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/memblock.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         unsigned long addr;
  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         addr = memblock_find_in_range(0, 1ULL<<32, aper_size, 512ULL<<20);
  99         if (addr == MEMBLOCK_ERROR || addr + aper_size > 0xffffffff) {
 100                 printk(KERN_ERR
 101                         "Cannot allocate aperture memory hole (%lx,%uK)\n",
 102                                 addr, aper_size>>10);
 103                 return 0;
 104         }
 105         memblock_x86_reserve_range(addr, addr + aper_size, "aperture64");
 106         /*
 107          * Kmemleak should not scan this block as it may not be mapped via the
 108          * kernel direct mapping.
 109          */
 110         kmemleak_ignore(phys_to_virt(addr));
 111         printk(KERN_INFO "Mapping aperture over %d KB of RAM @ %lx\n",
 112                         aper_size >> 10, addr);
 113         insert_aperture_resource((u32)addr, aper_size);
 114         register_nosave_region(addr >> PAGE_SHIFT,
 115                                (addr+aper_size) >> PAGE_SHIFT);
 116
 117         return (u32)addr;
 118 }
 119
 120
 121 /* Find a PCI capability */
 122 static u32 __init find_cap(int bus, int slot, int func, int cap)
 123 {
 124         int bytes;
 125         u8 pos;
 126
 127         if (!(read_pci_config_16(bus, slot, func, PCI_STATUS) &
 128                                                 PCI_STATUS_CAP_LIST))
 129                 return 0;
 130
 131         pos = read_pci_config_byte(bus, slot, func, PCI_CAPABILITY_LIST);
 132         for (bytes = 0; bytes < 48 && pos >= 0x40; bytes++) {
 133                 u8 id;
 134
 135                 pos &= ~3;
 136                 id = read_pci_config_byte(bus, slot, func, pos+PCI_CAP_LIST_ID);
 137                 if (id == 0xff)
 138                         break;
 139                 if (id == cap)
 140                         return pos;
 141                 pos = read_pci_config_byte(bus, slot, func,
 142                                                 pos+PCI_CAP_LIST_NEXT);
 143         }
 144         return 0;
 145 }
 146
 147 /* Read a standard AGPv3 bridge header */
 148 static u32 __init read_agp(int bus, int slot, int func, int cap, u32 *order)
 149 {
 150         u32 apsize;
 151         u32 apsizereg;
 152         int nbits;
 153         u32 aper_low, aper_hi;
 154         u64 aper;
 155         u32 old_order;
 156
 157         printk(KERN_INFO "AGP bridge at %02x:%02x:%02x\n", bus, slot, func);
 158         apsizereg = read_pci_config_16(bus, slot, func, cap + 0x14);
 159         if (apsizereg == 0xffffffff) {
 160                 printk(KERN_ERR "APSIZE in AGP bridge unreadable\n");
 161                 return 0;
 162         }
 163
 164         /* old_order could be the value from NB gart setting */
 165         old_order = *order;
 166
 167         apsize = apsizereg & 0xfff;
 168         /* Some BIOS use weird encodings not in the AGPv3 table. */
 169         if (apsize & 0xff)
 170                 apsize |= 0xf00;
 171         nbits = hweight16(apsize);
 172         *order = 7 - nbits;
 173         if ((int)*order < 0) /* < 32MB */
 174                 *order = 0;
 175
 176         aper_low = read_pci_config(bus, slot, func, 0x10);
 177         aper_hi = read_pci_config(bus, slot, func, 0x14);
 178         aper = (aper_low & ~((1<<22)-1)) | ((u64)aper_hi << 32);
 179
 180         /*
 181          * On some sick chips, APSIZE is 0. It means it wants 4G
 182          * so let double check that order, and lets trust AMD NB settings:
 183          */
 184         printk(KERN_INFO "Aperture from AGP @ %Lx old size %u MB\n",
 185                         aper, 32 << old_order);
 186         if (aper + (32ULL<<(20 + *order)) > 0x100000000ULL) {
 187                 printk(KERN_INFO "Aperture size %u MB (APSIZE %x) is not right, using settings from NB\n",
 188                                 32 << *order, apsizereg);
 189                 *order = old_order;
 190         }
 191
 192         printk(KERN_INFO "Aperture from AGP @ %Lx size %u MB (APSIZE %x)\n",
 193                         aper, 32 << *order, apsizereg);
 194
 195         if (!aperture_valid(aper, (32*1024*1024) << *order, 32<<20))
 196                 return 0;
 197         return (u32)aper;
 198 }
 199
 200 /*
 201  * Look for an AGP bridge. Windows only expects the aperture in the
 202  * AGP bridge and some BIOS forget to initialize the Northbridge too.
 203  * Work around this here.
 204  *
 205  * Do an PCI bus scan by hand because we're running before the PCI
 206  * subsystem.
 207  *
 208  * All AMD AGP bridges are AGPv3 compliant, so we can do this scan
 209  * generically. It's probably overkill to always scan all slots because
 210  * the AGP bridges should be always an own bus on the HT hierarchy,
 211  * but do it here for future safety.
 212  */
 213 static u32 __init search_agp_bridge(u32 *order, int *valid_agp)
 214 {
 215         int bus, slot, func;
 216
 217         /* Poor man's PCI discovery */
 218         for (bus = 0; bus < 256; bus++) {
 219                 for (slot = 0; slot < 32; slot++) {
 220                         for (func = 0; func < 8; func++) {
 221                                 u32 class, cap;
 222                                 u8 type;
 223                                 class = read_pci_config(bus, slot, func,
 224                                                         PCI_CLASS_REVISION);
 225                                 if (class == 0xffffffff)
 226                                         break;
 227
 228                                 switch (class >> 16) {
 229                                 case PCI_CLASS_BRIDGE_HOST:
 230                                 case PCI_CLASS_BRIDGE_OTHER: /* needed? */
 231                                         /* AGP bridge? */
 232                                         cap = find_cap(bus, slot, func,
 233                                                         PCI_CAP_ID_AGP);
 234                                         if (!cap)
 235                                                 break;
 236                                         *valid_agp = 1;
 237                                         return read_agp(bus, slot, func, cap,
 238                                                         order);
 239                                 }
 240
 241                                 /* No multi-function device? */
 242                                 type = read_pci_config_byte(bus, slot, func,
 243                                                                PCI_HEADER_TYPE);
 244                                 if (!(type & 0x80))
 245                                         break;
 246                         }
 247                 }
 248         }
 249         printk(KERN_INFO "No AGP bridge found\n");
 250
 251         return 0;
 252 }
 253
 254 static int gart_fix_e820 __initdata = 1;
 255
 256 static int __init parse_gart_mem(char *p)
 257 {
 258         if (!p)
 259                 return -EINVAL;
 260
 261         if (!strncmp(p, "off", 3))
 262                 gart_fix_e820 = 0;
 263         else if (!strncmp(p, "on", 2))
 264                 gart_fix_e820 = 1;
 265
 266         return 0;
 267 }
 268 early_param("gart_fix_e820", parse_gart_mem);
 269
 270 void __init early_gart_iommu_check(void)
 271 {
 272         /*
 273          * in case it is enabled before, esp for kexec/kdump,
 274          * previous kernel already enable that. memset called
 275          * by allocate_aperture/__alloc_bootmem_nopanic cause restart.
 276          * or second kernel have different position for GART hole. and new
 277          * kernel could use hole as RAM that is still used by GART set by
 278          * first kernel
 279          * or BIOS forget to put that in reserved.
 280          * try to update e820 to make that region as reserved.
 281          */
 282         u32 agp_aper_order = 0;
 283         int i, fix, slot, valid_agp = 0;
 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         search_agp_bridge(&agp_aper_order, &valid_agp);
 294
 295         fix = 0;
 296         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
 297                 int bus;
 298                 int dev_base, dev_limit;
 299
 300                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
 301                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
 302                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
 303
 304                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
 305                         if (!early_is_amd_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
 306                                 continue;
 307
 308                         ctl = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL);
 309                         aper_enabled = ctl & GARTEN;
 310                         aper_order = (ctl >> 1) & 7;
 311                         aper_size = (32 * 1024 * 1024) << aper_order;
 312                         aper_base = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTUREBASE) & 0x7fff;
 313                         aper_base <<= 25;
 314
 315                         if (last_valid) {
 316                                 if ((aper_order != last_aper_order) ||
 317                                     (aper_base != last_aper_base) ||
 318                                     (aper_enabled != last_aper_enabled)) {
 319                                         fix = 1;
 320                                         break;
 321                                 }
 322                         }
 323
 324                         last_aper_order = aper_order;
 325                         last_aper_base = aper_base;
 326                         last_aper_enabled = aper_enabled;
 327                         last_valid = 1;
 328                 }
 329         }
 330
 331         if (!fix && !aper_enabled)
 332                 return;
 333
 334         if (!aper_base || !aper_size || aper_base + aper_size > 0x100000000UL)
 335                 fix = 1;
 336
 337         if (gart_fix_e820 && !fix && aper_enabled) {
 338                 if (e820_any_mapped(aper_base, aper_base + aper_size,
 339                                     E820_RAM)) {
 340                         /* reserve it, so we can reuse it in second kernel */
 341                         printk(KERN_INFO "update e820 for GART\n");
 342                         e820_add_region(aper_base, aper_size, E820_RESERVED);
 343                         update_e820();
 344                 }
 345         }
 346
 347         if (valid_agp)
 348                 return;
 349
 350         /* disable them all at first */
 351         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
 352                 int bus;
 353                 int dev_base, dev_limit;
 354
 355                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
 356                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
 357                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
 358
 359                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
 360                         if (!early_is_amd_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
 361                                 continue;
 362
 363                         ctl = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL);
 364                         ctl &= ~GARTEN;
 365                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL, ctl);
 366                 }
 367         }
 368
 369 }
 370
 371 static int __initdata printed_gart_size_msg;
 372
 373 int __init gart_iommu_hole_init(void)
 374 {
 375         u32 agp_aper_base = 0, agp_aper_order = 0;
 376         u32 aper_size, aper_alloc = 0, aper_order = 0, last_aper_order = 0;
 377         u64 aper_base, last_aper_base = 0;
 378         int fix, slot, valid_agp = 0;
 379         int i, node;
 380
 381         if (gart_iommu_aperture_disabled || !fix_aperture ||
 382             !early_pci_allowed())
 383                 return -ENODEV;
 384
 385         printk(KERN_INFO  "Checking aperture...\n");
 386
 387         if (!fallback_aper_force)
 388                 agp_aper_base = search_agp_bridge(&agp_aper_order, &valid_agp);
 389
 390         fix = 0;
 391         node = 0;
 392         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
 393                 int bus;
 394                 int dev_base, dev_limit;
 395                 u32 ctl;
 396
 397                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
 398                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
 399                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
 400
 401                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
 402                         if (!early_is_amd_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
 403                                 continue;
 404
 405                         iommu_detected = 1;
 406                         gart_iommu_aperture = 1;
 407                         x86_init.iommu.iommu_init = gart_iommu_init;
 408
 409                         ctl = read_pci_config(bus, slot, 3,
 410                                               AMD64_GARTAPERTURECTL);
 411
 412                         /*
 413                          * Before we do anything else disable the GART. It may
 414                          * still be enabled if we boot into a crash-kernel here.
 415                          * Reconfiguring the GART while it is enabled could have
 416                          * unknown side-effects.
 417                          */
 418                         ctl &= ~GARTEN;
 419                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL, ctl);
 420
 421                         aper_order = (ctl >> 1) & 7;
 422                         aper_size = (32 * 1024 * 1024) << aper_order;
 423                         aper_base = read_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTUREBASE) & 0x7fff;
 424                         aper_base <<= 25;
 425
 426                         printk(KERN_INFO "Node %d: aperture @ %Lx size %u MB\n",
 427                                         node, aper_base, aper_size >> 20);
 428                         node++;
 429
 430                         if (!aperture_valid(aper_base, aper_size, 64<<20)) {
 431                                 if (valid_agp && agp_aper_base &&
 432                                     agp_aper_base == aper_base &&
 433                                     agp_aper_order == aper_order) {
 434                                         /* the same between two setting from NB and agp */
 435                                         if (!no_iommu &&
 436                                             max_pfn > MAX_DMA32_PFN &&
 437                                             !printed_gart_size_msg) {
 438                                                 printk(KERN_ERR "you are using iommu with agp, but GART size is less than 64M\n");
 439                                                 printk(KERN_ERR "please increase GART size in your BIOS setup\n");
 440                                                 printk(KERN_ERR "if BIOS doesn't have that option, contact your HW vendor!\n");
 441                                                 printed_gart_size_msg = 1;
 442                                         }
 443                                 } else {
 444                                         fix = 1;
 445                                         goto out;
 446                                 }
 447                         }
 448
 449                         if ((last_aper_order && aper_order != last_aper_order) ||
 450                             (last_aper_base && aper_base != last_aper_base)) {
 451                                 fix = 1;
 452                                 goto out;
 453                         }
 454                         last_aper_order = aper_order;
 455                         last_aper_base = aper_base;
 456                 }
 457         }
 458
 459 out:
 460         if (!fix && !fallback_aper_force) {
 461                 if (last_aper_base) {
 462                         unsigned long n = (32 * 1024 * 1024) << last_aper_order;
 463
 464                         insert_aperture_resource((u32)last_aper_base, n);
 465                         return 1;
 466                 }
 467                 return 0;
 468         }
 469
 470         if (!fallback_aper_force) {
 471                 aper_alloc = agp_aper_base;
 472                 aper_order = agp_aper_order;
 473         }
 474
 475         if (aper_alloc) {
 476                 /* Got the aperture from the AGP bridge */
 477         } else if ((!no_iommu && max_pfn > MAX_DMA32_PFN) ||
 478                    force_iommu ||
 479                    valid_agp ||
 480                    fallback_aper_force) {
 481                 printk(KERN_INFO
 482                         "Your BIOS doesn't leave a aperture memory hole\n");
 483                 printk(KERN_INFO
 484                         "Please enable the IOMMU option in the BIOS setup\n");
 485                 printk(KERN_INFO
 486                         "This costs you %d MB of RAM\n",
 487                                 32 << fallback_aper_order);
 488
 489                 aper_order = fallback_aper_order;
 490                 aper_alloc = allocate_aperture();
 491                 if (!aper_alloc) {
 492                         /*
 493                          * Could disable AGP and IOMMU here, but it's
 494                          * probably not worth it. But the later users
 495                          * cannot deal with bad apertures and turning
 496                          * on the aperture over memory causes very
 497                          * strange problems, so it's better to panic
 498                          * early.
 499                          */
 500                         panic("Not enough memory for aperture");
 501                 }
 502         } else {
 503                 return 0;
 504         }
 505
 506         /* Fix up the north bridges */
 507         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bus_dev_ranges); i++) {
 508                 int bus, dev_base, dev_limit;
 509
 510                 /*
 511                  * Don't enable translation yet but enable GART IO and CPU
 512                  * accesses and set DISTLBWALKPRB since GART table memory is UC.
 513                  */
 514                 u32 ctl = DISTLBWALKPRB | aper_order << 1;
 515
 516                 bus = bus_dev_ranges[i].bus;
 517                 dev_base = bus_dev_ranges[i].dev_base;
 518                 dev_limit = bus_dev_ranges[i].dev_limit;
 519                 for (slot = dev_base; slot < dev_limit; slot++) {
 520                         if (!early_is_amd_nb(read_pci_config(bus, slot, 3, 0x00)))
 521                                 continue;
 522
 523                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTURECTL, ctl);
 524                         write_pci_config(bus, slot, 3, AMD64_GARTAPERTUREBASE, aper_alloc >> 25);
 525                 }
 526         }
 527
 528         set_up_gart_resume(aper_order, aper_alloc);
 529
 530         return 1;
 531 }