drivers/cpufreq/powernow-k8.c

   1 /*
   2  *   (c) 2003-2012 Advanced Micro Devices, Inc.
   3  *  Your use of this code is subject to the terms and conditions of the
   4  *  GNU general public license version 2. See "COPYING" or
   5  *  http://www.gnu.org/licenses/gpl.html
   6  *
   7  *  Maintainer:
   8  *  Andreas Herrmann <herrmann.der.user@googlemail.com>
   9  *
  10  *  Based on the powernow-k7.c module written by Dave Jones.
  11  *  (C) 2003 Dave Jones on behalf of SuSE Labs
  12  *  (C) 2004 Dominik Brodowski <linux@brodo.de>
  13  *  (C) 2004 Pavel Machek <pavel@ucw.cz>
  14  *  Licensed under the terms of the GNU GPL License version 2.
  15  *  Based upon datasheets & sample CPUs kindly provided by AMD.
  16  *
  17  *  Valuable input gratefully received from Dave Jones, Pavel Machek,
  18  *  Dominik Brodowski, Jacob Shin, and others.
  19  *  Originally developed by Paul Devriendt.
  20  *
  21  *  Processor information obtained from Chapter 9 (Power and Thermal
  22  *  Management) of the "BIOS and Kernel Developer's Guide (BKDG) for
  23  *  the AMD Athlon 64 and AMD Opteron Processors" and section "2.x
  24  *  Power Management" in BKDGs for newer AMD CPU families.
  25  *
  26  *  Tables for specific CPUs can be inferred from AMD's processor
  27  *  power and thermal data sheets, (e.g. 30417.pdf, 30430.pdf, 43375.pdf)
  28  */
  29
  30 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  31
  32 #include <linux/kernel.h>
  33 #include <linux/smp.h>
  34 #include <linux/module.h>
  35 #include <linux/init.h>
  36 #include <linux/cpufreq.h>
  37 #include <linux/slab.h>
  38 #include <linux/string.h>
  39 #include <linux/cpumask.h>
  40 #include <linux/io.h>
  41 #include <linux/delay.h>
  42
  43 #include <asm/msr.h>
  44 #include <asm/cpu_device_id.h>
  45
  46 #include <linux/acpi.h>
  47 #include <linux/mutex.h>
  48 #include <acpi/processor.h>
  49
  50 #define VERSION "version 2.20.00"
  51 #include "powernow-k8.h"
  52
  53 /* serialize freq changes  */
  54 static DEFINE_MUTEX(fidvid_mutex);
  55
  56 static DEFINE_PER_CPU(struct powernow_k8_data *, powernow_data);
  57
  58 static struct cpufreq_driver cpufreq_amd64_driver;
  59
  60 /* Return a frequency in MHz, given an input fid */
  61 static u32 find_freq_from_fid(u32 fid)
  62 {
  63         return 800 + (fid * 100);
  64 }
  65
  66 /* Return a frequency in KHz, given an input fid */
  67 static u32 find_khz_freq_from_fid(u32 fid)
  68 {
  69         return 1000 * find_freq_from_fid(fid);
  70 }
  71
  72 /* Return the vco fid for an input fid
  73  *
  74  * Each "low" fid has corresponding "high" fid, and you can get to "low" fids
  75  * only from corresponding high fids. This returns "high" fid corresponding to
  76  * "low" one.
  77  */
  78 static u32 convert_fid_to_vco_fid(u32 fid)
  79 {
  80         if (fid < HI_FID_TABLE_BOTTOM)
  81                 return 8 + (2 * fid);
  82         else
  83                 return fid;
  84 }
  85
  86 /*
  87  * Return 1 if the pending bit is set. Unless we just instructed the processor
  88  * to transition to a new state, seeing this bit set is really bad news.
  89  */
  90 static int pending_bit_stuck(void)
  91 {
  92         u32 lo, hi;
  93
  94         rdmsr(MSR_FIDVID_STATUS, lo, hi);
  95         return lo & MSR_S_LO_CHANGE_PENDING ? 1 : 0;
  96 }
  97
  98 /*
  99  * Update the global current fid / vid values from the status msr.
 100  * Returns 1 on error.
 101  */
 102 static int query_current_values_with_pending_wait(struct powernow_k8_data *data)
 103 {
 104         u32 lo, hi;
 105         u32 i = 0;
 106
 107         do {
 108                 if (i++ > 10000) {
 109                         pr_debug("detected change pending stuck\n");
 110                         return 1;
 111                 }
 112                 rdmsr(MSR_FIDVID_STATUS, lo, hi);
 113         } while (lo & MSR_S_LO_CHANGE_PENDING);
 114
 115         data->currvid = hi & MSR_S_HI_CURRENT_VID;
 116         data->currfid = lo & MSR_S_LO_CURRENT_FID;
 117
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 /* the isochronous relief time */
 122 static void count_off_irt(struct powernow_k8_data *data)
 123 {
 124         udelay((1 << data->irt) * 10);
 125 }
 126
 127 /* the voltage stabilization time */
 128 static void count_off_vst(struct powernow_k8_data *data)
 129 {
 130         udelay(data->vstable * VST_UNITS_20US);
 131 }
 132
 133 /* need to init the control msr to a safe value (for each cpu) */
 134 static void fidvid_msr_init(void)
 135 {
 136         u32 lo, hi;
 137         u8 fid, vid;
 138
 139         rdmsr(MSR_FIDVID_STATUS, lo, hi);
 140         vid = hi & MSR_S_HI_CURRENT_VID;
 141         fid = lo & MSR_S_LO_CURRENT_FID;
 142         lo = fid | (vid << MSR_C_LO_VID_SHIFT);
 143         hi = MSR_C_HI_STP_GNT_BENIGN;
 144         pr_debug("cpu%d, init lo 0x%x, hi 0x%x\n", smp_processor_id(), lo, hi);
 145         wrmsr(MSR_FIDVID_CTL, lo, hi);
 146 }
 147
 148 /* write the new fid value along with the other control fields to the msr */
 149 static int write_new_fid(struct powernow_k8_data *data, u32 fid)
 150 {
 151         u32 lo;
 152         u32 savevid = data->currvid;
 153         u32 i = 0;
 154
 155         if ((fid & INVALID_FID_MASK) || (data->currvid & INVALID_VID_MASK)) {
 156                 pr_err("internal error - overflow on fid write\n");
 157                 return 1;
 158         }
 159
 160         lo = fid;
 161         lo |= (data->currvid << MSR_C_LO_VID_SHIFT);
 162         lo |= MSR_C_LO_INIT_FID_VID;
 163
 164         pr_debug("writing fid 0x%x, lo 0x%x, hi 0x%x\n",
 165                 fid, lo, data->plllock * PLL_LOCK_CONVERSION);
 166
 167         do {
 168                 wrmsr(MSR_FIDVID_CTL, lo, data->plllock * PLL_LOCK_CONVERSION);
 169                 if (i++ > 100) {
 170                         pr_err("Hardware error - pending bit very stuck - no further pstate changes possible\n");
 171                         return 1;
 172                 }
 173         } while (query_current_values_with_pending_wait(data));
 174
 175         count_off_irt(data);
 176
 177         if (savevid != data->currvid) {
 178                 pr_err("vid change on fid trans, old 0x%x, new 0x%x\n",
 179                        savevid, data->currvid);
 180                 return 1;
 181         }
 182
 183         if (fid != data->currfid) {
 184                 pr_err("fid trans failed, fid 0x%x, curr 0x%x\n", fid,
 185                         data->currfid);
 186                 return 1;
 187         }
 188
 189         return 0;
 190 }
 191
 192 /* Write a new vid to the hardware */
 193 static int write_new_vid(struct powernow_k8_data *data, u32 vid)
 194 {
 195         u32 lo;
 196         u32 savefid = data->currfid;
 197         int i = 0;
 198
 199         if ((data->currfid & INVALID_FID_MASK) || (vid & INVALID_VID_MASK)) {
 200                 pr_err("internal error - overflow on vid write\n");
 201                 return 1;
 202         }
 203
 204         lo = data->currfid;
 205         lo |= (vid << MSR_C_LO_VID_SHIFT);
 206         lo |= MSR_C_LO_INIT_FID_VID;
 207
 208         pr_debug("writing vid 0x%x, lo 0x%x, hi 0x%x\n",
 209                 vid, lo, STOP_GRANT_5NS);
 210
 211         do {
 212                 wrmsr(MSR_FIDVID_CTL, lo, STOP_GRANT_5NS);
 213                 if (i++ > 100) {
 214                         pr_err("internal error - pending bit very stuck - no further pstate changes possible\n");
 215                         return 1;
 216                 }
 217         } while (query_current_values_with_pending_wait(data));
 218
 219         if (savefid != data->currfid) {
 220                 pr_err("fid changed on vid trans, old 0x%x new 0x%x\n",
 221                         savefid, data->currfid);
 222                 return 1;
 223         }
 224
 225         if (vid != data->currvid) {
 226                 pr_err("vid trans failed, vid 0x%x, curr 0x%x\n",
 227                                 vid, data->currvid);
 228                 return 1;
 229         }
 230
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 /*
 235  * Reduce the vid by the max of step or reqvid.
 236  * Decreasing vid codes represent increasing voltages:
 237  * vid of 0 is 1.550V, vid of 0x1e is 0.800V, vid of VID_OFF is off.
 238  */
 239 static int decrease_vid_code_by_step(struct powernow_k8_data *data,
 240                 u32 reqvid, u32 step)
 241 {
 242         if ((data->currvid - reqvid) > step)
 243                 reqvid = data->currvid - step;
 244
 245         if (write_new_vid(data, reqvid))
 246                 return 1;
 247
 248         count_off_vst(data);
 249
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 /* Change Opteron/Athlon64 fid and vid, by the 3 phases. */
 254 static int transition_fid_vid(struct powernow_k8_data *data,
 255                 u32 reqfid, u32 reqvid)
 256 {
 257         if (core_voltage_pre_transition(data, reqvid, reqfid))
 258                 return 1;
 259
 260         if (core_frequency_transition(data, reqfid))
 261                 return 1;
 262
 263         if (core_voltage_post_transition(data, reqvid))
 264                 return 1;
 265
 266         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 267                 return 1;
 268
 269         if ((reqfid != data->currfid) || (reqvid != data->currvid)) {
 270                 pr_err("failed (cpu%d): req 0x%x 0x%x, curr 0x%x 0x%x\n",
 271                                 smp_processor_id(),
 272                                 reqfid, reqvid, data->currfid, data->currvid);
 273                 return 1;
 274         }
 275
 276         pr_debug("transitioned (cpu%d): new fid 0x%x, vid 0x%x\n",
 277                 smp_processor_id(), data->currfid, data->currvid);
 278
 279         return 0;
 280 }
 281
 282 /* Phase 1 - core voltage transition ... setup voltage */
 283 static int core_voltage_pre_transition(struct powernow_k8_data *data,
 284                 u32 reqvid, u32 reqfid)
 285 {
 286         u32 rvosteps = data->rvo;
 287         u32 savefid = data->currfid;
 288         u32 maxvid, lo, rvomult = 1;
 289
 290         pr_debug("ph1 (cpu%d): start, currfid 0x%x, currvid 0x%x, reqvid 0x%x, rvo 0x%x\n",
 291                 smp_processor_id(),
 292                 data->currfid, data->currvid, reqvid, data->rvo);
 293
 294         if ((savefid < LO_FID_TABLE_TOP) && (reqfid < LO_FID_TABLE_TOP))
 295                 rvomult = 2;
 296         rvosteps *= rvomult;
 297         rdmsr(MSR_FIDVID_STATUS, lo, maxvid);
 298         maxvid = 0x1f & (maxvid >> 16);
 299         pr_debug("ph1 maxvid=0x%x\n", maxvid);
 300         if (reqvid < maxvid) /* lower numbers are higher voltages */
 301                 reqvid = maxvid;
 302
 303         while (data->currvid > reqvid) {
 304                 pr_debug("ph1: curr 0x%x, req vid 0x%x\n",
 305                         data->currvid, reqvid);
 306                 if (decrease_vid_code_by_step(data, reqvid, data->vidmvs))
 307                         return 1;
 308         }
 309
 310         while ((rvosteps > 0) &&
 311                         ((rvomult * data->rvo + data->currvid) > reqvid)) {
 312                 if (data->currvid == maxvid) {
 313                         rvosteps = 0;
 314                 } else {
 315                         pr_debug("ph1: changing vid for rvo, req 0x%x\n",
 316                                 data->currvid - 1);
 317                         if (decrease_vid_code_by_step(data, data->currvid-1, 1))
 318                                 return 1;
 319                         rvosteps--;
 320                 }
 321         }
 322
 323         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 324                 return 1;
 325
 326         if (savefid != data->currfid) {
 327                 pr_err("ph1 err, currfid changed 0x%x\n", data->currfid);
 328                 return 1;
 329         }
 330
 331         pr_debug("ph1 complete, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 332                 data->currfid, data->currvid);
 333
 334         return 0;
 335 }
 336
 337 /* Phase 2 - core frequency transition */
 338 static int core_frequency_transition(struct powernow_k8_data *data, u32 reqfid)
 339 {
 340         u32 vcoreqfid, vcocurrfid, vcofiddiff;
 341         u32 fid_interval, savevid = data->currvid;
 342
 343         if (data->currfid == reqfid) {
 344                 pr_err("ph2 null fid transition 0x%x\n", data->currfid);
 345                 return 0;
 346         }
 347
 348         pr_debug("ph2 (cpu%d): starting, currfid 0x%x, currvid 0x%x, reqfid 0x%x\n",
 349                 smp_processor_id(),
 350                 data->currfid, data->currvid, reqfid);
 351
 352         vcoreqfid = convert_fid_to_vco_fid(reqfid);
 353         vcocurrfid = convert_fid_to_vco_fid(data->currfid);
 354         vcofiddiff = vcocurrfid > vcoreqfid ? vcocurrfid - vcoreqfid
 355             : vcoreqfid - vcocurrfid;
 356
 357         if ((reqfid <= LO_FID_TABLE_TOP) && (data->currfid <= LO_FID_TABLE_TOP))
 358                 vcofiddiff = 0;
 359
 360         while (vcofiddiff > 2) {
 361                 (data->currfid & 1) ? (fid_interval = 1) : (fid_interval = 2);
 362
 363                 if (reqfid > data->currfid) {
 364                         if (data->currfid > LO_FID_TABLE_TOP) {
 365                                 if (write_new_fid(data,
 366                                                 data->currfid + fid_interval))
 367                                         return 1;
 368                         } else {
 369                                 if (write_new_fid
 370                                     (data,
 371                                      2 + convert_fid_to_vco_fid(data->currfid)))
 372                                         return 1;
 373                         }
 374                 } else {
 375                         if (write_new_fid(data, data->currfid - fid_interval))
 376                                 return 1;
 377                 }
 378
 379                 vcocurrfid = convert_fid_to_vco_fid(data->currfid);
 380                 vcofiddiff = vcocurrfid > vcoreqfid ? vcocurrfid - vcoreqfid
 381                     : vcoreqfid - vcocurrfid;
 382         }
 383
 384         if (write_new_fid(data, reqfid))
 385                 return 1;
 386
 387         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 388                 return 1;
 389
 390         if (data->currfid != reqfid) {
 391                 pr_err("ph2: mismatch, failed fid transition, curr 0x%x, req 0x%x\n",
 392                         data->currfid, reqfid);
 393                 return 1;
 394         }
 395
 396         if (savevid != data->currvid) {
 397                 pr_err("ph2: vid changed, save 0x%x, curr 0x%x\n",
 398                         savevid, data->currvid);
 399                 return 1;
 400         }
 401
 402         pr_debug("ph2 complete, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 403                 data->currfid, data->currvid);
 404
 405         return 0;
 406 }
 407
 408 /* Phase 3 - core voltage transition flow ... jump to the final vid. */
 409 static int core_voltage_post_transition(struct powernow_k8_data *data,
 410                 u32 reqvid)
 411 {
 412         u32 savefid = data->currfid;
 413         u32 savereqvid = reqvid;
 414
 415         pr_debug("ph3 (cpu%d): starting, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 416                 smp_processor_id(),
 417                 data->currfid, data->currvid);
 418
 419         if (reqvid != data->currvid) {
 420                 if (write_new_vid(data, reqvid))
 421                         return 1;
 422
 423                 if (savefid != data->currfid) {
 424                         pr_err("ph3: bad fid change, save 0x%x, curr 0x%x\n",
 425                                 savefid, data->currfid);
 426                         return 1;
 427                 }
 428
 429                 if (data->currvid != reqvid) {
 430                         pr_err("ph3: failed vid transition\n, req 0x%x, curr 0x%x",
 431                                 reqvid, data->currvid);
 432                         return 1;
 433                 }
 434         }
 435
 436         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 437                 return 1;
 438
 439         if (savereqvid != data->currvid) {
 440                 pr_debug("ph3 failed, currvid 0x%x\n", data->currvid);
 441                 return 1;
 442         }
 443
 444         if (savefid != data->currfid) {
 445                 pr_debug("ph3 failed, currfid changed 0x%x\n",
 446                         data->currfid);
 447                 return 1;
 448         }
 449
 450         pr_debug("ph3 complete, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 451                 data->currfid, data->currvid);
 452
 453         return 0;
 454 }
 455
 456 static const struct x86_cpu_id powernow_k8_ids[] = {
 457         /* IO based frequency switching */
 458         { X86_VENDOR_AMD, 0xf },
 459         {}
 460 };
 461 MODULE_DEVICE_TABLE(x86cpu, powernow_k8_ids);
 462
 463 static void check_supported_cpu(void *_rc)
 464 {
 465         u32 eax, ebx, ecx, edx;
 466         int *rc = _rc;
 467
 468         *rc = -ENODEV;
 469
 470         eax = cpuid_eax(CPUID_PROCESSOR_SIGNATURE);
 471
 472         if ((eax & CPUID_XFAM) == CPUID_XFAM_K8) {
 473                 if (((eax & CPUID_USE_XFAM_XMOD) != CPUID_USE_XFAM_XMOD) ||
 474                     ((eax & CPUID_XMOD) > CPUID_XMOD_REV_MASK)) {
 475                         pr_info("Processor cpuid %x not supported\n", eax);
 476                         return;
 477                 }
 478
 479                 eax = cpuid_eax(CPUID_GET_MAX_CAPABILITIES);
 480                 if (eax < CPUID_FREQ_VOLT_CAPABILITIES) {
 481                         pr_info("No frequency change capabilities detected\n");
 482                         return;
 483                 }
 484
 485                 cpuid(CPUID_FREQ_VOLT_CAPABILITIES, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 486                 if ((edx & P_STATE_TRANSITION_CAPABLE)
 487                         != P_STATE_TRANSITION_CAPABLE) {
 488                         pr_info("Power state transitions not supported\n");
 489                         return;
 490                 }
 491                 *rc = 0;
 492         }
 493 }
 494
 495 static int check_pst_table(struct powernow_k8_data *data, struct pst_s *pst,
 496                 u8 maxvid)
 497 {
 498         unsigned int j;
 499         u8 lastfid = 0xff;
 500
 501         for (j = 0; j < data->numps; j++) {
 502                 if (pst[j].vid > LEAST_VID) {
 503                         pr_err(FW_BUG "vid %d invalid : 0x%x\n", j,
 504                                 pst[j].vid);
 505                         return -EINVAL;
 506                 }
 507                 if (pst[j].vid < data->rvo) {
 508                         /* vid + rvo >= 0 */
 509                         pr_err(FW_BUG "0 vid exceeded with pstate %d\n", j);
 510                         return -ENODEV;
 511                 }
 512                 if (pst[j].vid < maxvid + data->rvo) {
 513                         /* vid + rvo >= maxvid */
 514                         pr_err(FW_BUG "maxvid exceeded with pstate %d\n", j);
 515                         return -ENODEV;
 516                 }
 517                 if (pst[j].fid > MAX_FID) {
 518                         pr_err(FW_BUG "maxfid exceeded with pstate %d\n", j);
 519                         return -ENODEV;
 520                 }
 521                 if (j && (pst[j].fid < HI_FID_TABLE_BOTTOM)) {
 522                         /* Only first fid is allowed to be in "low" range */
 523                         pr_err(FW_BUG "two low fids - %d : 0x%x\n", j,
 524                                 pst[j].fid);
 525                         return -EINVAL;
 526                 }
 527                 if (pst[j].fid < lastfid)
 528                         lastfid = pst[j].fid;
 529         }
 530         if (lastfid & 1) {
 531                 pr_err(FW_BUG "lastfid invalid\n");
 532                 return -EINVAL;
 533         }
 534         if (lastfid > LO_FID_TABLE_TOP)
 535                 pr_info(FW_BUG "first fid not from lo freq table\n");
 536
 537         return 0;
 538 }
 539
 540 static void invalidate_entry(struct cpufreq_frequency_table *powernow_table,
 541                 unsigned int entry)
 542 {
 543         powernow_table[entry].frequency = CPUFREQ_ENTRY_INVALID;
 544 }
 545
 546 static void print_basics(struct powernow_k8_data *data)
 547 {
 548         int j;
 549         for (j = 0; j < data->numps; j++) {
 550                 if (data->powernow_table[j].frequency !=
 551                                 CPUFREQ_ENTRY_INVALID) {
 552                         pr_info("fid 0x%x (%d MHz), vid 0x%x\n",
 553                                 data->powernow_table[j].driver_data & 0xff,
 554                                 data->powernow_table[j].frequency/1000,
 555                                 data->powernow_table[j].driver_data >> 8);
 556                 }
 557         }
 558         if (data->batps)
 559                 pr_info("Only %d pstates on battery\n", data->batps);
 560 }
 561
 562 static int fill_powernow_table(struct powernow_k8_data *data,
 563                 struct pst_s *pst, u8 maxvid)
 564 {
 565         struct cpufreq_frequency_table *powernow_table;
 566         unsigned int j;
 567
 568         if (data->batps) {
 569                 /* use ACPI support to get full speed on mains power */
 570                 pr_warn("Only %d pstates usable (use ACPI driver for full range\n",
 571                         data->batps);
 572                 data->numps = data->batps;
 573         }
 574
 575         for (j = 1; j < data->numps; j++) {
 576                 if (pst[j-1].fid >= pst[j].fid) {
 577                         pr_err("PST out of sequence\n");
 578                         return -EINVAL;
 579                 }
 580         }
 581
 582         if (data->numps < 2) {
 583                 pr_err("no p states to transition\n");
 584                 return -ENODEV;
 585         }
 586
 587         if (check_pst_table(data, pst, maxvid))
 588                 return -EINVAL;
 589
 590         powernow_table = kzalloc((sizeof(*powernow_table)
 591                 * (data->numps + 1)), GFP_KERNEL);
 592         if (!powernow_table)
 593                 return -ENOMEM;
 594
 595         for (j = 0; j < data->numps; j++) {
 596                 int freq;
 597                 powernow_table[j].driver_data = pst[j].fid; /* lower 8 bits */
 598                 powernow_table[j].driver_data |= (pst[j].vid << 8); /* upper 8 bits */
 599                 freq = find_khz_freq_from_fid(pst[j].fid);
 600                 powernow_table[j].frequency = freq;
 601         }
 602         powernow_table[data->numps].frequency = CPUFREQ_TABLE_END;
 603         powernow_table[data->numps].driver_data = 0;
 604
 605         if (query_current_values_with_pending_wait(data)) {
 606                 kfree(powernow_table);
 607                 return -EIO;
 608         }
 609
 610         pr_debug("cfid 0x%x, cvid 0x%x\n", data->currfid, data->currvid);
 611         data->powernow_table = powernow_table;
 612         if (cpumask_first(topology_core_cpumask(data->cpu)) == data->cpu)
 613                 print_basics(data);
 614
 615         for (j = 0; j < data->numps; j++)
 616                 if ((pst[j].fid == data->currfid) &&
 617                     (pst[j].vid == data->currvid))
 618                         return 0;
 619
 620         pr_debug("currfid/vid do not match PST, ignoring\n");
 621         return 0;
 622 }
 623
 624 /* Find and validate the PSB/PST table in BIOS. */
 625 static int find_psb_table(struct powernow_k8_data *data)
 626 {
 627         struct psb_s *psb;
 628         unsigned int i;
 629         u32 mvs;
 630         u8 maxvid;
 631         u32 cpst = 0;
 632         u32 thiscpuid;
 633
 634         for (i = 0xc0000; i < 0xffff0; i += 0x10) {
 635                 /* Scan BIOS looking for the signature. */
 636                 /* It can not be at ffff0 - it is too big. */
 637
 638                 psb = phys_to_virt(i);
 639                 if (memcmp(psb, PSB_ID_STRING, PSB_ID_STRING_LEN) != 0)
 640                         continue;
 641
 642                 pr_debug("found PSB header at 0x%p\n", psb);
 643
 644                 pr_debug("table vers: 0x%x\n", psb->tableversion);
 645                 if (psb->tableversion != PSB_VERSION_1_4) {
 646                         pr_err(FW_BUG "PSB table is not v1.4\n");
 647                         return -ENODEV;
 648                 }
 649
 650                 pr_debug("flags: 0x%x\n", psb->flags1);
 651                 if (psb->flags1) {
 652                         pr_err(FW_BUG "unknown flags\n");
 653                         return -ENODEV;
 654                 }
 655
 656                 data->vstable = psb->vstable;
 657                 pr_debug("voltage stabilization time: %d(*20us)\n",
 658                                 data->vstable);
 659
 660                 pr_debug("flags2: 0x%x\n", psb->flags2);
 661                 data->rvo = psb->flags2 & 3;
 662                 data->irt = ((psb->flags2) >> 2) & 3;
 663                 mvs = ((psb->flags2) >> 4) & 3;
 664                 data->vidmvs = 1 << mvs;
 665                 data->batps = ((psb->flags2) >> 6) & 3;
 666
 667                 pr_debug("ramp voltage offset: %d\n", data->rvo);
 668                 pr_debug("isochronous relief time: %d\n", data->irt);
 669                 pr_debug("maximum voltage step: %d - 0x%x\n", mvs, data->vidmvs);
 670
 671                 pr_debug("numpst: 0x%x\n", psb->num_tables);
 672                 cpst = psb->num_tables;
 673                 if ((psb->cpuid == 0x00000fc0) ||
 674                     (psb->cpuid == 0x00000fe0)) {
 675                         thiscpuid = cpuid_eax(CPUID_PROCESSOR_SIGNATURE);
 676                         if ((thiscpuid == 0x00000fc0) ||
 677                             (thiscpuid == 0x00000fe0))
 678                                 cpst = 1;
 679                 }
 680                 if (cpst != 1) {
 681                         pr_err(FW_BUG "numpst must be 1\n");
 682                         return -ENODEV;
 683                 }
 684
 685                 data->plllock = psb->plllocktime;
 686                 pr_debug("plllocktime: 0x%x (units 1us)\n", psb->plllocktime);
 687                 pr_debug("maxfid: 0x%x\n", psb->maxfid);
 688                 pr_debug("maxvid: 0x%x\n", psb->maxvid);
 689                 maxvid = psb->maxvid;
 690
 691                 data->numps = psb->numps;
 692                 pr_debug("numpstates: 0x%x\n", data->numps);
 693                 return fill_powernow_table(data,
 694                                 (struct pst_s *)(psb+1), maxvid);
 695         }
 696         /*
 697          * If you see this message, complain to BIOS manufacturer. If
 698          * he tells you "we do not support Linux" or some similar
 699          * nonsense, remember that Windows 2000 uses the same legacy
 700          * mechanism that the old Linux PSB driver uses. Tell them it
 701          * is broken with Windows 2000.
 702          *
 703          * The reference to the AMD documentation is chapter 9 in the
 704          * BIOS and Kernel Developer's Guide, which is available on
 705          * www.amd.com
 706          */
 707         pr_err(FW_BUG "No PSB or ACPI _PSS objects\n");
 708         pr_err("Make sure that your BIOS is up to date and Cool'N'Quiet support is enabled in BIOS setup\n");
 709         return -ENODEV;
 710 }
 711
 712 static void powernow_k8_acpi_pst_values(struct powernow_k8_data *data,
 713                 unsigned int index)
 714 {
 715         u64 control;
 716
 717         if (!data->acpi_data.state_count)
 718                 return;
 719
 720         control = data->acpi_data.states[index].control;
 721         data->irt = (control >> IRT_SHIFT) & IRT_MASK;
 722         data->rvo = (control >> RVO_SHIFT) & RVO_MASK;
 723         data->exttype = (control >> EXT_TYPE_SHIFT) & EXT_TYPE_MASK;
 724         data->plllock = (control >> PLL_L_SHIFT) & PLL_L_MASK;
 725         data->vidmvs = 1 << ((control >> MVS_SHIFT) & MVS_MASK);
 726         data->vstable = (control >> VST_SHIFT) & VST_MASK;
 727 }
 728
 729 static int powernow_k8_cpu_init_acpi(struct powernow_k8_data *data)
 730 {
 731         struct cpufreq_frequency_table *powernow_table;
 732         int ret_val = -ENODEV;
 733         u64 control, status;
 734
 735         if (acpi_processor_register_performance(&data->acpi_data, data->cpu)) {
 736                 pr_debug("register performance failed: bad ACPI data\n");
 737                 return -EIO;
 738         }
 739
 740         /* verify the data contained in the ACPI structures */
 741         if (data->acpi_data.state_count <= 1) {
 742                 pr_debug("No ACPI P-States\n");
 743                 goto err_out;
 744         }
 745
 746         control = data->acpi_data.control_register.space_id;
 747         status = data->acpi_data.status_register.space_id;
 748
 749         if ((control != ACPI_ADR_SPACE_FIXED_HARDWARE) ||
 750             (status != ACPI_ADR_SPACE_FIXED_HARDWARE)) {
 751                 pr_debug("Invalid control/status registers (%llx - %llx)\n",
 752                         control, status);
 753                 goto err_out;
 754         }
 755
 756         /* fill in data->powernow_table */
 757         powernow_table = kzalloc((sizeof(*powernow_table)
 758                 * (data->acpi_data.state_count + 1)), GFP_KERNEL);
 759         if (!powernow_table)
 760                 goto err_out;
 761
 762         /* fill in data */
 763         data->numps = data->acpi_data.state_count;
 764         powernow_k8_acpi_pst_values(data, 0);
 765
 766         ret_val = fill_powernow_table_fidvid(data, powernow_table);
 767         if (ret_val)
 768                 goto err_out_mem;
 769
 770         powernow_table[data->acpi_data.state_count].frequency =
 771                 CPUFREQ_TABLE_END;
 772         data->powernow_table = powernow_table;
 773
 774         if (cpumask_first(topology_core_cpumask(data->cpu)) == data->cpu)
 775                 print_basics(data);
 776
 777         /* notify BIOS that we exist */
 778         acpi_processor_notify_smm(THIS_MODULE);
 779
 780         if (!zalloc_cpumask_var(&data->acpi_data.shared_cpu_map, GFP_KERNEL)) {
 781                 pr_err("unable to alloc powernow_k8_data cpumask\n");
 782                 ret_val = -ENOMEM;
 783                 goto err_out_mem;
 784         }
 785
 786         return 0;
 787
 788 err_out_mem:
 789         kfree(powernow_table);
 790
 791 err_out:
 792         acpi_processor_unregister_performance(data->cpu);
 793
 794         /* data->acpi_data.state_count informs us at ->exit()
 795          * whether ACPI was used */
 796         data->acpi_data.state_count = 0;
 797
 798         return ret_val;
 799 }
 800
 801 static int fill_powernow_table_fidvid(struct powernow_k8_data *data,
 802                 struct cpufreq_frequency_table *powernow_table)
 803 {
 804         int i;
 805
 806         for (i = 0; i < data->acpi_data.state_count; i++) {
 807                 u32 fid;
 808                 u32 vid;
 809                 u32 freq, index;
 810                 u64 status, control;
 811
 812                 if (data->exttype) {
 813                         status =  data->acpi_data.states[i].status;
 814                         fid = status & EXT_FID_MASK;
 815                         vid = (status >> VID_SHIFT) & EXT_VID_MASK;
 816                 } else {
 817                         control =  data->acpi_data.states[i].control;
 818                         fid = control & FID_MASK;
 819                         vid = (control >> VID_SHIFT) & VID_MASK;
 820                 }
 821
 822                 pr_debug("   %d : fid 0x%x, vid 0x%x\n", i, fid, vid);
 823
 824                 index = fid | (vid<<8);
 825                 powernow_table[i].driver_data = index;
 826
 827                 freq = find_khz_freq_from_fid(fid);
 828                 powernow_table[i].frequency = freq;
 829
 830                 /* verify frequency is OK */
 831                 if ((freq > (MAX_FREQ * 1000)) || (freq < (MIN_FREQ * 1000))) {
 832                         pr_debug("invalid freq %u kHz, ignoring\n", freq);
 833                         invalidate_entry(powernow_table, i);
 834                         continue;
 835                 }
 836
 837                 /* verify voltage is OK -
 838                  * BIOSs are using "off" to indicate invalid */
 839                 if (vid == VID_OFF) {
 840                         pr_debug("invalid vid %u, ignoring\n", vid);
 841                         invalidate_entry(powernow_table, i);
 842                         continue;
 843                 }
 844
 845                 if (freq != (data->acpi_data.states[i].core_frequency * 1000)) {
 846                         pr_info("invalid freq entries %u kHz vs. %u kHz\n",
 847                                 freq, (unsigned int)
 848                                 (data->acpi_data.states[i].core_frequency
 849                                  * 1000));
 850                         invalidate_entry(powernow_table, i);
 851                         continue;
 852                 }
 853         }
 854         return 0;
 855 }
 856
 857 static void powernow_k8_cpu_exit_acpi(struct powernow_k8_data *data)
 858 {
 859         if (data->acpi_data.state_count)
 860                 acpi_processor_unregister_performance(data->cpu);
 861         free_cpumask_var(data->acpi_data.shared_cpu_map);
 862 }
 863
 864 static int get_transition_latency(struct powernow_k8_data *data)
 865 {
 866         int max_latency = 0;
 867         int i;
 868         for (i = 0; i < data->acpi_data.state_count; i++) {
 869                 int cur_latency = data->acpi_data.states[i].transition_latency
 870                         + data->acpi_data.states[i].bus_master_latency;
 871                 if (cur_latency > max_latency)
 872                         max_latency = cur_latency;
 873         }
 874         if (max_latency == 0) {
 875                 pr_err(FW_WARN "Invalid zero transition latency\n");
 876                 max_latency = 1;
 877         }
 878         /* value in usecs, needs to be in nanoseconds */
 879         return 1000 * max_latency;
 880 }
 881
 882 /* Take a frequency, and issue the fid/vid transition command */
 883 static int transition_frequency_fidvid(struct powernow_k8_data *data,
 884                 unsigned int index)
 885 {
 886         struct cpufreq_policy *policy;
 887         u32 fid = 0;
 888         u32 vid = 0;
 889         int res;
 890         struct cpufreq_freqs freqs;
 891
 892         pr_debug("cpu %d transition to index %u\n", smp_processor_id(), index);
 893
 894         /* fid/vid correctness check for k8 */
 895         /* fid are the lower 8 bits of the index we stored into
 896          * the cpufreq frequency table in find_psb_table, vid
 897          * are the upper 8 bits.
 898          */
 899         fid = data->powernow_table[index].driver_data & 0xFF;
 900         vid = (data->powernow_table[index].driver_data & 0xFF00) >> 8;
 901
 902         pr_debug("table matched fid 0x%x, giving vid 0x%x\n", fid, vid);
 903
 904         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 905                 return 1;
 906
 907         if ((data->currvid == vid) && (data->currfid == fid)) {
 908                 pr_debug("target matches current values (fid 0x%x, vid 0x%x)\n",
 909                         fid, vid);
 910                 return 0;
 911         }
 912
 913         pr_debug("cpu %d, changing to fid 0x%x, vid 0x%x\n",
 914                 smp_processor_id(), fid, vid);
 915         freqs.old = find_khz_freq_from_fid(data->currfid);
 916         freqs.new = find_khz_freq_from_fid(fid);
 917
 918         policy = cpufreq_cpu_get(smp_processor_id());
 919         cpufreq_cpu_put(policy);
 920
 921         cpufreq_freq_transition_begin(policy, &freqs);
 922         res = transition_fid_vid(data, fid, vid);
 923         cpufreq_freq_transition_end(policy, &freqs, res);
 924
 925         return res;
 926 }
 927
 928 struct powernowk8_target_arg {
 929         struct cpufreq_policy           *pol;
 930         unsigned                        newstate;
 931 };
 932
 933 static long powernowk8_target_fn(void *arg)
 934 {
 935         struct powernowk8_target_arg *pta = arg;
 936         struct cpufreq_policy *pol = pta->pol;
 937         unsigned newstate = pta->newstate;
 938         struct powernow_k8_data *data = per_cpu(powernow_data, pol->cpu);
 939         u32 checkfid;
 940         u32 checkvid;
 941         int ret;
 942
 943         if (!data)
 944                 return -EINVAL;
 945
 946         checkfid = data->currfid;
 947         checkvid = data->currvid;
 948
 949         if (pending_bit_stuck()) {
 950                 pr_err("failing targ, change pending bit set\n");
 951                 return -EIO;
 952         }
 953
 954         pr_debug("targ: cpu %d, %d kHz, min %d, max %d\n",
 955                 pol->cpu, data->powernow_table[newstate].frequency, pol->min,
 956                 pol->max);
 957
 958         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 959                 return -EIO;
 960
 961         pr_debug("targ: curr fid 0x%x, vid 0x%x\n",
 962                 data->currfid, data->currvid);
 963
 964         if ((checkvid != data->currvid) ||
 965             (checkfid != data->currfid)) {
 966                 pr_info("error - out of sync, fix 0x%x 0x%x, vid 0x%x 0x%x\n",
 967                        checkfid, data->currfid,
 968                        checkvid, data->currvid);
 969         }
 970
 971         mutex_lock(&fidvid_mutex);
 972
 973         powernow_k8_acpi_pst_values(data, newstate);
 974
 975         ret = transition_frequency_fidvid(data, newstate);
 976
 977         if (ret) {
 978                 pr_err("transition frequency failed\n");
 979                 mutex_unlock(&fidvid_mutex);
 980                 return 1;
 981         }
 982         mutex_unlock(&fidvid_mutex);
 983
 984         pol->cur = find_khz_freq_from_fid(data->currfid);
 985
 986         return 0;
 987 }
 988
 989 /* Driver entry point to switch to the target frequency */
 990 static int powernowk8_target(struct cpufreq_policy *pol, unsigned index)
 991 {
 992         struct powernowk8_target_arg pta = { .pol = pol, .newstate = index };
 993
 994         return work_on_cpu(pol->cpu, powernowk8_target_fn, &pta);
 995 }
 996
 997 struct init_on_cpu {
 998         struct powernow_k8_data *data;
 999         int rc;
1000 };
1001
1002 static void powernowk8_cpu_init_on_cpu(void *_init_on_cpu)
1003 {
1004         struct init_on_cpu *init_on_cpu = _init_on_cpu;
1005
1006         if (pending_bit_stuck()) {
1007                 pr_err("failing init, change pending bit set\n");
1008                 init_on_cpu->rc = -ENODEV;
1009                 return;
1010         }
1011
1012         if (query_current_values_with_pending_wait(init_on_cpu->data)) {
1013                 init_on_cpu->rc = -ENODEV;
1014                 return;
1015         }
1016
1017         fidvid_msr_init();
1018
1019         init_on_cpu->rc = 0;
1020 }
1021
1022 #define MISSING_PSS_MSG \
1023         FW_BUG "No compatible ACPI _PSS objects found.\n" \
1024         FW_BUG "First, make sure Cool'N'Quiet is enabled in the BIOS.\n" \
1025         FW_BUG "If that doesn't help, try upgrading your BIOS.\n"
1026
1027 /* per CPU init entry point to the driver */
1028 static int powernowk8_cpu_init(struct cpufreq_policy *pol)
1029 {
1030         struct powernow_k8_data *data;
1031         struct init_on_cpu init_on_cpu;
1032         int rc, cpu;
1033
1034         smp_call_function_single(pol->cpu, check_supported_cpu, &rc, 1);
1035         if (rc)
1036                 return -ENODEV;
1037
1038         data = kzalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
1039         if (!data)
1040                 return -ENOMEM;
1041
1042         data->cpu = pol->cpu;
1043
1044         if (powernow_k8_cpu_init_acpi(data)) {
1045                 /*
1046                  * Use the PSB BIOS structure. This is only available on
1047                  * an UP version, and is deprecated by AMD.
1048                  */
1049                 if (num_online_cpus() != 1) {
1050                         pr_err_once(MISSING_PSS_MSG);
1051                         goto err_out;
1052                 }
1053                 if (pol->cpu != 0) {
1054                         pr_err(FW_BUG "No ACPI _PSS objects for CPU other than CPU0. Complain to your BIOS vendor.\n");
1055                         goto err_out;
1056                 }
1057                 rc = find_psb_table(data);
1058                 if (rc)
1059                         goto err_out;
1060
1061                 /* Take a crude guess here.
1062                  * That guess was in microseconds, so multiply with 1000 */
1063                 pol->cpuinfo.transition_latency = (
1064                          ((data->rvo + 8) * data->vstable * VST_UNITS_20US) +
1065                          ((1 << data->irt) * 30)) * 1000;
1066         } else /* ACPI _PSS objects available */
1067                 pol->cpuinfo.transition_latency = get_transition_latency(data);
1068
1069         /* only run on specific CPU from here on */
1070         init_on_cpu.data = data;
1071         smp_call_function_single(data->cpu, powernowk8_cpu_init_on_cpu,
1072                                  &init_on_cpu, 1);
1073         rc = init_on_cpu.rc;
1074         if (rc != 0)
1075                 goto err_out_exit_acpi;
1076
1077         cpumask_copy(pol->cpus, topology_core_cpumask(pol->cpu));
1078         data->available_cores = pol->cpus;
1079         pol->freq_table = data->powernow_table;
1080
1081         pr_debug("cpu_init done, current fid 0x%x, vid 0x%x\n",
1082                 data->currfid, data->currvid);
1083
1084         /* Point all the CPUs in this policy to the same data */
1085         for_each_cpu(cpu, pol->cpus)
1086                 per_cpu(powernow_data, cpu) = data;
1087
1088         return 0;
1089
1090 err_out_exit_acpi:
1091         powernow_k8_cpu_exit_acpi(data);
1092
1093 err_out:
1094         kfree(data);
1095         return -ENODEV;
1096 }
1097
1098 static int powernowk8_cpu_exit(struct cpufreq_policy *pol)
1099 {
1100         struct powernow_k8_data *data = per_cpu(powernow_data, pol->cpu);
1101         int cpu;
1102
1103         if (!data)
1104                 return -EINVAL;
1105
1106         powernow_k8_cpu_exit_acpi(data);
1107
1108         kfree(data->powernow_table);
1109         kfree(data);
1110         for_each_cpu(cpu, pol->cpus)
1111                 per_cpu(powernow_data, cpu) = NULL;
1112
1113         return 0;
1114 }
1115
1116 static void query_values_on_cpu(void *_err)
1117 {
1118         int *err = _err;
1119         struct powernow_k8_data *data = __this_cpu_read(powernow_data);
1120
1121         *err = query_current_values_with_pending_wait(data);
1122 }
1123
1124 static unsigned int powernowk8_get(unsigned int cpu)
1125 {
1126         struct powernow_k8_data *data = per_cpu(powernow_data, cpu);
1127         unsigned int khz = 0;
1128         int err;
1129
1130         if (!data)
1131                 return 0;
1132
1133         smp_call_function_single(cpu, query_values_on_cpu, &err, true);
1134         if (err)
1135                 goto out;
1136
1137         khz = find_khz_freq_from_fid(data->currfid);
1138
1139
1140 out:
1141         return khz;
1142 }
1143
1144 static struct cpufreq_driver cpufreq_amd64_driver = {
1145         .flags          = CPUFREQ_ASYNC_NOTIFICATION,
1146         .verify         = cpufreq_generic_frequency_table_verify,
1147         .target_index   = powernowk8_target,
1148         .bios_limit     = acpi_processor_get_bios_limit,
1149         .init           = powernowk8_cpu_init,
1150         .exit           = powernowk8_cpu_exit,
1151         .get            = powernowk8_get,
1152         .name           = "powernow-k8",
1153         .attr           = cpufreq_generic_attr,
1154 };
1155
1156 static void __request_acpi_cpufreq(void)
1157 {
1158         const char drv[] = "acpi-cpufreq";
1159         const char *cur_drv;
1160
1161         cur_drv = cpufreq_get_current_driver();
1162         if (!cur_drv)
1163                 goto request;
1164
1165         if (strncmp(cur_drv, drv, min_t(size_t, strlen(cur_drv), strlen(drv))))
1166                 pr_warn("WTF driver: %s\n", cur_drv);
1167
1168         return;
1169
1170  request:
1171         pr_warn("This CPU is not supported anymore, using acpi-cpufreq instead.\n");
1172         request_module(drv);
1173 }
1174
1175 /* driver entry point for init */
1176 static int powernowk8_init(void)
1177 {
1178         unsigned int i, supported_cpus = 0;
1179         int ret;
1180
1181         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_HW_PSTATE)) {
1182                 __request_acpi_cpufreq();
1183                 return -ENODEV;
1184         }
1185
1186         if (!x86_match_cpu(powernow_k8_ids))
1187                 return -ENODEV;
1188
1189         get_online_cpus();
1190         for_each_online_cpu(i) {
1191                 smp_call_function_single(i, check_supported_cpu, &ret, 1);
1192                 if (!ret)
1193                         supported_cpus++;
1194         }
1195
1196         if (supported_cpus != num_online_cpus()) {
1197                 put_online_cpus();
1198                 return -ENODEV;
1199         }
1200         put_online_cpus();
1201
1202         ret = cpufreq_register_driver(&cpufreq_amd64_driver);
1203         if (ret)
1204                 return ret;
1205
1206         pr_info("Found %d %s (%d cpu cores) (" VERSION ")\n",
1207                 num_online_nodes(), boot_cpu_data.x86_model_id, supported_cpus);
1208
1209         return ret;
1210 }
1211
1212 /* driver entry point for term */
1213 static void __exit powernowk8_exit(void)
1214 {
1215         pr_debug("exit\n");
1216
1217         cpufreq_unregister_driver(&cpufreq_amd64_driver);
1218 }
1219
1220 MODULE_AUTHOR("Paul Devriendt <paul.devriendt@amd.com>");
1221 MODULE_AUTHOR("Mark Langsdorf <mark.langsdorf@amd.com>");
1222 MODULE_DESCRIPTION("AMD Athlon 64 and Opteron processor frequency driver.");
1223 MODULE_LICENSE("GPL");
1224
1225 late_initcall(powernowk8_init);
1226 module_exit(powernowk8_exit);