clean
[linux-2.4.21-pre4.git] / Documentation / DMA-mapping.txt
1                         Dynamic DMA mapping
2                         ===================
3
4                  David S. Miller <davem@redhat.com>
5                  Richard Henderson <rth@cygnus.com>
6                   Jakub Jelinek <jakub@redhat.com>
7
8 Most of the 64bit platforms have special hardware that translates bus
9 addresses (DMA addresses) into physical addresses.  This is similar to
10 how page tables and/or a TLB translates virtual addresses to physical
11 addresses on a CPU.  This is needed so that e.g. PCI devices can
12 access with a Single Address Cycle (32bit DMA address) any page in the
13 64bit physical address space.  Previously in Linux those 64bit
14 platforms had to set artificial limits on the maximum RAM size in the
15 system, so that the virt_to_bus() static scheme works (the DMA address
16 translation tables were simply filled on bootup to map each bus
17 address to the physical page __pa(bus_to_virt())).
18
19 So that Linux can use the dynamic DMA mapping, it needs some help from the
20 drivers, namely it has to take into account that DMA addresses should be
21 mapped only for the time they are actually used and unmapped after the DMA
22 transfer.
23
24 The following API will work of course even on platforms where no such
25 hardware exists, see e.g. include/asm-i386/pci.h for how it is implemented on
26 top of the virt_to_bus interface.
27
28 First of all, you should make sure
29
30 #include <linux/pci.h>
31
32 is in your driver. This file will obtain for you the definition of the
33 dma_addr_t (which can hold any valid DMA address for the platform)
34 type which should be used everywhere you hold a DMA (bus) address
35 returned from the DMA mapping functions.
36
37                          What memory is DMA'able?
38
39 The first piece of information you must know is what kernel memory can
40 be used with the DMA mapping facilities.  There has been an unwritten
41 set of rules regarding this, and this text is an attempt to finally
42 write them down.
43
44 If you acquired your memory via the page allocator
45 (i.e. __get_free_page*()) or the generic memory allocators
46 (i.e. kmalloc() or kmem_cache_alloc()) then you may DMA to/from
47 that memory using the addresses returned from those routines.
48
49 This means specifically that you may _not_ use the memory/addresses
50 returned from vmalloc() for DMA.  It is possible to DMA to the
51 _underlying_ memory mapped into a vmalloc() area, but this requires
52 walking page tables to get the physical addresses, and then
53 translating each of those pages back to a kernel address using
54 something like __va().  [ EDIT: Update this when we integrate
55 Gerd Knorr's generic code which does this. ]
56
57 This rule also means that you may not use kernel image addresses
58 (ie. items in the kernel's data/text/bss segment, or your driver's)
59 nor may you use kernel stack addresses for DMA.  Both of these items
60 might be mapped somewhere entirely different than the rest of physical
61 memory.
62
63 Also, this means that you cannot take the return of a kmap()
64 call and DMA to/from that.  This is similar to vmalloc().
65
66 What about block I/O and networking buffers?  The block I/O and
67 networking subsystems make sure that the buffers they use are valid
68 for you to DMA from/to.
69
70                         DMA addressing limitations
71
72 Does your device have any DMA addressing limitations?  For example, is
73 your device only capable of driving the low order 24-bits of address
74 on the PCI bus for SAC DMA transfers?  If so, you need to inform the
75 PCI layer of this fact.
76
77 By default, the kernel assumes that your device can address the full
78 32-bits in a SAC cycle.  For a 64-bit DAC capable device, this needs
79 to be increased.  And for a device with limitations, as discussed in
80 the previous paragraph, it needs to be decreased.
81
82 For correct operation, you must interrogate the PCI layer in your
83 device probe routine to see if the PCI controller on the machine can
84 properly support the DMA addressing limitation your device has.  It is
85 good style to do this even if your device holds the default setting,
86 because this shows that you did think about these issues wrt. your
87 device.
88
89 The query is performed via a call to pci_set_dma_mask():
90
91         int pci_set_dma_mask(struct pci_dev *pdev, u64 device_mask);
92
93 Here, pdev is a pointer to the PCI device struct of your device, and
94 device_mask is a bit mask describing which bits of a PCI address your
95 device supports.  It returns zero if your card can perform DMA
96 properly on the machine given the address mask you provided.
97
98 If it returns non-zero, your device can not perform DMA properly on
99 this platform, and attempting to do so will result in undefined
100 behavior.  You must either use a different mask, or not use DMA.
101
102 This means that in the failure case, you have three options:
103
104 1) Use another DMA mask, if possible (see below).
105 2) Use some non-DMA mode for data transfer, if possible.
106 3) Ignore this device and do not initialize it.
107
108 It is recommended that your driver print a kernel KERN_WARNING message
109 when you end up performing either #2 or #3.  In this manner, if a user
110 of your driver reports that performance is bad or that the device is not
111 even detected, you can ask them for the kernel messages to find out
112 exactly why.
113
114 The standard 32-bit addressing PCI device would do something like
115 this:
116
117         if (pci_set_dma_mask(pdev, 0xffffffff)) {
118                 printk(KERN_WARNING
119                        "mydev: No suitable DMA available.\n");
120                 goto ignore_this_device;
121         }
122
123 Another common scenario is a 64-bit capable device.  The approach
124 here is to try for 64-bit DAC addressing, but back down to a
125 32-bit mask should that fail.  The PCI platform code may fail the
126 64-bit mask not because the platform is not capable of 64-bit
127 addressing.  Rather, it may fail in this case simply because
128 32-bit SAC addressing is done more efficiently than DAC addressing.
129 Sparc64 is one platform which behaves in this way.
130
131 Here is how you would handle a 64-bit capable device which can drive
132 all 64-bits during a DAC cycle:
133
134         int using_dac;
135
136         if (!pci_set_dma_mask(pdev, 0xffffffffffffffff)) {
137                 using_dac = 1;
138         } else if (!pci_set_dma_mask(pdev, 0xffffffff)) {
139                 using_dac = 0;
140         } else {
141                 printk(KERN_WARNING
142                        "mydev: No suitable DMA available.\n");
143                 goto ignore_this_device;
144         }
145
146 If your 64-bit device is going to be an enormous consumer of DMA
147 mappings, this can be problematic since the DMA mappings are a
148 finite resource on many platforms.  Please see the "DAC Addressing
149 for Address Space Hungry Devices" section near the end of this
150 document for how to handle this case.
151
152 Finally, if your device can only drive the low 24-bits of
153 address during PCI bus mastering you might do something like:
154
155         if (pci_set_dma_mask(pdev, 0x00ffffff)) {
156                 printk(KERN_WARNING
157                        "mydev: 24-bit DMA addressing not available.\n");
158                 goto ignore_this_device;
159         }
160
161 When pci_set_dma_mask() is successful, and returns zero, the PCI layer
162 saves away this mask you have provided.  The PCI layer will use this
163 information later when you make DMA mappings.
164
165 There is a case which we are aware of at this time, which is worth
166 mentioning in this documentation.  If your device supports multiple
167 functions (for example a sound card provides playback and record
168 functions) and the various different functions have _different_
169 DMA addressing limitations, you may wish to probe each mask and
170 only provide the functionality which the machine can handle.  It
171 is important that the last call to pci_set_dma_mask() be for the 
172 most specific mask.
173
174 Here is pseudo-code showing how this might be done:
175
176         #define PLAYBACK_ADDRESS_BITS   0xffffffff
177         #define RECORD_ADDRESS_BITS     0x00ffffff
178
179         struct my_sound_card *card;
180         struct pci_dev *pdev;
181
182         ...
183         if (pci_set_dma_mask(pdev, PLAYBACK_ADDRESS_BITS)) {
184                 card->playback_enabled = 1;
185         } else {
186                 card->playback_enabled = 0;
187                 printk(KERN_WARN "%s: Playback disabled due to DMA limitations.\n",
188                        card->name);
189         }
190         if (pci_set_dma_mask(pdev, RECORD_ADDRESS_BITS)) {
191                 card->record_enabled = 1;
192         } else {
193                 card->record_enabled = 0;
194                 printk(KERN_WARN "%s: Record disabled due to DMA limitations.\n",
195                        card->name);
196         }
197
198 A sound card was used as an example here because this genre of PCI
199 devices seems to be littered with ISA chips given a PCI front end,
200 and thus retaining the 16MB DMA addressing limitations of ISA.
201
202                         Types of DMA mappings
203
204 There are two types of DMA mappings:
205
206 - Consistent DMA mappings which are usually mapped at driver
207   initialization, unmapped at the end and for which the hardware should
208   guarantee that the device and the CPU can access the data
209   in parallel and will see updates made by each other without any
210   explicit software flushing.
211
212   Think of "consistent" as "synchronous" or "coherent".
213
214   Consistent DMA mappings are always SAC addressable.  That is
215   to say, consistent DMA addresses given to the driver will always
216   be in the low 32-bits of the PCI bus space.
217
218   Good examples of what to use consistent mappings for are:
219
220         - Network card DMA ring descriptors.
221         - SCSI adapter mailbox command data structures.
222         - Device firmware microcode executed out of
223           main memory.
224
225   The invariant these examples all require is that any CPU store
226   to memory is immediately visible to the device, and vice
227   versa.  Consistent mappings guarantee this.
228
229   IMPORTANT: Consistent DMA memory does not preclude the usage of
230              proper memory barriers.  The CPU may reorder stores to
231              consistent memory just as it may normal memory.  Example:
232              if it is important for the device to see the first word
233              of a descriptor updated before the second, you must do
234              something like:
235
236                 desc->word0 = address;
237                 wmb();
238                 desc->word1 = DESC_VALID;
239
240              in order to get correct behavior on all platforms.
241
242 - Streaming DMA mappings which are usually mapped for one DMA transfer,
243   unmapped right after it (unless you use pci_dma_sync below) and for which
244   hardware can optimize for sequential accesses.
245
246   This of "streaming" as "asynchronous" or "outside the coherency
247   domain".
248
249   Good examples of what to use streaming mappings for are:
250
251         - Networking buffers transmitted/received by a device.
252         - Filesystem buffers written/read by a SCSI device.
253
254   The interfaces for using this type of mapping were designed in
255   such a way that an implementation can make whatever performance
256   optimizations the hardware allows.  To this end, when using
257   such mappings you must be explicit about what you want to happen.
258
259 Neither type of DMA mapping has alignment restrictions that come
260 from PCI, although some devices may have such restrictions.
261
262                  Using Consistent DMA mappings.
263
264 To allocate and map large (PAGE_SIZE or so) consistent DMA regions,
265 you should do:
266
267         dma_addr_t dma_handle;
268
269         cpu_addr = pci_alloc_consistent(dev, size, &dma_handle);
270
271 where dev is a struct pci_dev *. You should pass NULL for PCI like buses
272 where devices don't have struct pci_dev (like ISA, EISA).  This may be
273 called in interrupt context. 
274
275 This argument is needed because the DMA translations may be bus
276 specific (and often is private to the bus which the device is attached
277 to).
278
279 Size is the length of the region you want to allocate, in bytes.
280
281 This routine will allocate RAM for that region, so it acts similarly to
282 __get_free_pages (but takes size instead of a page order).  If your
283 driver needs regions sized smaller than a page, you may prefer using
284 the pci_pool interface, described below.
285
286 The consistent DMA mapping interfaces, for non-NULL dev, will always
287 return a DMA address which is SAC (Single Address Cycle) addressable.
288 Even if the device indicates (via PCI dma mask) that it may address
289 the upper 32-bits and thus perform DAC cycles, consistent allocation
290 will still only return 32-bit PCI addresses for DMA.  This is true
291 of the pci_pool interface as well.
292
293 In fact, as mentioned above, all consistent memory provided by the
294 kernel DMA APIs are always SAC addressable.
295
296 pci_alloc_consistent returns two values: the virtual address which you
297 can use to access it from the CPU and dma_handle which you pass to the
298 card.
299
300 The cpu return address and the DMA bus master address are both
301 guaranteed to be aligned to the smallest PAGE_SIZE order which
302 is greater than or equal to the requested size.  This invariant
303 exists (for example) to guarantee that if you allocate a chunk
304 which is smaller than or equal to 64 kilobytes, the extent of the
305 buffer you receive will not cross a 64K boundary.
306
307 To unmap and free such a DMA region, you call:
308
309         pci_free_consistent(dev, size, cpu_addr, dma_handle);
310
311 where dev, size are the same as in the above call and cpu_addr and
312 dma_handle are the values pci_alloc_consistent returned to you.
313 This function may not be called in interrupt context.
314
315 If your driver needs lots of smaller memory regions, you can write
316 custom code to subdivide pages returned by pci_alloc_consistent,
317 or you can use the pci_pool API to do that.  A pci_pool is like
318 a kmem_cache, but it uses pci_alloc_consistent not __get_free_pages.
319 Also, it understands common hardware constraints for alignment,
320 like queue heads needing to be aligned on N byte boundaries.
321
322 Create a pci_pool like this:
323
324         struct pci_pool *pool;
325
326         pool = pci_pool_create(name, dev, size, align, alloc, flags);
327
328 The "name" is for diagnostics (like a kmem_cache name); dev and size
329 are as above.  The device's hardware alignment requirement for this
330 type of data is "align" (which is expressed in bytes, and must be a
331 power of two).  The flags are SLAB_ flags as you'd pass to
332 kmem_cache_create.  Not all flags are understood, but SLAB_POISON may
333 help you find driver bugs.  If you call this in a non- sleeping
334 context (f.e. in_interrupt is true or while holding SMP locks), pass
335 SLAB_ATOMIC.  If your device has no boundary crossing restrictions,
336 pass 0 for alloc; passing 4096 says memory allocated from this pool
337 must not cross 4KByte boundaries (but at that time it may be better to
338 go for pci_alloc_consistent directly instead).
339
340 Allocate memory from a pci pool like this:
341
342         cpu_addr = pci_pool_alloc(pool, flags, &dma_handle);
343
344 flags are SLAB_KERNEL if blocking is permitted (not in_interrupt nor
345 holding SMP locks), SLAB_ATOMIC otherwise.  Like pci_alloc_consistent,
346 this returns two values, cpu_addr and dma_handle.
347
348 Free memory that was allocated from a pci_pool like this:
349
350         pci_pool_free(pool, cpu_addr, dma_handle);
351
352 where pool is what you passed to pci_pool_alloc, and cpu_addr and
353 dma_handle are the values pci_pool_alloc returned. This function
354 may be called in interrupt context.
355
356 Destroy a pci_pool by calling:
357
358         pci_pool_destroy(pool);
359
360 Make sure you've called pci_pool_free for all memory allocated
361 from a pool before you destroy the pool. This function may not
362 be called in interrupt context.
363
364                         DMA Direction
365
366 The interfaces described in subsequent portions of this document
367 take a DMA direction argument, which is an integer and takes on
368 one of the following values:
369
370  PCI_DMA_BIDIRECTIONAL
371  PCI_DMA_TODEVICE
372  PCI_DMA_FROMDEVICE
373  PCI_DMA_NONE
374
375 One should provide the exact DMA direction if you know it.
376
377 PCI_DMA_TODEVICE means "from main memory to the PCI device"
378 PCI_DMA_FROMDEVICE means "from the PCI device to main memory"
379 It is the direction in which the data moves during the DMA
380 transfer.
381
382 You are _strongly_ encouraged to specify this as precisely
383 as you possibly can.
384
385 If you absolutely cannot know the direction of the DMA transfer,
386 specify PCI_DMA_BIDIRECTIONAL.  It means that the DMA can go in
387 either direction.  The platform guarantees that you may legally
388 specify this, and that it will work, but this may be at the
389 cost of performance for example.
390
391 The value PCI_DMA_NONE is to be used for debugging.  One can
392 hold this in a data structure before you come to know the
393 precise direction, and this will help catch cases where your
394 direction tracking logic has failed to set things up properly.
395
396 Another advantage of specifying this value precisely (outside of
397 potential platform-specific optimizations of such) is for debugging.
398 Some platforms actually have a write permission boolean which DMA
399 mappings can be marked with, much like page protections in the user
400 program address space.  Such platforms can and do report errors in the
401 kernel logs when the PCI controller hardware detects violation of the
402 permission setting.
403
404 Only streaming mappings specify a direction, consistent mappings
405 implicitly have a direction attribute setting of
406 PCI_DMA_BIDIRECTIONAL.
407
408 The SCSI subsystem provides mechanisms for you to easily obtain
409 the direction to use, in the SCSI command:
410
411         scsi_to_pci_dma_dir(SCSI_DIRECTION)
412
413 Where SCSI_DIRECTION is obtained from the 'sc_data_direction'
414 member of the SCSI command your driver is working on.  The
415 mentioned interface above returns a value suitable for passing
416 into the streaming DMA mapping interfaces below.
417
418 For Networking drivers, it's a rather simple affair.  For transmit
419 packets, map/unmap them with the PCI_DMA_TODEVICE direction
420 specifier.  For receive packets, just the opposite, map/unmap them
421 with the PCI_DMA_FROMDEVICE direction specifier.
422
423                   Using Streaming DMA mappings
424
425 The streaming DMA mapping routines can be called from interrupt
426 context.  There are two versions of each map/unmap, one which will
427 map/unmap a single memory region, and one which will map/unmap a
428 scatterlist.
429
430 To map a single region, you do:
431
432         struct pci_dev *pdev = mydev->pdev;
433         dma_addr_t dma_handle;
434         void *addr = buffer->ptr;
435         size_t size = buffer->len;
436
437         dma_handle = pci_map_single(dev, addr, size, direction);
438
439 and to unmap it:
440
441         pci_unmap_single(dev, dma_handle, size, direction);
442
443 You should call pci_unmap_single when the DMA activity is finished, e.g.
444 from the interrupt which told you that the DMA transfer is done.
445
446 Using cpu pointers like this for single mappings has a disadvantage,
447 you cannot reference HIGHMEM memory in this way.  Thus, there is a
448 map/unmap interface pair akin to pci_{map,unmap}_single.  These
449 interfaces deal with page/offset pairs instead of cpu pointers.
450 Specifically:
451
452         struct pci_dev *pdev = mydev->pdev;
453         dma_addr_t dma_handle;
454         struct page *page = buffer->page;
455         unsigned long offset = buffer->offset;
456         size_t size = buffer->len;
457
458         dma_handle = pci_map_page(dev, page, offset, size, direction);
459
460         ...
461
462         pci_unmap_page(dev, dma_handle, size, direction);
463
464 Here, "offset" means byte offset within the given page.
465
466 With scatterlists, you map a region gathered from several regions by:
467
468         int i, count = pci_map_sg(dev, sglist, nents, direction);
469         struct scatterlist *sg;
470
471         for (i = 0, sg = sglist; i < count; i++, sg++) {
472                 hw_address[i] = sg_dma_address(sg);
473                 hw_len[i] = sg_dma_len(sg);
474         }
475
476 where nents is the number of entries in the sglist.
477
478 The implementation is free to merge several consecutive sglist entries
479 into one (e.g. if DMA mapping is done with PAGE_SIZE granularity, any
480 consecutive sglist entries can be merged into one provided the first one
481 ends and the second one starts on a page boundary - in fact this is a huge
482 advantage for cards which either cannot do scatter-gather or have very
483 limited number of scatter-gather entries) and returns the actual number
484 of sg entries it mapped them to.
485
486 Then you should loop count times (note: this can be less than nents times)
487 and use sg_dma_address() and sg_dma_len() macros where you previously
488 accessed sg->address and sg->length as shown above.
489
490 To unmap a scatterlist, just call:
491
492         pci_unmap_sg(dev, sglist, nents, direction);
493
494 Again, make sure DMA activity has already finished.
495
496 PLEASE NOTE:  The 'nents' argument to the pci_unmap_sg call must be
497               the _same_ one you passed into the pci_map_sg call,
498               it should _NOT_ be the 'count' value _returned_ from the
499               pci_map_sg call.
500
501 Every pci_map_{single,sg} call should have its pci_unmap_{single,sg}
502 counterpart, because the bus address space is a shared resource (although
503 in some ports the mapping is per each BUS so less devices contend for the
504 same bus address space) and you could render the machine unusable by eating
505 all bus addresses.
506
507 If you need to use the same streaming DMA region multiple times and touch
508 the data in between the DMA transfers, just map it with
509 pci_map_{single,sg}, and after each DMA transfer call either:
510
511         pci_dma_sync_single(dev, dma_handle, size, direction);
512
513 or:
514
515         pci_dma_sync_sg(dev, sglist, nents, direction);
516
517 as appropriate.
518
519 After the last DMA transfer call one of the DMA unmap routines
520 pci_unmap_{single,sg}. If you don't touch the data from the first pci_map_*
521 call till pci_unmap_*, then you don't have to call the pci_dma_sync_*
522 routines at all.
523
524 Here is pseudo code which shows a situation in which you would need
525 to use the pci_dma_sync_*() interfaces.
526
527         my_card_setup_receive_buffer(struct my_card *cp, char *buffer, int len)
528         {
529                 dma_addr_t mapping;
530
531                 mapping = pci_map_single(cp->pdev, buffer, len, PCI_DMA_FROMDEVICE);
532
533                 cp->rx_buf = buffer;
534                 cp->rx_len = len;
535                 cp->rx_dma = mapping;
536
537                 give_rx_buf_to_card(cp);
538         }
539
540         ...
541
542         my_card_interrupt_handler(int irq, void *devid, struct pt_regs *regs)
543         {
544                 struct my_card *cp = devid;
545
546                 ...
547                 if (read_card_status(cp) == RX_BUF_TRANSFERRED) {
548                         struct my_card_header *hp;
549
550                         /* Examine the header to see if we wish
551                          * to accept the data.  But synchronize
552                          * the DMA transfer with the CPU first
553                          * so that we see updated contents.
554                          */
555                         pci_dma_sync_single(cp->pdev, cp->rx_dma, cp->rx_len,
556                                             PCI_DMA_FROMDEVICE);
557
558                         /* Now it is safe to examine the buffer. */
559                         hp = (struct my_card_header *) cp->rx_buf;
560                         if (header_is_ok(hp)) {
561                                 pci_unmap_single(cp->pdev, cp->rx_dma, cp->rx_len,
562                                                  PCI_DMA_FROMDEVICE);
563                                 pass_to_upper_layers(cp->rx_buf);
564                                 make_and_setup_new_rx_buf(cp);
565                         } else {
566                                 /* Just give the buffer back to the card. */
567                                 give_rx_buf_to_card(cp);
568                         }
569                 }
570         }
571
572 Drivers converted fully to this interface should not use virt_to_bus any
573 longer, nor should they use bus_to_virt. Some drivers have to be changed a
574 little bit, because there is no longer an equivalent to bus_to_virt in the
575 dynamic DMA mapping scheme - you have to always store the DMA addresses
576 returned by the pci_alloc_consistent, pci_pool_alloc, and pci_map_single
577 calls (pci_map_sg stores them in the scatterlist itself if the platform
578 supports dynamic DMA mapping in hardware) in your driver structures and/or
579 in the card registers.
580
581 All PCI drivers should be using these interfaces with no exceptions.
582 It is planned to completely remove virt_to_bus() and bus_to_virt() as
583 they are entirely deprecated.  Some ports already do not provide these
584 as it is impossible to correctly support them.
585
586                 64-bit DMA and DAC cycle support
587
588 Do you understand all of the text above?  Great, then you already
589 know how to use 64-bit DMA addressing under Linux.  Simply make
590 the appropriate pci_set_dma_mask() calls based upon your cards
591 capabilities, then use the mapping APIs above.
592
593 It is that simple.
594
595 Well, not for some odd devices.  See the next section for information
596 about that.
597
598         DAC Addressing for Address Space Hungry Devices
599
600 There exists a class of devices which do not mesh well with the PCI
601 DMA mapping API.  By definition these "mappings" are a finite
602 resource.  The number of total available mappings per bus is platform
603 specific, but there will always be a reasonable amount.
604
605 What is "reasonable"?  Reasonable means that networking and block I/O
606 devices need not worry about using too many mappings.
607
608 As an example of a problematic device, consider compute cluster cards.
609 They can potentially need to access gigabytes of memory at once via
610 DMA.  Dynamic mappings are unsuitable for this kind of access pattern.
611
612 To this end we've provided a small API by which a device driver
613 may use DAC cycles to directly address all of physical memory.
614 Not all platforms support this, but most do.  It is easy to determine
615 whether the platform will work properly at probe time.
616
617 First, understand that there may be a SEVERE performance penalty for
618 using these interfaces on some platforms.  Therefore, you MUST only
619 use these interfaces if it is absolutely required.  %99 of devices can
620 use the normal APIs without any problems.
621
622 Note that for streaming type mappings you must either use these
623 interfaces, or the dynamic mapping interfaces above.  You may not mix
624 usage of both for the same device.  Such an act is illegal and is
625 guaranteed to put a banana in your tailpipe.
626
627 However, consistent mappings may in fact be used in conjunction with
628 these interfaces.  Remember that, as defined, consistent mappings are
629 always going to be SAC addressable.
630
631 The first thing your driver needs to do is query the PCI platform
632 layer with your devices DAC addressing capabilities:
633
634         int pci_dac_set_dma_mask(struct pci_dev *pdev, u64 mask);
635
636 This routine behaves identically to pci_set_dma_mask.  You may not
637 use the following interfaces if this routine fails.
638
639 Next, DMA addresses using this API are kept track of using the
640 dma64_addr_t type.  It is guaranteed to be big enough to hold any
641 DAC address the platform layer will give to you from the following
642 routines.  If you have consistent mappings as well, you still
643 use plain dma_addr_t to keep track of those.
644
645 All mappings obtained here will be direct.  The mappings are not
646 translated, and this is the purpose of this dialect of the DMA API.
647
648 All routines work with page/offset pairs.  This is the _ONLY_ way to 
649 portably refer to any piece of memory.  If you have a cpu pointer
650 (which may be validly DMA'd too) you may easily obtain the page
651 and offset using something like this:
652
653         struct page *page = virt_to_page(ptr);
654         unsigned long offset = ((unsigned long)ptr & ~PAGE_MASK);
655
656 Here are the interfaces:
657
658         dma64_addr_t pci_dac_page_to_dma(struct pci_dev *pdev,
659                                          struct page *page,
660                                          unsigned long offset,
661                                          int direction);
662
663 The DAC address for the tuple PAGE/OFFSET are returned.  The direction
664 argument is the same as for pci_{map,unmap}_single().  The same rules
665 for cpu/device access apply here as for the streaming mapping
666 interfaces.  To reiterate:
667
668         The cpu may touch the buffer before pci_dac_page_to_dma.
669         The device may touch the buffer after pci_dac_page_to_dma
670         is made, but the cpu may NOT.
671
672 When the DMA transfer is complete, invoke:
673
674         void pci_dac_dma_sync_single(struct pci_dev *pdev,
675                                      dma64_addr_t dma_addr,
676                                      size_t len, int direction);
677
678 This must be done before the CPU looks at the buffer again.
679 This interface behaves identically to pci_dma_sync_{single,sg}().
680
681 If you need to get back to the PAGE/OFFSET tuple from a dma64_addr_t
682 the following interfaces are provided:
683
684         struct page *pci_dac_dma_to_page(struct pci_dev *pdev,
685                                          dma64_addr_t dma_addr);
686         unsigned long pci_dac_dma_to_offset(struct pci_dev *pdev,
687                                             dma64_addr_t dma_addr);
688
689 This is possible with the DAC interfaces purely because they are
690 not translated in any way.
691
692                 Optimizing Unmap State Space Consumption
693
694 On many platforms, pci_unmap_{single,page}() is simply a nop.
695 Therefore, keeping track of the mapping address and length is a waste
696 of space.  Instead of filling your drivers up with ifdefs and the like
697 to "work around" this (which would defeat the whole purpose of a
698 portable API) the following facilities are provided.
699
700 Actually, instead of describing the macros one by one, we'll
701 transform some example code.
702
703 1) Use DECLARE_PCI_UNMAP_{ADDR,LEN} in state saving structures.
704    Example, before:
705
706         struct ring_state {
707                 struct sk_buff *skb;
708                 dma_addr_t mapping;
709                 __u32 len;
710         };
711
712    after:
713
714         struct ring_state {
715                 struct sk_buff *skb;
716                 DECLARE_PCI_UNMAP_ADDR(mapping)
717                 DECLARE_PCI_UNMAP_LEN(len)
718         };
719
720    NOTE: DO NOT put a semicolon at the end of the DECLARE_*()
721          macro.
722
723 2) Use pci_unmap_{addr,len}_set to set these values.
724    Example, before:
725
726         ringp->mapping = FOO;
727         ringp->len = BAR;
728
729    after:
730
731         pci_unmap_addr_set(ringp, mapping, FOO);
732         pci_unmap_len_set(ringp, len, BAR);
733
734 3) Use pci_unmap_{addr,len} to access these values.
735    Example, before:
736
737         pci_unmap_single(pdev, ringp->mapping, ringp->len,
738                          PCI_DMA_FROMDEVICE);
739
740    after:
741
742         pci_unmap_single(pdev,
743                          pci_unmap_addr(ringp, mapping),
744                          pci_unmap_len(ringp, len),
745                          PCI_DMA_FROMDEVICE);
746
747 It really should be self-explanatory.  We treat the ADDR and LEN
748 separately, because it is possible for an implementation to only
749 need the address in order to perform the unmap operation.
750
751                         Platform Issues
752
753 If you are just writing drivers for Linux and do not maintain
754 an architecture port for the kernel, you can safely skip down
755 to "Closing".
756
757 1) Struct scatterlist requirements.
758
759    Struct scatterlist must contain, at a minimum, the following
760    members:
761
762         char *address;
763         struct page *page;
764         unsigned int offset;
765         unsigned int length;
766
767    The "address" member will disappear in 2.5.x
768
769    This means that your pci_{map,unmap}_sg() and all other
770    interfaces dealing with scatterlists must be able to cope
771    properly with page being non NULL.
772
773    A scatterlist is in one of two states.  The base address is
774    either specified by "address" or by a "page+offset" pair.
775    If "address" is NULL, then "page+offset" is being used.
776    If "page" is NULL, then "address" is being used.
777
778    In 2.5.x, all scatterlists will use "page+offset".  But during
779    2.4.x we still have to support the old method.
780
781 2) More to come...
782
783                            Closing
784
785 This document, and the API itself, would not be in it's current
786 form without the feedback and suggestions from numerous individuals.
787 We would like to specifically mention, in no particular order, the
788 following people:
789
790         Russell King <rmk@arm.linux.org.uk>
791         Leo Dagum <dagum@barrel.engr.sgi.com>
792         Ralf Baechle <ralf@oss.sgi.com>
793         Grant Grundler <grundler@cup.hp.com>
794         Jay Estabrook <Jay.Estabrook@compaq.com>
795         Thomas Sailer <sailer@ife.ee.ethz.ch>
796         Andrea Arcangeli <andrea@suse.de>
797         Jens Axboe <axboe@suse.de>
798         David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>