git.sur5r.net Git - u-boot/blob - arch/x86/cpu/mp_init.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2015 Google, Inc
   3  *
   4  * SPDX-License-Identifier:     GPL-2.0+
   5  *
   6  * Based on code from the coreboot file of the same name
   7  */
   8
   9 #include <common.h>
  10 #include <cpu.h>
  11 #include <dm.h>
  12 #include <errno.h>
  13 #include <malloc.h>
  14 #include <asm/atomic.h>
  15 #include <asm/cpu.h>
  16 #include <asm/interrupt.h>
  17 #include <asm/lapic.h>
  18 #include <asm/mp.h>
  19 #include <asm/msr.h>
  20 #include <asm/mtrr.h>
  21 #include <asm/processor.h>
  22 #include <asm/sipi.h>
  23 #include <asm/fw_cfg.h>
  24 #include <dm/device-internal.h>
  25 #include <dm/uclass-internal.h>
  26 #include <dm/lists.h>
  27 #include <dm/root.h>
  28 #include <linux/linkage.h>
  29
  30 DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
  31
  32 /* Total CPUs include BSP */
  33 static int num_cpus;
  34
  35 /* This also needs to match the sipi.S assembly code for saved MSR encoding */
  36 struct saved_msr {
  37         uint32_t index;
  38         uint32_t lo;
  39         uint32_t hi;
  40 } __packed;
  41
  42
  43 struct mp_flight_plan {
  44         int num_records;
  45         struct mp_flight_record *records;
  46 };
  47
  48 static struct mp_flight_plan mp_info;
  49
  50 struct cpu_map {
  51         struct udevice *dev;
  52         int apic_id;
  53         int err_code;
  54 };
  55
  56 static inline void barrier_wait(atomic_t *b)
  57 {
  58         while (atomic_read(b) == 0)
  59                 asm("pause");
  60         mfence();
  61 }
  62
  63 static inline void release_barrier(atomic_t *b)
  64 {
  65         mfence();
  66         atomic_set(b, 1);
  67 }
  68
  69 static inline void stop_this_cpu(void)
  70 {
  71         /* Called by an AP when it is ready to halt and wait for a new task */
  72         for (;;)
  73                 cpu_hlt();
  74 }
  75
  76 /* Returns 1 if timeout waiting for APs. 0 if target APs found */
  77 static int wait_for_aps(atomic_t *val, int target, int total_delay,
  78                         int delay_step)
  79 {
  80         int timeout = 0;
  81         int delayed = 0;
  82
  83         while (atomic_read(val) != target) {
  84                 udelay(delay_step);
  85                 delayed += delay_step;
  86                 if (delayed >= total_delay) {
  87                         timeout = 1;
  88                         break;
  89                 }
  90         }
  91
  92         return timeout;
  93 }
  94
  95 static void ap_do_flight_plan(struct udevice *cpu)
  96 {
  97         int i;
  98
  99         for (i = 0; i < mp_info.num_records; i++) {
 100                 struct mp_flight_record *rec = &mp_info.records[i];
 101
 102                 atomic_inc(&rec->cpus_entered);
 103                 barrier_wait(&rec->barrier);
 104
 105                 if (rec->ap_call != NULL)
 106                         rec->ap_call(cpu, rec->ap_arg);
 107         }
 108 }
 109
 110 static int find_cpu_by_apic_id(int apic_id, struct udevice **devp)
 111 {
 112         struct udevice *dev;
 113
 114         *devp = NULL;
 115         for (uclass_find_first_device(UCLASS_CPU, &dev);
 116              dev;
 117              uclass_find_next_device(&dev)) {
 118                 struct cpu_platdata *plat = dev_get_parent_platdata(dev);
 119
 120                 if (plat->cpu_id == apic_id) {
 121                         *devp = dev;
 122                         return 0;
 123                 }
 124         }
 125
 126         return -ENOENT;
 127 }
 128
 129 /*
 130  * By the time APs call ap_init() caching has been setup, and microcode has
 131  * been loaded
 132  */
 133 static void ap_init(unsigned int cpu_index)
 134 {
 135         struct udevice *dev;
 136         int apic_id;
 137         int ret;
 138
 139         /* Ensure the local apic is enabled */
 140         enable_lapic();
 141
 142         apic_id = lapicid();
 143         ret = find_cpu_by_apic_id(apic_id, &dev);
 144         if (ret) {
 145                 debug("Unknown CPU apic_id %x\n", apic_id);
 146                 goto done;
 147         }
 148
 149         debug("AP: slot %d apic_id %x, dev %s\n", cpu_index, apic_id,
 150               dev ? dev->name : "(apic_id not found)");
 151
 152         /* Walk the flight plan */
 153         ap_do_flight_plan(dev);
 154
 155         /* Park the AP */
 156         debug("parking\n");
 157 done:
 158         stop_this_cpu();
 159 }
 160
 161 static const unsigned int fixed_mtrrs[NUM_FIXED_MTRRS] = {
 162         MTRR_FIX_64K_00000_MSR, MTRR_FIX_16K_80000_MSR, MTRR_FIX_16K_A0000_MSR,
 163         MTRR_FIX_4K_C0000_MSR, MTRR_FIX_4K_C8000_MSR, MTRR_FIX_4K_D0000_MSR,
 164         MTRR_FIX_4K_D8000_MSR, MTRR_FIX_4K_E0000_MSR, MTRR_FIX_4K_E8000_MSR,
 165         MTRR_FIX_4K_F0000_MSR, MTRR_FIX_4K_F8000_MSR,
 166 };
 167
 168 static inline struct saved_msr *save_msr(int index, struct saved_msr *entry)
 169 {
 170         msr_t msr;
 171
 172         msr = msr_read(index);
 173         entry->index = index;
 174         entry->lo = msr.lo;
 175         entry->hi = msr.hi;
 176
 177         /* Return the next entry */
 178         entry++;
 179         return entry;
 180 }
 181
 182 static int save_bsp_msrs(char *start, int size)
 183 {
 184         int msr_count;
 185         int num_var_mtrrs;
 186         struct saved_msr *msr_entry;
 187         int i;
 188         msr_t msr;
 189
 190         /* Determine number of MTRRs need to be saved */
 191         msr = msr_read(MTRR_CAP_MSR);
 192         num_var_mtrrs = msr.lo & 0xff;
 193
 194         /* 2 * num_var_mtrrs for base and mask. +1 for IA32_MTRR_DEF_TYPE */
 195         msr_count = 2 * num_var_mtrrs + NUM_FIXED_MTRRS + 1;
 196
 197         if ((msr_count * sizeof(struct saved_msr)) > size) {
 198                 printf("Cannot mirror all %d msrs\n", msr_count);
 199                 return -ENOSPC;
 200         }
 201
 202         msr_entry = (void *)start;
 203         for (i = 0; i < NUM_FIXED_MTRRS; i++)
 204                 msr_entry = save_msr(fixed_mtrrs[i], msr_entry);
 205
 206         for (i = 0; i < num_var_mtrrs; i++) {
 207                 msr_entry = save_msr(MTRR_PHYS_BASE_MSR(i), msr_entry);
 208                 msr_entry = save_msr(MTRR_PHYS_MASK_MSR(i), msr_entry);
 209         }
 210
 211         msr_entry = save_msr(MTRR_DEF_TYPE_MSR, msr_entry);
 212
 213         return msr_count;
 214 }
 215
 216 static int load_sipi_vector(atomic_t **ap_countp, int num_cpus)
 217 {
 218         struct sipi_params_16bit *params16;
 219         struct sipi_params *params;
 220         static char msr_save[512];
 221         char *stack;
 222         ulong addr;
 223         int code_len;
 224         int size;
 225         int ret;
 226
 227         /* Copy in the code */
 228         code_len = ap_start16_code_end - ap_start16;
 229         debug("Copying SIPI code to %x: %d bytes\n", AP_DEFAULT_BASE,
 230               code_len);
 231         memcpy((void *)AP_DEFAULT_BASE, ap_start16, code_len);
 232
 233         addr = AP_DEFAULT_BASE + (ulong)sipi_params_16bit - (ulong)ap_start16;
 234         params16 = (struct sipi_params_16bit *)addr;
 235         params16->ap_start = (uint32_t)ap_start;
 236         params16->gdt = (uint32_t)gd->arch.gdt;
 237         params16->gdt_limit = X86_GDT_SIZE - 1;
 238         debug("gdt = %x, gdt_limit = %x\n", params16->gdt, params16->gdt_limit);
 239
 240         params = (struct sipi_params *)sipi_params;
 241         debug("SIPI 32-bit params at %p\n", params);
 242         params->idt_ptr = (uint32_t)x86_get_idt();
 243
 244         params->stack_size = CONFIG_AP_STACK_SIZE;
 245         size = params->stack_size * num_cpus;
 246         stack = memalign(4096, size);
 247         if (!stack)
 248                 return -ENOMEM;
 249         params->stack_top = (u32)(stack + size);
 250
 251         params->microcode_ptr = 0;
 252         params->msr_table_ptr = (u32)msr_save;
 253         ret = save_bsp_msrs(msr_save, sizeof(msr_save));
 254         if (ret < 0)
 255                 return ret;
 256         params->msr_count = ret;
 257
 258         params->c_handler = (uint32_t)&ap_init;
 259
 260         *ap_countp = &params->ap_count;
 261         atomic_set(*ap_countp, 0);
 262         debug("SIPI vector is ready\n");
 263
 264         return 0;
 265 }
 266
 267 static int check_cpu_devices(int expected_cpus)
 268 {
 269         int i;
 270
 271         for (i = 0; i < expected_cpus; i++) {
 272                 struct udevice *dev;
 273                 int ret;
 274
 275                 ret = uclass_find_device(UCLASS_CPU, i, &dev);
 276                 if (ret) {
 277                         debug("Cannot find CPU %d in device tree\n", i);
 278                         return ret;
 279                 }
 280         }
 281
 282         return 0;
 283 }
 284
 285 /* Returns 1 for timeout. 0 on success */
 286 static int apic_wait_timeout(int total_delay, const char *msg)
 287 {
 288         int total = 0;
 289
 290         if (!(lapic_read(LAPIC_ICR) & LAPIC_ICR_BUSY))
 291                 return 0;
 292
 293         debug("Waiting for %s...", msg);
 294         while (lapic_read(LAPIC_ICR) & LAPIC_ICR_BUSY) {
 295                 udelay(50);
 296                 total += 50;
 297                 if (total >= total_delay) {
 298                         debug("timed out: aborting\n");
 299                         return -ETIMEDOUT;
 300                 }
 301         }
 302         debug("done\n");
 303
 304         return 0;
 305 }
 306
 307 static int start_aps(int ap_count, atomic_t *num_aps)
 308 {
 309         int sipi_vector;
 310         /* Max location is 4KiB below 1MiB */
 311         const int max_vector_loc = ((1 << 20) - (1 << 12)) >> 12;
 312
 313         if (ap_count == 0)
 314                 return 0;
 315
 316         /* The vector is sent as a 4k aligned address in one byte */
 317         sipi_vector = AP_DEFAULT_BASE >> 12;
 318
 319         if (sipi_vector > max_vector_loc) {
 320                 printf("SIPI vector too large! 0x%08x\n",
 321                        sipi_vector);
 322                 return -1;
 323         }
 324
 325         debug("Attempting to start %d APs\n", ap_count);
 326
 327         if (apic_wait_timeout(1000, "ICR not to be busy"))
 328                 return -ETIMEDOUT;
 329
 330         /* Send INIT IPI to all but self */
 331         lapic_write(LAPIC_ICR2, SET_LAPIC_DEST_FIELD(0));
 332         lapic_write(LAPIC_ICR, LAPIC_DEST_ALLBUT | LAPIC_INT_ASSERT |
 333                     LAPIC_DM_INIT);
 334         debug("Waiting for 10ms after sending INIT\n");
 335         mdelay(10);
 336
 337         /* Send 1st SIPI */
 338         if (apic_wait_timeout(1000, "ICR not to be busy"))
 339                 return -ETIMEDOUT;
 340
 341         lapic_write(LAPIC_ICR2, SET_LAPIC_DEST_FIELD(0));
 342         lapic_write(LAPIC_ICR, LAPIC_DEST_ALLBUT | LAPIC_INT_ASSERT |
 343                     LAPIC_DM_STARTUP | sipi_vector);
 344         if (apic_wait_timeout(10000, "first SIPI to complete"))
 345                 return -ETIMEDOUT;
 346
 347         /* Wait for CPUs to check in up to 200 us */
 348         wait_for_aps(num_aps, ap_count, 200, 15);
 349
 350         /* Send 2nd SIPI */
 351         if (apic_wait_timeout(1000, "ICR not to be busy"))
 352                 return -ETIMEDOUT;
 353
 354         lapic_write(LAPIC_ICR2, SET_LAPIC_DEST_FIELD(0));
 355         lapic_write(LAPIC_ICR, LAPIC_DEST_ALLBUT | LAPIC_INT_ASSERT |
 356                     LAPIC_DM_STARTUP | sipi_vector);
 357         if (apic_wait_timeout(10000, "second SIPI to complete"))
 358                 return -ETIMEDOUT;
 359
 360         /* Wait for CPUs to check in */
 361         if (wait_for_aps(num_aps, ap_count, 10000, 50)) {
 362                 debug("Not all APs checked in: %d/%d\n",
 363                       atomic_read(num_aps), ap_count);
 364                 return -1;
 365         }
 366
 367         return 0;
 368 }
 369
 370 static int bsp_do_flight_plan(struct udevice *cpu, struct mp_params *mp_params)
 371 {
 372         int i;
 373         int ret = 0;
 374         const int timeout_us = 100000;
 375         const int step_us = 100;
 376         int num_aps = num_cpus - 1;
 377
 378         for (i = 0; i < mp_params->num_records; i++) {
 379                 struct mp_flight_record *rec = &mp_params->flight_plan[i];
 380
 381                 /* Wait for APs if the record is not released */
 382                 if (atomic_read(&rec->barrier) == 0) {
 383                         /* Wait for the APs to check in */
 384                         if (wait_for_aps(&rec->cpus_entered, num_aps,
 385                                          timeout_us, step_us)) {
 386                                 debug("MP record %d timeout\n", i);
 387                                 ret = -1;
 388                         }
 389                 }
 390
 391                 if (rec->bsp_call != NULL)
 392                         rec->bsp_call(cpu, rec->bsp_arg);
 393
 394                 release_barrier(&rec->barrier);
 395         }
 396         return ret;
 397 }
 398
 399 static int init_bsp(struct udevice **devp)
 400 {
 401         char processor_name[CPU_MAX_NAME_LEN];
 402         int apic_id;
 403         int ret;
 404
 405         cpu_get_name(processor_name);
 406         debug("CPU: %s\n", processor_name);
 407
 408         lapic_setup();
 409
 410         apic_id = lapicid();
 411         ret = find_cpu_by_apic_id(apic_id, devp);
 412         if (ret) {
 413                 printf("Cannot find boot CPU, APIC ID %d\n", apic_id);
 414                 return ret;
 415         }
 416
 417         return 0;
 418 }
 419
 420 #ifdef CONFIG_QEMU
 421 static int qemu_cpu_fixup(void)
 422 {
 423         int ret;
 424         int cpu_num;
 425         int cpu_online;
 426         struct udevice *dev, *pdev;
 427         struct cpu_platdata *plat;
 428         char *cpu;
 429
 430         /* first we need to find '/cpus' */
 431         for (device_find_first_child(dm_root(), &pdev);
 432              pdev;
 433              device_find_next_child(&pdev)) {
 434                 if (!strcmp(pdev->name, "cpus"))
 435                         break;
 436         }
 437         if (!pdev) {
 438                 printf("unable to find cpus device\n");
 439                 return -ENODEV;
 440         }
 441
 442         /* calculate cpus that are already bound */
 443         cpu_num = 0;
 444         for (uclass_find_first_device(UCLASS_CPU, &dev);
 445              dev;
 446              uclass_find_next_device(&dev)) {
 447                 cpu_num++;
 448         }
 449
 450         /* get actual cpu number */
 451         cpu_online = qemu_fwcfg_online_cpus();
 452         if (cpu_online < 0) {
 453                 printf("unable to get online cpu number: %d\n", cpu_online);
 454                 return cpu_online;
 455         }
 456
 457         /* bind addtional cpus */
 458         dev = NULL;
 459         for (; cpu_num < cpu_online; cpu_num++) {
 460                 /*
 461                  * allocate device name here as device_bind_driver() does
 462                  * not copy device name, 8 bytes are enough for
 463                  * sizeof("cpu@") + 3 digits cpu number + '\0'
 464                  */
 465                 cpu = malloc(8);
 466                 if (!cpu) {
 467                         printf("unable to allocate device name\n");
 468                         return -ENOMEM;
 469                 }
 470                 sprintf(cpu, "cpu@%d", cpu_num);
 471                 ret = device_bind_driver(pdev, "cpu_qemu", cpu, &dev);
 472                 if (ret) {
 473                         printf("binding cpu@%d failed: %d\n", cpu_num, ret);
 474                         return ret;
 475                 }
 476                 plat = dev_get_parent_platdata(dev);
 477                 plat->cpu_id = cpu_num;
 478         }
 479         return 0;
 480 }
 481 #endif
 482
 483 int mp_init(struct mp_params *p)
 484 {
 485         int num_aps;
 486         atomic_t *ap_count;
 487         struct udevice *cpu;
 488         int ret;
 489
 490         /* This will cause the CPUs devices to be bound */
 491         struct uclass *uc;
 492         ret = uclass_get(UCLASS_CPU, &uc);
 493         if (ret)
 494                 return ret;
 495
 496 #ifdef CONFIG_QEMU
 497         ret = qemu_cpu_fixup();
 498         if (ret)
 499                 return ret;
 500 #endif
 501
 502         ret = init_bsp(&cpu);
 503         if (ret) {
 504                 debug("Cannot init boot CPU: err=%d\n", ret);
 505                 return ret;
 506         }
 507
 508         if (p == NULL || p->flight_plan == NULL || p->num_records < 1) {
 509                 printf("Invalid MP parameters\n");
 510                 return -1;
 511         }
 512
 513         num_cpus = cpu_get_count(cpu);
 514         if (num_cpus < 0) {
 515                 debug("Cannot get number of CPUs: err=%d\n", num_cpus);
 516                 return num_cpus;
 517         }
 518
 519         if (num_cpus < 2)
 520                 debug("Warning: Only 1 CPU is detected\n");
 521
 522         ret = check_cpu_devices(num_cpus);
 523         if (ret)
 524                 debug("Warning: Device tree does not describe all CPUs. Extra ones will not be started correctly\n");
 525
 526         /* Copy needed parameters so that APs have a reference to the plan */
 527         mp_info.num_records = p->num_records;
 528         mp_info.records = p->flight_plan;
 529
 530         /* Load the SIPI vector */
 531         ret = load_sipi_vector(&ap_count, num_cpus);
 532         if (ap_count == NULL)
 533                 return -1;
 534
 535         /*
 536          * Make sure SIPI data hits RAM so the APs that come up will see
 537          * the startup code even if the caches are disabled
 538          */
 539         wbinvd();
 540
 541         /* Start the APs providing number of APs and the cpus_entered field */
 542         num_aps = num_cpus - 1;
 543         ret = start_aps(num_aps, ap_count);
 544         if (ret) {
 545                 mdelay(1000);
 546                 debug("%d/%d eventually checked in?\n", atomic_read(ap_count),
 547                       num_aps);
 548                 return ret;
 549         }
 550
 551         /* Walk the flight plan for the BSP */
 552         ret = bsp_do_flight_plan(cpu, p);
 553         if (ret) {
 554                 debug("CPU init failed: err=%d\n", ret);
 555                 return ret;
 556         }
 557
 558         return 0;
 559 }
 560
 561 int mp_init_cpu(struct udevice *cpu, void *unused)
 562 {
 563         /*
 564          * Multiple APs are brought up simultaneously and they may get the same
 565          * seq num in the uclass_resolve_seq() during device_probe(). To avoid
 566          * this, set req_seq to the reg number in the device tree in advance.
 567          */
 568         cpu->req_seq = fdtdec_get_int(gd->fdt_blob, cpu->of_offset, "reg", -1);
 569
 570         return device_probe(cpu);
 571 }