MTRR (Memory Type Range Register) の制御
2 May 1998
    著者：Richard Gooch <rgooch@atnf.csiro.au>
日本語訳：Hiroshi Kajisha <hkajisha@din.or.jp>
          野本浩一 <hng@ps.ksky.ne.jp>
    校正：武井伸光さん <takei@kondara.org>
          山下義之さん <dica@eurus.dti.ne.jp>
          森本淳さん <morimoto@xantia.citroen.org>

  Intel の Pentium Pro/Pentium II 上の Memory Type Range Registers
  (MTTRs) はプロセッサがメモリへアクセスする範囲を制御するために使うこ
  とが可能です。PCI あるいは AGP バス上のビデオ (VGA) カードを使ってい
  る場合、とても有用です。write-combining を有効にすると、PCI/AGP
  バスを占有する前に、バスへの書き込み転送を大きな転送へ連結することが
  行われます。これは画像の書き込み動作のパフォーマンスを 2.5 倍以上向
  上します。

  CONFIG_MTRR オプションは、MTRR を操作できるようにするためのファイル
  /proc/mtrr を作成します。通常、X サーバは MTRR を使用するはずです。
  これは合理的で一般的なインターフェースのはずなので、他のプロセッサの
  同様な制御レジスタも容易にサポートできるしょう。


/proc/mtrr のインターフェースは二つあります - 一つは人が読み書きできる
ASCII インターフェースです。もう一つは ioctl() インターフェースです。
ASCII インターフェースは MTRR の管理用のものです。ioctl() インターフェー
スは C プログラム (言い換えれば X サーバ) 用のものです。二つのインター
フェースを以下でコマンドおよび C のコードを用い、説明します。

===============================================================================
シェルから MTRR を読む -

% cat /proc/mtrr
reg00: base=0x00000000 (   0MB), size= 128MB: write-back, count=1
reg01: base=0x08000000 ( 128MB), size=  64MB: write-back, count=1
===============================================================================
シェルから MTRR を作る -
# echo "base=0xf8000000 size=0x400000 type=write-combining" > /proc/mtrr

そして、その結果は
% cat /proc/mtrr
reg00: base=0x00000000 (   0MB), size= 128MB: write-back, count=1
reg01: base=0x08000000 ( 128MB), size=  64MB: write-back, count=1
reg02: base=0xf8000000 (3968MB), size=   4MB: write-combining, count=1

これは、ベースアドレスが 0xf8000000 でサイズが 4 メガバイトのビデオ
RAM のものです。ベースアドレスを調べるには、リニアフレームバッファの
アドレスが示してある X サーバの出力を見る必要があります。通常次のよう
な行があります -

(--) S3: PCI: 968 rev 0, Linear FB @ 0xf8000000

X サーバからの値だけを使用するべきで、X サーバはフレームバッファのベー
スアドレスを動かすので、X サーバより報告される値だけが信頼できるという
ことに注意してください。

フレームバッファのサイズを調べるには (えっ、本当に知らないの？)、次の
行が示しています -

(--) S3: videoram:  4096k

4 メガバイト (16進数では 0x400000 バイト) です。MTRR の設定を自動で行
う XFree86 用のパッチは作成中です - 言い換えれば、X サーバは ioctl()
インターフェースを使用して /proc/mtrr を扱うようになるので、ユーザは何
もする必要がなくなります。商用 X サーバを使うなら、ベンダに MTRR のサ
ポートを追加するよう頼んでください。
===============================================================================
重なり合う MTRR を作る -

%echo "base=0xfb000000 size=0x1000000 type=write-combining" >/proc/mtrr
%echo "base=0xfb000000 size=0x1000 type=uncachable" >/proc/mtrr

そして、cat /proc/mtrr として結果を見ると -
reg00: base=0x00000000 (   0MB), size=  64MB: write-back, count=1
reg01: base=0xfb000000 (4016MB), size=  16MB: write-combining, count=1
reg02: base=0xfb000000 (4016MB), size=   4kB: uncachable, count=1

いくつかのカード (特に Voodoo グラフィックボード) は、レジスタが使用す
る 4 kb の領域を、ビデオ RAM の先頭から除外することが必要です。

注意：はじめに作った領域が type=write-combining の場合、
type=uncachable のみ作ることができます。
===============================================================================
シェルから MTRR を削除 -
% echo "disable=2" > /proc/mtrr
[訳注；この 2 は cat /proc/mtrr で見た reg ナンバーです。]
===============================================================================
ioctl() を使用して C プログラムから MTRR を読む -
[訳注；usage は mtrr-show です。]

/*  mtrr-show.c

    Source file for mtrr-show (example programme to show MTRRs using ioctl()'s)

    Copyright (C) 1997-1998  Richard Gooch

    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., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.

    Richard Gooch may be reached by email at  rgooch@atnf.csiro.au
    The postal address is:
      Richard Gooch, c/o ATNF, P. O. Box 76, Epping, N.S.W., 2121, Australia.
*/

/*
    This programme will use an ioctl() on /proc/mtrr to show the current MTRR
    settings. This is an alternative to reading /proc/mtrr.


    Written by      Richard Gooch   17-DEC-1997

    Last updated by Richard Gooch   2-MAY-1998


*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <errno.h>
#define MTRR_NEED_STRINGS
#include <asm/mtrr.h>

#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define ERRSTRING strerror (errno)


int main ()
{
    int fd;
    struct mtrr_gentry gentry;

    if ( ( fd = open ("/proc/mtrr", O_RDONLY, 0) ) == -1 )
    {
        if (errno == ENOENT)
        {
            fputs ("/proc/mtrr not found: not supported or you don't have a PPro?\n",
                   stderr);
            exit (1);
        }
        fprintf (stderr, "Error opening /proc/mtrr\t%s\n", ERRSTRING);
        exit (2);
    }
    for (gentry.regnum = 0; ioctl (fd, MTRRIOC_GET_ENTRY, &gentry) == 0;
         ++gentry.regnum)
    {
        if (gentry.size < 1)
        {
            fprintf (stderr, "Register: %u disabled\n", gentry.regnum);
            continue;
        }
        fprintf (stderr, "Register: %u base: 0x%lx size: 0x%lx type: %s\n",
                 gentry.regnum, gentry.base, gentry.size,
                 mtrr_strings[gentry.type]);
    }
    if (errno == EINVAL) exit (0);
    fprintf (stderr, "Error doing ioctl(2) on /dev/mtrr\t%s\n", ERRSTRING);
    exit (3);
}   /*  End Function main  */
===============================================================================
ioctl() を使用して C プログラムから MTRR を作る -
[訳注；このコードの ioctl() の引数について、MTRRIOC_ADD_ENTRY ではプロ
グラムは正常終了しますが何も起こりません。MTRRIOC_SET_ENTRY で追加され
ます。このことは著者に連絡済みです。
usage はコードのとおり mtrr-add base size type で、base, size ともに
0x を接頭につけても動き、type は include/asm/mtrr.h 内の
static char *mtrr_strings[MTRR_NUM_TYPES] で定義された文字列で引用符を
付けずに指定します。]

/*  mtrr-add.c

    Source file for mtrr-add (example programme to add an MTRRs using ioctl())

    Copyright (C) 1997-1998  Richard Gooch

    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., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.

    Richard Gooch may be reached by email at  rgooch@atnf.csiro.au
    The postal address is:
      Richard Gooch, c/o ATNF, P. O. Box 76, Epping, N.S.W., 2121, Australia.
*/

/*
    This programme will use an ioctl() on /proc/mtrr to add an entry. The first
    available mtrr is used. This is an alternative to writing /proc/mtrr.


    Written by      Richard Gooch   17-DEC-1997

    Last updated by Richard Gooch   2-MAY-1998


*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <errno.h>
#define MTRR_NEED_STRINGS
#include <asm/mtrr.h>

#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define ERRSTRING strerror (errno)


int main (int argc, char **argv)
{
    int fd;
    struct mtrr_sentry sentry;

    if (argc != 4)
    {
        fprintf (stderr, "Usage:\tmtrr-add base size type\n");
        exit (1);
    }
    sentry.base = strtoul (argv[1], NULL, 0);
    sentry.size = strtoul (argv[2], NULL, 0);
    for (sentry.type = 0; sentry.type < MTRR_NUM_TYPES; ++sentry.type)
    {
        if (strcmp (argv[3], mtrr_strings[sentry.type]) == 0) break;
    }
    if (sentry.type >= MTRR_NUM_TYPES)
    {
        fprintf (stderr, "Illegal type: \"%s\"\n", argv[3]);
        exit (2);
    }
    if ( ( fd = open ("/proc/mtrr", O_WRONLY, 0) ) == -1 )
    {
        if (errno == ENOENT)
        {
            fputs ("/proc/mtrr not found: not supported or you don't have a PPro?\n",
                   stderr);
            exit (3);
        }
        fprintf (stderr, "Error opening /proc/mtrr\t%s\n", ERRSTRING);
        exit (4);
    }
    if (ioctl (fd, MTRRIOC_ADD_ENTRY, &sentry) == -1)
    {
        fprintf (stderr, "Error doing ioctl(2) on /dev/mtrr\t%s\n", ERRSTRING);
        exit (5);
    }
    fprintf (stderr, "Sleeping for 5 seconds so you can see the new entry\n");
    sleep (5);
    close (fd);
    fputs ("I've just closed /proc/mtrr so now the new entry should be gone\n",
           stderr);
}   /*  End Function main  */
===============================================================================
