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/sched.h>
  20 #include <linux/string.h>
  21 #include <linux/spinlock.h>
  22 #include <linux/pci.h>
  23 #include <linux/module.h>
  24 #include <linux/topology.h>
  25 #include <linux/interrupt.h>
  26 #include <linux/bitmap.h>
  27 #include <linux/kdebug.h>
  28 #include <linux/scatterlist.h>
  29 #include <linux/iommu-helper.h>
  30 #include <linux/sysdev.h>
  31 #include <linux/io.h>
  32 #include <linux/gfp.h>
  33 #include <asm/atomic.h>
  34 #include <asm/mtrr.h>
  35 #include <asm/pgtable.h>
  36 #include <asm/proto.h>
  37 #include <asm/iommu.h>
  38 #include <asm/gart.h>
  39 #include <asm/cacheflush.h>
  40 #include <asm/swiotlb.h>
  41 #include <asm/dma.h>
  42 #include <asm/k8.h>
  43 #include <asm/x86_init.h>
  44 #include <asm/iommu_table.h>
  45
  46 static unsigned long iommu_bus_base;    /* GART remapping area (physical) */
  47 static unsigned long iommu_size;        /* size of remapping area bytes */
  48 static unsigned long iommu_pages;       /* .. and in pages */
  49
  50 static u32 *iommu_gatt_base;            /* Remapping table */
  51
  52 static dma_addr_t bad_dma_addr;
  53
  54 /*
  55  * If this is disabled the IOMMU will use an optimized flushing strategy
  56  * of only flushing when an mapping is reused. With it true the GART is
  57  * flushed for every mapping. Problem is that doing the lazy flush seems
  58  * to trigger bugs with some popular PCI cards, in particular 3ware (but
  59  * has been also also seen with Qlogic at least).
  60  */
  61 static int iommu_fullflush = 1;
  62
  63 /* Allocation bitmap for the remapping area: */
  64 static DEFINE_SPINLOCK(iommu_bitmap_lock);
  65 /* Guarded by iommu_bitmap_lock: */
  66 static unsigned long *iommu_gart_bitmap;
  67
  68 static u32 gart_unmapped_entry;
  69
  70 #define GPTE_VALID    1
  71 #define GPTE_COHERENT 2
  72 #define GPTE_ENCODE(x) \
  73         (((x) & 0xfffff000) | (((x) >> 32) << 4) | GPTE_VALID | GPTE_COHERENT)
  74 #define GPTE_DECODE(x) (((x) & 0xfffff000) | (((u64)(x) & 0xff0) << 28))
  75
  76 #define EMERGENCY_PAGES 32 /* = 128KB */
  77
  78 #ifdef CONFIG_AGP
  79 #define AGPEXTERN extern
  80 #else
  81 #define AGPEXTERN
  82 #endif
  83
  84 /* backdoor interface to AGP driver */
  85 AGPEXTERN int agp_memory_reserved;
  86 AGPEXTERN __u32 *agp_gatt_table;
  87
  88 static unsigned long next_bit;  /* protected by iommu_bitmap_lock */
  89 static bool need_flush;         /* global flush state. set for each gart wrap */
  90
  91 static unsigned long alloc_iommu(struct device *dev, int size,
  92                                  unsigned long align_mask)
  93 {
  94         unsigned long offset, flags;
  95         unsigned long boundary_size;
  96         unsigned long base_index;
  97
  98         base_index = ALIGN(iommu_bus_base & dma_get_seg_boundary(dev),
  99                            PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
 100         boundary_size = ALIGN((u64)dma_get_seg_boundary(dev) + 1,
 101                               PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
 102
 103         spin_lock_irqsave(&iommu_bitmap_lock, flags);
 104         offset = iommu_area_alloc(iommu_gart_bitmap, iommu_pages, next_bit,
 105                                   size, base_index, boundary_size, align_mask);
 106         if (offset == -1) {
 107                 need_flush = true;
 108                 offset = iommu_area_alloc(iommu_gart_bitmap, iommu_pages, 0,
 109                                           size, base_index, boundary_size,
 110                                           align_mask);
 111         }
 112         if (offset != -1) {
 113                 next_bit = offset+size;
 114                 if (next_bit >= iommu_pages) {
 115                         next_bit = 0;
 116                         need_flush = true;
 117                 }
 118         }
 119         if (iommu_fullflush)
 120                 need_flush = true;
 121         spin_unlock_irqrestore(&iommu_bitmap_lock, flags);
 122
 123         return offset;
 124 }
 125
 126 static void free_iommu(unsigned long offset, int size)
 127 {
 128         unsigned long flags;
 129
 130         spin_lock_irqsave(&iommu_bitmap_lock, flags);
 131         bitmap_clear(iommu_gart_bitmap, offset, size);
 132         if (offset >= next_bit)
 133                 next_bit = offset + size;
 134         spin_unlock_irqrestore(&iommu_bitmap_lock, flags);
 135 }
 136
 137 /*
 138  * Use global flush state to avoid races with multiple flushers.
 139  */
 140 static void flush_gart(void)
 141 {
 142         unsigned long flags;
 143
 144         spin_lock_irqsave(&iommu_bitmap_lock, flags);
 145         if (need_flush) {
 146                 k8_flush_garts();
 147                 need_flush = false;
 148         }
 149         spin_unlock_irqrestore(&iommu_bitmap_lock, flags);
 150 }
 151
 152 #ifdef CONFIG_IOMMU_LEAK
 153 /* Debugging aid for drivers that don't free their IOMMU tables */
 154 static int leak_trace;
 155 static int iommu_leak_pages = 20;
 156
 157 static void dump_leak(void)
 158 {
 159         static int dump;
 160
 161         if (dump)
 162                 return;
 163         dump = 1;
 164
 165         show_stack(NULL, NULL);
 166         debug_dma_dump_mappings(NULL);
 167 }
 168 #endif
 169
 170 static void iommu_full(struct device *dev, size_t size, int dir)
 171 {
 172         /*
 173          * Ran out of IOMMU space for this operation. This is very bad.
 174          * Unfortunately the drivers cannot handle this operation properly.
 175          * Return some non mapped prereserved space in the aperture and
 176          * let the Northbridge deal with it. This will result in garbage
 177          * in the IO operation. When the size exceeds the prereserved space
 178          * memory corruption will occur or random memory will be DMAed
 179          * out. Hopefully no network devices use single mappings that big.
 180          */
 181
 182         dev_err(dev, "PCI-DMA: Out of IOMMU space for %lu bytes\n", size);
 183
 184         if (size > PAGE_SIZE*EMERGENCY_PAGES) {
 185                 if (dir == PCI_DMA_FROMDEVICE || dir == PCI_DMA_BIDIRECTIONAL)
 186                         panic("PCI-DMA: Memory would be corrupted\n");
 187                 if (dir == PCI_DMA_TODEVICE || dir == PCI_DMA_BIDIRECTIONAL)
 188                         panic(KERN_ERR
 189                                 "PCI-DMA: Random memory would be DMAed\n");
 190         }
 191 #ifdef CONFIG_IOMMU_LEAK
 192         dump_leak();
 193 #endif
 194 }
 195
 196 static inline int
 197 need_iommu(struct device *dev, unsigned long addr, size_t size)
 198 {
 199         return force_iommu || !dma_capable(dev, addr, size);
 200 }
 201
 202 static inline int
 203 nonforced_iommu(struct device *dev, unsigned long addr, size_t size)
 204 {
 205         return !dma_capable(dev, addr, size);
 206 }
 207
 208 /* Map a single continuous physical area into the IOMMU.
 209  * Caller needs to check if the iommu is needed and flush.
 210  */
 211 static dma_addr_t dma_map_area(struct device *dev, dma_addr_t phys_mem,
 212                                 size_t size, int dir, unsigned long align_mask)
 213 {
 214         unsigned long npages = iommu_num_pages(phys_mem, size, PAGE_SIZE);
 215         unsigned long iommu_page = alloc_iommu(dev, npages, align_mask);
 216         int i;
 217
 218         if (iommu_page == -1) {
 219                 if (!nonforced_iommu(dev, phys_mem, size))
 220                         return phys_mem;
 221                 if (panic_on_overflow)
 222                         panic("dma_map_area overflow %lu bytes\n", size);
 223                 iommu_full(dev, size, dir);
 224                 return bad_dma_addr;
 225         }
 226
 227         for (i = 0; i < npages; i++) {
 228                 iommu_gatt_base[iommu_page + i] = GPTE_ENCODE(phys_mem);
 229                 phys_mem += PAGE_SIZE;
 230         }
 231         return iommu_bus_base + iommu_page*PAGE_SIZE + (phys_mem & ~PAGE_MASK);
 232 }
 233
 234 /* Map a single area into the IOMMU */
 235 static dma_addr_t gart_map_page(struct device *dev, struct page *page,
 236                                 unsigned long offset, size_t size,
 237                                 enum dma_data_direction dir,
 238                                 struct dma_attrs *attrs)
 239 {
 240         unsigned long bus;
 241         phys_addr_t paddr = page_to_phys(page) + offset;
 242
 243         if (!dev)
 244                 dev = &x86_dma_fallback_dev;
 245
 246         if (!need_iommu(dev, paddr, size))
 247                 return paddr;
 248
 249         bus = dma_map_area(dev, paddr, size, dir, 0);
 250         flush_gart();
 251
 252         return bus;
 253 }
 254
 255 /*
 256  * Free a DMA mapping.
 257  */
 258 static void gart_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr,
 259                             size_t size, enum dma_data_direction dir,
 260                             struct dma_attrs *attrs)
 261 {
 262         unsigned long iommu_page;
 263         int npages;
 264         int i;
 265
 266         if (dma_addr < iommu_bus_base + EMERGENCY_PAGES*PAGE_SIZE ||
 267             dma_addr >= iommu_bus_base + iommu_size)
 268                 return;
 269
 270         iommu_page = (dma_addr - iommu_bus_base)>>PAGE_SHIFT;
 271         npages = iommu_num_pages(dma_addr, size, PAGE_SIZE);
 272         for (i = 0; i < npages; i++) {
 273                 iommu_gatt_base[iommu_page + i] = gart_unmapped_entry;
 274         }
 275         free_iommu(iommu_page, npages);
 276 }
 277
 278 /*
 279  * Wrapper for pci_unmap_single working with scatterlists.
 280  */
 281 static void gart_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 282                           enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 283 {
 284         struct scatterlist *s;
 285         int i;
 286
 287         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 288                 if (!s->dma_length || !s->length)
 289                         break;
 290                 gart_unmap_page(dev, s->dma_address, s->dma_length, dir, NULL);
 291         }
 292 }
 293
 294 /* Fallback for dma_map_sg in case of overflow */
 295 static int dma_map_sg_nonforce(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
 296                                int nents, int dir)
 297 {
 298         struct scatterlist *s;
 299         int i;
 300
 301 #ifdef CONFIG_IOMMU_DEBUG
 302         pr_debug("dma_map_sg overflow\n");
 303 #endif
 304
 305         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 306                 unsigned long addr = sg_phys(s);
 307
 308                 if (nonforced_iommu(dev, addr, s->length)) {
 309                         addr = dma_map_area(dev, addr, s->length, dir, 0);
 310                         if (addr == bad_dma_addr) {
 311                                 if (i > 0)
 312                                         gart_unmap_sg(dev, sg, i, dir, NULL);
 313                                 nents = 0;
 314                                 sg[0].dma_length = 0;
 315                                 break;
 316                         }
 317                 }
 318                 s->dma_address = addr;
 319                 s->dma_length = s->length;
 320         }
 321         flush_gart();
 322
 323         return nents;
 324 }
 325
 326 /* Map multiple scatterlist entries continuous into the first. */
 327 static int __dma_map_cont(struct device *dev, struct scatterlist *start,
 328                           int nelems, struct scatterlist *sout,
 329                           unsigned long pages)
 330 {
 331         unsigned long iommu_start = alloc_iommu(dev, pages, 0);
 332         unsigned long iommu_page = iommu_start;
 333         struct scatterlist *s;
 334         int i;
 335
 336         if (iommu_start == -1)
 337                 return -1;
 338
 339         for_each_sg(start, s, nelems, i) {
 340                 unsigned long pages, addr;
 341                 unsigned long phys_addr = s->dma_address;
 342
 343                 BUG_ON(s != start && s->offset);
 344                 if (s == start) {
 345                         sout->dma_address = iommu_bus_base;
 346                         sout->dma_address += iommu_page*PAGE_SIZE + s->offset;
 347                         sout->dma_length = s->length;
 348                 } else {
 349                         sout->dma_length += s->length;
 350                 }
 351
 352                 addr = phys_addr;
 353                 pages = iommu_num_pages(s->offset, s->length, PAGE_SIZE);
 354                 while (pages--) {
 355                         iommu_gatt_base[iommu_page] = GPTE_ENCODE(addr);
 356                         addr += PAGE_SIZE;
 357                         iommu_page++;
 358                 }
 359         }
 360         BUG_ON(iommu_page - iommu_start != pages);
 361
 362         return 0;
 363 }
 364
 365 static inline int
 366 dma_map_cont(struct device *dev, struct scatterlist *start, int nelems,
 367              struct scatterlist *sout, unsigned long pages, int need)
 368 {
 369         if (!need) {
 370                 BUG_ON(nelems != 1);
 371                 sout->dma_address = start->dma_address;
 372                 sout->dma_length = start->length;
 373                 return 0;
 374         }
 375         return __dma_map_cont(dev, start, nelems, sout, pages);
 376 }
 377
 378 /*
 379  * DMA map all entries in a scatterlist.
 380  * Merge chunks that have page aligned sizes into a continuous mapping.
 381  */
 382 static int gart_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents,
 383                        enum dma_data_direction dir, struct dma_attrs *attrs)
 384 {
 385         struct scatterlist *s, *ps, *start_sg, *sgmap;
 386         int need = 0, nextneed, i, out, start;
 387         unsigned long pages = 0;
 388         unsigned int seg_size;
 389         unsigned int max_seg_size;
 390
 391         if (nents == 0)
 392                 return 0;
 393
 394         if (!dev)
 395                 dev = &x86_dma_fallback_dev;
 396
 397         out             = 0;
 398         start           = 0;
 399         start_sg        = sg;
 400         sgmap           = sg;
 401         seg_size        = 0;
 402         max_seg_size    = dma_get_max_seg_size(dev);
 403         ps              = NULL; /* shut up gcc */
 404
 405         for_each_sg(sg, s, nents, i) {
 406                 dma_addr_t addr = sg_phys(s);
 407
 408                 s->dma_address = addr;
 409                 BUG_ON(s->length == 0);
 410
 411                 nextneed = need_iommu(dev, addr, s->length);
 412
 413                 /* Handle the previous not yet processed entries */
 414                 if (i > start) {
 415                         /*
 416                          * Can only merge when the last chunk ends on a
 417                          * page boundary and the new one doesn't have an
 418                          * offset.
 419                          */
 420                         if (!iommu_merge || !nextneed || !need || s->offset ||
 421                             (s->length + seg_size > max_seg_size) ||
 422                             (ps->offset + ps->length) % PAGE_SIZE) {
 423                                 if (dma_map_cont(dev, start_sg, i - start,
 424                                                  sgmap, pages, need) < 0)
 425                                         goto error;
 426                                 out++;
 427
 428                                 seg_size        = 0;
 429                                 sgmap           = sg_next(sgmap);
 430                                 pages           = 0;
 431                                 start           = i;
 432                                 start_sg        = s;
 433                         }
 434                 }
 435
 436                 seg_size += s->length;
 437                 need = nextneed;
 438                 pages += iommu_num_pages(s->offset, s->length, PAGE_SIZE);
 439                 ps = s;
 440         }
 441         if (dma_map_cont(dev, start_sg, i - start, sgmap, pages, need) < 0)
 442                 goto error;
 443         out++;
 444         flush_gart();
 445         if (out < nents) {
 446                 sgmap = sg_next(sgmap);
 447                 sgmap->dma_length = 0;
 448         }
 449         return out;
 450
 451 error:
 452         flush_gart();
 453         gart_unmap_sg(dev, sg, out, dir, NULL);
 454
 455         /* When it was forced or merged try again in a dumb way */
 456         if (force_iommu || iommu_merge) {
 457                 out = dma_map_sg_nonforce(dev, sg, nents, dir);
 458                 if (out > 0)
 459                         return out;
 460         }
 461         if (panic_on_overflow)
 462                 panic("dma_map_sg: overflow on %lu pages\n", pages);
 463
 464         iommu_full(dev, pages << PAGE_SHIFT, dir);
 465         for_each_sg(sg, s, nents, i)
 466                 s->dma_address = bad_dma_addr;
 467         return 0;
 468 }
 469
 470 /* allocate and map a coherent mapping */
 471 static void *
 472 gart_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_addr,
 473                     gfp_t flag)
 474 {
 475         dma_addr_t paddr;
 476         unsigned long align_mask;
 477         struct page *page;
 478
 479         if (force_iommu && !(flag & GFP_DMA)) {
 480                 flag &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM | __GFP_DMA32);
 481                 page = alloc_pages(flag | __GFP_ZERO, get_order(size));
 482                 if (!page)
 483                         return NULL;
 484
 485                 align_mask = (1UL << get_order(size)) - 1;
 486                 paddr = dma_map_area(dev, page_to_phys(page), size,
 487                                      DMA_BIDIRECTIONAL, align_mask);
 488
 489                 flush_gart();
 490                 if (paddr != bad_dma_addr) {
 491                         *dma_addr = paddr;
 492                         return page_address(page);
 493                 }
 494                 __free_pages(page, get_order(size));
 495         } else
 496                 return dma_generic_alloc_coherent(dev, size, dma_addr, flag);
 497
 498         return NULL;
 499 }
 500
 501 /* free a coherent mapping */
 502 static void
 503 gart_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *vaddr,
 504                    dma_addr_t dma_addr)
 505 {
 506         gart_unmap_page(dev, dma_addr, size, DMA_BIDIRECTIONAL, NULL);
 507         free_pages((unsigned long)vaddr, get_order(size));
 508 }
 509
 510 static int gart_mapping_error(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr)
 511 {
 512         return (dma_addr == bad_dma_addr);
 513 }
 514
 515 static int no_agp;
 516
 517 static __init unsigned long check_iommu_size(unsigned long aper, u64 aper_size)
 518 {
 519         unsigned long a;
 520
 521         if (!iommu_size) {
 522                 iommu_size = aper_size;
 523                 if (!no_agp)
 524                         iommu_size /= 2;
 525         }
 526
 527         a = aper + iommu_size;
 528         iommu_size -= round_up(a, PMD_PAGE_SIZE) - a;
 529
 530         if (iommu_size < 64*1024*1024) {
 531                 pr_warning(
 532                         "PCI-DMA: Warning: Small IOMMU %luMB."
 533                         " Consider increasing the AGP aperture in BIOS\n",
 534                                 iommu_size >> 20);
 535         }
 536
 537         return iommu_size;
 538 }
 539
 540 static __init unsigned read_aperture(struct pci_dev *dev, u32 *size)
 541 {
 542         unsigned aper_size = 0, aper_base_32, aper_order;
 543         u64 aper_base;
 544
 545         pci_read_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTUREBASE, &aper_base_32);
 546         pci_read_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTURECTL, &aper_order);
 547         aper_order = (aper_order >> 1) & 7;
 548
 549         aper_base = aper_base_32 & 0x7fff;
 550         aper_base <<= 25;
 551
 552         aper_size = (32 * 1024 * 1024) << aper_order;
 553         if (aper_base + aper_size > 0x100000000UL || !aper_size)
 554                 aper_base = 0;
 555
 556         *size = aper_size;
 557         return aper_base;
 558 }
 559
 560 static void enable_gart_translations(void)
 561 {
 562         int i;
 563
 564         for (i = 0; i < num_k8_northbridges; i++) {
 565                 struct pci_dev *dev = k8_northbridges[i];
 566
 567                 enable_gart_translation(dev, __pa(agp_gatt_table));
 568         }
 569
 570         /* Flush the GART-TLB to remove stale entries */
 571         k8_flush_garts();
 572 }
 573
 574 /*
 575  * If fix_up_north_bridges is set, the north bridges have to be fixed up on
 576  * resume in the same way as they are handled in gart_iommu_hole_init().
 577  */
 578 static bool fix_up_north_bridges;
 579 static u32 aperture_order;
 580 static u32 aperture_alloc;
 581
 582 void set_up_gart_resume(u32 aper_order, u32 aper_alloc)
 583 {
 584         fix_up_north_bridges = true;
 585         aperture_order = aper_order;
 586         aperture_alloc = aper_alloc;
 587 }
 588
 589 static void gart_fixup_northbridges(struct sys_device *dev)
 590 {
 591         int i;
 592
 593         if (!fix_up_north_bridges)
 594                 return;
 595
 596         pr_info("PCI-DMA: Restoring GART aperture settings\n");
 597
 598         for (i = 0; i < num_k8_northbridges; i++) {
 599                 struct pci_dev *dev = k8_northbridges[i];
 600
 601                 /*
 602                  * Don't enable translations just yet.  That is the next
 603                  * step.  Restore the pre-suspend aperture settings.
 604                  */
 605                 pci_write_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTURECTL, aperture_order << 1);
 606                 pci_write_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTUREBASE, aperture_alloc >> 25);
 607         }
 608 }
 609
 610 static int gart_resume(struct sys_device *dev)
 611 {
 612         pr_info("PCI-DMA: Resuming GART IOMMU\n");
 613
 614         gart_fixup_northbridges(dev);
 615
 616         enable_gart_translations();
 617
 618         return 0;
 619 }
 620
 621 static int gart_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 622 {
 623         return 0;
 624 }
 625
 626 static struct sysdev_class gart_sysdev_class = {
 627         .name           = "gart",
 628         .suspend        = gart_suspend,
 629         .resume         = gart_resume,
 630
 631 };
 632
 633 static struct sys_device device_gart = {
 634         .cls            = &gart_sysdev_class,
 635 };
 636
 637 /*
 638  * Private Northbridge GATT initialization in case we cannot use the
 639  * AGP driver for some reason.
 640  */
 641 static __init int init_k8_gatt(struct agp_kern_info *info)
 642 {
 643         unsigned aper_size, gatt_size, new_aper_size;
 644         unsigned aper_base, new_aper_base;
 645         struct pci_dev *dev;
 646         void *gatt;
 647         int i, error;
 648
 649         pr_info("PCI-DMA: Disabling AGP.\n");
 650
 651         aper_size = aper_base = info->aper_size = 0;
 652         dev = NULL;
 653         for (i = 0; i < num_k8_northbridges; i++) {
 654                 dev = k8_northbridges[i];
 655                 new_aper_base = read_aperture(dev, &new_aper_size);
 656                 if (!new_aper_base)
 657                         goto nommu;
 658
 659                 if (!aper_base) {
 660                         aper_size = new_aper_size;
 661                         aper_base = new_aper_base;
 662                 }
 663                 if (aper_size != new_aper_size || aper_base != new_aper_base)
 664                         goto nommu;
 665         }
 666         if (!aper_base)
 667                 goto nommu;
 668
 669         info->aper_base = aper_base;
 670         info->aper_size = aper_size >> 20;
 671
 672         gatt_size = (aper_size >> PAGE_SHIFT) * sizeof(u32);
 673         gatt = (void *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
 674                                         get_order(gatt_size));
 675         if (!gatt)
 676                 panic("Cannot allocate GATT table");
 677         if (set_memory_uc((unsigned long)gatt, gatt_size >> PAGE_SHIFT))
 678                 panic("Could not set GART PTEs to uncacheable pages");
 679
 680         agp_gatt_table = gatt;
 681
 682         error = sysdev_class_register(&gart_sysdev_class);
 683         if (!error)
 684                 error = sysdev_register(&device_gart);
 685         if (error)
 686                 panic("Could not register gart_sysdev -- "
 687                       "would corrupt data on next suspend");
 688
 689         flush_gart();
 690
 691         pr_info("PCI-DMA: aperture base @ %x size %u KB\n",
 692                aper_base, aper_size>>10);
 693
 694         return 0;
 695
 696  nommu:
 697         /* Should not happen anymore */
 698         pr_warning("PCI-DMA: More than 4GB of RAM and no IOMMU\n"
 699                "falling back to iommu=soft.\n");
 700         return -1;
 701 }
 702
 703 static struct dma_map_ops gart_dma_ops = {
 704         .map_sg                         = gart_map_sg,
 705         .unmap_sg                       = gart_unmap_sg,
 706         .map_page                       = gart_map_page,
 707         .unmap_page                     = gart_unmap_page,
 708         .alloc_coherent                 = gart_alloc_coherent,
 709         .free_coherent                  = gart_free_coherent,
 710         .mapping_error                  = gart_mapping_error,
 711 };
 712
 713 static void gart_iommu_shutdown(void)
 714 {
 715         struct pci_dev *dev;
 716         int i;
 717
 718         /* don't shutdown it if there is AGP installed */
 719         if (!no_agp)
 720                 return;
 721
 722         for (i = 0; i < num_k8_northbridges; i++) {
 723                 u32 ctl;
 724
 725                 dev = k8_northbridges[i];
 726                 pci_read_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTURECTL, &ctl);
 727
 728                 ctl &= ~GARTEN;
 729
 730                 pci_write_config_dword(dev, AMD64_GARTAPERTURECTL, ctl);
 731         }
 732 }
 733
 734 int __init gart_iommu_init(void)
 735 {
 736         struct agp_kern_info info;
 737         unsigned long iommu_start;
 738         unsigned long aper_base, aper_size;
 739         unsigned long start_pfn, end_pfn;
 740         unsigned long scratch;
 741         long i;
 742
 743         if (num_k8_northbridges == 0)
 744                 return 0;
 745
 746 #ifndef CONFIG_AGP_AMD64
 747         no_agp = 1;
 748 #else
 749         /* Makefile puts PCI initialization via subsys_initcall first. */
 750         /* Add other K8 AGP bridge drivers here */
 751         no_agp = no_agp ||
 752                 (agp_amd64_init() < 0) ||
 753                 (agp_copy_info(agp_bridge, &info) < 0);
 754 #endif
 755
 756         if (no_iommu ||
 757             (!force_iommu && max_pfn <= MAX_DMA32_PFN) ||
 758             !gart_iommu_aperture ||
 759             (no_agp && init_k8_gatt(&info) < 0)) {
 760                 if (max_pfn > MAX_DMA32_PFN) {
 761                         pr_warning("More than 4GB of memory but GART IOMMU not available.\n");
 762                         pr_warning("falling back to iommu=soft.\n");
 763                 }
 764                 return 0;
 765         }
 766
 767         /* need to map that range */
 768         aper_size       = info.aper_size << 20;
 769         aper_base       = info.aper_base;
 770         end_pfn         = (aper_base>>PAGE_SHIFT) + (aper_size>>PAGE_SHIFT);
 771
 772         if (end_pfn > max_low_pfn_mapped) {
 773                 start_pfn = (aper_base>>PAGE_SHIFT);
 774                 init_memory_mapping(start_pfn<<PAGE_SHIFT, end_pfn<<PAGE_SHIFT);
 775         }
 776
 777         pr_info("PCI-DMA: using GART IOMMU.\n");
 778         iommu_size = check_iommu_size(info.aper_base, aper_size);
 779         iommu_pages = iommu_size >> PAGE_SHIFT;
 780
 781         iommu_gart_bitmap = (void *) __get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
 782                                                       get_order(iommu_pages/8));
 783         if (!iommu_gart_bitmap)
 784                 panic("Cannot allocate iommu bitmap\n");
 785
 786 #ifdef CONFIG_IOMMU_LEAK
 787         if (leak_trace) {
 788                 int ret;
 789
 790                 ret = dma_debug_resize_entries(iommu_pages);
 791                 if (ret)
 792                         pr_debug("PCI-DMA: Cannot trace all the entries\n");
 793         }
 794 #endif
 795
 796         /*
 797          * Out of IOMMU space handling.
 798          * Reserve some invalid pages at the beginning of the GART.
 799          */
 800         bitmap_set(iommu_gart_bitmap, 0, EMERGENCY_PAGES);
 801
 802         pr_info("PCI-DMA: Reserving %luMB of IOMMU area in the AGP aperture\n",
 803                iommu_size >> 20);
 804
 805         agp_memory_reserved     = iommu_size;
 806         iommu_start             = aper_size - iommu_size;
 807         iommu_bus_base          = info.aper_base + iommu_start;
 808         bad_dma_addr            = iommu_bus_base;
 809         iommu_gatt_base         = agp_gatt_table + (iommu_start>>PAGE_SHIFT);
 810
 811         /*
 812          * Unmap the IOMMU part of the GART. The alias of the page is
 813          * always mapped with cache enabled and there is no full cache
 814          * coherency across the GART remapping. The unmapping avoids
 815          * automatic prefetches from the CPU allocating cache lines in
 816          * there. All CPU accesses are done via the direct mapping to
 817          * the backing memory. The GART address is only used by PCI
 818          * devices.
 819          */
 820         set_memory_np((unsigned long)__va(iommu_bus_base),
 821                                 iommu_size >> PAGE_SHIFT);
 822         /*
 823          * Tricky. The GART table remaps the physical memory range,
 824          * so the CPU wont notice potential aliases and if the memory
 825          * is remapped to UC later on, we might surprise the PCI devices
 826          * with a stray writeout of a cacheline. So play it sure and
 827          * do an explicit, full-scale wbinvd() _after_ having marked all
 828          * the pages as Not-Present:
 829          */
 830         wbinvd();
 831
 832         /*
 833          * Now all caches are flushed and we can safely enable
 834          * GART hardware.  Doing it early leaves the possibility
 835          * of stale cache entries that can lead to GART PTE
 836          * errors.
 837          */
 838         enable_gart_translations();
 839
 840         /*
 841          * Try to workaround a bug (thanks to BenH):
 842          * Set unmapped entries to a scratch page instead of 0.
 843          * Any prefetches that hit unmapped entries won't get an bus abort
 844          * then. (P2P bridge may be prefetching on DMA reads).
 845          */
 846         scratch = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
 847         if (!scratch)
 848                 panic("Cannot allocate iommu scratch page");
 849         gart_unmapped_entry = GPTE_ENCODE(__pa(scratch));
 850         for (i = EMERGENCY_PAGES; i < iommu_pages; i++)
 851                 iommu_gatt_base[i] = gart_unmapped_entry;
 852
 853         flush_gart();
 854         dma_ops = &gart_dma_ops;
 855         x86_platform.iommu_shutdown = gart_iommu_shutdown;
 856         swiotlb = 0;
 857
 858         return 0;
 859 }
 860
 861 void __init gart_parse_options(char *p)
 862 {
 863         int arg;
 864
 865 #ifdef CONFIG_IOMMU_LEAK
 866         if (!strncmp(p, "leak", 4)) {
 867                 leak_trace = 1;
 868                 p += 4;
 869                 if (*p == '=')
 870                         ++p;
 871                 if (isdigit(*p) && get_option(&p, &arg))
 872                         iommu_leak_pages = arg;
 873         }
 874 #endif
 875         if (isdigit(*p) && get_option(&p, &arg))
 876                 iommu_size = arg;
 877         if (!strncmp(p, "fullflush", 9))
 878                 iommu_fullflush = 1;
 879         if (!strncmp(p, "nofullflush", 11))
 880                 iommu_fullflush = 0;
 881         if (!strncmp(p, "noagp", 5))
 882                 no_agp = 1;
 883         if (!strncmp(p, "noaperture", 10))
 884                 fix_aperture = 0;
 885         /* duplicated from pci-dma.c */
 886         if (!strncmp(p, "force", 5))
 887                 gart_iommu_aperture_allowed = 1;
 888         if (!strncmp(p, "allowed", 7))
 889                 gart_iommu_aperture_allowed = 1;
 890         if (!strncmp(p, "memaper", 7)) {
 891                 fallback_aper_force = 1;
 892                 p += 7;
 893                 if (*p == '=') {
 894                         ++p;
 895                         if (get_option(&p, &arg))
 896                                 fallback_aper_order = arg;
 897                 }
 898         }
 899 }
 900 IOMMU_INIT_POST(gart_iommu_hole_init);