[PATCH] i386: Use per-cpu GDT immediately upon boot
[safe/jmp/linux-2.6] / arch / i386 / kernel / cpu / common.c
index b995424..fd6b079 100644 (file)
@@ -4,37 +4,68 @@
 #include <linux/smp.h>
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/percpu.h>
+#include <linux/bootmem.h>
 #include <asm/semaphore.h>
 #include <asm/processor.h>
 #include <asm/i387.h>
 #include <asm/msr.h>
 #include <asm/io.h>
 #include <asm/mmu_context.h>
+#include <asm/mtrr.h>
+#include <asm/mce.h>
 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 #include <asm/mpspec.h>
 #include <asm/apic.h>
 #include <mach_apic.h>
 #endif
+#include <asm/pda.h>
 
 #include "cpu.h"
 
-DEFINE_PER_CPU(struct desc_struct, cpu_gdt_table[GDT_ENTRIES]);
-EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(cpu_gdt_table);
+DEFINE_PER_CPU(struct Xgt_desc_struct, cpu_gdt_descr);
+EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(cpu_gdt_descr);
 
-DEFINE_PER_CPU(unsigned char, cpu_16bit_stack[CPU_16BIT_STACK_SIZE]);
-EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(cpu_16bit_stack);
+DEFINE_PER_CPU(struct desc_struct, cpu_gdt[GDT_ENTRIES]) = {
+       [GDT_ENTRY_KERNEL_CS] = { 0x0000ffff, 0x00cf9a00 },
+       [GDT_ENTRY_KERNEL_DS] = { 0x0000ffff, 0x00cf9200 },
+       [GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS] = { 0x0000ffff, 0x00cffa00 },
+       [GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS] = { 0x0000ffff, 0x00cff200 },
+       /*
+        * Segments used for calling PnP BIOS have byte granularity.
+        * They code segments and data segments have fixed 64k limits,
+        * the transfer segment sizes are set at run time.
+        */
+       [GDT_ENTRY_PNPBIOS_CS32] = { 0x0000ffff, 0x00409a00 },/* 32-bit code */
+       [GDT_ENTRY_PNPBIOS_CS16] = { 0x0000ffff, 0x00009a00 },/* 16-bit code */
+       [GDT_ENTRY_PNPBIOS_DS] = { 0x0000ffff, 0x00009200 }, /* 16-bit data */
+       [GDT_ENTRY_PNPBIOS_TS1] = { 0x00000000, 0x00009200 },/* 16-bit data */
+       [GDT_ENTRY_PNPBIOS_TS2] = { 0x00000000, 0x00009200 },/* 16-bit data */
+       /*
+        * The APM segments have byte granularity and their bases
+        * are set at run time.  All have 64k limits.
+        */
+       [GDT_ENTRY_APMBIOS_BASE] = { 0x0000ffff, 0x00409a00 },/* 32-bit code */
+       /* 16-bit code */
+       [GDT_ENTRY_APMBIOS_BASE+1] = { 0x0000ffff, 0x00009a00 },
+       [GDT_ENTRY_APMBIOS_BASE+2] = { 0x0000ffff, 0x00409200 }, /* data */
 
-static int cachesize_override __initdata = -1;
-static int disable_x86_fxsr __initdata = 0;
-static int disable_x86_serial_nr __initdata = 1;
+       [GDT_ENTRY_ESPFIX_SS] = { 0x00000000, 0x00c09200 },
+       [GDT_ENTRY_PDA] = { 0x00000000, 0x00c09200 }, /* set in setup_pda */
+};
 
-struct cpu_dev * cpu_devs[X86_VENDOR_NUM] = {};
+DEFINE_PER_CPU(struct i386_pda, _cpu_pda);
+EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_cpu_pda);
 
-extern void mcheck_init(struct cpuinfo_x86 *c);
+static int cachesize_override __cpuinitdata = -1;
+static int disable_x86_fxsr __cpuinitdata;
+static int disable_x86_serial_nr __cpuinitdata = 1;
+static int disable_x86_sep __cpuinitdata;
+
+struct cpu_dev * cpu_devs[X86_VENDOR_NUM] = {};
 
 extern int disable_pse;
 
-static void default_init(struct cpuinfo_x86 * c)
+static void __cpuinit default_init(struct cpuinfo_x86 * c)
 {
        /* Not much we can do here... */
        /* Check if at least it has cpuid */
@@ -47,10 +78,11 @@ static void default_init(struct cpuinfo_x86 * c)
        }
 }
 
-static struct cpu_dev default_cpu = {
+static struct cpu_dev __cpuinitdata default_cpu = {
        .c_init = default_init,
+       .c_vendor = "Unknown",
 };
-static struct cpu_dev * this_cpu = &default_cpu;
+static struct cpu_dev * this_cpu __cpuinitdata = &default_cpu;
 
 static int __init cachesize_setup(char *str)
 {
@@ -59,7 +91,7 @@ static int __init cachesize_setup(char *str)
 }
 __setup("cachesize=", cachesize_setup);
 
-int __init get_model_name(struct cpuinfo_x86 *c)
+int __cpuinit get_model_name(struct cpuinfo_x86 *c)
 {
        unsigned int *v;
        char *p, *q;
@@ -89,7 +121,7 @@ int __init get_model_name(struct cpuinfo_x86 *c)
 }
 
 
-void __init display_cacheinfo(struct cpuinfo_x86 *c)
+void __cpuinit display_cacheinfo(struct cpuinfo_x86 *c)
 {
        unsigned int n, dummy, ecx, edx, l2size;
 
@@ -130,7 +162,7 @@ void __init display_cacheinfo(struct cpuinfo_x86 *c)
 /* in particular, if CPUID levels 0x80000002..4 are supported, this isn't used */
 
 /* Look up CPU names by table lookup. */
-static char __init *table_lookup_model(struct cpuinfo_x86 *c)
+static char __cpuinit *table_lookup_model(struct cpuinfo_x86 *c)
 {
        struct cpu_model_info *info;
 
@@ -151,10 +183,11 @@ static char __init *table_lookup_model(struct cpuinfo_x86 *c)
 }
 
 
-void __init get_cpu_vendor(struct cpuinfo_x86 *c, int early)
+static void __cpuinit get_cpu_vendor(struct cpuinfo_x86 *c, int early)
 {
        char *v = c->x86_vendor_id;
        int i;
+       static int printed;
 
        for (i = 0; i < X86_VENDOR_NUM; i++) {
                if (cpu_devs[i]) {
@@ -164,21 +197,45 @@ void __init get_cpu_vendor(struct cpuinfo_x86 *c, int early)
                                c->x86_vendor = i;
                                if (!early)
                                        this_cpu = cpu_devs[i];
-                               break;
+                               return;
                        }
                }
        }
+       if (!printed) {
+               printed++;
+               printk(KERN_ERR "CPU: Vendor unknown, using generic init.\n");
+               printk(KERN_ERR "CPU: Your system may be unstable.\n");
+       }
+       c->x86_vendor = X86_VENDOR_UNKNOWN;
+       this_cpu = &default_cpu;
 }
 
 
 static int __init x86_fxsr_setup(char * s)
 {
+       /* Tell all the other CPU's to not use it... */
        disable_x86_fxsr = 1;
+
+       /*
+        * ... and clear the bits early in the boot_cpu_data
+        * so that the bootup process doesn't try to do this
+        * either.
+        */
+       clear_bit(X86_FEATURE_FXSR, boot_cpu_data.x86_capability);
+       clear_bit(X86_FEATURE_XMM, boot_cpu_data.x86_capability);
        return 1;
 }
 __setup("nofxsr", x86_fxsr_setup);
 
 
+static int __init x86_sep_setup(char * s)
+{
+       disable_x86_sep = 1;
+       return 1;
+}
+__setup("nosep", x86_sep_setup);
+
+
 /* Standard macro to see if a specific flag is changeable */
 static inline int flag_is_changeable_p(u32 flag)
 {
@@ -202,57 +259,59 @@ static inline int flag_is_changeable_p(u32 flag)
 
 
 /* Probe for the CPUID instruction */
-static int __init have_cpuid_p(void)
+static int __cpuinit have_cpuid_p(void)
 {
        return flag_is_changeable_p(X86_EFLAGS_ID);
 }
 
-/* Do minimum CPU detection early.
-   Fields really needed: vendor, cpuid_level, family, model, mask, cache alignment.
-   The others are not touched to avoid unwanted side effects. */
-static void __init early_cpu_detect(void)
+void __init cpu_detect(struct cpuinfo_x86 *c)
 {
-       struct cpuinfo_x86 *c = &boot_cpu_data;
-
-       c->x86_cache_alignment = 32;
-
-       if (!have_cpuid_p())
-               return;
-
        /* Get vendor name */
        cpuid(0x00000000, &c->cpuid_level,
              (int *)&c->x86_vendor_id[0],
              (int *)&c->x86_vendor_id[8],
              (int *)&c->x86_vendor_id[4]);
 
-       get_cpu_vendor(c, 1);
-
        c->x86 = 4;
        if (c->cpuid_level >= 0x00000001) {
                u32 junk, tfms, cap0, misc;
                cpuid(0x00000001, &tfms, &misc, &junk, &cap0);
                c->x86 = (tfms >> 8) & 15;
                c->x86_model = (tfms >> 4) & 15;
-               if (c->x86 == 0xf) {
+               if (c->x86 == 0xf)
                        c->x86 += (tfms >> 20) & 0xff;
+               if (c->x86 >= 0x6)
                        c->x86_model += ((tfms >> 16) & 0xF) << 4;
-               }
                c->x86_mask = tfms & 15;
                if (cap0 & (1<<19))
                        c->x86_cache_alignment = ((misc >> 8) & 0xff) * 8;
        }
+}
 
-       early_intel_workaround(c);
+/* Do minimum CPU detection early.
+   Fields really needed: vendor, cpuid_level, family, model, mask, cache alignment.
+   The others are not touched to avoid unwanted side effects.
 
-#ifdef CONFIG_X86_HT
-       phys_proc_id[smp_processor_id()] = (cpuid_ebx(1) >> 24) & 0xff;
-#endif
+   WARNING: this function is only called on the BP.  Don't add code here
+   that is supposed to run on all CPUs. */
+static void __init early_cpu_detect(void)
+{
+       struct cpuinfo_x86 *c = &boot_cpu_data;
+
+       c->x86_cache_alignment = 32;
+
+       if (!have_cpuid_p())
+               return;
+
+       cpu_detect(c);
+
+       get_cpu_vendor(c, 1);
 }
 
-void __init generic_identify(struct cpuinfo_x86 * c)
+static void __cpuinit generic_identify(struct cpuinfo_x86 * c)
 {
        u32 tfms, xlvl;
-       int junk;
+       int ebx;
 
        if (have_cpuid_p()) {
                /* Get vendor name */
@@ -268,16 +327,23 @@ void __init generic_identify(struct cpuinfo_x86 * c)
                /* Intel-defined flags: level 0x00000001 */
                if ( c->cpuid_level >= 0x00000001 ) {
                        u32 capability, excap;
-                       cpuid(0x00000001, &tfms, &junk, &excap, &capability);
+                       cpuid(0x00000001, &tfms, &ebx, &excap, &capability);
                        c->x86_capability[0] = capability;
                        c->x86_capability[4] = excap;
                        c->x86 = (tfms >> 8) & 15;
                        c->x86_model = (tfms >> 4) & 15;
-                       if (c->x86 == 0xf) {
+                       if (c->x86 == 0xf)
                                c->x86 += (tfms >> 20) & 0xff;
+                       if (c->x86 >= 0x6)
                                c->x86_model += ((tfms >> 16) & 0xF) << 4;
-                       } 
                        c->x86_mask = tfms & 15;
+#ifdef CONFIG_X86_HT
+                       c->apicid = phys_pkg_id((ebx >> 24) & 0xFF, 0);
+#else
+                       c->apicid = (ebx >> 24) & 0xFF;
+#endif
+                       if (c->x86_capability[0] & (1<<19))
+                               c->x86_clflush_size = ((ebx >> 8) & 0xff) * 8;
                } else {
                        /* Have CPUID level 0 only - unheard of */
                        c->x86 = 4;
@@ -294,9 +360,15 @@ void __init generic_identify(struct cpuinfo_x86 * c)
                                get_model_name(c); /* Default name */
                }
        }
+
+       early_intel_workaround(c);
+
+#ifdef CONFIG_X86_HT
+       c->phys_proc_id = (cpuid_ebx(1) >> 24) & 0xff;
+#endif
 }
 
-static void __init squash_the_stupid_serial_number(struct cpuinfo_x86 *c)
+static void __cpuinit squash_the_stupid_serial_number(struct cpuinfo_x86 *c)
 {
        if (cpu_has(c, X86_FEATURE_PN) && disable_x86_serial_nr ) {
                /* Disable processor serial number */
@@ -324,7 +396,7 @@ __setup("serialnumber", x86_serial_nr_setup);
 /*
  * This does the hard work of actually picking apart the CPU stuff...
  */
-void __init identify_cpu(struct cpuinfo_x86 *c)
+void __cpuinit identify_cpu(struct cpuinfo_x86 *c)
 {
        int i;
 
@@ -335,7 +407,8 @@ void __init identify_cpu(struct cpuinfo_x86 *c)
        c->x86_model = c->x86_mask = 0; /* So far unknown... */
        c->x86_vendor_id[0] = '\0'; /* Unset */
        c->x86_model_id[0] = '\0';  /* Unset */
-       c->x86_num_cores = 1;
+       c->x86_max_cores = 1;
+       c->x86_clflush_size = 32;
        memset(&c->x86_capability, 0, sizeof c->x86_capability);
 
        if (!have_cpuid_p()) {
@@ -394,6 +467,10 @@ void __init identify_cpu(struct cpuinfo_x86 *c)
                clear_bit(X86_FEATURE_XMM, c->x86_capability);
        }
 
+       /* SEP disabled? */
+       if (disable_x86_sep)
+               clear_bit(X86_FEATURE_SEP, c->x86_capability);
+
        if (disable_pse)
                clear_bit(X86_FEATURE_PSE, c->x86_capability);
 
@@ -406,7 +483,7 @@ void __init identify_cpu(struct cpuinfo_x86 *c)
                else
                        /* Last resort... */
                        sprintf(c->x86_model_id, "%02x/%02x",
-                               c->x86_vendor, c->x86_model);
+                               c->x86, c->x86_model);
        }
 
        /* Now the feature flags better reflect actual CPU features! */
@@ -429,68 +506,65 @@ void __init identify_cpu(struct cpuinfo_x86 *c)
        }
 
        /* Init Machine Check Exception if available. */
-#ifdef CONFIG_X86_MCE
        mcheck_init(c);
-#endif
+
+       if (c == &boot_cpu_data)
+               sysenter_setup();
+       enable_sep_cpu();
+
+       if (c == &boot_cpu_data)
+               mtrr_bp_init();
+       else
+               mtrr_ap_init();
 }
 
 #ifdef CONFIG_X86_HT
-void __init detect_ht(struct cpuinfo_x86 *c)
+void __cpuinit detect_ht(struct cpuinfo_x86 *c)
 {
        u32     eax, ebx, ecx, edx;
-       int     index_msb, tmp;
-       int     cpu = smp_processor_id();
+       int     index_msb, core_bits;
+
+       cpuid(1, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 
        if (!cpu_has(c, X86_FEATURE_HT) || cpu_has(c, X86_FEATURE_CMP_LEGACY))
                return;
 
-       cpuid(1, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
        smp_num_siblings = (ebx & 0xff0000) >> 16;
 
        if (smp_num_siblings == 1) {
                printk(KERN_INFO  "CPU: Hyper-Threading is disabled\n");
        } else if (smp_num_siblings > 1 ) {
-               index_msb = 31;
 
                if (smp_num_siblings > NR_CPUS) {
-                       printk(KERN_WARNING "CPU: Unsupported number of the siblings %d", smp_num_siblings);
+                       printk(KERN_WARNING "CPU: Unsupported number of the "
+                                       "siblings %d", smp_num_siblings);
                        smp_num_siblings = 1;
                        return;
                }
-               tmp = smp_num_siblings;
-               while ((tmp & 0x80000000 ) == 0) {
-                       tmp <<=1 ;
-                       index_msb--;
-               }
-               if (smp_num_siblings & (smp_num_siblings - 1))
-                       index_msb++;
-               phys_proc_id[cpu] = phys_pkg_id((ebx >> 24) & 0xFF, index_msb);
+
+               index_msb = get_count_order(smp_num_siblings);
+               c->phys_proc_id = phys_pkg_id((ebx >> 24) & 0xFF, index_msb);
 
                printk(KERN_INFO  "CPU: Physical Processor ID: %d\n",
-                      phys_proc_id[cpu]);
+                      c->phys_proc_id);
 
-               smp_num_siblings = smp_num_siblings / c->x86_num_cores;
+               smp_num_siblings = smp_num_siblings / c->x86_max_cores;
 
-               tmp = smp_num_siblings;
-               index_msb = 31;
-               while ((tmp & 0x80000000) == 0) {
-                       tmp <<=1 ;
-                       index_msb--;
-               }
+               index_msb = get_count_order(smp_num_siblings) ;
 
-               if (smp_num_siblings & (smp_num_siblings - 1))
-                       index_msb++;
+               core_bits = get_count_order(c->x86_max_cores);
 
-               cpu_core_id[cpu] = phys_pkg_id((ebx >> 24) & 0xFF, index_msb);
+               c->cpu_core_id = phys_pkg_id((ebx >> 24) & 0xFF, index_msb) &
+                                              ((1 << core_bits) - 1);
 
-               if (c->x86_num_cores > 1)
+               if (c->x86_max_cores > 1)
                        printk(KERN_INFO  "CPU: Processor Core ID: %d\n",
-                              cpu_core_id[cpu]);
+                              c->cpu_core_id);
        }
 }
 #endif
 
-void __init print_cpu_info(struct cpuinfo_x86 *c)
+void __cpuinit print_cpu_info(struct cpuinfo_x86 *c)
 {
        char *vendor = NULL;
 
@@ -513,7 +587,7 @@ void __init print_cpu_info(struct cpuinfo_x86 *c)
                printk("\n");
 }
 
-cpumask_t cpu_initialized __initdata = CPU_MASK_NONE;
+cpumask_t cpu_initialized __cpuinitdata = CPU_MASK_NONE;
 
 /* This is hacky. :)
  * We're emulating future behavior.
@@ -554,23 +628,33 @@ void __init early_cpu_init(void)
        disable_pse = 1;
 #endif
 }
-/*
- * cpu_init() initializes state that is per-CPU. Some data is already
- * initialized (naturally) in the bootstrap process, such as the GDT
- * and IDT. We reload them nevertheless, this function acts as a
- * 'CPU state barrier', nothing should get across.
- */
-void __init cpu_init (void)
+
+/* Make sure %gs is initialized properly in idle threads */
+struct pt_regs * __devinit idle_regs(struct pt_regs *regs)
+{
+       memset(regs, 0, sizeof(struct pt_regs));
+       regs->xfs = __KERNEL_PDA;
+       return regs;
+}
+
+/* Initial PDA used by boot CPU */
+struct i386_pda boot_pda = {
+       ._pda = &boot_pda,
+       .cpu_number = 0,
+       .pcurrent = &init_task,
+};
+
+/* Common CPU init for both boot and secondary CPUs */
+static void __cpuinit _cpu_init(int cpu, struct task_struct *curr)
 {
-       int cpu = smp_processor_id();
        struct tss_struct * t = &per_cpu(init_tss, cpu);
-       struct thread_struct *thread = &current->thread;
-       __u32 stk16_off = (__u32)&per_cpu(cpu_16bit_stack, cpu);
+       struct thread_struct *thread = &curr->thread;
 
        if (cpu_test_and_set(cpu, cpu_initialized)) {
                printk(KERN_WARNING "CPU#%d already initialized!\n", cpu);
                for (;;) local_irq_enable();
        }
+
        printk(KERN_INFO "Initializing CPU#%d\n", cpu);
 
        if (cpu_has_vme || cpu_has_tsc || cpu_has_de)
@@ -582,64 +666,37 @@ void __init cpu_init (void)
                set_in_cr4(X86_CR4_TSD);
        }
 
-       /*
-        * Initialize the per-CPU GDT with the boot GDT,
-        * and set up the GDT descriptor:
-        */
-       memcpy(&per_cpu(cpu_gdt_table, cpu), cpu_gdt_table,
-              GDT_SIZE);
-
-       /* Set up GDT entry for 16bit stack */
-       *(__u64 *)&(per_cpu(cpu_gdt_table, cpu)[GDT_ENTRY_ESPFIX_SS]) |=
-               ((((__u64)stk16_off) << 16) & 0x000000ffffff0000ULL) |
-               ((((__u64)stk16_off) << 32) & 0xff00000000000000ULL) |
-               (CPU_16BIT_STACK_SIZE - 1);
-
-       cpu_gdt_descr[cpu].size = GDT_SIZE - 1;
-       cpu_gdt_descr[cpu].address =
-           (unsigned long)&per_cpu(cpu_gdt_table, cpu);
-
-       /*
-        * Set up the per-thread TLS descriptor cache:
-        */
-       memcpy(thread->tls_array, &per_cpu(cpu_gdt_table, cpu),
-               GDT_ENTRY_TLS_ENTRIES * 8);
-
-       __asm__ __volatile__("lgdt %0" : : "m" (cpu_gdt_descr[cpu]));
-       __asm__ __volatile__("lidt %0" : : "m" (idt_descr));
-
-       /*
-        * Delete NT
-        */
-       __asm__("pushfl ; andl $0xffffbfff,(%esp) ; popfl");
+       load_idt(&idt_descr);
 
        /*
         * Set up and load the per-CPU TSS and LDT
         */
        atomic_inc(&init_mm.mm_count);
-       current->active_mm = &init_mm;
-       if (current->mm)
+       curr->active_mm = &init_mm;
+       if (curr->mm)
                BUG();
-       enter_lazy_tlb(&init_mm, current);
+       enter_lazy_tlb(&init_mm, curr);
 
        load_esp0(t, thread);
        set_tss_desc(cpu,t);
        load_TR_desc();
        load_LDT(&init_mm.context);
 
+#ifdef CONFIG_DOUBLEFAULT
        /* Set up doublefault TSS pointer in the GDT */
        __set_tss_desc(cpu, GDT_ENTRY_DOUBLEFAULT_TSS, &doublefault_tss);
+#endif
 
-       /* Clear %fs and %gs. */
-       asm volatile ("xorl %eax, %eax; movl %eax, %fs; movl %eax, %gs");
+       /* Clear %gs. */
+       asm volatile ("mov %0, %%gs" : : "r" (0));
 
        /* Clear all 6 debug registers: */
-
-#define CD(register) set_debugreg(0, register)
-
-       CD(0); CD(1); CD(2); CD(3); /* no db4 and db5 */; CD(6); CD(7);
-
-#undef CD
+       set_debugreg(0, 0);
+       set_debugreg(0, 1);
+       set_debugreg(0, 2);
+       set_debugreg(0, 3);
+       set_debugreg(0, 6);
+       set_debugreg(0, 7);
 
        /*
         * Force FPU initialization:
@@ -648,3 +705,38 @@ void __init cpu_init (void)
        clear_used_math();
        mxcsr_feature_mask_init();
 }
+
+/* Entrypoint to initialize secondary CPU */
+void __cpuinit secondary_cpu_init(void)
+{
+       int cpu = smp_processor_id();
+       struct task_struct *curr = current;
+
+       _cpu_init(cpu, curr);
+}
+
+/*
+ * cpu_init() initializes state that is per-CPU. Some data is already
+ * initialized (naturally) in the bootstrap process, such as the GDT
+ * and IDT. We reload them nevertheless, this function acts as a
+ * 'CPU state barrier', nothing should get across.
+ */
+void __cpuinit cpu_init(void)
+{
+       int cpu = smp_processor_id();
+       struct task_struct *curr = current;
+
+       _cpu_init(cpu, curr);
+}
+
+#ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
+void __cpuinit cpu_uninit(void)
+{
+       int cpu = raw_smp_processor_id();
+       cpu_clear(cpu, cpu_initialized);
+
+       /* lazy TLB state */
+       per_cpu(cpu_tlbstate, cpu).state = 0;
+       per_cpu(cpu_tlbstate, cpu).active_mm = &init_mm;
+}
+#endif