Merge branch 'master' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/linville/wirel...
[linux-drm-fsl-dcu.git] / drivers / gpu / drm / radeon / radeon_gart.c
1 /*
2  * Copyright 2008 Advanced Micro Devices, Inc.
3  * Copyright 2008 Red Hat Inc.
4  * Copyright 2009 Jerome Glisse.
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
7  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
8  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
9  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
10  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
11  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
12  *
13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
14  * all copies or substantial portions of the Software.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
19  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
20  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
21  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
22  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
23  *
24  * Authors: Dave Airlie
25  *          Alex Deucher
26  *          Jerome Glisse
27  */
28 #include <drm/drmP.h>
29 #include <drm/radeon_drm.h>
30 #include "radeon.h"
31 #include "radeon_reg.h"
32
33 /*
34  * GART
35  * The GART (Graphics Aperture Remapping Table) is an aperture
36  * in the GPU's address space.  System pages can be mapped into
37  * the aperture and look like contiguous pages from the GPU's
38  * perspective.  A page table maps the pages in the aperture
39  * to the actual backing pages in system memory.
40  *
41  * Radeon GPUs support both an internal GART, as described above,
42  * and AGP.  AGP works similarly, but the GART table is configured
43  * and maintained by the northbridge rather than the driver.
44  * Radeon hw has a separate AGP aperture that is programmed to
45  * point to the AGP aperture provided by the northbridge and the
46  * requests are passed through to the northbridge aperture.
47  * Both AGP and internal GART can be used at the same time, however
48  * that is not currently supported by the driver.
49  *
50  * This file handles the common internal GART management.
51  */
52
53 /*
54  * Common GART table functions.
55  */
56 /**
57  * radeon_gart_table_ram_alloc - allocate system ram for gart page table
58  *
59  * @rdev: radeon_device pointer
60  *
61  * Allocate system memory for GART page table
62  * (r1xx-r3xx, non-pcie r4xx, rs400).  These asics require the
63  * gart table to be in system memory.
64  * Returns 0 for success, -ENOMEM for failure.
65  */
66 int radeon_gart_table_ram_alloc(struct radeon_device *rdev)
67 {
68         void *ptr;
69
70         ptr = pci_alloc_consistent(rdev->pdev, rdev->gart.table_size,
71                                    &rdev->gart.table_addr);
72         if (ptr == NULL) {
73                 return -ENOMEM;
74         }
75 #ifdef CONFIG_X86
76         if (rdev->family == CHIP_RS400 || rdev->family == CHIP_RS480 ||
77             rdev->family == CHIP_RS690 || rdev->family == CHIP_RS740) {
78                 set_memory_uc((unsigned long)ptr,
79                               rdev->gart.table_size >> PAGE_SHIFT);
80         }
81 #endif
82         rdev->gart.ptr = ptr;
83         memset((void *)rdev->gart.ptr, 0, rdev->gart.table_size);
84         return 0;
85 }
86
87 /**
88  * radeon_gart_table_ram_free - free system ram for gart page table
89  *
90  * @rdev: radeon_device pointer
91  *
92  * Free system memory for GART page table
93  * (r1xx-r3xx, non-pcie r4xx, rs400).  These asics require the
94  * gart table to be in system memory.
95  */
96 void radeon_gart_table_ram_free(struct radeon_device *rdev)
97 {
98         if (rdev->gart.ptr == NULL) {
99                 return;
100         }
101 #ifdef CONFIG_X86
102         if (rdev->family == CHIP_RS400 || rdev->family == CHIP_RS480 ||
103             rdev->family == CHIP_RS690 || rdev->family == CHIP_RS740) {
104                 set_memory_wb((unsigned long)rdev->gart.ptr,
105                               rdev->gart.table_size >> PAGE_SHIFT);
106         }
107 #endif
108         pci_free_consistent(rdev->pdev, rdev->gart.table_size,
109                             (void *)rdev->gart.ptr,
110                             rdev->gart.table_addr);
111         rdev->gart.ptr = NULL;
112         rdev->gart.table_addr = 0;
113 }
114
115 /**
116  * radeon_gart_table_vram_alloc - allocate vram for gart page table
117  *
118  * @rdev: radeon_device pointer
119  *
120  * Allocate video memory for GART page table
121  * (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the
122  * gart table to be in video memory.
123  * Returns 0 for success, error for failure.
124  */
125 int radeon_gart_table_vram_alloc(struct radeon_device *rdev)
126 {
127         int r;
128
129         if (rdev->gart.robj == NULL) {
130                 r = radeon_bo_create(rdev, rdev->gart.table_size,
131                                      PAGE_SIZE, true, RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM,
132                                      NULL, &rdev->gart.robj);
133                 if (r) {
134                         return r;
135                 }
136         }
137         return 0;
138 }
139
140 /**
141  * radeon_gart_table_vram_pin - pin gart page table in vram
142  *
143  * @rdev: radeon_device pointer
144  *
145  * Pin the GART page table in vram so it will not be moved
146  * by the memory manager (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the
147  * gart table to be in video memory.
148  * Returns 0 for success, error for failure.
149  */
150 int radeon_gart_table_vram_pin(struct radeon_device *rdev)
151 {
152         uint64_t gpu_addr;
153         int r;
154
155         r = radeon_bo_reserve(rdev->gart.robj, false);
156         if (unlikely(r != 0))
157                 return r;
158         r = radeon_bo_pin(rdev->gart.robj,
159                                 RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM, &gpu_addr);
160         if (r) {
161                 radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
162                 return r;
163         }
164         r = radeon_bo_kmap(rdev->gart.robj, &rdev->gart.ptr);
165         if (r)
166                 radeon_bo_unpin(rdev->gart.robj);
167         radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
168         rdev->gart.table_addr = gpu_addr;
169         return r;
170 }
171
172 /**
173  * radeon_gart_table_vram_unpin - unpin gart page table in vram
174  *
175  * @rdev: radeon_device pointer
176  *
177  * Unpin the GART page table in vram (pcie r4xx, r5xx+).
178  * These asics require the gart table to be in video memory.
179  */
180 void radeon_gart_table_vram_unpin(struct radeon_device *rdev)
181 {
182         int r;
183
184         if (rdev->gart.robj == NULL) {
185                 return;
186         }
187         r = radeon_bo_reserve(rdev->gart.robj, false);
188         if (likely(r == 0)) {
189                 radeon_bo_kunmap(rdev->gart.robj);
190                 radeon_bo_unpin(rdev->gart.robj);
191                 radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
192                 rdev->gart.ptr = NULL;
193         }
194 }
195
196 /**
197  * radeon_gart_table_vram_free - free gart page table vram
198  *
199  * @rdev: radeon_device pointer
200  *
201  * Free the video memory used for the GART page table
202  * (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the gart table to
203  * be in video memory.
204  */
205 void radeon_gart_table_vram_free(struct radeon_device *rdev)
206 {
207         if (rdev->gart.robj == NULL) {
208                 return;
209         }
210         radeon_bo_unref(&rdev->gart.robj);
211 }
212
213 /*
214  * Common gart functions.
215  */
216 /**
217  * radeon_gart_unbind - unbind pages from the gart page table
218  *
219  * @rdev: radeon_device pointer
220  * @offset: offset into the GPU's gart aperture
221  * @pages: number of pages to unbind
222  *
223  * Unbinds the requested pages from the gart page table and
224  * replaces them with the dummy page (all asics).
225  */
226 void radeon_gart_unbind(struct radeon_device *rdev, unsigned offset,
227                         int pages)
228 {
229         unsigned t;
230         unsigned p;
231         int i, j;
232         u64 page_base;
233
234         if (!rdev->gart.ready) {
235                 WARN(1, "trying to unbind memory from uninitialized GART !\n");
236                 return;
237         }
238         t = offset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
239         p = t / (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
240         for (i = 0; i < pages; i++, p++) {
241                 if (rdev->gart.pages[p]) {
242                         rdev->gart.pages[p] = NULL;
243                         rdev->gart.pages_addr[p] = rdev->dummy_page.addr;
244                         page_base = rdev->gart.pages_addr[p];
245                         for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
246                                 if (rdev->gart.ptr) {
247                                         radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
248                                 }
249                                 page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
250                         }
251                 }
252         }
253         mb();
254         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
255 }
256
257 /**
258  * radeon_gart_bind - bind pages into the gart page table
259  *
260  * @rdev: radeon_device pointer
261  * @offset: offset into the GPU's gart aperture
262  * @pages: number of pages to bind
263  * @pagelist: pages to bind
264  * @dma_addr: DMA addresses of pages
265  *
266  * Binds the requested pages to the gart page table
267  * (all asics).
268  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
269  */
270 int radeon_gart_bind(struct radeon_device *rdev, unsigned offset,
271                      int pages, struct page **pagelist, dma_addr_t *dma_addr)
272 {
273         unsigned t;
274         unsigned p;
275         uint64_t page_base;
276         int i, j;
277
278         if (!rdev->gart.ready) {
279                 WARN(1, "trying to bind memory to uninitialized GART !\n");
280                 return -EINVAL;
281         }
282         t = offset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
283         p = t / (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
284
285         for (i = 0; i < pages; i++, p++) {
286                 rdev->gart.pages_addr[p] = dma_addr[i];
287                 rdev->gart.pages[p] = pagelist[i];
288                 if (rdev->gart.ptr) {
289                         page_base = rdev->gart.pages_addr[p];
290                         for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
291                                 radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
292                                 page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
293                         }
294                 }
295         }
296         mb();
297         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
298         return 0;
299 }
300
301 /**
302  * radeon_gart_restore - bind all pages in the gart page table
303  *
304  * @rdev: radeon_device pointer
305  *
306  * Binds all pages in the gart page table (all asics).
307  * Used to rebuild the gart table on device startup or resume.
308  */
309 void radeon_gart_restore(struct radeon_device *rdev)
310 {
311         int i, j, t;
312         u64 page_base;
313
314         if (!rdev->gart.ptr) {
315                 return;
316         }
317         for (i = 0, t = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
318                 page_base = rdev->gart.pages_addr[i];
319                 for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
320                         radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
321                         page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
322                 }
323         }
324         mb();
325         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
326 }
327
328 /**
329  * radeon_gart_init - init the driver info for managing the gart
330  *
331  * @rdev: radeon_device pointer
332  *
333  * Allocate the dummy page and init the gart driver info (all asics).
334  * Returns 0 for success, error for failure.
335  */
336 int radeon_gart_init(struct radeon_device *rdev)
337 {
338         int r, i;
339
340         if (rdev->gart.pages) {
341                 return 0;
342         }
343         /* We need PAGE_SIZE >= RADEON_GPU_PAGE_SIZE */
344         if (PAGE_SIZE < RADEON_GPU_PAGE_SIZE) {
345                 DRM_ERROR("Page size is smaller than GPU page size!\n");
346                 return -EINVAL;
347         }
348         r = radeon_dummy_page_init(rdev);
349         if (r)
350                 return r;
351         /* Compute table size */
352         rdev->gart.num_cpu_pages = rdev->mc.gtt_size / PAGE_SIZE;
353         rdev->gart.num_gpu_pages = rdev->mc.gtt_size / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
354         DRM_INFO("GART: num cpu pages %u, num gpu pages %u\n",
355                  rdev->gart.num_cpu_pages, rdev->gart.num_gpu_pages);
356         /* Allocate pages table */
357         rdev->gart.pages = vzalloc(sizeof(void *) * rdev->gart.num_cpu_pages);
358         if (rdev->gart.pages == NULL) {
359                 radeon_gart_fini(rdev);
360                 return -ENOMEM;
361         }
362         rdev->gart.pages_addr = vzalloc(sizeof(dma_addr_t) *
363                                         rdev->gart.num_cpu_pages);
364         if (rdev->gart.pages_addr == NULL) {
365                 radeon_gart_fini(rdev);
366                 return -ENOMEM;
367         }
368         /* set GART entry to point to the dummy page by default */
369         for (i = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
370                 rdev->gart.pages_addr[i] = rdev->dummy_page.addr;
371         }
372         return 0;
373 }
374
375 /**
376  * radeon_gart_fini - tear down the driver info for managing the gart
377  *
378  * @rdev: radeon_device pointer
379  *
380  * Tear down the gart driver info and free the dummy page (all asics).
381  */
382 void radeon_gart_fini(struct radeon_device *rdev)
383 {
384         if (rdev->gart.pages && rdev->gart.pages_addr && rdev->gart.ready) {
385                 /* unbind pages */
386                 radeon_gart_unbind(rdev, 0, rdev->gart.num_cpu_pages);
387         }
388         rdev->gart.ready = false;
389         vfree(rdev->gart.pages);
390         vfree(rdev->gart.pages_addr);
391         rdev->gart.pages = NULL;
392         rdev->gart.pages_addr = NULL;
393
394         radeon_dummy_page_fini(rdev);
395 }
396
397 /*
398  * GPUVM
399  * GPUVM is similar to the legacy gart on older asics, however
400  * rather than there being a single global gart table
401  * for the entire GPU, there are multiple VM page tables active
402  * at any given time.  The VM page tables can contain a mix
403  * vram pages and system memory pages and system memory pages
404  * can be mapped as snooped (cached system pages) or unsnooped
405  * (uncached system pages).
406  * Each VM has an ID associated with it and there is a page table
407  * associated with each VMID.  When execting a command buffer,
408  * the kernel tells the the ring what VMID to use for that command
409  * buffer.  VMIDs are allocated dynamically as commands are submitted.
410  * The userspace drivers maintain their own address space and the kernel
411  * sets up their pages tables accordingly when they submit their
412  * command buffers and a VMID is assigned.
413  * Cayman/Trinity support up to 8 active VMs at any given time;
414  * SI supports 16.
415  */
416
417 /*
418  * vm helpers
419  *
420  * TODO bind a default page at vm initialization for default address
421  */
422
423 /**
424  * radeon_vm_num_pde - return the number of page directory entries
425  *
426  * @rdev: radeon_device pointer
427  *
428  * Calculate the number of page directory entries (cayman+).
429  */
430 static unsigned radeon_vm_num_pdes(struct radeon_device *rdev)
431 {
432         return rdev->vm_manager.max_pfn >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
433 }
434
435 /**
436  * radeon_vm_directory_size - returns the size of the page directory in bytes
437  *
438  * @rdev: radeon_device pointer
439  *
440  * Calculate the size of the page directory in bytes (cayman+).
441  */
442 static unsigned radeon_vm_directory_size(struct radeon_device *rdev)
443 {
444         return RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_num_pdes(rdev) * 8);
445 }
446
447 /**
448  * radeon_vm_manager_init - init the vm manager
449  *
450  * @rdev: radeon_device pointer
451  *
452  * Init the vm manager (cayman+).
453  * Returns 0 for success, error for failure.
454  */
455 int radeon_vm_manager_init(struct radeon_device *rdev)
456 {
457         struct radeon_vm *vm;
458         struct radeon_bo_va *bo_va;
459         int r;
460         unsigned size;
461
462         if (!rdev->vm_manager.enabled) {
463                 /* allocate enough for 2 full VM pts */
464                 size = radeon_vm_directory_size(rdev);
465                 size += rdev->vm_manager.max_pfn * 8;
466                 size *= 2;
467                 r = radeon_sa_bo_manager_init(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
468                                               RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(size),
469                                               RADEON_VM_PTB_ALIGN_SIZE,
470                                               RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM);
471                 if (r) {
472                         dev_err(rdev->dev, "failed to allocate vm bo (%dKB)\n",
473                                 (rdev->vm_manager.max_pfn * 8) >> 10);
474                         return r;
475                 }
476
477                 r = radeon_asic_vm_init(rdev);
478                 if (r)
479                         return r;
480
481                 rdev->vm_manager.enabled = true;
482
483                 r = radeon_sa_bo_manager_start(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
484                 if (r)
485                         return r;
486         }
487
488         /* restore page table */
489         list_for_each_entry(vm, &rdev->vm_manager.lru_vm, list) {
490                 if (vm->page_directory == NULL)
491                         continue;
492
493                 list_for_each_entry(bo_va, &vm->va, vm_list) {
494                         bo_va->valid = false;
495                 }
496         }
497         return 0;
498 }
499
500 /**
501  * radeon_vm_free_pt - free the page table for a specific vm
502  *
503  * @rdev: radeon_device pointer
504  * @vm: vm to unbind
505  *
506  * Free the page table of a specific vm (cayman+).
507  *
508  * Global and local mutex must be lock!
509  */
510 static void radeon_vm_free_pt(struct radeon_device *rdev,
511                                     struct radeon_vm *vm)
512 {
513         struct radeon_bo_va *bo_va;
514         int i;
515
516         if (!vm->page_directory)
517                 return;
518
519         list_del_init(&vm->list);
520         radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
521
522         list_for_each_entry(bo_va, &vm->va, vm_list) {
523                 bo_va->valid = false;
524         }
525
526         if (vm->page_tables == NULL)
527                 return;
528
529         for (i = 0; i < radeon_vm_num_pdes(rdev); i++)
530                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_tables[i], vm->fence);
531
532         kfree(vm->page_tables);
533 }
534
535 /**
536  * radeon_vm_manager_fini - tear down the vm manager
537  *
538  * @rdev: radeon_device pointer
539  *
540  * Tear down the VM manager (cayman+).
541  */
542 void radeon_vm_manager_fini(struct radeon_device *rdev)
543 {
544         struct radeon_vm *vm, *tmp;
545         int i;
546
547         if (!rdev->vm_manager.enabled)
548                 return;
549
550         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
551         /* free all allocated page tables */
552         list_for_each_entry_safe(vm, tmp, &rdev->vm_manager.lru_vm, list) {
553                 mutex_lock(&vm->mutex);
554                 radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
555                 mutex_unlock(&vm->mutex);
556         }
557         for (i = 0; i < RADEON_NUM_VM; ++i) {
558                 radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[i]);
559         }
560         radeon_asic_vm_fini(rdev);
561         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
562
563         radeon_sa_bo_manager_suspend(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
564         radeon_sa_bo_manager_fini(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
565         rdev->vm_manager.enabled = false;
566 }
567
568 /**
569  * radeon_vm_evict - evict page table to make room for new one
570  *
571  * @rdev: radeon_device pointer
572  * @vm: VM we want to allocate something for
573  *
574  * Evict a VM from the lru, making sure that it isn't @vm. (cayman+).
575  * Returns 0 for success, -ENOMEM for failure.
576  *
577  * Global and local mutex must be locked!
578  */
579 static int radeon_vm_evict(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
580 {
581         struct radeon_vm *vm_evict;
582
583         if (list_empty(&rdev->vm_manager.lru_vm))
584                 return -ENOMEM;
585
586         vm_evict = list_first_entry(&rdev->vm_manager.lru_vm,
587                                     struct radeon_vm, list);
588         if (vm_evict == vm)
589                 return -ENOMEM;
590
591         mutex_lock(&vm_evict->mutex);
592         radeon_vm_free_pt(rdev, vm_evict);
593         mutex_unlock(&vm_evict->mutex);
594         return 0;
595 }
596
597 /**
598  * radeon_vm_alloc_pt - allocates a page table for a VM
599  *
600  * @rdev: radeon_device pointer
601  * @vm: vm to bind
602  *
603  * Allocate a page table for the requested vm (cayman+).
604  * Returns 0 for success, error for failure.
605  *
606  * Global and local mutex must be locked!
607  */
608 int radeon_vm_alloc_pt(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
609 {
610         unsigned pd_size, pd_entries, pts_size;
611         struct radeon_ib ib;
612         int r;
613
614         if (vm == NULL) {
615                 return -EINVAL;
616         }
617
618         if (vm->page_directory != NULL) {
619                 return 0;
620         }
621
622         pd_size = radeon_vm_directory_size(rdev);
623         pd_entries = radeon_vm_num_pdes(rdev);
624
625 retry:
626         r = radeon_sa_bo_new(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
627                              &vm->page_directory, pd_size,
628                              RADEON_VM_PTB_ALIGN_SIZE, false);
629         if (r == -ENOMEM) {
630                 r = radeon_vm_evict(rdev, vm);
631                 if (r)
632                         return r;
633                 goto retry;
634
635         } else if (r) {
636                 return r;
637         }
638
639         vm->pd_gpu_addr = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_directory);
640
641         /* Initially clear the page directory */
642         r = radeon_ib_get(rdev, R600_RING_TYPE_DMA_INDEX, &ib,
643                           NULL, pd_entries * 2 + 64);
644         if (r) {
645                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
646                 return r;
647         }
648
649         ib.length_dw = 0;
650
651         radeon_asic_vm_set_page(rdev, &ib, vm->pd_gpu_addr,
652                                 0, pd_entries, 0, 0);
653
654         radeon_semaphore_sync_to(ib.semaphore, vm->fence);
655         r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL);
656         if (r) {
657                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
658                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
659                 return r;
660         }
661         radeon_fence_unref(&vm->fence);
662         vm->fence = radeon_fence_ref(ib.fence);
663         radeon_ib_free(rdev, &ib);
664         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
665
666         /* allocate page table array */
667         pts_size = radeon_vm_num_pdes(rdev) * sizeof(struct radeon_sa_bo *);
668         vm->page_tables = kzalloc(pts_size, GFP_KERNEL);
669
670         if (vm->page_tables == NULL) {
671                 DRM_ERROR("Cannot allocate memory for page table array\n");
672                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
673                 return -ENOMEM;
674         }
675
676         return 0;
677 }
678
679 /**
680  * radeon_vm_add_to_lru - add VMs page table to LRU list
681  *
682  * @rdev: radeon_device pointer
683  * @vm: vm to add to LRU
684  *
685  * Add the allocated page table to the LRU list (cayman+).
686  *
687  * Global mutex must be locked!
688  */
689 void radeon_vm_add_to_lru(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
690 {
691         list_del_init(&vm->list);
692         list_add_tail(&vm->list, &rdev->vm_manager.lru_vm);
693 }
694
695 /**
696  * radeon_vm_grab_id - allocate the next free VMID
697  *
698  * @rdev: radeon_device pointer
699  * @vm: vm to allocate id for
700  * @ring: ring we want to submit job to
701  *
702  * Allocate an id for the vm (cayman+).
703  * Returns the fence we need to sync to (if any).
704  *
705  * Global and local mutex must be locked!
706  */
707 struct radeon_fence *radeon_vm_grab_id(struct radeon_device *rdev,
708                                        struct radeon_vm *vm, int ring)
709 {
710         struct radeon_fence *best[RADEON_NUM_RINGS] = {};
711         unsigned choices[2] = {};
712         unsigned i;
713
714         /* check if the id is still valid */
715         if (vm->fence && vm->fence == rdev->vm_manager.active[vm->id])
716                 return NULL;
717
718         /* we definately need to flush */
719         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
720
721         /* skip over VMID 0, since it is the system VM */
722         for (i = 1; i < rdev->vm_manager.nvm; ++i) {
723                 struct radeon_fence *fence = rdev->vm_manager.active[i];
724
725                 if (fence == NULL) {
726                         /* found a free one */
727                         vm->id = i;
728                         return NULL;
729                 }
730
731                 if (radeon_fence_is_earlier(fence, best[fence->ring])) {
732                         best[fence->ring] = fence;
733                         choices[fence->ring == ring ? 0 : 1] = i;
734                 }
735         }
736
737         for (i = 0; i < 2; ++i) {
738                 if (choices[i]) {
739                         vm->id = choices[i];
740                         return rdev->vm_manager.active[choices[i]];
741                 }
742         }
743
744         /* should never happen */
745         BUG();
746         return NULL;
747 }
748
749 /**
750  * radeon_vm_fence - remember fence for vm
751  *
752  * @rdev: radeon_device pointer
753  * @vm: vm we want to fence
754  * @fence: fence to remember
755  *
756  * Fence the vm (cayman+).
757  * Set the fence used to protect page table and id.
758  *
759  * Global and local mutex must be locked!
760  */
761 void radeon_vm_fence(struct radeon_device *rdev,
762                      struct radeon_vm *vm,
763                      struct radeon_fence *fence)
764 {
765         radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[vm->id]);
766         rdev->vm_manager.active[vm->id] = radeon_fence_ref(fence);
767
768         radeon_fence_unref(&vm->fence);
769         vm->fence = radeon_fence_ref(fence);
770 }
771
772 /**
773  * radeon_vm_bo_find - find the bo_va for a specific vm & bo
774  *
775  * @vm: requested vm
776  * @bo: requested buffer object
777  *
778  * Find @bo inside the requested vm (cayman+).
779  * Search inside the @bos vm list for the requested vm
780  * Returns the found bo_va or NULL if none is found
781  *
782  * Object has to be reserved!
783  */
784 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_find(struct radeon_vm *vm,
785                                        struct radeon_bo *bo)
786 {
787         struct radeon_bo_va *bo_va;
788
789         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
790                 if (bo_va->vm == vm) {
791                         return bo_va;
792                 }
793         }
794         return NULL;
795 }
796
797 /**
798  * radeon_vm_bo_add - add a bo to a specific vm
799  *
800  * @rdev: radeon_device pointer
801  * @vm: requested vm
802  * @bo: radeon buffer object
803  *
804  * Add @bo into the requested vm (cayman+).
805  * Add @bo to the list of bos associated with the vm
806  * Returns newly added bo_va or NULL for failure
807  *
808  * Object has to be reserved!
809  */
810 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_add(struct radeon_device *rdev,
811                                       struct radeon_vm *vm,
812                                       struct radeon_bo *bo)
813 {
814         struct radeon_bo_va *bo_va;
815
816         bo_va = kzalloc(sizeof(struct radeon_bo_va), GFP_KERNEL);
817         if (bo_va == NULL) {
818                 return NULL;
819         }
820         bo_va->vm = vm;
821         bo_va->bo = bo;
822         bo_va->soffset = 0;
823         bo_va->eoffset = 0;
824         bo_va->flags = 0;
825         bo_va->valid = false;
826         bo_va->ref_count = 1;
827         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->bo_list);
828         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_list);
829
830         mutex_lock(&vm->mutex);
831         list_add(&bo_va->vm_list, &vm->va);
832         list_add_tail(&bo_va->bo_list, &bo->va);
833         mutex_unlock(&vm->mutex);
834
835         return bo_va;
836 }
837
838 /**
839  * radeon_vm_bo_set_addr - set bos virtual address inside a vm
840  *
841  * @rdev: radeon_device pointer
842  * @bo_va: bo_va to store the address
843  * @soffset: requested offset of the buffer in the VM address space
844  * @flags: attributes of pages (read/write/valid/etc.)
845  *
846  * Set offset of @bo_va (cayman+).
847  * Validate and set the offset requested within the vm address space.
848  * Returns 0 for success, error for failure.
849  *
850  * Object has to be reserved!
851  */
852 int radeon_vm_bo_set_addr(struct radeon_device *rdev,
853                           struct radeon_bo_va *bo_va,
854                           uint64_t soffset,
855                           uint32_t flags)
856 {
857         uint64_t size = radeon_bo_size(bo_va->bo);
858         uint64_t eoffset, last_offset = 0;
859         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
860         struct radeon_bo_va *tmp;
861         struct list_head *head;
862         unsigned last_pfn;
863
864         if (soffset) {
865                 /* make sure object fit at this offset */
866                 eoffset = soffset + size;
867                 if (soffset >= eoffset) {
868                         return -EINVAL;
869                 }
870
871                 last_pfn = eoffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
872                 if (last_pfn > rdev->vm_manager.max_pfn) {
873                         dev_err(rdev->dev, "va above limit (0x%08X > 0x%08X)\n",
874                                 last_pfn, rdev->vm_manager.max_pfn);
875                         return -EINVAL;
876                 }
877
878         } else {
879                 eoffset = last_pfn = 0;
880         }
881
882         mutex_lock(&vm->mutex);
883         head = &vm->va;
884         last_offset = 0;
885         list_for_each_entry(tmp, &vm->va, vm_list) {
886                 if (bo_va == tmp) {
887                         /* skip over currently modified bo */
888                         continue;
889                 }
890
891                 if (soffset >= last_offset && eoffset <= tmp->soffset) {
892                         /* bo can be added before this one */
893                         break;
894                 }
895                 if (eoffset > tmp->soffset && soffset < tmp->eoffset) {
896                         /* bo and tmp overlap, invalid offset */
897                         dev_err(rdev->dev, "bo %p va 0x%08X conflict with (bo %p 0x%08X 0x%08X)\n",
898                                 bo_va->bo, (unsigned)bo_va->soffset, tmp->bo,
899                                 (unsigned)tmp->soffset, (unsigned)tmp->eoffset);
900                         mutex_unlock(&vm->mutex);
901                         return -EINVAL;
902                 }
903                 last_offset = tmp->eoffset;
904                 head = &tmp->vm_list;
905         }
906
907         bo_va->soffset = soffset;
908         bo_va->eoffset = eoffset;
909         bo_va->flags = flags;
910         bo_va->valid = false;
911         list_move(&bo_va->vm_list, head);
912
913         mutex_unlock(&vm->mutex);
914         return 0;
915 }
916
917 /**
918  * radeon_vm_map_gart - get the physical address of a gart page
919  *
920  * @rdev: radeon_device pointer
921  * @addr: the unmapped addr
922  *
923  * Look up the physical address of the page that the pte resolves
924  * to (cayman+).
925  * Returns the physical address of the page.
926  */
927 uint64_t radeon_vm_map_gart(struct radeon_device *rdev, uint64_t addr)
928 {
929         uint64_t result;
930
931         /* page table offset */
932         result = rdev->gart.pages_addr[addr >> PAGE_SHIFT];
933
934         /* in case cpu page size != gpu page size*/
935         result |= addr & (~PAGE_MASK);
936
937         return result;
938 }
939
940 /**
941  * radeon_vm_page_flags - translate page flags to what the hw uses
942  *
943  * @flags: flags comming from userspace
944  *
945  * Translate the flags the userspace ABI uses to hw flags.
946  */
947 static uint32_t radeon_vm_page_flags(uint32_t flags)
948 {
949         uint32_t hw_flags = 0;
950         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_VALID) ? R600_PTE_VALID : 0;
951         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_READABLE) ? R600_PTE_READABLE : 0;
952         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_WRITEABLE) ? R600_PTE_WRITEABLE : 0;
953         if (flags & RADEON_VM_PAGE_SYSTEM) {
954                 hw_flags |= R600_PTE_SYSTEM;
955                 hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_SNOOPED) ? R600_PTE_SNOOPED : 0;
956         }
957         return hw_flags;
958 }
959
960 /**
961  * radeon_vm_update_pdes - make sure that page directory is valid
962  *
963  * @rdev: radeon_device pointer
964  * @vm: requested vm
965  * @start: start of GPU address range
966  * @end: end of GPU address range
967  *
968  * Allocates new page tables if necessary
969  * and updates the page directory (cayman+).
970  * Returns 0 for success, error for failure.
971  *
972  * Global and local mutex must be locked!
973  */
974 static int radeon_vm_update_pdes(struct radeon_device *rdev,
975                                  struct radeon_vm *vm,
976                                  struct radeon_ib *ib,
977                                  uint64_t start, uint64_t end)
978 {
979         static const uint32_t incr = RADEON_VM_PTE_COUNT * 8;
980
981         uint64_t last_pde = ~0, last_pt = ~0;
982         unsigned count = 0;
983         uint64_t pt_idx;
984         int r;
985
986         start = (start / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
987         end = (end / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
988
989         /* walk over the address space and update the page directory */
990         for (pt_idx = start; pt_idx <= end; ++pt_idx) {
991                 uint64_t pde, pt;
992
993                 if (vm->page_tables[pt_idx])
994                         continue;
995
996 retry:
997                 r = radeon_sa_bo_new(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
998                                      &vm->page_tables[pt_idx],
999                                      RADEON_VM_PTE_COUNT * 8,
1000                                      RADEON_GPU_PAGE_SIZE, false);
1001
1002                 if (r == -ENOMEM) {
1003                         r = radeon_vm_evict(rdev, vm);
1004                         if (r)
1005                                 return r;
1006                         goto retry;
1007                 } else if (r) {
1008                         return r;
1009                 }
1010
1011                 pde = vm->pd_gpu_addr + pt_idx * 8;
1012
1013                 pt = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_tables[pt_idx]);
1014
1015                 if (((last_pde + 8 * count) != pde) ||
1016                     ((last_pt + incr * count) != pt)) {
1017
1018                         if (count) {
1019                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pde,
1020                                                         last_pt, count, incr,
1021                                                         R600_PTE_VALID);
1022
1023                                 count *= RADEON_VM_PTE_COUNT;
1024                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pt, 0,
1025                                                         count, 0, 0);
1026                         }
1027
1028                         count = 1;
1029                         last_pde = pde;
1030                         last_pt = pt;
1031                 } else {
1032                         ++count;
1033                 }
1034         }
1035
1036         if (count) {
1037                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pde, last_pt, count,
1038                                         incr, R600_PTE_VALID);
1039
1040                 count *= RADEON_VM_PTE_COUNT;
1041                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pt, 0,
1042                                         count, 0, 0);
1043         }
1044
1045         return 0;
1046 }
1047
1048 /**
1049  * radeon_vm_update_ptes - make sure that page tables are valid
1050  *
1051  * @rdev: radeon_device pointer
1052  * @vm: requested vm
1053  * @start: start of GPU address range
1054  * @end: end of GPU address range
1055  * @dst: destination address to map to
1056  * @flags: mapping flags
1057  *
1058  * Update the page tables in the range @start - @end (cayman+).
1059  *
1060  * Global and local mutex must be locked!
1061  */
1062 static void radeon_vm_update_ptes(struct radeon_device *rdev,
1063                                   struct radeon_vm *vm,
1064                                   struct radeon_ib *ib,
1065                                   uint64_t start, uint64_t end,
1066                                   uint64_t dst, uint32_t flags)
1067 {
1068         static const uint64_t mask = RADEON_VM_PTE_COUNT - 1;
1069
1070         uint64_t last_pte = ~0, last_dst = ~0;
1071         unsigned count = 0;
1072         uint64_t addr;
1073
1074         start = start / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1075         end = end / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1076
1077         /* walk over the address space and update the page tables */
1078         for (addr = start; addr < end; ) {
1079                 uint64_t pt_idx = addr >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
1080                 unsigned nptes;
1081                 uint64_t pte;
1082
1083                 if ((addr & ~mask) == (end & ~mask))
1084                         nptes = end - addr;
1085                 else
1086                         nptes = RADEON_VM_PTE_COUNT - (addr & mask);
1087
1088                 pte = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_tables[pt_idx]);
1089                 pte += (addr & mask) * 8;
1090
1091                 if ((last_pte + 8 * count) != pte) {
1092
1093                         if (count) {
1094                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pte,
1095                                                         last_dst, count,
1096                                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE,
1097                                                         flags);
1098                         }
1099
1100                         count = nptes;
1101                         last_pte = pte;
1102                         last_dst = dst;
1103                 } else {
1104                         count += nptes;
1105                 }
1106
1107                 addr += nptes;
1108                 dst += nptes * RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1109         }
1110
1111         if (count) {
1112                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pte,
1113                                         last_dst, count,
1114                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
1115         }
1116 }
1117
1118 /**
1119  * radeon_vm_bo_update_pte - map a bo into the vm page table
1120  *
1121  * @rdev: radeon_device pointer
1122  * @vm: requested vm
1123  * @bo: radeon buffer object
1124  * @mem: ttm mem
1125  *
1126  * Fill in the page table entries for @bo (cayman+).
1127  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
1128  *
1129  * Object have to be reserved & global and local mutex must be locked!
1130  */
1131 int radeon_vm_bo_update_pte(struct radeon_device *rdev,
1132                             struct radeon_vm *vm,
1133                             struct radeon_bo *bo,
1134                             struct ttm_mem_reg *mem)
1135 {
1136         struct radeon_ib ib;
1137         struct radeon_bo_va *bo_va;
1138         unsigned nptes, npdes, ndw;
1139         uint64_t addr;
1140         int r;
1141
1142         /* nothing to do if vm isn't bound */
1143         if (vm->page_directory == NULL)
1144                 return 0;
1145
1146         bo_va = radeon_vm_bo_find(vm, bo);
1147         if (bo_va == NULL) {
1148                 dev_err(rdev->dev, "bo %p not in vm %p\n", bo, vm);
1149                 return -EINVAL;
1150         }
1151
1152         if (!bo_va->soffset) {
1153                 dev_err(rdev->dev, "bo %p don't has a mapping in vm %p\n",
1154                         bo, vm);
1155                 return -EINVAL;
1156         }
1157
1158         if ((bo_va->valid && mem) || (!bo_va->valid && mem == NULL))
1159                 return 0;
1160
1161         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_VALID;
1162         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
1163         if (mem) {
1164                 addr = mem->start << PAGE_SHIFT;
1165                 if (mem->mem_type != TTM_PL_SYSTEM) {
1166                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_VALID;
1167                         bo_va->valid = true;
1168                 }
1169                 if (mem->mem_type == TTM_PL_TT) {
1170                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
1171                 } else {
1172                         addr += rdev->vm_manager.vram_base_offset;
1173                 }
1174         } else {
1175                 addr = 0;
1176                 bo_va->valid = false;
1177         }
1178
1179         nptes = radeon_bo_ngpu_pages(bo);
1180
1181         /* assume two extra pdes in case the mapping overlaps the borders */
1182         npdes = (nptes >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) + 2;
1183
1184         /* padding, etc. */
1185         ndw = 64;
1186
1187         if (RADEON_VM_BLOCK_SIZE > 11)
1188                 /* reserve space for one header for every 2k dwords */
1189                 ndw += (nptes >> 11) * 4;
1190         else
1191                 /* reserve space for one header for
1192                     every (1 << BLOCK_SIZE) entries */
1193                 ndw += (nptes >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) * 4;
1194
1195         /* reserve space for pte addresses */
1196         ndw += nptes * 2;
1197
1198         /* reserve space for one header for every 2k dwords */
1199         ndw += (npdes >> 11) * 4;
1200
1201         /* reserve space for pde addresses */
1202         ndw += npdes * 2;
1203
1204         /* reserve space for clearing new page tables */
1205         ndw += npdes * 2 * RADEON_VM_PTE_COUNT;
1206
1207         /* update too big for an IB */
1208         if (ndw > 0xfffff)
1209                 return -ENOMEM;
1210
1211         r = radeon_ib_get(rdev, R600_RING_TYPE_DMA_INDEX, &ib, NULL, ndw * 4);
1212         if (r)
1213                 return r;
1214         ib.length_dw = 0;
1215
1216         r = radeon_vm_update_pdes(rdev, vm, &ib, bo_va->soffset, bo_va->eoffset);
1217         if (r) {
1218                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
1219                 return r;
1220         }
1221
1222         radeon_vm_update_ptes(rdev, vm, &ib, bo_va->soffset, bo_va->eoffset,
1223                               addr, radeon_vm_page_flags(bo_va->flags));
1224
1225         radeon_semaphore_sync_to(ib.semaphore, vm->fence);
1226         r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL);
1227         if (r) {
1228                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
1229                 return r;
1230         }
1231         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1232         vm->fence = radeon_fence_ref(ib.fence);
1233         radeon_ib_free(rdev, &ib);
1234         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1235
1236         return 0;
1237 }
1238
1239 /**
1240  * radeon_vm_bo_rmv - remove a bo to a specific vm
1241  *
1242  * @rdev: radeon_device pointer
1243  * @bo_va: requested bo_va
1244  *
1245  * Remove @bo_va->bo from the requested vm (cayman+).
1246  * Remove @bo_va->bo from the list of bos associated with the bo_va->vm and
1247  * remove the ptes for @bo_va in the page table.
1248  * Returns 0 for success.
1249  *
1250  * Object have to be reserved!
1251  */
1252 int radeon_vm_bo_rmv(struct radeon_device *rdev,
1253                      struct radeon_bo_va *bo_va)
1254 {
1255         int r = 0;
1256
1257         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
1258         mutex_lock(&bo_va->vm->mutex);
1259         if (bo_va->soffset) {
1260                 r = radeon_vm_bo_update_pte(rdev, bo_va->vm, bo_va->bo, NULL);
1261         }
1262         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
1263         list_del(&bo_va->vm_list);
1264         mutex_unlock(&bo_va->vm->mutex);
1265         list_del(&bo_va->bo_list);
1266
1267         kfree(bo_va);
1268         return r;
1269 }
1270
1271 /**
1272  * radeon_vm_bo_invalidate - mark the bo as invalid
1273  *
1274  * @rdev: radeon_device pointer
1275  * @vm: requested vm
1276  * @bo: radeon buffer object
1277  *
1278  * Mark @bo as invalid (cayman+).
1279  */
1280 void radeon_vm_bo_invalidate(struct radeon_device *rdev,
1281                              struct radeon_bo *bo)
1282 {
1283         struct radeon_bo_va *bo_va;
1284
1285         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
1286                 bo_va->valid = false;
1287         }
1288 }
1289
1290 /**
1291  * radeon_vm_init - initialize a vm instance
1292  *
1293  * @rdev: radeon_device pointer
1294  * @vm: requested vm
1295  *
1296  * Init @vm fields (cayman+).
1297  */
1298 void radeon_vm_init(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1299 {
1300         vm->id = 0;
1301         vm->fence = NULL;
1302         mutex_init(&vm->mutex);
1303         INIT_LIST_HEAD(&vm->list);
1304         INIT_LIST_HEAD(&vm->va);
1305 }
1306
1307 /**
1308  * radeon_vm_fini - tear down a vm instance
1309  *
1310  * @rdev: radeon_device pointer
1311  * @vm: requested vm
1312  *
1313  * Tear down @vm (cayman+).
1314  * Unbind the VM and remove all bos from the vm bo list
1315  */
1316 void radeon_vm_fini(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1317 {
1318         struct radeon_bo_va *bo_va, *tmp;
1319         int r;
1320
1321         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
1322         mutex_lock(&vm->mutex);
1323         radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
1324         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
1325
1326         if (!list_empty(&vm->va)) {
1327                 dev_err(rdev->dev, "still active bo inside vm\n");
1328         }
1329         list_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->va, vm_list) {
1330                 list_del_init(&bo_va->vm_list);
1331                 r = radeon_bo_reserve(bo_va->bo, false);
1332                 if (!r) {
1333                         list_del_init(&bo_va->bo_list);
1334                         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
1335                         kfree(bo_va);
1336                 }
1337         }
1338         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1339         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1340         mutex_unlock(&vm->mutex);
1341 }