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