drivers/gpu/drm/msm/msm_gpu.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2013 Red Hat
   4  * Author: Rob Clark <robdclark@gmail.com>
   5  */
   6
   7 #ifndef __MSM_GPU_H__
   8 #define __MSM_GPU_H__
   9
  10 #include <linux/adreno-smmu-priv.h>
  11 #include <linux/clk.h>
  12 #include <linux/interconnect.h>
  13 #include <linux/pm_opp.h>
  14 #include <linux/regulator/consumer.h>
  15
  16 #include "msm_drv.h"
  17 #include "msm_fence.h"
  18 #include "msm_ringbuffer.h"
  19 #include "msm_gem.h"
  20
  21 struct msm_gem_submit;
  22 struct msm_gpu_perfcntr;
  23 struct msm_gpu_state;
  24
  25 struct msm_gpu_config {
  26         const char *ioname;
  27         unsigned int nr_rings;
  28 };
  29
  30 /* So far, with hardware that I've seen to date, we can have:
  31  *  + zero, one, or two z180 2d cores
  32  *  + a3xx or a2xx 3d core, which share a common CP (the firmware
  33  *    for the CP seems to implement some different PM4 packet types
  34  *    but the basics of cmdstream submission are the same)
  35  *
  36  * Which means that the eventual complete "class" hierarchy, once
  37  * support for all past and present hw is in place, becomes:
  38  *  + msm_gpu
  39  *    + adreno_gpu
  40  *      + a3xx_gpu
  41  *      + a2xx_gpu
  42  *    + z180_gpu
  43  */
  44 struct msm_gpu_funcs {
  45         int (*get_param)(struct msm_gpu *gpu, uint32_t param, uint64_t *value);
  46         int (*hw_init)(struct msm_gpu *gpu);
  47         int (*pm_suspend)(struct msm_gpu *gpu);
  48         int (*pm_resume)(struct msm_gpu *gpu);
  49         void (*submit)(struct msm_gpu *gpu, struct msm_gem_submit *submit);
  50         void (*flush)(struct msm_gpu *gpu, struct msm_ringbuffer *ring);
  51         irqreturn_t (*irq)(struct msm_gpu *irq);
  52         struct msm_ringbuffer *(*active_ring)(struct msm_gpu *gpu);
  53         void (*recover)(struct msm_gpu *gpu);
  54         void (*destroy)(struct msm_gpu *gpu);
  55 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) || defined(CONFIG_DEV_COREDUMP)
  56         /* show GPU status in debugfs: */
  57         void (*show)(struct msm_gpu *gpu, struct msm_gpu_state *state,
  58                         struct drm_printer *p);
  59         /* for generation specific debugfs: */
  60         void (*debugfs_init)(struct msm_gpu *gpu, struct drm_minor *minor);
  61 #endif
  62         unsigned long (*gpu_busy)(struct msm_gpu *gpu);
  63         struct msm_gpu_state *(*gpu_state_get)(struct msm_gpu *gpu);
  64         int (*gpu_state_put)(struct msm_gpu_state *state);
  65         unsigned long (*gpu_get_freq)(struct msm_gpu *gpu);
  66         void (*gpu_set_freq)(struct msm_gpu *gpu, struct dev_pm_opp *opp);
  67         struct msm_gem_address_space *(*create_address_space)
  68                 (struct msm_gpu *gpu, struct platform_device *pdev);
  69         struct msm_gem_address_space *(*create_private_address_space)
  70                 (struct msm_gpu *gpu);
  71         uint32_t (*get_rptr)(struct msm_gpu *gpu, struct msm_ringbuffer *ring);
  72 };
  73
  74 /* Additional state for iommu faults: */
  75 struct msm_gpu_fault_info {
  76         u64 ttbr0;
  77         unsigned long iova;
  78         int flags;
  79         const char *type;
  80         const char *block;
  81 };
  82
  83 /**
  84  * struct msm_gpu_devfreq - devfreq related state
  85  */
  86 struct msm_gpu_devfreq {
  87         /** devfreq: devfreq instance */
  88         struct devfreq *devfreq;
  89
  90         /**
  91          * busy_cycles:
  92          *
  93          * Used by implementation of gpu->gpu_busy() to track the last
  94          * busy counter value, for calculating elapsed busy cycles since
  95          * last sampling period.
  96          */
  97         u64 busy_cycles;
  98
  99         /** time: Time of last sampling period. */
 100         ktime_t time;
 101
 102         /** idle_time: Time of last transition to idle: */
 103         ktime_t idle_time;
 104
 105         /**
 106          * idle_freq:
 107          *
 108          * Shadow frequency used while the GPU is idle.  From the PoV of
 109          * the devfreq governor, we are continuing to sample busyness and
 110          * adjust frequency while the GPU is idle, but we use this shadow
 111          * value as the GPU is actually clamped to minimum frequency while
 112          * it is inactive.
 113          */
 114         unsigned long idle_freq;
 115 };
 116
 117 struct msm_gpu {
 118         const char *name;
 119         struct drm_device *dev;
 120         struct platform_device *pdev;
 121         const struct msm_gpu_funcs *funcs;
 122
 123         struct adreno_smmu_priv adreno_smmu;
 124
 125         /* performance counters (hw & sw): */
 126         spinlock_t perf_lock;
 127         bool perfcntr_active;
 128         struct {
 129                 bool active;
 130                 ktime_t time;
 131         } last_sample;
 132         uint32_t totaltime, activetime;    /* sw counters */
 133         uint32_t last_cntrs[5];            /* hw counters */
 134         const struct msm_gpu_perfcntr *perfcntrs;
 135         uint32_t num_perfcntrs;
 136
 137         struct msm_ringbuffer *rb[MSM_GPU_MAX_RINGS];
 138         int nr_rings;
 139
 140         /*
 141          * List of GEM active objects on this gpu.  Protected by
 142          * msm_drm_private::mm_lock
 143          */
 144         struct list_head active_list;
 145
 146         /**
 147          * active_submits:
 148          *
 149          * The number of submitted but not yet retired submits, used to
 150          * determine transitions between active and idle.
 151          *
 152          * Protected by lock
 153          */
 154         int active_submits;
 155
 156         /** lock: protects active_submits and idle/active transitions */
 157         struct mutex active_lock;
 158
 159         /* does gpu need hw_init? */
 160         bool needs_hw_init;
 161
 162         /* number of GPU hangs (for all contexts) */
 163         int global_faults;
 164
 165         void __iomem *mmio;
 166         int irq;
 167
 168         struct msm_gem_address_space *aspace;
 169
 170         /* Power Control: */
 171         struct regulator *gpu_reg, *gpu_cx;
 172         struct clk_bulk_data *grp_clks;
 173         int nr_clocks;
 174         struct clk *ebi1_clk, *core_clk, *rbbmtimer_clk;
 175         uint32_t fast_rate;
 176
 177         /* Hang and Inactivity Detection:
 178          */
 179 #define DRM_MSM_INACTIVE_PERIOD   66 /* in ms (roughly four frames) */
 180
 181 #define DRM_MSM_HANGCHECK_DEFAULT_PERIOD 500 /* in ms */
 182         struct timer_list hangcheck_timer;
 183
 184         /* Fault info for most recent iova fault: */
 185         struct msm_gpu_fault_info fault_info;
 186
 187         /* work for handling GPU ioval faults: */
 188         struct kthread_work fault_work;
 189
 190         /* work for handling GPU recovery: */
 191         struct kthread_work recover_work;
 192
 193         /* work for handling active-list retiring: */
 194         struct kthread_work retire_work;
 195
 196         /* worker for retire/recover: */
 197         struct kthread_worker *worker;
 198
 199         struct drm_gem_object *memptrs_bo;
 200
 201         struct msm_gpu_devfreq devfreq;
 202
 203         uint32_t suspend_count;
 204
 205         struct msm_gpu_state *crashstate;
 206
 207         /* Enable clamping to idle freq when inactive: */
 208         bool clamp_to_idle;
 209
 210         /* True if the hardware supports expanded apriv (a650 and newer) */
 211         bool hw_apriv;
 212
 213         struct thermal_cooling_device *cooling;
 214 };
 215
 216 static inline struct msm_gpu *dev_to_gpu(struct device *dev)
 217 {
 218         struct adreno_smmu_priv *adreno_smmu = dev_get_drvdata(dev);
 219         return container_of(adreno_smmu, struct msm_gpu, adreno_smmu);
 220 }
 221
 222 /* It turns out that all targets use the same ringbuffer size */
 223 #define MSM_GPU_RINGBUFFER_SZ SZ_32K
 224 #define MSM_GPU_RINGBUFFER_BLKSIZE 32
 225
 226 #define MSM_GPU_RB_CNTL_DEFAULT \
 227                 (AXXX_CP_RB_CNTL_BUFSZ(ilog2(MSM_GPU_RINGBUFFER_SZ / 8)) | \
 228                 AXXX_CP_RB_CNTL_BLKSZ(ilog2(MSM_GPU_RINGBUFFER_BLKSIZE / 8)))
 229
 230 static inline bool msm_gpu_active(struct msm_gpu *gpu)
 231 {
 232         int i;
 233
 234         for (i = 0; i < gpu->nr_rings; i++) {
 235                 struct msm_ringbuffer *ring = gpu->rb[i];
 236
 237                 if (ring->seqno > ring->memptrs->fence)
 238                         return true;
 239         }
 240
 241         return false;
 242 }
 243
 244 /* Perf-Counters:
 245  * The select_reg and select_val are just there for the benefit of the child
 246  * class that actually enables the perf counter..  but msm_gpu base class
 247  * will handle sampling/displaying the counters.
 248  */
 249
 250 struct msm_gpu_perfcntr {
 251         uint32_t select_reg;
 252         uint32_t sample_reg;
 253         uint32_t select_val;
 254         const char *name;
 255 };
 256
 257 /*
 258  * The number of priority levels provided by drm gpu scheduler.  The
 259  * DRM_SCHED_PRIORITY_KERNEL priority level is treated specially in some
 260  * cases, so we don't use it (no need for kernel generated jobs).
 261  */
 262 #define NR_SCHED_PRIORITIES (1 + DRM_SCHED_PRIORITY_HIGH - DRM_SCHED_PRIORITY_MIN)
 263
 264 /**
 265  * struct msm_file_private - per-drm_file context
 266  *
 267  * @queuelock:    synchronizes access to submitqueues list
 268  * @submitqueues: list of &msm_gpu_submitqueue created by userspace
 269  * @queueid:      counter incremented each time a submitqueue is created,
 270  *                used to assign &msm_gpu_submitqueue.id
 271  * @aspace:       the per-process GPU address-space
 272  * @ref:          reference count
 273  * @seqno:        unique per process seqno
 274  */
 275 struct msm_file_private {
 276         rwlock_t queuelock;
 277         struct list_head submitqueues;
 278         int queueid;
 279         struct msm_gem_address_space *aspace;
 280         struct kref ref;
 281         int seqno;
 282
 283         /**
 284          * entities:
 285          *
 286          * Table of per-priority-level sched entities used by submitqueues
 287          * associated with this &drm_file.  Because some userspace apps
 288          * make assumptions about rendering from multiple gl contexts
 289          * (of the same priority) within the process happening in FIFO
 290          * order without requiring any fencing beyond MakeCurrent(), we
 291          * create at most one &drm_sched_entity per-process per-priority-
 292          * level.
 293          */
 294         struct drm_sched_entity *entities[NR_SCHED_PRIORITIES * MSM_GPU_MAX_RINGS];
 295 };
 296
 297 /**
 298  * msm_gpu_convert_priority - Map userspace priority to ring # and sched priority
 299  *
 300  * @gpu:        the gpu instance
 301  * @prio:       the userspace priority level
 302  * @ring_nr:    [out] the ringbuffer the userspace priority maps to
 303  * @sched_prio: [out] the gpu scheduler priority level which the userspace
 304  *              priority maps to
 305  *
 306  * With drm/scheduler providing it's own level of prioritization, our total
 307  * number of available priority levels is (nr_rings * NR_SCHED_PRIORITIES).
 308  * Each ring is associated with it's own scheduler instance.  However, our
 309  * UABI is that lower numerical values are higher priority.  So mapping the
 310  * single userspace priority level into ring_nr and sched_prio takes some
 311  * care.  The userspace provided priority (when a submitqueue is created)
 312  * is mapped to ring nr and scheduler priority as such:
 313  *
 314  *   ring_nr    = userspace_prio / NR_SCHED_PRIORITIES
 315  *   sched_prio = NR_SCHED_PRIORITIES -
 316  *                (userspace_prio % NR_SCHED_PRIORITIES) - 1
 317  *
 318  * This allows generations without preemption (nr_rings==1) to have some
 319  * amount of prioritization, and provides more priority levels for gens
 320  * that do have preemption.
 321  */
 322 static inline int msm_gpu_convert_priority(struct msm_gpu *gpu, int prio,
 323                 unsigned *ring_nr, enum drm_sched_priority *sched_prio)
 324 {
 325         unsigned rn, sp;
 326
 327         rn = div_u64_rem(prio, NR_SCHED_PRIORITIES, &sp);
 328
 329         /* invert sched priority to map to higher-numeric-is-higher-
 330          * priority convention
 331          */
 332         sp = NR_SCHED_PRIORITIES - sp - 1;
 333
 334         if (rn >= gpu->nr_rings)
 335                 return -EINVAL;
 336
 337         *ring_nr = rn;
 338         *sched_prio = sp;
 339
 340         return 0;
 341 }
 342
 343 /**
 344  * struct msm_gpu_submitqueues - Userspace created context.
 345  *
 346  * A submitqueue is associated with a gl context or vk queue (or equiv)
 347  * in userspace.
 348  *
 349  * @id:        userspace id for the submitqueue, unique within the drm_file
 350  * @flags:     userspace flags for the submitqueue, specified at creation
 351  *             (currently unusued)
 352  * @ring_nr:   the ringbuffer used by this submitqueue, which is determined
 353  *             by the submitqueue's priority
 354  * @faults:    the number of GPU hangs associated with this submitqueue
 355  * @ctx:       the per-drm_file context associated with the submitqueue (ie.
 356  *             which set of pgtables do submits jobs associated with the
 357  *             submitqueue use)
 358  * @node:      node in the context's list of submitqueues
 359  * @fence_idr: maps fence-id to dma_fence for userspace visible fence
 360  *             seqno, protected by submitqueue lock
 361  * @lock:      submitqueue lock
 362  * @ref:       reference count
 363  * @entity:    the submit job-queue
 364  */
 365 struct msm_gpu_submitqueue {
 366         int id;
 367         u32 flags;
 368         u32 ring_nr;
 369         int faults;
 370         struct msm_file_private *ctx;
 371         struct list_head node;
 372         struct idr fence_idr;
 373         struct mutex lock;
 374         struct kref ref;
 375         struct drm_sched_entity *entity;
 376 };
 377
 378 struct msm_gpu_state_bo {
 379         u64 iova;
 380         size_t size;
 381         void *data;
 382         bool encoded;
 383 };
 384
 385 struct msm_gpu_state {
 386         struct kref ref;
 387         struct timespec64 time;
 388
 389         struct {
 390                 u64 iova;
 391                 u32 fence;
 392                 u32 seqno;
 393                 u32 rptr;
 394                 u32 wptr;
 395                 void *data;
 396                 int data_size;
 397                 bool encoded;
 398         } ring[MSM_GPU_MAX_RINGS];
 399
 400         int nr_registers;
 401         u32 *registers;
 402
 403         u32 rbbm_status;
 404
 405         char *comm;
 406         char *cmd;
 407
 408         struct msm_gpu_fault_info fault_info;
 409
 410         int nr_bos;
 411         struct msm_gpu_state_bo *bos;
 412 };
 413
 414 static inline void gpu_write(struct msm_gpu *gpu, u32 reg, u32 data)
 415 {
 416         msm_writel(data, gpu->mmio + (reg << 2));
 417 }
 418
 419 static inline u32 gpu_read(struct msm_gpu *gpu, u32 reg)
 420 {
 421         return msm_readl(gpu->mmio + (reg << 2));
 422 }
 423
 424 static inline void gpu_rmw(struct msm_gpu *gpu, u32 reg, u32 mask, u32 or)
 425 {
 426         msm_rmw(gpu->mmio + (reg << 2), mask, or);
 427 }
 428
 429 static inline u64 gpu_read64(struct msm_gpu *gpu, u32 lo, u32 hi)
 430 {
 431         u64 val;
 432
 433         /*
 434          * Why not a readq here? Two reasons: 1) many of the LO registers are
 435          * not quad word aligned and 2) the GPU hardware designers have a bit
 436          * of a history of putting registers where they fit, especially in
 437          * spins. The longer a GPU family goes the higher the chance that
 438          * we'll get burned.  We could do a series of validity checks if we
 439          * wanted to, but really is a readq() that much better? Nah.
 440          */
 441
 442         /*
 443          * For some lo/hi registers (like perfcounters), the hi value is latched
 444          * when the lo is read, so make sure to read the lo first to trigger
 445          * that
 446          */
 447         val = (u64) msm_readl(gpu->mmio + (lo << 2));
 448         val |= ((u64) msm_readl(gpu->mmio + (hi << 2)) << 32);
 449
 450         return val;
 451 }
 452
 453 static inline void gpu_write64(struct msm_gpu *gpu, u32 lo, u32 hi, u64 val)
 454 {
 455         /* Why not a writeq here? Read the screed above */
 456         msm_writel(lower_32_bits(val), gpu->mmio + (lo << 2));
 457         msm_writel(upper_32_bits(val), gpu->mmio + (hi << 2));
 458 }
 459
 460 int msm_gpu_pm_suspend(struct msm_gpu *gpu);
 461 int msm_gpu_pm_resume(struct msm_gpu *gpu);
 462
 463 int msm_submitqueue_init(struct drm_device *drm, struct msm_file_private *ctx);
 464 struct msm_gpu_submitqueue *msm_submitqueue_get(struct msm_file_private *ctx,
 465                 u32 id);
 466 int msm_submitqueue_create(struct drm_device *drm,
 467                 struct msm_file_private *ctx,
 468                 u32 prio, u32 flags, u32 *id);
 469 int msm_submitqueue_query(struct drm_device *drm, struct msm_file_private *ctx,
 470                 struct drm_msm_submitqueue_query *args);
 471 int msm_submitqueue_remove(struct msm_file_private *ctx, u32 id);
 472 void msm_submitqueue_close(struct msm_file_private *ctx);
 473
 474 void msm_submitqueue_destroy(struct kref *kref);
 475
 476 void __msm_file_private_destroy(struct kref *kref);
 477
 478 static inline void msm_file_private_put(struct msm_file_private *ctx)
 479 {
 480         kref_put(&ctx->ref, __msm_file_private_destroy);
 481 }
 482
 483 static inline struct msm_file_private *msm_file_private_get(
 484         struct msm_file_private *ctx)
 485 {
 486         kref_get(&ctx->ref);
 487         return ctx;
 488 }
 489
 490 void msm_devfreq_init(struct msm_gpu *gpu);
 491 void msm_devfreq_cleanup(struct msm_gpu *gpu);
 492 void msm_devfreq_resume(struct msm_gpu *gpu);
 493 void msm_devfreq_suspend(struct msm_gpu *gpu);
 494 void msm_devfreq_active(struct msm_gpu *gpu);
 495 void msm_devfreq_idle(struct msm_gpu *gpu);
 496
 497 int msm_gpu_hw_init(struct msm_gpu *gpu);
 498
 499 void msm_gpu_perfcntr_start(struct msm_gpu *gpu);
 500 void msm_gpu_perfcntr_stop(struct msm_gpu *gpu);
 501 int msm_gpu_perfcntr_sample(struct msm_gpu *gpu, uint32_t *activetime,
 502                 uint32_t *totaltime, uint32_t ncntrs, uint32_t *cntrs);
 503
 504 void msm_gpu_retire(struct msm_gpu *gpu);
 505 void msm_gpu_submit(struct msm_gpu *gpu, struct msm_gem_submit *submit);
 506
 507 int msm_gpu_init(struct drm_device *drm, struct platform_device *pdev,
 508                 struct msm_gpu *gpu, const struct msm_gpu_funcs *funcs,
 509                 const char *name, struct msm_gpu_config *config);
 510
 511 struct msm_gem_address_space *
 512 msm_gpu_create_private_address_space(struct msm_gpu *gpu, struct task_struct *task);
 513
 514 void msm_gpu_cleanup(struct msm_gpu *gpu);
 515
 516 struct msm_gpu *adreno_load_gpu(struct drm_device *dev);
 517 void __init adreno_register(void);
 518 void __exit adreno_unregister(void);
 519
 520 static inline void msm_submitqueue_put(struct msm_gpu_submitqueue *queue)
 521 {
 522         if (queue)
 523                 kref_put(&queue->ref, msm_submitqueue_destroy);
 524 }
 525
 526 static inline struct msm_gpu_state *msm_gpu_crashstate_get(struct msm_gpu *gpu)
 527 {
 528         struct msm_gpu_state *state = NULL;
 529
 530         mutex_lock(&gpu->dev->struct_mutex);
 531
 532         if (gpu->crashstate) {
 533                 kref_get(&gpu->crashstate->ref);
 534                 state = gpu->crashstate;
 535         }
 536
 537         mutex_unlock(&gpu->dev->struct_mutex);
 538
 539         return state;
 540 }
 541
 542 static inline void msm_gpu_crashstate_put(struct msm_gpu *gpu)
 543 {
 544         mutex_lock(&gpu->dev->struct_mutex);
 545
 546         if (gpu->crashstate) {
 547                 if (gpu->funcs->gpu_state_put(gpu->crashstate))
 548                         gpu->crashstate = NULL;
 549         }
 550
 551         mutex_unlock(&gpu->dev->struct_mutex);
 552 }
 553
 554 /*
 555  * Simple macro to semi-cleanly add the MAP_PRIV flag for targets that can
 556  * support expanded privileges
 557  */
 558 #define check_apriv(gpu, flags) \
 559         (((gpu)->hw_apriv ? MSM_BO_MAP_PRIV : 0) | (flags))
 560
 561
 562 #endif /* __MSM_GPU_H__ */