 base_mask = RESMAP_MASK(bits_wanted);
547                 mask = base_mask << bitshiftcnt;
548
549                 DBG_RES("%s() o %ld %p", __func__, o, res_ptr);
550                 for(; res_ptr < res_end ; res_ptr++)
551                 { 
552                         DBG_RES("    %p %lx %lx\n", res_ptr, mask, *res_ptr);
553                         ASSERT(0 != mask);
554                         for (; mask ; mask <<= o, bitshiftcnt += o) {
555                                 tpide = ptr_to_pide(ioc, res_ptr, bitshiftcnt);
556                                 ret = iommu_is_span_boundary(tpide, bits_wanted,
557                                                              shift,
558                                                              boundary_size);
559                                 if ((0 == ((*res_ptr) & mask)) && !ret) {
560                                         *res_ptr |= mask;     /* mark resources busy! */
561                                         pide = tpide;
562                                         ioc->res_bitshift = bitshiftcnt + bits_wanted;
563                                         goto found_it;
564                                 }
565                         }
566
567                         bitshiftcnt = 0;
568                         mask = base_mask;
569
570                 }
571
572         } else {
573                 int qwords, bits, i;
574                 unsigned long *end;
575
576                 qwords = bits_wanted >> 6; /* /64 */
577                 bits = bits_wanted - (qwords * BITS_PER_LONG);
578
579                 end = res_end - qwords;
580
581                 for (; res_ptr < end; res_ptr++) {
582                         tpide = ptr_to_pide(ioc, res_ptr, 0);
583                         ret = iommu_is_span_boundary(tpide, bits_wanted,
584                                                      shift, boundary_size);
585                         if (ret)
586                                 goto next_ptr;
587                         for (i = 0 ; i < qwords ; i++) {
588                                 if (res_ptr[i] != 0)
589                                         goto next_ptr;
590                         }
591                         if (bits && res_ptr[i] && (__ffs(res_ptr[i]) < bits))
592                                 continue;
593
594                         /* Found it, mark it */
595                         for (i = 0 ; i < qwords ; i++)
596                                 res_ptr[i] = ~0UL;
597                         res_ptr[i] |= RESMAP_MASK(bits);
598
599                         pide = tpide;
600                         res_ptr += qwords;
601                         ioc->res_bitshift = bits;
602                         goto found_it;
603 next_ptr:
604                         ;
605                 }
606         }
607
608 not_found:
609         prefetch(ioc->res_map);
610         ioc->res_hint = (unsigned long *) ioc->res_map;
611         ioc->res_bitshift = 0;
612         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
613         return (pide);
614
615 found_it:
616         ioc->res_hint = res_ptr;
617         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
618         return (pide);
619 }
620
621
622 /**
623  * sba_alloc_range - find free bits and mark them in IO PDIR resource bitmap
624  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
625  * @size: number of bytes to create a mapping for
626  *
627  * Given a size, find consecutive unmarked and then mark those bits in the
628  * resource bit map.
629  */
630 static int
631 sba_alloc_range(struct ioc *ioc, struct device *dev, size_t size)
632 {
633         unsigned int pages_needed = size >> iovp_shift;
634 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
635         unsigned long itc_start;
636 #endif
637         unsigned long pide;
638
639         ASSERT(pages_needed);
640         ASSERT(0 == (size & ~iovp_mask));
641
642 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
643         itc_start = ia64_get_itc();
644 #endif
645         /*
646         ** "seek and ye shall find"...praying never hurts either...
647         */
648         pide = sba_search_bitmap(ioc, dev, pages_needed, 1);
649         if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3))) {
650                 pide = sba_search_bitmap(ioc, dev, pages_needed, 0);
651                 if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3))) {
652 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
653                         unsigned long flags;
654
655                         /*
656                         ** With delayed resource freeing, we can give this one more shot.  We're
657                         ** getting close to being in trouble here, so do what we can to make this
658                         ** one count.
659                         */
660                         spin_lock_irqsave(&ioc->saved_lock, flags);
661                         if (ioc->saved_cnt > 0) {
662                                 struct sba_dma_pair *d;
663                                 int cnt = ioc->saved_cnt;
664
665                                 d = &(ioc->saved[ioc->saved_cnt - 1]);
666
667                                 spin_lock(&ioc->res_lock);
668                                 while (cnt--) {
669                                         sba_mark_invalid(ioc, d->iova, d->size);
670                                         sba_free_range(ioc, d->iova, d->size);
671                                         d--;
672                                 }
673                                 ioc->saved_cnt = 0;
674                                 READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
675                                 spin_unlock(&ioc->res_lock);
676                         }
677                         spin_unlock_irqrestore(&ioc->saved_lock, flags);
678
679                         pide = sba_search_bitmap(ioc, dev, pages_needed, 0);
680                         if (unlikely(pide >= (ioc->res_size << 3)))
681                                 panic(__FILE__ ": I/O MMU @ %p is out of mapping resources\n",
682                                       ioc->ioc_hpa);
683 #else
684                         panic(__FILE__ ": I/O MMU @ %p is out of mapping resources\n",
685                               ioc->ioc_hpa);
686 #endif
687                 }
688         }
689
690 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
691         ioc->avg_search[ioc->avg_idx++] = (ia64_get_itc() - itc_start) / pages_needed;
692         ioc->avg_idx &= SBA_SEARCH_SAMPLE - 1;
693 #endif
694
695         prefetchw(&(ioc->pdir_base[pide]));
696
697 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
698         /* verify the first enable bit is clear */
699         if(0x00 != ((u8 *) ioc->pdir_base)[pide*PDIR_ENTRY_SIZE + 7]) {
700                 sba_dump_pdir_entry(ioc, "sba_search_bitmap() botched it?", pide);
701         }
702 #endif
703
704         DBG_RES("%s(%x) %d -> %lx hint %x/%x\n",
705                 __func__, size, pages_needed, pide,
706                 (uint) ((unsigned long) ioc->res_hint - (unsigned long) ioc->res_map),
707                 ioc->res_bitshift );
708
709         return (pide);
710 }
711
712
713 /**
714  * sba_free_range - unmark bits in IO PDIR resource bitmap
715  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
716  * @iova: IO virtual address which was previously allocated.
717  * @size: number of bytes to create a mapping for
718  *
719  * clear bits in the ioc's resource map
720  */
721 static SBA_INLINE void
722 sba_free_range(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t size)
723 {
724         unsigned long iovp = SBA_IOVP(ioc, iova);
725         unsigned int pide = PDIR_INDEX(iovp);
726         unsigned int ridx = pide >> 3;  /* convert bit to byte address */
727         unsigned long *res_ptr = (unsigned long *) &((ioc)->res_map[ridx & ~RESMAP_IDX_MASK]);
728         int bits_not_wanted = size >> iovp_shift;
729         unsigned long m;
730
731         /* Round up to power-of-two size: see AR2305 note above */
732         bits_not_wanted = 1UL << get_iovp_order(bits_not_wanted << iovp_shift);
733         for (; bits_not_wanted > 0 ; res_ptr++) {
734                 
735                 if (unlikely(bits_not_wanted > BITS_PER_LONG)) {
736
737                         /* these mappings start 64bit aligned */
738                         *res_ptr = 0UL;
739                         bits_not_wanted -= BITS_PER_LONG;
740                         pide += BITS_PER_LONG;
741
742                 } else {
743
744                         /* 3-bits "bit" address plus 2 (or 3) bits for "byte" == bit in word */
745                         m = RESMAP_MASK(bits_not_wanted) << (pide & (BITS_PER_LONG - 1));
746                         bits_not_wanted = 0;
747
748                         DBG_RES("%s( ,%x,%x) %x/%lx %x %p %lx\n", __func__, (uint) iova, size,
749                                 bits_not_wanted, m, pide, res_ptr, *res_ptr);
750
751                         ASSERT(m != 0);
752                         ASSERT(bits_not_wanted);
753                         ASSERT((*res_ptr & m) == m); /* verify same bits are set */
754                         *res_ptr &= ~m;
755                 }
756         }
757 }
758
759
760 /**************************************************************
761 *
762 *   "Dynamic DMA Mapping" support (aka "Coherent I/O")
763 *
764 ***************************************************************/
765
766 /**
767  * sba_io_pdir_entry - fill in one IO PDIR entry
768  * @pdir_ptr:  pointer to IO PDIR entry
769  * @vba: Virtual CPU address of buffer to map
770  *
771  * SBA Mapping Routine
772  *
773  * Given a virtual address (vba, arg1) sba_io_pdir_entry()
774  * loads the I/O PDIR entry pointed to by pdir_ptr (arg0).
775  * Each IO Pdir entry consists of 8 bytes as shown below
776  * (LSB == bit 0):
777  *
778  *  63                    40                                 11    7        0
779  * +-+---------------------+----------------------------------+----+--------+
780  * |V|        U            |            PPN[39:12]            | U  |   FF   |
781  * +-+---------------------+----------------------------------+----+--------+
782  *
783  *  V  == Valid Bit
784  *  U  == Unused
785  * PPN == Physical Page Number
786  *
787  * The physical address fields are filled with the results of virt_to_phys()
788  * on the vba.
789  */
790
791 #if 1
792 #define sba_io_pdir_entry(pdir_ptr, vba) *pdir_ptr = ((vba & ~0xE000000000000FFFULL)    \
793                                                       | 0x8000000000000000ULL)
794 #else
795 void SBA_INLINE
796 sba_io_pdir_entry(u64 *pdir_ptr, unsigned long vba)
797 {
798         *pdir_ptr = ((vba & ~0xE000000000000FFFULL) | 0x80000000000000FFULL);
799 }
800 #endif
801
802 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
803 /**
804  * Since DMA is i-cache coherent, any (complete) pages that were written via
805  * DMA can be marked as "clean" so that lazy_mmu_prot_update() doesn't have to
806  * flush them when they get mapped into an executable vm-area.
807  */
808 static void
809 mark_clean (void *addr, size_t size)
810 {
811         unsigned long pg_addr, end;
812
813         pg_addr = PAGE_ALIGN((unsigned long) addr);
814         end = (unsigned long) addr + size;
815         while (pg_addr + PAGE_SIZE <= end) {
816                 struct page *page = virt_to_page((void *)pg_addr);
817                 set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
818                 pg_addr += PAGE_SIZE;
819         }
820 }
821 #endif
822
823 /**
824  * sba_mark_invalid - invalidate one or more IO PDIR entries
825  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
826  * @iova:  IO Virtual Address mapped earlier
827  * @byte_cnt:  number of bytes this mapping covers.
828  *
829  * Marking the IO PDIR entry(ies) as Invalid and invalidate
830  * corresponding IO TLB entry. The PCOM (Purge Command Register)
831  * is to purge stale entries in the IO TLB when unmapping entries.
832  *
833  * The PCOM register supports purging of multiple pages, with a minium
834  * of 1 page and a maximum of 2GB. Hardware requires the address be
835  * aligned to the size of the range being purged. The size of the range
836  * must be a power of 2. The "Cool perf optimization" in the
837  * allocation routine helps keep that true.
838  */
839 static SBA_INLINE void
840 sba_mark_invalid(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t byte_cnt)
841 {
842         u32 iovp = (u32) SBA_IOVP(ioc,iova);
843
844         int off = PDIR_INDEX(iovp);
845
846         /* Must be non-zero and rounded up */
847         ASSERT(byte_cnt > 0);
848         ASSERT(0 == (byte_cnt & ~iovp_mask));
849
850 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
851         /* Assert first pdir entry is set */
852         if (!(ioc->pdir_base[off] >> 60)) {
853                 sba_dump_pdir_entry(ioc,"sba_mark_invalid()", PDIR_INDEX(iovp));
854         }
855 #endif
856
857         if (byte_cnt <= iovp_size)
858         {
859                 ASSERT(off < ioc->pdir_size);
860
861                 iovp |= iovp_shift;     /* set "size" field for PCOM */
862
863 #ifndef FULL_VALID_PDIR
864                 /*
865                 ** clear I/O PDIR entry "valid" bit
866                 ** Do NOT clear the rest - save it for debugging.
867                 ** We should only clear bits that have previously
868                 ** been enabled.
869                 */
870                 ioc->pdir_base[off] &= ~(0x80000000000000FFULL);
871 #else
872                 /*
873                 ** If we want to maintain the PDIR as valid, put in
874                 ** the spill page so devices prefetching won't
875                 ** cause a hard fail.
876                 */
877                 ioc->pdir_base[off] = (0x80000000000000FFULL | prefetch_spill_page);
878 #endif
879         } else {
880                 u32 t = get_iovp_order(byte_cnt) + iovp_shift;
881
882                 iovp |= t;
883                 ASSERT(t <= 31);   /* 2GB! Max value of "size" field */
884
885                 do {
886                         /* verify this pdir entry is enabled */
887                         ASSERT(ioc->pdir_base[off]  >> 63);
888 #ifndef FULL_VALID_PDIR
889                         /* clear I/O Pdir entry "valid" bit first */
890                         ioc->pdir_base[off] &= ~(0x80000000000000FFULL);
891 #else
892                         ioc->pdir_base[off] = (0x80000000000000FFULL | prefetch_spill_page);
893 #endif
894                         off++;
895                         byte_cnt -= iovp_size;
896                 } while (byte_cnt > 0);
897         }
898
899         WRITE_REG(iovp | ioc->ibase, ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);
900 }
901
902 /**
903  * sba_map_single_attrs - map one buffer and return IOVA for DMA
904  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
905  * @addr:  driver buffer to map.
906  * @size:  number of bytes to map in driver buffer.
907  * @dir:  R/W or both.
908  * @attrs: optional dma attributes
909  *
910  * See Documentation/DMA-mapping.txt
911  */
912 static dma_addr_t
913 sba_map_single_attrs(struct device *dev, void *addr, size_t size, int dir,
914                      struct dma_attrs *attrs)
915 {
916         struct ioc *ioc;
917         dma_addr_t iovp;
918         dma_addr_t offset;
919         u64 *pdir_start;
920         int pide;
921 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
922         unsigned long flags;
923 #endif
924 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
925         unsigned long pci_addr = virt_to_phys(addr);
926 #endif
927
928 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
929         ASSERT(to_pci_dev(dev)->dma_mask);
930         /*
931         ** Check if the PCI device can DMA to ptr... if so, just return ptr
932         */
933         if (likely((pci_addr & ~to_pci_dev(dev)->dma_mask) == 0)) {
934                 /*
935                 ** Device is bit capable of DMA'ing to the buffer...
936                 ** just return the PCI address of ptr
937                 */
938                 DBG_BYPASS("sba_map_single_attrs() bypass mask/addr: "
939                            "0x%lx/0x%lx\n",
940                            to_pci_dev(dev)->dma_mask, pci_addr);
941                 return pci_addr;
942         }
943 #endif
944         ioc = GET_IOC(dev);
945         ASSERT(ioc);
946
947         prefetch(ioc->res_hint);
948
949         ASSERT(size > 0);
950         ASSERT(size <= DMA_CHUNK_SIZE);
951
952         /* save offset bits */
953         offset = ((dma_addr_t) (long) addr) & ~iovp_mask;
954
955         /* round up to nearest iovp_size */
956         size = (size + offset + ~iovp_mask) & iovp_mask;
957
958 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
959         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
960         if (sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_map_single_attrs()"))
961                 panic("Sanity check failed");
962         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
963 #endif
964
965         pide = sba_alloc_range(ioc, dev, size);
966
967         iovp = (dma_addr_t) pide << iovp_shift;
968
969         DBG_RUN("%s() 0x%p -> 0x%lx\n", __func__, addr, (long) iovp | offset);
970
971         pdir_start = &(ioc->pdir_base[pide]);
972
973         while (size > 0) {
974                 ASSERT(((u8 *)pdir_start)[7] == 0); /* verify availability */
975                 sba_io_pdir_entry(pdir_start, (unsigned long) addr);
976
977                 DBG_RUN("     pdir 0x%p %lx\n", pdir_start, *pdir_start);
978
979                 addr += iovp_size;
980                 size -= iovp_size;
981                 pdir_start++;
982         }
983         /* force pdir update */
984         wmb();
985
986         /* form complete address */
987 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
988         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
989         sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_map_single_attrs()");
990         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
991 #endif
992         return SBA_IOVA(ioc, iovp, offset);
993 }
994
995 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
996 static SBA_INLINE void
997 sba_mark_clean(struct ioc *ioc, dma_addr_t iova, size_t size)
998 {
999         u32     iovp = (u32) SBA_IOVP(ioc,iova);
1000         int     off = PDIR_INDEX(iovp);
1001         void    *addr;
1002
1003         if (size <= iovp_size) {
1004                 addr = phys_to_virt(ioc->pdir_base[off] &
1005                                     ~0xE000000000000FFFULL);
1006                 mark_clean(addr, size);
1007         } else {
1008                 do {
1009                         addr = phys_to_virt(ioc->pdir_base[off] &
1010                                             ~0xE000000000000FFFULL);
1011                         mark_clean(addr, min(size, iovp_size));
1012                         off++;
1013                         size -= iovp_size;
1014                 } while (size > 0);
1015         }
1016 }
1017 #endif
1018
1019 /**
1020  * sba_unmap_single_attrs - unmap one IOVA and free resources
1021  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1022  * @iova:  IOVA of driver buffer previously mapped.
1023  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
1024  * @dir:  R/W or both.
1025  * @attrs: optional dma attributes
1026  *
1027  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1028  */
1029 static void sba_unmap_single_attrs(struct device *dev, dma_addr_t iova, size_t size,
1030                                    int dir, struct dma_attrs *attrs)
1031 {
1032         struct ioc *ioc;
1033 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1034         struct sba_dma_pair *d;
1035 #endif
1036         unsigned long flags;
1037         dma_addr_t offset;
1038
1039         ioc = GET_IOC(dev);
1040         ASSERT(ioc);
1041
1042 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
1043         if (likely((iova & ioc->imask) != ioc->ibase)) {
1044                 /*
1045                 ** Address does not fall w/in IOVA, must be bypassing
1046                 */
1047                 DBG_BYPASS("sba_unmap_single_atttrs() bypass addr: 0x%lx\n",
1048                            iova);
1049
1050 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
1051                 if (dir == DMA_FROM_DEVICE) {
1052                         mark_clean(phys_to_virt(iova), size);
1053                 }
1054 #endif
1055                 return;
1056         }
1057 #endif
1058         offset = iova & ~iovp_mask;
1059
1060         DBG_RUN("%s() iovp 0x%lx/%x\n", __func__, (long) iova, size);
1061
1062         iova ^= offset;        /* clear offset bits */
1063         size += offset;
1064         size = ROUNDUP(size, iovp_size);
1065
1066 #ifdef ENABLE_MARK_CLEAN
1067         if (dir == DMA_FROM_DEVICE)
1068                 sba_mark_clean(ioc, iova, size);
1069 #endif
1070
1071 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1072         spin_lock_irqsave(&ioc->saved_lock, flags);
1073         d = &(ioc->saved[ioc->saved_cnt]);
1074         d->iova = iova;
1075         d->size = size;
1076         if (unlikely(++(ioc->saved_cnt) >= DELAYED_RESOURCE_CNT)) {
1077                 int cnt = ioc->saved_cnt;
1078                 spin_lock(&ioc->res_lock);
1079                 while (cnt--) {
1080                         sba_mark_invalid(ioc, d->iova, d->size);
1081                         sba_free_range(ioc, d->iova, d->size);
1082                         d--;
1083                 }
1084                 ioc->saved_cnt = 0;
1085                 READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
1086                 spin_unlock(&ioc->res_lock);
1087         }
1088         spin_unlock_irqrestore(&ioc->saved_lock, flags);
1089 #else /* DELAYED_RESOURCE_CNT == 0 */
1090         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1091         sba_mark_invalid(ioc, iova, size);
1092         sba_free_range(ioc, iova, size);
1093         READ_REG(ioc->ioc_hpa+IOC_PCOM);        /* flush purges */
1094         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1095 #endif /* DELAYED_RESOURCE_CNT == 0 */
1096 }
1097
1098 /**
1099  * sba_alloc_coherent - allocate/map shared mem for DMA
1100  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1101  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
1102  * @dma_handle:  IOVA of new buffer.
1103  *
1104  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1105  */
1106 static void *
1107 sba_alloc_coherent (struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flags)
1108 {
1109         struct ioc *ioc;
1110         void *addr;
1111
1112         ioc = GET_IOC(dev);
1113         ASSERT(ioc);
1114
1115 #ifdef CONFIG_NUMA
1116         {
1117                 struct page *page;
1118                 page = alloc_pages_node(ioc->node == MAX_NUMNODES ?
1119                                         numa_node_id() : ioc->node, flags,
1120                                         get_order(size));
1121
1122                 if (unlikely(!page))
1123                         return NULL;
1124
1125                 addr = page_address(page);
1126         }
1127 #else
1128         addr = (void *) __get_free_pages(flags, get_order(size));
1129 #endif
1130         if (unlikely(!addr))
1131                 return NULL;
1132
1133         memset(addr, 0, size);
1134         *dma_handle = virt_to_phys(addr);
1135
1136 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS
1137         ASSERT(dev->coherent_dma_mask);
1138         /*
1139         ** Check if the PCI device can DMA to ptr... if so, just return ptr
1140         */
1141         if (likely((*dma_handle & ~dev->coherent_dma_mask) == 0)) {
1142                 DBG_BYPASS("sba_alloc_coherent() bypass mask/addr: 0x%lx/0x%lx\n",
1143                            dev->coherent_dma_mask, *dma_handle);
1144
1145                 return addr;
1146         }
1147 #endif
1148
1149         /*
1150          * If device can't bypass or bypass is disabled, pass the 32bit fake
1151          * device to map single to get an iova mapping.
1152          */
1153         *dma_handle = sba_map_single_attrs(&ioc->sac_only_dev->dev, addr,
1154                                            size, 0, NULL);
1155
1156         return addr;
1157 }
1158
1159
1160 /**
1161  * sba_free_coherent - free/unmap shared mem for DMA
1162  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1163  * @size:  number of bytes mapped in driver buffer.
1164  * @vaddr:  virtual address IOVA of "consistent" buffer.
1165  * @dma_handler:  IO virtual address of "consistent" buffer.
1166  *
1167  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1168  */
1169 static void sba_free_coherent (struct device *dev, size_t size, void *vaddr,
1170                                dma_addr_t dma_handle)
1171 {
1172         sba_unmap_single_attrs(dev, dma_handle, size, 0, NULL);
1173         free_pages((unsigned long) vaddr, get_order(size));
1174 }
1175
1176
1177 /*
1178 ** Since 0 is a valid pdir_base index value, can't use that
1179 ** to determine if a value is valid or not. Use a flag to indicate
1180 ** the SG list entry contains a valid pdir index.
1181 */
1182 #define PIDE_FLAG 0x1UL
1183
1184 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1185 int dump_run_sg = 0;
1186 #endif
1187
1188
1189 /**
1190  * sba_fill_pdir - write allocated SG entries into IO PDIR
1191  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
1192  * @startsg:  list of IOVA/size pairs
1193  * @nents: number of entries in startsg list
1194  *
1195  * Take preprocessed SG list and write corresponding entries
1196  * in the IO PDIR.
1197  */
1198
1199 static SBA_INLINE int
1200 sba_fill_pdir(
1201         struct ioc *ioc,
1202         struct scatterlist *startsg,
1203         int nents)
1204 {
1205         struct scatterlist *dma_sg = startsg;   /* pointer to current DMA */
1206         int n_mappings = 0;
1207         u64 *pdirp = NULL;
1208         unsigned long dma_offset = 0;
1209
1210         while (nents-- > 0) {
1211                 int     cnt = startsg->dma_length;
1212                 startsg->dma_length = 0;
1213
1214 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1215                 if (dump_run_sg)
1216                         printk(" %2d : %08lx/%05x %p\n",
1217                                 nents, startsg->dma_address, cnt,
1218                                 sba_sg_address(startsg));
1219 #else
1220                 DBG_RUN_SG(" %d : %08lx/%05x %p\n",
1221                                 nents, startsg->dma_address, cnt,
1222                                 sba_sg_address(startsg));
1223 #endif
1224                 /*
1225                 ** Look for the start of a new DMA stream
1226                 */
1227                 if (startsg->dma_address & PIDE_FLAG) {
1228                         u32 pide = startsg->dma_address & ~PIDE_FLAG;
1229                         dma_offset = (unsigned long) pide & ~iovp_mask;
1230                         startsg->dma_address = 0;
1231                         if (n_mappings)
1232                                 dma_sg = sg_next(dma_sg);
1233                         dma_sg->dma_address = pide | ioc->ibase;
1234                         pdirp = &(ioc->pdir_base[pide >> iovp_shift]);
1235                         n_mappings++;
1236                 }
1237
1238                 /*
1239                 ** Look for a VCONTIG chunk
1240                 */
1241                 if (cnt) {
1242                         unsigned long vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1243                         ASSERT(pdirp);
1244
1245                         /* Since multiple Vcontig blocks could make up
1246                         ** one DMA stream, *add* cnt to dma_len.
1247                         */
1248                         dma_sg->dma_length += cnt;
1249                         cnt += dma_offset;
1250                         dma_offset=0;   /* only want offset on first chunk */
1251                         cnt = ROUNDUP(cnt, iovp_size);
1252                         do {
1253                                 sba_io_pdir_entry(pdirp, vaddr);
1254                                 vaddr += iovp_size;
1255                                 cnt -= iovp_size;
1256                                 pdirp++;
1257                         } while (cnt > 0);
1258                 }
1259                 startsg = sg_next(startsg);
1260         }
1261         /* force pdir update */
1262         wmb();
1263
1264 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1265         dump_run_sg = 0;
1266 #endif
1267         return(n_mappings);
1268 }
1269
1270
1271 /*
1272 ** Two address ranges are DMA contiguous *iff* "end of prev" and
1273 ** "start of next" are both on an IOV page boundary.
1274 **
1275 ** (shift left is a quick trick to mask off upper bits)
1276 */
1277 #define DMA_CONTIG(__X, __Y) \
1278         (((((unsigned long) __X) | ((unsigned long) __Y)) << (BITS_PER_LONG - iovp_shift)) == 0UL)
1279
1280
1281 /**
1282  * sba_coalesce_chunks - preprocess the SG list
1283  * @ioc: IO MMU structure which owns the pdir we are interested in.
1284  * @startsg:  list of IOVA/size pairs
1285  * @nents: number of entries in startsg list
1286  *
1287  * First pass is to walk the SG list and determine where the breaks are
1288  * in the DMA stream. Allocates PDIR entries but does not fill them.
1289  * Returns the number of DMA chunks.
1290  *
1291  * Doing the fill separate from the coalescing/allocation keeps the
1292  * code simpler. Future enhancement could make one pass through
1293  * the sglist do both.
1294  */
1295 static SBA_INLINE int
1296 sba_coalesce_chunks(struct ioc *ioc, struct device *dev,
1297         struct scatterlist *startsg,
1298         int nents)
1299 {
1300         struct scatterlist *vcontig_sg;    /* VCONTIG chunk head */
1301         unsigned long vcontig_len;         /* len of VCONTIG chunk */
1302         unsigned long vcontig_end;
1303         struct scatterlist *dma_sg;        /* next DMA stream head */
1304         unsigned long dma_offset, dma_len; /* start/len of DMA stream */
1305         int n_mappings = 0;
1306         unsigned int max_seg_size = dma_get_max_seg_size(dev);
1307
1308         while (nents > 0) {
1309                 unsigned long vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1310
1311                 /*
1312                 ** Prepare for first/next DMA stream
1313                 */
1314                 dma_sg = vcontig_sg = startsg;
1315                 dma_len = vcontig_len = vcontig_end = startsg->length;
1316                 vcontig_end +=  vaddr;
1317                 dma_offset = vaddr & ~iovp_mask;
1318
1319                 /* PARANOID: clear entries */
1320                 startsg->dma_address = startsg->dma_length = 0;
1321
1322                 /*
1323                 ** This loop terminates one iteration "early" since
1324                 ** it's always looking one "ahead".
1325                 */
1326                 while (--nents > 0) {
1327                         unsigned long vaddr;    /* tmp */
1328
1329                         startsg = sg_next(startsg);
1330
1331                         /* PARANOID */
1332                         startsg->dma_address = startsg->dma_length = 0;
1333
1334                         /* catch brokenness in SCSI layer */
1335                         ASSERT(startsg->length <= DMA_CHUNK_SIZE);
1336
1337                         /*
1338                         ** First make sure current dma stream won't
1339                         ** exceed DMA_CHUNK_SIZE if we coalesce the
1340                         ** next entry.
1341                         */
1342                         if (((dma_len + dma_offset + startsg->length + ~iovp_mask) & iovp_mask)
1343                             > DMA_CHUNK_SIZE)
1344                                 break;
1345
1346                         if (dma_len + startsg->length > max_seg_size)
1347                                 break;
1348
1349                         /*
1350                         ** Then look for virtually contiguous blocks.
1351                         **
1352                         ** append the next transaction?
1353                         */
1354                         vaddr = (unsigned long) sba_sg_address(startsg);
1355                         if  (vcontig_end == vaddr)
1356                         {
1357                                 vcontig_len += startsg->length;
1358                                 vcontig_end += startsg->length;
1359                                 dma_len     += startsg->length;
1360                                 continue;
1361                         }
1362
1363 #ifdef DEBUG_LARGE_SG_ENTRIES
1364                         dump_run_sg = (vcontig_len > iovp_size);
1365 #endif
1366
1367                         /*
1368                         ** Not virtually contigous.
1369                         ** Terminate prev chunk.
1370                         ** Start a new chunk.
1371                         **
1372                         ** Once we start a new VCONTIG chunk, dma_offset
1373                         ** can't change. And we need the offset from the first
1374                         ** chunk - not the last one. Ergo Successive chunks
1375                         ** must start on page boundaries and dove tail
1376                         ** with it's predecessor.
1377                         */
1378                         vcontig_sg->dma_length = vcontig_len;
1379
1380                         vcontig_sg = startsg;
1381                         vcontig_len = startsg->length;
1382
1383                         /*
1384                         ** 3) do the entries end/start on page boundaries?
1385                         **    Don't update vcontig_end until we've checked.
1386                         */
1387                         if (DMA_CONTIG(vcontig_end, vaddr))
1388                         {
1389                                 vcontig_end = vcontig_len + vaddr;
1390                                 dma_len += vcontig_len;
1391                                 continue;
1392                         } else {
1393                                 break;
1394                         }
1395                 }
1396
1397                 /*
1398                 ** End of DMA Stream
1399                 ** Terminate last VCONTIG block.
1400                 ** Allocate space for DMA stream.
1401                 */
1402                 vcontig_sg->dma_length = vcontig_len;
1403                 dma_len = (dma_len + dma_offset + ~iovp_mask) & iovp_mask;
1404                 ASSERT(dma_len <= DMA_CHUNK_SIZE);
1405                 dma_sg->dma_address = (dma_addr_t) (PIDE_FLAG
1406                         | (sba_alloc_range(ioc, dev, dma_len) << iovp_shift)
1407                         | dma_offset);
1408                 n_mappings++;
1409         }
1410
1411         return n_mappings;
1412 }
1413
1414
1415 /**
1416  * sba_map_sg - map Scatter/Gather list
1417  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1418  * @sglist:  array of buffer/length pairs
1419  * @nents:  number of entries in list
1420  * @dir:  R/W or both.
1421  * @attrs: optional dma attributes
1422  *
1423  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1424  */
1425 static int sba_map_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
1426                             int nents, int dir, struct dma_attrs *attrs)
1427 {
1428         struct ioc *ioc;
1429         int coalesced, filled = 0;
1430 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1431         unsigned long flags;
1432 #endif
1433 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
1434         struct scatterlist *sg;
1435 #endif
1436
1437         DBG_RUN_SG("%s() START %d entries\n", __func__, nents);
1438         ioc = GET_IOC(dev);
1439         ASSERT(ioc);
1440
1441 #ifdef ALLOW_IOV_BYPASS_SG
1442         ASSERT(to_pci_dev(dev)->dma_mask);
1443         if (likely((ioc->dma_mask & ~to_pci_dev(dev)->dma_mask) == 0)) {
1444                 for_each_sg(sglist, sg, nents, filled) {
1445                         sg->dma_length = sg->length;
1446                         sg->dma_address = virt_to_phys(sba_sg_address(sg));
1447                 }
1448                 return filled;
1449         }
1450 #endif
1451         /* Fast path single entry scatterlists. */
1452         if (nents == 1) {
1453                 sglist->dma_length = sglist->length;
1454                 sglist->dma_address = sba_map_single_attrs(dev, sba_sg_address(sglist), sglist->length, dir, attrs);
1455                 return 1;
1456         }
1457
1458 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1459         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1460         if (sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_map_sg_attrs()"))
1461         {
1462                 sba_dump_sg(ioc, sglist, nents);
1463                 panic("Check before sba_map_sg_attrs()");
1464         }
1465         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1466 #endif
1467
1468         prefetch(ioc->res_hint);
1469
1470         /*
1471         ** First coalesce the chunks and allocate I/O pdir space
1472         **
1473         ** If this is one DMA stream, we can properly map using the
1474         ** correct virtual address associated with each DMA page.
1475         ** w/o this association, we wouldn't have coherent DMA!
1476         ** Access to the virtual address is what forces a two pass algorithm.
1477         */
1478         coalesced = sba_coalesce_chunks(ioc, dev, sglist, nents);
1479
1480         /*
1481         ** Program the I/O Pdir
1482         **
1483         ** map the virtual addresses to the I/O Pdir
1484         ** o dma_address will contain the pdir index
1485         ** o dma_len will contain the number of bytes to map
1486         ** o address contains the virtual address.
1487         */
1488         filled = sba_fill_pdir(ioc, sglist, nents);
1489
1490 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1491         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1492         if (sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_map_sg_attrs()"))
1493         {
1494                 sba_dump_sg(ioc, sglist, nents);
1495                 panic("Check after sba_map_sg_attrs()\n");
1496         }
1497         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1498 #endif
1499
1500         ASSERT(coalesced == filled);
1501         DBG_RUN_SG("%s() DONE %d mappings\n", __func__, filled);
1502
1503         return filled;
1504 }
1505
1506 /**
1507  * sba_unmap_sg_attrs - unmap Scatter/Gather list
1508  * @dev: instance of PCI owned by the driver that's asking.
1509  * @sglist:  array of buffer/length pairs
1510  * @nents:  number of entries in list
1511  * @dir:  R/W or both.
1512  * @attrs: optional dma attributes
1513  *
1514  * See Documentation/DMA-mapping.txt
1515  */
1516 static void sba_unmap_sg_attrs(struct device *dev, struct scatterlist *sglist,
1517                                int nents, int dir, struct dma_attrs *attrs)
1518 {
1519 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1520         struct ioc *ioc;
1521         unsigned long flags;
1522 #endif
1523
1524         DBG_RUN_SG("%s() START %d entries,  %p,%x\n",
1525                    __func__, nents, sba_sg_address(sglist), sglist->length);
1526
1527 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1528         ioc = GET_IOC(dev);
1529         ASSERT(ioc);
1530
1531         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1532         sba_check_pdir(ioc,"Check before sba_unmap_sg_attrs()");
1533         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1534 #endif
1535
1536         while (nents && sglist->dma_length) {
1537
1538                 sba_unmap_single_attrs(dev, sglist->dma_address,
1539                                        sglist->dma_length, dir, attrs);
1540                 sglist = sg_next(sglist);
1541                 nents--;
1542         }
1543
1544         DBG_RUN_SG("%s() DONE (nents %d)\n", __func__,  nents);
1545
1546 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1547         spin_lock_irqsave(&ioc->res_lock, flags);
1548         sba_check_pdir(ioc,"Check after sba_unmap_sg_attrs()");
1549         spin_unlock_irqrestore(&ioc->res_lock, flags);
1550 #endif
1551
1552 }
1553
1554 /**************************************************************
1555 *
1556 *   Initialization and claim
1557 *
1558 ***************************************************************/
1559
1560 static void __init
1561 ioc_iova_init(struct ioc *ioc)
1562 {
1563         int tcnfg;
1564         int agp_found = 0;
1565         struct pci_dev *device = NULL;
1566 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1567         unsigned long index;
1568 #endif
1569
1570         /*
1571         ** Firmware programs the base and size of a "safe IOVA space"
1572         ** (one that doesn't overlap memory or LMMIO space) in the
1573         ** IBASE and IMASK registers.
1574         */
1575         ioc->ibase = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE) & ~0x1UL;
1576         ioc->imask = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IMASK) | 0xFFFFFFFF00000000UL;
1577
1578         ioc->iov_size = ~ioc->imask + 1;
1579
1580         DBG_INIT("%s() hpa %p IOV base 0x%lx mask 0x%lx (%dMB)\n",
1581                 __func__, ioc->ioc_hpa, ioc->ibase, ioc->imask,
1582                 ioc->iov_size >> 20);
1583
1584         switch (iovp_size) {
1585                 case  4*1024: tcnfg = 0; break;
1586                 case  8*1024: tcnfg = 1; break;
1587                 case 16*1024: tcnfg = 2; break;
1588                 case 64*1024: tcnfg = 3; break;
1589                 default:
1590                         panic(PFX "Unsupported IOTLB page size %ldK",
1591                                 iovp_size >> 10);
1592                         break;
1593         }
1594         WRITE_REG(tcnfg, ioc->ioc_hpa + IOC_TCNFG);
1595
1596         ioc->pdir_size = (ioc->iov_size / iovp_size) * PDIR_ENTRY_SIZE;
1597         ioc->pdir_base = (void *) __get_free_pages(GFP_KERNEL,
1598                                                    get_order(ioc->pdir_size));
1599         if (!ioc->pdir_base)
1600                 panic(PFX "Couldn't allocate I/O Page Table\n");
1601
1602         memset(ioc->pdir_base, 0, ioc->pdir_size);
1603
1604         DBG_INIT("%s() IOV page size %ldK pdir %p size %x\n", __func__,
1605                 iovp_size >> 10, ioc->pdir_base, ioc->pdir_size);
1606
1607         ASSERT(ALIGN((unsigned long) ioc->pdir_base, 4*1024) == (unsigned long) ioc->pdir_base);
1608         WRITE_REG(virt_to_phys(ioc->pdir_base), ioc->ioc_hpa + IOC_PDIR_BASE);
1609
1610         /*
1611         ** If an AGP device is present, only use half of the IOV space
1612         ** for PCI DMA.  Unfortunately we can't know ahead of time
1613         ** whether GART support will actually be used, for now we
1614         ** can just key on an AGP device found in the system.
1615         ** We program the next pdir index after we stop w/ a key for
1616         ** the GART code to handshake on.
1617         */
1618         for_each_pci_dev(device)        
1619                 agp_found |= pci_find_capability(device, PCI_CAP_ID_AGP);
1620
1621         if (agp_found && reserve_sba_gart) {
1622                 printk(KERN_INFO PFX "reserving %dMb of IOVA space at 0x%lx for agpgart\n",
1623                       ioc->iov_size/2 >> 20, ioc->ibase + ioc->iov_size/2);
1624                 ioc->pdir_size /= 2;
1625                 ((u64 *)ioc->pdir_base)[PDIR_INDEX(ioc->iov_size/2)] = ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE;
1626         }
1627 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1628         /*
1629         ** Check to see if the spill page has been allocated, we don't need more than
1630         ** one across multiple SBAs.
1631         */
1632         if (!prefetch_spill_page) {
1633                 char *spill_poison = "SBAIOMMU POISON";
1634                 int poison_size = 16;
1635                 void *poison_addr, *addr;
1636
1637                 addr = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL, get_order(iovp_size));
1638                 if (!addr)
1639                         panic(PFX "Couldn't allocate PDIR spill page\n");
1640
1641                 poison_addr = addr;
1642                 for ( ; (u64) poison_addr < addr + iovp_size; poison_addr += poison_size)
1643                         memcpy(poison_addr, spill_poison, poison_size);
1644
1645                 prefetch_spill_page = virt_to_phys(addr);
1646
1647                 DBG_INIT("%s() prefetch spill addr: 0x%lx\n", __func__, prefetch_spill_page);
1648         }
1649         /*
1650         ** Set all the PDIR entries valid w/ the spill page as the target
1651         */
1652         for (index = 0 ; index < (ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE) ; index++)
1653                 ((u64 *)ioc->pdir_base)[index] = (0x80000000000000FF | prefetch_spill_page);
1654 #endif
1655
1656         /* Clear I/O TLB of any possible entries */
1657         WRITE_REG(ioc->ibase | (get_iovp_order(ioc->iov_size) + iovp_shift), ioc->ioc_hpa + IOC_PCOM);
1658         READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_PCOM);
1659
1660         /* Enable IOVA translation */
1661         WRITE_REG(ioc->ibase | 1, ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE);
1662         READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_IBASE);
1663 }
1664
1665 static void __init
1666 ioc_resource_init(struct ioc *ioc)
1667 {
1668         spin_lock_init(&ioc->res_lock);
1669 #if DELAYED_RESOURCE_CNT > 0
1670         spin_lock_init(&ioc->saved_lock);
1671 #endif
1672
1673         /* resource map size dictated by pdir_size */
1674         ioc->res_size = ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE; /* entries */
1675         ioc->res_size >>= 3;  /* convert bit count to byte count */
1676         DBG_INIT("%s() res_size 0x%x\n", __func__, ioc->res_size);
1677
1678         ioc->res_map = (char *) __get_free_pages(GFP_KERNEL,
1679                                                  get_order(ioc->res_size));
1680         if (!ioc->res_map)
1681                 panic(PFX "Couldn't allocate resource map\n");
1682
1683         memset(ioc->res_map, 0, ioc->res_size);
1684         /* next available IOVP - circular search */
1685         ioc->res_hint = (unsigned long *) ioc->res_map;
1686
1687 #ifdef ASSERT_PDIR_SANITY
1688         /* Mark first bit busy - ie no IOVA 0 */
1689         ioc->res_map[0] = 0x1;
1690         ioc->pdir_base[0] = 0x8000000000000000ULL | ZX1_SBA_IOMMU_COOKIE;
1691 #endif
1692 #ifdef FULL_VALID_PDIR
1693         /* Mark the last resource used so we don't prefetch beyond IOVA space */
1694         ioc->res_map[ioc->res_size - 1] |= 0x80UL; /* res_map is chars */
1695         ioc->pdir_base[(ioc->pdir_size / PDIR_ENTRY_SIZE) - 1] = (0x80000000000000FF
1696                                                               | prefetch_spill_page);
1697 #endif
1698
1699         DBG_INIT("%s() res_map %x %p\n", __func__,
1700                  ioc->res_size, (void *) ioc->res_map);
1701 }
1702
1703 static void __init
1704 ioc_sac_init(struct ioc *ioc)
1705 {
1706         struct pci_dev *sac = NULL;
1707         struct pci_controller *controller = NULL;
1708
1709         /*
1710          * pci_alloc_coherent() must return a DMA address which is
1711          * SAC (single address cycle) addressable, so allocate a
1712          * pseudo-device to enforce that.
1713          */
1714         sac = kzalloc(sizeof(*sac), GFP_KERNEL);
1715         if (!sac)
1716                 panic(PFX "Couldn't allocate struct pci_dev");
1717
1718         controller = kzalloc(sizeof(*controller), GFP_KERNEL);
1719         if (!controller)
1720                 panic(PFX "Couldn't allocate struct pci_controller");
1721
1722         controller->iommu = ioc;
1723         sac->sysdata = controller;
1724         sac->dma_mask = 0xFFFFFFFFUL;
1725 #ifdef CONFIG_PCI
1726         sac->dev.bus = &pci_bus_type;
1727 #endif
1728         ioc->sac_only_dev = sac;
1729 }
1730
1731 static void __init
1732 ioc_zx1_init(struct ioc *ioc)
1733 {
1734         unsigned long rope_config;
1735         unsigned int i;
1736
1737         if (ioc->rev < 0x20)
1738                 panic(PFX "IOC 2.0 or later required for IOMMU support\n");
1739
1740         /* 38 bit memory controller + extra bit for range displaced by MMIO */
1741         ioc->dma_mask = (0x1UL << 39) - 1;
1742
1743         /*
1744         ** Clear ROPE(N)_CONFIG AO bit.
1745         ** Disables "NT Ordering" (~= !"Relaxed Ordering")
1746         ** Overrides bit 1 in DMA Hint Sets.
1747         ** Improves netperf UDP_STREAM by ~10% for tg3 on bcm5701.
1748         */
1749         for (i=0; i<(8*8); i+=8) {
1750                 rope_config = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_ROPE0_CFG + i);
1751                 rope_config &= ~IOC_ROPE_AO;
1752                 WRITE_REG(rope_config, ioc->ioc_hpa + IOC_ROPE0_CFG + i);
1753         }
1754 }
1755
1756 typedef void (initfunc)(struct ioc *);
1757
1758 struct ioc_iommu {
1759         u32 func_id;
1760         char *name;
1761         initfunc *init;
1762 };
1763
1764 static struct ioc_iommu ioc_iommu_info[] __initdata = {
1765         { ZX1_IOC_ID, "zx1", ioc_zx1_init },
1766         { ZX2_IOC_ID, "zx2", NULL },
1767         { SX1000_IOC_ID, "sx1000", NULL },
1768         { SX2000_IOC_ID, "sx2000", NULL },
1769 };
1770
1771 static struct ioc * __init
1772 ioc_init(u64 hpa, void *handle)
1773 {
1774         struct ioc *ioc;
1775         struct ioc_iommu *info;
1776
1777         ioc = kzalloc(sizeof(*ioc), GFP_KERNEL);
1778         if (!ioc)
1779                 return NULL;
1780
1781         ioc->next = ioc_list;
1782         ioc_list = ioc;
1783
1784         ioc->handle = handle;
1785         ioc->ioc_hpa = ioremap(hpa, 0x1000);
1786
1787         ioc->func_id = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_FUNC_ID);
1788         ioc->rev = READ_REG(ioc->ioc_hpa + IOC_FCLASS) & 0xFFUL;
1789         ioc->dma_mask = 0xFFFFFFFFFFFFFFFFUL;   /* conservative */
1790
1791         for (info = ioc_iommu_info; info < ioc_iommu_info + ARRAY_SIZE(ioc_iommu_info); info++) {
1792                 if (ioc->func_id == info->func_id) {
1793                         ioc->name = info->name;
1794                         if (info->init)
1795                                 (info->init)(ioc);
1796                 }
1797         }
1798
1799         iovp_size = (1 << iovp_shift);
1800         iovp_mask = ~(iovp_size - 1);
1801
1802         DBG_INIT("%s: PAGE_SIZE %ldK, iovp_size %ldK\n", __func__,
1803                 PAGE_SIZE >> 10, iovp_size >> 10);
1804
1805         if (!ioc->name) {
1806                 ioc->name = kmalloc(24, GFP_KERNEL);
1807                 if (ioc->name)
1808                         sprintf((char *) ioc->name, "Unknown (%04x:%04x)",
1809                                 ioc->func_id & 0xFFFF, (ioc->func_id >> 16) & 0xFFFF);
1810                 else
1811                         ioc->name = "Unknown";
1812         }
1813
1814         ioc_iova_init(ioc);
1815         ioc_resource_init(ioc);
1816         ioc_sac_init(ioc);
1817
1818         if ((long) ~iovp_mask > (long) ia64_max_iommu_merge_mask)
1819                 ia64_max_iommu_merge_mask = ~iovp_mask;
1820
1821         printk(KERN_INFO PFX
1822                 "%s %d.%d HPA 0x%lx IOVA space %dMb at 0x%lx\n",
1823                 ioc->name, (ioc->rev >> 4) & 0xF, ioc->rev & 0xF,
1824                 hpa, ioc->iov_size >> 20, ioc->ibase);
1825
1826         return ioc;
1827 }
1828
1829
1830
1831 /**************************************************************************
1832 **
1833 **   SBA initialization code (HW and SW)
1834 **
1835 **   o identify SBA chip itself
1836 **   o FIXME: initialize DMA hints for reasonable defaults
1837 **
1838 **************************************************************************/
1839
1840 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1841 static void *
1842 ioc_start(struct seq_file *s, loff_t *pos)
1843 {
1844         struct ioc *ioc;
1845         loff_t n = *pos;
1846
1847         for (ioc = ioc_list; ioc; ioc = ioc->next)
1848                 if (!n--)
1849                         return ioc;
1850
1851         return NULL;
1852 }
1853
1854 static void *
1855 ioc_next(struct seq_file *s, void *v, loff_t *pos)
1856 {
1857         struct ioc *ioc = v;
1858
1859         ++*pos;
1860         return ioc->next;
1861 }
1862
1863 static void
1864 ioc_stop(struct seq_file *s, void *v)
1865 {
1866 }
1867
1868 static int
1869 ioc_show(struct seq_file *s, void *v)
1870 {
1871         struct ioc *ioc = v;
1872         unsigned long *res_ptr = (unsigned long *)ioc->res_map;
1873         int i, used = 0;
1874
1875         seq_printf(s, "Hewlett Packard %s IOC rev %d.%d\n",
1876                 ioc->name, ((ioc->rev >> 4) & 0xF), (ioc->rev & 0xF));
1877 #ifdef CONFIG_NUMA
1878         if (ioc->node != MAX_NUMNODES)
1879                 seq_printf(s, "NUMA node       : %d\n", ioc->node);
1880 #endif
1881         seq_printf(s, "IOVA size       : %ld MB\n", ((ioc->pdir_size >> 3) * iovp_size)/(1024*1024));
1882         seq_printf(s, "IOVA page size  : %ld kb\n", iovp_size/1024);
1883
1884         for (i = 0; i < (ioc->res_size / sizeof(unsigned long)); ++i, ++res_ptr)
1885                 used += hweight64(*res_ptr);
1886
1887         seq_printf(s, "PDIR size       : %d entries\n", ioc->pdir_size >> 3);
1888         seq_printf(s, "PDIR used       : %d entries\n", used);
1889
1890 #ifdef PDIR_SEARCH_TIMING
1891         {
1892                 unsigned long i = 0, avg = 0, min, max;
1893                 min = max = ioc->avg_search[0];
1894                 for (i = 0; i < SBA_SEARCH_SAMPLE; i++) {
1895                         avg += ioc->avg_search[i];
1896                         if (ioc->avg_search[i] > max) max = ioc->avg_search[i];
1897                         if (ioc->avg_search[i] < min) min = ioc->avg_search[i];
1898                 }
1899                 avg /= SBA_SEARCH_SAMPLE;
1900                 seq_printf(s, "Bitmap search   : %ld/%ld/%ld (min/avg/max CPU Cycles/IOVA page)\n",
1901                            min, avg, max);
1902         }
1903 #endif
1904 #ifndef ALLOW_IOV_BYPASS
1905          seq_printf(s, "IOVA bypass disabled\n");
1906 #endif
1907         return 0;
1908 }
1909
1910 static const struct seq_operations ioc_seq_ops = {
1911         .start = ioc_start,
1912         .next  = ioc_next,
1913         .stop  = ioc_stop,
1914         .show  = ioc_show
1915 };
1916
1917 static int
1918 ioc_open(struct inode *inode, struct file *file)
1919 {
1920         return seq_open(file, &ioc_seq_ops);
1921 }
1922
1923 static const struct file_operations ioc_fops = {
1924         .open    = ioc_open,
1925         .read    = seq_read,
1926         .llseek  = seq_lseek,
1927         .release = seq_release
1928 };
1929
1930 static void __init
1931 ioc_proc_init(void)
1932 {
1933         struct proc_dir_entry *dir;
1934
1935         dir = proc_mkdir("bus/mckinley", NULL);
1936         if (!dir)
1937                 return;
1938
1939         proc_create(ioc_list->name, 0, dir, &ioc_fops);
1940 }
1941 #endif
1942
1943 static void
1944 sba_connect_bus(struct pci_bus *bus)
1945 {
1946         acpi_handle handle, parent;
1947         acpi_status status;
1948         struct ioc *ioc;
1949
1950         if (!PCI_CONTROLLER(bus))
1951                 panic(PFX "no sysdata on bus %d!\n", bus->number);
1952
1953         if (PCI_CONTROLLER(bus)->iommu)
1954                 return;
1955
1956         handle = PCI_CONTROLLER(bus)->acpi_handle;
1957         if (!handle)
1958                 return;
1959
1960         /*
1961          * The IOC scope encloses PCI root bridges in the ACPI
1962          * namespace, so work our way out until we find an IOC we
1963          * claimed previously.
1964          */
1965         do {
1966                 for (ioc = ioc_list; ioc; ioc = ioc->next)
1967                         if (ioc->handle == handle) {
1968                                 PCI_CONTROLLER(bus)->iommu = ioc;
1969                                 return;
1970                         }
1971
1972                 status = acpi_get_parent(handle, &parent);
1973                 handle = parent;
1974         } while (ACPI_SUCCESS(status));
1975
1976         printk(KERN_WARNING "No IOC for PCI Bus %04x:%02x in ACPI\n", pci_domain_nr(bus), bus->number);
1977 }
1978
1979 #ifdef CONFIG_NUMA
1980 static void __init
1981 sba_map_ioc_to_node(struct ioc *ioc, acpi_handle handle)
1982 {
1983         unsigned int node;
1984         int pxm;
1985
1986         ioc->node = MAX_NUMNODES;
1987
1988         pxm = acpi_get_pxm(handle);
1989
1990         if (pxm < 0)
1991                 return;
1992
1993         node = pxm_to_node(pxm);
1994
1995         if (node >= MAX_NUMNODES || !node_online(node))
1996                 return;
1997
1998         ioc->node = node;
1999         return;
2000 }
2001 #else
2002 #define sba_map_ioc_to_node(ioc, handle)
2003 #endif
2004
2005 static int __init
2006 acpi_sba_ioc_add(struct acpi_device *device)
2007 {
2008         struct ioc *ioc;
2009         acpi_status status;
2010         u64 hpa, length;
2011         struct acpi_buffer buffer;
2012         struct acpi_device_info *dev_info;
2013
2014         status = hp_acpi_csr_space(device->handle, &hpa, &length);
2015         if (ACPI_FAILURE(status))
2016                 return 1;
2017
2018         buffer.length = ACPI_ALLOCATE_LOCAL_BUFFER;
2019         status = acpi_get_object_info(device->handle, &buffer);
2020         if (ACPI_FAILURE(status))
2021                 return 1;
2022         dev_info = buffer.pointer;
2023
2024         /*
2025          * For HWP0001, only SBA appears in ACPI namespace.  It encloses the PCI
2026          * root bridges, and its CSR space includes the IOC function.
2027          */
2028         if (strncmp("HWP0001", dev_info->hardware_id.value, 7) == 0) {
2029                 hpa += ZX1_IOC_OFFSET;
2030                 /* zx1 based systems default to kernel page size iommu pages */
2031                 if (!iovp_shift)
2032                         iovp_shift = min(PAGE_SHIFT, 16);
2033         }
2034         kfree(dev_info);
2035
2036         /*
2037          * default anything not caught above or specified on cmdline to 4k
2038          * iommu page size
2039          */
2040         if (!iovp_shift)
2041                 iovp_shift = 12;
2042
2043         ioc = ioc_init(hpa, device->handle);
2044         if (!ioc)
2045                 return 1;
2046
2047         /* setup NUMA node association */
2048         sba_map_ioc_to_node(ioc, device->handle);
2049         return 0;
2050 }
2051
2052 static const struct acpi_device_id hp_ioc_iommu_device_ids[] = {
2053         {"HWP0001", 0},
2054         {"HWP0004", 0},
2055         {"", 0},
2056 };
2057 static struct acpi_driver acpi_sba_ioc_driver = {
2058         .name           = "IOC IOMMU Driver",
2059         .ids            = hp_ioc_iommu_device_ids,
2060         .ops            = {
2061                 .add    = acpi_sba_ioc_add,
2062         },
2063 };
2064
2065 extern struct dma_mapping_ops swiotlb_dma_ops;
2066
2067 static int __init
2068 sba_init(void)
2069 {
2070         if (!ia64_platform_is("hpzx1") && !ia64_platform_is("hpzx1_swiotlb"))
2071                 return 0;
2072
2073 #if defined(CONFIG_IA64_GENERIC)
2074         /* If we are booting a kdump kernel, the sba_iommu will
2075          * cause devices that were not shutdown properly to MCA
2076          * as soon as they are turned back on.  Our only option for
2077          * a successful kdump kernel boot is to use the swiotlb.
2078          */
2079         if (is_kdump_kernel()) {
2080                 dma_ops = &swiotlb_dma_ops;
2081                 if (swiotlb_late_init_with_default_size(64 * (1<<20)) != 0)
2082                         panic("Unable to initialize software I/O TLB:"
2083                                   " Try machvec=dig boot option");
2084                 machvec_init("dig");
2085                 return 0;
2086         }
2087 #endif
2088
2089         acpi_bus_register_driver(&acpi_sba_ioc_driver);
2090         if (!ioc_list) {
2091 #ifdef CONFIG_IA64_GENERIC
2092                 /*
2093                  * If we didn't find something sba_iommu can claim, we
2094                  * need to setup the swiotlb and switch to the dig machvec.
2095                  */
2096                 dma_ops = &swiotlb_dma_ops;
2097                 if (swiotlb_late_init_with_default_size(64 * (1<<20)) != 0)
2098                         panic("Unable to find SBA IOMMU or initialize "
2099                               "software I/O TLB: Try machvec=dig boot option");
2100                 machvec_init("dig");
2101 #else
2102                 panic("Unable to find SBA IOMMU: Try a generic or DIG kernel");
2103 #endif
2104                 return 0;
2105         }
2106
2107 #if defined(CONFIG_IA64_GENERIC) || defined(CONFIG_IA64_HP_ZX1_SWIOTLB)
2108         /*
2109          * hpzx1_swiotlb needs to have a fairly small swiotlb bounce
2110          * buffer setup to support devices with smaller DMA masks than
2111          * sba_iommu can handle.
2112          */
2113         if (ia64_platform_is("hpzx1_swiotlb")) {
2114                 extern void hwsw_init(void);
2115
2116                 hwsw_init();
2117         }
2118 #endif
2119
2120 #ifdef CONFIG_PCI
2121         {
2122                 struct pci_bus *b = NULL;
2123                 while ((b = pci_find_next_bus(b)) != NULL)
2124                         sba_connect_bus(b);
2125         }
2126 #endif
2127
2128 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2129         ioc_proc_init();
2130 #endif
2131         return 0;
2132 }
2133
2134 subsys_initcall(sba_init); /* must be initialized after ACPI etc., but before any drivers... */
2135
2136 static int __init
2137 nosbagart(char *str)
2138 {
2139         reserve_sba_gart = 0;
2140         return 1;
2141 }
2142
2143 static int sba_dma_supported (struct device *dev, u64 mask)
2144 {
2145         /* make sure it's at least 32bit capable */
2146         return ((mask & 0xFFFFFFFFUL) == 0xFFFFFFFFUL);
2147 }
2148
2149 static int sba_dma_mapping_error(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr)
2150 {
2151         return 0;
2152 }
2153
2154 __setup("nosbagart", nosbagart);
2155
2156 static int __init
2157 sba_page_override(char *str)
2158 {
2159         unsigned long page_size;
2160
2161         page_size = memparse(str, &str);
2162         switch (page_size) {
2163                 case 4096:
2164                 case 8192:
2165                 case 16384:
2166                 case 65536:
2167                         iovp_shift = ffs(page_size) - 1;
2168                         break;
2169                 default:
2170                         printk("%s: unknown/unsupported iommu page size %ld\n",
2171                                __func__, page_size);
2172         }
2173
2174         return 1;
2175 }
2176
2177 __setup("sbapagesize=",sba_page_override);
2178
2179 struct dma_mapping_ops sba_dma_ops = {
2180         .alloc_coherent         = sba_alloc_coherent,
2181         .free_coherent          = sba_free_coherent,
2182         .map_single_attrs       = sba_map_single_attrs,
2183         .unmap_single_attrs     = sba_unmap_single_attrs,
2184         .map_sg_attrs           = sba_map_sg_attrs,
2185         .unmap_sg_attrs         = sba_unmap_sg_attrs,
2186         .sync_single_for_cpu    = machvec_dma_sync_single,
2187         .sync_sg_for_cpu        = machvec_dma_sync_sg,
2188         .sync_single_for_device = machvec_dma_sync_single,
2189         .sync_sg_for_device     = machvec_dma_sync_sg,
2190         .dma_supported_op       = sba_dma_supported,
2191         .mapping_error          = sba_dma_mapping_error,
2192 };
2193
2194 void sba_dma_init(void)
2195 {
2196         dma_ops = &sba_dma_ops;
2197 }