x86: Add support for newer CAR schemes
authorSimon Glass <sjg@chromium.org>
Sat, 7 Dec 2019 04:42:25 +0000 (21:42 -0700)
committerBin Meng <bmeng.cn@gmail.com>
Sun, 15 Dec 2019 03:44:18 +0000 (11:44 +0800)
Newer Intel SoCs have different ways of setting up cache-as-ram (CAR).
Add support for these along with suitable configuration options.

To make the code cleaner, adjust a few definitions in processor.h so that
they can be used from assembler.

Signed-off-by: Simon Glass <sjg@chromium.org>
Reviewed-by: Bin Meng <bmeng.cn@gmail.com>
arch/x86/Kconfig
arch/x86/cpu/intel_common/Makefile
arch/x86/cpu/intel_common/car2.S [new file with mode: 0644]
arch/x86/cpu/intel_common/car2_uninit.S [new file with mode: 0644]
arch/x86/include/asm/processor.h

index bcce111..44f7f0a 100644 (file)
@@ -879,4 +879,20 @@ config HIGH_TABLE_SIZE
          Increse it if the default size does not fit the board's needs.
          This is most likely due to a large ACPI DSDT table is used.
 
+config INTEL_CAR_CQOS
+       bool "Support Intel Cache Quality of Service"
+       help
+         Cache Quality of Service allows more fine-grained control of cache
+         usage. As result, it is possible to set up a portion of L2 cache for
+         CAR and use the remainder for actual caching.
+
+#
+# Each bit in QOS mask controls this many bytes. This is calculated as:
+# (CACHE_WAYS / CACHE_BITS_PER_MASK) * CACHE_LINE_SIZE * CACHE_SETS
+#
+config CACHE_QOS_SIZE_PER_BIT
+       hex
+       depends on INTEL_CAR_CQOS
+       default 0x20000 # 128 KB
+
 endmenu
index dfbc29f..09212ce 100644 (file)
@@ -8,6 +8,14 @@ obj-$(CONFIG_$(SPL_TPL_)X86_32BIT_INIT) += me_status.o
 obj-$(CONFIG_$(SPL_TPL_)X86_32BIT_INIT) += report_platform.o
 obj-$(CONFIG_$(SPL_TPL_)X86_32BIT_INIT) += mrc.o
 endif
+
+ifdef CONFIG_INTEL_CAR_CQOS
+obj-$(CONFIG_TPL_BUILD) += car2.o
+ifndef CONFIG_SPL_BUILD
+obj-y += car2_uninit.o
+endif
+endif
+
 obj-y += cpu.o
 obj-y += fast_spi.o
 obj-y += lpc.o
diff --git a/arch/x86/cpu/intel_common/car2.S b/arch/x86/cpu/intel_common/car2.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..086f987
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,448 @@
+/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
+/*
+ * This file was modified from the coreboot version.
+ *
+ * Copyright (C) 2015-2016 Intel Corp.
+ */
+
+#include <config.h>
+#include <asm/msr-index.h>
+#include <asm/mtrr.h>
+#include <asm/post.h>
+#include <asm/processor.h>
+#include <asm/processor-flags.h>
+
+#define KiB 1024
+
+#define IS_POWER_OF_2(x)       (!((x) & ((x) - 1)))
+
+.global car_init
+car_init:
+       post_code(POST_CAR_START)
+
+       /*
+        * Use the MTRR default type MSR as a proxy for detecting INIT#.
+        * Reset the system if any known bits are set in that MSR. That is
+        * an indication of the CPU not being properly reset.
+        */
+check_for_clean_reset:
+       mov     $MTRR_DEF_TYPE_MSR, %ecx
+       rdmsr
+       and     $(MTRR_DEF_TYPE_EN | MTRR_DEF_TYPE_FIX_EN), %eax
+       cmp     $0, %eax
+       jz      no_reset
+       /* perform warm reset */
+       movw    $IO_PORT_RESET, %dx
+       movb    $(SYS_RST | RST_CPU), %al
+       outb    %al, %dx
+
+no_reset:
+       post_code(POST_CAR_SIPI)
+
+       /* Clear/disable fixed MTRRs */
+       mov     $fixed_mtrr_list_size, %ebx
+       xor     %eax, %eax
+       xor     %edx, %edx
+
+clear_fixed_mtrr:
+       add     $-2, %ebx
+       movzwl  fixed_mtrr_list(%ebx), %ecx
+       wrmsr
+       jnz     clear_fixed_mtrr
+
+       post_code(POST_CAR_MTRR)
+
+       /* Figure put how many MTRRs we have, and clear them out */
+       mov     $MTRR_CAP_MSR, %ecx
+       rdmsr
+       movzb   %al, %ebx               /* Number of variable MTRRs */
+       mov     $MTRR_PHYS_BASE_MSR(0), %ecx
+       xor     %eax, %eax
+       xor     %edx, %edx
+
+clear_var_mtrr:
+       wrmsr
+       inc     %ecx
+       wrmsr
+       inc     %ecx
+       dec     %ebx
+       jnz     clear_var_mtrr
+
+       post_code(POST_CAR_UNCACHEABLE)
+
+       /* Configure default memory type to uncacheable (UC) */
+       mov     $MTRR_DEF_TYPE_MSR, %ecx
+       rdmsr
+       /* Clear enable bits and set default type to UC */
+       and     $~(MTRR_DEF_TYPE_MASK | MTRR_DEF_TYPE_EN | \
+                MTRR_DEF_TYPE_FIX_EN), %eax
+       wrmsr
+
+       /*
+        * Configure MTRR_PHYS_MASK_HIGH for proper addressing above 4GB
+        * based on the physical address size supported for this processor
+        * This is based on read from CPUID EAX = 080000008h, EAX bits [7:0]
+        *
+        * Examples:
+        *  MTRR_PHYS_MASK_HIGH = 00000000Fh  For 36 bit addressing
+        *  MTRR_PHYS_MASK_HIGH = 0000000FFh  For 40 bit addressing
+        */
+
+       movl    $0x80000008, %eax       /* Address sizes leaf */
+       cpuid
+       sub     $32, %al
+       movzx   %al, %eax
+       xorl    %esi, %esi
+       bts     %eax, %esi
+       dec     %esi                    /* esi <- MTRR_PHYS_MASK_HIGH */
+
+       post_code(POST_CAR_BASE_ADDRESS)
+
+#if IS_POWER_OF_2(CONFIG_DCACHE_RAM_SIZE)
+       /* Configure CAR region as write-back (WB) */
+       mov     $MTRR_PHYS_BASE_MSR(0), %ecx
+       mov     $CONFIG_DCACHE_RAM_BASE, %eax
+       or      $MTRR_TYPE_WRBACK, %eax
+       xor     %edx,%edx
+       wrmsr
+
+       /* Configure the MTRR mask for the size region */
+       mov     $MTRR_PHYS_MASK(0), %ecx
+       mov     $CONFIG_DCACHE_RAM_SIZE, %eax   /* size mask */
+       dec     %eax
+       not     %eax
+       or      $MTRR_PHYS_MASK_VALID, %eax
+       movl    %esi, %edx      /* edx <- MTRR_PHYS_MASK_HIGH */
+       wrmsr
+#elif (CONFIG_DCACHE_RAM_SIZE == 768 * KiB) /* 768 KiB */
+       /* Configure CAR region as write-back (WB) */
+       mov     $MTRR_PHYS_BASE_MSR(0), %ecx
+       mov     $CONFIG_DCACHE_RAM_BASE, %eax
+       or      $MTRR_TYPE_WRBACK, %eax
+       xor     %edx,%edx
+       wrmsr
+
+       mov     $MTRR_PHYS_MASK_MSR(0), %ecx
+       mov     $(512 * KiB), %eax      /* size mask */
+       dec     %eax
+       not     %eax
+       or      $MTRR_PHYS_MASK_VALID, %eax
+       movl    %esi, %edx      /* edx <- MTRR_PHYS_MASK_HIGH */
+       wrmsr
+
+       mov     $MTRR_PHYS_BASE_MSR(1), %ecx
+       mov     $(CONFIG_DCACHE_RAM_BASE + 512 * KiB), %eax
+       or      $MTRR_TYPE_WRBACK, %eax
+       xor     %edx,%edx
+       wrmsr
+
+       mov     $MTRR_PHYS_MASK_MSR(1), %ecx
+       mov     $(256 * KiB), %eax      /* size mask */
+       dec     %eax
+       not     %eax
+       or      $MTRR_PHYS_MASK_VALID, %eax
+       movl    %esi, %edx      /* edx <- MTRR_PHYS_MASK_HIGH */
+       wrmsr
+#else
+#error "DCACHE_RAM_SIZE is not a power of 2 and setup code is missing"
+#endif
+       post_code(POST_CAR_FILL)
+
+       /* Enable variable MTRRs */
+       mov     $MTRR_DEF_TYPE_MSR, %ecx
+       rdmsr
+       or      $MTRR_DEF_TYPE_EN, %eax
+       wrmsr
+
+       /* Enable caching */
+       mov     %cr0, %eax
+       and     $~(X86_CR0_CD | X86_CR0_NW), %eax
+       invd
+       mov     %eax, %cr0
+
+#if IS_ENABLED(CONFIG_INTEL_CAR_NEM)
+       jmp     car_nem
+#elif IS_ENABLED(CONFIG_INTEL_CAR_CQOS)
+       jmp     car_cqos
+#elif IS_ENABLED(CONFIG_INTEL_CAR_NEM_ENHANCED)
+       jmp     car_nem_enhanced
+#else
+#error "No CAR mechanism selected:
+#endif
+       jmp     car_init_ret
+
+fixed_mtrr_list:
+       .word   MTRR_FIX_64K_00000_MSR
+       .word   MTRR_FIX_16K_80000_MSR
+       .word   MTRR_FIX_16K_A0000_MSR
+       .word   MTRR_FIX_4K_C0000_MSR
+       .word   MTRR_FIX_4K_C8000_MSR
+       .word   MTRR_FIX_4K_D0000_MSR
+       .word   MTRR_FIX_4K_D8000_MSR
+       .word   MTRR_FIX_4K_E0000_MSR
+       .word   MTRR_FIX_4K_E8000_MSR
+       .word   MTRR_FIX_4K_F0000_MSR
+       .word   MTRR_FIX_4K_F8000_MSR
+fixed_mtrr_list_size = . - fixed_mtrr_list
+
+#if IS_ENABLED(CONFIG_INTEL_CAR_NEM)
+.global car_nem
+car_nem:
+       /* Disable cache eviction (setup stage) */
+       mov     $MSR_EVICT_CTL, %ecx
+       rdmsr
+       or      $0x1, %eax
+       wrmsr
+
+       post_code(0x26)
+
+       /* Clear the cache memory region. This will also fill up the cache */
+       movl    $CONFIG_DCACHE_RAM_BASE, %edi
+       movl    $CONFIG_DCACHE_RAM_SIZE, %ecx
+       shr     $0x02, %ecx
+       xor     %eax, %eax
+       cld
+       rep     stosl
+
+       post_code(0x27)
+
+       /* Disable cache eviction (run stage) */
+       mov     $MSR_EVICT_CTL, %ecx
+       rdmsr
+       or      $0x2, %eax
+       wrmsr
+
+       post_code(0x28)
+
+       jmp     car_init_ret
+
+#elif IS_ENABLED(CONFIG_INTEL_CAR_CQOS)
+.global car_cqos
+car_cqos:
+       /*
+        * Create CBM_LEN_MASK based on CBM_LEN
+        * Get CPUID.(EAX=10H, ECX=2H):EAX.CBM_LEN[bits 4:0]
+        */
+       mov     $0x10, %eax
+       mov     $0x2,  %ecx
+       cpuid
+       and     $0x1f, %eax
+       add     $1, %al
+
+       mov     $1, %ebx
+       mov     %al, %cl
+       shl     %cl, %ebx
+       sub     $1, %ebx
+
+       /* Store the CBM_LEN_MASK in mm3 for later use */
+       movd    %ebx, %mm3
+
+       /*
+        * Disable both L1 and L2 prefetcher. For yet-to-understood reason,
+        * prefetchers slow down filling cache with rep stos in CQOS mode.
+        */
+       mov     $MSR_PREFETCH_CTL, %ecx
+       rdmsr
+       or      $(PREFETCH_L1_DISABLE | PREFETCH_L2_DISABLE), %eax
+       wrmsr
+
+#if (CONFIG_DCACHE_RAM_SIZE == CONFIG_L2_CACHE_SIZE)
+/*
+ * If CAR size is set to full L2 size, mask is calculated as all-zeros.
+ * This is not supported by the CPU/uCode.
+ */
+#error "CQOS CAR may not use whole L2 cache area"
+#endif
+
+       /* Calculate how many bits to be used for CAR */
+       xor     %edx, %edx
+       mov     $CONFIG_DCACHE_RAM_SIZE, %eax   /* dividend */
+       mov     $CONFIG_CACHE_QOS_SIZE_PER_BIT, %ecx    /* divisor */
+       div     %ecx            /* result is in eax */
+       mov     %eax, %ecx      /* save to ecx */
+       mov     $1, %ebx
+       shl     %cl, %ebx
+       sub     $1, %ebx        /* resulting mask is is in ebx */
+
+       /* Set this mask for initial cache fill */
+       mov     $MSR_L2_QOS_MASK(0), %ecx
+       rdmsr
+       mov     %ebx, %eax
+       wrmsr
+
+       /* Set CLOS selector to 0 */
+       mov     $MSR_IA32_PQR_ASSOC, %ecx
+       rdmsr
+       and     $~MSR_IA32_PQR_ASSOC_MASK, %edx /* select mask 0 */
+       wrmsr
+
+       /* We will need to block CAR region from evicts */
+       mov     $MSR_L2_QOS_MASK(1), %ecx
+       rdmsr
+       /* Invert bits that are to be used for cache */
+       mov     %ebx, %eax
+       xor     $~0, %eax                       /* invert 32 bits */
+
+       /*
+        * Use CBM_LEN_MASK stored in mm3 to set bits based on Capacity Bit
+        * Mask Length.
+        */
+       movd    %mm3, %ebx
+       and     %ebx, %eax
+       wrmsr
+
+       post_code(0x26)
+
+       /* Clear the cache memory region. This will also fill up the cache */
+       movl    $CONFIG_DCACHE_RAM_BASE, %edi
+       movl    $CONFIG_DCACHE_RAM_SIZE, %ecx
+       shr     $0x02, %ecx
+       xor     %eax, %eax
+       cld
+       rep     stosl
+
+       post_code(0x27)
+
+       /* Cache is populated. Use mask 1 that will block evicts */
+       mov     $MSR_IA32_PQR_ASSOC, %ecx
+       rdmsr
+       and     $~MSR_IA32_PQR_ASSOC_MASK, %edx /* clear index bits first */
+       or      $1, %edx                        /* select mask 1 */
+       wrmsr
+
+       /* Enable prefetchers */
+       mov     $MSR_PREFETCH_CTL, %ecx
+       rdmsr
+       and     $~(PREFETCH_L1_DISABLE | PREFETCH_L2_DISABLE), %eax
+       wrmsr
+
+       post_code(0x28)
+
+       jmp     car_init_ret
+
+#elif IS_ENABLED(CONFIG_INTEL_CAR_NEM_ENHANCED)
+.global car_nem_enhanced
+car_nem_enhanced:
+       /* Disable cache eviction (setup stage) */
+       mov     $MSR_EVICT_CTL, %ecx
+       rdmsr
+       or      $0x1, %eax
+       wrmsr
+       post_code(0x26)
+
+       /* Create n-way set associativity of cache */
+       xorl    %edi, %edi
+find_llc_subleaf:
+       movl    %edi, %ecx
+       movl    $0x04, %eax
+       cpuid
+       inc     %edi
+       and     $0xe0, %al      /* EAX[7:5] = Cache Level */
+       cmp     $0x60, %al      /* Check to see if it is LLC */
+       jnz     find_llc_subleaf
+
+       /*
+        * Set MSR 0xC91 IA32_L3_MASK_! = 0xE/0xFE/0xFFE/0xFFFE
+        * for 4/8/16 way of LLC
+       */
+       shr     $22, %ebx
+       inc     %ebx
+       /* Calculate n-way associativity of LLC */
+       mov     %bl, %cl
+
+       /*
+        * Maximizing RO cacheability while locking in the CAR to a
+        * single way since that particular way won't be victim candidate
+        * for evictions.
+        * This has been done after programing LLC_WAY_MASK_1 MSR
+        * with desired LLC way as mentioned below.
+        *
+        * Hence create Code and Data Size as per request
+        * Code Size (RO) : Up to 16M
+        * Data Size (RW) : Up to 256K
+        */
+       movl    $0x01, %eax
+       /*
+        * LLC Ways -> LLC_WAY_MASK_1:
+        *  4: 0x000E
+        *  8: 0x00FE
+        * 12: 0x0FFE
+        * 16: 0xFFFE
+        *
+        * These MSRs contain one bit per each way of LLC
+        * - If this bit is '0' - the way is protected from eviction
+        * - If this bit is '1' - the way is not protected from eviction
+        */
+       shl     %cl, %eax
+       subl    $0x02, %eax
+       movl    $MSR_IA32_L3_MASK_1, %ecx
+       xorl    %edx, %edx
+       wrmsr
+       /*
+        * Set MSR 0xC92 IA32_L3_MASK_2 = 0x1
+        *
+        * For SKL SOC, data size remains 256K consistently.
+        * Hence, creating 1-way associative cache for Data
+       */
+       mov     $MSR_IA32_L3_MASK_2, %ecx
+       mov     $0x01, %eax
+       xorl    %edx, %edx
+       wrmsr
+       /*
+        * Set MSR_IA32_PQR_ASSOC = 0x02
+        *
+        * Possible values:
+        * 0: Default value, no way mask should be applied
+        * 1: Apply way mask 1 to LLC
+        * 2: Apply way mask 2 to LLC
+        * 3: Shouldn't be use in NEM Mode
+        */
+       movl    $MSR_IA32_PQR_ASSOC, %ecx
+       movl    $0x02, %eax
+       xorl    %edx, %edx
+       wrmsr
+
+       movl    $CONFIG_DCACHE_RAM_BASE, %edi
+       movl    $CONFIG_DCACHE_RAM_SIZE, %ecx
+       shr     $0x02, %ecx
+       xor     %eax, %eax
+       cld
+       rep     stosl
+       /*
+        * Set MSR_IA32_PQR_ASSOC = 0x01
+        * At this stage we apply LLC_WAY_MASK_1 to the cache.
+        * i.e. way 0 is protected from eviction.
+       */
+       movl    $MSR_IA32_PQR_ASSOC, %ecx
+       movl    $0x01, %eax
+       xorl    %edx, %edx
+       wrmsr
+
+       post_code(0x27)
+       /*
+        * Enable No-Eviction Mode Run State by setting
+        * NO_EVICT_MODE MSR 2E0h bit [1] = '1'.
+        */
+
+       movl    $MSR_EVICT_CTL, %ecx
+       rdmsr
+       orl     $0x02, %eax
+       wrmsr
+
+       post_code(0x28)
+
+       jmp     car_init_ret
+#endif
+
+#if CONFIG_IS_ENABLED(X86_16BIT_INIT)
+_dt_ucode_base_size:
+       /* These next two fields are filled in by binman */
+.globl ucode_base
+ucode_base:    /* Declared in microcode.h */
+       .long   0                       /* microcode base */
+.globl ucode_size
+ucode_size:    /* Declared in microcode.h */
+       .long   0                       /* microcode size */
+       .long   CONFIG_SYS_MONITOR_BASE /* code region base */
+       .long   CONFIG_SYS_MONITOR_LEN  /* code region size */
+#endif
diff --git a/arch/x86/cpu/intel_common/car2_uninit.S b/arch/x86/cpu/intel_common/car2_uninit.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..aba3a53
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,87 @@
+/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
+/*
+ * Copyright 2017 Intel Corp.
+ * Copyright 2019 Google LLC
+ * Taken from coreboot file exit_car.S
+ */
+
+#include <config.h>
+#include <asm/msr-index.h>
+#include <asm/mtrr.h>
+
+.text
+.global car_uninit
+car_uninit:
+
+       /*
+        * Retrieve return address from stack as it will get trashed below if
+        * execution is utilizing the cache-as-ram stack.
+        */
+       pop     %ebx
+
+       /* Disable MTRRs */
+       mov     $(MTRR_DEF_TYPE_MSR), %ecx
+       rdmsr
+       and     $(~(MTRR_DEF_TYPE_EN | MTRR_DEF_TYPE_FIX_EN)), %eax
+       wrmsr
+
+#ifdef CONFIG_INTEL_CAR_NEM
+.global car_nem_teardown
+car_nem_teardown:
+
+       /* invalidate cache contents */
+       invd
+
+       /* Knock down bit 1 then bit 0 of NEM control not combining steps */
+       mov     $(MSR_EVICT_CTL), %ecx
+       rdmsr
+       and     $(~(1 << 1)), %eax
+       wrmsr
+       and     $(~(1 << 0)), %eax
+       wrmsr
+
+#elif IS_ENABLED(CONFIG_INTEL_CAR_CQOS)
+.global car_cqos_teardown
+car_cqos_teardown:
+
+       /* Go back to all-evicting mode, set both masks to all-1s */
+       mov     $MSR_L2_QOS_MASK(0), %ecx
+       rdmsr
+       mov     $~0, %al
+       wrmsr
+
+       mov     $MSR_L2_QOS_MASK(1), %ecx
+       rdmsr
+       mov     $~0, %al
+       wrmsr
+
+       /* Reset CLOS selector to 0 */
+       mov     $MSR_IA32_PQR_ASSOC, %ecx
+       rdmsr
+       and     $~MSR_IA32_PQR_ASSOC_MASK, %edx
+       wrmsr
+
+#elif IS_ENABLED(CONFIG_INTEL_CAR_NEM_ENHANCED)
+.global car_nem_enhanced_teardown
+car_nem_enhanced_teardown:
+
+       /* invalidate cache contents */
+       invd
+
+       /* Knock down bit 1 then bit 0 of NEM control not combining steps */
+       mov     $(MSR_EVICT_CTL), %ecx
+       rdmsr
+       and     $(~(1 << 1)), %eax
+       wrmsr
+       and     $(~(1 << 0)), %eax
+       wrmsr
+
+       /* Reset CLOS selector to 0 */
+       mov     $IA32_PQR_ASSOC, %ecx
+       rdmsr
+       and     $~IA32_PQR_ASSOC_MASK, %edx
+       wrmsr
+#endif
+
+       /* Return to caller */
+       jmp     *%ebx
index f1d9977..d7b6836 100644 (file)
@@ -25,8 +25,6 @@
 /* Length of the public header on Intel microcode blobs */
 #define UCODE_HEADER_LEN       0x30
 
-#ifndef __ASSEMBLY__
-
 /*
  * This register is documented in (for example) the Intel Atom Processor E3800
  * Product Family Datasheet in "PCU - Power Management Controller (PMC)".
  */
 #define IO_PORT_RESET          0xcf9
 
-enum {
-       SYS_RST         = 1 << 1,       /* 0 for soft reset, 1 for hard reset */
-       RST_CPU         = 1 << 2,       /* initiate reset */
-       FULL_RST        = 1 << 3,       /* full power cycle */
-};
+#define SYS_RST                (1 << 1)        /* 0 for soft reset, 1 for hard reset */
+#define RST_CPU                (1 << 2)        /* initiate reset */
+#define FULL_RST       (1 << 3)        /* full power cycle */
+
+#ifndef __ASSEMBLY__
 
 static inline __attribute__((always_inline)) void cpu_hlt(void)
 {