drivers/gpu/drm/gma500/gtt.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2007, Intel Corporation.
   3  * All Rights Reserved.
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   6  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
   7  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
  10  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  11  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
  12  * more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  15  * this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  16  * 51 Franklin St - Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  17  *
  18  * Authors: Thomas Hellstrom <thomas-at-tungstengraphics.com>
  19  *          Alan Cox <alan@linux.intel.com>
  20  */
  21
  22 #include <drm/drmP.h>
  23 #include <linux/shmem_fs.h>
  24 #include "psb_drv.h"
  25
  26
  27 /*
  28  *      GTT resource allocator - manage page mappings in GTT space
  29  */
  30
  31 /**
  32  *      psb_gtt_mask_pte        -       generate GTT pte entry
  33  *      @pfn: page number to encode
  34  *      @type: type of memory in the GTT
  35  *
  36  *      Set the GTT entry for the appropriate memory type.
  37  */
  38 static inline uint32_t psb_gtt_mask_pte(uint32_t pfn, int type)
  39 {
  40         uint32_t mask = PSB_PTE_VALID;
  41
  42         /* Ensure we explode rather than put an invalid low mapping of
  43            a high mapping page into the gtt */
  44         BUG_ON(pfn & ~(0xFFFFFFFF >> PAGE_SHIFT));
  45
  46         if (type & PSB_MMU_CACHED_MEMORY)
  47                 mask |= PSB_PTE_CACHED;
  48         if (type & PSB_MMU_RO_MEMORY)
  49                 mask |= PSB_PTE_RO;
  50         if (type & PSB_MMU_WO_MEMORY)
  51                 mask |= PSB_PTE_WO;
  52
  53         return (pfn << PAGE_SHIFT) | mask;
  54 }
  55
  56 /**
  57  *      psb_gtt_entry           -       find the GTT entries for a gtt_range
  58  *      @dev: our DRM device
  59  *      @r: our GTT range
  60  *
  61  *      Given a gtt_range object return the GTT offset of the page table
  62  *      entries for this gtt_range
  63  */
  64 static u32 __iomem *psb_gtt_entry(struct drm_device *dev, struct gtt_range *r)
  65 {
  66         struct drm_psb_private *dev_priv = dev->dev_private;
  67         unsigned long offset;
  68
  69         offset = r->resource.start - dev_priv->gtt_mem->start;
  70
  71         return dev_priv->gtt_map + (offset >> PAGE_SHIFT);
  72 }
  73
  74 /**
  75  *      psb_gtt_insert  -       put an object into the GTT
  76  *      @dev: our DRM device
  77  *      @r: our GTT range
  78  *
  79  *      Take our preallocated GTT range and insert the GEM object into
  80  *      the GTT. This is protected via the gtt mutex which the caller
  81  *      must hold.
  82  */
  83 static int psb_gtt_insert(struct drm_device *dev, struct gtt_range *r)
  84 {
  85         u32 __iomem *gtt_slot;
  86         u32 pte;
  87         struct page **pages;
  88         int i;
  89
  90         if (r->pages == NULL) {
  91                 WARN_ON(1);
  92                 return -EINVAL;
  93         }
  94
  95         WARN_ON(r->stolen);     /* refcount these maybe ? */
  96
  97         gtt_slot = psb_gtt_entry(dev, r);
  98         pages = r->pages;
  99
 100         /* Make sure changes are visible to the GPU */
 101         set_pages_array_wc(pages, r->npage);
 102
 103         /* Write our page entries into the GTT itself */
 104         for (i = r->roll; i < r->npage; i++) {
 105                 pte = psb_gtt_mask_pte(page_to_pfn(r->pages[i]), 0);
 106                 iowrite32(pte, gtt_slot++);
 107         }
 108         for (i = 0; i < r->roll; i++) {
 109                 pte = psb_gtt_mask_pte(page_to_pfn(r->pages[i]), 0);
 110                 iowrite32(pte, gtt_slot++);
 111         }
 112         /* Make sure all the entries are set before we return */
 113         ioread32(gtt_slot - 1);
 114
 115         return 0;
 116 }
 117
 118 /**
 119  *      psb_gtt_remove  -       remove an object from the GTT
 120  *      @dev: our DRM device
 121  *      @r: our GTT range
 122  *
 123  *      Remove a preallocated GTT range from the GTT. Overwrite all the
 124  *      page table entries with the dummy page. This is protected via the gtt
 125  *      mutex which the caller must hold.
 126  */
 127 static void psb_gtt_remove(struct drm_device *dev, struct gtt_range *r)
 128 {
 129         struct drm_psb_private *dev_priv = dev->dev_private;
 130         u32 __iomem *gtt_slot;
 131         u32 pte;
 132         int i;
 133
 134         WARN_ON(r->stolen);
 135
 136         gtt_slot = psb_gtt_entry(dev, r);
 137         pte = psb_gtt_mask_pte(page_to_pfn(dev_priv->scratch_page), 0);
 138
 139         for (i = 0; i < r->npage; i++)
 140                 iowrite32(pte, gtt_slot++);
 141         ioread32(gtt_slot - 1);
 142         set_pages_array_wb(r->pages, r->npage);
 143 }
 144
 145 /**
 146  *      psb_gtt_roll    -       set scrolling position
 147  *      @dev: our DRM device
 148  *      @r: the gtt mapping we are using
 149  *      @roll: roll offset
 150  *
 151  *      Roll an existing pinned mapping by moving the pages through the GTT.
 152  *      This allows us to implement hardware scrolling on the consoles without
 153  *      a 2D engine
 154  */
 155 void psb_gtt_roll(struct drm_device *dev, struct gtt_range *r, int roll)
 156 {
 157         u32 __iomem *gtt_slot;
 158         u32 pte;
 159         int i;
 160
 161         if (roll >= r->npage) {
 162                 WARN_ON(1);
 163                 return;
 164         }
 165
 166         r->roll = roll;
 167
 168         /* Not currently in the GTT - no worry we will write the mapping at
 169            the right position when it gets pinned */
 170         if (!r->stolen && !r->in_gart)
 171                 return;
 172
 173         gtt_slot = psb_gtt_entry(dev, r);
 174
 175         for (i = r->roll; i < r->npage; i++) {
 176                 pte = psb_gtt_mask_pte(page_to_pfn(r->pages[i]), 0);
 177                 iowrite32(pte, gtt_slot++);
 178         }
 179         for (i = 0; i < r->roll; i++) {
 180                 pte = psb_gtt_mask_pte(page_to_pfn(r->pages[i]), 0);
 181                 iowrite32(pte, gtt_slot++);
 182         }
 183         ioread32(gtt_slot - 1);
 184 }
 185
 186 /**
 187  *      psb_gtt_attach_pages    -       attach and pin GEM pages
 188  *      @gt: the gtt range
 189  *
 190  *      Pin and build an in kernel list of the pages that back our GEM object.
 191  *      While we hold this the pages cannot be swapped out. This is protected
 192  *      via the gtt mutex which the caller must hold.
 193  */
 194 static int psb_gtt_attach_pages(struct gtt_range *gt)
 195 {
 196         struct inode *inode;
 197         struct address_space *mapping;
 198         int i;
 199         struct page *p;
 200         int pages = gt->gem.size / PAGE_SIZE;
 201
 202         WARN_ON(gt->pages);
 203
 204         /* This is the shared memory object that backs the GEM resource */
 205         inode = file_inode(gt->gem.filp);
 206         mapping = inode->i_mapping;
 207
 208         gt->pages = kmalloc(pages * sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 209         if (gt->pages == NULL)
 210                 return -ENOMEM;
 211         gt->npage = pages;
 212
 213         for (i = 0; i < pages; i++) {
 214                 p = shmem_read_mapping_page(mapping, i);
 215                 if (IS_ERR(p))
 216                         goto err;
 217                 gt->pages[i] = p;
 218         }
 219         return 0;
 220
 221 err:
 222         while (i--)
 223                 page_cache_release(gt->pages[i]);
 224         kfree(gt->pages);
 225         gt->pages = NULL;
 226         return PTR_ERR(p);
 227 }
 228
 229 /**
 230  *      psb_gtt_detach_pages    -       attach and pin GEM pages
 231  *      @gt: the gtt range
 232  *
 233  *      Undo the effect of psb_gtt_attach_pages. At this point the pages
 234  *      must have been removed from the GTT as they could now be paged out
 235  *      and move bus address. This is protected via the gtt mutex which the
 236  *      caller must hold.
 237  */
 238 static void psb_gtt_detach_pages(struct gtt_range *gt)
 239 {
 240         int i;
 241         for (i = 0; i < gt->npage; i++) {
 242                 /* FIXME: do we need to force dirty */
 243                 set_page_dirty(gt->pages[i]);
 244                 page_cache_release(gt->pages[i]);
 245         }
 246         kfree(gt->pages);
 247         gt->pages = NULL;
 248 }
 249
 250 /**
 251  *      psb_gtt_pin             -       pin pages into the GTT
 252  *      @gt: range to pin
 253  *
 254  *      Pin a set of pages into the GTT. The pins are refcounted so that
 255  *      multiple pins need multiple unpins to undo.
 256  *
 257  *      Non GEM backed objects treat this as a no-op as they are always GTT
 258  *      backed objects.
 259  */
 260 int psb_gtt_pin(struct gtt_range *gt)
 261 {
 262         int ret = 0;
 263         struct drm_device *dev = gt->gem.dev;
 264         struct drm_psb_private *dev_priv = dev->dev_private;
 265
 266         mutex_lock(&dev_priv->gtt_mutex);
 267
 268         if (gt->in_gart == 0 && gt->stolen == 0) {
 269                 ret = psb_gtt_attach_pages(gt);
 270                 if (ret < 0)
 271                         goto out;
 272                 ret = psb_gtt_insert(dev, gt);
 273                 if (ret < 0) {
 274                         psb_gtt_detach_pages(gt);
 275                         goto out;
 276                 }
 277         }
 278         gt->in_gart++;
 279 out:
 280         mutex_unlock(&dev_priv->gtt_mutex);
 281         return ret;
 282 }
 283
 284 /**
 285  *      psb_gtt_unpin           -       Drop a GTT pin requirement
 286  *      @gt: range to pin
 287  *
 288  *      Undoes the effect of psb_gtt_pin. On the last drop the GEM object
 289  *      will be removed from the GTT which will also drop the page references
 290  *      and allow the VM to clean up or page stuff.
 291  *
 292  *      Non GEM backed objects treat this as a no-op as they are always GTT
 293  *      backed objects.
 294  */
 295 void psb_gtt_unpin(struct gtt_range *gt)
 296 {
 297         struct drm_device *dev = gt->gem.dev;
 298         struct drm_psb_private *dev_priv = dev->dev_private;
 299
 300         mutex_lock(&dev_priv->gtt_mutex);
 301
 302         WARN_ON(!gt->in_gart);
 303
 304         gt->in_gart--;
 305         if (gt->in_gart == 0 && gt->stolen == 0) {
 306                 psb_gtt_remove(dev, gt);
 307                 psb_gtt_detach_pages(gt);
 308         }
 309         mutex_unlock(&dev_priv->gtt_mutex);
 310 }
 311
 312 /*
 313  *      GTT resource allocator - allocate and manage GTT address space
 314  */
 315
 316 /**
 317  *      psb_gtt_alloc_range     -       allocate GTT address space
 318  *      @dev: Our DRM device
 319  *      @len: length (bytes) of address space required
 320  *      @name: resource name
 321  *      @backed: resource should be backed by stolen pages
 322  *
 323  *      Ask the kernel core to find us a suitable range of addresses
 324  *      to use for a GTT mapping.
 325  *
 326  *      Returns a gtt_range structure describing the object, or NULL on
 327  *      error. On successful return the resource is both allocated and marked
 328  *      as in use.
 329  */
 330 struct gtt_range *psb_gtt_alloc_range(struct drm_device *dev, int len,
 331                                                 const char *name, int backed)
 332 {
 333         struct drm_psb_private *dev_priv = dev->dev_private;
 334         struct gtt_range *gt;
 335         struct resource *r = dev_priv->gtt_mem;
 336         int ret;
 337         unsigned long start, end;
 338
 339         if (backed) {
 340                 /* The start of the GTT is the stolen pages */
 341                 start = r->start;
 342                 end = r->start + dev_priv->gtt.stolen_size - 1;
 343         } else {
 344                 /* The rest we will use for GEM backed objects */
 345                 start = r->start + dev_priv->gtt.stolen_size;
 346                 end = r->end;
 347         }
 348
 349         gt = kzalloc(sizeof(struct gtt_range), GFP_KERNEL);
 350         if (gt == NULL)
 351                 return NULL;
 352         gt->resource.name = name;
 353         gt->stolen = backed;
 354         gt->in_gart = backed;
 355         gt->roll = 0;
 356         /* Ensure this is set for non GEM objects */
 357         gt->gem.dev = dev;
 358         ret = allocate_resource(dev_priv->gtt_mem, &gt->resource,
 359                                 len, start, end, PAGE_SIZE, NULL, NULL);
 360         if (ret == 0) {
 361                 gt->offset = gt->resource.start - r->start;
 362                 return gt;
 363         }
 364         kfree(gt);
 365         return NULL;
 366 }
 367
 368 /**
 369  *      psb_gtt_free_range      -       release GTT address space
 370  *      @dev: our DRM device
 371  *      @gt: a mapping created with psb_gtt_alloc_range
 372  *
 373  *      Release a resource that was allocated with psb_gtt_alloc_range. If the
 374  *      object has been pinned by mmap users we clean this up here currently.
 375  */
 376 void psb_gtt_free_range(struct drm_device *dev, struct gtt_range *gt)
 377 {
 378         /* Undo the mmap pin if we are destroying the object */
 379         if (gt->mmapping) {
 380                 psb_gtt_unpin(gt);
 381                 gt->mmapping = 0;
 382         }
 383         WARN_ON(gt->in_gart && !gt->stolen);
 384         release_resource(&gt->resource);
 385         kfree(gt);
 386 }
 387
 388 static void psb_gtt_alloc(struct drm_device *dev)
 389 {
 390         struct drm_psb_private *dev_priv = dev->dev_private;
 391         init_rwsem(&dev_priv->gtt.sem);
 392 }
 393
 394 void psb_gtt_takedown(struct drm_device *dev)
 395 {
 396         struct drm_psb_private *dev_priv = dev->dev_private;
 397
 398         if (dev_priv->gtt_map) {
 399                 iounmap(dev_priv->gtt_map);
 400                 dev_priv->gtt_map = NULL;
 401         }
 402         if (dev_priv->gtt_initialized) {
 403                 pci_write_config_word(dev->pdev, PSB_GMCH_CTRL,
 404                                       dev_priv->gmch_ctrl);
 405                 PSB_WVDC32(dev_priv->pge_ctl, PSB_PGETBL_CTL);
 406                 (void) PSB_RVDC32(PSB_PGETBL_CTL);
 407         }
 408         if (dev_priv->vram_addr)
 409                 iounmap(dev_priv->gtt_map);
 410 }
 411
 412 int psb_gtt_init(struct drm_device *dev, int resume)
 413 {
 414         struct drm_psb_private *dev_priv = dev->dev_private;
 415         unsigned gtt_pages;
 416         unsigned long stolen_size, vram_stolen_size;
 417         unsigned i, num_pages;
 418         unsigned pfn_base;
 419         struct psb_gtt *pg;
 420
 421         int ret = 0;
 422         uint32_t pte;
 423
 424         mutex_init(&dev_priv->gtt_mutex);
 425
 426         psb_gtt_alloc(dev);
 427         pg = &dev_priv->gtt;
 428
 429         /* Enable the GTT */
 430         pci_read_config_word(dev->pdev, PSB_GMCH_CTRL, &dev_priv->gmch_ctrl);
 431         pci_write_config_word(dev->pdev, PSB_GMCH_CTRL,
 432                               dev_priv->gmch_ctrl | _PSB_GMCH_ENABLED);
 433
 434         dev_priv->pge_ctl = PSB_RVDC32(PSB_PGETBL_CTL);
 435         PSB_WVDC32(dev_priv->pge_ctl | _PSB_PGETBL_ENABLED, PSB_PGETBL_CTL);
 436         (void) PSB_RVDC32(PSB_PGETBL_CTL);
 437
 438         /* The root resource we allocate address space from */
 439         dev_priv->gtt_initialized = 1;
 440
 441         pg->gtt_phys_start = dev_priv->pge_ctl & PAGE_MASK;
 442
 443         /*
 444          *      The video mmu has a hw bug when accessing 0x0D0000000.
 445          *      Make gatt start at 0x0e000,0000. This doesn't actually
 446          *      matter for us but may do if the video acceleration ever
 447          *      gets opened up.
 448          */
 449         pg->mmu_gatt_start = 0xE0000000;
 450
 451         pg->gtt_start = pci_resource_start(dev->pdev, PSB_GTT_RESOURCE);
 452         gtt_pages = pci_resource_len(dev->pdev, PSB_GTT_RESOURCE)
 453                                                                 >> PAGE_SHIFT;
 454         /* CDV doesn't report this. In which case the system has 64 gtt pages */
 455         if (pg->gtt_start == 0 || gtt_pages == 0) {
 456                 dev_dbg(dev->dev, "GTT PCI BAR not initialized.\n");
 457                 gtt_pages = 64;
 458                 pg->gtt_start = dev_priv->pge_ctl;
 459         }
 460
 461         pg->gatt_start = pci_resource_start(dev->pdev, PSB_GATT_RESOURCE);
 462         pg->gatt_pages = pci_resource_len(dev->pdev, PSB_GATT_RESOURCE)
 463                                                                 >> PAGE_SHIFT;
 464         dev_priv->gtt_mem = &dev->pdev->resource[PSB_GATT_RESOURCE];
 465
 466         if (pg->gatt_pages == 0 || pg->gatt_start == 0) {
 467                 static struct resource fudge;   /* Preferably peppermint */
 468                 /* This can occur on CDV systems. Fudge it in this case.
 469                    We really don't care what imaginary space is being allocated
 470                    at this point */
 471                 dev_dbg(dev->dev, "GATT PCI BAR not initialized.\n");
 472                 pg->gatt_start = 0x40000000;
 473                 pg->gatt_pages = (128 * 1024 * 1024) >> PAGE_SHIFT;
 474                 /* This is a little confusing but in fact the GTT is providing
 475                    a view from the GPU into memory and not vice versa. As such
 476                    this is really allocating space that is not the same as the
 477                    CPU address space on CDV */
 478                 fudge.start = 0x40000000;
 479                 fudge.end = 0x40000000 + 128 * 1024 * 1024 - 1;
 480                 fudge.name = "fudge";
 481                 fudge.flags = IORESOURCE_MEM;
 482                 dev_priv->gtt_mem = &fudge;
 483         }
 484
 485         pci_read_config_dword(dev->pdev, PSB_BSM, &dev_priv->stolen_base);
 486         vram_stolen_size = pg->gtt_phys_start - dev_priv->stolen_base
 487                                                                 - PAGE_SIZE;
 488
 489         stolen_size = vram_stolen_size;
 490
 491         dev_dbg(dev->dev, "Stolen memory base 0x%x, size %luK\n",
 492                         dev_priv->stolen_base, vram_stolen_size / 1024);
 493
 494         if (resume && (gtt_pages != pg->gtt_pages) &&
 495             (stolen_size != pg->stolen_size)) {
 496                 dev_err(dev->dev, "GTT resume error.\n");
 497                 ret = -EINVAL;
 498                 goto out_err;
 499         }
 500
 501         pg->gtt_pages = gtt_pages;
 502         pg->stolen_size = stolen_size;
 503         dev_priv->vram_stolen_size = vram_stolen_size;
 504
 505         /*
 506          *      Map the GTT and the stolen memory area
 507          */
 508         dev_priv->gtt_map = ioremap_nocache(pg->gtt_phys_start,
 509                                                 gtt_pages << PAGE_SHIFT);
 510         if (!dev_priv->gtt_map) {
 511                 dev_err(dev->dev, "Failure to map gtt.\n");
 512                 ret = -ENOMEM;
 513                 goto out_err;
 514         }
 515
 516         dev_priv->vram_addr = ioremap_wc(dev_priv->stolen_base, stolen_size);
 517         if (!dev_priv->vram_addr) {
 518                 dev_err(dev->dev, "Failure to map stolen base.\n");
 519                 ret = -ENOMEM;
 520                 goto out_err;
 521         }
 522
 523         /*
 524          * Insert vram stolen pages into the GTT
 525          */
 526
 527         pfn_base = dev_priv->stolen_base >> PAGE_SHIFT;
 528         num_pages = vram_stolen_size >> PAGE_SHIFT;
 529         dev_dbg(dev->dev, "Set up %d stolen pages starting at 0x%08x, GTT offset %dK\n",
 530                 num_pages, pfn_base << PAGE_SHIFT, 0);
 531         for (i = 0; i < num_pages; ++i) {
 532                 pte = psb_gtt_mask_pte(pfn_base + i, 0);
 533                 iowrite32(pte, dev_priv->gtt_map + i);
 534         }
 535
 536         /*
 537          * Init rest of GTT to the scratch page to avoid accidents or scribbles
 538          */
 539
 540         pfn_base = page_to_pfn(dev_priv->scratch_page);
 541         pte = psb_gtt_mask_pte(pfn_base, 0);
 542         for (; i < gtt_pages; ++i)
 543                 iowrite32(pte, dev_priv->gtt_map + i);
 544
 545         (void) ioread32(dev_priv->gtt_map + i - 1);
 546         return 0;
 547
 548 out_err:
 549         psb_gtt_takedown(dev);
 550         return ret;
 551 }