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