Merge branch 'x86-iommu-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6.git] / arch / x86 / kernel / aperture_64.c
1 /*
2  * Firmware replacement code.
3  *
4  * Work around broken BIOSes that don't set an aperture, only set the
5  * aperture in the AGP bridge, or set too small aperture.
6  *
7  * If all fails map the aperture over some low memory.  This is cheaper than
8  * doing bounce buffering. The memory is lost. This is done at early boot
9  * because only the bootmem allocator can allocate 32+MB.
10  *
11  * Copyright 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
12  */
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/types.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/bootmem.h>
17 #include <linux/mmzone.h>
18 #include <linux/pci_ids.h>
19 #include <linux/pci.h>
20 #include <linux/bitops.h>
21 #include <linux/ioport.h>
22 #include <linux/suspend.h>
23 #include <linux/kmemleak.h>
24 #include <asm/e820.h>
25 #include <asm/io.h>
26 #include <asm/iommu.h>
27 #include <asm/gart.h>
28 #include <asm/pci-direct.h>
29 #include <asm/dma.h>
30 #include <asm/amd_nb.h>
31 #include <asm/x86_init.h>
32
33 int gart_iommu_aperture;
34 int gart_iommu_aperture_disabled __initdata;
35 int gart_iommu_aperture_allowed __initdata;
36
37 int fallback_aper_order __initdata = 1; /* 64MB */
38 int fallback_aper_force __initdata;
39
40 int fix_aperture __initdata = 1;
41
42 struct bus_dev_range {
43         int bus;
44         int dev_base;
45         int dev_limit;
46 };
47
48 static struct bus_dev_range bus_dev_ranges[] __initdata = {
49         { 0x00, 0x18, 0x20},
50         { 0xff, 0x00, 0x20},
51         { 0xfe, 0x00, 0x20}
52 };
53
54 static struct resource gart_resource = {
55         .name   = "GART",
56         .flags  = IORESOURCE_MEM,
57 };
58
59 static void __init insert_aperture_resource(u32 aper_base, u32 aper_size)
60 {
61         gart_resource.start = aper_base;
62         gart_resource.end = aper_base + aper_size - 1;
63         insert_resource(&iomem_resource, &gart_resource);
64 }
65
66 /* This code runs before the PCI subsystem is initialized, so just
67    access the northbridge directly. */
68
69 static u32 __init allocate_aperture(void)
70 {
71         u32 aper_size;
72         void *p;
73
74         /* aper_size should <= 1G */
75         if (fallback_aper_order > 5)
76                 fallback_aper_order = 5;
77         aper_size = (32 * 1024 * 1024) << fallback_aper_order;
78
79         /*
80          * Aperture has to be naturally aligned. This means a 2GB aperture
81          * won't have much chance of finding a place in the lower 4GB of
82          * memory. Unfortunately we cannot move it up because that would
83          * make the IOMMU useless.
84          */
85         /*
86          * using 512M as goal, in case kexec will load kernel_big
87          * that will do the on position decompress, and  could overlap with
88          * that positon with gart that is used.
89          * sequende:
90          * kernel_small
91          * ==> kexec (with kdump trigger path or previous doesn't shutdown gart)
92          * ==> kernel_small(gart area become e820_reserved)
93          * ==> kexec (with kdump trigger path or previous doesn't shutdown gart)
94          * ==> kerne_big (uncompressed size will be big than 64M or 128M)
95          * so don't use 512M below as gart iommu, leave the space for kernel
96          * code for safe
97          */
98         p = __alloc_bootmem_nopanic(aper_size, aper_size, 512ULL<<20);
99         /*
100          * Kmemleak should not scan this block as it may not be mapped via the
101          * kernel direct mapping.
102          */
103         kmemleak_ignore(p);
104         if (!p || __pa(p)+aper_size > 0xffffffff) {
105                 printk(KERN_ERR
106                         "Cannot allocate aperture memory hole (%p,%uK)\n",
107                                 p, aper_size>>10);
108                 if (p)
109                         free_bootmem(__pa(p), aper_size);
110                 return 0;
111         }
112         printk(KERN_INFO "Mapping aperture over %d KB of RAM @ %lx\n",
113                         aper_size >> 10, __pa(p));
114         insert_aperture_resource((u32)__pa(p), aper_size);
115         register_nosave_region((u32)__pa(p) >> PAGE_SHIFT,
116                                 (u32)__pa(p+aper_size) >> PAGE_SHIFT);
117
118         return (u32)__pa(p);
119 }
120
121
122 /* Find a PCI capability */
123 static u32 __init find_cap(int bus, int slot, int func, int cap)
124 {
125         int bytes;
126         u8 pos;
127
128         if (!(read_pci_config_16(bus, slot, func, PCI_STATUS) &
129                                                 PCI_STATUS_CAP_LIST))
130                 return 0;
131
132         pos = read_pci_config_byte(bus, slot, func, PCI_CAPABILITY_LIST);
133         for (bytes = 0; bytes < 48 && pos >= 0x40; bytes++) {
134                 u8 id;
135
136                 pos &= ~3;
137                 id = read_pci_config_byte(bus, slot, func, pos+PCI_CAP_LIST_ID);
138                 if (id == 0xff)
139                         break;
140                 if (id == cap)
141                         return pos;
142                 pos = read_pci_config_byte(bus, slot, func,
143                                                 pos+PCI_CAP_LIST_NEXT);
144         }
145         return 0;
146 }
147
148 /* Read a standard AGPv3 bridge header */
149 static u32 __init read_agp(int bus, int slot, int func, int cap, u32 *order)
150 {
151         u32 apsize;
152         u32 apsizereg;
153         int nbits;
154         u32 aper_low, aper_hi;
155         u64 aper;
156         u32 old_order;
157
158         printk(KERN_INFO "AGP bridge at %02x:%02x:%02x\n", bus, slot, func);
159         apsizereg = read_pci_config_16(bus, slot, func, cap + 0x14);
160         if (apsizereg == 0xffffffff) {
161                 printk(KERN_ERR "APSIZE in AGP bridge unreadable\n");
162                 return 0;
163         }
164
165         /* old_order could be the value from NB gart setting */
166         old_order = *order;
167
168         apsize = apsizereg & 0xfff;
169         /* Some BIOS use weird encodings not in the AGPv3 table. */
170         if (apsize & 0xff)
171                 apsize |= 0xf00;
172         nbits = hweight16(apsize);
173         *order = 7 - nbits;
174         if ((int)*order < 0) /* < 32MB */
175                 *order = 0;
176
177         aper_low = read_pci_config(bus, slot, func, 0x10);
178         aper_hi = read_pci_config(bus, slot, func, 0x14);
179         aper = (aper_low & ~((1<<22)-1)) | ((u64)aper_hi << 32);
180
181         /*
182          * On some sick chips, APSIZE is 0. It means it wants 4G
183          * so let double check that order, and lets trust AMD NB settings:
184          */
185         printk(KERN_INFO "Aperture from AGP @ %Lx old size %u MB\n",
186                         aper, 32 << old_order);
187         if (aper + (32ULL<<(20 + *order)) > 0x100000000ULL) {
188                 printk(KERN_INFO "Aperture size %u MB (APSIZE %x) is not right, using settings from NB\n",
189                                 32 << *order, apsizereg);
190                 *order = old_order;
191         }
192
193         printk(KERN_INFO "Aperture from AGP @ %Lx size %u MB (APSIZE %x)\n",
194                         aper, 32 << *order, apsizereg);
195
196         if (!aperture_valid(aper, (32*1024*1024) << *order, 32<<20))
197                 return 0;
198         return (u32)aper;
199 }
200
201 /*
202  * Look for an AGP bridge. Windows only expects the aperture in the
203  * AGP bridge and some BIOS forget to initialize the Northbridge too.
204  * Work around this here.
205  *
206  * Do an PCI bus scan by hand because we're running before the PCI
207  * subsystem.
208  *
209  * All K8 AGP bridges are AGPv3 compliant, so we can do this scan
210  * generically. It's probably overkill to always scan all slots because
211  * the AGP bridges should be always an own bus on the HT hierarchy,
212  * but do it here for future safety.
213  */
214 static u32 __init search_agp_bridge(u32 *order, int *valid_agp)
215 {
216         int bus, slot, func;
217
218         /* Poor man's PCI discovery */
219         for (bus = 0; bus < 256; bus++) {
220                 for (slot = 0; slot < 32; slot++) {
221                         for (func = 0; func < 8; func++) {
222                                 u32 class, cap;
223                                 u8 type;
224                                 class = read_pci_config(bus, slot, func,
225                                                         PCI_CLASS_REVISION);
226                                 if (class == 0xffffffff)
227                                         break;
228
229                                 switch (class >> 16) {
230                                 case PCI_CLASS_BRIDGE_HOST:
231                                 case PCI_CLASS_BRIDGE_OTHER: /* needed? */
232                                         /* AGP bridge? */
233                                         cap = find_cap(bus, slot, func,
234                                                         PCI_CAP_ID_AGP);
235                                         if (!cap)
236                                                 break;
237                                         *valid_agp = 1;
238                                         return read_agp(bus, slot, func, cap,
239                                                         order);
240                                 }
241
242                                 /* No multi-function device? */
243                                 type = read_pci_config_byte(bus, slot, func,
244                                                                PCI_HEADER_TYPE);
245                                 if (!(type & 0x80))
246                                         break;
247                         }
248                 }
249         }
250         printk(KERN_INFO "No AGP bridge found\n");
251
252         return 0;
253 }
254
255 static int gart_fix_e820 __initdata = 1;
256
257 static int __init parse_gart_mem(char *p)
258 {
259         if (!p)
260                 return -EINVAL;
261
262         if (!strncmp(p, "off", 3))
263                 gart_fix_e820 = 0;
264         else if (!strncmp(p, "on", 2))
265                 gart_fix_e820 = 1;
266
267         return 0;
268 }
269 early_param("gart_fix_e820", parse_gart_mem);
270
271 void __init early_gart_iommu_check(void)
272 {
273         /*
274          * in case it is enabled before, esp for kexec/kdump,
275          * previous kernel already enable that. memset called
276          * by allocate_aperture/__alloc_bootmem_nopanic cause restart.
277          * or second kernel have different position for GART hole. and new
278          * kernel could use hole as RAM that is still used by GART set by
279          * first kernel
280          * or BIOS forget to put that in reserved.
281          * try to update e820 to make that region as reserved.
282          */
283         u32 agp_aper_order = 0;
284         int i, fix, slot, valid_agp = 0;
285         u32 ctl;
286         u32 aper_size = 0, aper_order = 0, last_aper_order = 0;
287         u64 aper_base = 0, last_aper_base = 0;
288         int aper_enabled = 0, last_aper_enabled = 0, last_valid = 0;
289
290         if (!early_pci_allowed())
291                 return;
292
293         /* This is mostly duplicate of iommu_hole_init */
294         search_agp_bridge(&agp_aper_order, &valid_agp);
295
296         fix = 0;
297         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
298                 int bus;
299                 int dev_base, dev_limit;
300
301                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
302                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
303                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
304
305                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
306                         if (!early_is_k8_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
307                                 continue;
308
309                         ctl = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL);
310                         aper_enabled = ctl & GARTEN;
311                         aper_order = (ctl >> 1) & 7;
312                         aper_size = (32 * 1024 * 1024) << aper_order;
313                         aper_base = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTUREBASE) & 0x7fff;
314                         aper_base <<= 25;
315
316                         if (last_valid) {
317                                 if ((aper_order != last_aper_order) ||
318                                     (aper_base != last_aper_base) ||
319                                     (aper_enabled != last_aper_enabled)) {
320                                         fix = 1;
321                                         break;
322                                 }
323                         }
324
325                         last_aper_order = aper_order;
326                         last_aper_base = aper_base;
327                         last_aper_enabled = aper_enabled;
328                         last_valid = 1;
329                 }
330         }
331
332         if (!fix && !aper_enabled)
333                 return;
334
335         if (!aper_base || !aper_size || aper_base + aper_size > 0x100000000UL)
336                 fix = 1;
337
338         if (gart_fix_e820 && !fix && aper_enabled) {
339                 if (e820_any_mapped(aper_base, aper_base + aper_size,
340                                     E820_RAM)) {
341                         /* reserve it, so we can reuse it in second kernel */
342                         printk(KERN_INFO "update e820 for GART\n");
343                         e820_add_region(aper_base, aper_size, E820_RESERVED);
344                         update_e820();
345                 }
346         }
347
348         if (valid_agp)
349                 return;
350
351         /* disable them all at first */
352         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
353                 int bus;
354                 int dev_base, dev_limit;
355
356                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
357                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
358                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
359
360                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
361                         if (!early_is_k8_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
362                                 continue;
363
364                         ctl = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL);
365                         ctl &= ~GARTEN;
366                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL, ctl);
367                 }
368         }
369
370 }
371
372 static int __initdata printed_gart_size_msg;
373
374 int __init gart_iommu_hole_init(void)
375 {
376         u32 agp_aper_base = 0, agp_aper_order = 0;
377         u32 aper_size, aper_alloc = 0, aper_order = 0, last_aper_order = 0;
378         u64 aper_base, last_aper_base = 0;
379         int fix, slot, valid_agp = 0;
380         int i, node;
381
382         if (gart_iommu_aperture_disabled || !fix_aperture ||
383             !early_pci_allowed())
384                 return -ENODEV;
385
386         printk(KERN_INFO  "Checking aperture...\n");
387
388         if (!fallback_aper_force)
389                 agp_aper_base = search_agp_bridge(&agp_aper_order, &valid_agp);
390
391         fix = 0;
392         node = 0;
393         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
394                 int bus;
395                 int dev_base, dev_limit;
396                 u32 ctl;
397
398                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
399                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
400                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
401
402                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
403                         if (!early_is_k8_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
404                                 continue;
405
406                         iommu_detected = 1;
407                         gart_iommu_aperture = 1;
408                         x86_init.iommu.iommu_init = gart_iommu_init;
409
410                         ctl = read_pci_config(bus, slot, 3,
411                                               AMD64_GARTAPERTURECTL);
412
413                         /*
414                          * Before we do anything else disable the GART. It may
415                          * still be enabled if we boot into a crash-kernel here.
416                          * Reconfiguring the GART while it is enabled could have
417                          * unknown side-effects.
418                          */
419                         ctl &= ~GARTEN;
420                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL, ctl);
421
422                         aper_order = (ctl >> 1) & 7;
423                         aper_size = (32 * 1024 * 1024) << aper_order;
424                         aper_base = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTUREBASE) & 0x7fff;
425                         aper_base <<= 25;
426
427                         printk(KERN_INFO "Node %d: aperture @ %Lx size %u MB\n",
428                                         node, aper_base, aper_size >> 20);
429                         node++;
430
431                         if (!aperture_valid(aper_base, aper_size, 64<<20)) {
432                                 if (valid_agp && agp_aper_base &&
433                                     agp_aper_base == aper_base &&
434                                     agp_aper_order == aper_order) {
435                                         /* the same between two setting from NB and agp */
436                                         if (!no_iommu &&
437                                             max_pfn > MAX_DMA32_PFN &&
438                                             !printed_gart_size_msg) {
439                                                 printk(KERN_ERR "you are using iommu with agp, but GART size is less than 64M\n");
440                                                 printk(KERN_ERR "please increase GART size in your BIOS setup\n");
441                                                 printk(KERN_ERR "if BIOS doesn't have that option, contact your HW vendor!\n");
442                                                 printed_gart_size_msg = 1;
443                                         }
444                                 } else {
445                                         fix = 1;
446                                         goto out;
447                                 }
448                         }
449
450                         if ((last_aper_order && aper_order != last_aper_order) ||
451                             (last_aper_base && aper_base != last_aper_base)) {
452                                 fix = 1;
453                                 goto out;
454                         }
455                         last_aper_order = aper_order;
456                         last_aper_base = aper_base;
457                 }
458         }
459
460 out:
461         if (!fix && !fallback_aper_force) {
462                 if (last_aper_base) {
463                         unsigned long n = (32 * 1024 * 1024) << last_aper_order;
464
465                         insert_aperture_resource((u32)last_aper_base, n);
466                         return 1;
467                 }
468                 return 0;
469         }
470
471         if (!fallback_aper_force) {
472                 aper_alloc = agp_aper_base;
473                 aper_order = agp_aper_order;
474         }
475
476         if (aper_alloc) {
477                 /* Got the aperture from the AGP bridge */
478         } else if ((!no_iommu && max_pfn > MAX_DMA32_PFN) ||
479                    force_iommu ||
480                    valid_agp ||
481                    fallback_aper_force) {
482                 printk(KERN_INFO
483                         "Your BIOS doesn't leave a aperture memory hole\n");
484                 printk(KERN_INFO
485                         "Please enable the IOMMU option in the BIOS setup\n");
486                 printk(KERN_INFO
487                         "This costs you %d MB of RAM\n",
488                                 32 << fallback_aper_order);
489
490                 aper_order = fallback_aper_order;
491                 aper_alloc = allocate_aperture();
492                 if (!aper_alloc) {
493                         /*
494                          * Could disable AGP and IOMMU here, but it's
495                          * probably not worth it. But the later users
496                          * cannot deal with bad apertures and turning
497                          * on the aperture over memory causes very
498                          * strange problems, so it's better to panic
499                          * early.
500                          */
501                         panic("Not enough memory for aperture");
502                 }
503         } else {
504                 return 0;
505         }
506
507         /* Fix up the north bridges */
508         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
509                 int bus, dev_base, dev_limit;
510
511                 /*
512                  * Don't enable translation yet but enable GART IO and CPU
513                  * accesses and set DISTLBWALKPRB since GART table memory is UC.
514                  */
515                 u32 ctl = DISTLBWALKPRB | aper_order << 1;
516
517                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
518                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
519                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
520                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
521                         if (!early_is_k8_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
522                                 continue;
523
524                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL, ctl);
525                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTUREBASE, aper_alloc >> 25);
526                 }
527         }
528
529         set_up_gart_resume(aper_order, aper_alloc);
530
531         return 1;
532 }