drivers/gpu/drm/radeon/radeon_gart.c

   1 /*
   2  * Copyright 2008 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  * Copyright 2008 Red Hat Inc.
   4  * Copyright 2009 Jerome Glisse.
   5  *
   6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   7  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   8  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   9  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
  10  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
  11  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  12  *
  13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  14  * all copies or substantial portions of the Software.
  15  *
  16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
  19  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
  20  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
  21  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
  22  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  23  *
  24  * Authors: Dave Airlie
  25  *          Alex Deucher
  26  *          Jerome Glisse
  27  */
  28 #include <drm/drmP.h>
  29 #include <drm/radeon_drm.h>
  30 #include "radeon.h"
  31 #include "radeon_reg.h"
  32
  33 /*
  34  * GART
  35  * The GART (Graphics Aperture Remapping Table) is an aperture
  36  * in the GPU's address space.  System pages can be mapped into
  37  * the aperture and look like contiguous pages from the GPU's
  38  * perspective.  A page table maps the pages in the aperture
  39  * to the actual backing pages in system memory.
  40  *
  41  * Radeon GPUs support both an internal GART, as described above,
  42  * and AGP.  AGP works similarly, but the GART table is configured
  43  * and maintained by the northbridge rather than the driver.
  44  * Radeon hw has a separate AGP aperture that is programmed to
  45  * point to the AGP aperture provided by the northbridge and the
  46  * requests are passed through to the northbridge aperture.
  47  * Both AGP and internal GART can be used at the same time, however
  48  * that is not currently supported by the driver.
  49  *
  50  * This file handles the common internal GART management.
  51  */
  52
  53 /*
  54  * Common GART table functions.
  55  */
  56 /**
  57  * radeon_gart_table_ram_alloc - allocate system ram for gart page table
  58  *
  59  * @rdev: radeon_device pointer
  60  *
  61  * Allocate system memory for GART page table
  62  * (r1xx-r3xx, non-pcie r4xx, rs400).  These asics require the
  63  * gart table to be in system memory.
  64  * Returns 0 for success, -ENOMEM for failure.
  65  */
  66 int radeon_gart_table_ram_alloc(struct radeon_device *rdev)
  67 {
  68         void *ptr;
  69
  70         ptr = pci_alloc_consistent(rdev->pdev, rdev->gart.table_size,
  71                                    &rdev->gart.table_addr);
  72         if (ptr == NULL) {
  73                 return -ENOMEM;
  74         }
  75 #ifdef CONFIG_X86
  76         if (rdev->family == CHIP_RS400 || rdev->family == CHIP_RS480 ||
  77             rdev->family == CHIP_RS690 || rdev->family == CHIP_RS740) {
  78                 set_memory_uc((unsigned long)ptr,
  79                               rdev->gart.table_size >> PAGE_SHIFT);
  80         }
  81 #endif
  82         rdev->gart.ptr = ptr;
  83         memset((void *)rdev->gart.ptr, 0, rdev->gart.table_size);
  84         return 0;
  85 }
  86
  87 /**
  88  * radeon_gart_table_ram_free - free system ram for gart page table
  89  *
  90  * @rdev: radeon_device pointer
  91  *
  92  * Free system memory for GART page table
  93  * (r1xx-r3xx, non-pcie r4xx, rs400).  These asics require the
  94  * gart table to be in system memory.
  95  */
  96 void radeon_gart_table_ram_free(struct radeon_device *rdev)
  97 {
  98         if (rdev->gart.ptr == NULL) {
  99                 return;
 100         }
 101 #ifdef CONFIG_X86
 102         if (rdev->family == CHIP_RS400 || rdev->family == CHIP_RS480 ||
 103             rdev->family == CHIP_RS690 || rdev->family == CHIP_RS740) {
 104                 set_memory_wb((unsigned long)rdev->gart.ptr,
 105                               rdev->gart.table_size >> PAGE_SHIFT);
 106         }
 107 #endif
 108         pci_free_consistent(rdev->pdev, rdev->gart.table_size,
 109                             (void *)rdev->gart.ptr,
 110                             rdev->gart.table_addr);
 111         rdev->gart.ptr = NULL;
 112         rdev->gart.table_addr = 0;
 113 }
 114
 115 /**
 116  * radeon_gart_table_vram_alloc - allocate vram for gart page table
 117  *
 118  * @rdev: radeon_device pointer
 119  *
 120  * Allocate video memory for GART page table
 121  * (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the
 122  * gart table to be in video memory.
 123  * Returns 0 for success, error for failure.
 124  */
 125 int radeon_gart_table_vram_alloc(struct radeon_device *rdev)
 126 {
 127         int r;
 128
 129         if (rdev->gart.robj == NULL) {
 130                 r = radeon_bo_create(rdev, rdev->gart.table_size,
 131                                      PAGE_SIZE, true, RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM,
 132                                      NULL, &rdev->gart.robj);
 133                 if (r) {
 134                         return r;
 135                 }
 136         }
 137         return 0;
 138 }
 139
 140 /**
 141  * radeon_gart_table_vram_pin - pin gart page table in vram
 142  *
 143  * @rdev: radeon_device pointer
 144  *
 145  * Pin the GART page table in vram so it will not be moved
 146  * by the memory manager (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the
 147  * gart table to be in video memory.
 148  * Returns 0 for success, error for failure.
 149  */
 150 int radeon_gart_table_vram_pin(struct radeon_device *rdev)
 151 {
 152         uint64_t gpu_addr;
 153         int r;
 154
 155         r = radeon_bo_reserve(rdev->gart.robj, false);
 156         if (unlikely(r != 0))
 157                 return r;
 158         r = radeon_bo_pin(rdev->gart.robj,
 159                                 RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM, &gpu_addr);
 160         if (r) {
 161                 radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
 162                 return r;
 163         }
 164         r = radeon_bo_kmap(rdev->gart.robj, &rdev->gart.ptr);
 165         if (r)
 166                 radeon_bo_unpin(rdev->gart.robj);
 167         radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
 168         rdev->gart.table_addr = gpu_addr;
 169         return r;
 170 }
 171
 172 /**
 173  * radeon_gart_table_vram_unpin - unpin gart page table in vram
 174  *
 175  * @rdev: radeon_device pointer
 176  *
 177  * Unpin the GART page table in vram (pcie r4xx, r5xx+).
 178  * These asics require the gart table to be in video memory.
 179  */
 180 void radeon_gart_table_vram_unpin(struct radeon_device *rdev)
 181 {
 182         int r;
 183
 184         if (rdev->gart.robj == NULL) {
 185                 return;
 186         }
 187         r = radeon_bo_reserve(rdev->gart.robj, false);
 188         if (likely(r == 0)) {
 189                 radeon_bo_kunmap(rdev->gart.robj);
 190                 radeon_bo_unpin(rdev->gart.robj);
 191                 radeon_bo_unreserve(rdev->gart.robj);
 192                 rdev->gart.ptr = NULL;
 193         }
 194 }
 195
 196 /**
 197  * radeon_gart_table_vram_free - free gart page table vram
 198  *
 199  * @rdev: radeon_device pointer
 200  *
 201  * Free the video memory used for the GART page table
 202  * (pcie r4xx, r5xx+).  These asics require the gart table to
 203  * be in video memory.
 204  */
 205 void radeon_gart_table_vram_free(struct radeon_device *rdev)
 206 {
 207         if (rdev->gart.robj == NULL) {
 208                 return;
 209         }
 210         radeon_gart_table_vram_unpin(rdev);
 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 = kzalloc(sizeof(void *) * rdev->gart.num_cpu_pages,
 359                                    GFP_KERNEL);
 360         if (rdev->gart.pages == NULL) {
 361                 radeon_gart_fini(rdev);
 362                 return -ENOMEM;
 363         }
 364         rdev->gart.pages_addr = kzalloc(sizeof(dma_addr_t) *
 365                                         rdev->gart.num_cpu_pages, GFP_KERNEL);
 366         if (rdev->gart.pages_addr == NULL) {
 367                 radeon_gart_fini(rdev);
 368                 return -ENOMEM;
 369         }
 370         /* set GART entry to point to the dummy page by default */
 371         for (i = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
 372                 rdev->gart.pages_addr[i] = rdev->dummy_page.addr;
 373         }
 374         return 0;
 375 }
 376
 377 /**
 378  * radeon_gart_fini - tear down the driver info for managing the gart
 379  *
 380  * @rdev: radeon_device pointer
 381  *
 382  * Tear down the gart driver info and free the dummy page (all asics).
 383  */
 384 void radeon_gart_fini(struct radeon_device *rdev)
 385 {
 386         if (rdev->gart.pages && rdev->gart.pages_addr && rdev->gart.ready) {
 387                 /* unbind pages */
 388                 radeon_gart_unbind(rdev, 0, rdev->gart.num_cpu_pages);
 389         }
 390         rdev->gart.ready = false;
 391         kfree(rdev->gart.pages);
 392         kfree(rdev->gart.pages_addr);
 393         rdev->gart.pages = NULL;
 394         rdev->gart.pages_addr = NULL;
 395
 396         radeon_dummy_page_fini(rdev);
 397 }
 398
 399 /*
 400  * GPUVM
 401  * GPUVM is similar to the legacy gart on older asics, however
 402  * rather than there being a single global gart table
 403  * for the entire GPU, there are multiple VM page tables active
 404  * at any given time.  The VM page tables can contain a mix
 405  * vram pages and system memory pages and system memory pages
 406  * can be mapped as snooped (cached system pages) or unsnooped
 407  * (uncached system pages).
 408  * Each VM has an ID associated with it and there is a page table
 409  * associated with each VMID.  When execting a command buffer,
 410  * the kernel tells the the ring what VMID to use for that command
 411  * buffer.  VMIDs are allocated dynamically as commands are submitted.
 412  * The userspace drivers maintain their own address space and the kernel
 413  * sets up their pages tables accordingly when they submit their
 414  * command buffers and a VMID is assigned.
 415  * Cayman/Trinity support up to 8 active VMs at any given time;
 416  * SI supports 16.
 417  */
 418
 419 /*
 420  * vm helpers
 421  *
 422  * TODO bind a default page at vm initialization for default address
 423  */
 424
 425 /**
 426  * radeon_vm_num_pde - return the number of page directory entries
 427  *
 428  * @rdev: radeon_device pointer
 429  *
 430  * Calculate the number of page directory entries (cayman+).
 431  */
 432 static unsigned radeon_vm_num_pdes(struct radeon_device *rdev)
 433 {
 434         return rdev->vm_manager.max_pfn >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
 435 }
 436
 437 /**
 438  * radeon_vm_directory_size - returns the size of the page directory in bytes
 439  *
 440  * @rdev: radeon_device pointer
 441  *
 442  * Calculate the size of the page directory in bytes (cayman+).
 443  */
 444 static unsigned radeon_vm_directory_size(struct radeon_device *rdev)
 445 {
 446         return RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_num_pdes(rdev) * 8);
 447 }
 448
 449 /**
 450  * radeon_vm_manager_init - init the vm manager
 451  *
 452  * @rdev: radeon_device pointer
 453  *
 454  * Init the vm manager (cayman+).
 455  * Returns 0 for success, error for failure.
 456  */
 457 int radeon_vm_manager_init(struct radeon_device *rdev)
 458 {
 459         struct radeon_vm *vm;
 460         struct radeon_bo_va *bo_va;
 461         int r;
 462         unsigned size;
 463
 464         if (!rdev->vm_manager.enabled) {
 465                 /* allocate enough for 2 full VM pts */
 466                 size = radeon_vm_directory_size(rdev);
 467                 size += rdev->vm_manager.max_pfn * 8;
 468                 size *= 2;
 469                 r = radeon_sa_bo_manager_init(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
 470                                               RADEON_GPU_PAGE_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 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, pts_size;
 612         u64 *pd_addr;
 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 retry:
 624         pd_size = RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_directory_size(rdev));
 625         r = radeon_sa_bo_new(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
 626                              &vm->page_directory, pd_size,
 627                              RADEON_GPU_PAGE_SIZE, false);
 628         if (r == -ENOMEM) {
 629                 r = radeon_vm_evict(rdev, vm);
 630                 if (r)
 631                         return r;
 632                 goto retry;
 633
 634         } else if (r) {
 635                 return r;
 636         }
 637
 638         vm->pd_gpu_addr = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_directory);
 639
 640         /* Initially clear the page directory */
 641         pd_addr = radeon_sa_bo_cpu_addr(vm->page_directory);
 642         memset(pd_addr, 0, pd_size);
 643
 644         pts_size = radeon_vm_num_pdes(rdev) * sizeof(struct radeon_sa_bo *);
 645         vm->page_tables = kzalloc(pts_size, GFP_KERNEL);
 646
 647         if (vm->page_tables == NULL) {
 648                 DRM_ERROR("Cannot allocate memory for page table array\n");
 649                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
 650                 return -ENOMEM;
 651         }
 652
 653         return 0;
 654 }
 655
 656 /**
 657  * radeon_vm_add_to_lru - add VMs page table to LRU list
 658  *
 659  * @rdev: radeon_device pointer
 660  * @vm: vm to add to LRU
 661  *
 662  * Add the allocated page table to the LRU list (cayman+).
 663  *
 664  * Global mutex must be locked!
 665  */
 666 void radeon_vm_add_to_lru(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
 667 {
 668         list_del_init(&vm->list);
 669         list_add_tail(&vm->list, &rdev->vm_manager.lru_vm);
 670 }
 671
 672 /**
 673  * radeon_vm_grab_id - allocate the next free VMID
 674  *
 675  * @rdev: radeon_device pointer
 676  * @vm: vm to allocate id for
 677  * @ring: ring we want to submit job to
 678  *
 679  * Allocate an id for the vm (cayman+).
 680  * Returns the fence we need to sync to (if any).
 681  *
 682  * Global and local mutex must be locked!
 683  */
 684 struct radeon_fence *radeon_vm_grab_id(struct radeon_device *rdev,
 685                                        struct radeon_vm *vm, int ring)
 686 {
 687         struct radeon_fence *best[RADEON_NUM_RINGS] = {};
 688         unsigned choices[2] = {};
 689         unsigned i;
 690
 691         /* check if the id is still valid */
 692         if (vm->fence && vm->fence == rdev->vm_manager.active[vm->id])
 693                 return NULL;
 694
 695         /* we definately need to flush */
 696         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
 697
 698         /* skip over VMID 0, since it is the system VM */
 699         for (i = 1; i < rdev->vm_manager.nvm; ++i) {
 700                 struct radeon_fence *fence = rdev->vm_manager.active[i];
 701
 702                 if (fence == NULL) {
 703                         /* found a free one */
 704                         vm->id = i;
 705                         return NULL;
 706                 }
 707
 708                 if (radeon_fence_is_earlier(fence, best[fence->ring])) {
 709                         best[fence->ring] = fence;
 710                         choices[fence->ring == ring ? 0 : 1] = i;
 711                 }
 712         }
 713
 714         for (i = 0; i < 2; ++i) {
 715                 if (choices[i]) {
 716                         vm->id = choices[i];
 717                         return rdev->vm_manager.active[choices[i]];
 718                 }
 719         }
 720
 721         /* should never happen */
 722         BUG();
 723         return NULL;
 724 }
 725
 726 /**
 727  * radeon_vm_fence - remember fence for vm
 728  *
 729  * @rdev: radeon_device pointer
 730  * @vm: vm we want to fence
 731  * @fence: fence to remember
 732  *
 733  * Fence the vm (cayman+).
 734  * Set the fence used to protect page table and id.
 735  *
 736  * Global and local mutex must be locked!
 737  */
 738 void radeon_vm_fence(struct radeon_device *rdev,
 739                      struct radeon_vm *vm,
 740                      struct radeon_fence *fence)
 741 {
 742         radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[vm->id]);
 743         rdev->vm_manager.active[vm->id] = radeon_fence_ref(fence);
 744
 745         radeon_fence_unref(&vm->fence);
 746         vm->fence = radeon_fence_ref(fence);
 747 }
 748
 749 /**
 750  * radeon_vm_bo_find - find the bo_va for a specific vm & bo
 751  *
 752  * @vm: requested vm
 753  * @bo: requested buffer object
 754  *
 755  * Find @bo inside the requested vm (cayman+).
 756  * Search inside the @bos vm list for the requested vm
 757  * Returns the found bo_va or NULL if none is found
 758  *
 759  * Object has to be reserved!
 760  */
 761 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_find(struct radeon_vm *vm,
 762                                        struct radeon_bo *bo)
 763 {
 764         struct radeon_bo_va *bo_va;
 765
 766         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
 767                 if (bo_va->vm == vm) {
 768                         return bo_va;
 769                 }
 770         }
 771         return NULL;
 772 }
 773
 774 /**
 775  * radeon_vm_bo_add - add a bo to a specific vm
 776  *
 777  * @rdev: radeon_device pointer
 778  * @vm: requested vm
 779  * @bo: radeon buffer object
 780  *
 781  * Add @bo into the requested vm (cayman+).
 782  * Add @bo to the list of bos associated with the vm
 783  * Returns newly added bo_va or NULL for failure
 784  *
 785  * Object has to be reserved!
 786  */
 787 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_add(struct radeon_device *rdev,
 788                                       struct radeon_vm *vm,
 789                                       struct radeon_bo *bo)
 790 {
 791         struct radeon_bo_va *bo_va;
 792
 793         bo_va = kzalloc(sizeof(struct radeon_bo_va), GFP_KERNEL);
 794         if (bo_va == NULL) {
 795                 return NULL;
 796         }
 797         bo_va->vm = vm;
 798         bo_va->bo = bo;
 799         bo_va->soffset = 0;
 800         bo_va->eoffset = 0;
 801         bo_va->flags = 0;
 802         bo_va->valid = false;
 803         bo_va->ref_count = 1;
 804         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->bo_list);
 805         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_list);
 806
 807         mutex_lock(&vm->mutex);
 808         list_add(&bo_va->vm_list, &vm->va);
 809         list_add_tail(&bo_va->bo_list, &bo->va);
 810         mutex_unlock(&vm->mutex);
 811
 812         return bo_va;
 813 }
 814
 815 /**
 816  * radeon_vm_bo_set_addr - set bos virtual address inside a vm
 817  *
 818  * @rdev: radeon_device pointer
 819  * @bo_va: bo_va to store the address
 820  * @soffset: requested offset of the buffer in the VM address space
 821  * @flags: attributes of pages (read/write/valid/etc.)
 822  *
 823  * Set offset of @bo_va (cayman+).
 824  * Validate and set the offset requested within the vm address space.
 825  * Returns 0 for success, error for failure.
 826  *
 827  * Object has to be reserved!
 828  */
 829 int radeon_vm_bo_set_addr(struct radeon_device *rdev,
 830                           struct radeon_bo_va *bo_va,
 831                           uint64_t soffset,
 832                           uint32_t flags)
 833 {
 834         uint64_t size = radeon_bo_size(bo_va->bo);
 835         uint64_t eoffset, last_offset = 0;
 836         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
 837         struct radeon_bo_va *tmp;
 838         struct list_head *head;
 839         unsigned last_pfn;
 840
 841         if (soffset) {
 842                 /* make sure object fit at this offset */
 843                 eoffset = soffset + size;
 844                 if (soffset >= eoffset) {
 845                         return -EINVAL;
 846                 }
 847
 848                 last_pfn = eoffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 849                 if (last_pfn > rdev->vm_manager.max_pfn) {
 850                         dev_err(rdev->dev, "va above limit (0x%08X > 0x%08X)\n",
 851                                 last_pfn, rdev->vm_manager.max_pfn);
 852                         return -EINVAL;
 853                 }
 854
 855         } else {
 856                 eoffset = last_pfn = 0;
 857         }
 858
 859         mutex_lock(&vm->mutex);
 860         head = &vm->va;
 861         last_offset = 0;
 862         list_for_each_entry(tmp, &vm->va, vm_list) {
 863                 if (bo_va == tmp) {
 864                         /* skip over currently modified bo */
 865                         continue;
 866                 }
 867
 868                 if (soffset >= last_offset && eoffset <= tmp->soffset) {
 869                         /* bo can be added before this one */
 870                         break;
 871                 }
 872                 if (eoffset > tmp->soffset && soffset < tmp->eoffset) {
 873                         /* bo and tmp overlap, invalid offset */
 874                         dev_err(rdev->dev, "bo %p va 0x%08X conflict with (bo %p 0x%08X 0x%08X)\n",
 875                                 bo_va->bo, (unsigned)bo_va->soffset, tmp->bo,
 876                                 (unsigned)tmp->soffset, (unsigned)tmp->eoffset);
 877                         mutex_unlock(&vm->mutex);
 878                         return -EINVAL;
 879                 }
 880                 last_offset = tmp->eoffset;
 881                 head = &tmp->vm_list;
 882         }
 883
 884         bo_va->soffset = soffset;
 885         bo_va->eoffset = eoffset;
 886         bo_va->flags = flags;
 887         bo_va->valid = false;
 888         list_move(&bo_va->vm_list, head);
 889
 890         mutex_unlock(&vm->mutex);
 891         return 0;
 892 }
 893
 894 /**
 895  * radeon_vm_map_gart - get the physical address of a gart page
 896  *
 897  * @rdev: radeon_device pointer
 898  * @addr: the unmapped addr
 899  *
 900  * Look up the physical address of the page that the pte resolves
 901  * to (cayman+).
 902  * Returns the physical address of the page.
 903  */
 904 uint64_t radeon_vm_map_gart(struct radeon_device *rdev, uint64_t addr)
 905 {
 906         uint64_t result;
 907
 908         /* page table offset */
 909         result = rdev->gart.pages_addr[addr >> PAGE_SHIFT];
 910
 911         /* in case cpu page size != gpu page size*/
 912         result |= addr & (~PAGE_MASK);
 913
 914         return result;
 915 }
 916
 917 /**
 918  * radeon_vm_update_pdes - make sure that page directory is valid
 919  *
 920  * @rdev: radeon_device pointer
 921  * @vm: requested vm
 922  * @start: start of GPU address range
 923  * @end: end of GPU address range
 924  *
 925  * Allocates new page tables if necessary
 926  * and updates the page directory (cayman+).
 927  * Returns 0 for success, error for failure.
 928  *
 929  * Global and local mutex must be locked!
 930  */
 931 static int radeon_vm_update_pdes(struct radeon_device *rdev,
 932                                  struct radeon_vm *vm,
 933                                  uint64_t start, uint64_t end)
 934 {
 935         static const uint32_t incr = RADEON_VM_PTE_COUNT * 8;
 936
 937         uint64_t last_pde = ~0, last_pt = ~0;
 938         unsigned count = 0;
 939         uint64_t pt_idx;
 940         int r;
 941
 942         start = (start / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
 943         end = (end / RADEON_GPU_PAGE_SIZE) >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
 944
 945         /* walk over the address space and update the page directory */
 946         for (pt_idx = start; pt_idx <= end; ++pt_idx) {
 947                 uint64_t pde, pt;
 948
 949                 if (vm->page_tables[pt_idx])
 950                         continue;
 951
 952 retry:
 953                 r = radeon_sa_bo_new(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
 954                                      &vm->page_tables[pt_idx],
 955                                      RADEON_VM_PTE_COUNT * 8,
 956                                      RADEON_GPU_PAGE_SIZE, false);
 957
 958                 if (r == -ENOMEM) {
 959                         r = radeon_vm_evict(rdev, vm);
 960                         if (r)
 961                                 return r;
 962                         goto retry;
 963                 } else if (r) {
 964                         return r;
 965                 }
 966
 967                 pde = vm->pd_gpu_addr + pt_idx * 8;
 968
 969                 pt = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_tables[pt_idx]);
 970
 971                 if (((last_pde + 8 * count) != pde) ||
 972                     ((last_pt + incr * count) != pt)) {
 973
 974                         if (count) {
 975                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, last_pde,
 976                                                         last_pt, count, incr,
 977                                                         RADEON_VM_PAGE_VALID);
 978                         }
 979
 980                         count = 1;
 981                         last_pde = pde;
 982                         last_pt = pt;
 983                 } else {
 984                         ++count;
 985                 }
 986         }
 987
 988         if (count) {
 989                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, last_pde, last_pt, count,
 990                                         incr, RADEON_VM_PAGE_VALID);
 991
 992         }
 993
 994         return 0;
 995 }
 996
 997 /**
 998  * radeon_vm_update_ptes - make sure that page tables are valid
 999  *
1000  * @rdev: radeon_device pointer
1001  * @vm: requested vm
1002  * @start: start of GPU address range
1003  * @end: end of GPU address range
1004  * @dst: destination address to map to
1005  * @flags: mapping flags
1006  *
1007  * Update the page tables in the range @start - @end (cayman+).
1008  *
1009  * Global and local mutex must be locked!
1010  */
1011 static void radeon_vm_update_ptes(struct radeon_device *rdev,
1012                                   struct radeon_vm *vm,
1013                                   uint64_t start, uint64_t end,
1014                                   uint64_t dst, uint32_t flags)
1015 {
1016         static const uint64_t mask = RADEON_VM_PTE_COUNT - 1;
1017
1018         uint64_t last_pte = ~0, last_dst = ~0;
1019         unsigned count = 0;
1020         uint64_t addr;
1021
1022         start = start / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1023         end = end / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1024
1025         /* walk over the address space and update the page tables */
1026         for (addr = start; addr < end; ) {
1027                 uint64_t pt_idx = addr >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
1028                 unsigned nptes;
1029                 uint64_t pte;
1030
1031                 if ((addr & ~mask) == (end & ~mask))
1032                         nptes = end - addr;
1033                 else
1034                         nptes = RADEON_VM_PTE_COUNT - (addr & mask);
1035
1036                 pte = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_tables[pt_idx]);
1037                 pte += (addr & mask) * 8;
1038
1039                 if (((last_pte + 8 * count) != pte) ||
1040                     ((count + nptes) > 1 << 11)) {
1041
1042                         if (count) {
1043                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, last_pte,
1044                                                         last_dst, count,
1045                                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE,
1046                                                         flags);
1047                         }
1048
1049                         count = nptes;
1050                         last_pte = pte;
1051                         last_dst = dst;
1052                 } else {
1053                         count += nptes;
1054                 }
1055
1056                 addr += nptes;
1057                 dst += nptes * RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1058         }
1059
1060         if (count) {
1061                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, last_pte, last_dst, count,
1062                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
1063         }
1064 }
1065
1066 /**
1067  * radeon_vm_bo_update_pte - map a bo into the vm page table
1068  *
1069  * @rdev: radeon_device pointer
1070  * @vm: requested vm
1071  * @bo: radeon buffer object
1072  * @mem: ttm mem
1073  *
1074  * Fill in the page table entries for @bo (cayman+).
1075  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
1076  *
1077  * Object have to be reserved & global and local mutex must be locked!
1078  */
1079 int radeon_vm_bo_update_pte(struct radeon_device *rdev,
1080                             struct radeon_vm *vm,
1081                             struct radeon_bo *bo,
1082                             struct ttm_mem_reg *mem)
1083 {
1084         unsigned ridx = rdev->asic->vm.pt_ring_index;
1085         struct radeon_ring *ring = &rdev->ring[ridx];
1086         struct radeon_semaphore *sem = NULL;
1087         struct radeon_bo_va *bo_va;
1088         unsigned nptes, npdes, ndw;
1089         uint64_t addr;
1090         int r;
1091
1092         /* nothing to do if vm isn't bound */
1093         if (vm->page_directory == NULL)
1094                 return 0;
1095
1096         bo_va = radeon_vm_bo_find(vm, bo);
1097         if (bo_va == NULL) {
1098                 dev_err(rdev->dev, "bo %p not in vm %p\n", bo, vm);
1099                 return -EINVAL;
1100         }
1101
1102         if (!bo_va->soffset) {
1103                 dev_err(rdev->dev, "bo %p don't has a mapping in vm %p\n",
1104                         bo, vm);
1105                 return -EINVAL;
1106         }
1107
1108         if ((bo_va->valid && mem) || (!bo_va->valid && mem == NULL))
1109                 return 0;
1110
1111         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_VALID;
1112         bo_va->flags &= ~RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
1113         if (mem) {
1114                 addr = mem->start << PAGE_SHIFT;
1115                 if (mem->mem_type != TTM_PL_SYSTEM) {
1116                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_VALID;
1117                         bo_va->valid = true;
1118                 }
1119                 if (mem->mem_type == TTM_PL_TT) {
1120                         bo_va->flags |= RADEON_VM_PAGE_SYSTEM;
1121                 } else {
1122                         addr += rdev->vm_manager.vram_base_offset;
1123                 }
1124         } else {
1125                 addr = 0;
1126                 bo_va->valid = false;
1127         }
1128
1129         if (vm->fence && radeon_fence_signaled(vm->fence)) {
1130                 radeon_fence_unref(&vm->fence);
1131         }
1132
1133         if (vm->fence && vm->fence->ring != ridx) {
1134                 r = radeon_semaphore_create(rdev, &sem);
1135                 if (r) {
1136                         return r;
1137                 }
1138         }
1139
1140         nptes = radeon_bo_ngpu_pages(bo);
1141
1142         /* assume two extra pdes in case the mapping overlaps the borders */
1143         npdes = (nptes >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) + 2;
1144
1145         /* estimate number of dw needed */
1146         /* semaphore, fence and padding */
1147         ndw = 32;
1148
1149         if (RADEON_VM_BLOCK_SIZE > 11)
1150                 /* reserve space for one header for every 2k dwords */
1151                 ndw += (nptes >> 11) * 3;
1152         else
1153                 /* reserve space for one header for
1154                     every (1 << BLOCK_SIZE) entries */
1155                 ndw += (nptes >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) * 3;
1156
1157         /* reserve space for pte addresses */
1158         ndw += nptes * 2;
1159
1160         /* reserve space for one header for every 2k dwords */
1161         ndw += (npdes >> 11) * 3;
1162
1163         /* reserve space for pde addresses */
1164         ndw += npdes * 2;
1165
1166         r = radeon_ring_lock(rdev, ring, ndw);
1167         if (r) {
1168                 return r;
1169         }
1170
1171         if (sem && radeon_fence_need_sync(vm->fence, ridx)) {
1172                 radeon_semaphore_sync_rings(rdev, sem, vm->fence->ring, ridx);
1173                 radeon_fence_note_sync(vm->fence, ridx);
1174         }
1175
1176         r = radeon_vm_update_pdes(rdev, vm, bo_va->soffset, bo_va->eoffset);
1177         if (r) {
1178                 radeon_ring_unlock_undo(rdev, ring);
1179                 return r;
1180         }
1181
1182         radeon_vm_update_ptes(rdev, vm, bo_va->soffset, bo_va->eoffset,
1183                               addr, bo_va->flags);
1184
1185         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1186         r = radeon_fence_emit(rdev, &vm->fence, ridx);
1187         if (r) {
1188                 radeon_ring_unlock_undo(rdev, ring);
1189                 return r;
1190         }
1191         radeon_ring_unlock_commit(rdev, ring);
1192         radeon_semaphore_free(rdev, &sem, vm->fence);
1193         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1194
1195         return 0;
1196 }
1197
1198 /**
1199  * radeon_vm_bo_rmv - remove a bo to a specific vm
1200  *
1201  * @rdev: radeon_device pointer
1202  * @bo_va: requested bo_va
1203  *
1204  * Remove @bo_va->bo from the requested vm (cayman+).
1205  * Remove @bo_va->bo from the list of bos associated with the bo_va->vm and
1206  * remove the ptes for @bo_va in the page table.
1207  * Returns 0 for success.
1208  *
1209  * Object have to be reserved!
1210  */
1211 int radeon_vm_bo_rmv(struct radeon_device *rdev,
1212                      struct radeon_bo_va *bo_va)
1213 {
1214         int r;
1215
1216         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
1217         mutex_lock(&bo_va->vm->mutex);
1218         r = radeon_vm_bo_update_pte(rdev, bo_va->vm, bo_va->bo, NULL);
1219         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
1220         list_del(&bo_va->vm_list);
1221         mutex_unlock(&bo_va->vm->mutex);
1222         list_del(&bo_va->bo_list);
1223
1224         kfree(bo_va);
1225         return r;
1226 }
1227
1228 /**
1229  * radeon_vm_bo_invalidate - mark the bo as invalid
1230  *
1231  * @rdev: radeon_device pointer
1232  * @vm: requested vm
1233  * @bo: radeon buffer object
1234  *
1235  * Mark @bo as invalid (cayman+).
1236  */
1237 void radeon_vm_bo_invalidate(struct radeon_device *rdev,
1238                              struct radeon_bo *bo)
1239 {
1240         struct radeon_bo_va *bo_va;
1241
1242         BUG_ON(!atomic_read(&bo->tbo.reserved));
1243         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
1244                 bo_va->valid = false;
1245         }
1246 }
1247
1248 /**
1249  * radeon_vm_init - initialize a vm instance
1250  *
1251  * @rdev: radeon_device pointer
1252  * @vm: requested vm
1253  *
1254  * Init @vm fields (cayman+).
1255  */
1256 void radeon_vm_init(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1257 {
1258         vm->id = 0;
1259         vm->fence = NULL;
1260         mutex_init(&vm->mutex);
1261         INIT_LIST_HEAD(&vm->list);
1262         INIT_LIST_HEAD(&vm->va);
1263 }
1264
1265 /**
1266  * radeon_vm_fini - tear down a vm instance
1267  *
1268  * @rdev: radeon_device pointer
1269  * @vm: requested vm
1270  *
1271  * Tear down @vm (cayman+).
1272  * Unbind the VM and remove all bos from the vm bo list
1273  */
1274 void radeon_vm_fini(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1275 {
1276         struct radeon_bo_va *bo_va, *tmp;
1277         int r;
1278
1279         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
1280         mutex_lock(&vm->mutex);
1281         radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
1282         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
1283
1284         if (!list_empty(&vm->va)) {
1285                 dev_err(rdev->dev, "still active bo inside vm\n");
1286         }
1287         list_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->va, vm_list) {
1288                 list_del_init(&bo_va->vm_list);
1289                 r = radeon_bo_reserve(bo_va->bo, false);
1290                 if (!r) {
1291                         list_del_init(&bo_va->bo_list);
1292                         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
1293                         kfree(bo_va);
1294                 }
1295         }
1296         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1297         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1298         mutex_unlock(&vm->mutex);
1299 }