]> git.hungrycats.org Git - linux/commitdiff
[PATCH] ppc64:Implement support for Apple DART IOMMU (PowerMac G5)
authorBenjamin Herrenschmidt <benh@kernel.crashing.org>
Fri, 27 Feb 2004 01:16:59 +0000 (17:16 -0800)
committerBenjamin Herrenschmidt <benh@kernel.crashing.org>
Fri, 27 Feb 2004 01:16:59 +0000 (17:16 -0800)
This allows us to use more than 2Gb of RAM on a PowerMac G5.  You can
also boot with iommu=off to disable it, but then you get back the 2Gb
RAM limitation.

arch/ppc64/Kconfig
arch/ppc64/kernel/Makefile
arch/ppc64/kernel/misc.S
arch/ppc64/kernel/pmac_iommu.c [new file with mode: 0644]
arch/ppc64/kernel/pmac_pci.c
arch/ppc64/kernel/prom.c
arch/ppc64/mm/hash_utils.c
include/asm-ppc64/cacheflush.h

index 4b3f1d081f38d12c4762e2049f0193fb8b3a7fb1..ccf53482a29b3a206bbb97d61aba73ecfbaf86c4 100644 (file)
@@ -89,6 +89,17 @@ config PPC_PMAC
        bool "Apple PowerMac G5 support"
        select ADB_PMU
 
+config PMAC_DART
+       bool "Enable DART/IOMMU on PowerMac (allow >2G of RAM)"
+       depends on PPC_PMAC
+       depends on EXPERIMENTAL
+       default n
+       help
+         Enabling DART makes it possible to boot a PowerMac G5 with more
+         than 2GB of memory. Note that the code is very new and untested
+         at this time, so it has to be considered experimental. Enabling
+         this might result in data loss.
+
 config PPC_PMAC64
        bool
        depends on PPC_PMAC
index 8dcb04ca2e70a5383beee8942641b635be4424ea..01c548c7195e5527199faf8ec76bb647830a7b8d 100644 (file)
@@ -50,6 +50,8 @@ obj-$(CONFIG_BOOTX_TEXT)      += btext.o
 obj-$(CONFIG_PPC_PMAC)         += pmac_setup.o pmac_feature.o pmac_pci.o \
                                   pmac_time.o pmac_nvram.o pmac_low_i2c.o \
                                   open_pic_u3.o
+obj-$(CONFIG_PMAC_DART)                += pmac_iommu.o
+
 ifdef CONFIG_SMP
 obj-$(CONFIG_PPC_PMAC)         += pmac_smp.o smp-tbsync.o
 endif
index 9778a807723de9f50c5f07430c73fa2970bb9ba1..0713cf25a22e7d40ae96734add8b202000d33b2b 100644 (file)
@@ -209,6 +209,48 @@ _GLOBAL(flush_dcache_range)
        sync
        blr
 
+/*
+ * Like above, but works on non-mapped physical addresses.
+ * Use only for non-LPAR setups ! It also assumes real mode
+ * is cacheable. Used for flushing out the DART before using
+ * it as uncacheable memory 
+ *
+ * flush_dcache_phys_range(unsigned long start, unsigned long stop)
+ *
+ *    flush all bytes from start to stop-1 inclusive
+ */
+_GLOBAL(flush_dcache_phys_range)
+       LOADADDR(r10,naca)              /* Get Naca address */
+       ld      r10,0(r10)
+       LOADADDR(r11,systemcfg)         /* Get systemcfg address */
+       ld      r11,0(r11)
+       lwz     r7,DCACHEL1LINESIZE(r11)        /* Get dcache line size */
+       addi    r5,r7,-1
+       andc    r6,r3,r5                /* round low to line bdy */
+       subf    r8,r6,r4                /* compute length */
+       add     r8,r8,r5                /* ensure we get enough */
+       lwz     r9,DCACHEL1LOGLINESIZE(r10)     /* Get log-2 of dcache line size */
+       srw.    r8,r8,r9                /* compute line count */
+       beqlr                           /* nothing to do? */
+       mfmsr   r5                      /* Disable MMU Data Relocation */
+       ori     r0,r5,MSR_DR
+       xori    r0,r0,MSR_DR
+       sync
+       mtmsr   r0
+       sync
+       isync
+       mtctr   r8
+0:     dcbst   0,r6
+       add     r6,r6,r7
+       bdnz    0b
+       sync
+       isync
+       mtmsr   r5                      /* Re-enable MMU Data Relocation */
+       sync
+       isync
+       blr
+
+
 /*
  * Flush a particular page from the data cache to RAM.
  * Note: this is necessary because the instruction cache does *not*
diff --git a/arch/ppc64/kernel/pmac_iommu.c b/arch/ppc64/kernel/pmac_iommu.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..68b24e1
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,301 @@
+/*
+ * arch/ppc64/kernel/pmac_iommu.c
+ *
+ * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@austin.ibm.com>, IBM Corporation
+ *
+ * Based on pSeries_iommu.c:
+ * Copyright (C) 2001 Mike Corrigan & Dave Engebretsen, IBM Corporation
+ * Copyright (C) 2004 Olof Johansson <olof@austin.ibm.com>, IBM Corporation
+ *
+ * Dynamic DMA mapping support, PowerMac G5 (DART)-specific parts.
+ *
+ * 
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ * 
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
+ */
+
+#include <linux/config.h>
+#include <linux/init.h>
+#include <linux/types.h>
+#include <linux/slab.h>
+#include <linux/mm.h>
+#include <linux/spinlock.h>
+#include <linux/string.h>
+#include <linux/pci.h>
+#include <linux/vmalloc.h>
+#include <asm/io.h>
+#include <asm/prom.h>
+#include <asm/rtas.h>
+#include <asm/ppcdebug.h>
+#include <asm/iommu.h>
+#include <asm/pci-bridge.h>
+#include <asm/machdep.h>
+#include <asm/abs_addr.h>
+#include <asm/cacheflush.h>
+#include "pci.h"
+
+
+/* physical base of DART registers */
+#define DART_BASE        0xf8033000UL
+
+/* Offset from base to control register */
+#define DARTCNTL   0
+/* Offset from base to exception register */
+#define DARTEXCP   0x10
+/* Offset from base to TLB tag registers */
+#define DARTTAG    0x1000
+
+
+/* Control Register fields */
+
+/* base address of table (pfn) */
+#define DARTCNTL_BASE_MASK    0xfffff
+#define DARTCNTL_BASE_SHIFT   12
+
+#define DARTCNTL_FLUSHTLB     0x400
+#define DARTCNTL_ENABLE       0x200
+
+/* size of table in pages */
+#define DARTCNTL_SIZE_MASK    0x1ff
+#define DARTCNTL_SIZE_SHIFT   0
+
+/* DART table fields */
+#define DARTMAP_VALID   0x80000000
+#define DARTMAP_RPNMASK 0x00ffffff
+
+/* Physical base address and size of the DART table */
+unsigned long dart_tablebase;
+unsigned long dart_tablesize;
+
+/* Virtual base address of the DART table */
+static u32 *dart_vbase;
+
+/* Mapped base address for the dart */
+static unsigned int *dart; 
+
+/* Dummy val that entries are set to when unused */
+static unsigned int dart_emptyval;
+
+static struct iommu_table iommu_table_pmac;
+static int dart_dirty;
+
+#define DBG(...)
+
+static inline void dart_tlb_invalidate_all(void)
+{
+       unsigned long l = 0;
+       unsigned int reg;
+       unsigned long limit;
+
+       DBG("dart: flush\n");
+
+       /* To invalidate the DART, set the DARTCNTL_FLUSHTLB bit in the
+        * control register and wait for it to clear.
+        *
+        * Gotcha: Sometimes, the DART won't detect that the bit gets
+        * set. If so, clear it and set it again.
+        */ 
+
+       limit = 0;
+
+retry:
+       reg = in_be32((unsigned int *)dart+DARTCNTL);
+       reg |= DARTCNTL_FLUSHTLB;
+       out_be32((unsigned int *)dart+DARTCNTL, reg);
+
+       l = 0;
+       while ((in_be32((unsigned int *)dart+DARTCNTL) & DARTCNTL_FLUSHTLB) &&
+               l < (1L<<limit)) {
+               l++;
+       }
+       if (l == (1L<<limit)) {
+               if (limit < 4) {
+                       limit++;
+                       reg = in_be32((unsigned int *)dart+DARTCNTL);
+                       reg &= ~DARTCNTL_FLUSHTLB;
+                       out_be32((unsigned int *)dart+DARTCNTL, reg);
+                       goto retry;
+               } else
+                       panic("U3-DART: TLB did not flush after waiting a long "
+                             "time. Buggy U3 ?");
+       }
+}
+
+static void dart_flush(struct iommu_table *tbl)
+{
+       if (dart_dirty)
+               dart_tlb_invalidate_all();
+       dart_dirty = 0;
+}
+
+static void dart_build_pmac(struct iommu_table *tbl, long index, 
+                           long npages, unsigned long uaddr,
+                           int direction)
+{
+       unsigned int *dp;
+       unsigned int rpn;
+
+       DBG("dart: build at: %lx, %lx, addr: %x\n", index, npages, uaddr);
+
+       dp = ((unsigned int*)tbl->it_base) + index;
+       
+       /* On pmac, all memory is contigous, so we can move this
+        * out of the loop.
+        */
+       while (npages--) {
+               rpn = (virt_to_absolute(uaddr)) >> PAGE_SHIFT;
+
+               *(dp++) = DARTMAP_VALID | (rpn & DARTMAP_RPNMASK);
+
+               rpn++;
+               uaddr += PAGE_SIZE;
+       }
+
+       dart_dirty = 1;
+}
+
+
+static void dart_free_pmac(struct iommu_table *tbl, long index, long npages)
+{
+       unsigned int *dp;
+       
+       /* We don't worry about flushing the TLB cache. The only drawback of
+        * not doing it is that we won't catch buggy device drivers doing
+        * bad DMAs, but then no 32-bit architecture ever does either.
+        */
+
+       DBG("dart: free at: %lx, %lx\n", index, npages);
+
+       dp  = ((unsigned int *)tbl->it_base) + index;
+               
+       while (npages--)
+               *(dp++) = dart_emptyval;
+}
+
+
+static int dart_init(struct device_node *dart_node)
+{
+       unsigned int regword;
+       unsigned int i;
+       unsigned long tmp;
+       struct page *p;
+
+       if (dart_tablebase == 0 || dart_tablesize == 0) {
+               printk(KERN_INFO "U3-DART: table not allocated, using direct DMA\n");
+               return -ENODEV;
+       }
+
+       /* Make sure nothing from the DART range remains in the CPU cache
+        * from a previous mapping that existed before the kernel took
+        * over
+        */
+       flush_dcache_phys_range(dart_tablebase, dart_tablebase + dart_tablesize);
+
+       /* Allocate a spare page to map all invalid DART pages. We need to do
+        * that to work around what looks like a problem with the HT bridge
+        * prefetching into invalid pages and corrupting data
+        */
+       tmp = __get_free_pages(GFP_ATOMIC, 1);
+       if (tmp == 0)
+               panic("U3-DART: Cannot allocate spare page !");
+       dart_emptyval = DARTMAP_VALID |
+               ((virt_to_absolute(tmp) >> PAGE_SHIFT) & DARTMAP_RPNMASK);
+
+       /* Map in DART registers. FIXME: Use device node to get base address */
+       dart = ioremap(DART_BASE, 0x7000);
+       if (dart == NULL)
+               panic("U3-DART: Cannot map registers !");
+
+       /* Set initial control register contents: table base, 
+        * table size and enable bit
+        */
+       regword = DARTCNTL_ENABLE | 
+               ((dart_tablebase >> PAGE_SHIFT) << DARTCNTL_BASE_SHIFT) |
+               (((dart_tablesize >> PAGE_SHIFT) & DARTCNTL_SIZE_MASK)
+                                << DARTCNTL_SIZE_SHIFT);
+       p = virt_to_page(dart_tablebase);
+       dart_vbase = ioremap(virt_to_absolute(dart_tablebase), dart_tablesize);
+
+       /* Fill initial table */
+       for (i = 0; i < dart_tablesize/4; i++)
+               dart_vbase[i] = dart_emptyval;
+
+       /* Initialize DART with table base and enable it. */
+       out_be32((unsigned int *)dart, regword);
+
+       /* Invalidate DART to get rid of possible stale TLBs */
+       dart_tlb_invalidate_all();
+
+       iommu_table_pmac.it_busno = 0;
+       
+       /* Units of tce entries */
+       iommu_table_pmac.it_offset = 0;
+       
+       /* Set the tce table size - measured in pages */
+       iommu_table_pmac.it_size = dart_tablesize >> PAGE_SHIFT;
+
+       /* Initialize the common IOMMU code */
+       iommu_table_pmac.it_base = (unsigned long)dart_vbase;
+       iommu_table_pmac.it_index = 0;
+       iommu_table_pmac.it_blocksize = 1;
+       iommu_table_pmac.it_entrysize = sizeof(u32);
+       iommu_init_table(&iommu_table_pmac);
+
+       /* Reserve the last page of the DART to avoid possible prefetch
+        * past the DART mapped area
+        */
+       set_bit(iommu_table_pmac.it_mapsize - 1, iommu_table_pmac.it_map);
+
+       printk(KERN_INFO "U3-DART IOMMU initialized\n");
+
+       return 0;
+}
+
+
+void iommu_setup_pmac(void)
+{
+       struct pci_dev *dev = NULL;
+       struct device_node *dn;
+
+       /* Find the DART in the device-tree */
+       dn = of_find_compatible_node(NULL, "dart", "u3-dart");
+       if (dn == NULL)
+               return;
+
+       /* Setup low level TCE operations for the core IOMMU code */
+       ppc_md.tce_build = dart_build_pmac;
+       ppc_md.tce_free  = dart_free_pmac;
+       ppc_md.tce_flush = dart_flush;
+
+       /* Initialize the DART HW */
+       if (dart_init(dn))
+               return;
+
+       /* Setup pci_dma ops */
+       pci_iommu_init();
+
+       /* We only have one iommu table on the mac for now, which makes
+        * things simple. Setup all PCI devices to point to this table
+        */
+       while ((dev = pci_find_device(PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, dev)) != NULL) {
+               dn = PCI_GET_DN(dev);
+
+               if (dn)
+                       dn->iommu_table = &iommu_table_pmac;
+       }
+}
+
+
+
+
index b1e332573e6fc00feae9b6d58d9d1caf46db8c8c..7d113cabaf658f28c29272e710e0bd43fa2aa87f 100644 (file)
@@ -26,6 +26,7 @@
 #include <asm/pci-bridge.h>
 #include <asm/machdep.h>
 #include <asm/pmac_feature.h>
+#include <asm/iommu.h>
 
 #include "pci.h"
 #include "pmac.h"
@@ -655,6 +656,11 @@ void __init pmac_pcibios_fixup(void)
                pci_read_irq_line(dev);
 
        pci_fix_bus_sysdata();
+
+#ifdef CONFIG_PMAC_DART
+       iommu_setup_pmac();
+#endif /* CONFIG_PMAC_DART */
+
 }
 
 static void __init pmac_fixup_phb_resources(void)
index ed321780de48b064c60bbfc1e99c415f885d3197..8364c3ea095c65dc312d7c307873fd0479a5fb12 100644 (file)
@@ -528,6 +528,28 @@ prom_initialize_lmb(unsigned long mem)
        union lmb_reg_property reg;
        unsigned long lmb_base, lmb_size;
        unsigned long num_regs, bytes_per_reg = (_prom->encode_phys_size*2)/8;
+       int nodart = 0;
+
+#ifdef CONFIG_PMAC_DART
+       char *opt;
+
+       opt = strstr(RELOC(cmd_line), RELOC("iommu="));
+       if (opt) {
+               prom_print(RELOC("opt is:"));
+               prom_print(opt);
+               prom_print(RELOC("\n"));
+               opt += 6;
+               while(*opt && *opt == ' ')
+                       opt++;
+               if (!strncmp(opt, RELOC("off"), 3))
+                       nodart = 1;
+       }
+#else
+       nodart = 1;
+#endif /* CONFIG_PMAC_DART */
+
+       if (nodart)
+               prom_print(RELOC("DART disabled on PowerMac !\n"));
 
        lmb_init();
 
@@ -553,8 +575,9 @@ prom_initialize_lmb(unsigned long mem)
                                lmb_base = ((unsigned long)reg.addrPM[i].address_hi) << 32;
                                lmb_base |= (unsigned long)reg.addrPM[i].address_lo;
                                lmb_size = reg.addrPM[i].size;
-                               if (lmb_base > 0x80000000ull) {
-                                       prom_print(RELOC("Skipping memory above 2Gb for now, not yet supported\n"));
+                               if (nodart && lmb_base > 0x80000000ull) {
+                                       prom_print(RELOC("Skipping memory above 2Gb for "
+                                                        "now, DART support disabled\n"));
                                        continue;
                                }
                        } else if (_prom->encode_phys_size == 32) {
@@ -733,6 +756,32 @@ prom_dump_lmb(void)
 #endif /* DEBUG_PROM */
 
 
+#ifdef CONFIG_PMAC_DART
+void prom_initialize_dart_table(void)
+{
+       unsigned long offset = reloc_offset();
+       extern unsigned long dart_tablebase;
+       extern unsigned long dart_tablesize;
+
+       /* Only reserve DART space if machine has more than 2Gb of RAM */
+       if (lmb_end_of_DRAM() <= 0x80000000ull)
+               return;
+
+       /* 512 pages is max DART tablesize. */
+       RELOC(dart_tablesize) = 1UL << 19;
+       /* 16MB (1 << 24) alignment. We allocate a full 16Mb chuck since we
+        * will blow up an entire large page anyway in the kernel mapping
+        */
+       RELOC(dart_tablebase) =
+               absolute_to_virt(lmb_alloc_base(1UL<<24, 1UL<<24, 0x80000000L));
+
+       prom_print(RELOC("Dart at: "));
+       prom_print_hex(RELOC(dart_tablebase));
+       prom_print(RELOC("\n"));
+}
+#endif /* CONFIG_PMAC_DART */
+
+
 void
 prom_initialize_tce_table(void)
 {
@@ -1542,6 +1591,11 @@ prom_init(unsigned long r3, unsigned long r4, unsigned long pp,
        if (_systemcfg->platform == PLATFORM_PSERIES)
                prom_initialize_tce_table();
 
+#ifdef CONFIG_PMAC_DART
+       if (_systemcfg->platform == PLATFORM_POWERMAC)
+               prom_initialize_dart_table();
+#endif
+
 #ifdef CONFIG_BOOTX_TEXT
        if(_prom->disp_node) {
                prom_print(RELOC("Setting up bi display...\n"));
index 5ca69cb764942ea0eedb4efd70ae27d4d585ee08..78d327b3455df3c2bc4afb39a2c7122be72582ba 100644 (file)
  *
  */
 
+#ifdef CONFIG_PMAC_DART
+extern unsigned long dart_tablebase;
+#endif /* CONFIG_PMAC_DART */
+
 HTAB htab_data = {NULL, 0, 0, 0, 0};
 
 extern unsigned long _SDR1;
@@ -180,6 +184,25 @@ void __init htab_initialize(void)
                base = lmb.memory.region[i].physbase + KERNELBASE;
                size = lmb.memory.region[i].size;
 
+#ifdef CONFIG_PMAC_DART
+               /* Do not map the DART space. Fortunately, it will be aligned
+                * in such a way that it will not cross two lmb regions and will
+                * fit within a single 16Mb page.
+                * The DART space is assumed to be a full 16Mb region even if we
+                * only use 2Mb of that space. We will use more of it later for
+                * AGP GART. We have to use a full 16Mb large page.
+                */
+               if (dart_tablebase != 0 && dart_tablebase >= base
+                   && dart_tablebase < (base + size)) {
+                       if (base != dart_tablebase)
+                               create_pte_mapping(base, dart_tablebase, mode_rw,
+                                                  use_largepages);
+                       if ((base + size) > (dart_tablebase + 16*MB))
+                               create_pte_mapping(dart_tablebase + 16*MB, base + size,
+                                                  mode_rw, use_largepages);
+                       continue;
+               }
+#endif /* CONFIG_PMAC_DART */
                create_pte_mapping(base, base + size, mode_rw, use_largepages);
        }
 }
index 0f93774267913f9906bfc5dc676f669055e0c563..7d958ac381b054c5207da27414910b849d57cd8b 100644 (file)
@@ -23,6 +23,9 @@ extern void flush_icache_user_range(struct vm_area_struct *vma,
                                    struct page *page, unsigned long addr,
                                    int len);
 
+extern void flush_dcache_range(unsigned long start, unsigned long stop);
+extern void flush_dcache_phys_range(unsigned long start, unsigned long stop);
+
 #define copy_to_user_page(vma, page, vaddr, dst, src, len) \
 do { memcpy(dst, src, len); \
      flush_icache_user_range(vma, page, vaddr, len); \