arch/x86/kernel/cpu/mtrr/generic.c

   1 /*
   2  * This only handles 32bit MTRR on 32bit hosts. This is strictly wrong
   3  * because MTRRs can span up to 40 bits (36bits on most modern x86)
   4  */
   5 #define DEBUG
   6
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/init.h>
   9 #include <linux/io.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11
  12 #include <asm/processor-flags.h>
  13 #include <asm/cpufeature.h>
  14 #include <asm/tlbflush.h>
  15 #include <asm/mtrr.h>
  16 #include <asm/msr.h>
  17 #include <asm/pat.h>
  18
  19 #include "mtrr.h"
  20
  21 struct fixed_range_block {
  22         int base_msr;           /* start address of an MTRR block */
  23         int ranges;             /* number of MTRRs in this block  */
  24 };
  25
  26 static struct fixed_range_block fixed_range_blocks[] = {
  27         { MSR_MTRRfix64K_00000, 1 }, /* one   64k MTRR  */
  28         { MSR_MTRRfix16K_80000, 2 }, /* two   16k MTRRs */
  29         { MSR_MTRRfix4K_C0000,  8 }, /* eight  4k MTRRs */
  30         {}
  31 };
  32
  33 static unsigned long smp_changes_mask;
  34 static int mtrr_state_set;
  35 u64 mtrr_tom2;
  36
  37 struct mtrr_state_type mtrr_state;
  38 EXPORT_SYMBOL_GPL(mtrr_state);
  39
  40 /*
  41  * BIOS is expected to clear MtrrFixDramModEn bit, see for example
  42  * "BIOS and Kernel Developer's Guide for the AMD Athlon 64 and AMD
  43  * Opteron Processors" (26094 Rev. 3.30 February 2006), section
  44  * "13.2.1.2 SYSCFG Register": "The MtrrFixDramModEn bit should be set
  45  * to 1 during BIOS initalization of the fixed MTRRs, then cleared to
  46  * 0 for operation."
  47  */
  48 static inline void k8_check_syscfg_dram_mod_en(void)
  49 {
  50         u32 lo, hi;
  51
  52         if (!((boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD) &&
  53               (boot_cpu_data.x86 >= 0x0f)))
  54                 return;
  55
  56         rdmsr(MSR_K8_SYSCFG, lo, hi);
  57         if (lo & K8_MTRRFIXRANGE_DRAM_MODIFY) {
  58                 printk(KERN_ERR FW_WARN "MTRR: CPU %u: SYSCFG[MtrrFixDramModEn]"
  59                        " not cleared by BIOS, clearing this bit\n",
  60                        smp_processor_id());
  61                 lo &= ~K8_MTRRFIXRANGE_DRAM_MODIFY;
  62                 mtrr_wrmsr(MSR_K8_SYSCFG, lo, hi);
  63         }
  64 }
  65
  66 /* Get the size of contiguous MTRR range */
  67 static u64 get_mtrr_size(u64 mask)
  68 {
  69         u64 size;
  70
  71         mask >>= PAGE_SHIFT;
  72         mask |= size_or_mask;
  73         size = -mask;
  74         size <<= PAGE_SHIFT;
  75         return size;
  76 }
  77
  78 /*
  79  * Check and return the effective type for MTRR-MTRR type overlap.
  80  * Returns 1 if the effective type is UNCACHEABLE, else returns 0
  81  */
  82 static int check_type_overlap(u8 *prev, u8 *curr)
  83 {
  84         if (*prev == MTRR_TYPE_UNCACHABLE || *curr == MTRR_TYPE_UNCACHABLE) {
  85                 *prev = MTRR_TYPE_UNCACHABLE;
  86                 *curr = MTRR_TYPE_UNCACHABLE;
  87                 return 1;
  88         }
  89
  90         if ((*prev == MTRR_TYPE_WRBACK && *curr == MTRR_TYPE_WRTHROUGH) ||
  91             (*prev == MTRR_TYPE_WRTHROUGH && *curr == MTRR_TYPE_WRBACK)) {
  92                 *prev = MTRR_TYPE_WRTHROUGH;
  93                 *curr = MTRR_TYPE_WRTHROUGH;
  94         }
  95
  96         if (*prev != *curr) {
  97                 *prev = MTRR_TYPE_UNCACHABLE;
  98                 *curr = MTRR_TYPE_UNCACHABLE;
  99                 return 1;
 100         }
 101
 102         return 0;
 103 }
 104
 105 /**
 106  * mtrr_type_lookup_fixed - look up memory type in MTRR fixed entries
 107  *
 108  * Return the MTRR fixed memory type of 'start'.
 109  *
 110  * MTRR fixed entries are divided into the following ways:
 111  *  0x00000 - 0x7FFFF : This range is divided into eight 64KB sub-ranges
 112  *  0x80000 - 0xBFFFF : This range is divided into sixteen 16KB sub-ranges
 113  *  0xC0000 - 0xFFFFF : This range is divided into sixty-four 4KB sub-ranges
 114  *
 115  * Return Values:
 116  * MTRR_TYPE_(type)  - Matched memory type
 117  * MTRR_TYPE_INVALID - Unmatched
 118  */
 119 static u8 mtrr_type_lookup_fixed(u64 start, u64 end)
 120 {
 121         int idx;
 122
 123         if (start >= 0x100000)
 124                 return MTRR_TYPE_INVALID;
 125
 126         /* 0x0 - 0x7FFFF */
 127         if (start < 0x80000) {
 128                 idx = 0;
 129                 idx += (start >> 16);
 130                 return mtrr_state.fixed_ranges[idx];
 131         /* 0x80000 - 0xBFFFF */
 132         } else if (start < 0xC0000) {
 133                 idx = 1 * 8;
 134                 idx += ((start - 0x80000) >> 14);
 135                 return mtrr_state.fixed_ranges[idx];
 136         }
 137
 138         /* 0xC0000 - 0xFFFFF */
 139         idx = 3 * 8;
 140         idx += ((start - 0xC0000) >> 12);
 141         return mtrr_state.fixed_ranges[idx];
 142 }
 143
 144 /**
 145  * mtrr_type_lookup_variable - look up memory type in MTRR variable entries
 146  *
 147  * Return Value:
 148  * MTRR_TYPE_(type) - Matched memory type or default memory type (unmatched)
 149  *
 150  * Output Arguments:
 151  * repeat - Set to 1 when [start:end] spanned across MTRR range and type
 152  *          returned corresponds only to [start:*partial_end].  Caller has
 153  *          to lookup again for [*partial_end:end].
 154  *
 155  * uniform - Set to 1 when an MTRR covers the region uniformly, i.e. the
 156  *           region is fully covered by a single MTRR entry or the default
 157  *           type.
 158  */
 159 static u8 mtrr_type_lookup_variable(u64 start, u64 end, u64 *partial_end,
 160                                     int *repeat, u8 *uniform)
 161 {
 162         int i;
 163         u64 base, mask;
 164         u8 prev_match, curr_match;
 165
 166         *repeat = 0;
 167         *uniform = 1;
 168
 169         /* Make end inclusive instead of exclusive */
 170         end--;
 171
 172         prev_match = MTRR_TYPE_INVALID;
 173         for (i = 0; i < num_var_ranges; ++i) {
 174                 unsigned short start_state, end_state, inclusive;
 175
 176                 if (!(mtrr_state.var_ranges[i].mask_lo & (1 << 11)))
 177                         continue;
 178
 179                 base = (((u64)mtrr_state.var_ranges[i].base_hi) << 32) +
 180                        (mtrr_state.var_ranges[i].base_lo & PAGE_MASK);
 181                 mask = (((u64)mtrr_state.var_ranges[i].mask_hi) << 32) +
 182                        (mtrr_state.var_ranges[i].mask_lo & PAGE_MASK);
 183
 184                 start_state = ((start & mask) == (base & mask));
 185                 end_state = ((end & mask) == (base & mask));
 186                 inclusive = ((start < base) && (end > base));
 187
 188                 if ((start_state != end_state) || inclusive) {
 189                         /*
 190                          * We have start:end spanning across an MTRR.
 191                          * We split the region into either
 192                          *
 193                          * - start_state:1
 194                          * (start:mtrr_end)(mtrr_end:end)
 195                          * - end_state:1
 196                          * (start:mtrr_start)(mtrr_start:end)
 197                          * - inclusive:1
 198                          * (start:mtrr_start)(mtrr_start:mtrr_end)(mtrr_end:end)
 199                          *
 200                          * depending on kind of overlap.
 201                          *
 202                          * Return the type of the first region and a pointer
 203                          * to the start of next region so that caller will be
 204                          * advised to lookup again after having adjusted start
 205                          * and end.
 206                          *
 207                          * Note: This way we handle overlaps with multiple
 208                          * entries and the default type properly.
 209                          */
 210                         if (start_state)
 211                                 *partial_end = base + get_mtrr_size(mask);
 212                         else
 213                                 *partial_end = base;
 214
 215                         if (unlikely(*partial_end <= start)) {
 216                                 WARN_ON(1);
 217                                 *partial_end = start + PAGE_SIZE;
 218                         }
 219
 220                         end = *partial_end - 1; /* end is inclusive */
 221                         *repeat = 1;
 222                         *uniform = 0;
 223                 }
 224
 225                 if ((start & mask) != (base & mask))
 226                         continue;
 227
 228                 curr_match = mtrr_state.var_ranges[i].base_lo & 0xff;
 229                 if (prev_match == MTRR_TYPE_INVALID) {
 230                         prev_match = curr_match;
 231                         continue;
 232                 }
 233
 234                 *uniform = 0;
 235                 if (check_type_overlap(&prev_match, &curr_match))
 236                         return curr_match;
 237         }
 238
 239         if (prev_match != MTRR_TYPE_INVALID)
 240                 return prev_match;
 241
 242         return mtrr_state.def_type;
 243 }
 244
 245 /**
 246  * mtrr_type_lookup - look up memory type in MTRR
 247  *
 248  * Return Values:
 249  * MTRR_TYPE_(type)  - The effective MTRR type for the region
 250  * MTRR_TYPE_INVALID - MTRR is disabled
 251  *
 252  * Output Argument:
 253  * uniform - Set to 1 when an MTRR covers the region uniformly, i.e. the
 254  *           region is fully covered by a single MTRR entry or the default
 255  *           type.
 256  */
 257 u8 mtrr_type_lookup(u64 start, u64 end, u8 *uniform)
 258 {
 259         u8 type, prev_type, is_uniform = 1, dummy;
 260         int repeat;
 261         u64 partial_end;
 262
 263         if (!mtrr_state_set)
 264                 return MTRR_TYPE_INVALID;
 265
 266         if (!(mtrr_state.enabled & MTRR_STATE_MTRR_ENABLED))
 267                 return MTRR_TYPE_INVALID;
 268
 269         /*
 270          * Look up the fixed ranges first, which take priority over
 271          * the variable ranges.
 272          */
 273         if ((start < 0x100000) &&
 274             (mtrr_state.have_fixed) &&
 275             (mtrr_state.enabled & MTRR_STATE_MTRR_FIXED_ENABLED)) {
 276                 is_uniform = 0;
 277                 type = mtrr_type_lookup_fixed(start, end);
 278                 goto out;
 279         }
 280
 281         /*
 282          * Look up the variable ranges.  Look of multiple ranges matching
 283          * this address and pick type as per MTRR precedence.
 284          */
 285         type = mtrr_type_lookup_variable(start, end, &partial_end,
 286                                          &repeat, &is_uniform);
 287
 288         /*
 289          * Common path is with repeat = 0.
 290          * However, we can have cases where [start:end] spans across some
 291          * MTRR ranges and/or the default type.  Do repeated lookups for
 292          * that case here.
 293          */
 294         while (repeat) {
 295                 prev_type = type;
 296                 start = partial_end;
 297                 is_uniform = 0;
 298                 type = mtrr_type_lookup_variable(start, end, &partial_end,
 299                                                  &repeat, &dummy);
 300
 301                 if (check_type_overlap(&prev_type, &type))
 302                         goto out;
 303         }
 304
 305         if (mtrr_tom2 && (start >= (1ULL<<32)) && (end < mtrr_tom2))
 306                 type = MTRR_TYPE_WRBACK;
 307
 308 out:
 309         *uniform = is_uniform;
 310         return type;
 311 }
 312
 313 /* Get the MSR pair relating to a var range */
 314 static void
 315 get_mtrr_var_range(unsigned int index, struct mtrr_var_range *vr)
 316 {
 317         rdmsr(MTRRphysBase_MSR(index), vr->base_lo, vr->base_hi);
 318         rdmsr(MTRRphysMask_MSR(index), vr->mask_lo, vr->mask_hi);
 319 }
 320
 321 /* Fill the MSR pair relating to a var range */
 322 void fill_mtrr_var_range(unsigned int index,
 323                 u32 base_lo, u32 base_hi, u32 mask_lo, u32 mask_hi)
 324 {
 325         struct mtrr_var_range *vr;
 326
 327         vr = mtrr_state.var_ranges;
 328
 329         vr[index].base_lo = base_lo;
 330         vr[index].base_hi = base_hi;
 331         vr[index].mask_lo = mask_lo;
 332         vr[index].mask_hi = mask_hi;
 333 }
 334
 335 static void get_fixed_ranges(mtrr_type *frs)
 336 {
 337         unsigned int *p = (unsigned int *)frs;
 338         int i;
 339
 340         k8_check_syscfg_dram_mod_en();
 341
 342         rdmsr(MSR_MTRRfix64K_00000, p[0], p[1]);
 343
 344         for (i = 0; i < 2; i++)
 345                 rdmsr(MSR_MTRRfix16K_80000 + i, p[2 + i * 2], p[3 + i * 2]);
 346         for (i = 0; i < 8; i++)
 347                 rdmsr(MSR_MTRRfix4K_C0000 + i, p[6 + i * 2], p[7 + i * 2]);
 348 }
 349
 350 void mtrr_save_fixed_ranges(void *info)
 351 {
 352         if (cpu_has_mtrr)
 353                 get_fixed_ranges(mtrr_state.fixed_ranges);
 354 }
 355
 356 static unsigned __initdata last_fixed_start;
 357 static unsigned __initdata last_fixed_end;
 358 static mtrr_type __initdata last_fixed_type;
 359
 360 static void __init print_fixed_last(void)
 361 {
 362         if (!last_fixed_end)
 363                 return;
 364
 365         pr_debug("  %05X-%05X %s\n", last_fixed_start,
 366                  last_fixed_end - 1, mtrr_attrib_to_str(last_fixed_type));
 367
 368         last_fixed_end = 0;
 369 }
 370
 371 static void __init update_fixed_last(unsigned base, unsigned end,
 372                                      mtrr_type type)
 373 {
 374         last_fixed_start = base;
 375         last_fixed_end = end;
 376         last_fixed_type = type;
 377 }
 378
 379 static void __init
 380 print_fixed(unsigned base, unsigned step, const mtrr_type *types)
 381 {
 382         unsigned i;
 383
 384         for (i = 0; i < 8; ++i, ++types, base += step) {
 385                 if (last_fixed_end == 0) {
 386                         update_fixed_last(base, base + step, *types);
 387                         continue;
 388                 }
 389                 if (last_fixed_end == base && last_fixed_type == *types) {
 390                         last_fixed_end = base + step;
 391                         continue;
 392                 }
 393                 /* new segments: gap or different type */
 394                 print_fixed_last();
 395                 update_fixed_last(base, base + step, *types);
 396         }
 397 }
 398
 399 static void prepare_set(void);
 400 static void post_set(void);
 401
 402 static void __init print_mtrr_state(void)
 403 {
 404         unsigned int i;
 405         int high_width;
 406
 407         pr_debug("MTRR default type: %s\n",
 408                  mtrr_attrib_to_str(mtrr_state.def_type));
 409         if (mtrr_state.have_fixed) {
 410                 pr_debug("MTRR fixed ranges %sabled:\n",
 411                         ((mtrr_state.enabled & MTRR_STATE_MTRR_ENABLED) &&
 412                          (mtrr_state.enabled & MTRR_STATE_MTRR_FIXED_ENABLED)) ?
 413                          "en" : "dis");
 414                 print_fixed(0x00000, 0x10000, mtrr_state.fixed_ranges + 0);
 415                 for (i = 0; i < 2; ++i)
 416                         print_fixed(0x80000 + i * 0x20000, 0x04000,
 417                                     mtrr_state.fixed_ranges + (i + 1) * 8);
 418                 for (i = 0; i < 8; ++i)
 419                         print_fixed(0xC0000 + i * 0x08000, 0x01000,
 420                                     mtrr_state.fixed_ranges + (i + 3) * 8);
 421
 422                 /* tail */
 423                 print_fixed_last();
 424         }
 425         pr_debug("MTRR variable ranges %sabled:\n",
 426                  mtrr_state.enabled & MTRR_STATE_MTRR_ENABLED ? "en" : "dis");
 427         high_width = (__ffs64(size_or_mask) - (32 - PAGE_SHIFT) + 3) / 4;
 428
 429         for (i = 0; i < num_var_ranges; ++i) {
 430                 if (mtrr_state.var_ranges[i].mask_lo & (1 << 11))
 431                         pr_debug("  %u base %0*X%05X000 mask %0*X%05X000 %s\n",
 432                                  i,
 433                                  high_width,
 434                                  mtrr_state.var_ranges[i].base_hi,
 435                                  mtrr_state.var_ranges[i].base_lo >> 12,
 436                                  high_width,
 437                                  mtrr_state.var_ranges[i].mask_hi,
 438                                  mtrr_state.var_ranges[i].mask_lo >> 12,
 439                                  mtrr_attrib_to_str(mtrr_state.var_ranges[i].base_lo & 0xff));
 440                 else
 441                         pr_debug("  %u disabled\n", i);
 442         }
 443         if (mtrr_tom2)
 444                 pr_debug("TOM2: %016llx aka %lldM\n", mtrr_tom2, mtrr_tom2>>20);
 445 }
 446
 447 /* Grab all of the MTRR state for this CPU into *state */
 448 void __init get_mtrr_state(void)
 449 {
 450         struct mtrr_var_range *vrs;
 451         unsigned long flags;
 452         unsigned lo, dummy;
 453         unsigned int i;
 454
 455         vrs = mtrr_state.var_ranges;
 456
 457         rdmsr(MSR_MTRRcap, lo, dummy);
 458         mtrr_state.have_fixed = (lo >> 8) & 1;
 459
 460         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++)
 461                 get_mtrr_var_range(i, &vrs[i]);
 462         if (mtrr_state.have_fixed)
 463                 get_fixed_ranges(mtrr_state.fixed_ranges);
 464
 465         rdmsr(MSR_MTRRdefType, lo, dummy);
 466         mtrr_state.def_type = (lo & 0xff);
 467         mtrr_state.enabled = (lo & 0xc00) >> 10;
 468
 469         if (amd_special_default_mtrr()) {
 470                 unsigned low, high;
 471
 472                 /* TOP_MEM2 */
 473                 rdmsr(MSR_K8_TOP_MEM2, low, high);
 474                 mtrr_tom2 = high;
 475                 mtrr_tom2 <<= 32;
 476                 mtrr_tom2 |= low;
 477                 mtrr_tom2 &= 0xffffff800000ULL;
 478         }
 479
 480         print_mtrr_state();
 481
 482         mtrr_state_set = 1;
 483
 484         /* PAT setup for BP. We need to go through sync steps here */
 485         local_irq_save(flags);
 486         prepare_set();
 487
 488         pat_init();
 489
 490         post_set();
 491         local_irq_restore(flags);
 492 }
 493
 494 /* Some BIOS's are messed up and don't set all MTRRs the same! */
 495 void __init mtrr_state_warn(void)
 496 {
 497         unsigned long mask = smp_changes_mask;
 498
 499         if (!mask)
 500                 return;
 501         if (mask & MTRR_CHANGE_MASK_FIXED)
 502                 pr_warning("mtrr: your CPUs had inconsistent fixed MTRR settings\n");
 503         if (mask & MTRR_CHANGE_MASK_VARIABLE)
 504                 pr_warning("mtrr: your CPUs had inconsistent variable MTRR settings\n");
 505         if (mask & MTRR_CHANGE_MASK_DEFTYPE)
 506                 pr_warning("mtrr: your CPUs had inconsistent MTRRdefType settings\n");
 507
 508         printk(KERN_INFO "mtrr: probably your BIOS does not setup all CPUs.\n");
 509         printk(KERN_INFO "mtrr: corrected configuration.\n");
 510 }
 511
 512 /*
 513  * Doesn't attempt to pass an error out to MTRR users
 514  * because it's quite complicated in some cases and probably not
 515  * worth it because the best error handling is to ignore it.
 516  */
 517 void mtrr_wrmsr(unsigned msr, unsigned a, unsigned b)
 518 {
 519         if (wrmsr_safe(msr, a, b) < 0) {
 520                 printk(KERN_ERR
 521                         "MTRR: CPU %u: Writing MSR %x to %x:%x failed\n",
 522                         smp_processor_id(), msr, a, b);
 523         }
 524 }
 525
 526 /**
 527  * set_fixed_range - checks & updates a fixed-range MTRR if it
 528  *                   differs from the value it should have
 529  * @msr: MSR address of the MTTR which should be checked and updated
 530  * @changed: pointer which indicates whether the MTRR needed to be changed
 531  * @msrwords: pointer to the MSR values which the MSR should have
 532  */
 533 static void set_fixed_range(int msr, bool *changed, unsigned int *msrwords)
 534 {
 535         unsigned lo, hi;
 536
 537         rdmsr(msr, lo, hi);
 538
 539         if (lo != msrwords[0] || hi != msrwords[1]) {
 540                 mtrr_wrmsr(msr, msrwords[0], msrwords[1]);
 541                 *changed = true;
 542         }
 543 }
 544
 545 /**
 546  * generic_get_free_region - Get a free MTRR.
 547  * @base: The starting (base) address of the region.
 548  * @size: The size (in bytes) of the region.
 549  * @replace_reg: mtrr index to be replaced; set to invalid value if none.
 550  *
 551  * Returns: The index of the region on success, else negative on error.
 552  */
 553 int
 554 generic_get_free_region(unsigned long base, unsigned long size, int replace_reg)
 555 {
 556         unsigned long lbase, lsize;
 557         mtrr_type ltype;
 558         int i, max;
 559
 560         max = num_var_ranges;
 561         if (replace_reg >= 0 && replace_reg < max)
 562                 return replace_reg;
 563
 564         for (i = 0; i < max; ++i) {
 565                 mtrr_if->get(i, &lbase, &lsize, &ltype);
 566                 if (lsize == 0)
 567                         return i;
 568         }
 569
 570         return -ENOSPC;
 571 }
 572
 573 static void generic_get_mtrr(unsigned int reg, unsigned long *base,
 574                              unsigned long *size, mtrr_type *type)
 575 {
 576         u32 mask_lo, mask_hi, base_lo, base_hi;
 577         unsigned int hi;
 578         u64 tmp, mask;
 579
 580         /*
 581          * get_mtrr doesn't need to update mtrr_state, also it could be called
 582          * from any cpu, so try to print it out directly.
 583          */
 584         get_cpu();
 585
 586         rdmsr(MTRRphysMask_MSR(reg), mask_lo, mask_hi);
 587
 588         if ((mask_lo & 0x800) == 0) {
 589                 /*  Invalid (i.e. free) range */
 590                 *base = 0;
 591                 *size = 0;
 592                 *type = 0;
 593                 goto out_put_cpu;
 594         }
 595
 596         rdmsr(MTRRphysBase_MSR(reg), base_lo, base_hi);
 597
 598         /* Work out the shifted address mask: */
 599         tmp = (u64)mask_hi << (32 - PAGE_SHIFT) | mask_lo >> PAGE_SHIFT;
 600         mask = size_or_mask | tmp;
 601
 602         /* Expand tmp with high bits to all 1s: */
 603         hi = fls64(tmp);
 604         if (hi > 0) {
 605                 tmp |= ~((1ULL<<(hi - 1)) - 1);
 606
 607                 if (tmp != mask) {
 608                         printk(KERN_WARNING "mtrr: your BIOS has configured an incorrect mask, fixing it.\n");
 609                         add_taint(TAINT_FIRMWARE_WORKAROUND, LOCKDEP_STILL_OK);
 610                         mask = tmp;
 611                 }
 612         }
 613
 614         /*
 615          * This works correctly if size is a power of two, i.e. a
 616          * contiguous range:
 617          */
 618         *size = -mask;
 619         *base = (u64)base_hi << (32 - PAGE_SHIFT) | base_lo >> PAGE_SHIFT;
 620         *type = base_lo & 0xff;
 621
 622 out_put_cpu:
 623         put_cpu();
 624 }
 625
 626 /**
 627  * set_fixed_ranges - checks & updates the fixed-range MTRRs if they
 628  *                    differ from the saved set
 629  * @frs: pointer to fixed-range MTRR values, saved by get_fixed_ranges()
 630  */
 631 static int set_fixed_ranges(mtrr_type *frs)
 632 {
 633         unsigned long long *saved = (unsigned long long *)frs;
 634         bool changed = false;
 635         int block = -1, range;
 636
 637         k8_check_syscfg_dram_mod_en();
 638
 639         while (fixed_range_blocks[++block].ranges) {
 640                 for (range = 0; range < fixed_range_blocks[block].ranges; range++)
 641                         set_fixed_range(fixed_range_blocks[block].base_msr + range,
 642                                         &changed, (unsigned int *)saved++);
 643         }
 644
 645         return changed;
 646 }
 647
 648 /*
 649  * Set the MSR pair relating to a var range.
 650  * Returns true if changes are made.
 651  */
 652 static bool set_mtrr_var_ranges(unsigned int index, struct mtrr_var_range *vr)
 653 {
 654         unsigned int lo, hi;
 655         bool changed = false;
 656
 657         rdmsr(MTRRphysBase_MSR(index), lo, hi);
 658         if ((vr->base_lo & 0xfffff0ffUL) != (lo & 0xfffff0ffUL)
 659             || (vr->base_hi & (size_and_mask >> (32 - PAGE_SHIFT))) !=
 660                 (hi & (size_and_mask >> (32 - PAGE_SHIFT)))) {
 661
 662                 mtrr_wrmsr(MTRRphysBase_MSR(index), vr->base_lo, vr->base_hi);
 663                 changed = true;
 664         }
 665
 666         rdmsr(MTRRphysMask_MSR(index), lo, hi);
 667
 668         if ((vr->mask_lo & 0xfffff800UL) != (lo & 0xfffff800UL)
 669             || (vr->mask_hi & (size_and_mask >> (32 - PAGE_SHIFT))) !=
 670                 (hi & (size_and_mask >> (32 - PAGE_SHIFT)))) {
 671                 mtrr_wrmsr(MTRRphysMask_MSR(index), vr->mask_lo, vr->mask_hi);
 672                 changed = true;
 673         }
 674         return changed;
 675 }
 676
 677 static u32 deftype_lo, deftype_hi;
 678
 679 /**
 680  * set_mtrr_state - Set the MTRR state for this CPU.
 681  *
 682  * NOTE: The CPU must already be in a safe state for MTRR changes.
 683  * RETURNS: 0 if no changes made, else a mask indicating what was changed.
 684  */
 685 static unsigned long set_mtrr_state(void)
 686 {
 687         unsigned long change_mask = 0;
 688         unsigned int i;
 689
 690         for (i = 0; i < num_var_ranges; i++) {
 691                 if (set_mtrr_var_ranges(i, &mtrr_state.var_ranges[i]))
 692                         change_mask |= MTRR_CHANGE_MASK_VARIABLE;
 693         }
 694
 695         if (mtrr_state.have_fixed && set_fixed_ranges(mtrr_state.fixed_ranges))
 696                 change_mask |= MTRR_CHANGE_MASK_FIXED;
 697
 698         /*
 699          * Set_mtrr_restore restores the old value of MTRRdefType,
 700          * so to set it we fiddle with the saved value:
 701          */
 702         if ((deftype_lo & 0xff) != mtrr_state.def_type
 703             || ((deftype_lo & 0xc00) >> 10) != mtrr_state.enabled) {
 704
 705                 deftype_lo = (deftype_lo & ~0xcff) | mtrr_state.def_type |
 706                              (mtrr_state.enabled << 10);
 707                 change_mask |= MTRR_CHANGE_MASK_DEFTYPE;
 708         }
 709
 710         return change_mask;
 711 }
 712
 713
 714 static unsigned long cr4;
 715 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(set_atomicity_lock);
 716
 717 /*
 718  * Since we are disabling the cache don't allow any interrupts,
 719  * they would run extremely slow and would only increase the pain.
 720  *
 721  * The caller must ensure that local interrupts are disabled and
 722  * are reenabled after post_set() has been called.
 723  */
 724 static void prepare_set(void) __acquires(set_atomicity_lock)
 725 {
 726         unsigned long cr0;
 727
 728         /*
 729          * Note that this is not ideal
 730          * since the cache is only flushed/disabled for this CPU while the
 731          * MTRRs are changed, but changing this requires more invasive
 732          * changes to the way the kernel boots
 733          */
 734
 735         raw_spin_lock(&set_atomicity_lock);
 736
 737         /* Enter the no-fill (CD=1, NW=0) cache mode and flush caches. */
 738         cr0 = read_cr0() | X86_CR0_CD;
 739         write_cr0(cr0);
 740         wbinvd();
 741
 742         /* Save value of CR4 and clear Page Global Enable (bit 7) */
 743         if (cpu_has_pge) {
 744                 cr4 = __read_cr4();
 745                 __write_cr4(cr4 & ~X86_CR4_PGE);
 746         }
 747
 748         /* Flush all TLBs via a mov %cr3, %reg; mov %reg, %cr3 */
 749         count_vm_tlb_event(NR_TLB_LOCAL_FLUSH_ALL);
 750         __flush_tlb();
 751
 752         /* Save MTRR state */
 753         rdmsr(MSR_MTRRdefType, deftype_lo, deftype_hi);
 754
 755         /* Disable MTRRs, and set the default type to uncached */
 756         mtrr_wrmsr(MSR_MTRRdefType, deftype_lo & ~0xcff, deftype_hi);
 757         wbinvd();
 758 }
 759
 760 static void post_set(void) __releases(set_atomicity_lock)
 761 {
 762         /* Flush TLBs (no need to flush caches - they are disabled) */
 763         count_vm_tlb_event(NR_TLB_LOCAL_FLUSH_ALL);
 764         __flush_tlb();
 765
 766         /* Intel (P6) standard MTRRs */
 767         mtrr_wrmsr(MSR_MTRRdefType, deftype_lo, deftype_hi);
 768
 769         /* Enable caches */
 770         write_cr0(read_cr0() & ~X86_CR0_CD);
 771
 772         /* Restore value of CR4 */
 773         if (cpu_has_pge)
 774                 __write_cr4(cr4);
 775         raw_spin_unlock(&set_atomicity_lock);
 776 }
 777
 778 static void generic_set_all(void)
 779 {
 780         unsigned long mask, count;
 781         unsigned long flags;
 782
 783         local_irq_save(flags);
 784         prepare_set();
 785
 786         /* Actually set the state */
 787         mask = set_mtrr_state();
 788
 789         /* also set PAT */
 790         pat_init();
 791
 792         post_set();
 793         local_irq_restore(flags);
 794
 795         /* Use the atomic bitops to update the global mask */
 796         for (count = 0; count < sizeof mask * 8; ++count) {
 797                 if (mask & 0x01)
 798                         set_bit(count, &smp_changes_mask);
 799                 mask >>= 1;
 800         }
 801
 802 }
 803
 804 /**
 805  * generic_set_mtrr - set variable MTRR register on the local CPU.
 806  *
 807  * @reg: The register to set.
 808  * @base: The base address of the region.
 809  * @size: The size of the region. If this is 0 the region is disabled.
 810  * @type: The type of the region.
 811  *
 812  * Returns nothing.
 813  */
 814 static void generic_set_mtrr(unsigned int reg, unsigned long base,
 815                              unsigned long size, mtrr_type type)
 816 {
 817         unsigned long flags;
 818         struct mtrr_var_range *vr;
 819
 820         vr = &mtrr_state.var_ranges[reg];
 821
 822         local_irq_save(flags);
 823         prepare_set();
 824
 825         if (size == 0) {
 826                 /*
 827                  * The invalid bit is kept in the mask, so we simply
 828                  * clear the relevant mask register to disable a range.
 829                  */
 830                 mtrr_wrmsr(MTRRphysMask_MSR(reg), 0, 0);
 831                 memset(vr, 0, sizeof(struct mtrr_var_range));
 832         } else {
 833                 vr->base_lo = base << PAGE_SHIFT | type;
 834                 vr->base_hi = (base & size_and_mask) >> (32 - PAGE_SHIFT);
 835                 vr->mask_lo = -size << PAGE_SHIFT | 0x800;
 836                 vr->mask_hi = (-size & size_and_mask) >> (32 - PAGE_SHIFT);
 837
 838                 mtrr_wrmsr(MTRRphysBase_MSR(reg), vr->base_lo, vr->base_hi);
 839                 mtrr_wrmsr(MTRRphysMask_MSR(reg), vr->mask_lo, vr->mask_hi);
 840         }
 841
 842         post_set();
 843         local_irq_restore(flags);
 844 }
 845
 846 int generic_validate_add_page(unsigned long base, unsigned long size,
 847                               unsigned int type)
 848 {
 849         unsigned long lbase, last;
 850
 851         /*
 852          * For Intel PPro stepping <= 7
 853          * must be 4 MiB aligned and not touch 0x70000000 -> 0x7003FFFF
 854          */
 855         if (is_cpu(INTEL) && boot_cpu_data.x86 == 6 &&
 856             boot_cpu_data.x86_model == 1 &&
 857             boot_cpu_data.x86_mask <= 7) {
 858                 if (base & ((1 << (22 - PAGE_SHIFT)) - 1)) {
 859                         pr_warning("mtrr: base(0x%lx000) is not 4 MiB aligned\n", base);
 860                         return -EINVAL;
 861                 }
 862                 if (!(base + size < 0x70000 || base > 0x7003F) &&
 863                     (type == MTRR_TYPE_WRCOMB
 864                      || type == MTRR_TYPE_WRBACK)) {
 865                         pr_warning("mtrr: writable mtrr between 0x70000000 and 0x7003FFFF may hang the CPU.\n");
 866                         return -EINVAL;
 867                 }
 868         }
 869
 870         /*
 871          * Check upper bits of base and last are equal and lower bits are 0
 872          * for base and 1 for last
 873          */
 874         last = base + size - 1;
 875         for (lbase = base; !(lbase & 1) && (last & 1);
 876              lbase = lbase >> 1, last = last >> 1)
 877                 ;
 878         if (lbase != last) {
 879                 pr_warning("mtrr: base(0x%lx000) is not aligned on a size(0x%lx000) boundary\n", base, size);
 880                 return -EINVAL;
 881         }
 882         return 0;
 883 }
 884
 885 static int generic_have_wrcomb(void)
 886 {
 887         unsigned long config, dummy;
 888         rdmsr(MSR_MTRRcap, config, dummy);
 889         return config & (1 << 10);
 890 }
 891
 892 int positive_have_wrcomb(void)
 893 {
 894         return 1;
 895 }
 896
 897 /*
 898  * Generic structure...
 899  */
 900 const struct mtrr_ops generic_mtrr_ops = {
 901         .use_intel_if           = 1,
 902         .set_all                = generic_set_all,
 903         .get                    = generic_get_mtrr,
 904         .get_free_region        = generic_get_free_region,
 905         .set                    = generic_set_mtrr,
 906         .validate_add_page      = generic_validate_add_page,
 907         .have_wrcomb            = generic_have_wrcomb,
 908 };