e0dfb6856aa297ef9349dc36c3b5cef93b5abbf0
[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/k8.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         int i, fix, slot;
284         u32 ctl;
285         u32 aper_size = 0, aper_order = 0, last_aper_order = 0;
286         u64 aper_base = 0, last_aper_base = 0;
287         int aper_enabled = 0, last_aper_enabled = 0, last_valid = 0;
288
289         if (!early_pci_allowed())
290                 return;
291
292         /* This is mostly duplicate of iommu_hole_init */
293         fix = 0;
294         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
295                 int bus;
296                 int dev_base, dev_limit;
297
298                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
299                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
300                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
301
302                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
303                         if (!early_is_k8_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
304                                 continue;
305
306                         ctl = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL);
307                         aper_enabled = ctl & AMD64_GARTEN;
308                         aper_order = (ctl >> 1) & 7;
309                         aper_size = (32 * 1024 * 1024) << aper_order;
310                         aper_base = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTUREBASE) & 0x7fff;
311                         aper_base <<= 25;
312
313                         if (last_valid) {
314                                 if ((aper_order != last_aper_order) ||
315                                     (aper_base != last_aper_base) ||
316                                     (aper_enabled != last_aper_enabled)) {
317                                         fix = 1;
318                                         break;
319                                 }
320                         }
321
322                         last_aper_order = aper_order;
323                         last_aper_base = aper_base;
324                         last_aper_enabled = aper_enabled;
325                         last_valid = 1;
326                 }
327         }
328
329         if (!fix && !aper_enabled)
330                 return;
331
332         if (!aper_base || !aper_size || aper_base + aper_size > 0x100000000UL)
333                 fix = 1;
334
335         if (gart_fix_e820 && !fix && aper_enabled) {
336                 if (e820_any_mapped(aper_base, aper_base + aper_size,
337                                     E820_RAM)) {
338                         /* reserve it, so we can reuse it in second kernel */
339                         printk(KERN_INFO "update e820 for GART\n");
340                         e820_add_region(aper_base, aper_size, E820_RESERVED);
341                         update_e820();
342                 }
343         }
344
345         if (!fix)
346                 return;
347
348         /* different nodes have different setting, disable them all at first*/
349         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
350                 int bus;
351                 int dev_base, dev_limit;
352
353                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
354                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
355                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
356
357                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
358                         if (!early_is_k8_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
359                                 continue;
360
361                         ctl = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL);
362                         ctl &= ~AMD64_GARTEN;
363                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL, ctl);
364                 }
365         }
366
367 }
368
369 static int __initdata printed_gart_size_msg;
370
371 void __init gart_iommu_hole_init(void)
372 {
373         u32 agp_aper_base = 0, agp_aper_order = 0;
374         u32 aper_size, aper_alloc = 0, aper_order = 0, last_aper_order = 0;
375         u64 aper_base, last_aper_base = 0;
376         int fix, slot, valid_agp = 0;
377         int i, node;
378
379         if (gart_iommu_aperture_disabled || !fix_aperture ||
380             !early_pci_allowed())
381                 return;
382
383         printk(KERN_INFO  "Checking aperture...\n");
384
385         if (!fallback_aper_force)
386                 agp_aper_base = search_agp_bridge(&agp_aper_order, &valid_agp);
387
388         fix = 0;
389         node = 0;
390         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
391                 int bus;
392                 int dev_base, dev_limit;
393
394                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
395                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
396                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
397
398                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
399                         if (!early_is_k8_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
400                                 continue;
401
402                         iommu_detected = 1;
403                         gart_iommu_aperture = 1;
404                         x86_init.iommu.iommu_init = gart_iommu_init;
405
406                         aper_order = (read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL) >> 1) & 7;
407                         aper_size = (32 * 1024 * 1024) << aper_order;
408                         aper_base = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTUREBASE) & 0x7fff;
409                         aper_base <<= 25;
410
411                         printk(KERN_INFO "Node %d: aperture @ %Lx size %u MB\n",
412                                         node, aper_base, aper_size >> 20);
413                         node++;
414
415                         if (!aperture_valid(aper_base, aper_size, 64<<20)) {
416                                 if (valid_agp && agp_aper_base &&
417                                     agp_aper_base == aper_base &&
418                                     agp_aper_order == aper_order) {
419                                         /* the same between two setting from NB and agp */
420                                         if (!no_iommu &&
421                                             max_pfn > MAX_DMA32_PFN &&
422                                             !printed_gart_size_msg) {
423                                                 printk(KERN_ERR "you are using iommu with agp, but GART size is less than 64M\n");
424                                                 printk(KERN_ERR "please increase GART size in your BIOS setup\n");
425                                                 printk(KERN_ERR "if BIOS doesn't have that option, contact your HW vendor!\n");
426                                                 printed_gart_size_msg = 1;
427                                         }
428                                 } else {
429                                         fix = 1;
430                                         goto out;
431                                 }
432                         }
433
434                         if ((last_aper_order && aper_order != last_aper_order) ||
435                             (last_aper_base && aper_base != last_aper_base)) {
436                                 fix = 1;
437                                 goto out;
438                         }
439                         last_aper_order = aper_order;
440                         last_aper_base = aper_base;
441                 }
442         }
443
444 out:
445         if (!fix && !fallback_aper_force) {
446                 if (last_aper_base) {
447                         unsigned long n = (32 * 1024 * 1024) << last_aper_order;
448
449                         insert_aperture_resource((u32)last_aper_base, n);
450                 }
451                 return;
452         }
453
454         if (!fallback_aper_force) {
455                 aper_alloc = agp_aper_base;
456                 aper_order = agp_aper_order;
457         }
458
459         if (aper_alloc) {
460                 /* Got the aperture from the AGP bridge */
461         } else if (!valid_agp) {
462                 /* Do nothing */
463         } else if ((!no_iommu && max_pfn > MAX_DMA32_PFN) ||
464                    force_iommu ||
465                    valid_agp ||
466                    fallback_aper_force) {
467                 printk(KERN_INFO
468                         "Your BIOS doesn't leave a aperture memory hole\n");
469                 printk(KERN_INFO
470                         "Please enable the IOMMU option in the BIOS setup\n");
471                 printk(KERN_INFO
472                         "This costs you %d MB of RAM\n",
473                                 32 << fallback_aper_order);
474
475                 aper_order = fallback_aper_order;
476                 aper_alloc = allocate_aperture();
477                 if (!aper_alloc) {
478                         /*
479                          * Could disable AGP and IOMMU here, but it's
480                          * probably not worth it. But the later users
481                          * cannot deal with bad apertures and turning
482                          * on the aperture over memory causes very
483                          * strange problems, so it's better to panic
484                          * early.
485                          */
486                         panic("Not enough memory for aperture");
487                 }
488         } else {
489                 return;
490         }
491
492         /* Fix up the north bridges */
493         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
494                 int bus;
495                 int dev_base, dev_limit;
496
497                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
498                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
499                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
500                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
501                         if (!early_is_k8_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
502                                 continue;
503
504                         /* Don't enable translation yet. That is done later.
505                            Assume this BIOS didn't initialise the GART so
506                            just overwrite all previous bits */
507                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL, aper_order << 1);
508                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTUREBASE, aper_alloc >> 25);
509                 }
510         }
511
512         set_up_gart_resume(aper_order, aper_alloc);
513 }