Merge branch 'clockevents/fixes' of git://git.linaro.org/people/daniel.lezcano/linux...
[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 #include "radeon_trace.h"
33
34 /*
35  * GART
36  * The GART (Graphics Aperture Remapping Table) is an aperture
37  * in the GPU's address space.  System pages can be mapped into
38  * the aperture and look like contiguous pages from the GPU's
39  * perspective.  A page table maps the pages in the aperture
40  * to the actual backing pages in system memory.
41  *
42  * Radeon GPUs support both an internal GART, as described above,
43  * and AGP.  AGP works similarly, but the GART table is configured
44  * and maintained by the northbridge rather than the driver.
45  * Radeon hw has a separate AGP aperture that is programmed to
46  * point to the AGP aperture provided by the northbridge and the
47  * requests are passed through to the northbridge aperture.
48  * Both AGP and internal GART can be used at the same time, however
49  * that is not currently supported by the driver.
50  *
51  * This file handles the common internal GART management.
52  */
53
54 /*
55  * Common GART table functions.
56  */
57 /**
58  * radeon_gart_table_ram_alloc - allocate system ram for gart page table
59  *
60  * @rdev: radeon_device pointer
61  *
62  * Allocate system memory for GART page table
63  * (r1xx-r3xx, non-pcie r4xx, rs400).  These asics require the
64  * gart table to be in system memory.
65  * Returns 0 for success, -ENOMEM for failure.
66  */
67 int radeon_gart_table_ram_alloc(struct radeon_device *rdev)
68 {
69         void *ptr;
70
71         ptr = pci_alloc_consistent(rdev->pdev, rdev->gart.table_size,
72                                    &rdev->gart.table_addr);
73         if (ptr == NULL) {
74                 return -ENOMEM;
75         }
76 #ifdef CONFIG_X86
77         if (rdev->family == CHIP_RS400 || rdev->family == CHIP_RS480 ||
78             rdev->family == CHIP_RS690 || rdev->family == CHIP_RS740) {
79                 set_memory_uc((unsigned long)ptr,
80                               rdev->gart.table_size >> PAGE_SHIFT);
81         }
82 #endif
83         rdev->gart.ptr = ptr;
84         memset((void *)rdev->gart.ptr, 0, rdev->gart.table_size);
85         return 0;
86 }
87
88 /**
89  * radeon_gart_table_ram_free - free system ram for gart page table
90  *
91  * @rdev: radeon_device pointer
92  *
93  * Free system memory for GART page table
94  * (r1xx-r3xx, non-pcie r4xx, rs400).  These asics require the
95  * gart table to be in system memory.
96  */
97 void radeon_gart_table_ram_free(struct radeon_device *rdev)
98 {
99         if (rdev->gart.ptr == NULL) {
100                 return;
101         }
102 #ifdef CONFIG_X86
103         if (rdev->family == CHIP_RS400 || rdev->family == CHIP_RS480 ||
104             rdev->family == CHIP_RS690 || rdev->family == CHIP_RS740) {
105                 set_memory_wb((unsigned long)rdev->gart.ptr,
106                               rdev->gart.table_size >> PAGE_SHIFT);
107         }
108 #endif
109         pci_free_consistent(rdev->pdev, rdev->gart.table_size,
110                             (void *)rdev->gart.ptr,
111                             rdev->gart.table_addr);
112         rdev->gart.ptr = NULL;
113         rdev->gart.table_addr = 0;
114 }
115
116 /**
117  * radeon_gart_table_vram_alloc - allocate vram for gart page table
118  *
119  * @rdev: radeon_device pointer
120  *
121  * Allocate video memory for GART page table
122  * (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the
123  * gart table to be in video memory.
124  * Returns 0 for success, error for failure.
125  */
126 int radeon_gart_table_vram_alloc(struct radeon_device *rdev)
127 {
128         int r;
129
130         if (rdev->gart.robj == NULL) {
131                 r = radeon_bo_create(rdev, rdev->gart.table_size,
132                                      PAGE_SIZE, true, RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM,
133                                      NULL, &rdev->gart.robj);
134                 if (r) {
135                         return r;
136                 }
137         }
138         return 0;
139 }
140
141 /**
142  * radeon_gart_table_vram_pin - pin gart page table in vram
143  *
144  * @rdev: radeon_device pointer
145  *
146  * Pin the GART page table in vram so it will not be moved
147  * by the memory manager (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the
148  * gart table to be in video memory.
149  * Returns 0 for success, error for failure.
150  */
151 int radeon_gart_table_vram_pin(struct radeon_device *rdev)
152 {
153         uint64_t gpu_addr;
154         int r;
155
156         r = radeon_bo_reserve(rdev->gart.robj, false);
157         if (unlikely(r != 0))
158                 return r;
159         r = radeon_bo_pin(rdev->gart.robj,
160                                 RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM, &gpu_addr);
161         if (r) {
162                 radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
163                 return r;
164         }
165         r = radeon_bo_kmap(rdev->gart.robj, &rdev->gart.ptr);
166         if (r)
167                 radeon_bo_unpin(rdev->gart.robj);
168         radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
169         rdev->gart.table_addr = gpu_addr;
170         return r;
171 }
172
173 /**
174  * radeon_gart_table_vram_unpin - unpin gart page table in vram
175  *
176  * @rdev: radeon_device pointer
177  *
178  * Unpin the GART page table in vram (pcie r4xx, r5xx+).
179  * These asics require the gart table to be in video memory.
180  */
181 void radeon_gart_table_vram_unpin(struct radeon_device *rdev)
182 {
183         int r;
184
185         if (rdev->gart.robj == NULL) {
186                 return;
187         }
188         r = radeon_bo_reserve(rdev->gart.robj, false);
189         if (likely(r == 0)) {
190                 radeon_bo_kunmap(rdev->gart.robj);
191                 radeon_bo_unpin(rdev->gart.robj);
192                 radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
193                 rdev->gart.ptr = NULL;
194         }
195 }
196
197 /**
198  * radeon_gart_table_vram_free - free gart page table vram
199  *
200  * @rdev: radeon_device pointer
201  *
202  * Free the video memory used for the GART page table
203  * (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the gart table to
204  * be in video memory.
205  */
206 void radeon_gart_table_vram_free(struct radeon_device *rdev)
207 {
208         if (rdev->gart.robj == NULL) {
209                 return;
210         }
211         radeon_bo_unref(&rdev->gart.robj);
212 }
213
214 /*
215  * Common gart functions.
216  */
217 /**
218  * radeon_gart_unbind - unbind pages from the gart page table
219  *
220  * @rdev: radeon_device pointer
221  * @offset: offset into the GPU's gart aperture
222  * @pages: number of pages to unbind
223  *
224  * Unbinds the requested pages from the gart page table and
225  * replaces them with the dummy page (all asics).
226  */
227 void radeon_gart_unbind(struct radeon_device *rdev, unsigned offset,
228                         int pages)
229 {
230         unsigned t;
231         unsigned p;
232         int i, j;
233         u64 page_base;
234
235         if (!rdev->gart.ready) {
236                 WARN(1, "trying to unbind memory from uninitialized GART !\n");
237                 return;
238         }
239         t = offset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
240         p = t / (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
241         for (i = 0; i < pages; i++, p++) {
242                 if (rdev->gart.pages[p]) {
243                         rdev->gart.pages[p] = NULL;
244                         rdev->gart.pages_addr[p] = rdev->dummy_page.addr;
245                         page_base = rdev->gart.pages_addr[p];
246                         for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
247                                 if (rdev->gart.ptr) {
248                                         radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
249                                 }
250                                 page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
251                         }
252                 }
253         }
254         mb();
255         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
256 }
257
258 /**
259  * radeon_gart_bind - bind pages into the gart page table
260  *
261  * @rdev: radeon_device pointer
262  * @offset: offset into the GPU's gart aperture
263  * @pages: number of pages to bind
264  * @pagelist: pages to bind
265  * @dma_addr: DMA addresses of pages
266  *
267  * Binds the requested pages to the gart page table
268  * (all asics).
269  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
270  */
271 int radeon_gart_bind(struct radeon_device *rdev, unsigned offset,
272                      int pages, struct page **pagelist, dma_addr_t *dma_addr)
273 {
274         unsigned t;
275         unsigned p;
276         uint64_t page_base;
277         int i, j;
278
279         if (!rdev->gart.ready) {
280                 WARN(1, "trying to bind memory to uninitialized GART !\n");
281                 return -EINVAL;
282         }
283         t = offset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
284         p = t / (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
285
286         for (i = 0; i < pages; i++, p++) {
287                 rdev->gart.pages_addr[p] = dma_addr[i];
288                 rdev->gart.pages[p] = pagelist[i];
289                 if (rdev->gart.ptr) {
290                         page_base = rdev->gart.pages_addr[p];
291                         for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
292                                 radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
293                                 page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
294                         }
295                 }
296         }
297         mb();
298         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
299         return 0;
300 }
301
302 /**
303  * radeon_gart_restore - bind all pages in the gart page table
304  *
305  * @rdev: radeon_device pointer
306  *
307  * Binds all pages in the gart page table (all asics).
308  * Used to rebuild the gart table on device startup or resume.
309  */
310 void radeon_gart_restore(struct radeon_device *rdev)
311 {
312         int i, j, t;
313         u64 page_base;
314
315         if (!rdev->gart.ptr) {
316                 return;
317         }
318         for (i = 0, t = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
319                 page_base = rdev->gart.pages_addr[i];
320                 for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
321                         radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
322                         page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
323                 }
324         }
325         mb();
326         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
327 }
328
329 /**
330  * radeon_gart_init - init the driver info for managing the gart
331  *
332  * @rdev: radeon_device pointer
333  *
334  * Allocate the dummy page and init the gart driver info (all asics).
335  * Returns 0 for success, error for failure.
336  */
337 int radeon_gart_init(struct radeon_device *rdev)
338 {
339         int r, i;
340
341         if (rdev->gart.pages) {
342                 return 0;
343         }
344         /* We need PAGE_SIZE >= RADEON_GPU_PAGE_SIZE */
345         if (PAGE_SIZE < RADEON_GPU_PAGE_SIZE) {
346                 DRM_ERROR("Page size is smaller than GPU page size!\n");
347                 return -EINVAL;
348         }
349         r = radeon_dummy_page_init(rdev);
350         if (r)
351                 return r;
352         /* Compute table size */
353         rdev->gart.num_cpu_pages = rdev->mc.gtt_size / PAGE_SIZE;
354         rdev->gart.num_gpu_pages = rdev->mc.gtt_size / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
355         DRM_INFO("GART: num cpu pages %u, num gpu pages %u\n",
356                  rdev->gart.num_cpu_pages, rdev->gart.num_gpu_pages);
357         /* Allocate pages table */
358         rdev->gart.pages = vzalloc(sizeof(void *) * rdev->gart.num_cpu_pages);
359         if (rdev->gart.pages == NULL) {
360                 radeon_gart_fini(rdev);
361                 return -ENOMEM;
362         }
363         rdev->gart.pages_addr = vzalloc(sizeof(dma_addr_t) *
364                                         rdev->gart.num_cpu_pages);
365         if (rdev->gart.pages_addr == NULL) {
366                 radeon_gart_fini(rdev);
367                 return -ENOMEM;
368         }
369         /* set GART entry to point to the dummy page by default */
370         for (i = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
371                 rdev->gart.pages_addr[i] = rdev->dummy_page.addr;
372         }
373         return 0;
374 }
375
376 /**
377  * radeon_gart_fini - tear down the driver info for managing the gart
378  *
379  * @rdev: radeon_device pointer
380  *
381  * Tear down the gart driver info and free the dummy page (all asics).
382  */
383 void radeon_gart_fini(struct radeon_device *rdev)
384 {
385         if (rdev->gart.pages && rdev->gart.pages_addr && rdev->gart.ready) {
386                 /* unbind pages */
387                 radeon_gart_unbind(rdev, 0, rdev->gart.num_cpu_pages);
388         }
389         rdev->gart.ready = false;
390         vfree(rdev->gart.pages);
391         vfree(rdev->gart.pages_addr);
392         rdev->gart.pages = NULL;
393         rdev->gart.pages_addr = NULL;
394
395         radeon_dummy_page_fini(rdev);
396 }
397
398 /*
399  * GPUVM
400  * GPUVM is similar to the legacy gart on older asics, however
401  * rather than there being a single global gart table
402  * for the entire GPU, there are multiple VM page tables active
403  * at any given time.  The VM page tables can contain a mix
404  * vram pages and system memory pages and system memory pages
405  * can be mapped as snooped (cached system pages) or unsnooped
406  * (uncached system pages).
407  * Each VM has an ID associated with it and there is a page table
408  * associated with each VMID.  When execting a command buffer,
409  * the kernel tells the the ring what VMID to use for that command
410  * buffer.  VMIDs are allocated dynamically as commands are submitted.
411  * The userspace drivers maintain their own address space and the kernel
412  * sets up their pages tables accordingly when they submit their
413  * command buffers and a VMID is assigned.
414  * Cayman/Trinity support up to 8 active VMs at any given time;
415  * SI supports 16.
416  */
417
418 /*
419  * vm helpers
420  *
421  * TODO bind a default page at vm initialization for default address
422  */
423
424 /**
425  * radeon_vm_num_pde - return the number of page directory entries
426  *
427  * @rdev: radeon_device pointer
428  *
429  * Calculate the number of page directory entries (cayman+).
430  */
431 static unsigned radeon_vm_num_pdes(struct radeon_device *rdev)
432 {
433         return rdev->vm_manager.max_pfn >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
434 }
435
436 /**
437  * radeon_vm_directory_size - returns the size of the page directory in bytes
438  *
439  * @rdev: radeon_device pointer
440  *
441  * Calculate the size of the page directory in bytes (cayman+).
442  */
443 static unsigned radeon_vm_directory_size(struct radeon_device *rdev)
444 {
445         return RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_num_pdes(rdev) * 8);
446 }
447
448 /**
449  * radeon_vm_manager_init - init the vm manager
450  *
451  * @rdev: radeon_device pointer
452  *
453  * Init the vm manager (cayman+).
454  * Returns 0 for success, error for failure.
455  */
456 int radeon_vm_manager_init(struct radeon_device *rdev)
457 {
458         struct radeon_vm *vm;
459         struct radeon_bo_va *bo_va;
460         int r;
461         unsigned size;
462
463         if (!rdev->vm_manager.enabled) {
464                 /* allocate enough for 2 full VM pts */
465                 size = radeon_vm_directory_size(rdev);
466                 size += rdev->vm_manager.max_pfn * 8;
467                 size *= 2;
468                 r = radeon_sa_bo_manager_init(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
469                                               RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(size),
470                                               RADEON_VM_PTB_ALIGN_SIZE,
471                                               RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM);
472                 if (r) {
473                         dev_err(rdev->dev, "failed to allocate vm bo (%dKB)\n",
474                                 (rdev->vm_manager.max_pfn * 8) >> 10);
475                         return r;
476                 }
477
478                 r = radeon_asic_vm_init(rdev);
479                 if (r)
480                         return r;
481
482                 rdev->vm_manager.enabled = true;
483
484                 r = radeon_sa_bo_manager_start(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
485                 if (r)
486                         return r;
487         }
488
489         /* restore page table */
490         list_for_each_entry(vm, &rdev->vm_manager.lru_vm, list) {
491                 if (vm->page_directory == NULL)
492                         continue;
493
494                 list_for_each_entry(bo_va, &vm->va, vm_list) {
495                         bo_va->valid = false;
496                 }
497         }
498         return 0;
499 }
500
501 /**
502  * radeon_vm_free_pt - free the page table for a specific vm
503  *
504  * @rdev: radeon_device pointer
505  * @vm: vm to unbind
506  *
507  * Free the page table of a specific vm (cayman+).
508  *
509  * Global and local mutex must be lock!
510  */
511 static void radeon_vm_free_pt(struct radeon_device *rdev,
512                                     struct radeon_vm *vm)
513 {
514         struct radeon_bo_va *bo_va;
515         int i;
516
517         if (!vm->page_directory)
518                 return;
519
520         list_del_init(&vm->list);
521         radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
522
523         list_for_each_entry(bo_va, &vm->va, vm_list) {
524                 bo_va->valid = false;
525         }
526
527         if (vm->page_tables == NULL)
528                 return;
529
530         for (i = 0; i < radeon_vm_num_pdes(rdev); i++)
531                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_tables[i], vm->fence);
532
533         kfree(vm->page_tables);
534 }
535
536 /**
537  * radeon_vm_manager_fini - tear down the vm manager
538  *
539  * @rdev: radeon_device pointer
540  *
541  * Tear down the VM manager (cayman+).
542  */
543 void radeon_vm_manager_fini(struct radeon_device *rdev)
544 {
545         struct radeon_vm *vm, *tmp;
546         int i;
547
548         if (!rdev->vm_manager.enabled)
549                 return;
550
551         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
552         /* free all allocated page tables */
553         list_for_each_entry_safe(vm, tmp, &rdev->vm_manager.lru_vm, list) {
554                 mutex_lock(&vm->mutex);
555                 radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
556                 mutex_unlock(&vm->mutex);
557         }
558         for (i = 0; i < RADEON_NUM_VM; ++i) {
559                 radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[i]);
560         }
561         radeon_asic_vm_fini(rdev);
562         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
563
564         radeon_sa_bo_manager_suspend(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
565         radeon_sa_bo_manager_fini(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
566         rdev->vm_manager.enabled = false;
567 }
568
569 /**
570  * radeon_vm_evict - evict page table to make room for new one
571  *
572  * @rdev: radeon_device pointer
573  * @vm: VM we want to allocate something for
574  *
575  * Evict a VM from the lru, making sure that it isn't @vm. (cayman+).
576  * Returns 0 for success, -ENOMEM for failure.
577  *
578  * Global and local mutex must be locked!
579  */
580 static int radeon_vm_evict(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
581 {
582         struct radeon_vm *vm_evict;
583
584         if (list_empty(&rdev->vm_manager.lru_vm))
585                 return -ENOMEM;
586
587         vm_evict = list_first_entry(&rdev->vm_manager.lru_vm,
588                                     struct radeon_vm, list);
589         if (vm_evict == vm)
590                 return -ENOMEM;
591
592         mutex_lock(&vm_evict->mutex);
593         radeon_vm_free_pt(rdev, vm_evict);
594         mutex_unlock(&vm_evict->mutex);
595         return 0;
596 }
597
598 /**
599  * radeon_vm_alloc_pt - allocates a page table for a VM
600  *
601  * @rdev: radeon_device pointer
602  * @vm: vm to bind
603  *
604  * Allocate a page table for the requested vm (cayman+).
605  * Returns 0 for success, error for failure.
606  *
607  * Global and local mutex must be locked!
608  */
609 int radeon_vm_alloc_pt(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
610 {
611         unsigned pd_size, pd_entries, pts_size;
612         struct radeon_ib ib;
613         int r;
614
615         if (vm == NULL) {
616                 return -EINVAL;
617         }
618
619         if (vm->page_directory != NULL) {
620                 return 0;
621         }
622
623         pd_size = radeon_vm_directory_size(rdev);
624         pd_entries = radeon_vm_num_pdes(rdev);
625
626 retry:
627         r = radeon_sa_bo_new(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
628                              &vm->page_directory, pd_size,
629                              RADEON_VM_PTB_ALIGN_SIZE, false);
630         if (r == -ENOMEM) {
631                 r = radeon_vm_evict(rdev, vm);
632                 if (r)
633                         return r;
634                 goto retry;
635
636         } else if (r) {
637                 return r;
638         }
639
640         vm->pd_gpu_addr = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_directory);
641
642         /* Initially clear the page directory */
643         r = radeon_ib_get(rdev, R600_RING_TYPE_DMA_INDEX, &ib,
644                           NULL, pd_entries * 2 + 64);
645         if (r) {
646                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
647                 return r;
648         }
649
650         ib.length_dw = 0;
651
652         radeon_asic_vm_set_page(rdev, &ib, vm->pd_gpu_addr,
653                                 0, pd_entries, 0, 0);
654
655         radeon_semaphore_sync_to(ib.semaphore, vm->fence);
656         r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL);
657         if (r) {
658                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
659                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
660                 return r;
661         }
662         radeon_fence_unref(&vm->fence);
663         vm->fence = radeon_fence_ref(ib.fence);
664         radeon_ib_free(rdev, &ib);
665         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
666
667         /* allocate page table array */
668         pts_size = radeon_vm_num_pdes(rdev) * sizeof(struct radeon_sa_bo *);
669         vm->page_tables = kzalloc(pts_size, GFP_KERNEL);
670
671         if (vm->page_tables == NULL) {
672                 DRM_ERROR("Cannot allocate memory for page table array\n");
673                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
674                 return -ENOMEM;
675         }
676
677         return 0;
678 }
679
680 /**
681  * radeon_vm_add_to_lru - add VMs page table to LRU list
682  *
683  * @rdev: radeon_device pointer
684  * @vm: vm to add to LRU
685  *
686  * Add the allocated page table to the LRU list (cayman+).
687  *
688  * Global mutex must be locked!
689  */
690 void radeon_vm_add_to_lru(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
691 {
692         list_del_init(&vm->list);
693         list_add_tail(&vm->list, &rdev->vm_manager.lru_vm);
694 }
695
696 /**
697  * radeon_vm_grab_id - allocate the next free VMID
698  *
699  * @rdev: radeon_device pointer
700  * @vm: vm to allocate id for
701  * @ring: ring we want to submit job to
702  *
703  * Allocate an id for the vm (cayman+).
704  * Returns the fence we need to sync to (if any).
705  *
706  * Global and local mutex must be locked!
707  */
708 struct radeon_fence *radeon_vm_grab_id(struct radeon_device *rdev,
709                                        struct radeon_vm *vm, int ring)
710 {
711         struct radeon_fence *best[RADEON_NUM_RINGS] = {};
712         unsigned choices[2] = {};
713         unsigned i;
714
715         /* check if the id is still valid */
716         if (vm->fence && vm->fence == rdev->vm_manager.active[vm->id])
717                 return NULL;
718
719         /* we definately need to flush */
720         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
721
722         /* skip over VMID 0, since it is the system VM */
723         for (i = 1; i < rdev->vm_manager.nvm; ++i) {
724                 struct radeon_fence *fence = rdev->vm_manager.active[i];
725
726                 if (fence == NULL) {
727                         /* found a free one */
728                         vm->id = i;
729                         return NULL;
730                 }
731
732                 if (radeon_fence_is_earlier(fence, best[fence->ring])) {
733                         best[fence->ring] = fence;
734                         choices[fence->ring == ring ? 0 : 1] = i;
735                 }
736         }
737
738         for (i = 0; i < 2; ++i) {
739                 if (choices[i]) {
740                         vm->id = choices[i];
741                         trace_radeon_vm_grab_id(vm->id, ring);
742                         return rdev->vm_manager.active[choices[i]];
743                 }
744         }
745
746         /* should never happen */
747         BUG();
748         return NULL;
749 }
750
751 /**
752  * radeon_vm_fence - remember fence for vm
753  *
754  * @rdev: radeon_device pointer
755  * @vm: vm we want to fence
756  * @fence: fence to remember
757  *
758  * Fence the vm (cayman+).
759  * Set the fence used to protect page table and id.
760  *
761  * Global and local mutex must be locked!
762  */
763 void radeon_vm_fence(struct radeon_device *rdev,
764                      struct radeon_vm *vm,
765                      struct radeon_fence *fence)
766 {
767         radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[vm->id]);
768         rdev->vm_manager.active[vm->id] = radeon_fence_ref(fence);
769
770         radeon_fence_unref(&vm->fence);
771         vm->fence = radeon_fence_ref(fence);
772 }
773
774 /**
775  * radeon_vm_bo_find - find the bo_va for a specific vm & bo
776  *
777  * @vm: requested vm
778  * @bo: requested buffer object
779  *
780  * Find @bo inside the requested vm (cayman+).
781  * Search inside the @bos vm list for the requested vm
782  * Returns the found bo_va or NULL if none is found
783  *
784  * Object has to be reserved!
785  */
786 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_find(struct radeon_vm *vm,
787                                        struct radeon_bo *bo)
788 {
789         struct radeon_bo_va *bo_va;
790
791         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
792                 if (bo_va->vm == vm) {
793                         return bo_va;
794                 }
795         }
796         return NULL;
797 }
798
799 /**
800  * radeon_vm_bo_add - add a bo to a specific vm
801  *
802  * @rdev: radeon_device pointer
803  * @vm: requested vm
804  * @bo: radeon buffer object
805  *
806  * Add @bo into the requested vm (cayman+).
807  * Add @bo to the list of bos associated with the vm
808  * Returns newly added bo_va or NULL for failure
809  *
810  * Object has to be reserved!
811  */
812 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_add(struct radeon_device *rdev,
813                                       struct radeon_vm *vm,
814                                       struct radeon_bo *bo)
815 {
816         struct radeon_bo_va *bo_va;
817
818         bo_va = kzalloc(sizeof(struct radeon_bo_va), GFP_KERNEL);
819         if (bo_va == NULL) {
820                 return NULL;
821         }
822         bo_va->vm = vm;
823         bo_va->bo = bo;
824         bo_va->soffset = 0;
825         bo_va->eoffset = 0;
826         bo_va->flags = 0;
827         bo_va->valid = false;
828         bo_va->ref_count = 1;
829         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->bo_list);
830         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_list);
831
832         mutex_lock(&vm->mutex);
833         list_add(&bo_va->vm_list, &vm->va);
834         list_add_tail(&bo_va->bo_list, &bo->va);
835         mutex_unlock(&vm->mutex);
836
837         return bo_va;
838 }
839
840 /**
841  * radeon_vm_bo_set_addr - set bos virtual address inside a vm
842  *
843  * @rdev: radeon_device pointer
844  * @bo_va: bo_va to store the address
845  * @soffset: requested offset of the buffer in the VM address space
846  * @flags: attributes of pages (read/write/valid/etc.)
847  *
848  * Set offset of @bo_va (cayman+).
849  * Validate and set the offset requested within the vm address space.
850  * Returns 0 for success, error for failure.
851  *
852  * Object has to be reserved!
853  */
854 int radeon_vm_bo_set_addr(struct radeon_device *rdev,
855                           struct radeon_bo_va *bo_va,
856                           uint64_t soffset,
857                           uint32_t flags)
858 {
859         uint64_t size = radeon_bo_size(bo_va->bo);
860         uint64_t eoffset, last_offset = 0;
861         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
862         struct radeon_bo_va *tmp;
863         struct list_head *head;
864         unsigned last_pfn;
865
866         if (soffset) {
867                 /* make sure object fit at this offset */
868                 eoffset = soffset + size;
869                 if (soffset >= eoffset) {
870                         return -EINVAL;
871                 }
872
873                 last_pfn = eoffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
874                 if (last_pfn > rdev->vm_manager.max_pfn) {
875                         dev_err(rdev->dev, "va above limit (0x%08X > 0x%08X)\n",
876                                 last_pfn, rdev->vm_manager.max_pfn);
877                         return -EINVAL;
878                 }
879
880         } else {
881                 eoffset = last_pfn = 0;
882         }
883
884         mutex_lock(&vm->mutex);
885         head = &vm->va;
886         last_offset = 0;
887         list_for_each_entry(tmp, &vm->va, vm_list) {
888                 if (bo_va == tmp) {
889                         /* skip over currently modified bo */
890                         continue;
891                 }
892
893                 if (soffset >= last_offset && eoffset <= tmp->soffset) {
894                         /* bo can be added before this one */
895                         break;
896                 }
897                 if (eoffset > tmp->soffset && soffset < tmp->eoffset) {
898                         /* bo and tmp overlap, invalid offset */
899                         dev_err(rdev->dev, "bo %p va 0x%08X conflict with (bo %p 0x%08X 0x%08X)\n",
900                                 bo_va->bo, (unsigned)bo_va->soffset, tmp->bo,
901                                 (unsigned)tmp->soffset, (unsigned)tmp->eoffset);
902                         mutex_unlock(&vm->mutex);
903                         return -EINVAL;
904                 }
905                 last_offset = tmp->eoffset;
906                 head = &tmp->vm_list;
907         }
908
909         bo_va->soffset = soffset;
910         bo_va->eoffset = eoffset;
911         bo_va->flags = flags;
912         bo_va->valid = false;
913         list_move(&bo_va->vm_list, head);
914
915         mutex_unlock(&vm->mutex);
916         return 0;
917 }
918
919 /**
920  * radeon_vm_map_gart - get the physical address of a gart page
921  *
922  * @rdev: radeon_device pointer
923  * @addr: the unmapped addr
924  *
925  * Look up the physical address of the page that the pte resolves
926  * to (cayman+).
927  * Returns the physical address of the page.
928  */
929 uint64_t radeon_vm_map_gart(struct radeon_device *rdev, uint64_t addr)
930 {
931         uint64_t result;
932
933         /* page table offset */
934         result = rdev->gart.pages_addr[addr >> PAGE_SHIFT];
935
936         /* in case cpu page size != gpu page size*/
937         result |= addr & (~PAGE_MASK);
938
939         return result;
940 }
941
942 /**
943  * radeon_vm_page_flags - translate page flags to what the hw uses
944  *
945  * @flags: flags comming from userspace
946  *
947  * Translate the flags the userspace ABI uses to hw flags.
948  */
949 static uint32_t radeon_vm_page_flags(uint32_t flags)
950 {
951         uint32_t hw_flags = 0;
952         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_VALID) ? R600_PTE_VALID : 0;
953         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_READABLE) ? R600_PTE_READABLE : 0;
954         hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_WRITEABLE) ? R600_PTE_WRITEABLE : 0;
955         if (flags & RADEON_VM_PAGE_SYSTEM) {
956                 hw_flags |= R600_PTE_SYSTEM;
957                 hw_flags |= (flags & RADEON_VM_PAGE_SNOOPED) ? R600_PTE_SNOOPED : 0;
958         }
959         return hw_flags;
960 }
961
962 /**
963  * radeon_vm_update_pdes - make sure that page directory is valid
964  *
965  * @rdev: radeon_device pointer
966  * @vm: requested vm
967  * @start: start of GPU address range
968  * @end: end of GPU address range
969  *
970  * Allocates new page tables if necessary
971  * and updates the page directory (cayman+).
972  * Returns 0 for success, error for failure.
973  *
974  * Global and local mutex must be locked!
975  */
976 static int radeon_vm_update_pdes(struct radeon_device *rdev,
977                                  struct radeon_vm *vm,
978                                  struct radeon_ib *ib,
979                                  uint64_t start, uint64_t end)
980 {
981         static const uint32_t incr = RADEON_VM_PTE_COUNT * 8;
982
983         uint64_t last_pde = ~0, last_pt = ~0;
984         unsigned count = 0;
985         uint64_t pt_idx;
986         int r;
987
988         start = (start / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
989         end = (end / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
990
991         /* walk over the address space and update the page directory */
992         for (pt_idx = start; pt_idx <= end; ++pt_idx) {
993                 uint64_t pde, pt;
994
995                 if (vm->page_tables[pt_idx])
996                         continue;
997
998 retry:
999                 r = radeon_sa_bo_new(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
1000                                      &vm->page_tables[pt_idx],
1001                                      RADEON_VM_PTE_COUNT * 8,
1002                                      RADEON_GPU_PAGE_SIZE, false);
1003
1004                 if (r == -ENOMEM) {
1005                         r = radeon_vm_evict(rdev, vm);
1006                         if (r)
1007                                 return r;
1008                         goto retry;
1009                 } else if (r) {
1010                         return r;
1011                 }
1012
1013                 pde = vm->pd_gpu_addr + pt_idx * 8;
1014
1015                 pt = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_tables[pt_idx]);
1016
1017                 if (((last_pde + 8 * count) != pde) ||
1018                     ((last_pt + incr * count) != pt)) {
1019
1020                         if (count) {
1021                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pde,
1022                                                         last_pt, count, incr,
1023                                                         R600_PTE_VALID);
1024
1025                                 count *= RADEON_VM_PTE_COUNT;
1026                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pt, 0,
1027                                                         count, 0, 0);
1028                         }
1029
1030                         count = 1;
1031                         last_pde = pde;
1032                         last_pt = pt;
1033                 } else {
1034                         ++count;
1035                 }
1036         }
1037
1038         if (count) {
1039                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pde, last_pt, count,
1040                                         incr, R600_PTE_VALID);
1041
1042                 count *= RADEON_VM_PTE_COUNT;
1043                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pt, 0,
1044                                         count, 0, 0);
1045         }
1046
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 /**
1051  * radeon_vm_update_ptes - make sure that page tables are valid
1052  *
1053  * @rdev: radeon_device pointer
1054  * @vm: requested vm
1055  * @start: start of GPU address range
1056  * @end: end of GPU address range
1057  * @dst: destination address to map to
1058  * @flags: mapping flags
1059  *
1060  * Update the page tables in the range @start - @end (cayman+).
1061  *
1062  * Global and local mutex must be locked!
1063  */
1064 static void radeon_vm_update_ptes(struct radeon_device *rdev,
1065                                   struct radeon_vm *vm,
1066                                   struct radeon_ib *ib,
1067                                   uint64_t start, uint64_t end,
1068                                   uint64_t dst, uint32_t flags)
1069 {
1070         static const uint64_t mask = RADEON_VM_PTE_COUNT - 1;
1071
1072         uint64_t last_pte = ~0, last_dst = ~0;
1073         unsigned count = 0;
1074         uint64_t addr;
1075
1076         start = start / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1077         end = end / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1078
1079         /* walk over the address space and update the page tables */
1080         for (addr = start; addr < end; ) {
1081                 uint64_t pt_idx = addr >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
1082                 unsigned nptes;
1083                 uint64_t pte;
1084
1085                 if ((addr & ~mask) == (end & ~mask))
1086                         nptes = end - addr;
1087                 else
1088                         nptes = RADEON_VM_PTE_COUNT - (addr & mask);
1089
1090                 pte = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_tables[pt_idx]);
1091                 pte += (addr & mask) * 8;
1092
1093                 if ((last_pte + 8 * count) != pte) {
1094
1095                         if (count) {
1096                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pte,
1097                                                         last_dst, count,
1098                                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE,
1099                                                         flags);
1100                         }
1101
1102                         count = nptes;
1103                         last_pte = pte;
1104                         last_dst = dst;
1105                 } else {
1106                         count += nptes;
1107                 }
1108
1109                 addr += nptes;
1110                 dst += nptes * RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1111         }
1112
1113         if (count) {
1114                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, last_pte,
1115                                         last_dst, count,
1116                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
1117         }
1118 }
1119
1120 /**
1121  * radeon_vm_bo_update - map a bo into the vm page table
1122  *
1123  * @rdev: radeon_device pointer
1124  * @vm: requested vm
1125  * @bo: radeon buffer object
1126  * @mem: ttm mem
1127  *
1128  * Fill in the page table entries for @bo (cayman+).
1129  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
1130  *
1131  * Object have to be reserved & global and local mutex must be locked!
1132  */
1133 int radeon_vm_bo_update(struct radeon_device *rdev,
1134                         struct radeon_vm *vm,
1135                         struct radeon_bo *bo,
1136                         struct ttm_mem_reg *mem)
1137 {
1138         struct radeon_ib ib;
1139         struct radeon_bo_va *bo_va;
1140         unsigned nptes, npdes, ndw;
1141         uint64_t addr;
1142         int r;
1143
1144         /* nothing to do if vm isn't bound */
1145         if (vm->page_directory == NULL)
1146                 return 0;
1147
1148         bo_va = radeon_vm_bo_find(vm, bo);
1149         if (bo_va == NULL) {
1150                 dev_err(rdev->dev, "bo %p not in vm %p\n", bo, vm);
1151                 return -EINVAL;
1152         }
1153
1154         if (!bo_va->soffset) {
1155                 dev_err(rdev->dev, "bo %p don't has a mapping in vm %p\n",
1156                         bo, vm);
1157                 return -EINVAL;
1158         }
1159
1160         if ((bo_va->valid && mem) || (!bo_va->valid && mem == NULL))
1161                 return 0;
1162
1163         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_VALID;
1164         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
1165         if (mem) {
1166                 addr = mem->start << PAGE_SHIFT;
1167                 if (mem->mem_type != TTM_PL_SYSTEM) {
1168                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_VALID;
1169                         bo_va->valid = true;
1170                 }
1171                 if (mem->mem_type == TTM_PL_TT) {
1172                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
1173                 } else {
1174                         addr += rdev->vm_manager.vram_base_offset;
1175                 }
1176         } else {
1177                 addr = 0;
1178                 bo_va->valid = false;
1179         }
1180
1181         trace_radeon_vm_bo_update(bo_va);
1182
1183         nptes = radeon_bo_ngpu_pages(bo);
1184
1185         /* assume two extra pdes in case the mapping overlaps the borders */
1186         npdes = (nptes >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) + 2;
1187
1188         /* padding, etc. */
1189         ndw = 64;
1190
1191         if (RADEON_VM_BLOCK_SIZE > 11)
1192                 /* reserve space for one header for every 2k dwords */
1193                 ndw += (nptes >> 11) * 4;
1194         else
1195                 /* reserve space for one header for
1196                     every (1 << BLOCK_SIZE) entries */
1197                 ndw += (nptes >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) * 4;
1198
1199         /* reserve space for pte addresses */
1200         ndw += nptes * 2;
1201
1202         /* reserve space for one header for every 2k dwords */
1203         ndw += (npdes >> 11) * 4;
1204
1205         /* reserve space for pde addresses */
1206         ndw += npdes * 2;
1207
1208         /* reserve space for clearing new page tables */
1209         ndw += npdes * 2 * RADEON_VM_PTE_COUNT;
1210
1211         /* update too big for an IB */
1212         if (ndw > 0xfffff)
1213                 return -ENOMEM;
1214
1215         r = radeon_ib_get(rdev, R600_RING_TYPE_DMA_INDEX, &ib, NULL, ndw * 4);
1216         if (r)
1217                 return r;
1218         ib.length_dw = 0;
1219
1220         r = radeon_vm_update_pdes(rdev, vm, &ib, bo_va->soffset, bo_va->eoffset);
1221         if (r) {
1222                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
1223                 return r;
1224         }
1225
1226         radeon_vm_update_ptes(rdev, vm, &ib, bo_va->soffset, bo_va->eoffset,
1227                               addr, radeon_vm_page_flags(bo_va->flags));
1228
1229         radeon_semaphore_sync_to(ib.semaphore, vm->fence);
1230         r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL);
1231         if (r) {
1232                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
1233                 return r;
1234         }
1235         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1236         vm->fence = radeon_fence_ref(ib.fence);
1237         radeon_ib_free(rdev, &ib);
1238         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1239
1240         return 0;
1241 }
1242
1243 /**
1244  * radeon_vm_bo_rmv - remove a bo to a specific vm
1245  *
1246  * @rdev: radeon_device pointer
1247  * @bo_va: requested bo_va
1248  *
1249  * Remove @bo_va->bo from the requested vm (cayman+).
1250  * Remove @bo_va->bo from the list of bos associated with the bo_va->vm and
1251  * remove the ptes for @bo_va in the page table.
1252  * Returns 0 for success.
1253  *
1254  * Object have to be reserved!
1255  */
1256 int radeon_vm_bo_rmv(struct radeon_device *rdev,
1257                      struct radeon_bo_va *bo_va)
1258 {
1259         int r = 0;
1260
1261         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
1262         mutex_lock(&bo_va->vm->mutex);
1263         if (bo_va->soffset) {
1264                 r = radeon_vm_bo_update(rdev, bo_va->vm, bo_va->bo, NULL);
1265         }
1266         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
1267         list_del(&bo_va->vm_list);
1268         mutex_unlock(&bo_va->vm->mutex);
1269         list_del(&bo_va->bo_list);
1270
1271         kfree(bo_va);
1272         return r;
1273 }
1274
1275 /**
1276  * radeon_vm_bo_invalidate - mark the bo as invalid
1277  *
1278  * @rdev: radeon_device pointer
1279  * @vm: requested vm
1280  * @bo: radeon buffer object
1281  *
1282  * Mark @bo as invalid (cayman+).
1283  */
1284 void radeon_vm_bo_invalidate(struct radeon_device *rdev,
1285                              struct radeon_bo *bo)
1286 {
1287         struct radeon_bo_va *bo_va;
1288
1289         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
1290                 bo_va->valid = false;
1291         }
1292 }
1293
1294 /**
1295  * radeon_vm_init - initialize a vm instance
1296  *
1297  * @rdev: radeon_device pointer
1298  * @vm: requested vm
1299  *
1300  * Init @vm fields (cayman+).
1301  */
1302 void radeon_vm_init(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1303 {
1304         vm->id = 0;
1305         vm->fence = NULL;
1306         mutex_init(&vm->mutex);
1307         INIT_LIST_HEAD(&vm->list);
1308         INIT_LIST_HEAD(&vm->va);
1309 }
1310
1311 /**
1312  * radeon_vm_fini - tear down a vm instance
1313  *
1314  * @rdev: radeon_device pointer
1315  * @vm: requested vm
1316  *
1317  * Tear down @vm (cayman+).
1318  * Unbind the VM and remove all bos from the vm bo list
1319  */
1320 void radeon_vm_fini(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1321 {
1322         struct radeon_bo_va *bo_va, *tmp;
1323         int r;
1324
1325         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
1326         mutex_lock(&vm->mutex);
1327         radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
1328         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
1329
1330         if (!list_empty(&vm->va)) {
1331                 dev_err(rdev->dev, "still active bo inside vm\n");
1332         }
1333         list_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->va, vm_list) {
1334                 list_del_init(&bo_va->vm_list);
1335                 r = radeon_bo_reserve(bo_va->bo, false);
1336                 if (!r) {
1337                         list_del_init(&bo_va->bo_list);
1338                         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
1339                         kfree(bo_va);
1340                 }
1341         }
1342         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1343         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1344         mutex_unlock(&vm->mutex);
1345 }