]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - drivers/gpu/drm/i915/intel_ringbuffer.h
a94ed5db87cbcec48bad190a69327568e7ceecec
[karo-tx-linux.git] / drivers / gpu / drm / i915 / intel_ringbuffer.h
1 #ifndef _INTEL_RINGBUFFER_H_
2 #define _INTEL_RINGBUFFER_H_
3
4 #include <linux/hashtable.h>
5 #include "i915_gem_batch_pool.h"
6
7 #define I915_CMD_HASH_ORDER 9
8
9 /* Early gen2 devices have a cacheline of just 32 bytes, using 64 is overkill,
10  * but keeps the logic simple. Indeed, the whole purpose of this macro is just
11  * to give some inclination as to some of the magic values used in the various
12  * workarounds!
13  */
14 #define CACHELINE_BYTES 64
15 #define CACHELINE_DWORDS (CACHELINE_BYTES / sizeof(uint32_t))
16
17 /*
18  * Gen2 BSpec "1. Programming Environment" / 1.4.4.6 "Ring Buffer Use"
19  * Gen3 BSpec "vol1c Memory Interface Functions" / 2.3.4.5 "Ring Buffer Use"
20  * Gen4+ BSpec "vol1c Memory Interface and Command Stream" / 5.3.4.5 "Ring Buffer Use"
21  *
22  * "If the Ring Buffer Head Pointer and the Tail Pointer are on the same
23  * cacheline, the Head Pointer must not be greater than the Tail
24  * Pointer."
25  */
26 #define I915_RING_FREE_SPACE 64
27
28 struct  intel_hw_status_page {
29         u32             *page_addr;
30         unsigned int    gfx_addr;
31         struct          drm_i915_gem_object *obj;
32 };
33
34 #define I915_READ_TAIL(engine) I915_READ(RING_TAIL((engine)->mmio_base))
35 #define I915_WRITE_TAIL(engine, val) I915_WRITE(RING_TAIL((engine)->mmio_base), val)
36
37 #define I915_READ_START(engine) I915_READ(RING_START((engine)->mmio_base))
38 #define I915_WRITE_START(engine, val) I915_WRITE(RING_START((engine)->mmio_base), val)
39
40 #define I915_READ_HEAD(engine)  I915_READ(RING_HEAD((engine)->mmio_base))
41 #define I915_WRITE_HEAD(engine, val) I915_WRITE(RING_HEAD((engine)->mmio_base), val)
42
43 #define I915_READ_CTL(engine) I915_READ(RING_CTL((engine)->mmio_base))
44 #define I915_WRITE_CTL(engine, val) I915_WRITE(RING_CTL((engine)->mmio_base), val)
45
46 #define I915_READ_IMR(engine) I915_READ(RING_IMR((engine)->mmio_base))
47 #define I915_WRITE_IMR(engine, val) I915_WRITE(RING_IMR((engine)->mmio_base), val)
48
49 #define I915_READ_MODE(engine) I915_READ(RING_MI_MODE((engine)->mmio_base))
50 #define I915_WRITE_MODE(engine, val) I915_WRITE(RING_MI_MODE((engine)->mmio_base), val)
51
52 /* seqno size is actually only a uint32, but since we plan to use MI_FLUSH_DW to
53  * do the writes, and that must have qw aligned offsets, simply pretend it's 8b.
54  */
55 #define gen8_semaphore_seqno_size sizeof(uint64_t)
56 #define GEN8_SEMAPHORE_OFFSET(__from, __to)                          \
57         (((__from) * I915_NUM_ENGINES  + (__to)) * gen8_semaphore_seqno_size)
58 #define GEN8_SIGNAL_OFFSET(__ring, to)                       \
59         (i915_gem_obj_ggtt_offset(dev_priv->semaphore_obj) + \
60          GEN8_SEMAPHORE_OFFSET((__ring)->id, (to)))
61 #define GEN8_WAIT_OFFSET(__ring, from)                       \
62         (i915_gem_obj_ggtt_offset(dev_priv->semaphore_obj) + \
63          GEN8_SEMAPHORE_OFFSET(from, (__ring)->id))
64
65 enum intel_engine_hangcheck_action {
66         HANGCHECK_IDLE = 0,
67         HANGCHECK_WAIT,
68         HANGCHECK_ACTIVE,
69         HANGCHECK_KICK,
70         HANGCHECK_HUNG,
71 };
72
73 #define HANGCHECK_SCORE_RING_HUNG 31
74
75 struct intel_engine_hangcheck {
76         u64 acthd;
77         unsigned long user_interrupts;
78         u32 seqno;
79         int score;
80         enum intel_engine_hangcheck_action action;
81         int deadlock;
82         u32 instdone[I915_NUM_INSTDONE_REG];
83 };
84
85 struct intel_ring {
86         struct drm_i915_gem_object *obj;
87         void *vaddr;
88         struct i915_vma *vma;
89
90         struct intel_engine_cs *engine;
91         struct list_head link;
92
93         u32 head;
94         u32 tail;
95         int space;
96         int size;
97         int effective_size;
98
99         /** We track the position of the requests in the ring buffer, and
100          * when each is retired we increment last_retired_head as the GPU
101          * must have finished processing the request and so we know we
102          * can advance the ringbuffer up to that position.
103          *
104          * last_retired_head is set to -1 after the value is consumed so
105          * we can detect new retirements.
106          */
107         u32 last_retired_head;
108 };
109
110 struct i915_gem_context;
111 struct drm_i915_reg_table;
112
113 /*
114  * we use a single page to load ctx workarounds so all of these
115  * values are referred in terms of dwords
116  *
117  * struct i915_wa_ctx_bb:
118  *  offset: specifies batch starting position, also helpful in case
119  *    if we want to have multiple batches at different offsets based on
120  *    some criteria. It is not a requirement at the moment but provides
121  *    an option for future use.
122  *  size: size of the batch in DWORDS
123  */
124 struct  i915_ctx_workarounds {
125         struct i915_wa_ctx_bb {
126                 u32 offset;
127                 u32 size;
128         } indirect_ctx, per_ctx;
129         struct drm_i915_gem_object *obj;
130 };
131
132 struct drm_i915_gem_request;
133
134 struct intel_engine_cs {
135         struct drm_i915_private *i915;
136         const char      *name;
137         enum intel_engine_id {
138                 RCS = 0,
139                 BCS,
140                 VCS,
141                 VCS2,   /* Keep instances of the same type engine together. */
142                 VECS
143         } id;
144 #define I915_NUM_ENGINES 5
145 #define _VCS(n) (VCS + (n))
146         unsigned int exec_id;
147         unsigned int hw_id;
148         unsigned int guc_id; /* XXX same as hw_id? */
149         u64 fence_context;
150         u32             mmio_base;
151         unsigned int irq_shift;
152         struct intel_ring *buffer;
153         struct list_head buffers;
154
155         /* Rather than have every client wait upon all user interrupts,
156          * with the herd waking after every interrupt and each doing the
157          * heavyweight seqno dance, we delegate the task (of being the
158          * bottom-half of the user interrupt) to the first client. After
159          * every interrupt, we wake up one client, who does the heavyweight
160          * coherent seqno read and either goes back to sleep (if incomplete),
161          * or wakes up all the completed clients in parallel, before then
162          * transferring the bottom-half status to the next client in the queue.
163          *
164          * Compared to walking the entire list of waiters in a single dedicated
165          * bottom-half, we reduce the latency of the first waiter by avoiding
166          * a context switch, but incur additional coherent seqno reads when
167          * following the chain of request breadcrumbs. Since it is most likely
168          * that we have a single client waiting on each seqno, then reducing
169          * the overhead of waking that client is much preferred.
170          */
171         struct intel_breadcrumbs {
172                 struct task_struct *irq_seqno_bh; /* bh for user interrupts */
173                 unsigned long irq_wakeups;
174                 bool irq_posted;
175
176                 spinlock_t lock; /* protects the lists of requests */
177                 struct rb_root waiters; /* sorted by retirement, priority */
178                 struct rb_root signals; /* sorted by retirement */
179                 struct intel_wait *first_wait; /* oldest waiter by retirement */
180                 struct task_struct *signaler; /* used for fence signalling */
181                 struct drm_i915_gem_request *first_signal;
182                 struct timer_list fake_irq; /* used after a missed interrupt */
183
184                 bool irq_enabled : 1;
185                 bool rpm_wakelock : 1;
186         } breadcrumbs;
187
188         /*
189          * A pool of objects to use as shadow copies of client batch buffers
190          * when the command parser is enabled. Prevents the client from
191          * modifying the batch contents after software parsing.
192          */
193         struct i915_gem_batch_pool batch_pool;
194
195         struct intel_hw_status_page status_page;
196         struct i915_ctx_workarounds wa_ctx;
197
198         u32             irq_keep_mask; /* always keep these interrupts */
199         u32             irq_enable_mask; /* bitmask to enable ring interrupt */
200         void            (*irq_enable)(struct intel_engine_cs *engine);
201         void            (*irq_disable)(struct intel_engine_cs *engine);
202
203         int             (*init_hw)(struct intel_engine_cs *engine);
204
205         int             (*init_context)(struct drm_i915_gem_request *req);
206
207         int             (*emit_flush)(struct drm_i915_gem_request *request,
208                                       u32 mode);
209 #define EMIT_INVALIDATE BIT(0)
210 #define EMIT_FLUSH      BIT(1)
211 #define EMIT_BARRIER    (EMIT_INVALIDATE | EMIT_FLUSH)
212         int             (*emit_bb_start)(struct drm_i915_gem_request *req,
213                                          u64 offset, u32 length,
214                                          unsigned int dispatch_flags);
215 #define I915_DISPATCH_SECURE BIT(0)
216 #define I915_DISPATCH_PINNED BIT(1)
217 #define I915_DISPATCH_RS     BIT(2)
218         int             (*emit_request)(struct drm_i915_gem_request *req);
219         void            (*submit_request)(struct drm_i915_gem_request *req);
220         /* Some chipsets are not quite as coherent as advertised and need
221          * an expensive kick to force a true read of the up-to-date seqno.
222          * However, the up-to-date seqno is not always required and the last
223          * seen value is good enough. Note that the seqno will always be
224          * monotonic, even if not coherent.
225          */
226         void            (*irq_seqno_barrier)(struct intel_engine_cs *engine);
227         void            (*cleanup)(struct intel_engine_cs *engine);
228
229         /* GEN8 signal/wait table - never trust comments!
230          *        signal to     signal to    signal to   signal to      signal to
231          *          RCS            VCS          BCS        VECS          VCS2
232          *      --------------------------------------------------------------------
233          *  RCS | NOP (0x00) | VCS (0x08) | BCS (0x10) | VECS (0x18) | VCS2 (0x20) |
234          *      |-------------------------------------------------------------------
235          *  VCS | RCS (0x28) | NOP (0x30) | BCS (0x38) | VECS (0x40) | VCS2 (0x48) |
236          *      |-------------------------------------------------------------------
237          *  BCS | RCS (0x50) | VCS (0x58) | NOP (0x60) | VECS (0x68) | VCS2 (0x70) |
238          *      |-------------------------------------------------------------------
239          * VECS | RCS (0x78) | VCS (0x80) | BCS (0x88) |  NOP (0x90) | VCS2 (0x98) |
240          *      |-------------------------------------------------------------------
241          * VCS2 | RCS (0xa0) | VCS (0xa8) | BCS (0xb0) | VECS (0xb8) | NOP  (0xc0) |
242          *      |-------------------------------------------------------------------
243          *
244          * Generalization:
245          *  f(x, y) := (x->id * NUM_RINGS * seqno_size) + (seqno_size * y->id)
246          *  ie. transpose of g(x, y)
247          *
248          *       sync from      sync from    sync from    sync from     sync from
249          *          RCS            VCS          BCS        VECS          VCS2
250          *      --------------------------------------------------------------------
251          *  RCS | NOP (0x00) | VCS (0x28) | BCS (0x50) | VECS (0x78) | VCS2 (0xa0) |
252          *      |-------------------------------------------------------------------
253          *  VCS | RCS (0x08) | NOP (0x30) | BCS (0x58) | VECS (0x80) | VCS2 (0xa8) |
254          *      |-------------------------------------------------------------------
255          *  BCS | RCS (0x10) | VCS (0x38) | NOP (0x60) | VECS (0x88) | VCS2 (0xb0) |
256          *      |-------------------------------------------------------------------
257          * VECS | RCS (0x18) | VCS (0x40) | BCS (0x68) |  NOP (0x90) | VCS2 (0xb8) |
258          *      |-------------------------------------------------------------------
259          * VCS2 | RCS (0x20) | VCS (0x48) | BCS (0x70) | VECS (0x98) |  NOP (0xc0) |
260          *      |-------------------------------------------------------------------
261          *
262          * Generalization:
263          *  g(x, y) := (y->id * NUM_RINGS * seqno_size) + (seqno_size * x->id)
264          *  ie. transpose of f(x, y)
265          */
266         struct {
267                 u32     sync_seqno[I915_NUM_ENGINES-1];
268
269                 union {
270                         struct {
271                                 /* our mbox written by others */
272                                 u32             wait[I915_NUM_ENGINES];
273                                 /* mboxes this ring signals to */
274                                 i915_reg_t      signal[I915_NUM_ENGINES];
275                         } mbox;
276                         u64             signal_ggtt[I915_NUM_ENGINES];
277                 };
278
279                 /* AKA wait() */
280                 int     (*sync_to)(struct drm_i915_gem_request *req,
281                                    struct drm_i915_gem_request *signal);
282                 int     (*signal)(struct drm_i915_gem_request *req);
283         } semaphore;
284
285         /* Execlists */
286         struct tasklet_struct irq_tasklet;
287         spinlock_t execlist_lock; /* used inside tasklet, use spin_lock_bh */
288         struct list_head execlist_queue;
289         unsigned int fw_domains;
290         unsigned int next_context_status_buffer;
291         unsigned int idle_lite_restore_wa;
292         bool disable_lite_restore_wa;
293         u32 ctx_desc_template;
294
295         /**
296          * List of objects currently involved in rendering from the
297          * ringbuffer.
298          *
299          * Includes buffers having the contents of their GPU caches
300          * flushed, not necessarily primitives.  last_read_req
301          * represents when the rendering involved will be completed.
302          *
303          * A reference is held on the buffer while on this list.
304          */
305         struct list_head active_list;
306
307         /**
308          * List of breadcrumbs associated with GPU requests currently
309          * outstanding.
310          */
311         struct list_head request_list;
312
313         /**
314          * Seqno of request most recently submitted to request_list.
315          * Used exclusively by hang checker to avoid grabbing lock while
316          * inspecting request list.
317          */
318         u32 last_submitted_seqno;
319
320         struct i915_gem_context *last_context;
321
322         struct intel_engine_hangcheck hangcheck;
323
324         struct {
325                 struct drm_i915_gem_object *obj;
326                 u32 gtt_offset;
327         } scratch;
328
329         bool needs_cmd_parser;
330
331         /*
332          * Table of commands the command parser needs to know about
333          * for this engine.
334          */
335         DECLARE_HASHTABLE(cmd_hash, I915_CMD_HASH_ORDER);
336
337         /*
338          * Table of registers allowed in commands that read/write registers.
339          */
340         const struct drm_i915_reg_table *reg_tables;
341         int reg_table_count;
342
343         /*
344          * Returns the bitmask for the length field of the specified command.
345          * Return 0 for an unrecognized/invalid command.
346          *
347          * If the command parser finds an entry for a command in the engine's
348          * cmd_tables, it gets the command's length based on the table entry.
349          * If not, it calls this function to determine the per-engine length
350          * field encoding for the command (i.e. different opcode ranges use
351          * certain bits to encode the command length in the header).
352          */
353         u32 (*get_cmd_length_mask)(u32 cmd_header);
354 };
355
356 static inline bool
357 intel_engine_initialized(const struct intel_engine_cs *engine)
358 {
359         return engine->i915 != NULL;
360 }
361
362 static inline unsigned
363 intel_engine_flag(const struct intel_engine_cs *engine)
364 {
365         return 1 << engine->id;
366 }
367
368 static inline u32
369 intel_engine_sync_index(struct intel_engine_cs *engine,
370                         struct intel_engine_cs *other)
371 {
372         int idx;
373
374         /*
375          * rcs -> 0 = vcs, 1 = bcs, 2 = vecs, 3 = vcs2;
376          * vcs -> 0 = bcs, 1 = vecs, 2 = vcs2, 3 = rcs;
377          * bcs -> 0 = vecs, 1 = vcs2. 2 = rcs, 3 = vcs;
378          * vecs -> 0 = vcs2, 1 = rcs, 2 = vcs, 3 = bcs;
379          * vcs2 -> 0 = rcs, 1 = vcs, 2 = bcs, 3 = vecs;
380          */
381
382         idx = (other - engine) - 1;
383         if (idx < 0)
384                 idx += I915_NUM_ENGINES;
385
386         return idx;
387 }
388
389 static inline void
390 intel_flush_status_page(struct intel_engine_cs *engine, int reg)
391 {
392         mb();
393         clflush(&engine->status_page.page_addr[reg]);
394         mb();
395 }
396
397 static inline u32
398 intel_read_status_page(struct intel_engine_cs *engine, int reg)
399 {
400         /* Ensure that the compiler doesn't optimize away the load. */
401         return READ_ONCE(engine->status_page.page_addr[reg]);
402 }
403
404 static inline void
405 intel_write_status_page(struct intel_engine_cs *engine,
406                         int reg, u32 value)
407 {
408         engine->status_page.page_addr[reg] = value;
409 }
410
411 /*
412  * Reads a dword out of the status page, which is written to from the command
413  * queue by automatic updates, MI_REPORT_HEAD, MI_STORE_DATA_INDEX, or
414  * MI_STORE_DATA_IMM.
415  *
416  * The following dwords have a reserved meaning:
417  * 0x00: ISR copy, updated when an ISR bit not set in the HWSTAM changes.
418  * 0x04: ring 0 head pointer
419  * 0x05: ring 1 head pointer (915-class)
420  * 0x06: ring 2 head pointer (915-class)
421  * 0x10-0x1b: Context status DWords (GM45)
422  * 0x1f: Last written status offset. (GM45)
423  * 0x20-0x2f: Reserved (Gen6+)
424  *
425  * The area from dword 0x30 to 0x3ff is available for driver usage.
426  */
427 #define I915_GEM_HWS_INDEX              0x30
428 #define I915_GEM_HWS_INDEX_ADDR (I915_GEM_HWS_INDEX << MI_STORE_DWORD_INDEX_SHIFT)
429 #define I915_GEM_HWS_SCRATCH_INDEX      0x40
430 #define I915_GEM_HWS_SCRATCH_ADDR (I915_GEM_HWS_SCRATCH_INDEX << MI_STORE_DWORD_INDEX_SHIFT)
431
432 struct intel_ring *
433 intel_engine_create_ring(struct intel_engine_cs *engine, int size);
434 int intel_ring_pin(struct intel_ring *ring);
435 void intel_ring_unpin(struct intel_ring *ring);
436 void intel_ring_free(struct intel_ring *ring);
437
438 void intel_engine_stop(struct intel_engine_cs *engine);
439 void intel_engine_cleanup(struct intel_engine_cs *engine);
440
441 int intel_ring_alloc_request_extras(struct drm_i915_gem_request *request);
442
443 int __must_check intel_ring_begin(struct drm_i915_gem_request *req, int n);
444 int __must_check intel_ring_cacheline_align(struct drm_i915_gem_request *req);
445
446 static inline void intel_ring_emit(struct intel_ring *ring, u32 data)
447 {
448         *(uint32_t *)(ring->vaddr + ring->tail) = data;
449         ring->tail += 4;
450 }
451
452 static inline void intel_ring_emit_reg(struct intel_ring *ring, i915_reg_t reg)
453 {
454         intel_ring_emit(ring, i915_mmio_reg_offset(reg));
455 }
456
457 static inline void intel_ring_advance(struct intel_ring *ring)
458 {
459         /* Dummy function.
460          *
461          * This serves as a placeholder in the code so that the reader
462          * can compare against the preceding intel_ring_begin() and
463          * check that the number of dwords emitted matches the space
464          * reserved for the command packet (i.e. the value passed to
465          * intel_ring_begin()).
466          */
467 }
468
469 static inline u32 intel_ring_offset(struct intel_ring *ring, u32 value)
470 {
471         /* Don't write ring->size (equivalent to 0) as that hangs some GPUs. */
472         return value & (ring->size - 1);
473 }
474
475 int __intel_ring_space(int head, int tail, int size);
476 void intel_ring_update_space(struct intel_ring *ring);
477
478 int __must_check intel_engine_idle(struct intel_engine_cs *engine);
479 void intel_engine_init_seqno(struct intel_engine_cs *engine, u32 seqno);
480
481 int intel_init_pipe_control(struct intel_engine_cs *engine, int size);
482 void intel_fini_pipe_control(struct intel_engine_cs *engine);
483
484 void intel_engine_setup_common(struct intel_engine_cs *engine);
485 int intel_engine_init_common(struct intel_engine_cs *engine);
486
487 int intel_init_render_ring_buffer(struct intel_engine_cs *engine);
488 int intel_init_bsd_ring_buffer(struct intel_engine_cs *engine);
489 int intel_init_bsd2_ring_buffer(struct intel_engine_cs *engine);
490 int intel_init_blt_ring_buffer(struct intel_engine_cs *engine);
491 int intel_init_vebox_ring_buffer(struct intel_engine_cs *engine);
492
493 u64 intel_engine_get_active_head(struct intel_engine_cs *engine);
494 static inline u32 intel_engine_get_seqno(struct intel_engine_cs *engine)
495 {
496         return intel_read_status_page(engine, I915_GEM_HWS_INDEX);
497 }
498
499 int init_workarounds_ring(struct intel_engine_cs *engine);
500
501 /*
502  * Arbitrary size for largest possible 'add request' sequence. The code paths
503  * are complex and variable. Empirical measurement shows that the worst case
504  * is BDW at 192 bytes (6 + 6 + 36 dwords), then ILK at 136 bytes. However,
505  * we need to allocate double the largest single packet within that emission
506  * to account for tail wraparound (so 6 + 6 + 72 dwords for BDW).
507  */
508 #define MIN_SPACE_FOR_ADD_REQUEST 336
509
510 static inline u32 intel_hws_seqno_address(struct intel_engine_cs *engine)
511 {
512         return engine->status_page.gfx_addr + I915_GEM_HWS_INDEX_ADDR;
513 }
514
515 /* intel_breadcrumbs.c -- user interrupt bottom-half for waiters */
516 struct intel_wait {
517         struct rb_node node;
518         struct task_struct *tsk;
519         u32 seqno;
520 };
521
522 struct intel_signal_node {
523         struct rb_node node;
524         struct intel_wait wait;
525 };
526
527 int intel_engine_init_breadcrumbs(struct intel_engine_cs *engine);
528
529 static inline void intel_wait_init(struct intel_wait *wait, u32 seqno)
530 {
531         wait->tsk = current;
532         wait->seqno = seqno;
533 }
534
535 static inline bool intel_wait_complete(const struct intel_wait *wait)
536 {
537         return RB_EMPTY_NODE(&wait->node);
538 }
539
540 bool intel_engine_add_wait(struct intel_engine_cs *engine,
541                            struct intel_wait *wait);
542 void intel_engine_remove_wait(struct intel_engine_cs *engine,
543                               struct intel_wait *wait);
544 void intel_engine_enable_signaling(struct drm_i915_gem_request *request);
545
546 static inline bool intel_engine_has_waiter(struct intel_engine_cs *engine)
547 {
548         return READ_ONCE(engine->breadcrumbs.irq_seqno_bh);
549 }
550
551 static inline bool intel_engine_wakeup(struct intel_engine_cs *engine)
552 {
553         bool wakeup = false;
554         struct task_struct *tsk = READ_ONCE(engine->breadcrumbs.irq_seqno_bh);
555         /* Note that for this not to dangerously chase a dangling pointer,
556          * the caller is responsible for ensure that the task remain valid for
557          * wake_up_process() i.e. that the RCU grace period cannot expire.
558          *
559          * Also note that tsk is likely to be in !TASK_RUNNING state so an
560          * early test for tsk->state != TASK_RUNNING before wake_up_process()
561          * is unlikely to be beneficial.
562          */
563         if (tsk)
564                 wakeup = wake_up_process(tsk);
565         return wakeup;
566 }
567
568 void intel_engine_enable_fake_irq(struct intel_engine_cs *engine);
569 void intel_engine_fini_breadcrumbs(struct intel_engine_cs *engine);
570 unsigned int intel_kick_waiters(struct drm_i915_private *i915);
571 unsigned int intel_kick_signalers(struct drm_i915_private *i915);
572
573 #endif /* _INTEL_RINGBUFFER_H_ */