Merge tag 'leds_for_4.10_email_update' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / gpu / drm / i915 / i915_gem_gtt.h
1 /*
2  * Copyright © 2014 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  *
23  * Please try to maintain the following order within this file unless it makes
24  * sense to do otherwise. From top to bottom:
25  * 1. typedefs
26  * 2. #defines, and macros
27  * 3. structure definitions
28  * 4. function prototypes
29  *
30  * Within each section, please try to order by generation in ascending order,
31  * from top to bottom (ie. gen6 on the top, gen8 on the bottom).
32  */
33
34 #ifndef __I915_GEM_GTT_H__
35 #define __I915_GEM_GTT_H__
36
37 #include <linux/io-mapping.h>
38 #include <linux/mm.h>
39
40 #include "i915_gem_timeline.h"
41 #include "i915_gem_request.h"
42
43 #define I915_FENCE_REG_NONE -1
44 #define I915_MAX_NUM_FENCES 32
45 /* 32 fences + sign bit for FENCE_REG_NONE */
46 #define I915_MAX_NUM_FENCE_BITS 6
47
48 struct drm_i915_file_private;
49 struct drm_i915_fence_reg;
50
51 typedef uint32_t gen6_pte_t;
52 typedef uint64_t gen8_pte_t;
53 typedef uint64_t gen8_pde_t;
54 typedef uint64_t gen8_ppgtt_pdpe_t;
55 typedef uint64_t gen8_ppgtt_pml4e_t;
56
57 #define ggtt_total_entries(ggtt) ((ggtt)->base.total >> PAGE_SHIFT)
58
59 /* gen6-hsw has bit 11-4 for physical addr bit 39-32 */
60 #define GEN6_GTT_ADDR_ENCODE(addr)      ((addr) | (((addr) >> 28) & 0xff0))
61 #define GEN6_PTE_ADDR_ENCODE(addr)      GEN6_GTT_ADDR_ENCODE(addr)
62 #define GEN6_PDE_ADDR_ENCODE(addr)      GEN6_GTT_ADDR_ENCODE(addr)
63 #define GEN6_PTE_CACHE_LLC              (2 << 1)
64 #define GEN6_PTE_UNCACHED               (1 << 1)
65 #define GEN6_PTE_VALID                  (1 << 0)
66
67 #define I915_PTES(pte_len)              (PAGE_SIZE / (pte_len))
68 #define I915_PTE_MASK(pte_len)          (I915_PTES(pte_len) - 1)
69 #define I915_PDES                       512
70 #define I915_PDE_MASK                   (I915_PDES - 1)
71 #define NUM_PTE(pde_shift)     (1 << (pde_shift - PAGE_SHIFT))
72
73 #define GEN6_PTES                       I915_PTES(sizeof(gen6_pte_t))
74 #define GEN6_PD_SIZE                    (I915_PDES * PAGE_SIZE)
75 #define GEN6_PD_ALIGN                   (PAGE_SIZE * 16)
76 #define GEN6_PDE_SHIFT                  22
77 #define GEN6_PDE_VALID                  (1 << 0)
78
79 #define GEN7_PTE_CACHE_L3_LLC           (3 << 1)
80
81 #define BYT_PTE_SNOOPED_BY_CPU_CACHES   (1 << 2)
82 #define BYT_PTE_WRITEABLE               (1 << 1)
83
84 /* Cacheability Control is a 4-bit value. The low three bits are stored in bits
85  * 3:1 of the PTE, while the fourth bit is stored in bit 11 of the PTE.
86  */
87 #define HSW_CACHEABILITY_CONTROL(bits)  ((((bits) & 0x7) << 1) | \
88                                          (((bits) & 0x8) << (11 - 3)))
89 #define HSW_WB_LLC_AGE3                 HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0x2)
90 #define HSW_WB_LLC_AGE0                 HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0x3)
91 #define HSW_WB_ELLC_LLC_AGE3            HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0x8)
92 #define HSW_WB_ELLC_LLC_AGE0            HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0xb)
93 #define HSW_WT_ELLC_LLC_AGE3            HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0x7)
94 #define HSW_WT_ELLC_LLC_AGE0            HSW_CACHEABILITY_CONTROL(0x6)
95 #define HSW_PTE_UNCACHED                (0)
96 #define HSW_GTT_ADDR_ENCODE(addr)       ((addr) | (((addr) >> 28) & 0x7f0))
97 #define HSW_PTE_ADDR_ENCODE(addr)       HSW_GTT_ADDR_ENCODE(addr)
98
99 /* GEN8 legacy style address is defined as a 3 level page table:
100  * 31:30 | 29:21 | 20:12 |  11:0
101  * PDPE  |  PDE  |  PTE  | offset
102  * The difference as compared to normal x86 3 level page table is the PDPEs are
103  * programmed via register.
104  *
105  * GEN8 48b legacy style address is defined as a 4 level page table:
106  * 47:39 | 38:30 | 29:21 | 20:12 |  11:0
107  * PML4E | PDPE  |  PDE  |  PTE  | offset
108  */
109 #define GEN8_PML4ES_PER_PML4            512
110 #define GEN8_PML4E_SHIFT                39
111 #define GEN8_PML4E_MASK                 (GEN8_PML4ES_PER_PML4 - 1)
112 #define GEN8_PDPE_SHIFT                 30
113 /* NB: GEN8_PDPE_MASK is untrue for 32b platforms, but it has no impact on 32b page
114  * tables */
115 #define GEN8_PDPE_MASK                  0x1ff
116 #define GEN8_PDE_SHIFT                  21
117 #define GEN8_PDE_MASK                   0x1ff
118 #define GEN8_PTE_SHIFT                  12
119 #define GEN8_PTE_MASK                   0x1ff
120 #define GEN8_LEGACY_PDPES               4
121 #define GEN8_PTES                       I915_PTES(sizeof(gen8_pte_t))
122
123 #define I915_PDPES_PER_PDP(dev_priv)    (USES_FULL_48BIT_PPGTT(dev_priv) ?\
124                                         GEN8_PML4ES_PER_PML4 : GEN8_LEGACY_PDPES)
125
126 #define PPAT_UNCACHED_INDEX             (_PAGE_PWT | _PAGE_PCD)
127 #define PPAT_CACHED_PDE_INDEX           0 /* WB LLC */
128 #define PPAT_CACHED_INDEX               _PAGE_PAT /* WB LLCeLLC */
129 #define PPAT_DISPLAY_ELLC_INDEX         _PAGE_PCD /* WT eLLC */
130
131 #define CHV_PPAT_SNOOP                  (1<<6)
132 #define GEN8_PPAT_AGE(x)                (x<<4)
133 #define GEN8_PPAT_LLCeLLC               (3<<2)
134 #define GEN8_PPAT_LLCELLC               (2<<2)
135 #define GEN8_PPAT_LLC                   (1<<2)
136 #define GEN8_PPAT_WB                    (3<<0)
137 #define GEN8_PPAT_WT                    (2<<0)
138 #define GEN8_PPAT_WC                    (1<<0)
139 #define GEN8_PPAT_UC                    (0<<0)
140 #define GEN8_PPAT_ELLC_OVERRIDE         (0<<2)
141 #define GEN8_PPAT(i, x)                 ((uint64_t) (x) << ((i) * 8))
142
143 struct sg_table;
144
145 enum i915_ggtt_view_type {
146         I915_GGTT_VIEW_NORMAL = 0,
147         I915_GGTT_VIEW_ROTATED,
148         I915_GGTT_VIEW_PARTIAL,
149 };
150
151 struct intel_rotation_info {
152         struct {
153                 /* tiles */
154                 unsigned int width, height, stride, offset;
155         } plane[2];
156 };
157
158 struct i915_ggtt_view {
159         enum i915_ggtt_view_type type;
160
161         union {
162                 struct {
163                         u64 offset;
164                         unsigned int size;
165                 } partial;
166                 struct intel_rotation_info rotated;
167         } params;
168 };
169
170 extern const struct i915_ggtt_view i915_ggtt_view_normal;
171 extern const struct i915_ggtt_view i915_ggtt_view_rotated;
172
173 enum i915_cache_level;
174
175 struct i915_vma;
176
177 struct i915_page_dma {
178         struct page *page;
179         union {
180                 dma_addr_t daddr;
181
182                 /* For gen6/gen7 only. This is the offset in the GGTT
183                  * where the page directory entries for PPGTT begin
184                  */
185                 uint32_t ggtt_offset;
186         };
187 };
188
189 #define px_base(px) (&(px)->base)
190 #define px_page(px) (px_base(px)->page)
191 #define px_dma(px) (px_base(px)->daddr)
192
193 struct i915_page_table {
194         struct i915_page_dma base;
195
196         unsigned long *used_ptes;
197 };
198
199 struct i915_page_directory {
200         struct i915_page_dma base;
201
202         unsigned long *used_pdes;
203         struct i915_page_table *page_table[I915_PDES]; /* PDEs */
204 };
205
206 struct i915_page_directory_pointer {
207         struct i915_page_dma base;
208
209         unsigned long *used_pdpes;
210         struct i915_page_directory **page_directory;
211 };
212
213 struct i915_pml4 {
214         struct i915_page_dma base;
215
216         DECLARE_BITMAP(used_pml4es, GEN8_PML4ES_PER_PML4);
217         struct i915_page_directory_pointer *pdps[GEN8_PML4ES_PER_PML4];
218 };
219
220 struct i915_address_space {
221         struct drm_mm mm;
222         struct i915_gem_timeline timeline;
223         struct drm_device *dev;
224         /* Every address space belongs to a struct file - except for the global
225          * GTT that is owned by the driver (and so @file is set to NULL). In
226          * principle, no information should leak from one context to another
227          * (or between files/processes etc) unless explicitly shared by the
228          * owner. Tracking the owner is important in order to free up per-file
229          * objects along with the file, to aide resource tracking, and to
230          * assign blame.
231          */
232         struct drm_i915_file_private *file;
233         struct list_head global_link;
234         u64 start;              /* Start offset always 0 for dri2 */
235         u64 total;              /* size addr space maps (ex. 2GB for ggtt) */
236
237         bool closed;
238
239         struct i915_page_dma scratch_page;
240         struct i915_page_table *scratch_pt;
241         struct i915_page_directory *scratch_pd;
242         struct i915_page_directory_pointer *scratch_pdp; /* GEN8+ & 48b PPGTT */
243
244         /**
245          * List of objects currently involved in rendering.
246          *
247          * Includes buffers having the contents of their GPU caches
248          * flushed, not necessarily primitives. last_read_req
249          * represents when the rendering involved will be completed.
250          *
251          * A reference is held on the buffer while on this list.
252          */
253         struct list_head active_list;
254
255         /**
256          * LRU list of objects which are not in the ringbuffer and
257          * are ready to unbind, but are still in the GTT.
258          *
259          * last_read_req is NULL while an object is in this list.
260          *
261          * A reference is not held on the buffer while on this list,
262          * as merely being GTT-bound shouldn't prevent its being
263          * freed, and we'll pull it off the list in the free path.
264          */
265         struct list_head inactive_list;
266
267         /**
268          * List of vma that have been unbound.
269          *
270          * A reference is not held on the buffer while on this list.
271          */
272         struct list_head unbound_list;
273
274         /* FIXME: Need a more generic return type */
275         gen6_pte_t (*pte_encode)(dma_addr_t addr,
276                                  enum i915_cache_level level,
277                                  u32 flags); /* Create a valid PTE */
278         /* flags for pte_encode */
279 #define PTE_READ_ONLY   (1<<0)
280         int (*allocate_va_range)(struct i915_address_space *vm,
281                                  uint64_t start,
282                                  uint64_t length);
283         void (*clear_range)(struct i915_address_space *vm,
284                             uint64_t start,
285                             uint64_t length);
286         void (*insert_page)(struct i915_address_space *vm,
287                             dma_addr_t addr,
288                             uint64_t offset,
289                             enum i915_cache_level cache_level,
290                             u32 flags);
291         void (*insert_entries)(struct i915_address_space *vm,
292                                struct sg_table *st,
293                                uint64_t start,
294                                enum i915_cache_level cache_level, u32 flags);
295         void (*cleanup)(struct i915_address_space *vm);
296         /** Unmap an object from an address space. This usually consists of
297          * setting the valid PTE entries to a reserved scratch page. */
298         void (*unbind_vma)(struct i915_vma *vma);
299         /* Map an object into an address space with the given cache flags. */
300         int (*bind_vma)(struct i915_vma *vma,
301                         enum i915_cache_level cache_level,
302                         u32 flags);
303 };
304
305 #define i915_is_ggtt(V) (!(V)->file)
306
307 /* The Graphics Translation Table is the way in which GEN hardware translates a
308  * Graphics Virtual Address into a Physical Address. In addition to the normal
309  * collateral associated with any va->pa translations GEN hardware also has a
310  * portion of the GTT which can be mapped by the CPU and remain both coherent
311  * and correct (in cases like swizzling). That region is referred to as GMADR in
312  * the spec.
313  */
314 struct i915_ggtt {
315         struct i915_address_space base;
316         struct io_mapping mappable;     /* Mapping to our CPU mappable region */
317
318         size_t stolen_size;             /* Total size of stolen memory */
319         size_t stolen_usable_size;      /* Total size minus BIOS reserved */
320         size_t stolen_reserved_base;
321         size_t stolen_reserved_size;
322         u64 mappable_end;               /* End offset that we can CPU map */
323         phys_addr_t mappable_base;      /* PA of our GMADR */
324
325         /** "Graphics Stolen Memory" holds the global PTEs */
326         void __iomem *gsm;
327
328         bool do_idle_maps;
329
330         int mtrr;
331
332         struct drm_mm_node error_capture;
333 };
334
335 struct i915_hw_ppgtt {
336         struct i915_address_space base;
337         struct kref ref;
338         struct drm_mm_node node;
339         unsigned long pd_dirty_rings;
340         union {
341                 struct i915_pml4 pml4;          /* GEN8+ & 48b PPGTT */
342                 struct i915_page_directory_pointer pdp; /* GEN8+ */
343                 struct i915_page_directory pd;          /* GEN6-7 */
344         };
345
346         gen6_pte_t __iomem *pd_addr;
347
348         int (*enable)(struct i915_hw_ppgtt *ppgtt);
349         int (*switch_mm)(struct i915_hw_ppgtt *ppgtt,
350                          struct drm_i915_gem_request *req);
351         void (*debug_dump)(struct i915_hw_ppgtt *ppgtt, struct seq_file *m);
352 };
353
354 /*
355  * gen6_for_each_pde() iterates over every pde from start until start+length.
356  * If start and start+length are not perfectly divisible, the macro will round
357  * down and up as needed. Start=0 and length=2G effectively iterates over
358  * every PDE in the system. The macro modifies ALL its parameters except 'pd',
359  * so each of the other parameters should preferably be a simple variable, or
360  * at most an lvalue with no side-effects!
361  */
362 #define gen6_for_each_pde(pt, pd, start, length, iter)                  \
363         for (iter = gen6_pde_index(start);                              \
364              length > 0 && iter < I915_PDES &&                          \
365                 (pt = (pd)->page_table[iter], true);                    \
366              ({ u32 temp = ALIGN(start+1, 1 << GEN6_PDE_SHIFT);         \
367                     temp = min(temp - start, length);                   \
368                     start += temp, length -= temp; }), ++iter)
369
370 #define gen6_for_all_pdes(pt, pd, iter)                                 \
371         for (iter = 0;                                                  \
372              iter < I915_PDES &&                                        \
373                 (pt = (pd)->page_table[iter], true);                    \
374              ++iter)
375
376 static inline uint32_t i915_pte_index(uint64_t address, uint32_t pde_shift)
377 {
378         const uint32_t mask = NUM_PTE(pde_shift) - 1;
379
380         return (address >> PAGE_SHIFT) & mask;
381 }
382
383 /* Helper to counts the number of PTEs within the given length. This count
384  * does not cross a page table boundary, so the max value would be
385  * GEN6_PTES for GEN6, and GEN8_PTES for GEN8.
386 */
387 static inline uint32_t i915_pte_count(uint64_t addr, size_t length,
388                                       uint32_t pde_shift)
389 {
390         const uint64_t mask = ~((1ULL << pde_shift) - 1);
391         uint64_t end;
392
393         WARN_ON(length == 0);
394         WARN_ON(offset_in_page(addr|length));
395
396         end = addr + length;
397
398         if ((addr & mask) != (end & mask))
399                 return NUM_PTE(pde_shift) - i915_pte_index(addr, pde_shift);
400
401         return i915_pte_index(end, pde_shift) - i915_pte_index(addr, pde_shift);
402 }
403
404 static inline uint32_t i915_pde_index(uint64_t addr, uint32_t shift)
405 {
406         return (addr >> shift) & I915_PDE_MASK;
407 }
408
409 static inline uint32_t gen6_pte_index(uint32_t addr)
410 {
411         return i915_pte_index(addr, GEN6_PDE_SHIFT);
412 }
413
414 static inline size_t gen6_pte_count(uint32_t addr, uint32_t length)
415 {
416         return i915_pte_count(addr, length, GEN6_PDE_SHIFT);
417 }
418
419 static inline uint32_t gen6_pde_index(uint32_t addr)
420 {
421         return i915_pde_index(addr, GEN6_PDE_SHIFT);
422 }
423
424 /* Equivalent to the gen6 version, For each pde iterates over every pde
425  * between from start until start + length. On gen8+ it simply iterates
426  * over every page directory entry in a page directory.
427  */
428 #define gen8_for_each_pde(pt, pd, start, length, iter)                  \
429         for (iter = gen8_pde_index(start);                              \
430              length > 0 && iter < I915_PDES &&                          \
431                 (pt = (pd)->page_table[iter], true);                    \
432              ({ u64 temp = ALIGN(start+1, 1 << GEN8_PDE_SHIFT);         \
433                     temp = min(temp - start, length);                   \
434                     start += temp, length -= temp; }), ++iter)
435
436 #define gen8_for_each_pdpe(pd, pdp, start, length, iter)                \
437         for (iter = gen8_pdpe_index(start);                             \
438              length > 0 && iter < I915_PDPES_PER_PDP(dev) &&            \
439                 (pd = (pdp)->page_directory[iter], true);               \
440              ({ u64 temp = ALIGN(start+1, 1 << GEN8_PDPE_SHIFT);        \
441                     temp = min(temp - start, length);                   \
442                     start += temp, length -= temp; }), ++iter)
443
444 #define gen8_for_each_pml4e(pdp, pml4, start, length, iter)             \
445         for (iter = gen8_pml4e_index(start);                            \
446              length > 0 && iter < GEN8_PML4ES_PER_PML4 &&               \
447                 (pdp = (pml4)->pdps[iter], true);                       \
448              ({ u64 temp = ALIGN(start+1, 1ULL << GEN8_PML4E_SHIFT);    \
449                     temp = min(temp - start, length);                   \
450                     start += temp, length -= temp; }), ++iter)
451
452 static inline uint32_t gen8_pte_index(uint64_t address)
453 {
454         return i915_pte_index(address, GEN8_PDE_SHIFT);
455 }
456
457 static inline uint32_t gen8_pde_index(uint64_t address)
458 {
459         return i915_pde_index(address, GEN8_PDE_SHIFT);
460 }
461
462 static inline uint32_t gen8_pdpe_index(uint64_t address)
463 {
464         return (address >> GEN8_PDPE_SHIFT) & GEN8_PDPE_MASK;
465 }
466
467 static inline uint32_t gen8_pml4e_index(uint64_t address)
468 {
469         return (address >> GEN8_PML4E_SHIFT) & GEN8_PML4E_MASK;
470 }
471
472 static inline size_t gen8_pte_count(uint64_t address, uint64_t length)
473 {
474         return i915_pte_count(address, length, GEN8_PDE_SHIFT);
475 }
476
477 static inline dma_addr_t
478 i915_page_dir_dma_addr(const struct i915_hw_ppgtt *ppgtt, const unsigned n)
479 {
480         return test_bit(n, ppgtt->pdp.used_pdpes) ?
481                 px_dma(ppgtt->pdp.page_directory[n]) :
482                 px_dma(ppgtt->base.scratch_pd);
483 }
484
485 static inline struct i915_ggtt *
486 i915_vm_to_ggtt(struct i915_address_space *vm)
487 {
488         GEM_BUG_ON(!i915_is_ggtt(vm));
489         return container_of(vm, struct i915_ggtt, base);
490 }
491
492 int i915_ggtt_probe_hw(struct drm_i915_private *dev_priv);
493 int i915_ggtt_init_hw(struct drm_i915_private *dev_priv);
494 int i915_ggtt_enable_hw(struct drm_i915_private *dev_priv);
495 int i915_gem_init_ggtt(struct drm_i915_private *dev_priv);
496 void i915_ggtt_cleanup_hw(struct drm_i915_private *dev_priv);
497
498 int i915_ppgtt_init_hw(struct drm_i915_private *dev_priv);
499 void i915_ppgtt_release(struct kref *kref);
500 struct i915_hw_ppgtt *i915_ppgtt_create(struct drm_i915_private *dev_priv,
501                                         struct drm_i915_file_private *fpriv,
502                                         const char *name);
503 static inline void i915_ppgtt_get(struct i915_hw_ppgtt *ppgtt)
504 {
505         if (ppgtt)
506                 kref_get(&ppgtt->ref);
507 }
508 static inline void i915_ppgtt_put(struct i915_hw_ppgtt *ppgtt)
509 {
510         if (ppgtt)
511                 kref_put(&ppgtt->ref, i915_ppgtt_release);
512 }
513
514 void i915_check_and_clear_faults(struct drm_i915_private *dev_priv);
515 void i915_gem_suspend_gtt_mappings(struct drm_i915_private *dev_priv);
516 void i915_gem_restore_gtt_mappings(struct drm_i915_private *dev_priv);
517
518 int __must_check i915_gem_gtt_prepare_pages(struct drm_i915_gem_object *obj,
519                                             struct sg_table *pages);
520 void i915_gem_gtt_finish_pages(struct drm_i915_gem_object *obj,
521                                struct sg_table *pages);
522
523 /* Flags used by pin/bind&friends. */
524 #define PIN_NONBLOCK            BIT(0)
525 #define PIN_MAPPABLE            BIT(1)
526 #define PIN_ZONE_4G             BIT(2)
527 #define PIN_NONFAULT            BIT(3)
528
529 #define PIN_MBZ                 BIT(5) /* I915_VMA_PIN_OVERFLOW */
530 #define PIN_GLOBAL              BIT(6) /* I915_VMA_GLOBAL_BIND */
531 #define PIN_USER                BIT(7) /* I915_VMA_LOCAL_BIND */
532 #define PIN_UPDATE              BIT(8)
533
534 #define PIN_HIGH                BIT(9)
535 #define PIN_OFFSET_BIAS         BIT(10)
536 #define PIN_OFFSET_FIXED        BIT(11)
537 #define PIN_OFFSET_MASK         (~4095)
538
539 #endif