Merge branch 'vendor/GCC47'
[dragonfly.git] / sys / dev / 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  * $FreeBSD: head/sys/dev/drm2/radeon/radeon_gart.c 254885 2013-08-25 19:37:15Z dumbbell $
29  */
30
31 #include <drm/drmP.h>
32 #include <uapi_drm/radeon_drm.h>
33 #include "radeon.h"
34 #include "radeon_reg.h"
35
36 /*
37  * GART
38  * The GART (Graphics Aperture Remapping Table) is an aperture
39  * in the GPU's address space.  System pages can be mapped into
40  * the aperture and look like contiguous pages from the GPU's
41  * perspective.  A page table maps the pages in the aperture
42  * to the actual backing pages in system memory.
43  *
44  * Radeon GPUs support both an internal GART, as described above,
45  * and AGP.  AGP works similarly, but the GART table is configured
46  * and maintained by the northbridge rather than the driver.
47  * Radeon hw has a separate AGP aperture that is programmed to
48  * point to the AGP aperture provided by the northbridge and the
49  * requests are passed through to the northbridge aperture.
50  * Both AGP and internal GART can be used at the same time, however
51  * that is not currently supported by the driver.
52  *
53  * This file handles the common internal GART management.
54  */
55
56 /*
57  * Common GART table functions.
58  */
59 /**
60  * radeon_gart_table_ram_alloc - allocate system ram for gart page table
61  *
62  * @rdev: radeon_device pointer
63  *
64  * Allocate system memory for GART page table
65  * (r1xx-r3xx, non-pcie r4xx, rs400).  These asics require the
66  * gart table to be in system memory.
67  * Returns 0 for success, -ENOMEM for failure.
68  */
69 int radeon_gart_table_ram_alloc(struct radeon_device *rdev)
70 {
71         drm_dma_handle_t *dmah;
72
73         dmah = drm_pci_alloc(rdev->ddev, rdev->gart.table_size,
74             PAGE_SIZE, 0xFFFFFFFFUL);
75         if (dmah == NULL) {
76                 return -ENOMEM;
77         }
78         rdev->gart.dmah = dmah;
79         rdev->gart.ptr = dmah->vaddr;
80 #if defined(__i386) || defined(__amd64)
81         if (rdev->family == CHIP_RS400 || rdev->family == CHIP_RS480 ||
82             rdev->family == CHIP_RS690 || rdev->family == CHIP_RS740) {
83                 pmap_change_attr((vm_offset_t)rdev->gart.ptr,
84                     rdev->gart.table_size >> PAGE_SHIFT, PAT_UNCACHED);
85         }
86 #endif
87         rdev->gart.table_addr = dmah->busaddr;
88         memset((void *)rdev->gart.ptr, 0, rdev->gart.table_size);
89         return 0;
90 }
91
92 /**
93  * radeon_gart_table_ram_free - free system ram for gart page table
94  *
95  * @rdev: radeon_device pointer
96  *
97  * Free system memory for GART page table
98  * (r1xx-r3xx, non-pcie r4xx, rs400).  These asics require the
99  * gart table to be in system memory.
100  */
101 void radeon_gart_table_ram_free(struct radeon_device *rdev)
102 {
103         if (rdev->gart.ptr == NULL) {
104                 return;
105         }
106 #if defined(__i386) || defined(__amd64)
107         if (rdev->family == CHIP_RS400 || rdev->family == CHIP_RS480 ||
108             rdev->family == CHIP_RS690 || rdev->family == CHIP_RS740) {
109                 pmap_change_attr((vm_offset_t)rdev->gart.ptr,
110                     rdev->gart.table_size >> PAGE_SHIFT, PAT_WRITE_COMBINING);
111         }
112 #endif
113         drm_pci_free(rdev->ddev, rdev->gart.dmah);
114         rdev->gart.dmah = NULL;
115         rdev->gart.ptr = NULL;
116         rdev->gart.table_addr = 0;
117 }
118
119 /**
120  * radeon_gart_table_vram_alloc - allocate vram for gart page table
121  *
122  * @rdev: radeon_device pointer
123  *
124  * Allocate video memory for GART page table
125  * (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the
126  * gart table to be in video memory.
127  * Returns 0 for success, error for failure.
128  */
129 int radeon_gart_table_vram_alloc(struct radeon_device *rdev)
130 {
131         int r;
132
133         if (rdev->gart.robj == NULL) {
134                 r = radeon_bo_create(rdev, rdev->gart.table_size,
135                                      PAGE_SIZE, true, RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM,
136                                      NULL, &rdev->gart.robj);
137                 if (r) {
138                         return r;
139                 }
140         }
141         return 0;
142 }
143
144 /**
145  * radeon_gart_table_vram_pin - pin gart page table in vram
146  *
147  * @rdev: radeon_device pointer
148  *
149  * Pin the GART page table in vram so it will not be moved
150  * by the memory manager (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the
151  * gart table to be in video memory.
152  * Returns 0 for success, error for failure.
153  */
154 int radeon_gart_table_vram_pin(struct radeon_device *rdev)
155 {
156         uint64_t gpu_addr;
157         int r;
158
159         r = radeon_bo_reserve(rdev->gart.robj, false);
160         if (unlikely(r != 0))
161                 return r;
162         r = radeon_bo_pin(rdev->gart.robj,
163                                 RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM, &gpu_addr);
164         if (r) {
165                 radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
166                 return r;
167         }
168         r = radeon_bo_kmap(rdev->gart.robj, &rdev->gart.ptr);
169         if (r)
170                 radeon_bo_unpin(rdev->gart.robj);
171         radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
172         rdev->gart.table_addr = gpu_addr;
173         return r;
174 }
175
176 /**
177  * radeon_gart_table_vram_unpin - unpin gart page table in vram
178  *
179  * @rdev: radeon_device pointer
180  *
181  * Unpin the GART page table in vram (pcie r4xx, r5xx+).
182  * These asics require the gart table to be in video memory.
183  */
184 void radeon_gart_table_vram_unpin(struct radeon_device *rdev)
185 {
186         int r;
187
188         if (rdev->gart.robj == NULL) {
189                 return;
190         }
191         r = radeon_bo_reserve(rdev->gart.robj, false);
192         if (likely(r == 0)) {
193                 radeon_bo_kunmap(rdev->gart.robj);
194                 radeon_bo_unpin(rdev->gart.robj);
195                 radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
196                 rdev->gart.ptr = NULL;
197         }
198 }
199
200 /**
201  * radeon_gart_table_vram_free - free gart page table vram
202  *
203  * @rdev: radeon_device pointer
204  *
205  * Free the video memory used for the GART page table
206  * (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the gart table to
207  * be in video memory.
208  */
209 void radeon_gart_table_vram_free(struct radeon_device *rdev)
210 {
211         if (rdev->gart.robj == NULL) {
212                 return;
213         }
214         radeon_gart_table_vram_unpin(rdev);
215         radeon_bo_unref(&rdev->gart.robj);
216 }
217
218 /*
219  * Common gart functions.
220  */
221 /**
222  * radeon_gart_unbind - unbind pages from the gart page table
223  *
224  * @rdev: radeon_device pointer
225  * @offset: offset into the GPU's gart aperture
226  * @pages: number of pages to unbind
227  *
228  * Unbinds the requested pages from the gart page table and
229  * replaces them with the dummy page (all asics).
230  */
231 void radeon_gart_unbind(struct radeon_device *rdev, unsigned offset,
232                         int pages)
233 {
234         unsigned t;
235         unsigned p;
236         int i, j;
237         u64 page_base;
238
239         if (!rdev->gart.ready) {
240                 DRM_ERROR("trying to unbind memory from uninitialized GART !\n");
241                 return;
242         }
243         t = offset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
244         p = t / (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
245         for (i = 0; i < pages; i++, p++) {
246                 if (rdev->gart.pages[p]) {
247                         rdev->gart.pages[p] = NULL;
248                         rdev->gart.pages_addr[p] = rdev->dummy_page.addr;
249                         page_base = rdev->gart.pages_addr[p];
250                         for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
251                                 if (rdev->gart.ptr) {
252                                         radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
253                                 }
254                                 page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
255                         }
256                 }
257         }
258         cpu_mfence();
259         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
260 }
261
262 /**
263  * radeon_gart_bind - bind pages into the gart page table
264  *
265  * @rdev: radeon_device pointer
266  * @offset: offset into the GPU's gart aperture
267  * @pages: number of pages to bind
268  * @pagelist: pages to bind
269  * @dma_addr: DMA addresses of pages
270  *
271  * Binds the requested pages to the gart page table
272  * (all asics).
273  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
274  */
275 int radeon_gart_bind(struct radeon_device *rdev, unsigned offset,
276                      int pages, vm_page_t *pagelist, dma_addr_t *dma_addr)
277 {
278         unsigned t;
279         unsigned p;
280         uint64_t page_base;
281         int i, j;
282
283         if (!rdev->gart.ready) {
284                 DRM_ERROR("trying to bind memory to uninitialized GART !\n");
285                 return -EINVAL;
286         }
287         t = offset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
288         p = t / (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
289
290         for (i = 0; i < pages; i++, p++) {
291                 rdev->gart.pages_addr[p] = dma_addr[i];
292                 rdev->gart.pages[p] = pagelist[i];
293                 if (rdev->gart.ptr) {
294                         page_base = rdev->gart.pages_addr[p];
295                         for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
296                                 radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
297                                 page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
298                         }
299                 }
300         }
301         cpu_mfence();
302         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
303         return 0;
304 }
305
306 /**
307  * radeon_gart_restore - bind all pages in the gart page table
308  *
309  * @rdev: radeon_device pointer
310  *
311  * Binds all pages in the gart page table (all asics).
312  * Used to rebuild the gart table on device startup or resume.
313  */
314 void radeon_gart_restore(struct radeon_device *rdev)
315 {
316         int i, j, t;
317         u64 page_base;
318
319         if (!rdev->gart.ptr) {
320                 return;
321         }
322         for (i = 0, t = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
323                 page_base = rdev->gart.pages_addr[i];
324                 for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
325                         radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
326                         page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
327                 }
328         }
329         cpu_mfence();
330         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
331 }
332
333 /**
334  * radeon_gart_init - init the driver info for managing the gart
335  *
336  * @rdev: radeon_device pointer
337  *
338  * Allocate the dummy page and init the gart driver info (all asics).
339  * Returns 0 for success, error for failure.
340  */
341 int radeon_gart_init(struct radeon_device *rdev)
342 {
343         int r, i;
344
345         if (rdev->gart.pages) {
346                 return 0;
347         }
348         /* We need PAGE_SIZE >= RADEON_GPU_PAGE_SIZE */
349         if (PAGE_SIZE < RADEON_GPU_PAGE_SIZE) {
350                 DRM_ERROR("Page size is smaller than GPU page size!\n");
351                 return -EINVAL;
352         }
353         r = radeon_dummy_page_init(rdev);
354         if (r)
355                 return r;
356         /* Compute table size */
357         rdev->gart.num_cpu_pages = rdev->mc.gtt_size / PAGE_SIZE;
358         rdev->gart.num_gpu_pages = rdev->mc.gtt_size / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
359         DRM_INFO("GART: num cpu pages %u, num gpu pages %u\n",
360                  rdev->gart.num_cpu_pages, rdev->gart.num_gpu_pages);
361         /* Allocate pages table */
362         rdev->gart.pages = kmalloc(sizeof(void *) * rdev->gart.num_cpu_pages,
363                                    DRM_MEM_DRIVER, M_ZERO | M_WAITOK);
364         if (rdev->gart.pages == NULL) {
365                 radeon_gart_fini(rdev);
366                 return -ENOMEM;
367         }
368         rdev->gart.pages_addr = kmalloc(sizeof(dma_addr_t) * rdev->gart.num_cpu_pages,
369                                         DRM_MEM_DRIVER, M_ZERO | M_WAITOK);
370         if (rdev->gart.pages_addr == NULL) {
371                 radeon_gart_fini(rdev);
372                 return -ENOMEM;
373         }
374         /* set GART entry to point to the dummy page by default */
375         for (i = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
376                 rdev->gart.pages_addr[i] = rdev->dummy_page.addr;
377         }
378         return 0;
379 }
380
381 /**
382  * radeon_gart_fini - tear down the driver info for managing the gart
383  *
384  * @rdev: radeon_device pointer
385  *
386  * Tear down the gart driver info and free the dummy page (all asics).
387  */
388 void radeon_gart_fini(struct radeon_device *rdev)
389 {
390         if (rdev->gart.pages && rdev->gart.pages_addr && rdev->gart.ready) {
391                 /* unbind pages */
392                 radeon_gart_unbind(rdev, 0, rdev->gart.num_cpu_pages);
393         }
394         rdev->gart.ready = false;
395         drm_free(rdev->gart.pages, DRM_MEM_DRIVER);
396         drm_free(rdev->gart.pages_addr, DRM_MEM_DRIVER);
397         rdev->gart.pages = NULL;
398         rdev->gart.pages_addr = NULL;
399
400         radeon_dummy_page_fini(rdev);
401 }
402
403 /*
404  * GPUVM
405  * GPUVM is similar to the legacy gart on older asics, however
406  * rather than there being a single global gart table
407  * for the entire GPU, there are multiple VM page tables active
408  * at any given time.  The VM page tables can contain a mix
409  * vram pages and system memory pages and system memory pages
410  * can be mapped as snooped (cached system pages) or unsnooped
411  * (uncached system pages).
412  * Each VM has an ID associated with it and there is a page table
413  * associated with each VMID.  When execting a command buffer,
414  * the kernel tells the the ring what VMID to use for that command
415  * buffer.  VMIDs are allocated dynamically as commands are submitted.
416  * The userspace drivers maintain their own address space and the kernel
417  * sets up their pages tables accordingly when they submit their
418  * command buffers and a VMID is assigned.
419  * Cayman/Trinity support up to 8 active VMs at any given time;
420  * SI supports 16.
421  */
422
423 /*
424  * vm helpers
425  *
426  * TODO bind a default page at vm initialization for default address
427  */
428
429 /**
430  * radeon_vm_num_pde - return the number of page directory entries
431  *
432  * @rdev: radeon_device pointer
433  *
434  * Calculate the number of page directory entries (cayman+).
435  */
436 static unsigned radeon_vm_num_pdes(struct radeon_device *rdev)
437 {
438         return rdev->vm_manager.max_pfn >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
439 }
440
441 /**
442  * radeon_vm_directory_size - returns the size of the page directory in bytes
443  *
444  * @rdev: radeon_device pointer
445  *
446  * Calculate the size of the page directory in bytes (cayman+).
447  */
448 static unsigned radeon_vm_directory_size(struct radeon_device *rdev)
449 {
450         return RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_num_pdes(rdev) * 8);
451 }
452
453 /**
454  * radeon_vm_manager_init - init the vm manager
455  *
456  * @rdev: radeon_device pointer
457  *
458  * Init the vm manager (cayman+).
459  * Returns 0 for success, error for failure.
460  */
461 int radeon_vm_manager_init(struct radeon_device *rdev)
462 {
463         struct radeon_vm *vm;
464         struct radeon_bo_va *bo_va;
465         int r;
466         unsigned size;
467
468         if (!rdev->vm_manager.enabled) {
469                 /* allocate enough for 2 full VM pts */
470                 size = radeon_vm_directory_size(rdev);
471                 size += rdev->vm_manager.max_pfn * 8;
472                 size *= 2;
473                 r = radeon_sa_bo_manager_init(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
474                                               RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(size),
475                                               RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM);
476                 if (r) {
477                         dev_err(rdev->dev, "failed to allocate vm bo (%dKB)\n",
478                                 (rdev->vm_manager.max_pfn * 8) >> 10);
479                         return r;
480                 }
481
482                 r = radeon_asic_vm_init(rdev);
483                 if (r)
484                         return r;
485
486                 rdev->vm_manager.enabled = true;
487
488                 r = radeon_sa_bo_manager_start(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
489                 if (r)
490                         return r;
491         }
492
493         /* restore page table */
494         list_for_each_entry(vm, &rdev->vm_manager.lru_vm, list) {
495                 if (vm->page_directory == NULL)
496                         continue;
497
498                 list_for_each_entry(bo_va, &vm->va, vm_list) {
499                         bo_va->valid = false;
500                 }
501         }
502         return 0;
503 }
504
505 /**
506  * radeon_vm_free_pt - free the page table for a specific vm
507  *
508  * @rdev: radeon_device pointer
509  * @vm: vm to unbind
510  *
511  * Free the page table of a specific vm (cayman+).
512  *
513  * Global and local mutex must be lock!
514  */
515 static void radeon_vm_free_pt(struct radeon_device *rdev,
516                                     struct radeon_vm *vm)
517 {
518         struct radeon_bo_va *bo_va;
519         int i;
520
521         if (!vm->page_directory)
522                 return;
523
524         list_del_init(&vm->list);
525         radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
526
527         list_for_each_entry(bo_va, &vm->va, vm_list) {
528                 bo_va->valid = false;
529         }
530
531         if (vm->page_tables == NULL)
532                 return;
533
534         for (i = 0; i < radeon_vm_num_pdes(rdev); i++)
535                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_tables[i], vm->fence);
536
537         drm_free(vm->page_tables, DRM_MEM_DRIVER);
538 }
539
540 /**
541  * radeon_vm_manager_fini - tear down the vm manager
542  *
543  * @rdev: radeon_device pointer
544  *
545  * Tear down the VM manager (cayman+).
546  */
547 void radeon_vm_manager_fini(struct radeon_device *rdev)
548 {
549         struct radeon_vm *vm, *tmp;
550         int i;
551
552         if (!rdev->vm_manager.enabled)
553                 return;
554
555         lockmgr(&rdev->vm_manager.lock, LK_EXCLUSIVE);
556         /* free all allocated page tables */
557         list_for_each_entry_safe(vm, tmp, &rdev->vm_manager.lru_vm, list) {
558                 lockmgr(&vm->mutex, LK_EXCLUSIVE);
559                 radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
560                 lockmgr(&vm->mutex, LK_RELEASE);
561         }
562         for (i = 0; i < RADEON_NUM_VM; ++i) {
563                 radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[i]);
564         }
565         radeon_asic_vm_fini(rdev);
566         lockmgr(&rdev->vm_manager.lock, LK_RELEASE);
567
568         radeon_sa_bo_manager_suspend(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
569         radeon_sa_bo_manager_fini(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
570         rdev->vm_manager.enabled = false;
571 }
572
573 /**
574  * radeon_vm_evict - evict page table to make room for new one
575  *
576  * @rdev: radeon_device pointer
577  * @vm: VM we want to allocate something for
578  *
579  * Evict a VM from the lru, making sure that it isn't @vm. (cayman+).
580  * Returns 0 for success, -ENOMEM for failure.
581  *
582  * Global and local mutex must be locked!
583  */
584 static int radeon_vm_evict(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
585 {
586         struct radeon_vm *vm_evict;
587
588         if (list_empty(&rdev->vm_manager.lru_vm))
589                 return -ENOMEM;
590
591         vm_evict = list_first_entry(&rdev->vm_manager.lru_vm,
592                                     struct radeon_vm, list);
593         if (vm_evict == vm)
594                 return -ENOMEM;
595
596         lockmgr(&vm_evict->mutex, LK_EXCLUSIVE);
597         radeon_vm_free_pt(rdev, vm_evict);
598         lockmgr(&vm_evict->mutex, LK_RELEASE);
599         return 0;
600 }
601
602 /**
603  * radeon_vm_alloc_pt - allocates a page table for a VM
604  *
605  * @rdev: radeon_device pointer
606  * @vm: vm to bind
607  *
608  * Allocate a page table for the requested vm (cayman+).
609  * Returns 0 for success, error for failure.
610  *
611  * Global and local mutex must be locked!
612  */
613 int radeon_vm_alloc_pt(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
614 {
615         unsigned pd_size, pts_size;
616         u64 *pd_addr;
617         int r;
618
619         if (vm == NULL) {
620                 return -EINVAL;
621         }
622
623         if (vm->page_directory != NULL) {
624                 return 0;
625         }
626
627 retry:
628         pd_size = RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_directory_size(rdev));
629         r = radeon_sa_bo_new(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
630                              &vm->page_directory, pd_size,
631                              RADEON_GPU_PAGE_SIZE, false);
632         if (r == -ENOMEM) {
633                 r = radeon_vm_evict(rdev, vm);
634                 if (r)
635                         return r;
636                 goto retry;
637
638         } else if (r) {
639                 return r;
640         }
641
642         vm->pd_gpu_addr = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_directory);
643
644         /* Initially clear the page directory */
645         pd_addr = radeon_sa_bo_cpu_addr(vm->page_directory);
646         memset(pd_addr, 0, pd_size);
647
648         pts_size = radeon_vm_num_pdes(rdev) * sizeof(struct radeon_sa_bo *);
649         vm->page_tables = kmalloc(pts_size, DRM_MEM_DRIVER, M_ZERO | M_WAITOK);
650
651         if (vm->page_tables == NULL) {
652                 DRM_ERROR("Cannot allocate memory for page table array\n");
653                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
654                 return -ENOMEM;
655         }
656
657         return 0;
658 }
659
660 /**
661  * radeon_vm_add_to_lru - add VMs page table to LRU list
662  *
663  * @rdev: radeon_device pointer
664  * @vm: vm to add to LRU
665  *
666  * Add the allocated page table to the LRU list (cayman+).
667  *
668  * Global mutex must be locked!
669  */
670 void radeon_vm_add_to_lru(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
671 {
672         list_del_init(&vm->list);
673         list_add_tail(&vm->list, &rdev->vm_manager.lru_vm);
674 }
675
676 /**
677  * radeon_vm_grab_id - allocate the next free VMID
678  *
679  * @rdev: radeon_device pointer
680  * @vm: vm to allocate id for
681  * @ring: ring we want to submit job to
682  *
683  * Allocate an id for the vm (cayman+).
684  * Returns the fence we need to sync to (if any).
685  *
686  * Global and local mutex must be locked!
687  */
688 struct radeon_fence *radeon_vm_grab_id(struct radeon_device *rdev,
689                                        struct radeon_vm *vm, int ring)
690 {
691         struct radeon_fence *best[RADEON_NUM_RINGS] = {};
692         unsigned choices[2] = {};
693         unsigned i;
694
695         /* check if the id is still valid */
696         if (vm->fence && vm->fence == rdev->vm_manager.active[vm->id])
697                 return NULL;
698
699         /* we definately need to flush */
700         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
701
702         /* skip over VMID 0, since it is the system VM */
703         for (i = 1; i < rdev->vm_manager.nvm; ++i) {
704                 struct radeon_fence *fence = rdev->vm_manager.active[i];
705
706                 if (fence == NULL) {
707                         /* found a free one */
708                         vm->id = i;
709                         return NULL;
710                 }
711
712                 if (radeon_fence_is_earlier(fence, best[fence->ring])) {
713                         best[fence->ring] = fence;
714                         choices[fence->ring == ring ? 0 : 1] = i;
715                 }
716         }
717
718         for (i = 0; i < 2; ++i) {
719                 if (choices[i]) {
720                         vm->id = choices[i];
721                         return rdev->vm_manager.active[choices[i]];
722                 }
723         }
724
725         /* should never happen */
726         panic("%s: failed to allocate next VMID", __func__);
727         return NULL;
728 }
729
730 /**
731  * radeon_vm_fence - remember fence for vm
732  *
733  * @rdev: radeon_device pointer
734  * @vm: vm we want to fence
735  * @fence: fence to remember
736  *
737  * Fence the vm (cayman+).
738  * Set the fence used to protect page table and id.
739  *
740  * Global and local mutex must be locked!
741  */
742 void radeon_vm_fence(struct radeon_device *rdev,
743                      struct radeon_vm *vm,
744                      struct radeon_fence *fence)
745 {
746         radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[vm->id]);
747         rdev->vm_manager.active[vm->id] = radeon_fence_ref(fence);
748
749         radeon_fence_unref(&vm->fence);
750         vm->fence = radeon_fence_ref(fence);
751 }
752
753 /**
754  * radeon_vm_bo_find - find the bo_va for a specific vm & bo
755  *
756  * @vm: requested vm
757  * @bo: requested buffer object
758  *
759  * Find @bo inside the requested vm (cayman+).
760  * Search inside the @bos vm list for the requested vm
761  * Returns the found bo_va or NULL if none is found
762  *
763  * Object has to be reserved!
764  */
765 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_find(struct radeon_vm *vm,
766                                        struct radeon_bo *bo)
767 {
768         struct radeon_bo_va *bo_va;
769
770         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
771                 if (bo_va->vm == vm) {
772                         return bo_va;
773                 }
774         }
775         return NULL;
776 }
777
778 /**
779  * radeon_vm_bo_add - add a bo to a specific vm
780  *
781  * @rdev: radeon_device pointer
782  * @vm: requested vm
783  * @bo: radeon buffer object
784  *
785  * Add @bo into the requested vm (cayman+).
786  * Add @bo to the list of bos associated with the vm
787  * Returns newly added bo_va or NULL for failure
788  *
789  * Object has to be reserved!
790  */
791 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_add(struct radeon_device *rdev,
792                                       struct radeon_vm *vm,
793                                       struct radeon_bo *bo)
794 {
795         struct radeon_bo_va *bo_va;
796
797         bo_va = kmalloc(sizeof(struct radeon_bo_va), DRM_MEM_DRIVER,
798                         M_ZERO | M_WAITOK);
799         if (bo_va == NULL) {
800                 return NULL;
801         }
802         bo_va->vm = vm;
803         bo_va->bo = bo;
804         bo_va->soffset = 0;
805         bo_va->eoffset = 0;
806         bo_va->flags = 0;
807         bo_va->valid = false;
808         bo_va->ref_count = 1;
809         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->bo_list);
810         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_list);
811
812         lockmgr(&vm->mutex, LK_EXCLUSIVE);
813         list_add(&bo_va->vm_list, &vm->va);
814         list_add_tail(&bo_va->bo_list, &bo->va);
815         lockmgr(&vm->mutex, LK_RELEASE);
816
817         return bo_va;
818 }
819
820 /**
821  * radeon_vm_bo_set_addr - set bos virtual address inside a vm
822  *
823  * @rdev: radeon_device pointer
824  * @bo_va: bo_va to store the address
825  * @soffset: requested offset of the buffer in the VM address space
826  * @flags: attributes of pages (read/write/valid/etc.)
827  *
828  * Set offset of @bo_va (cayman+).
829  * Validate and set the offset requested within the vm address space.
830  * Returns 0 for success, error for failure.
831  *
832  * Object has to be reserved!
833  */
834 int radeon_vm_bo_set_addr(struct radeon_device *rdev,
835                           struct radeon_bo_va *bo_va,
836                           uint64_t soffset,
837                           uint32_t flags)
838 {
839         uint64_t size = radeon_bo_size(bo_va->bo);
840         uint64_t eoffset, last_offset = 0;
841         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
842         struct radeon_bo_va *tmp;
843         struct list_head *head;
844         unsigned last_pfn;
845
846         if (soffset) {
847                 /* make sure object fit at this offset */
848                 eoffset = soffset + size;
849                 if (soffset >= eoffset) {
850                         return -EINVAL;
851                 }
852
853                 last_pfn = eoffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
854                 if (last_pfn > rdev->vm_manager.max_pfn) {
855                         dev_err(rdev->dev, "va above limit (0x%08X > 0x%08X)\n",
856                                 last_pfn, rdev->vm_manager.max_pfn);
857                         return -EINVAL;
858                 }
859
860         } else {
861                 eoffset = last_pfn = 0;
862         }
863
864         lockmgr(&vm->mutex, LK_EXCLUSIVE);
865         head = &vm->va;
866         last_offset = 0;
867         list_for_each_entry(tmp, &vm->va, vm_list) {
868                 if (bo_va == tmp) {
869                         /* skip over currently modified bo */
870                         continue;
871                 }
872
873                 if (soffset >= last_offset && eoffset <= tmp->soffset) {
874                         /* bo can be added before this one */
875                         break;
876                 }
877                 if (eoffset > tmp->soffset && soffset < tmp->eoffset) {
878                         /* bo and tmp overlap, invalid offset */
879                         dev_err(rdev->dev, "bo %p va 0x%08X conflict with (bo %p 0x%08X 0x%08X)\n",
880                                 bo_va->bo, (unsigned)bo_va->soffset, tmp->bo,
881                                 (unsigned)tmp->soffset, (unsigned)tmp->eoffset);
882                         lockmgr(&vm->mutex, LK_RELEASE);
883                         return -EINVAL;
884                 }
885                 last_offset = tmp->eoffset;
886                 head = &tmp->vm_list;
887         }
888
889         bo_va->soffset = soffset;
890         bo_va->eoffset = eoffset;
891         bo_va->flags = flags;
892         bo_va->valid = false;
893         list_move(&bo_va->vm_list, head);
894
895         lockmgr(&vm->mutex, LK_RELEASE);
896         return 0;
897 }
898
899 /**
900  * radeon_vm_map_gart - get the physical address of a gart page
901  *
902  * @rdev: radeon_device pointer
903  * @addr: the unmapped addr
904  *
905  * Look up the physical address of the page that the pte resolves
906  * to (cayman+).
907  * Returns the physical address of the page.
908  */
909 uint64_t radeon_vm_map_gart(struct radeon_device *rdev, uint64_t addr)
910 {
911         uint64_t result;
912
913         /* page table offset */
914         result = rdev->gart.pages_addr[addr >> PAGE_SHIFT];
915
916         /* in case cpu page size != gpu page size*/
917         result |= addr & (~PAGE_MASK);
918
919         return result;
920 }
921
922 /**
923  * radeon_vm_update_pdes - make sure that page directory is valid
924  *
925  * @rdev: radeon_device pointer
926  * @vm: requested vm
927  * @start: start of GPU address range
928  * @end: end of GPU address range
929  *
930  * Allocates new page tables if necessary
931  * and updates the page directory (cayman+).
932  * Returns 0 for success, error for failure.
933  *
934  * Global and local mutex must be locked!
935  */
936 static int radeon_vm_update_pdes(struct radeon_device *rdev,
937                                  struct radeon_vm *vm,
938                                  uint64_t start, uint64_t end)
939 {
940         static const uint32_t incr = RADEON_VM_PTE_COUNT * 8;
941
942         uint64_t last_pde = ~0, last_pt = ~0;
943         unsigned count = 0;
944         uint64_t pt_idx;
945         int r;
946
947         start = (start / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
948         end = (end / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
949
950         /* walk over the address space and update the page directory */
951         for (pt_idx = start; pt_idx <= end; ++pt_idx) {
952                 uint64_t pde, pt;
953
954                 if (vm->page_tables[pt_idx])
955                         continue;
956
957 retry:
958                 r = radeon_sa_bo_new(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
959                                      &vm->page_tables[pt_idx],
960                                      RADEON_VM_PTE_COUNT * 8,
961                                      RADEON_GPU_PAGE_SIZE, false);
962
963                 if (r == -ENOMEM) {
964                         r = radeon_vm_evict(rdev, vm);
965                         if (r)
966                                 return r;
967                         goto retry;
968                 } else if (r) {
969                         return r;
970                 }
971
972                 pde = vm->pd_gpu_addr + pt_idx * 8;
973
974                 pt = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_tables[pt_idx]);
975
976                 if (((last_pde + 8 * count) != pde) ||
977                     ((last_pt + incr * count) != pt)) {
978
979                         if (count) {
980                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, last_pde,
981                                                         last_pt, count, incr,
982                                                         RADEON_VM_PAGE_VALID);
983                         }
984
985                         count = 1;
986                         last_pde = pde;
987                         last_pt = pt;
988                 } else {
989                         ++count;
990                 }
991         }
992
993         if (count) {
994                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, last_pde, last_pt, count,
995                                         incr, RADEON_VM_PAGE_VALID);
996
997         }
998
999         return 0;
1000 }
1001
1002 /**
1003  * radeon_vm_update_ptes - make sure that page tables are valid
1004  *
1005  * @rdev: radeon_device pointer
1006  * @vm: requested vm
1007  * @start: start of GPU address range
1008  * @end: end of GPU address range
1009  * @dst: destination address to map to
1010  * @flags: mapping flags
1011  *
1012  * Update the page tables in the range @start - @end (cayman+).
1013  *
1014  * Global and local mutex must be locked!
1015  */
1016 static void radeon_vm_update_ptes(struct radeon_device *rdev,
1017                                   struct radeon_vm *vm,
1018                                   uint64_t start, uint64_t end,
1019                                   uint64_t dst, uint32_t flags)
1020 {
1021         static const uint64_t mask = RADEON_VM_PTE_COUNT - 1;
1022
1023         uint64_t last_pte = ~0, last_dst = ~0;
1024         unsigned count = 0;
1025         uint64_t addr;
1026
1027         start = start / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1028         end = end / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1029
1030         /* walk over the address space and update the page tables */
1031         for (addr = start; addr < end; ) {
1032                 uint64_t pt_idx = addr >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
1033                 unsigned nptes;
1034                 uint64_t pte;
1035
1036                 if ((addr & ~mask) == (end & ~mask))
1037                         nptes = end - addr;
1038                 else
1039                         nptes = RADEON_VM_PTE_COUNT - (addr & mask);
1040
1041                 pte = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_tables[pt_idx]);
1042                 pte += (addr & mask) * 8;
1043
1044                 if ((last_pte + 8 * count) != pte) {
1045
1046                         if (count) {
1047                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, last_pte,
1048                                                         last_dst, count,
1049                                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE,
1050                                                         flags);
1051                         }
1052
1053                         count = nptes;
1054                         last_pte = pte;
1055                         last_dst = dst;
1056                 } else {
1057                         count += nptes;
1058                 }
1059
1060                 addr += nptes;
1061                 dst += nptes * RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1062         }
1063
1064         if (count) {
1065                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, last_pte, last_dst, count,
1066                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
1067         }
1068 }
1069
1070 /**
1071  * radeon_vm_bo_update_pte - map a bo into the vm page table
1072  *
1073  * @rdev: radeon_device pointer
1074  * @vm: requested vm
1075  * @bo: radeon buffer object
1076  * @mem: ttm mem
1077  *
1078  * Fill in the page table entries for @bo (cayman+).
1079  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
1080  *
1081  * Object have to be reserved & global and local mutex must be locked!
1082  */
1083 int radeon_vm_bo_update_pte(struct radeon_device *rdev,
1084                             struct radeon_vm *vm,
1085                             struct radeon_bo *bo,
1086                             struct ttm_mem_reg *mem)
1087 {
1088         unsigned ridx = rdev->asic->vm.pt_ring_index;
1089         struct radeon_ring *ring = &rdev->ring[ridx];
1090         struct radeon_semaphore *sem = NULL;
1091         struct radeon_bo_va *bo_va;
1092         unsigned nptes, npdes, ndw;
1093         uint64_t addr;
1094         int r;
1095
1096         /* nothing to do if vm isn't bound */
1097         if (vm->page_directory == NULL)
1098                 return 0;
1099
1100         bo_va = radeon_vm_bo_find(vm, bo);
1101         if (bo_va == NULL) {
1102                 dev_err(rdev->dev, "bo %p not in vm %p\n", bo, vm);
1103                 return -EINVAL;
1104         }
1105
1106         if (!bo_va->soffset) {
1107                 dev_err(rdev->dev, "bo %p don't has a mapping in vm %p\n",
1108                         bo, vm);
1109                 return -EINVAL;
1110         }
1111
1112         if ((bo_va->valid && mem) || (!bo_va->valid && mem == NULL))
1113                 return 0;
1114
1115         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_VALID;
1116         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
1117         if (mem) {
1118                 addr = mem->start << PAGE_SHIFT;
1119                 if (mem->mem_type != TTM_PL_SYSTEM) {
1120                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_VALID;
1121                         bo_va->valid = true;
1122                 }
1123                 if (mem->mem_type == TTM_PL_TT) {
1124                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
1125                 } else {
1126                         addr += rdev->vm_manager.vram_base_offset;
1127                 }
1128         } else {
1129                 addr = 0;
1130                 bo_va->valid = false;
1131         }
1132
1133         if (vm->fence && radeon_fence_signaled(vm->fence)) {
1134                 radeon_fence_unref(&vm->fence);
1135         }
1136
1137         if (vm->fence && vm->fence->ring != ridx) {
1138                 r = radeon_semaphore_create(rdev, &sem);
1139                 if (r) {
1140                         return r;
1141                 }
1142         }
1143
1144         nptes = radeon_bo_ngpu_pages(bo);
1145
1146         /* assume two extra pdes in case the mapping overlaps the borders */
1147         npdes = (nptes >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) + 2;
1148
1149         /* estimate number of dw needed */
1150         /* semaphore, fence and padding */
1151         ndw = 32;
1152
1153         if (RADEON_VM_BLOCK_SIZE > 11)
1154                 /* reserve space for one header for every 2k dwords */
1155                 ndw += (nptes >> 11) * 4;
1156         else
1157                 /* reserve space for one header for
1158                     every (1 << BLOCK_SIZE) entries */
1159                 ndw += (nptes >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) * 4;
1160
1161         /* reserve space for pte addresses */
1162         ndw += nptes * 2;
1163
1164         /* reserve space for one header for every 2k dwords */
1165         ndw += (npdes >> 11) * 4;
1166
1167         /* reserve space for pde addresses */
1168         ndw += npdes * 2;
1169
1170         r = radeon_ring_lock(rdev, ring, ndw);
1171         if (r) {
1172                 return r;
1173         }
1174
1175         if (sem && radeon_fence_need_sync(vm->fence, ridx)) {
1176                 radeon_semaphore_sync_rings(rdev, sem, vm->fence->ring, ridx);
1177                 radeon_fence_note_sync(vm->fence, ridx);
1178         }
1179
1180         r = radeon_vm_update_pdes(rdev, vm, bo_va->soffset, bo_va->eoffset);
1181         if (r) {
1182                 radeon_ring_unlock_undo(rdev, ring);
1183                 return r;
1184         }
1185
1186         radeon_vm_update_ptes(rdev, vm, bo_va->soffset, bo_va->eoffset,
1187                               addr, bo_va->flags);
1188
1189         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1190         r = radeon_fence_emit(rdev, &vm->fence, ridx);
1191         if (r) {
1192                 radeon_ring_unlock_undo(rdev, ring);
1193                 return r;
1194         }
1195         radeon_ring_unlock_commit(rdev, ring);
1196         radeon_semaphore_free(rdev, &sem, vm->fence);
1197         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1198
1199         return 0;
1200 }
1201
1202 /**
1203  * radeon_vm_bo_rmv - remove a bo to a specific vm
1204  *
1205  * @rdev: radeon_device pointer
1206  * @bo_va: requested bo_va
1207  *
1208  * Remove @bo_va->bo from the requested vm (cayman+).
1209  * Remove @bo_va->bo from the list of bos associated with the bo_va->vm and
1210  * remove the ptes for @bo_va in the page table.
1211  * Returns 0 for success.
1212  *
1213  * Object have to be reserved!
1214  */
1215 int radeon_vm_bo_rmv(struct radeon_device *rdev,
1216                      struct radeon_bo_va *bo_va)
1217 {
1218         int r;
1219
1220         lockmgr(&rdev->vm_manager.lock, LK_EXCLUSIVE);
1221         lockmgr(&bo_va->vm->mutex, LK_EXCLUSIVE);
1222         r = radeon_vm_bo_update_pte(rdev, bo_va->vm, bo_va->bo, NULL);
1223         lockmgr(&rdev->vm_manager.lock, LK_RELEASE);
1224         list_del(&bo_va->vm_list);
1225         lockmgr(&bo_va->vm->mutex, LK_RELEASE);
1226         list_del(&bo_va->bo_list);
1227
1228         drm_free(bo_va, DRM_MEM_DRIVER);
1229         return r;
1230 }
1231
1232 /**
1233  * radeon_vm_bo_invalidate - mark the bo as invalid
1234  *
1235  * @rdev: radeon_device pointer
1236  * @vm: requested vm
1237  * @bo: radeon buffer object
1238  *
1239  * Mark @bo as invalid (cayman+).
1240  */
1241 void radeon_vm_bo_invalidate(struct radeon_device *rdev,
1242                              struct radeon_bo *bo)
1243 {
1244         struct radeon_bo_va *bo_va;
1245
1246         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
1247                 bo_va->valid = false;
1248         }
1249 }
1250
1251 /**
1252  * radeon_vm_init - initialize a vm instance
1253  *
1254  * @rdev: radeon_device pointer
1255  * @vm: requested vm
1256  *
1257  * Init @vm fields (cayman+).
1258  */
1259 void radeon_vm_init(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1260 {
1261         vm->id = 0;
1262         vm->fence = NULL;
1263         lockinit(&vm->mutex, "rvmmtx", 0, LK_CANRECURSE);
1264         INIT_LIST_HEAD(&vm->list);
1265         INIT_LIST_HEAD(&vm->va);
1266 }
1267
1268 /**
1269  * radeon_vm_fini - tear down a vm instance
1270  *
1271  * @rdev: radeon_device pointer
1272  * @vm: requested vm
1273  *
1274  * Tear down @vm (cayman+).
1275  * Unbind the VM and remove all bos from the vm bo list
1276  */
1277 void radeon_vm_fini(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1278 {
1279         struct radeon_bo_va *bo_va, *tmp;
1280         int r;
1281
1282         lockmgr(&rdev->vm_manager.lock, LK_EXCLUSIVE);
1283         lockmgr(&vm->mutex, LK_EXCLUSIVE);
1284         radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
1285         lockmgr(&rdev->vm_manager.lock, LK_RELEASE);
1286
1287         if (!list_empty(&vm->va)) {
1288                 dev_err(rdev->dev, "still active bo inside vm\n");
1289         }
1290         list_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->va, vm_list) {
1291                 list_del_init(&bo_va->vm_list);
1292                 r = radeon_bo_reserve(bo_va->bo, false);
1293                 if (!r) {
1294                         list_del_init(&bo_va->bo_list);
1295                         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
1296                         drm_free(bo_va, DRM_MEM_DRIVER);
1297                 }
1298         }
1299         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1300         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1301         lockmgr(&vm->mutex, LK_RELEASE);
1302 }