Merge branch 'vendor/OPENSSL'
[dragonfly.git] / sys / dev / drm / i915 / i915_gem_gtt.h
1 /*
2  * Copyright © 2014 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  *
23  * Please try to maintain the following order within this file unless it makes
24  * sense to do otherwise. From top to bottom:
25  * 1. typedefs
26  * 2. #defines, and macros
27  * 3. structure definitions
28  * 4. function prototypes
29  *
30  * Within each section, please try to order by generation in ascending order,
31  * from top to bottom (ie. gen6 on the top, gen8 on the bottom).
32  */
33
34 #ifndef __I915_GEM_GTT_H__
35 #define __I915_GEM_GTT_H__
36
37 struct drm_i915_file_private;
38
39 typedef uint32_t gen6_pte_t;
40 typedef uint64_t gen8_pte_t;
41 typedef uint64_t gen8_pde_t;
42
43 #define gtt_total_entries(gtt) ((gtt).base.total >> PAGE_SHIFT)
44
45
46 /* gen6-hsw has bit 11-4 for physical addr bit 39-32 */
47 #define GEN6_GTT_ADDR_ENCODE(addr)      ((addr) | (((addr) >> 28) & 0xff0))
48 #define GEN6_PTE_ADDR_ENCODE(addr)      GEN6_GTT_ADDR_ENCODE(addr)
49 #define GEN6_PDE_ADDR_ENCODE(addr)      GEN6_GTT_ADDR_ENCODE(addr)
50 #define GEN6_PTE_CACHE_LLC              (2 << 1)
51 #define GEN6_PTE_UNCACHED               (1 << 1)
52 #define GEN6_PTE_VALID                  (1 << 0)
53
54 #define I915_PTES(pte_len)              (PAGE_SIZE / (pte_len))
55 #define I915_PTE_MASK(pte_len)          (I915_PTES(pte_len) - 1)
56 #define I915_PDES                       512
57 #define I915_PDE_MASK                   (I915_PDES - 1)
58 #define NUM_PTE(pde_shift)     (1 << (pde_shift - PAGE_SHIFT))
59
60 #define GEN6_PTES                       I915_PTES(sizeof(gen6_pte_t))
61 #define GEN6_PD_SIZE                    (I915_PDES * PAGE_SIZE)
62 #define GEN6_PD_ALIGN                   (PAGE_SIZE * 16)
63 #define GEN6_PDE_SHIFT                  22
64 #define GEN6_PDE_VALID                  (1 << 0)
65
66 #define GEN7_PTE_CACHE_L3_LLC           (3 << 1)
67
68 #define BYT_PTE_SNOOPED_BY_CPU_CACHES   (1 << 2)
69 #define BYT_PTE_WRITEABLE               (1 << 1)
70
71 /* Cacheability Control is a 4-bit value. The low three bits are stored in bits
72  * 3:1 of the PTE, while the fourth bit is stored in bit 11 of the PTE.
73  */
74 #define HSW_CACHEABILITY_CONTROL(bits)  ((((bits) & 0x7) << 1) | \
75                                          (((bits) & 0x8) << (11 - 3)))
76 #define HSW_WB_LLC_AGE3                 HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0x2)
77 #define HSW_WB_LLC_AGE0                 HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0x3)
78 #define HSW_WB_ELLC_LLC_AGE3            HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0x8)
79 #define HSW_WB_ELLC_LLC_AGE0            HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0xb)
80 #define HSW_WT_ELLC_LLC_AGE3            HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0x7)
81 #define HSW_WT_ELLC_LLC_AGE0            HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0x6)
82 #define HSW_PTE_UNCACHED                (0)
83 #define HSW_GTT_ADDR_ENCODE(addr)       ((addr) | (((addr) >> 28) & 0x7f0))
84 #define HSW_PTE_ADDR_ENCODE(addr)       HSW_GTT_ADDR_ENCODE(addr)
85
86 /* GEN8 legacy style address is defined as a 3 level page table:
87  * 31:30 | 29:21 | 20:12 |  11:0
88  * PDPE  |  PDE  |  PTE  | offset
89  * The difference as compared to normal x86 3 level page table is the PDPEs are
90  * programmed via register.
91  */
92 #define GEN8_PDPE_SHIFT                 30
93 #define GEN8_PDPE_MASK                  0x3
94 #define GEN8_PDE_SHIFT                  21
95 #define GEN8_PDE_MASK                   0x1ff
96 #define GEN8_PTE_SHIFT                  12
97 #define GEN8_PTE_MASK                   0x1ff
98 #define GEN8_LEGACY_PDPES               4
99 #define GEN8_PTES                       I915_PTES(sizeof(gen8_pte_t))
100
101 #define PPAT_UNCACHED_INDEX             (_PAGE_PWT | _PAGE_PCD)
102 #define PPAT_CACHED_PDE_INDEX           0 /* WB LLC */
103 #define PPAT_CACHED_INDEX               _PAGE_PAT /* WB LLCeLLC */
104 #define PPAT_DISPLAY_ELLC_INDEX         _PAGE_PCD /* WT eLLC */
105
106 #define CHV_PPAT_SNOOP                  (1<<6)
107 #define GEN8_PPAT_AGE(x)                (x<<4)
108 #define GEN8_PPAT_LLCeLLC               (3<<2)
109 #define GEN8_PPAT_LLCELLC               (2<<2)
110 #define GEN8_PPAT_LLC                   (1<<2)
111 #define GEN8_PPAT_WB                    (3<<0)
112 #define GEN8_PPAT_WT                    (2<<0)
113 #define GEN8_PPAT_WC                    (1<<0)
114 #define GEN8_PPAT_UC                    (0<<0)
115 #define GEN8_PPAT_ELLC_OVERRIDE         (0<<2)
116 #define GEN8_PPAT(i, x)                 ((uint64_t) (x) << ((i) * 8))
117
118 enum i915_ggtt_view_type {
119         I915_GGTT_VIEW_NORMAL = 0,
120         I915_GGTT_VIEW_ROTATED,
121         I915_GGTT_VIEW_PARTIAL,
122 };
123
124 struct intel_rotation_info {
125         unsigned int height;
126         unsigned int pitch;
127         uint32_t pixel_format;
128         uint64_t fb_modifier;
129 };
130
131 struct i915_ggtt_view {
132         enum i915_ggtt_view_type type;
133
134         union {
135                 struct {
136                         unsigned long offset;
137                         unsigned int size;
138                 } partial;
139         } params;
140
141         struct vm_page **pages;
142
143         union {
144                 struct intel_rotation_info rotation_info;
145         };
146 };
147
148 extern const struct i915_ggtt_view i915_ggtt_view_normal;
149 extern const struct i915_ggtt_view i915_ggtt_view_rotated;
150
151 enum i915_cache_level;
152
153 /**
154  * A VMA represents a GEM BO that is bound into an address space. Therefore, a
155  * VMA's presence cannot be guaranteed before binding, or after unbinding the
156  * object into/from the address space.
157  *
158  * To make things as simple as possible (ie. no refcounting), a VMA's lifetime
159  * will always be <= an objects lifetime. So object refcounting should cover us.
160  */
161 struct i915_vma {
162         struct drm_mm_node node;
163         struct drm_i915_gem_object *obj;
164         struct i915_address_space *vm;
165
166         /** Flags and address space this VMA is bound to */
167 #define GLOBAL_BIND     (1<<0)
168 #define LOCAL_BIND      (1<<1)
169         unsigned int bound : 4;
170
171         /**
172          * Support different GGTT views into the same object.
173          * This means there can be multiple VMA mappings per object and per VM.
174          * i915_ggtt_view_type is used to distinguish between those entries.
175          * The default one of zero (I915_GGTT_VIEW_NORMAL) is default and also
176          * assumed in GEM functions which take no ggtt view parameter.
177          */
178         struct i915_ggtt_view ggtt_view;
179
180         /** This object's place on the active/inactive lists */
181         struct list_head mm_list;
182
183         struct list_head vma_link; /* Link in the object's VMA list */
184
185         /** This vma's place in the batchbuffer or on the eviction list */
186         struct list_head exec_list;
187
188         /**
189          * Used for performing relocations during execbuffer insertion.
190          */
191         struct hlist_node exec_node;
192         unsigned long exec_handle;
193         struct drm_i915_gem_exec_object2 *exec_entry;
194
195         /**
196          * How many users have pinned this object in GTT space. The following
197          * users can each hold at most one reference: pwrite/pread, execbuffer
198          * (objects are not allowed multiple times for the same batchbuffer),
199          * and the framebuffer code. When switching/pageflipping, the
200          * framebuffer code has at most two buffers pinned per crtc.
201          *
202          * In the worst case this is 1 + 1 + 1 + 2*2 = 7. That would fit into 3
203          * bits with absolutely no headroom. So use 4 bits. */
204         unsigned int pin_count:4;
205 #define DRM_I915_GEM_OBJECT_MAX_PIN_COUNT 0xf
206 };
207
208 struct i915_page_table {
209         struct vm_page *page;
210         dma_addr_t daddr;
211
212         unsigned long *used_ptes;
213 };
214
215 struct i915_page_directory {
216         struct vm_page *page; /* NULL for GEN6-GEN7 */
217         union {
218                 uint32_t pd_offset;
219                 dma_addr_t daddr;
220         };
221
222         unsigned long *used_pdes;
223         struct i915_page_table *page_table[I915_PDES]; /* PDEs */
224 };
225
226 struct i915_page_directory_pointer {
227         /* struct page *page; */
228         DECLARE_BITMAP(used_pdpes, GEN8_LEGACY_PDPES);
229         struct i915_page_directory *page_directory[GEN8_LEGACY_PDPES];
230 };
231
232 struct i915_address_space {
233         struct drm_mm mm;
234         struct drm_device *dev;
235         struct list_head global_link;
236         unsigned long start;            /* Start offset always 0 for dri2 */
237         size_t total;           /* size addr space maps (ex. 2GB for ggtt) */
238
239         struct {
240                 dma_addr_t addr;
241                 struct vm_page *page;
242         } scratch;
243
244         /**
245          * List of objects currently involved in rendering.
246          *
247          * Includes buffers having the contents of their GPU caches
248          * flushed, not necessarily primitives. last_read_req
249          * represents when the rendering involved will be completed.
250          *
251          * A reference is held on the buffer while on this list.
252          */
253         struct list_head active_list;
254
255         /**
256          * LRU list of objects which are not in the ringbuffer and
257          * are ready to unbind, but are still in the GTT.
258          *
259          * last_read_req is NULL while an object is in this list.
260          *
261          * A reference is not held on the buffer while on this list,
262          * as merely being GTT-bound shouldn't prevent its being
263          * freed, and we'll pull it off the list in the free path.
264          */
265         struct list_head inactive_list;
266
267         /* FIXME: Need a more generic return type */
268         gen6_pte_t (*pte_encode)(dma_addr_t addr,
269                                  enum i915_cache_level level,
270                                  bool valid, u32 flags); /* Create a valid PTE */
271         /* flags for pte_encode */
272 #define PTE_READ_ONLY   (1<<0)
273         int (*allocate_va_range)(struct i915_address_space *vm,
274                                  uint64_t start,
275                                  uint64_t length);
276         void (*clear_range)(struct i915_address_space *vm,
277                             uint64_t start,
278                             uint64_t length,
279                             bool use_scratch);
280         void (*insert_entries)(struct i915_address_space *vm,
281                                vm_page_t *pages,
282                                uint64_t start,
283                                unsigned int num_entries,
284                                enum i915_cache_level cache_level, u32 flags);
285         void (*cleanup)(struct i915_address_space *vm);
286         /** Unmap an object from an address space. This usually consists of
287          * setting the valid PTE entries to a reserved scratch page. */
288         void (*unbind_vma)(struct i915_vma *vma);
289         /* Map an object into an address space with the given cache flags. */
290         int (*bind_vma)(struct i915_vma *vma,
291                         enum i915_cache_level cache_level,
292                         u32 flags);
293 };
294
295 /* The Graphics Translation Table is the way in which GEN hardware translates a
296  * Graphics Virtual Address into a Physical Address. In addition to the normal
297  * collateral associated with any va->pa translations GEN hardware also has a
298  * portion of the GTT which can be mapped by the CPU and remain both coherent
299  * and correct (in cases like swizzling). That region is referred to as GMADR in
300  * the spec.
301  */
302 struct i915_gtt {
303         struct i915_address_space base;
304         size_t stolen_size;             /* Total size of stolen memory */
305
306         unsigned long mappable_end;     /* End offset that we can CPU map */
307         struct io_mapping *mappable;    /* Mapping to our CPU mappable region */
308         phys_addr_t mappable_base;      /* PA of our GMADR */
309
310         /** "Graphics Stolen Memory" holds the global PTEs */
311         void __iomem *gsm;
312
313         bool do_idle_maps;
314
315         int mtrr;
316
317         /* global gtt ops */
318         int (*gtt_probe)(struct drm_device *dev, size_t *gtt_total,
319                           size_t *stolen, phys_addr_t *mappable_base,
320                           unsigned long *mappable_end);
321 };
322
323 struct i915_hw_ppgtt {
324         struct i915_address_space base;
325         struct kref ref;
326         struct drm_mm_node node;
327         unsigned long pd_dirty_rings;
328         union {
329                 struct i915_page_directory_pointer pdp;
330                 struct i915_page_directory pd;
331         };
332
333         struct i915_page_table *scratch_pt;
334         struct i915_page_directory *scratch_pd;
335
336         struct drm_i915_file_private *file_priv;
337
338         gen6_pte_t __iomem *pd_addr;
339
340         int (*enable)(struct i915_hw_ppgtt *ppgtt);
341         int (*switch_mm)(struct i915_hw_ppgtt *ppgtt,
342                          struct intel_engine_cs *ring);
343         void (*debug_dump)(struct i915_hw_ppgtt *ppgtt, struct seq_file *m);
344 };
345
346 /* For each pde iterates over every pde between from start until start + length.
347  * If start, and start+length are not perfectly divisible, the macro will round
348  * down, and up as needed. The macro modifies pde, start, and length. Dev is
349  * only used to differentiate shift values. Temp is temp.  On gen6/7, start = 0,
350  * and length = 2G effectively iterates over every PDE in the system.
351  *
352  * XXX: temp is not actually needed, but it saves doing the ALIGN operation.
353  */
354 #define gen6_for_each_pde(pt, pd, start, length, temp, iter) \
355         for (iter = gen6_pde_index(start); \
356              pt = (pd)->page_table[iter], length > 0 && iter < I915_PDES; \
357              iter++, \
358              temp = ALIGN(start+1, 1 << GEN6_PDE_SHIFT) - start, \
359              temp = min_t(unsigned, temp, length), \
360              start += temp, length -= temp)
361
362 #define gen6_for_all_pdes(pt, ppgtt, iter)  \
363         for (iter = 0;          \
364              pt = ppgtt->pd.page_table[iter], iter < I915_PDES; \
365              iter++)
366
367 static inline uint32_t i915_pte_index(uint64_t address, uint32_t pde_shift)
368 {
369         const uint32_t mask = NUM_PTE(pde_shift) - 1;
370
371         return (address >> PAGE_SHIFT) & mask;
372 }
373
374 /* Helper to counts the number of PTEs within the given length. This count
375  * does not cross a page table boundary, so the max value would be
376  * GEN6_PTES for GEN6, and GEN8_PTES for GEN8.
377 */
378 static inline uint32_t i915_pte_count(uint64_t addr, size_t length,
379                                       uint32_t pde_shift)
380 {
381         const uint64_t mask = ~((1 << pde_shift) - 1);
382         uint64_t end;
383
384         WARN_ON(length == 0);
385         WARN_ON(offset_in_page(addr|length));
386
387         end = addr + length;
388
389         if ((addr & mask) != (end & mask))
390                 return NUM_PTE(pde_shift) - i915_pte_index(addr, pde_shift);
391
392         return i915_pte_index(end, pde_shift) - i915_pte_index(addr, pde_shift);
393 }
394
395 static inline uint32_t i915_pde_index(uint64_t addr, uint32_t shift)
396 {
397         return (addr >> shift) & I915_PDE_MASK;
398 }
399
400 static inline uint32_t gen6_pte_index(uint32_t addr)
401 {
402         return i915_pte_index(addr, GEN6_PDE_SHIFT);
403 }
404
405 static inline size_t gen6_pte_count(uint32_t addr, uint32_t length)
406 {
407         return i915_pte_count(addr, length, GEN6_PDE_SHIFT);
408 }
409
410 static inline uint32_t gen6_pde_index(uint32_t addr)
411 {
412         return i915_pde_index(addr, GEN6_PDE_SHIFT);
413 }
414
415 /* Equivalent to the gen6 version, For each pde iterates over every pde
416  * between from start until start + length. On gen8+ it simply iterates
417  * over every page directory entry in a page directory.
418  */
419 #define gen8_for_each_pde(pt, pd, start, length, temp, iter)            \
420         for (iter = gen8_pde_index(start); \
421              pt = (pd)->page_table[iter], length > 0 && iter < I915_PDES;       \
422              iter++,                            \
423              temp = ALIGN(start+1, 1 << GEN8_PDE_SHIFT) - start,        \
424              temp = min(temp, length),                                  \
425              start += temp, length -= temp)
426
427 #define gen8_for_each_pdpe(pd, pdp, start, length, temp, iter)          \
428         for (iter = gen8_pdpe_index(start);     \
429              pd = (pdp)->page_directory[iter], length > 0 && iter < GEN8_LEGACY_PDPES;  \
430              iter++,                            \
431              temp = ALIGN(start+1, 1 << GEN8_PDPE_SHIFT) - start,       \
432              temp = min(temp, length),                                  \
433              start += temp, length -= temp)
434
435 /* Clamp length to the next page_directory boundary */
436 static inline uint64_t gen8_clamp_pd(uint64_t start, uint64_t length)
437 {
438         uint64_t next_pd = ALIGN(start + 1, 1 << GEN8_PDPE_SHIFT);
439
440         if (next_pd > (start + length))
441                 return length;
442
443         return next_pd - start;
444 }
445
446 static inline uint32_t gen8_pte_index(uint64_t address)
447 {
448         return i915_pte_index(address, GEN8_PDE_SHIFT);
449 }
450
451 static inline uint32_t gen8_pde_index(uint64_t address)
452 {
453         return i915_pde_index(address, GEN8_PDE_SHIFT);
454 }
455
456 static inline uint32_t gen8_pdpe_index(uint64_t address)
457 {
458         return (address >> GEN8_PDPE_SHIFT) & GEN8_PDPE_MASK;
459 }
460
461 static inline uint32_t gen8_pml4e_index(uint64_t address)
462 {
463         WARN_ON(1); /* For 64B */
464         return 0;
465 }
466
467 static inline size_t gen8_pte_count(uint64_t address, uint64_t length)
468 {
469         return i915_pte_count(address, length, GEN8_PDE_SHIFT);
470 }
471
472 int i915_gem_gtt_init(struct drm_device *dev);
473 void i915_gem_init_global_gtt(struct drm_device *dev);
474 void i915_global_gtt_cleanup(struct drm_device *dev);
475
476
477 int i915_ppgtt_init(struct drm_device *dev, struct i915_hw_ppgtt *ppgtt);
478 int i915_ppgtt_init_hw(struct drm_device *dev);
479 void i915_ppgtt_release(struct kref *kref);
480 struct i915_hw_ppgtt *i915_ppgtt_create(struct drm_device *dev,
481                                         struct drm_i915_file_private *fpriv);
482 static inline void i915_ppgtt_get(struct i915_hw_ppgtt *ppgtt)
483 {
484         if (ppgtt)
485                 kref_get(&ppgtt->ref);
486 }
487 static inline void i915_ppgtt_put(struct i915_hw_ppgtt *ppgtt)
488 {
489         if (ppgtt)
490                 kref_put(&ppgtt->ref, i915_ppgtt_release);
491 }
492
493 void i915_check_and_clear_faults(struct drm_device *dev);
494 void i915_gem_suspend_gtt_mappings(struct drm_device *dev);
495 void i915_gem_restore_gtt_mappings(struct drm_device *dev);
496
497 int __must_check i915_gem_gtt_prepare_object(struct drm_i915_gem_object *obj);
498 void i915_gem_gtt_finish_object(struct drm_i915_gem_object *obj);
499
500 static inline bool
501 i915_ggtt_view_equal(const struct i915_ggtt_view *a,
502                      const struct i915_ggtt_view *b)
503 {
504         if (WARN_ON(!a || !b))
505                 return false;
506
507         if (a->type != b->type)
508                 return false;
509         if (a->type == I915_GGTT_VIEW_PARTIAL)
510                 return !memcmp(&a->params, &b->params, sizeof(a->params));
511         return true;
512 }
513
514 size_t
515 i915_ggtt_view_size(struct drm_i915_gem_object *obj,
516                     const struct i915_ggtt_view *view);
517
518 #endif