arch/x86/kernel/pci-gart_64.c

   1 /*
   2  * Dynamic DMA mapping support for AMD Hammer.
   3  *
   4  * Use the integrated AGP GART in the Hammer northbridge as an IOMMU for PCI.
   5  * This allows to use PCI devices that only support 32bit addresses on systems
   6  * with more than 4GB.
   7  *
   8  * See Documentation/PCI/PCI-DMA-mapping.txt for the interface specification.
   9  *
  10  * Copyright 2002 Andi Kleen, SuSE Labs.
  11  * Subject to the GNU General Public License v2 only.
  12  */
  13
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/ctype.h>
  16 #include <linux/agp_backend.h>
  17 #include <linux/init.h>
  18 #include <linux/mm.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/spinlock.h>
  21 #include <linux/pci.h>
  22 #include <linux/module.h>
  23 #include <linux/topology.h>
  24 #include <linux/interrupt.h>
  25 #include <linux/bitops.h>
  26 #include <linux/kdebug.h>
  27 #include <linux/scatterlist.h>
  28 #include <linux/iommu-helper.h>
  29 #include <linux/sysdev.h>
  30 #include <linux/io.h>
  31 #include <asm/atomic.h>
  32 #include <asm/mtrr.h>
  33 #include <asm/pgtable.h>
  34 #include <asm/proto.h>
  35 #include <asm/iommu.h>
  36 #include <asm/gart.h>
  37 #include <asm/cacheflush.h>
  38 #include <asm/swiotlb.h>
  39 #include <asm/dma.h>
  40 #include <asm/k8.h>
  41
  42 static unsigned long iommu_bus_base;    /* GART remapping area (physical) */
  43 static unsigned long iommu_size;        /* size of remapping area bytes */
  44 static unsigned long iommu_pages;       /* .. and in pages */
  45
  46 static u32 *iommu_gatt_base;            /* Remapping table */
  47
  48 /*
  49  * If this is disabled the IOMMU will use an optimized flushing strategy
  50  * of only flushing when an mapping is reused. With it true the GART is
  51  * flushed for every mapping. Problem is that doing the lazy flush seems
  52  * to trigger bugs with some popular PCI cards, in particular 3ware (but
  53  * has been also also seen with Qlogic at least).
  54  */
  55 static int iommu_fullflush = 1;
  56
  57 /* Allocation bitmap for the remapping area: */
  58 static DEFINE_SPINLOCK(iommu_bitmap_lock);
  59 /* Guarded by iommu_bitmap_lock: */
  60 static unsigned long *iommu_gart_bitmap;
  61
  62 static u32 gart_unmapped_entry;
  63
  64 #define GPTE_VALID    1
  65 #define GPTE_COHERENT 2
  66 #define GPTE_ENCODE(x) \
  67         (((x) & 0xfffff000) | (((x) >> 32) << 4) | GPTE_VALID | GPTE_COHERENT)
  68 #define GPTE_DECODE(x) (((x) & 0xfffff000) | (((u64)(x) & 0xff0) << 28))
  69
  70 #define EMERGENCY_PAGES 32 /* = 128KB */
  71
  72 #ifdef CONFIG_AGP
  73 #define AGPEXTERN extern
  74 #else
  75 #define AGPEXTERN
  76 #endif
  77
  78 /* backdoor interface to AGP driver */
  79 AGPEXTERN int agp_memory_reserved;
  80 AGPEXTERN __u32 *agp_gatt_table;
  81
  82 static unsigned long next_bit;  /* protected by iommu_bitmap_lock */
  83 static bool need_flush;         /* global flush state. set for each gart wrap */
  84
  85 static unsigned long alloc_iommu(struct device *dev, int size,
  86                                  unsigned long align_mask)
  87 {
  88         unsigned long offset, flags;
  89         unsigned long boundary_size;
  90         unsigned long base_index;
  91
  92         base_index = ALIGN(iommu_bus_base & dma_get_seg_boundary(dev),
  93                            PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
  94         boundary_size = ALIGN((unsigned long long)dma_get_seg_boundary(dev) + 1,
  95                               PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
  96
  97         spin_lock_irqsave(&iommu_bitmap_lock, flags);
  98         offset = iommu_area_alloc(iommu_gart_bitmap, iommu_pages, next_bit,
  99                                   size, base_index, boundary_size, align_mask);
 100         if (offset == -1) {
 101                 need_flush = true;
 102                 offset = iommu_area_alloc(iommu_gart_bitmap, iommu_pages, 0,
 103                                           size, base_index, boundary_size,
 104                                           align_mask);
 105         }
 106         if (offset != -1) {
 107                 next_bit = offset+size;
 108                 if (next_bit >= iommu_pages) {
 109                         next_bit = 0;
 110                         need_flush = true;
 111                 }
 112         }
 113         if (iommu_fullflush)
 114                 need_flush = true;
 115         spin_unlock_irqrestore(&iommu_bitmap_lock, flags);
 116
 117         return offset;
 118 }
 119
 120 static void free_iommu(unsigned long offset, int size)
 121 {
 122         unsigned long flags;
 123
 124         spin_lock_irqsave(&iommu_bitmap_lock, flags);
 125         iommu_area_free(iommu_gart_bitmap, offset, size);
 126         if (offset >= next_bit)
 127                 next_bit = offset + size;
 128         spin_unlock_irqrestore(&iommu_bitmap_lock, flags);
 129 }
 130
 131 /*
 132  * Use global flush state to avoid races with multiple flushers.
 133  */
 134 static void flush_gart(void)
 135 {
 136         unsigned long flags;
 137
 138         spin_lock_irqsave(&iommu_bitmap_lock, flags);
 139         if (need_flush) {
 140                 k8_flush_garts();
 141                 need_flush = false;
 142         }
 143         spin_unlock_irqrestore(&iommu_bitmap_lock, flags);
 144 }
 145
 146 #ifdef CONFIG_IOMMU_LEAK
 147
 148 #define SET_LEAK(x)                                                     \
 149         do {                                                            \
 150                 if (iommu_leak_tab)                                     \
 151                         iommu_leak_tab[x] = __builtin_return_address(0);\
 152         } while (0)
 153
 154 #define CLEAR_LEAK(x)                                                   \
 155         do {                                                            \
 156                 if (iommu_leak_tab)                                     \
 157                         iommu_leak_tab[x] = NULL;                       \
 158         } while (0)
 159
 160 /* Debugging aid for drivers that don't free their IOMMU tables */
 161 static void **iommu_leak_tab;
 162 static int leak_trace;
 163 static int iommu_leak_pages = 20;
 164
 165 static void dump_leak(void)
 166 {
 167         int i;
 168         static int dump;
 169
 170         if (dump || !iommu_leak_tab)
 171                 return;
 172         dump = 1;
 173         show_stack(NULL, NULL);
 174
 175         /* Very crude. dump some from the end of the table too */
 176         printk(KERN_DEBUG "Dumping %d pages from end of IOMMU:\n",
 177                iommu_leak_pages);
 178         for (i = 0; i < iommu_leak_pages; i += 2) {
 179                 printk(KERN_DEBUG "%lu: ", iommu_pages-i);
 180                 printk_address((unsigned long) iommu_leak_tab[iommu_pages-i],
 181                                 0);
 182                 printk(KERN_CONT "%c", (i+1)%2 == 0 ? '\n' : ' ');
 183         }
 184         printk(KERN_DEBUG "\n");
 185 }
 186 #else
 187 # define SET_LEAK(x)
 188 # define CLEAR_LEAK(x)
 189 #endif
 190
 191 static void iommu_full(struct device *dev, size_t size, int dir)
 192 {
 193         /*
 194          * Ran out of IOMMU space for this operation. This is very bad.
 195          * Unfortunately the drivers cannot handle this operation properly.
 196          * Return some non mapped prereserved space in the aperture and
 197          * let the Northbridge deal with it. This will result in garbage
 198          * in the IO operation. When the size exceeds the prereserved space
 199          * memory corruption will occur or random memory will be DMAed
 200          * out. Hopefully no network devices use single mappings that big.
 201          */
 202
 203         dev_err(dev, "PCI-DMA: Out of IOMMU space for %lu bytes\n", size);
 204
 205         if (size > PAGE_SIZE*EMERGENCY_PAGES) {
 206                 if (dir == PCI_DMA_FROMDEVICE || dir == PCI_DMA_BIDIRECTIONAL)
 207                         panic("PCI-DMA: Memory would be corrupted\n");
 208                 if (dir == PCI_DMA_TODEVICE || dir == PCI_DMA_BIDIRECTIONAL)
 209                         panic(KERN_ERR
 210                                 "PCI-DMA: Random memory would be DMAed\n");
 211         }
 212 #ifdef CONFIG_IOMMU_LEAK
 213         dump_leak();
 214 #endif
 215 }
 216
 217 static inline int
 218 need_iommu(struct device *dev, unsigned long addr, size_t size)
 219 {
 220         return force_iommu ||
 221                 !is_buffer_dma_capable(*dev->dma_mask, addr, size);
 222 }
 223
 224 static inline int
 225 nonforced_iommu(struct device *dev, unsigned long addr, size_t size)
 226 {
 227         return !is_buffer_dma_capable(*dev->dma_mask, addr, size);
 228 }
 229
 230 /* Map a single continuous physical area into the IOMMU.
 231  * Caller needs to check if the iommu is needed and flush.
 232  */
 233 static dma_addr_t dma_map_area(struct device *dev, dma_addr_t phys_mem,
 234                                 size_t size, int dir, unsigned long align_mask)
 235 {
 236         unsigned long npages = iommu_num_pages(phys_mem, size, PAGE_SIZE);
 237         unsigned long iommu_page = alloc_iommu(dev, npages, align_mask);
 238         int i;
 239
 240         if (iommu_page == -1) {
 241                 if (!nonforced_iommu(dev, phys_mem, size))
 242                         return phys_mem;
 243                 if (panic_on_overflow)
 244                         panic("dma_map_area overflow %lu bytes\n", size);
 245                 iommu_full(dev, size, dir);
 246                 return bad_dma_address;
 247         }
 248
 249         for (i = 0; i < npages; i++) {
 250                 iommu_gatt_base[iommu_page + i] = GPTE_ENCODE(phys_mem);
 251                 SET_LEAK(iommu_page + i);
 252                 phys_mem += PAGE_SIZE;
 253         }
 254         return iommu_bus_base + iommu_page*PAGE_SIZE + (phys_mem & ~PAGE_MASK);
 255 }
 256
 257 /* Map a single area into the IOMMU */
 258 static dma_addr_t gart_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 259                                 unsigned long offset, size_t size,
 260                                 enum dma_data_direction dir,
 261                                 struct dma_attrs *attrs)
 262 {
 263         unsigned long bus;
 264         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
 265
 266         if (!dev)
 267                 dev = &x86_dma_fallback_dev;
 268
 269         if (!need_iommu(dev, paddr, size))
 270                 return paddr;
 271
 272         bus = dma_map_area(dev, paddr, size, dir, 0);
 273         flush_gart();
 274
 275         return bus;
 276 }
 277
 278 /*
 279  * Free a DMA mapping.
 280  */
 281 static void gart_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr,
 282                             size_t size, enum dma_data_direction dir,
 283                             struct dma_attrs *attrs)
 284 {
 285         unsigned long iommu_page;
 286         int npages;
 287         int i;
 288
 289         if (dma_addr < iommu_bus_base + EMERGENCY_PAGES*PAGE_SIZE ||
 290             dma_addr >= iommu_bus_base + iommu_size)
 291                 return;
 292
 293         iommu_page = (dma_addr - iommu_bus_base)>>PAGE_SHIFT;
 294         npages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
 295         for (i = 0; i < npages; i++) {
 296                 iommu_gatt_base[iommu_page + i] = gart_unmapped_entry;
 297                 CLEAR_LEAK(iommu_page + i);
 298         }
 299         free_iommu(iommu_page, npages);
 300 }
 301
 302 /*
 303  * Wrapper for pci_unmap_single working with scatterlists.
 304  */
 305 static void gart_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 306                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 307 {
 308         struct scatterlist *s;
 309         int i;
 310
 311         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 312                 if (!s->dma_length || !s->length)
 313                         break;
 314                 gart_unmap_page(dev, s->dma_address, s->dma_length, dir, NULL);
 315         }
 316 }
 317
 318 /* Fallback for dma_map_sg in case of overflow */
 319 static int dma_map_sg_nonforce(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 320                                int nents, int dir)
 321 {
 322         struct scatterlist *s;
 323         int i;
 324
 325 #ifdef CONFIG_IOMMU_DEBUG
 326         printk(KERN_DEBUG "dma_map_sg overflow\n");
 327 #endif
 328
 329         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 330                 unsigned long addr = sg_phys(s);
 331
 332                 if (nonforced_iommu(dev, addr, s->length)) {
 333                         addr = dma_map_area(dev, addr, s->length, dir, 0);
 334                         if (addr == bad_dma_address) {
 335                                 if (i > 0)
 336                                         gart_unmap_sg(dev, sg, i, dir, NULL);
 337                                 nents = 0;
 338                                 sg[0].dma_length = 0;
 339                                 break;
 340                         }
 341                 }
 342                 s->dma_address = addr;
 343                 s->dma_length = s->length;
 344         }
 345         flush_gart();
 346
 347         return nents;
 348 }
 349
 350 /* Map multiple scatterlist entries continuous into the first. */
 351 static int __dma_map_cont(struct device *dev, struct scatterlist *start,
 352                           int nelems, struct scatterlist *sout,
 353                           unsigned long pages)
 354 {
 355         unsigned long iommu_start = alloc_iommu(dev, pages, 0);
 356         unsigned long iommu_page = iommu_start;
 357         struct scatterlist *s;
 358         int i;
 359
 360         if (iommu_start == -1)
 361                 return -1;
 362
 363         for_each_sg(start, s, nelems, i) {
 364                 unsigned long pages, addr;
 365                 unsigned long phys_addr = s->dma_address;
 366
 367                 BUG_ON(s != start && s->offset);
 368                 if (s == start) {
 369                         sout->dma_address = iommu_bus_base;
 370                         sout->dma_address += iommu_page*PAGE_SIZE + s->offset;
 371                         sout->dma_length = s->length;
 372                 } else {
 373                         sout->dma_length += s->length;
 374                 }
 375
 376                 addr = phys_addr;
 377                 pages = iommu_num_pages(s->offset, s->length, PAGE_SIZE);
 378                 while (pages--) {
 379                         iommu_gatt_base[iommu_page] = GPTE_ENCODE(addr);
 380                         SET_LEAK(iommu_page);
 381                         addr += PAGE_SIZE;
 382                         iommu_page++;
 383                 }
 384         }
 385         BUG_ON(iommu_page - iommu_start != pages);
 386
 387         return 0;
 388 }
 389
 390 static inline int
 391 dma_map_cont(struct device *dev, struct scatterlist *start, int nelems,
 392              struct scatterlist *sout, unsigned long pages, int need)
 393 {
 394         if (!need) {
 395                 BUG_ON(nelems != 1);
 396                 sout->dma_address = start->dma_address;
 397                 sout->dma_length = start->length;
 398                 return 0;
 399         }
 400         return __dma_map_cont(dev, start, nelems, sout, pages);
 401 }
 402
 403 /*
 404  * DMA map all entries in a scatterlist.
 405  * Merge chunks that have page aligned sizes into a continuous mapping.
 406  */
 407 static int gart_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 408                        enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 409 {
 410         struct scatterlist *s, *ps, *start_sg, *sgmap;
 411         int need = 0, nextneed, i, out, start;
 412         unsigned long pages = 0;
 413         unsigned int seg_size;
 414         unsigned int max_seg_size;
 415
 416         if (nents == 0)
 417                 return 0;
 418
 419         if (!dev)
 420                 dev = &x86_dma_fallback_dev;
 421
 422         out = 0;
 423         start = 0;
 424         start_sg = sgmap = sg;
 425         seg_size = 0;
 426         max_seg_size = dma_get_max_seg_size(dev);
 427         ps = NULL; /* shut up gcc */
 428         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 429                 dma_addr_t addr = sg_phys(s);
 430
 431                 s->dma_address = addr;
 432                 BUG_ON(s->length == 0);
 433
 434                 nextneed = need_iommu(dev, addr, s->length);
 435
 436                 /* Handle the previous not yet processed entries */
 437                 if (i > start) {
 438                         /*
 439                          * Can only merge when the last chunk ends on a
 440                          * page boundary and the new one doesn't have an
 441                          * offset.
 442                          */
 443                         if (!iommu_merge || !nextneed || !need || s->offset ||
 444                             (s->length + seg_size > max_seg_size) ||
 445                             (ps->offset + ps->length) % PAGE_SIZE) {
 446                                 if (dma_map_cont(dev, start_sg, i - start,
 447                                                  sgmap, pages, need) < 0)
 448                                         goto error;
 449                                 out++;
 450                                 seg_size = 0;
 451                                 sgmap = sg_next(sgmap);
 452                                 pages = 0;
 453                                 start = i;
 454                                 start_sg = s;
 455                         }
 456                 }
 457
 458                 seg_size += s->length;
 459                 need = nextneed;
 460                 pages += iommu_num_pages(s->offset, s->length, PAGE_SIZE);
 461                 ps = s;
 462         }
 463         if (dma_map_cont(dev, start_sg, i - start, sgmap, pages, need) < 0)
 464                 goto error;
 465         out++;
 466         flush_gart();
 467         if (out < nents) {
 468                 sgmap = sg_next(sgmap);
 469                 sgmap->dma_length = 0;
 470         }
 471         return out;
 472
 473 error:
 474         flush_gart();
 475         gart_unmap_sg(dev, sg, out, dir, NULL);
 476
 477         /* When it was forced or merged try again in a dumb way */
 478         if (force_iommu || iommu_merge) {
 479                 out = dma_map_sg_nonforce(dev, sg, nents, dir);
 480                 if (out > 0)
 481                         return out;
 482         }
 483         if (panic_on_overflow)
 484                 panic("dma_map_sg: overflow on %lu pages\n", pages);
 485
 486         iommu_full(dev, pages << PAGE_SHIFT, dir);
 487         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 488                 s->dma_address = bad_dma_address;
 489         return 0;
 490 }
 491
 492 /* allocate and map a coherent mapping */
 493 static void *
 494 gart_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_addr,
 495                     gfp_t flag)
 496 {
 497         dma_addr_t paddr;
 498         unsigned long align_mask;
 499         struct page *page;
 500
 501         if (force_iommu && !(flag & GFP_DMA)) {
 502                 flag &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
 503                 page = alloc_pages(flag | __GFP_ZERO, get_order(size));
 504                 if (!page)
 505                         return NULL;
 506
 507                 align_mask = (1UL << get_order(size)) - 1;
 508                 paddr = dma_map_area(dev, page_to_phys(page), size,
 509                                      DMA_BIDIRECTIONAL, align_mask);
 510
 511                 flush_gart();
 512                 if (paddr != bad_dma_address) {
 513                         *dma_addr = paddr;
 514                         return page_address(page);
 515                 }
 516                 __free_pages(page, get_order(size));
 517         } else
 518                 return dma_generic_alloc_coherent(dev, size, dma_addr, flag);
 519
 520         return NULL;
 521 }
 522
 523 /* free a coherent mapping */
 524 static void
 525 gart_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *vaddr,
 526                    dma_addr_t dma_addr)
 527 {
 528         gart_unmap_page(dev, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL, NULL);
 529         free_pages((unsigned long)vaddr, get_order(size));
 530 }
 531
 532 static int no_agp;
 533
 534 static __init unsigned long check_iommu_size(unsigned long aper, u64 aper_size)
 535 {
 536         unsigned long a;
 537
 538         if (!iommu_size) {
 539                 iommu_size = aper_size;
 540                 if (!no_agp)
 541                         iommu_size /= 2;
 542         }
 543
 544         a = aper + iommu_size;
 545         iommu_size -= round_up(a, PMD_PAGE_SIZE) - a;
 546
 547         if (iommu_size < 64*1024*1024) {
 548                 printk(KERN_WARNING
 549                         "PCI-DMA: Warning: Small IOMMU %luMB."
 550                         " Consider increasing the AGP aperture in BIOS\n",
 551                                 iommu_size >> 20);
 552         }
 553
 554         return iommu_size;
 555 }
 556
 557 static __init unsigned read_aperture(struct pci_dev *dev, u32 *size)
 558 {
 559         unsigned aper_size = 0, aper_base_32, aper_order;
 560         u64 aper_base;
 561
 562         pci_read_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTUREBASE, &aper_base_32);
 563         pci_read_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTURECTL, &aper_order);
 564         aper_order = (aper_order >> 1) & 7;
 565
 566         aper_base = aper_base_32 & 0x7fff;
 567         aper_base <<= 25;
 568
 569         aper_size = (32 * 1024 * 1024) << aper_order;
 570         if (aper_base + aper_size > 0x100000000UL || !aper_size)
 571                 aper_base = 0;
 572
 573         *size = aper_size;
 574         return aper_base;
 575 }
 576
 577 static void enable_gart_translations(void)
 578 {
 579         int i;
 580
 581         for (i = 0; i < num_k8_northbridges; i++) {
 582                 struct pci_dev *dev = k8_northbridges[i];
 583
 584                 enable_gart_translation(dev, __pa(agp_gatt_table));
 585         }
 586 }
 587
 588 /*
 589  * If fix_up_north_bridges is set, the north bridges have to be fixed up on
 590  * resume in the same way as they are handled in gart_iommu_hole_init().
 591  */
 592 static bool fix_up_north_bridges;
 593 static u32 aperture_order;
 594 static u32 aperture_alloc;
 595
 596 void set_up_gart_resume(u32 aper_order, u32 aper_alloc)
 597 {
 598         fix_up_north_bridges = true;
 599         aperture_order = aper_order;
 600         aperture_alloc = aper_alloc;
 601 }
 602
 603 static int gart_resume(struct sys_device *dev)
 604 {
 605         printk(KERN_INFO "PCI-DMA: Resuming GART IOMMU\n");
 606
 607         if (fix_up_north_bridges) {
 608                 int i;
 609
 610                 printk(KERN_INFO "PCI-DMA: Restoring GART aperture settings\n");
 611
 612                 for (i = 0; i < num_k8_northbridges; i++) {
 613                         struct pci_dev *dev = k8_northbridges[i];
 614
 615                         /*
 616                          * Don't enable translations just yet.  That is the next
 617                          * step.  Restore the pre-suspend aperture settings.
 618                          */
 619                         pci_write_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTURECTL,
 620                                                 aperture_order << 1);
 621                         pci_write_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTUREBASE,
 622                                                 aperture_alloc >> 25);
 623                 }
 624         }
 625
 626         enable_gart_translations();
 627
 628         return 0;
 629 }
 630
 631 static int gart_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 632 {
 633         return 0;
 634 }
 635
 636 static struct sysdev_class gart_sysdev_class = {
 637         .name = "gart",
 638         .suspend = gart_suspend,
 639         .resume = gart_resume,
 640
 641 };
 642
 643 static struct sys_device device_gart = {
 644         .id     = 0,
 645         .cls    = &gart_sysdev_class,
 646 };
 647
 648 /*
 649  * Private Northbridge GATT initialization in case we cannot use the
 650  * AGP driver for some reason.
 651  */
 652 static __init int init_k8_gatt(struct agp_kern_info *info)
 653 {
 654         unsigned aper_size, gatt_size, new_aper_size;
 655         unsigned aper_base, new_aper_base;
 656         struct pci_dev *dev;
 657         void *gatt;
 658         int i, error;
 659
 660         printk(KERN_INFO "PCI-DMA: Disabling AGP.\n");
 661         aper_size = aper_base = info->aper_size = 0;
 662         dev = NULL;
 663         for (i = 0; i < num_k8_northbridges; i++) {
 664                 dev = k8_northbridges[i];
 665                 new_aper_base = read_aperture(dev, &new_aper_size);
 666                 if (!new_aper_base)
 667                         goto nommu;
 668
 669                 if (!aper_base) {
 670                         aper_size = new_aper_size;
 671                         aper_base = new_aper_base;
 672                 }
 673                 if (aper_size != new_aper_size || aper_base != new_aper_base)
 674                         goto nommu;
 675         }
 676         if (!aper_base)
 677                 goto nommu;
 678         info->aper_base = aper_base;
 679         info->aper_size = aper_size >> 20;
 680
 681         gatt_size = (aper_size >> PAGE_SHIFT) * sizeof(u32);
 682         gatt = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
 683                                         get_order(gatt_size));
 684         if (!gatt)
 685                 panic("Cannot allocate GATT table");
 686         if (set_memory_uc((unsigned long)gatt, gatt_size >> PAGE_SHIFT))
 687                 panic("Could not set GART PTEs to uncacheable pages");
 688
 689         agp_gatt_table = gatt;
 690
 691         enable_gart_translations();
 692
 693         error = sysdev_class_register(&gart_sysdev_class);
 694         if (!error)
 695                 error = sysdev_register(&device_gart);
 696         if (error)
 697                 panic("Could not register gart_sysdev -- "
 698                       "would corrupt data on next suspend");
 699
 700         flush_gart();
 701
 702         printk(KERN_INFO "PCI-DMA: aperture base @ %x size %u KB\n",
 703                aper_base, aper_size>>10);
 704
 705         return 0;
 706
 707  nommu:
 708         /* Should not happen anymore */
 709         printk(KERN_WARNING "PCI-DMA: More than 4GB of RAM and no IOMMU\n"
 710                KERN_WARNING "falling back to iommu=soft.\n");
 711         return -1;
 712 }
 713
 714 static struct dma_map_ops gart_dma_ops = {
 715         .map_sg                         = gart_map_sg,
 716         .unmap_sg                       = gart_unmap_sg,
 717         .map_page                       = gart_map_page,
 718         .unmap_page                     = gart_unmap_page,
 719         .alloc_coherent                 = gart_alloc_coherent,
 720         .free_coherent                  = gart_free_coherent,
 721 };
 722
 723 void gart_iommu_shutdown(void)
 724 {
 725         struct pci_dev *dev;
 726         int i;
 727
 728         if (no_agp && (dma_ops != &gart_dma_ops))
 729                 return;
 730
 731         for (i = 0; i < num_k8_northbridges; i++) {
 732                 u32 ctl;
 733
 734                 dev = k8_northbridges[i];
 735                 pci_read_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTURECTL, &ctl);
 736
 737                 ctl &= ~GARTEN;
 738
 739                 pci_write_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTURECTL, ctl);
 740         }
 741 }
 742
 743 void __init gart_iommu_init(void)
 744 {
 745         struct agp_kern_info info;
 746         unsigned long iommu_start;
 747         unsigned long aper_base, aper_size;
 748         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 749         unsigned long scratch;
 750         long i;
 751
 752         if (cache_k8_northbridges() < 0 || num_k8_northbridges == 0)
 753                 return;
 754
 755 #ifndef CONFIG_AGP_AMD64
 756         no_agp = 1;
 757 #else
 758         /* Makefile puts PCI initialization via subsys_initcall first. */
 759         /* Add other K8 AGP bridge drivers here */
 760         no_agp = no_agp ||
 761                 (agp_amd64_init() < 0) ||
 762                 (agp_copy_info(agp_bridge, &info) < 0);
 763 #endif
 764
 765         if (swiotlb)
 766                 return;
 767
 768         /* Did we detect a different HW IOMMU? */
 769         if (iommu_detected && !gart_iommu_aperture)
 770                 return;
 771
 772         if (no_iommu ||
 773             (!force_iommu && max_pfn <= MAX_DMA32_PFN) ||
 774             !gart_iommu_aperture ||
 775             (no_agp && init_k8_gatt(&info) < 0)) {
 776                 if (max_pfn > MAX_DMA32_PFN) {
 777                         printk(KERN_WARNING "More than 4GB of memory "
 778                                "but GART IOMMU not available.\n");
 779                         printk(KERN_WARNING "falling back to iommu=soft.\n");
 780                 }
 781                 return;
 782         }
 783
 784         /* need to map that range */
 785         aper_size = info.aper_size << 20;
 786         aper_base = info.aper_base;
 787         end_pfn = (aper_base>>PAGE_SHIFT) + (aper_size>>PAGE_SHIFT);
 788         if (end_pfn > max_low_pfn_mapped) {
 789                 start_pfn = (aper_base>>PAGE_SHIFT);
 790                 init_memory_mapping(start_pfn<<PAGE_SHIFT, end_pfn<<PAGE_SHIFT);
 791         }
 792
 793         printk(KERN_INFO "PCI-DMA: using GART IOMMU.\n");
 794         iommu_size = check_iommu_size(info.aper_base, aper_size);
 795         iommu_pages = iommu_size >> PAGE_SHIFT;
 796
 797         iommu_gart_bitmap = (void *) __get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
 798                                                       get_order(iommu_pages/8));
 799         if (!iommu_gart_bitmap)
 800                 panic("Cannot allocate iommu bitmap\n");
 801
 802 #ifdef CONFIG_IOMMU_LEAK
 803         if (leak_trace) {
 804                 iommu_leak_tab = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO,
 805                                   get_order(iommu_pages*sizeof(void *)));
 806                 if (!iommu_leak_tab)
 807                         printk(KERN_DEBUG
 808                                "PCI-DMA: Cannot allocate leak trace area\n");
 809         }
 810 #endif
 811
 812         /*
 813          * Out of IOMMU space handling.
 814          * Reserve some invalid pages at the beginning of the GART.
 815          */
 816         iommu_area_reserve(iommu_gart_bitmap, 0, EMERGENCY_PAGES);
 817
 818         agp_memory_reserved = iommu_size;
 819         printk(KERN_INFO
 820                "PCI-DMA: Reserving %luMB of IOMMU area in the AGP aperture\n",
 821                iommu_size >> 20);
 822
 823         iommu_start = aper_size - iommu_size;
 824         iommu_bus_base = info.aper_base + iommu_start;
 825         bad_dma_address = iommu_bus_base;
 826         iommu_gatt_base = agp_gatt_table + (iommu_start>>PAGE_SHIFT);
 827
 828         /*
 829          * Unmap the IOMMU part of the GART. The alias of the page is
 830          * always mapped with cache enabled and there is no full cache
 831          * coherency across the GART remapping. The unmapping avoids
 832          * automatic prefetches from the CPU allocating cache lines in
 833          * there. All CPU accesses are done via the direct mapping to
 834          * the backing memory. The GART address is only used by PCI
 835          * devices.
 836          */
 837         set_memory_np((unsigned long)__va(iommu_bus_base),
 838                                 iommu_size >> PAGE_SHIFT);
 839         /*
 840          * Tricky. The GART table remaps the physical memory range,
 841          * so the CPU wont notice potential aliases and if the memory
 842          * is remapped to UC later on, we might surprise the PCI devices
 843          * with a stray writeout of a cacheline. So play it sure and
 844          * do an explicit, full-scale wbinvd() _after_ having marked all
 845          * the pages as Not-Present:
 846          */
 847         wbinvd();
 848
 849         /*
 850          * Try to workaround a bug (thanks to BenH):
 851          * Set unmapped entries to a scratch page instead of 0.
 852          * Any prefetches that hit unmapped entries won't get an bus abort
 853          * then. (P2P bridge may be prefetching on DMA reads).
 854          */
 855         scratch = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
 856         if (!scratch)
 857                 panic("Cannot allocate iommu scratch page");
 858         gart_unmapped_entry = GPTE_ENCODE(__pa(scratch));
 859         for (i = EMERGENCY_PAGES; i < iommu_pages; i++)
 860                 iommu_gatt_base[i] = gart_unmapped_entry;
 861
 862         flush_gart();
 863         dma_ops = &gart_dma_ops;
 864 }
 865
 866 void __init gart_parse_options(char *p)
 867 {
 868         int arg;
 869
 870 #ifdef CONFIG_IOMMU_LEAK
 871         if (!strncmp(p, "leak", 4)) {
 872                 leak_trace = 1;
 873                 p += 4;
 874                 if (*p == '=')
 875                         ++p;
 876                 if (isdigit(*p) && get_option(&p, &arg))
 877                         iommu_leak_pages = arg;
 878         }
 879 #endif
 880         if (isdigit(*p) && get_option(&p, &arg))
 881                 iommu_size = arg;
 882         if (!strncmp(p, "fullflush", 8))
 883                 iommu_fullflush = 1;
 884         if (!strncmp(p, "nofullflush", 11))
 885                 iommu_fullflush = 0;
 886         if (!strncmp(p, "noagp", 5))
 887                 no_agp = 1;
 888         if (!strncmp(p, "noaperture", 10))
 889                 fix_aperture = 0;
 890         /* duplicated from pci-dma.c */
 891         if (!strncmp(p, "force", 5))
 892                 gart_iommu_aperture_allowed = 1;
 893         if (!strncmp(p, "allowed", 7))
 894                 gart_iommu_aperture_allowed = 1;
 895         if (!strncmp(p, "memaper", 7)) {
 896                 fallback_aper_force = 1;
 897                 p += 7;
 898                 if (*p == '=') {
 899                         ++p;
 900                         if (get_option(&p, &arg))
 901                                 fallback_aper_order = arg;
 902                 }
 903         }
 904 }