sys/amd64/amd64/initcpu.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) KATO Takenori, 1997, 1998.
   3  *
   4  * All rights reserved.  Unpublished rights reserved under the copyright
   5  * laws of Japan.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  *
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer as
  13  *    the first lines of this file unmodified.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  19  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  20  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  21  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  22  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  23  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  24  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  25  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  26  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  27  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  28  */
  29
  30 #include <sys/cdefs.h>
  31 __FBSDID("$FreeBSD$");
  32
  33 #include "opt_cpu.h"
  34
  35 #include <sys/param.h>
  36 #include <sys/kernel.h>
  37 #include <sys/pcpu.h>
  38 #include <sys/systm.h>
  39 #include <sys/sysctl.h>
  40
  41 #include <machine/cputypes.h>
  42 #include <machine/md_var.h>
  43 #include <machine/specialreg.h>
  44
  45 #include <vm/vm.h>
  46 #include <vm/pmap.h>
  47
  48 static int      hw_instruction_sse;
  49 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, instruction_sse, CTLFLAG_RD,
  50     &hw_instruction_sse, 0, "SIMD/MMX2 instructions available in CPU");
  51 /*
  52  * -1: automatic (default)
  53  *  0: keep enable CLFLUSH
  54  *  1: force disable CLFLUSH
  55  */
  56 static int      hw_clflush_disable = -1;
  57
  58 static void
  59 init_amd(void)
  60 {
  61         uint64_t msr;
  62
  63         /*
  64          * Work around Erratum 721 for Family 10h and 12h processors.
  65          * These processors may incorrectly update the stack pointer
  66          * after a long series of push and/or near-call instructions,
  67          * or a long series of pop and/or near-return instructions.
  68          *
  69          * http://support.amd.com/us/Processor_TechDocs/41322_10h_Rev_Gd.pdf
  70          * http://support.amd.com/us/Processor_TechDocs/44739_12h_Rev_Gd.pdf
  71          *
  72          * Hypervisors do not provide access to the errata MSR,
  73          * causing #GP exception on attempt to apply the errata.  The
  74          * MSR write shall be done on host and persist globally
  75          * anyway, so do not try to do it when under virtualization.
  76          */
  77         switch (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id)) {
  78         case 0x10:
  79         case 0x12:
  80                 if ((cpu_feature2 & CPUID2_HV) == 0)
  81                         wrmsr(0xc0011029, rdmsr(0xc0011029) | 1);
  82                 break;
  83         }
  84
  85         /*
  86          * BIOS may fail to set InitApicIdCpuIdLo to 1 as it should per BKDG.
  87          * So, do it here or otherwise some tools could be confused by
  88          * Initial Local APIC ID reported with CPUID Function 1 in EBX.
  89          */
  90         if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x10) {
  91                 if ((cpu_feature2 & CPUID2_HV) == 0) {
  92                         msr = rdmsr(MSR_NB_CFG1);
  93                         msr |= (uint64_t)1 << 54;
  94                         wrmsr(MSR_NB_CFG1, msr);
  95                 }
  96         }
  97
  98         /*
  99          * BIOS may configure Family 10h processors to convert WC+ cache type
 100          * to CD.  That can hurt performance of guest VMs using nested paging.
 101          * The relevant MSR bit is not documented in the BKDG,
 102          * the fix is borrowed from Linux.
 103          */
 104         if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x10) {
 105                 if ((cpu_feature2 & CPUID2_HV) == 0) {
 106                         msr = rdmsr(0xc001102a);
 107                         msr &= ~((uint64_t)1 << 24);
 108                         wrmsr(0xc001102a, msr);
 109                 }
 110         }
 111 }
 112
 113 /*
 114  * Initialize special VIA features
 115  */
 116 static void
 117 init_via(void)
 118 {
 119         u_int regs[4], val;
 120
 121         /*
 122          * Check extended CPUID for PadLock features.
 123          *
 124          * http://www.via.com.tw/en/downloads/whitepapers/initiatives/padlock/programming_guide.pdf
 125          */
 126         do_cpuid(0xc0000000, regs);
 127         if (regs[0] >= 0xc0000001) {
 128                 do_cpuid(0xc0000001, regs);
 129                 val = regs[3];
 130         } else
 131                 return;
 132
 133         /* Enable RNG if present. */
 134         if ((val & VIA_CPUID_HAS_RNG) != 0) {
 135                 via_feature_rng = VIA_HAS_RNG;
 136                 wrmsr(0x110B, rdmsr(0x110B) | VIA_CPUID_DO_RNG);
 137         }
 138
 139         /* Enable PadLock if present. */
 140         if ((val & VIA_CPUID_HAS_ACE) != 0)
 141                 via_feature_xcrypt |= VIA_HAS_AES;
 142         if ((val & VIA_CPUID_HAS_ACE2) != 0)
 143                 via_feature_xcrypt |= VIA_HAS_AESCTR;
 144         if ((val & VIA_CPUID_HAS_PHE) != 0)
 145                 via_feature_xcrypt |= VIA_HAS_SHA;
 146         if ((val & VIA_CPUID_HAS_PMM) != 0)
 147                 via_feature_xcrypt |= VIA_HAS_MM;
 148         if (via_feature_xcrypt != 0)
 149                 wrmsr(0x1107, rdmsr(0x1107) | (1 << 28));
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Initialize CPU control registers
 154  */
 155 void
 156 initializecpu(void)
 157 {
 158         uint64_t msr;
 159         uint32_t cr4;
 160
 161         cr4 = rcr4();
 162         if ((cpu_feature & CPUID_XMM) && (cpu_feature & CPUID_FXSR)) {
 163                 cr4 |= CR4_FXSR | CR4_XMM;
 164                 cpu_fxsr = hw_instruction_sse = 1;
 165         }
 166         if (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_FSGSBASE)
 167                 cr4 |= CR4_FSGSBASE;
 168
 169         /*
 170          * Postpone enabling the SMEP on the boot CPU until the page
 171          * tables are switched from the boot loader identity mapping
 172          * to the kernel tables.  The boot loader enables the U bit in
 173          * its tables.
 174          */
 175         if (!IS_BSP() && (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_SMEP))
 176                 cr4 |= CR4_SMEP;
 177         load_cr4(cr4);
 178         if ((amd_feature & AMDID_NX) != 0) {
 179                 msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_NXE;
 180                 wrmsr(MSR_EFER, msr);
 181                 pg_nx = PG_NX;
 182         }
 183         switch (cpu_vendor_id) {
 184         case CPU_VENDOR_AMD:
 185                 init_amd();
 186                 break;
 187         case CPU_VENDOR_CENTAUR:
 188                 init_via();
 189                 break;
 190         }
 191 }
 192
 193 void
 194 initializecpucache(void)
 195 {
 196         uint64_t msr;
 197
 198         /*
 199          * CPUID with %eax = 1, %ebx returns
 200          * Bits 15-8: CLFLUSH line size
 201          *      (Value * 8 = cache line size in bytes)
 202          */
 203         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0)
 204                 cpu_clflush_line_size = ((cpu_procinfo >> 8) & 0xff) * 8;
 205         /*
 206          * XXXKIB: (temporary) hack to work around traps generated
 207          * when CLFLUSHing APIC register window under virtualization
 208          * environments.  These environments tend to disable the
 209          * CPUID_SS feature even though the native CPU supports it.
 210          */
 211         TUNABLE_INT_FETCH("hw.clflush_disable", &hw_clflush_disable);
 212         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && hw_clflush_disable == -1) {
 213                 cpu_feature &= ~CPUID_CLFSH;
 214                 cpu_stdext_feature &= ~CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT;
 215         }
 216
 217         /*
 218          * The kernel's use of CLFLUSH{,OPT} can be disabled manually
 219          * by setting the hw.clflush_disable tunable.
 220          */
 221         if (hw_clflush_disable == 1) {
 222                 cpu_feature &= ~CPUID_CLFSH;
 223                 cpu_stdext_feature &= ~CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT;
 224         }
 225 }