]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-uboot.git/blobdiff - arch/x86/cpu/cpu.c
Merge branch 'master' of git://www.denx.de/git/u-boot-imx
[karo-tx-uboot.git] / arch / x86 / cpu / cpu.c
index 61d0b69416e1540b2914c5fe24782041481493a6..30e50696984eb7be9778b571b3c32fc586a2a302 100644 (file)
  * Sysgo Real-Time Solutions, GmbH <www.elinos.com>
  * Alex Zuepke <azu@sysgo.de>
  *
- * See file CREDITS for list of people who contributed to this
- * project.
+ * Part of this file is adapted from coreboot
+ * src/arch/x86/lib/cpu.c
  *
- * This program is free software; you can redistribute it and/or
- * modify it under the terms of the GNU General Public License as
- * published by the Free Software Foundation; either version 2 of
- * the License, or (at your option) any later version.
- *
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
- * GNU General Public License for more details.
- *
- * You should have received a copy of the GNU General Public License
- * along with this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
- * MA 02111-1307 USA
+ * SPDX-License-Identifier:    GPL-2.0+
  */
 
 #include <common.h>
 #include <command.h>
+#include <errno.h>
+#include <malloc.h>
+#include <asm/control_regs.h>
+#include <asm/cpu.h>
+#include <asm/post.h>
 #include <asm/processor.h>
 #include <asm/processor-flags.h>
 #include <asm/interrupt.h>
 #include <linux/compiler.h>
 
+DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
+
 /*
  * Constructor for a conventional segment GDT (or LDT) entry
  * This is a macro so it can be used in initialisers
@@ -55,35 +49,248 @@ struct gdt_ptr {
        u32 ptr;
 } __packed;
 
-static void reload_gdt(void)
+struct cpu_device_id {
+       unsigned vendor;
+       unsigned device;
+};
+
+struct cpuinfo_x86 {
+       uint8_t x86;            /* CPU family */
+       uint8_t x86_vendor;     /* CPU vendor */
+       uint8_t x86_model;
+       uint8_t x86_mask;
+};
+
+/*
+ * List of cpu vendor strings along with their normalized
+ * id values.
+ */
+static struct {
+       int vendor;
+       const char *name;
+} x86_vendors[] = {
+       { X86_VENDOR_INTEL,     "GenuineIntel", },
+       { X86_VENDOR_CYRIX,     "CyrixInstead", },
+       { X86_VENDOR_AMD,       "AuthenticAMD", },
+       { X86_VENDOR_UMC,       "UMC UMC UMC ", },
+       { X86_VENDOR_NEXGEN,    "NexGenDriven", },
+       { X86_VENDOR_CENTAUR,   "CentaurHauls", },
+       { X86_VENDOR_RISE,      "RiseRiseRise", },
+       { X86_VENDOR_TRANSMETA, "GenuineTMx86", },
+       { X86_VENDOR_TRANSMETA, "TransmetaCPU", },
+       { X86_VENDOR_NSC,       "Geode by NSC", },
+       { X86_VENDOR_SIS,       "SiS SiS SiS ", },
+};
+
+static const char *const x86_vendor_name[] = {
+       [X86_VENDOR_INTEL]     = "Intel",
+       [X86_VENDOR_CYRIX]     = "Cyrix",
+       [X86_VENDOR_AMD]       = "AMD",
+       [X86_VENDOR_UMC]       = "UMC",
+       [X86_VENDOR_NEXGEN]    = "NexGen",
+       [X86_VENDOR_CENTAUR]   = "Centaur",
+       [X86_VENDOR_RISE]      = "Rise",
+       [X86_VENDOR_TRANSMETA] = "Transmeta",
+       [X86_VENDOR_NSC]       = "NSC",
+       [X86_VENDOR_SIS]       = "SiS",
+};
+
+static void load_ds(u32 segment)
 {
-       /*
-        * There are machines which are known to not boot with the GDT
-        * being 8-byte unaligned.  Intel recommends 16 byte alignment
-        */
-       static const u64 boot_gdt[] __attribute__((aligned(16))) = {
-               /* CS: code, read/execute, 4 GB, base 0 */
-               [GDT_ENTRY_32BIT_CS] = GDT_ENTRY(0xc09b, 0, 0xfffff),
-               /* DS: data, read/write, 4 GB, base 0 */
-               [GDT_ENTRY_32BIT_DS] = GDT_ENTRY(0xc093, 0, 0xfffff),
-               /* 16-bit CS: code, read/execute, 64 kB, base 0 */
-               [GDT_ENTRY_16BIT_CS] = GDT_ENTRY(0x109b, 0, 0x0ffff),
-               /* 16-bit DS: data, read/write, 64 kB, base 0 */
-               [GDT_ENTRY_16BIT_DS] = GDT_ENTRY(0x1093, 0, 0x0ffff),
-       };
-       static struct gdt_ptr gdt;
-
-       gdt.len = sizeof(boot_gdt)-1;
-       gdt.ptr = (u32)&boot_gdt;
-
-       asm volatile("lgdtl %0\n" \
-                    "movl $((2+1)*8), %%ecx\n" \
-                    "movl %%ecx, %%ds\n" \
-                    "movl %%ecx, %%es\n" \
-                    "movl %%ecx, %%fs\n" \
-                    "movl %%ecx, %%gs\n" \
-                    "movl %%ecx, %%ss" \
-                    : : "m" (gdt) : "ecx");
+       asm volatile("movl %0, %%ds" : : "r" (segment * X86_GDT_ENTRY_SIZE));
+}
+
+static void load_es(u32 segment)
+{
+       asm volatile("movl %0, %%es" : : "r" (segment * X86_GDT_ENTRY_SIZE));
+}
+
+static void load_fs(u32 segment)
+{
+       asm volatile("movl %0, %%fs" : : "r" (segment * X86_GDT_ENTRY_SIZE));
+}
+
+static void load_gs(u32 segment)
+{
+       asm volatile("movl %0, %%gs" : : "r" (segment * X86_GDT_ENTRY_SIZE));
+}
+
+static void load_ss(u32 segment)
+{
+       asm volatile("movl %0, %%ss" : : "r" (segment * X86_GDT_ENTRY_SIZE));
+}
+
+static void load_gdt(const u64 *boot_gdt, u16 num_entries)
+{
+       struct gdt_ptr gdt;
+
+       gdt.len = (num_entries * X86_GDT_ENTRY_SIZE) - 1;
+       gdt.ptr = (u32)boot_gdt;
+
+       asm volatile("lgdtl %0\n" : : "m" (gdt));
+}
+
+void setup_gdt(gd_t *id, u64 *gdt_addr)
+{
+       /* CS: code, read/execute, 4 GB, base 0 */
+       gdt_addr[X86_GDT_ENTRY_32BIT_CS] = GDT_ENTRY(0xc09b, 0, 0xfffff);
+
+       /* DS: data, read/write, 4 GB, base 0 */
+       gdt_addr[X86_GDT_ENTRY_32BIT_DS] = GDT_ENTRY(0xc093, 0, 0xfffff);
+
+       /* FS: data, read/write, 4 GB, base (Global Data Pointer) */
+       id->arch.gd_addr = id;
+       gdt_addr[X86_GDT_ENTRY_32BIT_FS] = GDT_ENTRY(0xc093,
+                    (ulong)&id->arch.gd_addr, 0xfffff);
+
+       /* 16-bit CS: code, read/execute, 64 kB, base 0 */
+       gdt_addr[X86_GDT_ENTRY_16BIT_CS] = GDT_ENTRY(0x009b, 0, 0x0ffff);
+
+       /* 16-bit DS: data, read/write, 64 kB, base 0 */
+       gdt_addr[X86_GDT_ENTRY_16BIT_DS] = GDT_ENTRY(0x0093, 0, 0x0ffff);
+
+       gdt_addr[X86_GDT_ENTRY_16BIT_FLAT_CS] = GDT_ENTRY(0x809b, 0, 0xfffff);
+       gdt_addr[X86_GDT_ENTRY_16BIT_FLAT_DS] = GDT_ENTRY(0x8093, 0, 0xfffff);
+
+       load_gdt(gdt_addr, X86_GDT_NUM_ENTRIES);
+       load_ds(X86_GDT_ENTRY_32BIT_DS);
+       load_es(X86_GDT_ENTRY_32BIT_DS);
+       load_gs(X86_GDT_ENTRY_32BIT_DS);
+       load_ss(X86_GDT_ENTRY_32BIT_DS);
+       load_fs(X86_GDT_ENTRY_32BIT_FS);
+}
+
+int __weak x86_cleanup_before_linux(void)
+{
+#ifdef CONFIG_BOOTSTAGE_STASH
+       bootstage_stash((void *)CONFIG_BOOTSTAGE_STASH,
+                       CONFIG_BOOTSTAGE_STASH_SIZE);
+#endif
+
+       return 0;
+}
+
+/*
+ * Cyrix CPUs without cpuid or with cpuid not yet enabled can be detected
+ * by the fact that they preserve the flags across the division of 5/2.
+ * PII and PPro exhibit this behavior too, but they have cpuid available.
+ */
+
+/*
+ * Perform the Cyrix 5/2 test. A Cyrix won't change
+ * the flags, while other 486 chips will.
+ */
+static inline int test_cyrix_52div(void)
+{
+       unsigned int test;
+
+       __asm__ __volatile__(
+            "sahf\n\t"         /* clear flags (%eax = 0x0005) */
+            "div %b2\n\t"      /* divide 5 by 2 */
+            "lahf"             /* store flags into %ah */
+            : "=a" (test)
+            : "0" (5), "q" (2)
+            : "cc");
+
+       /* AH is 0x02 on Cyrix after the divide.. */
+       return (unsigned char) (test >> 8) == 0x02;
+}
+
+/*
+ *     Detect a NexGen CPU running without BIOS hypercode new enough
+ *     to have CPUID. (Thanks to Herbert Oppmann)
+ */
+
+static int deep_magic_nexgen_probe(void)
+{
+       int ret;
+
+       __asm__ __volatile__ (
+               "       movw    $0x5555, %%ax\n"
+               "       xorw    %%dx,%%dx\n"
+               "       movw    $2, %%cx\n"
+               "       divw    %%cx\n"
+               "       movl    $0, %%eax\n"
+               "       jnz     1f\n"
+               "       movl    $1, %%eax\n"
+               "1:\n"
+               : "=a" (ret) : : "cx", "dx");
+       return  ret;
+}
+
+static bool has_cpuid(void)
+{
+       return flag_is_changeable_p(X86_EFLAGS_ID);
+}
+
+static int build_vendor_name(char *vendor_name)
+{
+       struct cpuid_result result;
+       result = cpuid(0x00000000);
+       unsigned int *name_as_ints = (unsigned int *)vendor_name;
+
+       name_as_ints[0] = result.ebx;
+       name_as_ints[1] = result.edx;
+       name_as_ints[2] = result.ecx;
+
+       return result.eax;
+}
+
+static void identify_cpu(struct cpu_device_id *cpu)
+{
+       char vendor_name[16];
+       int i;
+
+       vendor_name[0] = '\0'; /* Unset */
+       cpu->device = 0; /* fix gcc 4.4.4 warning */
+
+       /* Find the id and vendor_name */
+       if (!has_cpuid()) {
+               /* Its a 486 if we can modify the AC flag */
+               if (flag_is_changeable_p(X86_EFLAGS_AC))
+                       cpu->device = 0x00000400; /* 486 */
+               else
+                       cpu->device = 0x00000300; /* 386 */
+               if ((cpu->device == 0x00000400) && test_cyrix_52div()) {
+                       memcpy(vendor_name, "CyrixInstead", 13);
+                       /* If we ever care we can enable cpuid here */
+               }
+               /* Detect NexGen with old hypercode */
+               else if (deep_magic_nexgen_probe())
+                       memcpy(vendor_name, "NexGenDriven", 13);
+       }
+       if (has_cpuid()) {
+               int  cpuid_level;
+
+               cpuid_level = build_vendor_name(vendor_name);
+               vendor_name[12] = '\0';
+
+               /* Intel-defined flags: level 0x00000001 */
+               if (cpuid_level >= 0x00000001) {
+                       cpu->device = cpuid_eax(0x00000001);
+               } else {
+                       /* Have CPUID level 0 only unheard of */
+                       cpu->device = 0x00000400;
+               }
+       }
+       cpu->vendor = X86_VENDOR_UNKNOWN;
+       for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(x86_vendors); i++) {
+               if (memcmp(vendor_name, x86_vendors[i].name, 12) == 0) {
+                       cpu->vendor = x86_vendors[i].vendor;
+                       break;
+               }
+       }
+}
+
+static inline void get_fms(struct cpuinfo_x86 *c, uint32_t tfms)
+{
+       c->x86 = (tfms >> 8) & 0xf;
+       c->x86_model = (tfms >> 4) & 0xf;
+       c->x86_mask = tfms & 0xf;
+       if (c->x86 == 0xf)
+               c->x86 += (tfms >> 20) & 0xff;
+       if (c->x86 >= 0x6)
+               c->x86_model += ((tfms >> 16) & 0xF) << 4;
 }
 
 int x86_cpu_init_f(void)
@@ -99,27 +306,53 @@ int x86_cpu_init_f(void)
             "movl %%eax, %%cr0\n" \
             : : "i" (em_rst), "i" (mp_ne_set) : "eax");
 
+       /* identify CPU via cpuid and store the decoded info into gd->arch */
+       if (has_cpuid()) {
+               struct cpu_device_id cpu;
+               struct cpuinfo_x86 c;
+
+               identify_cpu(&cpu);
+               get_fms(&c, cpu.device);
+               gd->arch.x86 = c.x86;
+               gd->arch.x86_vendor = cpu.vendor;
+               gd->arch.x86_model = c.x86_model;
+               gd->arch.x86_mask = c.x86_mask;
+               gd->arch.x86_device = cpu.device;
+       }
+
        return 0;
 }
-int cpu_init_f(void) __attribute__((weak, alias("x86_cpu_init_f")));
 
-int x86_cpu_init_r(void)
+void x86_enable_caches(void)
 {
-       const u32 nw_cd_rst = ~(X86_CR0_NW | X86_CR0_CD);
+       unsigned long cr0;
 
-       /* turn on the cache and disable write through */
-       asm("movl       %%cr0, %%eax\n"
-           "andl       %0, %%eax\n"
-           "movl       %%eax, %%cr0\n"
-           "wbinvd\n" : : "i" (nw_cd_rst) : "eax");
+       cr0 = read_cr0();
+       cr0 &= ~(X86_CR0_NW | X86_CR0_CD);
+       write_cr0(cr0);
+       wbinvd();
+}
+void enable_caches(void) __attribute__((weak, alias("x86_enable_caches")));
 
-       reload_gdt();
+void x86_disable_caches(void)
+{
+       unsigned long cr0;
+
+       cr0 = read_cr0();
+       cr0 |= X86_CR0_NW | X86_CR0_CD;
+       wbinvd();
+       write_cr0(cr0);
+       wbinvd();
+}
+void disable_caches(void) __attribute__((weak, alias("x86_disable_caches")));
+
+int x86_init_cache(void)
+{
+       enable_caches();
 
-       /* Initialize core interrupt and exception functionality of CPU */
-       cpu_init_interrupts();
        return 0;
 }
-int cpu_init_r(void) __attribute__((weak, alias("x86_cpu_init_r")));
+int init_cache(void) __attribute__((weak, alias("x86_init_cache")));
 
 int do_reset(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])
 {
@@ -148,11 +381,208 @@ asm(".globl generate_gpf\n"
        "generate_gpf:\n"
        "ljmp   $0x70, $0x47114711\n");
 
-void __reset_cpu(ulong addr)
+__weak void reset_cpu(ulong addr)
 {
        printf("Resetting using x86 Triple Fault\n");
        set_vector(13, generate_gpf);   /* general protection fault handler */
        set_vector(8, generate_gpf);    /* double fault handler */
        generate_gpf();                 /* start the show */
 }
-void reset_cpu(ulong addr) __attribute__((weak, alias("__reset_cpu")));
+
+int dcache_status(void)
+{
+       return !(read_cr0() & 0x40000000);
+}
+
+/* Define these functions to allow ehch-hcd to function */
+void flush_dcache_range(unsigned long start, unsigned long stop)
+{
+}
+
+void invalidate_dcache_range(unsigned long start, unsigned long stop)
+{
+}
+
+void dcache_enable(void)
+{
+       enable_caches();
+}
+
+void dcache_disable(void)
+{
+       disable_caches();
+}
+
+void icache_enable(void)
+{
+}
+
+void icache_disable(void)
+{
+}
+
+int icache_status(void)
+{
+       return 1;
+}
+
+void cpu_enable_paging_pae(ulong cr3)
+{
+       __asm__ __volatile__(
+               /* Load the page table address */
+               "movl   %0, %%cr3\n"
+               /* Enable pae */
+               "movl   %%cr4, %%eax\n"
+               "orl    $0x00000020, %%eax\n"
+               "movl   %%eax, %%cr4\n"
+               /* Enable paging */
+               "movl   %%cr0, %%eax\n"
+               "orl    $0x80000000, %%eax\n"
+               "movl   %%eax, %%cr0\n"
+               :
+               : "r" (cr3)
+               : "eax");
+}
+
+void cpu_disable_paging_pae(void)
+{
+       /* Turn off paging */
+       __asm__ __volatile__ (
+               /* Disable paging */
+               "movl   %%cr0, %%eax\n"
+               "andl   $0x7fffffff, %%eax\n"
+               "movl   %%eax, %%cr0\n"
+               /* Disable pae */
+               "movl   %%cr4, %%eax\n"
+               "andl   $0xffffffdf, %%eax\n"
+               "movl   %%eax, %%cr4\n"
+               :
+               :
+               : "eax");
+}
+
+static bool can_detect_long_mode(void)
+{
+       return cpuid_eax(0x80000000) > 0x80000000UL;
+}
+
+static bool has_long_mode(void)
+{
+       return cpuid_edx(0x80000001) & (1 << 29) ? true : false;
+}
+
+int cpu_has_64bit(void)
+{
+       return has_cpuid() && can_detect_long_mode() &&
+               has_long_mode();
+}
+
+const char *cpu_vendor_name(int vendor)
+{
+       const char *name;
+       name = "<invalid cpu vendor>";
+       if ((vendor < (ARRAY_SIZE(x86_vendor_name))) &&
+           (x86_vendor_name[vendor] != 0))
+               name = x86_vendor_name[vendor];
+
+       return name;
+}
+
+char *cpu_get_name(char *name)
+{
+       unsigned int *name_as_ints = (unsigned int *)name;
+       struct cpuid_result regs;
+       char *ptr;
+       int i;
+
+       /* This bit adds up to 48 bytes */
+       for (i = 0; i < 3; i++) {
+               regs = cpuid(0x80000002 + i);
+               name_as_ints[i * 4 + 0] = regs.eax;
+               name_as_ints[i * 4 + 1] = regs.ebx;
+               name_as_ints[i * 4 + 2] = regs.ecx;
+               name_as_ints[i * 4 + 3] = regs.edx;
+       }
+       name[CPU_MAX_NAME_LEN - 1] = '\0';
+
+       /* Skip leading spaces. */
+       ptr = name;
+       while (*ptr == ' ')
+               ptr++;
+
+       return ptr;
+}
+
+int default_print_cpuinfo(void)
+{
+       printf("CPU: %s, vendor %s, device %xh\n",
+              cpu_has_64bit() ? "x86_64" : "x86",
+              cpu_vendor_name(gd->arch.x86_vendor), gd->arch.x86_device);
+
+       return 0;
+}
+
+#define PAGETABLE_SIZE         (6 * 4096)
+
+/**
+ * build_pagetable() - build a flat 4GiB page table structure for 64-bti mode
+ *
+ * @pgtable: Pointer to a 24iKB block of memory
+ */
+static void build_pagetable(uint32_t *pgtable)
+{
+       uint i;
+
+       memset(pgtable, '\0', PAGETABLE_SIZE);
+
+       /* Level 4 needs a single entry */
+       pgtable[0] = (uint32_t)&pgtable[1024] + 7;
+
+       /* Level 3 has one 64-bit entry for each GiB of memory */
+       for (i = 0; i < 4; i++) {
+               pgtable[1024 + i * 2] = (uint32_t)&pgtable[2048] +
+                                                       0x1000 * i + 7;
+       }
+
+       /* Level 2 has 2048 64-bit entries, each repesenting 2MiB */
+       for (i = 0; i < 2048; i++)
+               pgtable[2048 + i * 2] = 0x183 + (i << 21UL);
+}
+
+int cpu_jump_to_64bit(ulong setup_base, ulong target)
+{
+       uint32_t *pgtable;
+
+       pgtable = memalign(4096, PAGETABLE_SIZE);
+       if (!pgtable)
+               return -ENOMEM;
+
+       build_pagetable(pgtable);
+       cpu_call64((ulong)pgtable, setup_base, target);
+       free(pgtable);
+
+       return -EFAULT;
+}
+
+void show_boot_progress(int val)
+{
+#if MIN_PORT80_KCLOCKS_DELAY
+       /*
+        * Scale the time counter reading to avoid using 64 bit arithmetics.
+        * Can't use get_timer() here becuase it could be not yet
+        * initialized or even implemented.
+        */
+       if (!gd->arch.tsc_prev) {
+               gd->arch.tsc_base_kclocks = rdtsc() / 1000;
+               gd->arch.tsc_prev = 0;
+       } else {
+               uint32_t now;
+
+               do {
+                       now = rdtsc() / 1000 - gd->arch.tsc_base_kclocks;
+               } while (now < (gd->arch.tsc_prev + MIN_PORT80_KCLOCKS_DELAY));
+               gd->arch.tsc_prev = now;
+       }
+#endif
+       outb(val, POST_PORT);
+}