drivers/gpu/host1x/cdma.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Tegra host1x Command DMA
   4  *
   5  * Copyright (c) 2010-2013, NVIDIA Corporation.
   6  */
   7
   8
   9 #include <asm/cacheflush.h>
  10 #include <linux/device.h>
  11 #include <linux/dma-mapping.h>
  12 #include <linux/host1x.h>
  13 #include <linux/interrupt.h>
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/kfifo.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <trace/events/host1x.h>
  18
  19 #include "cdma.h"
  20 #include "channel.h"
  21 #include "dev.h"
  22 #include "debug.h"
  23 #include "job.h"
  24
  25 /*
  26  * push_buffer
  27  *
  28  * The push buffer is a circular array of words to be fetched by command DMA.
  29  * Note that it works slightly differently to the sync queue; fence == pos
  30  * means that the push buffer is full, not empty.
  31  */
  32
  33 /*
  34  * Typically the commands written into the push buffer are a pair of words. We
  35  * use slots to represent each of these pairs and to simplify things. Note the
  36  * strange number of slots allocated here. 512 slots will fit exactly within a
  37  * single memory page. We also need one additional word at the end of the push
  38  * buffer for the RESTART opcode that will instruct the CDMA to jump back to
  39  * the beginning of the push buffer. With 512 slots, this means that we'll use
  40  * 2 memory pages and waste 4092 bytes of the second page that will never be
  41  * used.
  42  */
  43 #define HOST1X_PUSHBUFFER_SLOTS 511
  44
  45 /*
  46  * Clean up push buffer resources
  47  */
  48 static void host1x_pushbuffer_destroy(struct push_buffer *pb)
  49 {
  50         struct host1x_cdma *cdma = pb_to_cdma(pb);
  51         struct host1x *host1x = cdma_to_host1x(cdma);
  52
  53         if (!pb->mapped)
  54                 return;
  55
  56         if (host1x->domain) {
  57                 iommu_unmap(host1x->domain, pb->dma, pb->alloc_size);
  58                 free_iova(&host1x->iova, iova_pfn(&host1x->iova, pb->dma));
  59         }
  60
  61         dma_free_wc(host1x->dev, pb->alloc_size, pb->mapped, pb->phys);
  62
  63         pb->mapped = NULL;
  64         pb->phys = 0;
  65 }
  66
  67 /*
  68  * Init push buffer resources
  69  */
  70 static int host1x_pushbuffer_init(struct push_buffer *pb)
  71 {
  72         struct host1x_cdma *cdma = pb_to_cdma(pb);
  73         struct host1x *host1x = cdma_to_host1x(cdma);
  74         struct iova *alloc;
  75         u32 size;
  76         int err;
  77
  78         pb->mapped = NULL;
  79         pb->phys = 0;
  80         pb->size = HOST1X_PUSHBUFFER_SLOTS * 8;
  81
  82         size = pb->size + 4;
  83
  84         /* initialize buffer pointers */
  85         pb->fence = pb->size - 8;
  86         pb->pos = 0;
  87
  88         if (host1x->domain) {
  89                 unsigned long shift;
  90
  91                 size = iova_align(&host1x->iova, size);
  92
  93                 pb->mapped = dma_alloc_wc(host1x->dev, size, &pb->phys,
  94                                           GFP_KERNEL);
  95                 if (!pb->mapped)
  96                         return -ENOMEM;
  97
  98                 shift = iova_shift(&host1x->iova);
  99                 alloc = alloc_iova(&host1x->iova, size >> shift,
 100                                    host1x->iova_end >> shift, true);
 101                 if (!alloc) {
 102                         err = -ENOMEM;
 103                         goto iommu_free_mem;
 104                 }
 105
 106                 pb->dma = iova_dma_addr(&host1x->iova, alloc);
 107                 err = iommu_map(host1x->domain, pb->dma, pb->phys, size,
 108                                 IOMMU_READ);
 109                 if (err)
 110                         goto iommu_free_iova;
 111         } else {
 112                 pb->mapped = dma_alloc_wc(host1x->dev, size, &pb->phys,
 113                                           GFP_KERNEL);
 114                 if (!pb->mapped)
 115                         return -ENOMEM;
 116
 117                 pb->dma = pb->phys;
 118         }
 119
 120         pb->alloc_size = size;
 121
 122         host1x_hw_pushbuffer_init(host1x, pb);
 123
 124         return 0;
 125
 126 iommu_free_iova:
 127         __free_iova(&host1x->iova, alloc);
 128 iommu_free_mem:
 129         dma_free_wc(host1x->dev, size, pb->mapped, pb->phys);
 130
 131         return err;
 132 }
 133
 134 /*
 135  * Push two words to the push buffer
 136  * Caller must ensure push buffer is not full
 137  */
 138 static void host1x_pushbuffer_push(struct push_buffer *pb, u32 op1, u32 op2)
 139 {
 140         u32 *p = (u32 *)((void *)pb->mapped + pb->pos);
 141
 142         WARN_ON(pb->pos == pb->fence);
 143         *(p++) = op1;
 144         *(p++) = op2;
 145         pb->pos += 8;
 146
 147         if (pb->pos >= pb->size)
 148                 pb->pos -= pb->size;
 149 }
 150
 151 /*
 152  * Pop a number of two word slots from the push buffer
 153  * Caller must ensure push buffer is not empty
 154  */
 155 static void host1x_pushbuffer_pop(struct push_buffer *pb, unsigned int slots)
 156 {
 157         /* Advance the next write position */
 158         pb->fence += slots * 8;
 159
 160         if (pb->fence >= pb->size)
 161                 pb->fence -= pb->size;
 162 }
 163
 164 /*
 165  * Return the number of two word slots free in the push buffer
 166  */
 167 static u32 host1x_pushbuffer_space(struct push_buffer *pb)
 168 {
 169         unsigned int fence = pb->fence;
 170
 171         if (pb->fence < pb->pos)
 172                 fence += pb->size;
 173
 174         return (fence - pb->pos) / 8;
 175 }
 176
 177 /*
 178  * Sleep (if necessary) until the requested event happens
 179  *   - CDMA_EVENT_SYNC_QUEUE_EMPTY : sync queue is completely empty.
 180  *     - Returns 1
 181  *   - CDMA_EVENT_PUSH_BUFFER_SPACE : there is space in the push buffer
 182  *     - Return the amount of space (> 0)
 183  * Must be called with the cdma lock held.
 184  */
 185 unsigned int host1x_cdma_wait_locked(struct host1x_cdma *cdma,
 186                                      enum cdma_event event)
 187 {
 188         for (;;) {
 189                 struct push_buffer *pb = &cdma->push_buffer;
 190                 unsigned int space;
 191
 192                 switch (event) {
 193                 case CDMA_EVENT_SYNC_QUEUE_EMPTY:
 194                         space = list_empty(&cdma->sync_queue) ? 1 : 0;
 195                         break;
 196
 197                 case CDMA_EVENT_PUSH_BUFFER_SPACE:
 198                         space = host1x_pushbuffer_space(pb);
 199                         break;
 200
 201                 default:
 202                         WARN_ON(1);
 203                         return -EINVAL;
 204                 }
 205
 206                 if (space)
 207                         return space;
 208
 209                 trace_host1x_wait_cdma(dev_name(cdma_to_channel(cdma)->dev),
 210                                        event);
 211
 212                 /* If somebody has managed to already start waiting, yield */
 213                 if (cdma->event != CDMA_EVENT_NONE) {
 214                         mutex_unlock(&cdma->lock);
 215                         schedule();
 216                         mutex_lock(&cdma->lock);
 217                         continue;
 218                 }
 219
 220                 cdma->event = event;
 221
 222                 mutex_unlock(&cdma->lock);
 223                 wait_for_completion(&cdma->complete);
 224                 mutex_lock(&cdma->lock);
 225         }
 226
 227         return 0;
 228 }
 229
 230 /*
 231  * Sleep (if necessary) until the push buffer has enough free space.
 232  *
 233  * Must be called with the cdma lock held.
 234  */
 235 static int host1x_cdma_wait_pushbuffer_space(struct host1x *host1x,
 236                                              struct host1x_cdma *cdma,
 237                                              unsigned int needed)
 238 {
 239         while (true) {
 240                 struct push_buffer *pb = &cdma->push_buffer;
 241                 unsigned int space;
 242
 243                 space = host1x_pushbuffer_space(pb);
 244                 if (space >= needed)
 245                         break;
 246
 247                 trace_host1x_wait_cdma(dev_name(cdma_to_channel(cdma)->dev),
 248                                        CDMA_EVENT_PUSH_BUFFER_SPACE);
 249
 250                 host1x_hw_cdma_flush(host1x, cdma);
 251
 252                 /* If somebody has managed to already start waiting, yield */
 253                 if (cdma->event != CDMA_EVENT_NONE) {
 254                         mutex_unlock(&cdma->lock);
 255                         schedule();
 256                         mutex_lock(&cdma->lock);
 257                         continue;
 258                 }
 259
 260                 cdma->event = CDMA_EVENT_PUSH_BUFFER_SPACE;
 261
 262                 mutex_unlock(&cdma->lock);
 263                 wait_for_completion(&cdma->complete);
 264                 mutex_lock(&cdma->lock);
 265         }
 266
 267         return 0;
 268 }
 269 /*
 270  * Start timer that tracks the time spent by the job.
 271  * Must be called with the cdma lock held.
 272  */
 273 static void cdma_start_timer_locked(struct host1x_cdma *cdma,
 274                                     struct host1x_job *job)
 275 {
 276         if (cdma->timeout.client) {
 277                 /* timer already started */
 278                 return;
 279         }
 280
 281         cdma->timeout.client = job->client;
 282         cdma->timeout.syncpt = job->syncpt;
 283         cdma->timeout.syncpt_val = job->syncpt_end;
 284         cdma->timeout.start_ktime = ktime_get();
 285
 286         schedule_delayed_work(&cdma->timeout.wq,
 287                               msecs_to_jiffies(job->timeout));
 288 }
 289
 290 /*
 291  * Stop timer when a buffer submission completes.
 292  * Must be called with the cdma lock held.
 293  */
 294 static void stop_cdma_timer_locked(struct host1x_cdma *cdma)
 295 {
 296         cancel_delayed_work(&cdma->timeout.wq);
 297         cdma->timeout.client = NULL;
 298 }
 299
 300 /*
 301  * For all sync queue entries that have already finished according to the
 302  * current sync point registers:
 303  *  - unpin & unref their mems
 304  *  - pop their push buffer slots
 305  *  - remove them from the sync queue
 306  * This is normally called from the host code's worker thread, but can be
 307  * called manually if necessary.
 308  * Must be called with the cdma lock held.
 309  */
 310 static void update_cdma_locked(struct host1x_cdma *cdma)
 311 {
 312         bool signal = false;
 313         struct host1x_job *job, *n;
 314
 315         /* If CDMA is stopped, queue is cleared and we can return */
 316         if (!cdma->running)
 317                 return;
 318
 319         /*
 320          * Walk the sync queue, reading the sync point registers as necessary,
 321          * to consume as many sync queue entries as possible without blocking
 322          */
 323         list_for_each_entry_safe(job, n, &cdma->sync_queue, list) {
 324                 struct host1x_syncpt *sp = job->syncpt;
 325
 326                 /* Check whether this syncpt has completed, and bail if not */
 327                 if (!host1x_syncpt_is_expired(sp, job->syncpt_end)) {
 328                         /* Start timer on next pending syncpt */
 329                         if (job->timeout)
 330                                 cdma_start_timer_locked(cdma, job);
 331
 332                         break;
 333                 }
 334
 335                 /* Cancel timeout, when a buffer completes */
 336                 if (cdma->timeout.client)
 337                         stop_cdma_timer_locked(cdma);
 338
 339                 /* Unpin the memory */
 340                 host1x_job_unpin(job);
 341
 342                 /* Pop push buffer slots */
 343                 if (job->num_slots) {
 344                         struct push_buffer *pb = &cdma->push_buffer;
 345
 346                         host1x_pushbuffer_pop(pb, job->num_slots);
 347
 348                         if (cdma->event == CDMA_EVENT_PUSH_BUFFER_SPACE)
 349                                 signal = true;
 350                 }
 351
 352                 list_del(&job->list);
 353                 host1x_job_put(job);
 354         }
 355
 356         if (cdma->event == CDMA_EVENT_SYNC_QUEUE_EMPTY &&
 357             list_empty(&cdma->sync_queue))
 358                 signal = true;
 359
 360         if (signal) {
 361                 cdma->event = CDMA_EVENT_NONE;
 362                 complete(&cdma->complete);
 363         }
 364 }
 365
 366 void host1x_cdma_update_sync_queue(struct host1x_cdma *cdma,
 367                                    struct device *dev)
 368 {
 369         struct host1x *host1x = cdma_to_host1x(cdma);
 370         u32 restart_addr, syncpt_incrs, syncpt_val;
 371         struct host1x_job *job, *next_job = NULL;
 372
 373         syncpt_val = host1x_syncpt_load(cdma->timeout.syncpt);
 374
 375         dev_dbg(dev, "%s: starting cleanup (thresh %d)\n",
 376                 __func__, syncpt_val);
 377
 378         /*
 379          * Move the sync_queue read pointer to the first entry that hasn't
 380          * completed based on the current HW syncpt value. It's likely there
 381          * won't be any (i.e. we're still at the head), but covers the case
 382          * where a syncpt incr happens just prior/during the teardown.
 383          */
 384
 385         dev_dbg(dev, "%s: skip completed buffers still in sync_queue\n",
 386                 __func__);
 387
 388         list_for_each_entry(job, &cdma->sync_queue, list) {
 389                 if (syncpt_val < job->syncpt_end) {
 390
 391                         if (!list_is_last(&job->list, &cdma->sync_queue))
 392                                 next_job = list_next_entry(job, list);
 393
 394                         goto syncpt_incr;
 395                 }
 396
 397                 host1x_job_dump(dev, job);
 398         }
 399
 400         /* all jobs have been completed */
 401         job = NULL;
 402
 403 syncpt_incr:
 404
 405         /*
 406          * Increment with CPU the remaining syncpts of a partially executed job.
 407          *
 408          * CDMA will continue execution starting with the next job or will get
 409          * into idle state.
 410          */
 411         if (next_job)
 412                 restart_addr = next_job->first_get;
 413         else
 414                 restart_addr = cdma->last_pos;
 415
 416         /* do CPU increments for the remaining syncpts */
 417         if (job) {
 418                 dev_dbg(dev, "%s: perform CPU incr on pending buffers\n",
 419                         __func__);
 420
 421                 /* won't need a timeout when replayed */
 422                 job->timeout = 0;
 423
 424                 syncpt_incrs = job->syncpt_end - syncpt_val;
 425                 dev_dbg(dev, "%s: CPU incr (%d)\n", __func__, syncpt_incrs);
 426
 427                 host1x_job_dump(dev, job);
 428
 429                 /* safe to use CPU to incr syncpts */
 430                 host1x_hw_cdma_timeout_cpu_incr(host1x, cdma, job->first_get,
 431                                                 syncpt_incrs, job->syncpt_end,
 432                                                 job->num_slots);
 433
 434                 dev_dbg(dev, "%s: finished sync_queue modification\n",
 435                         __func__);
 436         }
 437
 438         /* roll back DMAGET and start up channel again */
 439         host1x_hw_cdma_resume(host1x, cdma, restart_addr);
 440 }
 441
 442 /*
 443  * Create a cdma
 444  */
 445 int host1x_cdma_init(struct host1x_cdma *cdma)
 446 {
 447         int err;
 448
 449         mutex_init(&cdma->lock);
 450         init_completion(&cdma->complete);
 451
 452         INIT_LIST_HEAD(&cdma->sync_queue);
 453
 454         cdma->event = CDMA_EVENT_NONE;
 455         cdma->running = false;
 456         cdma->torndown = false;
 457
 458         err = host1x_pushbuffer_init(&cdma->push_buffer);
 459         if (err)
 460                 return err;
 461
 462         return 0;
 463 }
 464
 465 /*
 466  * Destroy a cdma
 467  */
 468 int host1x_cdma_deinit(struct host1x_cdma *cdma)
 469 {
 470         struct push_buffer *pb = &cdma->push_buffer;
 471         struct host1x *host1x = cdma_to_host1x(cdma);
 472
 473         if (cdma->running) {
 474                 pr_warn("%s: CDMA still running\n", __func__);
 475                 return -EBUSY;
 476         }
 477
 478         host1x_pushbuffer_destroy(pb);
 479         host1x_hw_cdma_timeout_destroy(host1x, cdma);
 480
 481         return 0;
 482 }
 483
 484 /*
 485  * Begin a cdma submit
 486  */
 487 int host1x_cdma_begin(struct host1x_cdma *cdma, struct host1x_job *job)
 488 {
 489         struct host1x *host1x = cdma_to_host1x(cdma);
 490
 491         mutex_lock(&cdma->lock);
 492
 493         if (job->timeout) {
 494                 /* init state on first submit with timeout value */
 495                 if (!cdma->timeout.initialized) {
 496                         int err;
 497
 498                         err = host1x_hw_cdma_timeout_init(host1x, cdma);
 499                         if (err) {
 500                                 mutex_unlock(&cdma->lock);
 501                                 return err;
 502                         }
 503                 }
 504         }
 505
 506         if (!cdma->running)
 507                 host1x_hw_cdma_start(host1x, cdma);
 508
 509         cdma->slots_free = 0;
 510         cdma->slots_used = 0;
 511         cdma->first_get = cdma->push_buffer.pos;
 512
 513         trace_host1x_cdma_begin(dev_name(job->channel->dev));
 514         return 0;
 515 }
 516
 517 /*
 518  * Push two words into a push buffer slot
 519  * Blocks as necessary if the push buffer is full.
 520  */
 521 void host1x_cdma_push(struct host1x_cdma *cdma, u32 op1, u32 op2)
 522 {
 523         struct host1x *host1x = cdma_to_host1x(cdma);
 524         struct push_buffer *pb = &cdma->push_buffer;
 525         u32 slots_free = cdma->slots_free;
 526
 527         if (host1x_debug_trace_cmdbuf)
 528                 trace_host1x_cdma_push(dev_name(cdma_to_channel(cdma)->dev),
 529                                        op1, op2);
 530
 531         if (slots_free == 0) {
 532                 host1x_hw_cdma_flush(host1x, cdma);
 533                 slots_free = host1x_cdma_wait_locked(cdma,
 534                                                 CDMA_EVENT_PUSH_BUFFER_SPACE);
 535         }
 536
 537         cdma->slots_free = slots_free - 1;
 538         cdma->slots_used++;
 539         host1x_pushbuffer_push(pb, op1, op2);
 540 }
 541
 542 /*
 543  * Push four words into two consecutive push buffer slots. Note that extra
 544  * care needs to be taken not to split the two slots across the end of the
 545  * push buffer. Otherwise the RESTART opcode at the end of the push buffer
 546  * that ensures processing will restart at the beginning will break up the
 547  * four words.
 548  *
 549  * Blocks as necessary if the push buffer is full.
 550  */
 551 void host1x_cdma_push_wide(struct host1x_cdma *cdma, u32 op1, u32 op2,
 552                            u32 op3, u32 op4)
 553 {
 554         struct host1x_channel *channel = cdma_to_channel(cdma);
 555         struct host1x *host1x = cdma_to_host1x(cdma);
 556         struct push_buffer *pb = &cdma->push_buffer;
 557         unsigned int needed = 2, extra = 0, i;
 558         unsigned int space = cdma->slots_free;
 559
 560         if (host1x_debug_trace_cmdbuf)
 561                 trace_host1x_cdma_push_wide(dev_name(channel->dev), op1, op2,
 562                                             op3, op4);
 563
 564         /* compute number of extra slots needed for padding */
 565         if (pb->pos + 16 > pb->size) {
 566                 extra = (pb->size - pb->pos) / 8;
 567                 needed += extra;
 568         }
 569
 570         host1x_cdma_wait_pushbuffer_space(host1x, cdma, needed);
 571         space = host1x_pushbuffer_space(pb);
 572
 573         cdma->slots_free = space - needed;
 574         cdma->slots_used += needed;
 575
 576         /*
 577          * Note that we rely on the fact that this is only used to submit wide
 578          * gather opcodes, which consist of 3 words, and they are padded with
 579          * a NOP to avoid having to deal with fractional slots (a slot always
 580          * represents 2 words). The fourth opcode passed to this function will
 581          * therefore always be a NOP.
 582          *
 583          * This works around a slight ambiguity when it comes to opcodes. For
 584          * all current host1x incarnations the NOP opcode uses the exact same
 585          * encoding (0x20000000), so we could hard-code the value here, but a
 586          * new incarnation may change it and break that assumption.
 587          */
 588         for (i = 0; i < extra; i++)
 589                 host1x_pushbuffer_push(pb, op4, op4);
 590
 591         host1x_pushbuffer_push(pb, op1, op2);
 592         host1x_pushbuffer_push(pb, op3, op4);
 593 }
 594
 595 /*
 596  * End a cdma submit
 597  * Kick off DMA, add job to the sync queue, and a number of slots to be freed
 598  * from the pushbuffer. The handles for a submit must all be pinned at the same
 599  * time, but they can be unpinned in smaller chunks.
 600  */
 601 void host1x_cdma_end(struct host1x_cdma *cdma,
 602                      struct host1x_job *job)
 603 {
 604         struct host1x *host1x = cdma_to_host1x(cdma);
 605         bool idle = list_empty(&cdma->sync_queue);
 606
 607         host1x_hw_cdma_flush(host1x, cdma);
 608
 609         job->first_get = cdma->first_get;
 610         job->num_slots = cdma->slots_used;
 611         host1x_job_get(job);
 612         list_add_tail(&job->list, &cdma->sync_queue);
 613
 614         /* start timer on idle -> active transitions */
 615         if (job->timeout && idle)
 616                 cdma_start_timer_locked(cdma, job);
 617
 618         trace_host1x_cdma_end(dev_name(job->channel->dev));
 619         mutex_unlock(&cdma->lock);
 620 }
 621
 622 /*
 623  * Update cdma state according to current sync point values
 624  */
 625 void host1x_cdma_update(struct host1x_cdma *cdma)
 626 {
 627         mutex_lock(&cdma->lock);
 628         update_cdma_locked(cdma);
 629         mutex_unlock(&cdma->lock);
 630 }