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_bo_unref(&rdev->gart.robj);
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Common gart functions.
 215  */
 216 /**
 217  * radeon_gart_unbind - unbind pages from the gart page table
 218  *
 219  * @rdev: radeon_device pointer
 220  * @offset: offset into the GPU's gart aperture
 221  * @pages: number of pages to unbind
 222  *
 223  * Unbinds the requested pages from the gart page table and
 224  * replaces them with the dummy page (all asics).
 225  */
 226 void radeon_gart_unbind(struct radeon_device *rdev, unsigned offset,
 227                         int pages)
 228 {
 229         unsigned t;
 230         unsigned p;
 231         int i, j;
 232         u64 page_base;
 233
 234         if (!rdev->gart.ready) {
 235                 WARN(1, "trying to unbind memory from uninitialized GART !\n");
 236                 return;
 237         }
 238         t = offset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 239         p = t / (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
 240         for (i = 0; i < pages; i++, p++) {
 241                 if (rdev->gart.pages[p]) {
 242                         rdev->gart.pages[p] = NULL;
 243                         rdev->gart.pages_addr[p] = rdev->dummy_page.addr;
 244                         page_base = rdev->gart.pages_addr[p];
 245                         for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
 246                                 if (rdev->gart.ptr) {
 247                                         radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
 248                                 }
 249                                 page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 250                         }
 251                 }
 252         }
 253         mb();
 254         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
 255 }
 256
 257 /**
 258  * radeon_gart_bind - bind pages into the gart page table
 259  *
 260  * @rdev: radeon_device pointer
 261  * @offset: offset into the GPU's gart aperture
 262  * @pages: number of pages to bind
 263  * @pagelist: pages to bind
 264  * @dma_addr: DMA addresses of pages
 265  *
 266  * Binds the requested pages to the gart page table
 267  * (all asics).
 268  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
 269  */
 270 int radeon_gart_bind(struct radeon_device *rdev, unsigned offset,
 271                      int pages, struct page **pagelist, dma_addr_t *dma_addr)
 272 {
 273         unsigned t;
 274         unsigned p;
 275         uint64_t page_base;
 276         int i, j;
 277
 278         if (!rdev->gart.ready) {
 279                 WARN(1, "trying to bind memory to uninitialized GART !\n");
 280                 return -EINVAL;
 281         }
 282         t = offset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 283         p = t / (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE);
 284
 285         for (i = 0; i < pages; i++, p++) {
 286                 rdev->gart.pages_addr[p] = dma_addr[i];
 287                 rdev->gart.pages[p] = pagelist[i];
 288                 if (rdev->gart.ptr) {
 289                         page_base = rdev->gart.pages_addr[p];
 290                         for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
 291                                 radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
 292                                 page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 293                         }
 294                 }
 295         }
 296         mb();
 297         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
 298         return 0;
 299 }
 300
 301 /**
 302  * radeon_gart_restore - bind all pages in the gart page table
 303  *
 304  * @rdev: radeon_device pointer
 305  *
 306  * Binds all pages in the gart page table (all asics).
 307  * Used to rebuild the gart table on device startup or resume.
 308  */
 309 void radeon_gart_restore(struct radeon_device *rdev)
 310 {
 311         int i, j, t;
 312         u64 page_base;
 313
 314         if (!rdev->gart.ptr) {
 315                 return;
 316         }
 317         for (i = 0, t = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
 318                 page_base = rdev->gart.pages_addr[i];
 319                 for (j = 0; j < (PAGE_SIZE / RADEON_GPU_PAGE_SIZE); j++, t++) {
 320                         radeon_gart_set_page(rdev, t, page_base);
 321                         page_base += RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 322                 }
 323         }
 324         mb();
 325         radeon_gart_tlb_flush(rdev);
 326 }
 327
 328 /**
 329  * radeon_gart_init - init the driver info for managing the gart
 330  *
 331  * @rdev: radeon_device pointer
 332  *
 333  * Allocate the dummy page and init the gart driver info (all asics).
 334  * Returns 0 for success, error for failure.
 335  */
 336 int radeon_gart_init(struct radeon_device *rdev)
 337 {
 338         int r, i;
 339
 340         if (rdev->gart.pages) {
 341                 return 0;
 342         }
 343         /* We need PAGE_SIZE >= RADEON_GPU_PAGE_SIZE */
 344         if (PAGE_SIZE < RADEON_GPU_PAGE_SIZE) {
 345                 DRM_ERROR("Page size is smaller than GPU page size!\n");
 346                 return -EINVAL;
 347         }
 348         r = radeon_dummy_page_init(rdev);
 349         if (r)
 350                 return r;
 351         /* Compute table size */
 352         rdev->gart.num_cpu_pages = rdev->mc.gtt_size / PAGE_SIZE;
 353         rdev->gart.num_gpu_pages = rdev->mc.gtt_size / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 354         DRM_INFO("GART: num cpu pages %u, num gpu pages %u\n",
 355                  rdev->gart.num_cpu_pages, rdev->gart.num_gpu_pages);
 356         /* Allocate pages table */
 357         rdev->gart.pages = vzalloc(sizeof(void *) * rdev->gart.num_cpu_pages);
 358         if (rdev->gart.pages == NULL) {
 359                 radeon_gart_fini(rdev);
 360                 return -ENOMEM;
 361         }
 362         rdev->gart.pages_addr = vzalloc(sizeof(dma_addr_t) *
 363                                         rdev->gart.num_cpu_pages);
 364         if (rdev->gart.pages_addr == NULL) {
 365                 radeon_gart_fini(rdev);
 366                 return -ENOMEM;
 367         }
 368         /* set GART entry to point to the dummy page by default */
 369         for (i = 0; i < rdev->gart.num_cpu_pages; i++) {
 370                 rdev->gart.pages_addr[i] = rdev->dummy_page.addr;
 371         }
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 /**
 376  * radeon_gart_fini - tear down the driver info for managing the gart
 377  *
 378  * @rdev: radeon_device pointer
 379  *
 380  * Tear down the gart driver info and free the dummy page (all asics).
 381  */
 382 void radeon_gart_fini(struct radeon_device *rdev)
 383 {
 384         if (rdev->gart.pages && rdev->gart.pages_addr && rdev->gart.ready) {
 385                 /* unbind pages */
 386                 radeon_gart_unbind(rdev, 0, rdev->gart.num_cpu_pages);
 387         }
 388         rdev->gart.ready = false;
 389         vfree(rdev->gart.pages);
 390         vfree(rdev->gart.pages_addr);
 391         rdev->gart.pages = NULL;
 392         rdev->gart.pages_addr = NULL;
 393
 394         radeon_dummy_page_fini(rdev);
 395 }
 396
 397 /*
 398  * GPUVM
 399  * GPUVM is similar to the legacy gart on older asics, however
 400  * rather than there being a single global gart table
 401  * for the entire GPU, there are multiple VM page tables active
 402  * at any given time.  The VM page tables can contain a mix
 403  * vram pages and system memory pages and system memory pages
 404  * can be mapped as snooped (cached system pages) or unsnooped
 405  * (uncached system pages).
 406  * Each VM has an ID associated with it and there is a page table
 407  * associated with each VMID.  When execting a command buffer,
 408  * the kernel tells the the ring what VMID to use for that command
 409  * buffer.  VMIDs are allocated dynamically as commands are submitted.
 410  * The userspace drivers maintain their own address space and the kernel
 411  * sets up their pages tables accordingly when they submit their
 412  * command buffers and a VMID is assigned.
 413  * Cayman/Trinity support up to 8 active VMs at any given time;
 414  * SI supports 16.
 415  */
 416
 417 /*
 418  * vm helpers
 419  *
 420  * TODO bind a default page at vm initialization for default address
 421  */
 422
 423 /**
 424  * radeon_vm_num_pde - return the number of page directory entries
 425  *
 426  * @rdev: radeon_device pointer
 427  *
 428  * Calculate the number of page directory entries (cayman+).
 429  */
 430 static unsigned radeon_vm_num_pdes(struct radeon_device *rdev)
 431 {
 432         return rdev->vm_manager.max_pfn >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
 433 }
 434
 435 /**
 436  * radeon_vm_directory_size - returns the size of the page directory in bytes
 437  *
 438  * @rdev: radeon_device pointer
 439  *
 440  * Calculate the size of the page directory in bytes (cayman+).
 441  */
 442 static unsigned radeon_vm_directory_size(struct radeon_device *rdev)
 443 {
 444         return RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(radeon_vm_num_pdes(rdev) * 8);
 445 }
 446
 447 /**
 448  * radeon_vm_manager_init - init the vm manager
 449  *
 450  * @rdev: radeon_device pointer
 451  *
 452  * Init the vm manager (cayman+).
 453  * Returns 0 for success, error for failure.
 454  */
 455 int radeon_vm_manager_init(struct radeon_device *rdev)
 456 {
 457         struct radeon_vm *vm;
 458         struct radeon_bo_va *bo_va;
 459         int r;
 460         unsigned size;
 461
 462         if (!rdev->vm_manager.enabled) {
 463                 /* allocate enough for 2 full VM pts */
 464                 size = radeon_vm_directory_size(rdev);
 465                 size += rdev->vm_manager.max_pfn * 8;
 466                 size *= 2;
 467                 r = radeon_sa_bo_manager_init(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
 468                                               RADEON_GPU_PAGE_ALIGN(size),
 469                                               RADEON_VM_PTB_ALIGN_SIZE,
 470                                               RADEON_GEM_DOMAIN_VRAM);
 471                 if (r) {
 472                         dev_err(rdev->dev, "failed to allocate vm bo (%dKB)\n",
 473                                 (rdev->vm_manager.max_pfn * 8) >> 10);
 474                         return r;
 475                 }
 476
 477                 r = radeon_asic_vm_init(rdev);
 478                 if (r)
 479                         return r;
 480
 481                 rdev->vm_manager.enabled = true;
 482
 483                 r = radeon_sa_bo_manager_start(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
 484                 if (r)
 485                         return r;
 486         }
 487
 488         /* restore page table */
 489         list_for_each_entry(vm, &rdev->vm_manager.lru_vm, list) {
 490                 if (vm->page_directory == NULL)
 491                         continue;
 492
 493                 list_for_each_entry(bo_va, &vm->va, vm_list) {
 494                         bo_va->valid = false;
 495                 }
 496         }
 497         return 0;
 498 }
 499
 500 /**
 501  * radeon_vm_free_pt - free the page table for a specific vm
 502  *
 503  * @rdev: radeon_device pointer
 504  * @vm: vm to unbind
 505  *
 506  * Free the page table of a specific vm (cayman+).
 507  *
 508  * Global and local mutex must be lock!
 509  */
 510 static void radeon_vm_free_pt(struct radeon_device *rdev,
 511                                     struct radeon_vm *vm)
 512 {
 513         struct radeon_bo_va *bo_va;
 514         int i;
 515
 516         if (!vm->page_directory)
 517                 return;
 518
 519         list_del_init(&vm->list);
 520         radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
 521
 522         list_for_each_entry(bo_va, &vm->va, vm_list) {
 523                 bo_va->valid = false;
 524         }
 525
 526         if (vm->page_tables == NULL)
 527                 return;
 528
 529         for (i = 0; i < radeon_vm_num_pdes(rdev); i++)
 530                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_tables[i], vm->fence);
 531
 532         kfree(vm->page_tables);
 533 }
 534
 535 /**
 536  * radeon_vm_manager_fini - tear down the vm manager
 537  *
 538  * @rdev: radeon_device pointer
 539  *
 540  * Tear down the VM manager (cayman+).
 541  */
 542 void radeon_vm_manager_fini(struct radeon_device *rdev)
 543 {
 544         struct radeon_vm *vm, *tmp;
 545         int i;
 546
 547         if (!rdev->vm_manager.enabled)
 548                 return;
 549
 550         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
 551         /* free all allocated page tables */
 552         list_for_each_entry_safe(vm, tmp, &rdev->vm_manager.lru_vm, list) {
 553                 mutex_lock(&vm->mutex);
 554                 radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
 555                 mutex_unlock(&vm->mutex);
 556         }
 557         for (i = 0; i < RADEON_NUM_VM; ++i) {
 558                 radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[i]);
 559         }
 560         radeon_asic_vm_fini(rdev);
 561         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
 562
 563         radeon_sa_bo_manager_suspend(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
 564         radeon_sa_bo_manager_fini(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager);
 565         rdev->vm_manager.enabled = false;
 566 }
 567
 568 /**
 569  * radeon_vm_evict - evict page table to make room for new one
 570  *
 571  * @rdev: radeon_device pointer
 572  * @vm: VM we want to allocate something for
 573  *
 574  * Evict a VM from the lru, making sure that it isn't @vm. (cayman+).
 575  * Returns 0 for success, -ENOMEM for failure.
 576  *
 577  * Global and local mutex must be locked!
 578  */
 579 static int radeon_vm_evict(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
 580 {
 581         struct radeon_vm *vm_evict;
 582
 583         if (list_empty(&rdev->vm_manager.lru_vm))
 584                 return -ENOMEM;
 585
 586         vm_evict = list_first_entry(&rdev->vm_manager.lru_vm,
 587                                     struct radeon_vm, list);
 588         if (vm_evict == vm)
 589                 return -ENOMEM;
 590
 591         mutex_lock(&vm_evict->mutex);
 592         radeon_vm_free_pt(rdev, vm_evict);
 593         mutex_unlock(&vm_evict->mutex);
 594         return 0;
 595 }
 596
 597 /**
 598  * radeon_vm_alloc_pt - allocates a page table for a VM
 599  *
 600  * @rdev: radeon_device pointer
 601  * @vm: vm to bind
 602  *
 603  * Allocate a page table for the requested vm (cayman+).
 604  * Returns 0 for success, error for failure.
 605  *
 606  * Global and local mutex must be locked!
 607  */
 608 int radeon_vm_alloc_pt(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
 609 {
 610         unsigned pd_size, pts_size;
 611         u64 *pd_addr;
 612         int r;
 613
 614         if (vm == NULL) {
 615                 return -EINVAL;
 616         }
 617
 618         if (vm->page_directory != NULL) {
 619                 return 0;
 620         }
 621
 622 retry:
 623         pd_size = radeon_vm_directory_size(rdev);
 624         r = radeon_sa_bo_new(rdev, &rdev->vm_manager.sa_manager,
 625                              &vm->page_directory, pd_size,
 626                              RADEON_VM_PTB_ALIGN_SIZE, false);
 627         if (r == -ENOMEM) {
 628                 r = radeon_vm_evict(rdev, vm);
 629                 if (r)
 630                         return r;
 631                 goto retry;
 632
 633         } else if (r) {
 634                 return r;
 635         }
 636
 637         vm->pd_gpu_addr = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_directory);
 638
 639         /* Initially clear the page directory */
 640         pd_addr = radeon_sa_bo_cpu_addr(vm->page_directory);
 641         memset(pd_addr, 0, pd_size);
 642
 643         pts_size = radeon_vm_num_pdes(rdev) * sizeof(struct radeon_sa_bo *);
 644         vm->page_tables = kzalloc(pts_size, GFP_KERNEL);
 645
 646         if (vm->page_tables == NULL) {
 647                 DRM_ERROR("Cannot allocate memory for page table array\n");
 648                 radeon_sa_bo_free(rdev, &vm->page_directory, vm->fence);
 649                 return -ENOMEM;
 650         }
 651
 652         return 0;
 653 }
 654
 655 /**
 656  * radeon_vm_add_to_lru - add VMs page table to LRU list
 657  *
 658  * @rdev: radeon_device pointer
 659  * @vm: vm to add to LRU
 660  *
 661  * Add the allocated page table to the LRU list (cayman+).
 662  *
 663  * Global mutex must be locked!
 664  */
 665 void radeon_vm_add_to_lru(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
 666 {
 667         list_del_init(&vm->list);
 668         list_add_tail(&vm->list, &rdev->vm_manager.lru_vm);
 669 }
 670
 671 /**
 672  * radeon_vm_grab_id - allocate the next free VMID
 673  *
 674  * @rdev: radeon_device pointer
 675  * @vm: vm to allocate id for
 676  * @ring: ring we want to submit job to
 677  *
 678  * Allocate an id for the vm (cayman+).
 679  * Returns the fence we need to sync to (if any).
 680  *
 681  * Global and local mutex must be locked!
 682  */
 683 struct radeon_fence *radeon_vm_grab_id(struct radeon_device *rdev,
 684                                        struct radeon_vm *vm, int ring)
 685 {
 686         struct radeon_fence *best[RADEON_NUM_RINGS] = {};
 687         unsigned choices[2] = {};
 688         unsigned i;
 689
 690         /* check if the id is still valid */
 691         if (vm->fence && vm->fence == rdev->vm_manager.active[vm->id])
 692                 return NULL;
 693
 694         /* we definately need to flush */
 695         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
 696
 697         /* skip over VMID 0, since it is the system VM */
 698         for (i = 1; i < rdev->vm_manager.nvm; ++i) {
 699                 struct radeon_fence *fence = rdev->vm_manager.active[i];
 700
 701                 if (fence == NULL) {
 702                         /* found a free one */
 703                         vm->id = i;
 704                         return NULL;
 705                 }
 706
 707                 if (radeon_fence_is_earlier(fence, best[fence->ring])) {
 708                         best[fence->ring] = fence;
 709                         choices[fence->ring == ring ? 0 : 1] = i;
 710                 }
 711         }
 712
 713         for (i = 0; i < 2; ++i) {
 714                 if (choices[i]) {
 715                         vm->id = choices[i];
 716                         return rdev->vm_manager.active[choices[i]];
 717                 }
 718         }
 719
 720         /* should never happen */
 721         BUG();
 722         return NULL;
 723 }
 724
 725 /**
 726  * radeon_vm_fence - remember fence for vm
 727  *
 728  * @rdev: radeon_device pointer
 729  * @vm: vm we want to fence
 730  * @fence: fence to remember
 731  *
 732  * Fence the vm (cayman+).
 733  * Set the fence used to protect page table and id.
 734  *
 735  * Global and local mutex must be locked!
 736  */
 737 void radeon_vm_fence(struct radeon_device *rdev,
 738                      struct radeon_vm *vm,
 739                      struct radeon_fence *fence)
 740 {
 741         radeon_fence_unref(&rdev->vm_manager.active[vm->id]);
 742         rdev->vm_manager.active[vm->id] = radeon_fence_ref(fence);
 743
 744         radeon_fence_unref(&vm->fence);
 745         vm->fence = radeon_fence_ref(fence);
 746 }
 747
 748 /**
 749  * radeon_vm_bo_find - find the bo_va for a specific vm & bo
 750  *
 751  * @vm: requested vm
 752  * @bo: requested buffer object
 753  *
 754  * Find @bo inside the requested vm (cayman+).
 755  * Search inside the @bos vm list for the requested vm
 756  * Returns the found bo_va or NULL if none is found
 757  *
 758  * Object has to be reserved!
 759  */
 760 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_find(struct radeon_vm *vm,
 761                                        struct radeon_bo *bo)
 762 {
 763         struct radeon_bo_va *bo_va;
 764
 765         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
 766                 if (bo_va->vm == vm) {
 767                         return bo_va;
 768                 }
 769         }
 770         return NULL;
 771 }
 772
 773 /**
 774  * radeon_vm_bo_add - add a bo to a specific vm
 775  *
 776  * @rdev: radeon_device pointer
 777  * @vm: requested vm
 778  * @bo: radeon buffer object
 779  *
 780  * Add @bo into the requested vm (cayman+).
 781  * Add @bo to the list of bos associated with the vm
 782  * Returns newly added bo_va or NULL for failure
 783  *
 784  * Object has to be reserved!
 785  */
 786 struct radeon_bo_va *radeon_vm_bo_add(struct radeon_device *rdev,
 787                                       struct radeon_vm *vm,
 788                                       struct radeon_bo *bo)
 789 {
 790         struct radeon_bo_va *bo_va;
 791
 792         bo_va = kzalloc(sizeof(struct radeon_bo_va), GFP_KERNEL);
 793         if (bo_va == NULL) {
 794                 return NULL;
 795         }
 796         bo_va->vm = vm;
 797         bo_va->bo = bo;
 798         bo_va->soffset = 0;
 799         bo_va->eoffset = 0;
 800         bo_va->flags = 0;
 801         bo_va->valid = false;
 802         bo_va->ref_count = 1;
 803         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->bo_list);
 804         INIT_LIST_HEAD(&bo_va->vm_list);
 805
 806         mutex_lock(&vm->mutex);
 807         list_add(&bo_va->vm_list, &vm->va);
 808         list_add_tail(&bo_va->bo_list, &bo->va);
 809         mutex_unlock(&vm->mutex);
 810
 811         return bo_va;
 812 }
 813
 814 /**
 815  * radeon_vm_bo_set_addr - set bos virtual address inside a vm
 816  *
 817  * @rdev: radeon_device pointer
 818  * @bo_va: bo_va to store the address
 819  * @soffset: requested offset of the buffer in the VM address space
 820  * @flags: attributes of pages (read/write/valid/etc.)
 821  *
 822  * Set offset of @bo_va (cayman+).
 823  * Validate and set the offset requested within the vm address space.
 824  * Returns 0 for success, error for failure.
 825  *
 826  * Object has to be reserved!
 827  */
 828 int radeon_vm_bo_set_addr(struct radeon_device *rdev,
 829                           struct radeon_bo_va *bo_va,
 830                           uint64_t soffset,
 831                           uint32_t flags)
 832 {
 833         uint64_t size = radeon_bo_size(bo_va->bo);
 834         uint64_t eoffset, last_offset = 0;
 835         struct radeon_vm *vm = bo_va->vm;
 836         struct radeon_bo_va *tmp;
 837         struct list_head *head;
 838         unsigned last_pfn;
 839
 840         if (soffset) {
 841                 /* make sure object fit at this offset */
 842                 eoffset = soffset + size;
 843                 if (soffset >= eoffset) {
 844                         return -EINVAL;
 845                 }
 846
 847                 last_pfn = eoffset / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
 848                 if (last_pfn > rdev->vm_manager.max_pfn) {
 849                         dev_err(rdev->dev, "va above limit (0x%08X > 0x%08X)\n",
 850                                 last_pfn, rdev->vm_manager.max_pfn);
 851                         return -EINVAL;
 852                 }
 853
 854         } else {
 855                 eoffset = last_pfn = 0;
 856         }
 857
 858         mutex_lock(&vm->mutex);
 859         head = &vm->va;
 860         last_offset = 0;
 861         list_for_each_entry(tmp, &vm->va, vm_list) {
 862                 if (bo_va == tmp) {
 863                         /* skip over currently modified bo */
 864                         continue;
 865                 }
 866
 867                 if (soffset >= last_offset && eoffset <= tmp->soffset) {
 868                         /* bo can be added before this one */
 869                         break;
 870                 }
 871                 if (eoffset > tmp->soffset && soffset < tmp->eoffset) {
 872                         /* bo and tmp overlap, invalid offset */
 873                         dev_err(rdev->dev, "bo %p va 0x%08X conflict with (bo %p 0x%08X 0x%08X)\n",
 874                                 bo_va->bo, (unsigned)bo_va->soffset, tmp->bo,
 875                                 (unsigned)tmp->soffset, (unsigned)tmp->eoffset);
 876                         mutex_unlock(&vm->mutex);
 877                         return -EINVAL;
 878                 }
 879                 last_offset = tmp->eoffset;
 880                 head = &tmp->vm_list;
 881         }
 882
 883         bo_va->soffset = soffset;
 884         bo_va->eoffset = eoffset;
 885         bo_va->flags = flags;
 886         bo_va->valid = false;
 887         list_move(&bo_va->vm_list, head);
 888
 889         mutex_unlock(&vm->mutex);
 890         return 0;
 891 }
 892
 893 /**
 894  * radeon_vm_map_gart - get the physical address of a gart page
 895  *
 896  * @rdev: radeon_device pointer
 897  * @addr: the unmapped addr
 898  *
 899  * Look up the physical address of the page that the pte resolves
 900  * to (cayman+).
 901  * Returns the physical address of the page.
 902  */
 903 uint64_t radeon_vm_map_gart(struct radeon_device *rdev, uint64_t addr)
 904 {
 905         uint64_t result;
 906
 907         /* page table offset */
 908         result = rdev->gart.pages_addr[addr >> PAGE_SHIFT];
 909
 910         /* in case cpu page size != gpu page size*/
 911         result |= addr & (~PAGE_MASK);
 912
 913         return result;
 914 }
 915
 916 /**
 917  * radeon_vm_update_pdes - make sure that page directory is valid
 918  *
 919  * @rdev: radeon_device pointer
 920  * @vm: requested vm
 921  * @start: start of GPU address range
 922  * @end: end of GPU address range
 923  *
 924  * Allocates new page tables if necessary
 925  * and updates the page directory (cayman+).
 926  * Returns 0 for success, error for failure.
 927  *
 928  * Global and local mutex must be locked!
 929  */
 930 static int radeon_vm_update_pdes(struct radeon_device *rdev,
 931                                  struct radeon_vm *vm,
 932                                  struct radeon_ib *ib,
 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, ib, 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, ib, 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                                   struct radeon_ib *ib,
1014                                   uint64_t start, uint64_t end,
1015                                   uint64_t dst, uint32_t flags)
1016 {
1017         static const uint64_t mask = RADEON_VM_PTE_COUNT - 1;
1018
1019         uint64_t last_pte = ~0, last_dst = ~0;
1020         unsigned count = 0;
1021         uint64_t addr;
1022
1023         start = start / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1024         end = end / RADEON_GPU_PAGE_SIZE;
1025
1026         /* walk over the address space and update the page tables */
1027         for (addr = start; addr < end; ) {
1028                 uint64_t pt_idx = addr >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE;
1029                 unsigned nptes;
1030                 uint64_t pte;
1031
1032                 if ((addr & ~mask) == (end & ~mask))
1033                         nptes = end - addr;
1034                 else
1035                         nptes = RADEON_VM_PTE_COUNT - (addr & mask);
1036
1037                 pte = radeon_sa_bo_gpu_addr(vm->page_tables[pt_idx]);
1038                 pte += (addr & mask) * 8;
1039
1040                 if ((last_pte + 8 * count) != pte) {
1041
1042                         if (count) {
1043                                 radeon_asic_vm_set_page(rdev, ib, 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, ib, last_pte,
1062                                         last_dst, count,
1063                                         RADEON_GPU_PAGE_SIZE, flags);
1064         }
1065 }
1066
1067 /**
1068  * radeon_vm_bo_update_pte - map a bo into the vm page table
1069  *
1070  * @rdev: radeon_device pointer
1071  * @vm: requested vm
1072  * @bo: radeon buffer object
1073  * @mem: ttm mem
1074  *
1075  * Fill in the page table entries for @bo (cayman+).
1076  * Returns 0 for success, -EINVAL for failure.
1077  *
1078  * Object have to be reserved & global and local mutex must be locked!
1079  */
1080 int radeon_vm_bo_update_pte(struct radeon_device *rdev,
1081                             struct radeon_vm *vm,
1082                             struct radeon_bo *bo,
1083                             struct ttm_mem_reg *mem)
1084 {
1085         unsigned ridx = rdev->asic->vm.pt_ring_index;
1086         struct radeon_ib ib;
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         nptes = radeon_bo_ngpu_pages(bo);
1130
1131         /* assume two extra pdes in case the mapping overlaps the borders */
1132         npdes = (nptes >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) + 2;
1133
1134         /* padding, etc. */
1135         ndw = 64;
1136
1137         if (RADEON_VM_BLOCK_SIZE > 11)
1138                 /* reserve space for one header for every 2k dwords */
1139                 ndw += (nptes >> 11) * 4;
1140         else
1141                 /* reserve space for one header for
1142                     every (1 << BLOCK_SIZE) entries */
1143                 ndw += (nptes >> RADEON_VM_BLOCK_SIZE) * 4;
1144
1145         /* reserve space for pte addresses */
1146         ndw += nptes * 2;
1147
1148         /* reserve space for one header for every 2k dwords */
1149         ndw += (npdes >> 11) * 4;
1150
1151         /* reserve space for pde addresses */
1152         ndw += npdes * 2;
1153
1154         /* update too big for an IB */
1155         if (ndw > 0xfffff)
1156                 return -ENOMEM;
1157
1158         r = radeon_ib_get(rdev, ridx, &ib, NULL, ndw * 4);
1159         ib.length_dw = 0;
1160
1161         r = radeon_vm_update_pdes(rdev, vm, &ib, bo_va->soffset, bo_va->eoffset);
1162         if (r) {
1163                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
1164                 return r;
1165         }
1166
1167         radeon_vm_update_ptes(rdev, vm, &ib, bo_va->soffset, bo_va->eoffset,
1168                               addr, bo_va->flags);
1169
1170         radeon_ib_sync_to(&ib, vm->fence);
1171         r = radeon_ib_schedule(rdev, &ib, NULL);
1172         if (r) {
1173                 radeon_ib_free(rdev, &ib);
1174                 return r;
1175         }
1176         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1177         vm->fence = radeon_fence_ref(ib.fence);
1178         radeon_ib_free(rdev, &ib);
1179         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1180
1181         return 0;
1182 }
1183
1184 /**
1185  * radeon_vm_bo_rmv - remove a bo to a specific vm
1186  *
1187  * @rdev: radeon_device pointer
1188  * @bo_va: requested bo_va
1189  *
1190  * Remove @bo_va->bo from the requested vm (cayman+).
1191  * Remove @bo_va->bo from the list of bos associated with the bo_va->vm and
1192  * remove the ptes for @bo_va in the page table.
1193  * Returns 0 for success.
1194  *
1195  * Object have to be reserved!
1196  */
1197 int radeon_vm_bo_rmv(struct radeon_device *rdev,
1198                      struct radeon_bo_va *bo_va)
1199 {
1200         int r = 0;
1201
1202         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
1203         mutex_lock(&bo_va->vm->mutex);
1204         if (bo_va->soffset) {
1205                 r = radeon_vm_bo_update_pte(rdev, bo_va->vm, bo_va->bo, NULL);
1206         }
1207         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
1208         list_del(&bo_va->vm_list);
1209         mutex_unlock(&bo_va->vm->mutex);
1210         list_del(&bo_va->bo_list);
1211
1212         kfree(bo_va);
1213         return r;
1214 }
1215
1216 /**
1217  * radeon_vm_bo_invalidate - mark the bo as invalid
1218  *
1219  * @rdev: radeon_device pointer
1220  * @vm: requested vm
1221  * @bo: radeon buffer object
1222  *
1223  * Mark @bo as invalid (cayman+).
1224  */
1225 void radeon_vm_bo_invalidate(struct radeon_device *rdev,
1226                              struct radeon_bo *bo)
1227 {
1228         struct radeon_bo_va *bo_va;
1229
1230         list_for_each_entry(bo_va, &bo->va, bo_list) {
1231                 bo_va->valid = false;
1232         }
1233 }
1234
1235 /**
1236  * radeon_vm_init - initialize a vm instance
1237  *
1238  * @rdev: radeon_device pointer
1239  * @vm: requested vm
1240  *
1241  * Init @vm fields (cayman+).
1242  */
1243 void radeon_vm_init(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1244 {
1245         vm->id = 0;
1246         vm->fence = NULL;
1247         mutex_init(&vm->mutex);
1248         INIT_LIST_HEAD(&vm->list);
1249         INIT_LIST_HEAD(&vm->va);
1250 }
1251
1252 /**
1253  * radeon_vm_fini - tear down a vm instance
1254  *
1255  * @rdev: radeon_device pointer
1256  * @vm: requested vm
1257  *
1258  * Tear down @vm (cayman+).
1259  * Unbind the VM and remove all bos from the vm bo list
1260  */
1261 void radeon_vm_fini(struct radeon_device *rdev, struct radeon_vm *vm)
1262 {
1263         struct radeon_bo_va *bo_va, *tmp;
1264         int r;
1265
1266         mutex_lock(&rdev->vm_manager.lock);
1267         mutex_lock(&vm->mutex);
1268         radeon_vm_free_pt(rdev, vm);
1269         mutex_unlock(&rdev->vm_manager.lock);
1270
1271         if (!list_empty(&vm->va)) {
1272                 dev_err(rdev->dev, "still active bo inside vm\n");
1273         }
1274         list_for_each_entry_safe(bo_va, tmp, &vm->va, vm_list) {
1275                 list_del_init(&bo_va->vm_list);
1276                 r = radeon_bo_reserve(bo_va->bo, false);
1277                 if (!r) {
1278                         list_del_init(&bo_va->bo_list);
1279                         radeon_bo_unreserve(bo_va->bo);
1280                         kfree(bo_va);
1281                 }
1282         }
1283         radeon_fence_unref(&vm->fence);
1284         radeon_fence_unref(&vm->last_flush);
1285         mutex_unlock(&vm->mutex);
1286 }