x86, random: Verify RDRAND functionality and allow it to be disabled
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / arch / x86 / kernel / cpu / common.c
1 #include <linux/bootmem.h>
2 #include <linux/linkage.h>
3 #include <linux/bitops.h>
4 #include <linux/kernel.h>
5 #include <linux/module.h>
6 #include <linux/percpu.h>
7 #include <linux/string.h>
8 #include <linux/delay.h>
9 #include <linux/sched.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/kgdb.h>
12 #include <linux/smp.h>
13 #include <linux/io.h>
14
15 #include <asm/stackprotector.h>
16 #include <asm/perf_event.h>
17 #include <asm/mmu_context.h>
18 #include <asm/archrandom.h>
19 #include <asm/hypervisor.h>
20 #include <asm/processor.h>
21 #include <asm/sections.h>
22 #include <linux/topology.h>
23 #include <linux/cpumask.h>
24 #include <asm/pgtable.h>
25 #include <asm/atomic.h>
26 #include <asm/proto.h>
27 #include <asm/setup.h>
28 #include <asm/apic.h>
29 #include <asm/desc.h>
30 #include <asm/i387.h>
31 #include <asm/mtrr.h>
32 #include <linux/numa.h>
33 #include <asm/asm.h>
34 #include <asm/cpu.h>
35 #include <asm/mce.h>
36 #include <asm/msr.h>
37 #include <asm/pat.h>
38
39 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
40 #include <asm/uv/uv.h>
41 #endif
42
43 #include "cpu.h"
44
45 /* all of these masks are initialized in setup_cpu_local_masks() */
46 cpumask_var_t cpu_initialized_mask;
47 cpumask_var_t cpu_callout_mask;
48 cpumask_var_t cpu_callin_mask;
49
50 /* representing cpus for which sibling maps can be computed */
51 cpumask_var_t cpu_sibling_setup_mask;
52
53 /* correctly size the local cpu masks */
54 void __init setup_cpu_local_masks(void)
55 {
56         alloc_bootmem_cpumask_var(&cpu_initialized_mask);
57         alloc_bootmem_cpumask_var(&cpu_callin_mask);
58         alloc_bootmem_cpumask_var(&cpu_callout_mask);
59         alloc_bootmem_cpumask_var(&cpu_sibling_setup_mask);
60 }
61
62 static void __cpuinit default_init(struct cpuinfo_x86 *c)
63 {
64 #ifdef CONFIG_X86_64
65         cpu_detect_cache_sizes(c);
66 #else
67         /* Not much we can do here... */
68         /* Check if at least it has cpuid */
69         if (c->cpuid_level == -1) {
70                 /* No cpuid. It must be an ancient CPU */
71                 if (c->x86 == 4)
72                         strcpy(c->x86_model_id, "486");
73                 else if (c->x86 == 3)
74                         strcpy(c->x86_model_id, "386");
75         }
76 #endif
77 }
78
79 static const struct cpu_dev __cpuinitconst default_cpu = {
80         .c_init         = default_init,
81         .c_vendor       = "Unknown",
82         .c_x86_vendor   = X86_VENDOR_UNKNOWN,
83 };
84
85 static const struct cpu_dev *this_cpu __cpuinitdata = &default_cpu;
86
87 DEFINE_PER_CPU_PAGE_ALIGNED(struct gdt_page, gdt_page) = { .gdt = {
88 #ifdef CONFIG_X86_64
89         /*
90          * We need valid kernel segments for data and code in long mode too
91          * IRET will check the segment types  kkeil 2000/10/28
92          * Also sysret mandates a special GDT layout
93          *
94          * TLS descriptors are currently at a different place compared to i386.
95          * Hopefully nobody expects them at a fixed place (Wine?)
96          */
97         [GDT_ENTRY_KERNEL32_CS]         = GDT_ENTRY_INIT(0xc09b, 0, 0xfffff),
98         [GDT_ENTRY_KERNEL_CS]           = GDT_ENTRY_INIT(0xa09b, 0, 0xfffff),
99         [GDT_ENTRY_KERNEL_DS]           = GDT_ENTRY_INIT(0xc093, 0, 0xfffff),
100         [GDT_ENTRY_DEFAULT_USER32_CS]   = GDT_ENTRY_INIT(0xc0fb, 0, 0xfffff),
101         [GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS]     = GDT_ENTRY_INIT(0xc0f3, 0, 0xfffff),
102         [GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS]     = GDT_ENTRY_INIT(0xa0fb, 0, 0xfffff),
103 #else
104         [GDT_ENTRY_KERNEL_CS]           = GDT_ENTRY_INIT(0xc09a, 0, 0xfffff),
105         [GDT_ENTRY_KERNEL_DS]           = GDT_ENTRY_INIT(0xc092, 0, 0xfffff),
106         [GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS]     = GDT_ENTRY_INIT(0xc0fa, 0, 0xfffff),
107         [GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS]     = GDT_ENTRY_INIT(0xc0f2, 0, 0xfffff),
108         /*
109          * Segments used for calling PnP BIOS have byte granularity.
110          * They code segments and data segments have fixed 64k limits,
111          * the transfer segment sizes are set at run time.
112          */
113         /* 32-bit code */
114         [GDT_ENTRY_PNPBIOS_CS32]        = GDT_ENTRY_INIT(0x409a, 0, 0xffff),
115         /* 16-bit code */
116         [GDT_ENTRY_PNPBIOS_CS16]        = GDT_ENTRY_INIT(0x009a, 0, 0xffff),
117         /* 16-bit data */
118         [GDT_ENTRY_PNPBIOS_DS]          = GDT_ENTRY_INIT(0x0092, 0, 0xffff),
119         /* 16-bit data */
120         [GDT_ENTRY_PNPBIOS_TS1]         = GDT_ENTRY_INIT(0x0092, 0, 0),
121         /* 16-bit data */
122         [GDT_ENTRY_PNPBIOS_TS2]         = GDT_ENTRY_INIT(0x0092, 0, 0),
123         /*
124          * The APM segments have byte granularity and their bases
125          * are set at run time.  All have 64k limits.
126          */
127         /* 32-bit code */
128         [GDT_ENTRY_APMBIOS_BASE]        = GDT_ENTRY_INIT(0x409a, 0, 0xffff),
129         /* 16-bit code */
130         [GDT_ENTRY_APMBIOS_BASE+1]      = GDT_ENTRY_INIT(0x009a, 0, 0xffff),
131         /* data */
132         [GDT_ENTRY_APMBIOS_BASE+2]      = GDT_ENTRY_INIT(0x4092, 0, 0xffff),
133
134         [GDT_ENTRY_ESPFIX_SS]           = GDT_ENTRY_INIT(0xc092, 0, 0xfffff),
135         [GDT_ENTRY_PERCPU]              = GDT_ENTRY_INIT(0xc092, 0, 0xfffff),
136         GDT_STACK_CANARY_INIT
137 #endif
138 } };
139 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL_GPL(gdt_page);
140
141 static int __init x86_xsave_setup(char *s)
142 {
143         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVE);
144         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVEOPT);
145         return 1;
146 }
147 __setup("noxsave", x86_xsave_setup);
148
149 static int __init x86_xsaveopt_setup(char *s)
150 {
151         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XSAVEOPT);
152         return 1;
153 }
154 __setup("noxsaveopt", x86_xsaveopt_setup);
155
156 #ifdef CONFIG_X86_32
157 static int cachesize_override __cpuinitdata = -1;
158 static int disable_x86_serial_nr __cpuinitdata = 1;
159
160 static int __init cachesize_setup(char *str)
161 {
162         get_option(&str, &cachesize_override);
163         return 1;
164 }
165 __setup("cachesize=", cachesize_setup);
166
167 static int __init x86_fxsr_setup(char *s)
168 {
169         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_FXSR);
170         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_XMM);
171         return 1;
172 }
173 __setup("nofxsr", x86_fxsr_setup);
174
175 static int __init x86_sep_setup(char *s)
176 {
177         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_SEP);
178         return 1;
179 }
180 __setup("nosep", x86_sep_setup);
181
182 /* Standard macro to see if a specific flag is changeable */
183 static inline int flag_is_changeable_p(u32 flag)
184 {
185         u32 f1, f2;
186
187         /*
188          * Cyrix and IDT cpus allow disabling of CPUID
189          * so the code below may return different results
190          * when it is executed before and after enabling
191          * the CPUID. Add "volatile" to not allow gcc to
192          * optimize the subsequent calls to this function.
193          */
194         asm volatile ("pushfl           \n\t"
195                       "pushfl           \n\t"
196                       "popl %0          \n\t"
197                       "movl %0, %1      \n\t"
198                       "xorl %2, %0      \n\t"
199                       "pushl %0         \n\t"
200                       "popfl            \n\t"
201                       "pushfl           \n\t"
202                       "popl %0          \n\t"
203                       "popfl            \n\t"
204
205                       : "=&r" (f1), "=&r" (f2)
206                       : "ir" (flag));
207
208         return ((f1^f2) & flag) != 0;
209 }
210
211 /* Probe for the CPUID instruction */
212 static int __cpuinit have_cpuid_p(void)
213 {
214         return flag_is_changeable_p(X86_EFLAGS_ID);
215 }
216
217 static void __cpuinit squash_the_stupid_serial_number(struct cpuinfo_x86 *c)
218 {
219         unsigned long lo, hi;
220
221         if (!cpu_has(c, X86_FEATURE_PN) || !disable_x86_serial_nr)
222                 return;
223
224         /* Disable processor serial number: */
225
226         rdmsr(MSR_IA32_BBL_CR_CTL, lo, hi);
227         lo |= 0x200000;
228         wrmsr(MSR_IA32_BBL_CR_CTL, lo, hi);
229
230         printk(KERN_NOTICE "CPU serial number disabled.\n");
231         clear_cpu_cap(c, X86_FEATURE_PN);
232
233         /* Disabling the serial number may affect the cpuid level */
234         c->cpuid_level = cpuid_eax(0);
235 }
236
237 static int __init x86_serial_nr_setup(char *s)
238 {
239         disable_x86_serial_nr = 0;
240         return 1;
241 }
242 __setup("serialnumber", x86_serial_nr_setup);
243 #else
244 static inline int flag_is_changeable_p(u32 flag)
245 {
246         return 1;
247 }
248 /* Probe for the CPUID instruction */
249 static inline int have_cpuid_p(void)
250 {
251         return 1;
252 }
253 static inline void squash_the_stupid_serial_number(struct cpuinfo_x86 *c)
254 {
255 }
256 #endif
257
258 static int disable_smep __cpuinitdata;
259 static __init int setup_disable_smep(char *arg)
260 {
261         disable_smep = 1;
262         return 1;
263 }
264 __setup("nosmep", setup_disable_smep);
265
266 static __cpuinit void setup_smep(struct cpuinfo_x86 *c)
267 {
268         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_SMEP)) {
269                 if (unlikely(disable_smep)) {
270                         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_SMEP);
271                         clear_in_cr4(X86_CR4_SMEP);
272                 } else
273                         set_in_cr4(X86_CR4_SMEP);
274         }
275 }
276
277 /*
278  * Some CPU features depend on higher CPUID levels, which may not always
279  * be available due to CPUID level capping or broken virtualization
280  * software.  Add those features to this table to auto-disable them.
281  */
282 struct cpuid_dependent_feature {
283         u32 feature;
284         u32 level;
285 };
286
287 static const struct cpuid_dependent_feature __cpuinitconst
288 cpuid_dependent_features[] = {
289         { X86_FEATURE_MWAIT,            0x00000005 },
290         { X86_FEATURE_DCA,              0x00000009 },
291         { X86_FEATURE_XSAVE,            0x0000000d },
292         { 0, 0 }
293 };
294
295 static void __cpuinit filter_cpuid_features(struct cpuinfo_x86 *c, bool warn)
296 {
297         const struct cpuid_dependent_feature *df;
298
299         for (df = cpuid_dependent_features; df->feature; df++) {
300
301                 if (!cpu_has(c, df->feature))
302                         continue;
303                 /*
304                  * Note: cpuid_level is set to -1 if unavailable, but
305                  * extended_extended_level is set to 0 if unavailable
306                  * and the legitimate extended levels are all negative
307                  * when signed; hence the weird messing around with
308                  * signs here...
309                  */
310                 if (!((s32)df->level < 0 ?
311                      (u32)df->level > (u32)c->extended_cpuid_level :
312                      (s32)df->level > (s32)c->cpuid_level))
313                         continue;
314
315                 clear_cpu_cap(c, df->feature);
316                 if (!warn)
317                         continue;
318
319                 printk(KERN_WARNING
320                        "CPU: CPU feature %s disabled, no CPUID level 0x%x\n",
321                                 x86_cap_flags[df->feature], df->level);
322         }
323 }
324
325 /*
326  * Naming convention should be: <Name> [(<Codename>)]
327  * This table only is used unless init_<vendor>() below doesn't set it;
328  * in particular, if CPUID levels 0x80000002..4 are supported, this
329  * isn't used
330  */
331
332 /* Look up CPU names by table lookup. */
333 static const char *__cpuinit table_lookup_model(struct cpuinfo_x86 *c)
334 {
335         const struct cpu_model_info *info;
336
337         if (c->x86_model >= 16)
338                 return NULL;    /* Range check */
339
340         if (!this_cpu)
341                 return NULL;
342
343         info = this_cpu->c_models;
344
345         while (info && info->family) {
346                 if (info->family == c->x86)
347                         return info->model_names[c->x86_model];
348                 info++;
349         }
350         return NULL;            /* Not found */
351 }
352
353 __u32 cpu_caps_cleared[NCAPINTS] __cpuinitdata;
354 __u32 cpu_caps_set[NCAPINTS] __cpuinitdata;
355
356 void load_percpu_segment(int cpu)
357 {
358 #ifdef CONFIG_X86_32
359         loadsegment(fs, __KERNEL_PERCPU);
360 #else
361         loadsegment(gs, 0);
362         wrmsrl(MSR_GS_BASE, (unsigned long)per_cpu(irq_stack_union.gs_base, cpu));
363 #endif
364         load_stack_canary_segment();
365 }
366
367 /*
368  * Current gdt points %fs at the "master" per-cpu area: after this,
369  * it's on the real one.
370  */
371 void switch_to_new_gdt(int cpu)
372 {
373         struct desc_ptr gdt_descr;
374
375         gdt_descr.address = (long)get_cpu_gdt_table(cpu);
376         gdt_descr.size = GDT_SIZE - 1;
377         load_gdt(&gdt_descr);
378         /* Reload the per-cpu base */
379
380         load_percpu_segment(cpu);
381 }
382
383 static const struct cpu_dev *__cpuinitdata cpu_devs[X86_VENDOR_NUM] = {};
384
385 static void __cpuinit get_model_name(struct cpuinfo_x86 *c)
386 {
387         unsigned int *v;
388         char *p, *q;
389
390         if (c->extended_cpuid_level < 0x80000004)
391                 return;
392
393         v = (unsigned int *)c->x86_model_id;
394         cpuid(0x80000002, &v[0], &v[1], &v[2], &v[3]);
395         cpuid(0x80000003, &v[4], &v[5], &v[6], &v[7]);
396         cpuid(0x80000004, &v[8], &v[9], &v[10], &v[11]);
397         c->x86_model_id[48] = 0;
398
399         /*
400          * Intel chips right-justify this string for some dumb reason;
401          * undo that brain damage:
402          */
403         p = q = &c->x86_model_id[0];
404         while (*p == ' ')
405                 p++;
406         if (p != q) {
407                 while (*p)
408                         *q++ = *p++;
409                 while (q <= &c->x86_model_id[48])
410                         *q++ = '\0';    /* Zero-pad the rest */
411         }
412 }
413
414 void __cpuinit cpu_detect_cache_sizes(struct cpuinfo_x86 *c)
415 {
416         unsigned int n, dummy, ebx, ecx, edx, l2size;
417
418         n = c->extended_cpuid_level;
419
420         if (n >= 0x80000005) {
421                 cpuid(0x80000005, &dummy, &ebx, &ecx, &edx);
422                 c->x86_cache_size = (ecx>>24) + (edx>>24);
423 #ifdef CONFIG_X86_64
424                 /* On K8 L1 TLB is inclusive, so don't count it */
425                 c->x86_tlbsize = 0;
426 #endif
427         }
428
429         if (n < 0x80000006)     /* Some chips just has a large L1. */
430                 return;
431
432         cpuid(0x80000006, &dummy, &ebx, &ecx, &edx);
433         l2size = ecx >> 16;
434
435 #ifdef CONFIG_X86_64
436         c->x86_tlbsize += ((ebx >> 16) & 0xfff) + (ebx & 0xfff);
437 #else
438         /* do processor-specific cache resizing */
439         if (this_cpu->c_size_cache)
440                 l2size = this_cpu->c_size_cache(c, l2size);
441
442         /* Allow user to override all this if necessary. */
443         if (cachesize_override != -1)
444                 l2size = cachesize_override;
445
446         if (l2size == 0)
447                 return;         /* Again, no L2 cache is possible */
448 #endif
449
450         c->x86_cache_size = l2size;
451 }
452
453 void __cpuinit detect_ht(struct cpuinfo_x86 *c)
454 {
455 #ifdef CONFIG_X86_HT
456         u32 eax, ebx, ecx, edx;
457         int index_msb, core_bits;
458         static bool printed;
459
460         if (!cpu_has(c, X86_FEATURE_HT))
461                 return;
462
463         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_CMP_LEGACY))
464                 goto out;
465
466         if (cpu_has(c, X86_FEATURE_XTOPOLOGY))
467                 return;
468
469         cpuid(1, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
470
471         smp_num_siblings = (ebx & 0xff0000) >> 16;
472
473         if (smp_num_siblings == 1) {
474                 printk_once(KERN_INFO "CPU0: Hyper-Threading is disabled\n");
475                 goto out;
476         }
477
478         if (smp_num_siblings <= 1)
479                 goto out;
480
481         index_msb = get_count_order(smp_num_siblings);
482         c->phys_proc_id = apic->phys_pkg_id(c->initial_apicid, index_msb);
483
484         smp_num_siblings = smp_num_siblings / c->x86_max_cores;
485
486         index_msb = get_count_order(smp_num_siblings);
487
488         core_bits = get_count_order(c->x86_max_cores);
489
490         c->cpu_core_id = apic->phys_pkg_id(c->initial_apicid, index_msb) &
491                                        ((1 << core_bits) - 1);
492
493 out:
494         if (!printed && (c->x86_max_cores * smp_num_siblings) > 1) {
495                 printk(KERN_INFO  "CPU: Physical Processor ID: %d\n",
496                        c->phys_proc_id);
497                 printk(KERN_INFO  "CPU: Processor Core ID: %d\n",
498                        c->cpu_core_id);
499                 printed = 1;
500         }
501 #endif
502 }
503
504 static void __cpuinit get_cpu_vendor(struct cpuinfo_x86 *c)
505 {
506         char *v = c->x86_vendor_id;
507         int i;
508
509         for (i = 0; i < X86_VENDOR_NUM; i++) {
510                 if (!cpu_devs[i])
511                         break;
512
513                 if (!strcmp(v, cpu_devs[i]->c_ident[0]) ||
514                     (cpu_devs[i]->c_ident[1] &&
515                      !strcmp(v, cpu_devs[i]->c_ident[1]))) {
516
517                         this_cpu = cpu_devs[i];
518                         c->x86_vendor = this_cpu->c_x86_vendor;
519                         return;
520                 }
521         }
522
523         printk_once(KERN_ERR
524                         "CPU: vendor_id '%s' unknown, using generic init.\n" \
525                         "CPU: Your system may be unstable.\n", v);
526
527         c->x86_vendor = X86_VENDOR_UNKNOWN;
528         this_cpu = &default_cpu;
529 }
530
531 void __cpuinit cpu_detect(struct cpuinfo_x86 *c)
532 {
533         /* Get vendor name */
534         cpuid(0x00000000, (unsigned int *)&c->cpuid_level,
535               (unsigned int *)&c->x86_vendor_id[0],
536               (unsigned int *)&c->x86_vendor_id[8],
537               (unsigned int *)&c->x86_vendor_id[4]);
538
539         c->x86 = 4;
540         /* Intel-defined flags: level 0x00000001 */
541         if (c->cpuid_level >= 0x00000001) {
542                 u32 junk, tfms, cap0, misc;
543
544                 cpuid(0x00000001, &tfms, &misc, &junk, &cap0);
545                 c->x86 = (tfms >> 8) & 0xf;
546                 c->x86_model = (tfms >> 4) & 0xf;
547                 c->x86_mask = tfms & 0xf;
548
549                 if (c->x86 == 0xf)
550                         c->x86 += (tfms >> 20) & 0xff;
551                 if (c->x86 >= 0x6)
552                         c->x86_model += ((tfms >> 16) & 0xf) << 4;
553
554                 if (cap0 & (1<<19)) {
555                         c->x86_clflush_size = ((misc >> 8) & 0xff) * 8;
556                         c->x86_cache_alignment = c->x86_clflush_size;
557                 }
558         }
559 }
560
561 void __cpuinit get_cpu_cap(struct cpuinfo_x86 *c)
562 {
563         u32 tfms, xlvl;
564         u32 ebx;
565
566         /* Intel-defined flags: level 0x00000001 */
567         if (c->cpuid_level >= 0x00000001) {
568                 u32 capability, excap;
569
570                 cpuid(0x00000001, &tfms, &ebx, &excap, &capability);
571                 c->x86_capability[0] = capability;
572                 c->x86_capability[4] = excap;
573         }
574
575         /* Additional Intel-defined flags: level 0x00000007 */
576         if (c->cpuid_level >= 0x00000007) {
577                 u32 eax, ebx, ecx, edx;
578
579                 cpuid_count(0x00000007, 0, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
580
581                 c->x86_capability[9] = ebx;
582         }
583
584         /* AMD-defined flags: level 0x80000001 */
585         xlvl = cpuid_eax(0x80000000);
586         c->extended_cpuid_level = xlvl;
587
588         if ((xlvl & 0xffff0000) == 0x80000000) {
589                 if (xlvl >= 0x80000001) {
590                         c->x86_capability[1] = cpuid_edx(0x80000001);
591                         c->x86_capability[6] = cpuid_ecx(0x80000001);
592                 }
593         }
594
595         if (c->extended_cpuid_level >= 0x80000008) {
596                 u32 eax = cpuid_eax(0x80000008);
597
598                 c->x86_virt_bits = (eax >> 8) & 0xff;
599                 c->x86_phys_bits = eax & 0xff;
600         }
601 #ifdef CONFIG_X86_32
602         else if (cpu_has(c, X86_FEATURE_PAE) || cpu_has(c, X86_FEATURE_PSE36))
603                 c->x86_phys_bits = 36;
604 #endif
605
606         if (c->extended_cpuid_level >= 0x80000007)
607                 c->x86_power = cpuid_edx(0x80000007);
608
609         init_scattered_cpuid_features(c);
610 }
611
612 static void __cpuinit identify_cpu_without_cpuid(struct cpuinfo_x86 *c)
613 {
614 #ifdef CONFIG_X86_32
615         int i;
616
617         /*
618          * First of all, decide if this is a 486 or higher
619          * It's a 486 if we can modify the AC flag
620          */
621         if (flag_is_changeable_p(X86_EFLAGS_AC))
622                 c->x86 = 4;
623         else
624                 c->x86 = 3;
625
626         for (i = 0; i < X86_VENDOR_NUM; i++)
627                 if (cpu_devs[i] && cpu_devs[i]->c_identify) {
628                         c->x86_vendor_id[0] = 0;
629                         cpu_devs[i]->c_identify(c);
630                         if (c->x86_vendor_id[0]) {
631                                 get_cpu_vendor(c);
632                                 break;
633                         }
634                 }
635 #endif
636 }
637
638 /*
639  * Do minimum CPU detection early.
640  * Fields really needed: vendor, cpuid_level, family, model, mask,
641  * cache alignment.
642  * The others are not touched to avoid unwanted side effects.
643  *
644  * WARNING: this function is only called on the BP.  Don't add code here
645  * that is supposed to run on all CPUs.
646  */
647 static void __init early_identify_cpu(struct cpuinfo_x86 *c)
648 {
649 #ifdef CONFIG_X86_64
650         c->x86_clflush_size = 64;
651         c->x86_phys_bits = 36;
652         c->x86_virt_bits = 48;
653 #else
654         c->x86_clflush_size = 32;
655         c->x86_phys_bits = 32;
656         c->x86_virt_bits = 32;
657 #endif
658         c->x86_cache_alignment = c->x86_clflush_size;
659
660         memset(&c->x86_capability, 0, sizeof c->x86_capability);
661         c->extended_cpuid_level = 0;
662
663         if (!have_cpuid_p())
664                 identify_cpu_without_cpuid(c);
665
666         /* cyrix could have cpuid enabled via c_identify()*/
667         if (!have_cpuid_p())
668                 return;
669
670         cpu_detect(c);
671
672         get_cpu_vendor(c);
673
674         get_cpu_cap(c);
675
676         if (this_cpu->c_early_init)
677                 this_cpu->c_early_init(c);
678
679         c->cpu_index = 0;
680         filter_cpuid_features(c, false);
681
682         setup_smep(c);
683 }
684
685 void __init early_cpu_init(void)
686 {
687         const struct cpu_dev *const *cdev;
688         int count = 0;
689
690 #ifdef CONFIG_PROCESSOR_SELECT
691         printk(KERN_INFO "KERNEL supported cpus:\n");
692 #endif
693
694         for (cdev = __x86_cpu_dev_start; cdev < __x86_cpu_dev_end; cdev++) {
695                 const struct cpu_dev *cpudev = *cdev;
696
697                 if (count >= X86_VENDOR_NUM)
698                         break;
699                 cpu_devs[count] = cpudev;
700                 count++;
701
702 #ifdef CONFIG_PROCESSOR_SELECT
703                 {
704                         unsigned int j;
705
706                         for (j = 0; j < 2; j++) {
707                                 if (!cpudev->c_ident[j])
708                                         continue;
709                                 printk(KERN_INFO "  %s %s\n", cpudev->c_vendor,
710                                         cpudev->c_ident[j]);
711                         }
712                 }
713 #endif
714         }
715         early_identify_cpu(&boot_cpu_data);
716 }
717
718 /*
719  * The NOPL instruction is supposed to exist on all CPUs of family >= 6;
720  * unfortunately, that's not true in practice because of early VIA
721  * chips and (more importantly) broken virtualizers that are not easy
722  * to detect. In the latter case it doesn't even *fail* reliably, so
723  * probing for it doesn't even work. Disable it completely on 32-bit
724  * unless we can find a reliable way to detect all the broken cases.
725  * Enable it explicitly on 64-bit for non-constant inputs of cpu_has().
726  */
727 static void __cpuinit detect_nopl(struct cpuinfo_x86 *c)
728 {
729 #ifdef CONFIG_X86_32
730         clear_cpu_cap(c, X86_FEATURE_NOPL);
731 #else
732         set_cpu_cap(c, X86_FEATURE_NOPL);
733 #endif
734 }
735
736 static void __cpuinit generic_identify(struct cpuinfo_x86 *c)
737 {
738         c->extended_cpuid_level = 0;
739
740         if (!have_cpuid_p())
741                 identify_cpu_without_cpuid(c);
742
743         /* cyrix could have cpuid enabled via c_identify()*/
744         if (!have_cpuid_p())
745                 return;
746
747         cpu_detect(c);
748
749         get_cpu_vendor(c);
750
751         get_cpu_cap(c);
752
753         if (c->cpuid_level >= 0x00000001) {
754                 c->initial_apicid = (cpuid_ebx(1) >> 24) & 0xFF;
755 #ifdef CONFIG_X86_32
756 # ifdef CONFIG_X86_HT
757                 c->apicid = apic->phys_pkg_id(c->initial_apicid, 0);
758 # else
759                 c->apicid = c->initial_apicid;
760 # endif
761 #endif
762                 c->phys_proc_id = c->initial_apicid;
763         }
764
765         setup_smep(c);
766
767         get_model_name(c); /* Default name */
768
769         detect_nopl(c);
770 }
771
772 /*
773  * This does the hard work of actually picking apart the CPU stuff...
774  */
775 static void __cpuinit identify_cpu(struct cpuinfo_x86 *c)
776 {
777         int i;
778
779         c->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
780         c->x86_cache_size = -1;
781         c->x86_vendor = X86_VENDOR_UNKNOWN;
782         c->x86_model = c->x86_mask = 0; /* So far unknown... */
783         c->x86_vendor_id[0] = '\0'; /* Unset */
784         c->x86_model_id[0] = '\0';  /* Unset */
785         c->x86_max_cores = 1;
786         c->x86_coreid_bits = 0;
787 #ifdef CONFIG_X86_64
788         c->x86_clflush_size = 64;
789         c->x86_phys_bits = 36;
790         c->x86_virt_bits = 48;
791 #else
792         c->cpuid_level = -1;    /* CPUID not detected */
793         c->x86_clflush_size = 32;
794         c->x86_phys_bits = 32;
795         c->x86_virt_bits = 32;
796 #endif
797         c->x86_cache_alignment = c->x86_clflush_size;
798         memset(&c->x86_capability, 0, sizeof c->x86_capability);
799
800         generic_identify(c);
801
802         if (this_cpu->c_identify)
803                 this_cpu->c_identify(c);
804
805         /* Clear/Set all flags overriden by options, after probe */
806         for (i = 0; i < NCAPINTS; i++) {
807                 c->x86_capability[i] &= ~cpu_caps_cleared[i];
808                 c->x86_capability[i] |= cpu_caps_set[i];
809         }
810
811 #ifdef CONFIG_X86_64
812         c->apicid = apic->phys_pkg_id(c->initial_apicid, 0);
813 #endif
814
815         /*
816          * Vendor-specific initialization.  In this section we
817          * canonicalize the feature flags, meaning if there are
818          * features a certain CPU supports which CPUID doesn't
819          * tell us, CPUID claiming incorrect flags, or other bugs,
820          * we handle them here.
821          *
822          * At the end of this section, c->x86_capability better
823          * indicate the features this CPU genuinely supports!
824          */
825         if (this_cpu->c_init)
826                 this_cpu->c_init(c);
827
828         /* Disable the PN if appropriate */
829         squash_the_stupid_serial_number(c);
830
831         /*
832          * The vendor-specific functions might have changed features.
833          * Now we do "generic changes."
834          */
835
836         /* Filter out anything that depends on CPUID levels we don't have */
837         filter_cpuid_features(c, true);
838
839         /* If the model name is still unset, do table lookup. */
840         if (!c->x86_model_id[0]) {
841                 const char *p;
842                 p = table_lookup_model(c);
843                 if (p)
844                         strcpy(c->x86_model_id, p);
845                 else
846                         /* Last resort... */
847                         sprintf(c->x86_model_id, "%02x/%02x",
848                                 c->x86, c->x86_model);
849         }
850
851 #ifdef CONFIG_X86_64
852         detect_ht(c);
853 #endif
854
855         init_hypervisor(c);
856         x86_init_rdrand(c);
857
858         /*
859          * Clear/Set all flags overriden by options, need do it
860          * before following smp all cpus cap AND.
861          */
862         for (i = 0; i < NCAPINTS; i++) {
863                 c->x86_capability[i] &= ~cpu_caps_cleared[i];
864                 c->x86_capability[i] |= cpu_caps_set[i];
865         }
866
867         /*
868          * On SMP, boot_cpu_data holds the common feature set between
869          * all CPUs; so make sure that we indicate which features are
870          * common between the CPUs.  The first time this routine gets
871          * executed, c == &boot_cpu_data.
872          */
873         if (c != &boot_cpu_data) {
874                 /* AND the already accumulated flags with these */
875                 for (i = 0; i < NCAPINTS; i++)
876                         boot_cpu_data.x86_capability[i] &= c->x86_capability[i];
877         }
878
879         /* Init Machine Check Exception if available. */
880         mcheck_cpu_init(c);
881
882         select_idle_routine(c);
883
884 #ifdef CONFIG_NUMA
885         numa_add_cpu(smp_processor_id());
886 #endif
887 }
888
889 #ifdef CONFIG_X86_64
890 static void vgetcpu_set_mode(void)
891 {
892         if (cpu_has(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_RDTSCP))
893                 vgetcpu_mode = VGETCPU_RDTSCP;
894         else
895                 vgetcpu_mode = VGETCPU_LSL;
896 }
897 #endif
898
899 void __init identify_boot_cpu(void)
900 {
901         identify_cpu(&boot_cpu_data);
902         init_amd_e400_c1e_mask();
903 #ifdef CONFIG_X86_32
904         sysenter_setup();
905         enable_sep_cpu();
906 #else
907         vgetcpu_set_mode();
908 #endif
909 }
910
911 void __cpuinit identify_secondary_cpu(struct cpuinfo_x86 *c)
912 {
913         BUG_ON(c == &boot_cpu_data);
914         identify_cpu(c);
915 #ifdef CONFIG_X86_32
916         enable_sep_cpu();
917 #endif
918         mtrr_ap_init();
919 }
920
921 struct msr_range {
922         unsigned        min;
923         unsigned        max;
924 };
925
926 static const struct msr_range msr_range_array[] __cpuinitconst = {
927         { 0x00000000, 0x00000418},
928         { 0xc0000000, 0xc000040b},
929         { 0xc0010000, 0xc0010142},
930         { 0xc0011000, 0xc001103b},
931 };
932
933 static void __cpuinit print_cpu_msr(void)
934 {
935         unsigned index_min, index_max;
936         unsigned index;
937         u64 val;
938         int i;
939
940         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(msr_range_array); i++) {
941                 index_min = msr_range_array[i].min;
942                 index_max = msr_range_array[i].max;
943
944                 for (index = index_min; index < index_max; index++) {
945                         if (rdmsrl_amd_safe(index, &val))
946                                 continue;
947                         printk(KERN_INFO " MSR%08x: %016llx\n", index, val);
948                 }
949         }
950 }
951
952 static int show_msr __cpuinitdata;
953
954 static __init int setup_show_msr(char *arg)
955 {
956         int num;
957
958         get_option(&arg, &num);
959
960         if (num > 0)
961                 show_msr = num;
962         return 1;
963 }
964 __setup("show_msr=", setup_show_msr);
965
966 static __init int setup_noclflush(char *arg)
967 {
968         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_CLFLSH);
969         return 1;
970 }
971 __setup("noclflush", setup_noclflush);
972
973 void __cpuinit print_cpu_info(struct cpuinfo_x86 *c)
974 {
975         const char *vendor = NULL;
976
977         if (c->x86_vendor < X86_VENDOR_NUM) {
978                 vendor = this_cpu->c_vendor;
979         } else {
980                 if (c->cpuid_level >= 0)
981                         vendor = c->x86_vendor_id;
982         }
983
984         if (vendor && !strstr(c->x86_model_id, vendor))
985                 printk(KERN_CONT "%s ", vendor);
986
987         if (c->x86_model_id[0])
988                 printk(KERN_CONT "%s", c->x86_model_id);
989         else
990                 printk(KERN_CONT "%d86", c->x86);
991
992         if (c->x86_mask || c->cpuid_level >= 0)
993                 printk(KERN_CONT " stepping %02x\n", c->x86_mask);
994         else
995                 printk(KERN_CONT "\n");
996
997 #ifdef CONFIG_SMP
998         if (c->cpu_index < show_msr)
999                 print_cpu_msr();
1000 #else
1001         if (show_msr)
1002                 print_cpu_msr();
1003 #endif
1004 }
1005
1006 static __init int setup_disablecpuid(char *arg)
1007 {
1008         int bit;
1009
1010         if (get_option(&arg, &bit) && bit < NCAPINTS*32)
1011                 setup_clear_cpu_cap(bit);
1012         else
1013                 return 0;
1014
1015         return 1;
1016 }
1017 __setup("clearcpuid=", setup_disablecpuid);
1018
1019 #ifdef CONFIG_X86_64
1020 struct desc_ptr idt_descr = { NR_VECTORS * 16 - 1, (unsigned long) idt_table };
1021
1022 DEFINE_PER_CPU_FIRST(union irq_stack_union,
1023                      irq_stack_union) __aligned(PAGE_SIZE);
1024
1025 /*
1026  * The following four percpu variables are hot.  Align current_task to
1027  * cacheline size such that all four fall in the same cacheline.
1028  */
1029 DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, current_task) ____cacheline_aligned =
1030         &init_task;
1031 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(current_task);
1032
1033 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, kernel_stack) =
1034         (unsigned long)&init_thread_union - KERNEL_STACK_OFFSET + THREAD_SIZE;
1035 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(kernel_stack);
1036
1037 DEFINE_PER_CPU(char *, irq_stack_ptr) =
1038         init_per_cpu_var(irq_stack_union.irq_stack) + IRQ_STACK_SIZE - 64;
1039
1040 DEFINE_PER_CPU(unsigned int, irq_count) = -1;
1041
1042 /*
1043  * Special IST stacks which the CPU switches to when it calls
1044  * an IST-marked descriptor entry. Up to 7 stacks (hardware
1045  * limit), all of them are 4K, except the debug stack which
1046  * is 8K.
1047  */
1048 static const unsigned int exception_stack_sizes[N_EXCEPTION_STACKS] = {
1049           [0 ... N_EXCEPTION_STACKS - 1]        = EXCEPTION_STKSZ,
1050           [DEBUG_STACK - 1]                     = DEBUG_STKSZ
1051 };
1052
1053 static DEFINE_PER_CPU_PAGE_ALIGNED(char, exception_stacks
1054         [(N_EXCEPTION_STACKS - 1) * EXCEPTION_STKSZ + DEBUG_STKSZ]);
1055
1056 /* May not be marked __init: used by software suspend */
1057 void syscall_init(void)
1058 {
1059         /*
1060          * LSTAR and STAR live in a bit strange symbiosis.
1061          * They both write to the same internal register. STAR allows to
1062          * set CS/DS but only a 32bit target. LSTAR sets the 64bit rip.
1063          */
1064         wrmsrl(MSR_STAR,  ((u64)__USER32_CS)<<48  | ((u64)__KERNEL_CS)<<32);
1065         wrmsrl(MSR_LSTAR, system_call);
1066         wrmsrl(MSR_CSTAR, ignore_sysret);
1067
1068 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
1069         syscall32_cpu_init();
1070 #endif
1071
1072         /* Flags to clear on syscall */
1073         wrmsrl(MSR_SYSCALL_MASK,
1074                X86_EFLAGS_TF|X86_EFLAGS_DF|X86_EFLAGS_IF|X86_EFLAGS_IOPL);
1075 }
1076
1077 unsigned long kernel_eflags;
1078
1079 /*
1080  * Copies of the original ist values from the tss are only accessed during
1081  * debugging, no special alignment required.
1082  */
1083 DEFINE_PER_CPU(struct orig_ist, orig_ist);
1084
1085 #else   /* CONFIG_X86_64 */
1086
1087 DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, current_task) = &init_task;
1088 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(current_task);
1089
1090 #ifdef CONFIG_CC_STACKPROTECTOR
1091 DEFINE_PER_CPU_ALIGNED(struct stack_canary, stack_canary);
1092 #endif
1093
1094 /* Make sure %fs and %gs are initialized properly in idle threads */
1095 struct pt_regs * __cpuinit idle_regs(struct pt_regs *regs)
1096 {
1097         memset(regs, 0, sizeof(struct pt_regs));
1098         regs->fs = __KERNEL_PERCPU;
1099         regs->gs = __KERNEL_STACK_CANARY;
1100
1101         return regs;
1102 }
1103 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1104
1105 /*
1106  * Clear all 6 debug registers:
1107  */
1108 static void clear_all_debug_regs(void)
1109 {
1110         int i;
1111
1112         for (i = 0; i < 8; i++) {
1113                 /* Ignore db4, db5 */
1114                 if ((i == 4) || (i == 5))
1115                         continue;
1116
1117                 set_debugreg(0, i);
1118         }
1119 }
1120
1121 #ifdef CONFIG_KGDB
1122 /*
1123  * Restore debug regs if using kgdbwait and you have a kernel debugger
1124  * connection established.
1125  */
1126 static void dbg_restore_debug_regs(void)
1127 {
1128         if (unlikely(kgdb_connected && arch_kgdb_ops.correct_hw_break))
1129                 arch_kgdb_ops.correct_hw_break();
1130 }
1131 #else /* ! CONFIG_KGDB */
1132 #define dbg_restore_debug_regs()
1133 #endif /* ! CONFIG_KGDB */
1134
1135 /*
1136  * cpu_init() initializes state that is per-CPU. Some data is already
1137  * initialized (naturally) in the bootstrap process, such as the GDT
1138  * and IDT. We reload them nevertheless, this function acts as a
1139  * 'CPU state barrier', nothing should get across.
1140  * A lot of state is already set up in PDA init for 64 bit
1141  */
1142 #ifdef CONFIG_X86_64
1143
1144 void __cpuinit cpu_init(void)
1145 {
1146         struct orig_ist *oist;
1147         struct task_struct *me;
1148         struct tss_struct *t;
1149         unsigned long v;
1150         int cpu;
1151         int i;
1152
1153         cpu = stack_smp_processor_id();
1154         t = &per_cpu(init_tss, cpu);
1155         oist = &per_cpu(orig_ist, cpu);
1156
1157 #ifdef CONFIG_NUMA
1158         if (cpu != 0 && percpu_read(numa_node) == 0 &&
1159             early_cpu_to_node(cpu) != NUMA_NO_NODE)
1160                 set_numa_node(early_cpu_to_node(cpu));
1161 #endif
1162
1163         me = current;
1164
1165         if (cpumask_test_and_set_cpu(cpu, cpu_initialized_mask))
1166                 panic("CPU#%d already initialized!\n", cpu);
1167
1168         pr_debug("Initializing CPU#%d\n", cpu);
1169
1170         clear_in_cr4(X86_CR4_VME|X86_CR4_PVI|X86_CR4_TSD|X86_CR4_DE);
1171
1172         /*
1173          * Initialize the per-CPU GDT with the boot GDT,
1174          * and set up the GDT descriptor:
1175          */
1176
1177         switch_to_new_gdt(cpu);
1178         loadsegment(fs, 0);
1179
1180         load_idt((const struct desc_ptr *)&idt_descr);
1181
1182         memset(me->thread.tls_array, 0, GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES * 8);
1183         syscall_init();
1184
1185         wrmsrl(MSR_FS_BASE, 0);
1186         wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, 0);
1187         barrier();
1188
1189         x86_configure_nx();
1190         if (cpu != 0)
1191                 enable_x2apic();
1192
1193         /*
1194          * set up and load the per-CPU TSS
1195          */
1196         if (!oist->ist[0]) {
1197                 char *estacks = per_cpu(exception_stacks, cpu);
1198
1199                 for (v = 0; v < N_EXCEPTION_STACKS; v++) {
1200                         estacks += exception_stack_sizes[v];
1201                         oist->ist[v] = t->x86_tss.ist[v] =
1202                                         (unsigned long)estacks;
1203                 }
1204         }
1205
1206         t->x86_tss.io_bitmap_base = offsetof(struct tss_struct, io_bitmap);
1207
1208         /*
1209          * <= is required because the CPU will access up to
1210          * 8 bits beyond the end of the IO permission bitmap.
1211          */
1212         for (i = 0; i <= IO_BITMAP_LONGS; i++)
1213                 t->io_bitmap[i] = ~0UL;
1214
1215         atomic_inc(&init_mm.mm_count);
1216         me->active_mm = &init_mm;
1217         BUG_ON(me->mm);
1218         enter_lazy_tlb(&init_mm, me);
1219
1220         load_sp0(t, &current->thread);
1221         set_tss_desc(cpu, t);
1222         load_TR_desc();
1223         load_LDT(&init_mm.context);
1224
1225         clear_all_debug_regs();
1226         dbg_restore_debug_regs();
1227
1228         fpu_init();
1229         xsave_init();
1230
1231         raw_local_save_flags(kernel_eflags);
1232
1233         if (is_uv_system())
1234                 uv_cpu_init();
1235 }
1236
1237 #else
1238
1239 void __cpuinit cpu_init(void)
1240 {
1241         int cpu = smp_processor_id();
1242         struct task_struct *curr = current;
1243         struct tss_struct *t = &per_cpu(init_tss, cpu);
1244         struct thread_struct *thread = &curr->thread;
1245
1246         if (cpumask_test_and_set_cpu(cpu, cpu_initialized_mask)) {
1247                 printk(KERN_WARNING "CPU#%d already initialized!\n", cpu);
1248                 for (;;)
1249                         local_irq_enable();
1250         }
1251
1252         printk(KERN_INFO "Initializing CPU#%d\n", cpu);
1253
1254         if (cpu_has_vme || cpu_has_tsc || cpu_has_de)
1255                 clear_in_cr4(X86_CR4_VME|X86_CR4_PVI|X86_CR4_TSD|X86_CR4_DE);
1256
1257         load_idt(&idt_descr);
1258         switch_to_new_gdt(cpu);
1259
1260         /*
1261          * Set up and load the per-CPU TSS and LDT
1262          */
1263         atomic_inc(&init_mm.mm_count);
1264         curr->active_mm = &init_mm;
1265         BUG_ON(curr->mm);
1266         enter_lazy_tlb(&init_mm, curr);
1267
1268         load_sp0(t, thread);
1269         set_tss_desc(cpu, t);
1270         load_TR_desc();
1271         load_LDT(&init_mm.context);
1272
1273         t->x86_tss.io_bitmap_base = offsetof(struct tss_struct, io_bitmap);
1274
1275 #ifdef CONFIG_DOUBLEFAULT
1276         /* Set up doublefault TSS pointer in the GDT */
1277         __set_tss_desc(cpu, GDT_ENTRY_DOUBLEFAULT_TSS, &doublefault_tss);
1278 #endif
1279
1280         clear_all_debug_regs();
1281         dbg_restore_debug_regs();
1282
1283         fpu_init();
1284         xsave_init();
1285 }
1286 #endif