sys/amd64/amd64/amd64_mem.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1999 Michael Smith <msmith@freebsd.org>
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 #include <sys/cdefs.h>
  28 __FBSDID("$FreeBSD$");
  29
  30 #include <sys/param.h>
  31 #include <sys/kernel.h>
  32 #include <sys/systm.h>
  33 #include <sys/malloc.h>
  34 #include <sys/memrange.h>
  35 #include <sys/smp.h>
  36 #include <sys/sysctl.h>
  37
  38 #include <vm/vm.h>
  39 #include <vm/vm_param.h>
  40 #include <vm/pmap.h>
  41
  42 #include <machine/cputypes.h>
  43 #include <machine/md_var.h>
  44 #include <machine/specialreg.h>
  45
  46 /*
  47  * amd64 memory range operations
  48  *
  49  * This code will probably be impenetrable without reference to the
  50  * Intel Pentium Pro documentation or x86-64 programmers manual vol 2.
  51  */
  52
  53 static char *mem_owner_bios = "BIOS";
  54
  55 #define MR686_FIXMTRR   (1<<0)
  56
  57 #define mrwithin(mr, a)                                                 \
  58         (((a) >= (mr)->mr_base) && ((a) < ((mr)->mr_base + (mr)->mr_len)))
  59 #define mroverlap(mra, mrb)                                             \
  60         (mrwithin(mra, mrb->mr_base) || mrwithin(mrb, mra->mr_base))
  61
  62 #define mrvalid(base, len)                                              \
  63         ((!(base & ((1 << 12) - 1))) && /* base is multiple of 4k */    \
  64             ((len) >= (1 << 12)) &&     /* length is >= 4k */           \
  65             powerof2((len)) &&          /* ... and power of two */      \
  66             !((base) & ((len) - 1)))    /* range is not discontiuous */
  67
  68 #define mrcopyflags(curr, new)                                          \
  69         (((curr) & ~MDF_ATTRMASK) | ((new) & MDF_ATTRMASK))
  70
  71 static int mtrrs_disabled;
  72 TUNABLE_INT("machdep.disable_mtrrs", &mtrrs_disabled);
  73 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, disable_mtrrs, CTLFLAG_RDTUN,
  74     &mtrrs_disabled, 0, "Disable amd64 MTRRs.");
  75
  76 static void     amd64_mrinit(struct mem_range_softc *sc);
  77 static int      amd64_mrset(struct mem_range_softc *sc,
  78                     struct mem_range_desc *mrd, int *arg);
  79 static void     amd64_mrAPinit(struct mem_range_softc *sc);
  80 static void     amd64_mrreinit(struct mem_range_softc *sc);
  81
  82 static struct mem_range_ops amd64_mrops = {
  83         amd64_mrinit,
  84         amd64_mrset,
  85         amd64_mrAPinit,
  86         amd64_mrreinit
  87 };
  88
  89 /* XXX for AP startup hook */
  90 static u_int64_t mtrrcap, mtrrdef;
  91
  92 /* The bitmask for the PhysBase and PhysMask fields of the variable MTRRs. */
  93 static u_int64_t mtrr_physmask;
  94
  95 static struct mem_range_desc *mem_range_match(struct mem_range_softc *sc,
  96                     struct mem_range_desc *mrd);
  97 static void     amd64_mrfetch(struct mem_range_softc *sc);
  98 static int      amd64_mtrrtype(int flags);
  99 static int      amd64_mrt2mtrr(int flags, int oldval);
 100 static int      amd64_mtrrconflict(int flag1, int flag2);
 101 static void     amd64_mrstore(struct mem_range_softc *sc);
 102 static void     amd64_mrstoreone(void *arg);
 103 static struct mem_range_desc *amd64_mtrrfixsearch(struct mem_range_softc *sc,
 104                     u_int64_t addr);
 105 static int      amd64_mrsetlow(struct mem_range_softc *sc,
 106                     struct mem_range_desc *mrd, int *arg);
 107 static int      amd64_mrsetvariable(struct mem_range_softc *sc,
 108                     struct mem_range_desc *mrd, int *arg);
 109
 110 /* amd64 MTRR type to memory range type conversion */
 111 static int amd64_mtrrtomrt[] = {
 112         MDF_UNCACHEABLE,
 113         MDF_WRITECOMBINE,
 114         MDF_UNKNOWN,
 115         MDF_UNKNOWN,
 116         MDF_WRITETHROUGH,
 117         MDF_WRITEPROTECT,
 118         MDF_WRITEBACK
 119 };
 120
 121 #define MTRRTOMRTLEN (sizeof(amd64_mtrrtomrt) / sizeof(amd64_mtrrtomrt[0]))
 122
 123 static int
 124 amd64_mtrr2mrt(int val)
 125 {
 126
 127         if (val < 0 || val >= MTRRTOMRTLEN)
 128                 return (MDF_UNKNOWN);
 129         return (amd64_mtrrtomrt[val]);
 130 }
 131
 132 /*
 133  * amd64 MTRR conflicts. Writeback and uncachable may overlap.
 134  */
 135 static int
 136 amd64_mtrrconflict(int flag1, int flag2)
 137 {
 138
 139         flag1 &= MDF_ATTRMASK;
 140         flag2 &= MDF_ATTRMASK;
 141         if ((flag1 & MDF_UNKNOWN) || (flag2 & MDF_UNKNOWN))
 142                 return (1);
 143         if (flag1 == flag2 ||
 144             (flag1 == MDF_WRITEBACK && flag2 == MDF_UNCACHEABLE) ||
 145             (flag2 == MDF_WRITEBACK && flag1 == MDF_UNCACHEABLE))
 146                 return (0);
 147         return (1);
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Look for an exactly-matching range.
 152  */
 153 static struct mem_range_desc *
 154 mem_range_match(struct mem_range_softc *sc, struct mem_range_desc *mrd)
 155 {
 156         struct mem_range_desc *cand;
 157         int i;
 158
 159         for (i = 0, cand = sc->mr_desc; i < sc->mr_ndesc; i++, cand++)
 160                 if ((cand->mr_base == mrd->mr_base) &&
 161                     (cand->mr_len == mrd->mr_len))
 162                         return (cand);
 163         return (NULL);
 164 }
 165
 166 /*
 167  * Fetch the current mtrr settings from the current CPU (assumed to
 168  * all be in sync in the SMP case).  Note that if we are here, we
 169  * assume that MTRRs are enabled, and we may or may not have fixed
 170  * MTRRs.
 171  */
 172 static void
 173 amd64_mrfetch(struct mem_range_softc *sc)
 174 {
 175         struct mem_range_desc *mrd;
 176         u_int64_t msrv;
 177         int i, j, msr;
 178
 179         mrd = sc->mr_desc;
 180
 181         /* Get fixed-range MTRRs. */
 182         if (sc->mr_cap & MR686_FIXMTRR) {
 183                 msr = MSR_MTRR64kBase;
 184                 for (i = 0; i < (MTRR_N64K / 8); i++, msr++) {
 185                         msrv = rdmsr(msr);
 186                         for (j = 0; j < 8; j++, mrd++) {
 187                                 mrd->mr_flags =
 188                                     (mrd->mr_flags & ~MDF_ATTRMASK) |
 189                                     amd64_mtrr2mrt(msrv & 0xff) | MDF_ACTIVE;
 190                                 if (mrd->mr_owner[0] == 0)
 191                                         strcpy(mrd->mr_owner, mem_owner_bios);
 192                                 msrv = msrv >> 8;
 193                         }
 194                 }
 195                 msr = MSR_MTRR16kBase;
 196                 for (i = 0; i < (MTRR_N16K / 8); i++, msr++) {
 197                         msrv = rdmsr(msr);
 198                         for (j = 0; j < 8; j++, mrd++) {
 199                                 mrd->mr_flags =
 200                                     (mrd->mr_flags & ~MDF_ATTRMASK) |
 201                                     amd64_mtrr2mrt(msrv & 0xff) | MDF_ACTIVE;
 202                                 if (mrd->mr_owner[0] == 0)
 203                                         strcpy(mrd->mr_owner, mem_owner_bios);
 204                                 msrv = msrv >> 8;
 205                         }
 206                 }
 207                 msr = MSR_MTRR4kBase;
 208                 for (i = 0; i < (MTRR_N4K / 8); i++, msr++) {
 209                         msrv = rdmsr(msr);
 210                         for (j = 0; j < 8; j++, mrd++) {
 211                                 mrd->mr_flags =
 212                                     (mrd->mr_flags & ~MDF_ATTRMASK) |
 213                                     amd64_mtrr2mrt(msrv & 0xff) | MDF_ACTIVE;
 214                                 if (mrd->mr_owner[0] == 0)
 215                                         strcpy(mrd->mr_owner, mem_owner_bios);
 216                                 msrv = msrv >> 8;
 217                         }
 218                 }
 219         }
 220
 221         /* Get remainder which must be variable MTRRs. */
 222         msr = MSR_MTRRVarBase;
 223         for (; (mrd - sc->mr_desc) < sc->mr_ndesc; msr += 2, mrd++) {
 224                 msrv = rdmsr(msr);
 225                 mrd->mr_flags = (mrd->mr_flags & ~MDF_ATTRMASK) |
 226                     amd64_mtrr2mrt(msrv & MTRR_PHYSBASE_TYPE);
 227                 mrd->mr_base = msrv & mtrr_physmask;
 228                 msrv = rdmsr(msr + 1);
 229                 mrd->mr_flags = (msrv & MTRR_PHYSMASK_VALID) ?
 230                     (mrd->mr_flags | MDF_ACTIVE) :
 231                     (mrd->mr_flags & ~MDF_ACTIVE);
 232
 233                 /* Compute the range from the mask. Ick. */
 234                 mrd->mr_len = (~(msrv & mtrr_physmask) &
 235                     (mtrr_physmask | 0xfffL)) + 1;
 236                 if (!mrvalid(mrd->mr_base, mrd->mr_len))
 237                         mrd->mr_flags |= MDF_BOGUS;
 238
 239                 /* If unclaimed and active, must be the BIOS. */
 240                 if ((mrd->mr_flags & MDF_ACTIVE) && (mrd->mr_owner[0] == 0))
 241                         strcpy(mrd->mr_owner, mem_owner_bios);
 242         }
 243 }
 244
 245 /*
 246  * Return the MTRR memory type matching a region's flags
 247  */
 248 static int
 249 amd64_mtrrtype(int flags)
 250 {
 251         int i;
 252
 253         flags &= MDF_ATTRMASK;
 254
 255         for (i = 0; i < MTRRTOMRTLEN; i++) {
 256                 if (amd64_mtrrtomrt[i] == MDF_UNKNOWN)
 257                         continue;
 258                 if (flags == amd64_mtrrtomrt[i])
 259                         return (i);
 260         }
 261         return (-1);
 262 }
 263
 264 static int
 265 amd64_mrt2mtrr(int flags, int oldval)
 266 {
 267         int val;
 268
 269         if ((val = amd64_mtrrtype(flags)) == -1)
 270                 return (oldval & 0xff);
 271         return (val & 0xff);
 272 }
 273
 274 /*
 275  * Update running CPU(s) MTRRs to match the ranges in the descriptor
 276  * list.
 277  *
 278  * XXX Must be called with interrupts enabled.
 279  */
 280 static void
 281 amd64_mrstore(struct mem_range_softc *sc)
 282 {
 283 #ifdef SMP
 284         /*
 285          * We should use ipi_all_but_self() to call other CPUs into a
 286          * locking gate, then call a target function to do this work.
 287          * The "proper" solution involves a generalised locking gate
 288          * implementation, not ready yet.
 289          */
 290         smp_rendezvous(NULL, amd64_mrstoreone, NULL, sc);
 291 #else
 292         disable_intr();                         /* disable interrupts */
 293         amd64_mrstoreone(sc);
 294         enable_intr();
 295 #endif
 296 }
 297
 298 /*
 299  * Update the current CPU's MTRRs with those represented in the
 300  * descriptor list.  Note that we do this wholesale rather than just
 301  * stuffing one entry; this is simpler (but slower, of course).
 302  */
 303 static void
 304 amd64_mrstoreone(void *arg)
 305 {
 306         struct mem_range_softc *sc = arg;
 307         struct mem_range_desc *mrd;
 308         u_int64_t omsrv, msrv;
 309         int i, j, msr;
 310         u_int cr4save;
 311
 312         mrd = sc->mr_desc;
 313
 314         /* Disable PGE. */
 315         cr4save = rcr4();
 316         if (cr4save & CR4_PGE)
 317                 load_cr4(cr4save & ~CR4_PGE);
 318
 319         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
 320         load_cr0((rcr0() & ~CR0_NW) | CR0_CD);
 321
 322         /* Flushes caches and TLBs. */
 323         wbinvd();
 324
 325         /* Disable MTRRs (E = 0). */
 326         wrmsr(MSR_MTRRdefType, rdmsr(MSR_MTRRdefType) & ~MTRR_DEF_ENABLE);
 327
 328         /* Set fixed-range MTRRs. */
 329         if (sc->mr_cap & MR686_FIXMTRR) {
 330                 msr = MSR_MTRR64kBase;
 331                 for (i = 0; i < (MTRR_N64K / 8); i++, msr++) {
 332                         msrv = 0;
 333                         omsrv = rdmsr(msr);
 334                         for (j = 7; j >= 0; j--) {
 335                                 msrv = msrv << 8;
 336                                 msrv |= amd64_mrt2mtrr((mrd + j)->mr_flags,
 337                                     omsrv >> (j * 8));
 338                         }
 339                         wrmsr(msr, msrv);
 340                         mrd += 8;
 341                 }
 342                 msr = MSR_MTRR16kBase;
 343                 for (i = 0; i < (MTRR_N16K / 8); i++, msr++) {
 344                         msrv = 0;
 345                         omsrv = rdmsr(msr);
 346                         for (j = 7; j >= 0; j--) {
 347                                 msrv = msrv << 8;
 348                                 msrv |= amd64_mrt2mtrr((mrd + j)->mr_flags,
 349                                     omsrv >> (j * 8));
 350                         }
 351                         wrmsr(msr, msrv);
 352                         mrd += 8;
 353                 }
 354                 msr = MSR_MTRR4kBase;
 355                 for (i = 0; i < (MTRR_N4K / 8); i++, msr++) {
 356                         msrv = 0;
 357                         omsrv = rdmsr(msr);
 358                         for (j = 7; j >= 0; j--) {
 359                                 msrv = msrv << 8;
 360                                 msrv |= amd64_mrt2mtrr((mrd + j)->mr_flags,
 361                                     omsrv >> (j * 8));
 362                         }
 363                         wrmsr(msr, msrv);
 364                         mrd += 8;
 365                 }
 366         }
 367
 368         /* Set remainder which must be variable MTRRs. */
 369         msr = MSR_MTRRVarBase;
 370         for (; (mrd - sc->mr_desc) < sc->mr_ndesc; msr += 2, mrd++) {
 371                 /* base/type register */
 372                 omsrv = rdmsr(msr);
 373                 if (mrd->mr_flags & MDF_ACTIVE) {
 374                         msrv = mrd->mr_base & mtrr_physmask;
 375                         msrv |= amd64_mrt2mtrr(mrd->mr_flags, omsrv);
 376                 } else {
 377                         msrv = 0;
 378                 }
 379                 wrmsr(msr, msrv);
 380
 381                 /* mask/active register */
 382                 if (mrd->mr_flags & MDF_ACTIVE) {
 383                         msrv = MTRR_PHYSMASK_VALID |
 384                             (~(mrd->mr_len - 1) & mtrr_physmask);
 385                 } else {
 386                         msrv = 0;
 387                 }
 388                 wrmsr(msr + 1, msrv);
 389         }
 390
 391         /* Flush caches, TLBs. */
 392         wbinvd();
 393
 394         /* Enable MTRRs. */
 395         wrmsr(MSR_MTRRdefType, rdmsr(MSR_MTRRdefType) | MTRR_DEF_ENABLE);
 396
 397         /* Enable caches (CD = 0, NW = 0). */
 398         load_cr0(rcr0() & ~(CR0_CD | CR0_NW));
 399
 400         /* Restore PGE. */
 401         load_cr4(cr4save);
 402 }
 403
 404 /*
 405  * Hunt for the fixed MTRR referencing (addr)
 406  */
 407 static struct mem_range_desc *
 408 amd64_mtrrfixsearch(struct mem_range_softc *sc, u_int64_t addr)
 409 {
 410         struct mem_range_desc *mrd;
 411         int i;
 412
 413         for (i = 0, mrd = sc->mr_desc; i < (MTRR_N64K + MTRR_N16K + MTRR_N4K);
 414              i++, mrd++)
 415                 if ((addr >= mrd->mr_base) &&
 416                     (addr < (mrd->mr_base + mrd->mr_len)))
 417                         return (mrd);
 418         return (NULL);
 419 }
 420
 421 /*
 422  * Try to satisfy the given range request by manipulating the fixed
 423  * MTRRs that cover low memory.
 424  *
 425  * Note that we try to be generous here; we'll bloat the range out to
 426  * the next higher/lower boundary to avoid the consumer having to know
 427  * too much about the mechanisms here.
 428  *
 429  * XXX note that this will have to be updated when we start supporting
 430  * "busy" ranges.
 431  */
 432 static int
 433 amd64_mrsetlow(struct mem_range_softc *sc, struct mem_range_desc *mrd, int *arg)
 434 {
 435         struct mem_range_desc *first_md, *last_md, *curr_md;
 436
 437         /* Range check. */
 438         if (((first_md = amd64_mtrrfixsearch(sc, mrd->mr_base)) == NULL) ||
 439             ((last_md = amd64_mtrrfixsearch(sc, mrd->mr_base + mrd->mr_len - 1)) == NULL))
 440                 return (EINVAL);
 441
 442         /* Check that we aren't doing something risky. */
 443         if (!(mrd->mr_flags & MDF_FORCE))
 444                 for (curr_md = first_md; curr_md <= last_md; curr_md++) {
 445                         if ((curr_md->mr_flags & MDF_ATTRMASK) == MDF_UNKNOWN)
 446                                 return (EACCES);
 447                 }
 448
 449         /* Set flags, clear set-by-firmware flag. */
 450         for (curr_md = first_md; curr_md <= last_md; curr_md++) {
 451                 curr_md->mr_flags = mrcopyflags(curr_md->mr_flags &
 452                     ~MDF_FIRMWARE, mrd->mr_flags);
 453                 bcopy(mrd->mr_owner, curr_md->mr_owner, sizeof(mrd->mr_owner));
 454         }
 455
 456         return (0);
 457 }
 458
 459 /*
 460  * Modify/add a variable MTRR to satisfy the request.
 461  *
 462  * XXX needs to be updated to properly support "busy" ranges.
 463  */
 464 static int
 465 amd64_mrsetvariable(struct mem_range_softc *sc, struct mem_range_desc *mrd,
 466     int *arg)
 467 {
 468         struct mem_range_desc *curr_md, *free_md;
 469         int i;
 470
 471         /*
 472          * Scan the currently active variable descriptors, look for
 473          * one we exactly match (straight takeover) and for possible
 474          * accidental overlaps.
 475          *
 476          * Keep track of the first empty variable descriptor in case
 477          * we can't perform a takeover.
 478          */
 479         i = (sc->mr_cap & MR686_FIXMTRR) ? MTRR_N64K + MTRR_N16K + MTRR_N4K : 0;
 480         curr_md = sc->mr_desc + i;
 481         free_md = NULL;
 482         for (; i < sc->mr_ndesc; i++, curr_md++) {
 483                 if (curr_md->mr_flags & MDF_ACTIVE) {
 484                         /* Exact match? */
 485                         if ((curr_md->mr_base == mrd->mr_base) &&
 486                             (curr_md->mr_len == mrd->mr_len)) {
 487
 488                                 /* Whoops, owned by someone. */
 489                                 if (curr_md->mr_flags & MDF_BUSY)
 490                                         return (EBUSY);
 491
 492                                 /* Check that we aren't doing something risky */
 493                                 if (!(mrd->mr_flags & MDF_FORCE) &&
 494                                     ((curr_md->mr_flags & MDF_ATTRMASK) ==
 495                                     MDF_UNKNOWN))
 496                                         return (EACCES);
 497
 498                                 /* Ok, just hijack this entry. */
 499                                 free_md = curr_md;
 500                                 break;
 501                         }
 502
 503                         /* Non-exact overlap? */
 504                         if (mroverlap(curr_md, mrd)) {
 505                                 /* Between conflicting region types? */
 506                                 if (amd64_mtrrconflict(curr_md->mr_flags,
 507                                     mrd->mr_flags))
 508                                         return (EINVAL);
 509                         }
 510                 } else if (free_md == NULL) {
 511                         free_md = curr_md;
 512                 }
 513         }
 514
 515         /* Got somewhere to put it? */
 516         if (free_md == NULL)
 517                 return (ENOSPC);
 518
 519         /* Set up new descriptor. */
 520         free_md->mr_base = mrd->mr_base;
 521         free_md->mr_len = mrd->mr_len;
 522         free_md->mr_flags = mrcopyflags(MDF_ACTIVE, mrd->mr_flags);
 523         bcopy(mrd->mr_owner, free_md->mr_owner, sizeof(mrd->mr_owner));
 524         return (0);
 525 }
 526
 527 /*
 528  * Handle requests to set memory range attributes by manipulating MTRRs.
 529  */
 530 static int
 531 amd64_mrset(struct mem_range_softc *sc, struct mem_range_desc *mrd, int *arg)
 532 {
 533         struct mem_range_desc *targ;
 534         int error, i;
 535
 536         switch (*arg) {
 537         case MEMRANGE_SET_UPDATE:
 538                 /*
 539                  * Make sure that what's being asked for is even
 540                  * possible at all.
 541                  */
 542                 if (!mrvalid(mrd->mr_base, mrd->mr_len) ||
 543                     amd64_mtrrtype(mrd->mr_flags) == -1)
 544                         return (EINVAL);
 545
 546 #define FIXTOP  ((MTRR_N64K * 0x10000) + (MTRR_N16K * 0x4000) + (MTRR_N4K * 0x1000))
 547
 548                 /* Are the "low memory" conditions applicable? */
 549                 if ((sc->mr_cap & MR686_FIXMTRR) &&
 550                     ((mrd->mr_base + mrd->mr_len) <= FIXTOP)) {
 551                         if ((error = amd64_mrsetlow(sc, mrd, arg)) != 0)
 552                                 return (error);
 553                 } else {
 554                         /* It's time to play with variable MTRRs. */
 555                         if ((error = amd64_mrsetvariable(sc, mrd, arg)) != 0)
 556                                 return (error);
 557                 }
 558                 break;
 559
 560         case MEMRANGE_SET_REMOVE:
 561                 if ((targ = mem_range_match(sc, mrd)) == NULL)
 562                         return (ENOENT);
 563                 if (targ->mr_flags & MDF_FIXACTIVE)
 564                         return (EPERM);
 565                 if (targ->mr_flags & MDF_BUSY)
 566                         return (EBUSY);
 567                 targ->mr_flags &= ~MDF_ACTIVE;
 568                 targ->mr_owner[0] = 0;
 569                 break;
 570
 571         default:
 572                 return (EOPNOTSUPP);
 573         }
 574
 575         /*
 576          * Ensure that the direct map region does not contain any mappings
 577          * that span MTRRs of different types.  However, the fixed MTRRs can
 578          * be ignored, because a large page mapping the first 1 MB of physical
 579          * memory is a special case that the processor handles.  The entire
 580          * TLB will be invalidated by amd64_mrstore(), so pmap_demote_DMAP()
 581          * needn't do it.
 582          */
 583         i = (sc->mr_cap & MR686_FIXMTRR) ? MTRR_N64K + MTRR_N16K + MTRR_N4K : 0;
 584         mrd = sc->mr_desc + i;
 585         for (; i < sc->mr_ndesc; i++, mrd++) {
 586                 if ((mrd->mr_flags & (MDF_ACTIVE | MDF_BOGUS)) == MDF_ACTIVE)
 587                         pmap_demote_DMAP(mrd->mr_base, mrd->mr_len, FALSE);
 588         }
 589
 590         /* Update the hardware. */
 591         amd64_mrstore(sc);
 592
 593         /* Refetch to see where we're at. */
 594         amd64_mrfetch(sc);
 595         return (0);
 596 }
 597
 598 /*
 599  * Work out how many ranges we support, initialise storage for them,
 600  * and fetch the initial settings.
 601  */
 602 static void
 603 amd64_mrinit(struct mem_range_softc *sc)
 604 {
 605         struct mem_range_desc *mrd;
 606         u_int regs[4];
 607         int i, nmdesc = 0, pabits;
 608
 609         mtrrcap = rdmsr(MSR_MTRRcap);
 610         mtrrdef = rdmsr(MSR_MTRRdefType);
 611
 612         /* For now, bail out if MTRRs are not enabled. */
 613         if (!(mtrrdef & MTRR_DEF_ENABLE)) {
 614                 if (bootverbose)
 615                         printf("CPU supports MTRRs but not enabled\n");
 616                 return;
 617         }
 618         nmdesc = mtrrcap & MTRR_CAP_VCNT;
 619
 620         /*
 621          * Determine the size of the PhysMask and PhysBase fields in
 622          * the variable range MTRRs.  If the extended CPUID 0x80000008
 623          * is present, use that to figure out how many physical
 624          * address bits the CPU supports.  Otherwise, default to 36
 625          * address bits.
 626          */
 627         if (cpu_exthigh >= 0x80000008) {
 628                 do_cpuid(0x80000008, regs);
 629                 pabits = regs[0] & 0xff;
 630         } else
 631                 pabits = 36;
 632         mtrr_physmask = ((1UL << pabits) - 1) & ~0xfffUL;
 633
 634         /* If fixed MTRRs supported and enabled. */
 635         if ((mtrrcap & MTRR_CAP_FIXED) && (mtrrdef & MTRR_DEF_FIXED_ENABLE)) {
 636                 sc->mr_cap = MR686_FIXMTRR;
 637                 nmdesc += MTRR_N64K + MTRR_N16K + MTRR_N4K;
 638         }
 639
 640         sc->mr_desc = malloc(nmdesc * sizeof(struct mem_range_desc), M_MEMDESC,
 641             M_WAITOK | M_ZERO);
 642         sc->mr_ndesc = nmdesc;
 643
 644         mrd = sc->mr_desc;
 645
 646         /* Populate the fixed MTRR entries' base/length. */
 647         if (sc->mr_cap & MR686_FIXMTRR) {
 648                 for (i = 0; i < MTRR_N64K; i++, mrd++) {
 649                         mrd->mr_base = i * 0x10000;
 650                         mrd->mr_len = 0x10000;
 651                         mrd->mr_flags = MDF_FIXBASE | MDF_FIXLEN |
 652                             MDF_FIXACTIVE;
 653                 }
 654                 for (i = 0; i < MTRR_N16K; i++, mrd++) {
 655                         mrd->mr_base = i * 0x4000 + 0x80000;
 656                         mrd->mr_len = 0x4000;
 657                         mrd->mr_flags = MDF_FIXBASE | MDF_FIXLEN |
 658                             MDF_FIXACTIVE;
 659                 }
 660                 for (i = 0; i < MTRR_N4K; i++, mrd++) {
 661                         mrd->mr_base = i * 0x1000 + 0xc0000;
 662                         mrd->mr_len = 0x1000;
 663                         mrd->mr_flags = MDF_FIXBASE | MDF_FIXLEN |
 664                             MDF_FIXACTIVE;
 665                 }
 666         }
 667
 668         /*
 669          * Get current settings, anything set now is considered to
 670          * have been set by the firmware. (XXX has something already
 671          * played here?)
 672          */
 673         amd64_mrfetch(sc);
 674         mrd = sc->mr_desc;
 675         for (i = 0; i < sc->mr_ndesc; i++, mrd++) {
 676                 if (mrd->mr_flags & MDF_ACTIVE)
 677                         mrd->mr_flags |= MDF_FIRMWARE;
 678         }
 679
 680         /*
 681          * Ensure that the direct map region does not contain any mappings
 682          * that span MTRRs of different types.  However, the fixed MTRRs can
 683          * be ignored, because a large page mapping the first 1 MB of physical
 684          * memory is a special case that the processor handles.  Invalidate
 685          * any old TLB entries that might hold inconsistent memory type
 686          * information.
 687          */
 688         i = (sc->mr_cap & MR686_FIXMTRR) ? MTRR_N64K + MTRR_N16K + MTRR_N4K : 0;
 689         mrd = sc->mr_desc + i;
 690         for (; i < sc->mr_ndesc; i++, mrd++) {
 691                 if ((mrd->mr_flags & (MDF_ACTIVE | MDF_BOGUS)) == MDF_ACTIVE)
 692                         pmap_demote_DMAP(mrd->mr_base, mrd->mr_len, TRUE);
 693         }
 694 }
 695
 696 /*
 697  * Initialise MTRRs on an AP after the BSP has run the init code.
 698  */
 699 static void
 700 amd64_mrAPinit(struct mem_range_softc *sc)
 701 {
 702
 703         amd64_mrstoreone(sc);
 704         wrmsr(MSR_MTRRdefType, mtrrdef);
 705 }
 706
 707 /*
 708  * Re-initialise running CPU(s) MTRRs to match the ranges in the descriptor
 709  * list.
 710  *
 711  * XXX Must be called with interrupts enabled.
 712  */
 713 static void
 714 amd64_mrreinit(struct mem_range_softc *sc)
 715 {
 716 #ifdef SMP
 717         /*
 718          * We should use ipi_all_but_self() to call other CPUs into a
 719          * locking gate, then call a target function to do this work.
 720          * The "proper" solution involves a generalised locking gate
 721          * implementation, not ready yet.
 722          */
 723         smp_rendezvous(NULL, (void *)amd64_mrAPinit, NULL, sc);
 724 #else
 725         disable_intr();                         /* disable interrupts */
 726         amd64_mrAPinit(sc);
 727         enable_intr();
 728 #endif
 729 }
 730
 731 static void
 732 amd64_mem_drvinit(void *unused)
 733 {
 734
 735         if (mtrrs_disabled)
 736                 return;
 737         if (!(cpu_feature & CPUID_MTRR))
 738                 return;
 739         if ((cpu_id & 0xf00) != 0x600 && (cpu_id & 0xf00) != 0xf00)
 740                 return;
 741         switch (cpu_vendor_id) {
 742         case CPU_VENDOR_INTEL:
 743         case CPU_VENDOR_AMD:
 744         case CPU_VENDOR_CENTAUR:
 745                 break;
 746         default:
 747                 return;
 748         }
 749         mem_range_softc.mr_op = &amd64_mrops;
 750 }
 751 SYSINIT(amd64memdev, SI_SUB_DRIVERS, SI_ORDER_FIRST, amd64_mem_drvinit, NULL);