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         return;
 126 }
 127
 128 /* the voltage stabilization time */
 129 static void count_off_vst(struct powernow_k8_data *data)
 130 {
 131         udelay(data->vstable * VST_UNITS_20US);
 132         return;
 133 }
 134
 135 /* need to init the control msr to a safe value (for each cpu) */
 136 static void fidvid_msr_init(void)
 137 {
 138         u32 lo, hi;
 139         u8 fid, vid;
 140
 141         rdmsr(MSR_FIDVID_STATUS, lo, hi);
 142         vid = hi & MSR_S_HI_CURRENT_VID;
 143         fid = lo & MSR_S_LO_CURRENT_FID;
 144         lo = fid | (vid << MSR_C_LO_VID_SHIFT);
 145         hi = MSR_C_HI_STP_GNT_BENIGN;
 146         pr_debug("cpu%d, init lo 0x%x, hi 0x%x\n", smp_processor_id(), lo, hi);
 147         wrmsr(MSR_FIDVID_CTL, lo, hi);
 148 }
 149
 150 /* write the new fid value along with the other control fields to the msr */
 151 static int write_new_fid(struct powernow_k8_data *data, u32 fid)
 152 {
 153         u32 lo;
 154         u32 savevid = data->currvid;
 155         u32 i = 0;
 156
 157         if ((fid & INVALID_FID_MASK) || (data->currvid & INVALID_VID_MASK)) {
 158                 pr_err("internal error - overflow on fid write\n");
 159                 return 1;
 160         }
 161
 162         lo = fid;
 163         lo |= (data->currvid << MSR_C_LO_VID_SHIFT);
 164         lo |= MSR_C_LO_INIT_FID_VID;
 165
 166         pr_debug("writing fid 0x%x, lo 0x%x, hi 0x%x\n",
 167                 fid, lo, data->plllock * PLL_LOCK_CONVERSION);
 168
 169         do {
 170                 wrmsr(MSR_FIDVID_CTL, lo, data->plllock * PLL_LOCK_CONVERSION);
 171                 if (i++ > 100) {
 172                         pr_err("Hardware error - pending bit very stuck - no further pstate changes possible\n");
 173                         return 1;
 174                 }
 175         } while (query_current_values_with_pending_wait(data));
 176
 177         count_off_irt(data);
 178
 179         if (savevid != data->currvid) {
 180                 pr_err("vid change on fid trans, old 0x%x, new 0x%x\n",
 181                        savevid, data->currvid);
 182                 return 1;
 183         }
 184
 185         if (fid != data->currfid) {
 186                 pr_err("fid trans failed, fid 0x%x, curr 0x%x\n", fid,
 187                         data->currfid);
 188                 return 1;
 189         }
 190
 191         return 0;
 192 }
 193
 194 /* Write a new vid to the hardware */
 195 static int write_new_vid(struct powernow_k8_data *data, u32 vid)
 196 {
 197         u32 lo;
 198         u32 savefid = data->currfid;
 199         int i = 0;
 200
 201         if ((data->currfid & INVALID_FID_MASK) || (vid & INVALID_VID_MASK)) {
 202                 pr_err("internal error - overflow on vid write\n");
 203                 return 1;
 204         }
 205
 206         lo = data->currfid;
 207         lo |= (vid << MSR_C_LO_VID_SHIFT);
 208         lo |= MSR_C_LO_INIT_FID_VID;
 209
 210         pr_debug("writing vid 0x%x, lo 0x%x, hi 0x%x\n",
 211                 vid, lo, STOP_GRANT_5NS);
 212
 213         do {
 214                 wrmsr(MSR_FIDVID_CTL, lo, STOP_GRANT_5NS);
 215                 if (i++ > 100) {
 216                         pr_err("internal error - pending bit very stuck - no further pstate changes possible\n");
 217                         return 1;
 218                 }
 219         } while (query_current_values_with_pending_wait(data));
 220
 221         if (savefid != data->currfid) {
 222                 pr_err("fid changed on vid trans, old 0x%x new 0x%x\n",
 223                         savefid, data->currfid);
 224                 return 1;
 225         }
 226
 227         if (vid != data->currvid) {
 228                 pr_err("vid trans failed, vid 0x%x, curr 0x%x\n",
 229                                 vid, data->currvid);
 230                 return 1;
 231         }
 232
 233         return 0;
 234 }
 235
 236 /*
 237  * Reduce the vid by the max of step or reqvid.
 238  * Decreasing vid codes represent increasing voltages:
 239  * vid of 0 is 1.550V, vid of 0x1e is 0.800V, vid of VID_OFF is off.
 240  */
 241 static int decrease_vid_code_by_step(struct powernow_k8_data *data,
 242                 u32 reqvid, u32 step)
 243 {
 244         if ((data->currvid - reqvid) > step)
 245                 reqvid = data->currvid - step;
 246
 247         if (write_new_vid(data, reqvid))
 248                 return 1;
 249
 250         count_off_vst(data);
 251
 252         return 0;
 253 }
 254
 255 /* Change Opteron/Athlon64 fid and vid, by the 3 phases. */
 256 static int transition_fid_vid(struct powernow_k8_data *data,
 257                 u32 reqfid, u32 reqvid)
 258 {
 259         if (core_voltage_pre_transition(data, reqvid, reqfid))
 260                 return 1;
 261
 262         if (core_frequency_transition(data, reqfid))
 263                 return 1;
 264
 265         if (core_voltage_post_transition(data, reqvid))
 266                 return 1;
 267
 268         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 269                 return 1;
 270
 271         if ((reqfid != data->currfid) || (reqvid != data->currvid)) {
 272                 pr_err("failed (cpu%d): req 0x%x 0x%x, curr 0x%x 0x%x\n",
 273                                 smp_processor_id(),
 274                                 reqfid, reqvid, data->currfid, data->currvid);
 275                 return 1;
 276         }
 277
 278         pr_debug("transitioned (cpu%d): new fid 0x%x, vid 0x%x\n",
 279                 smp_processor_id(), data->currfid, data->currvid);
 280
 281         return 0;
 282 }
 283
 284 /* Phase 1 - core voltage transition ... setup voltage */
 285 static int core_voltage_pre_transition(struct powernow_k8_data *data,
 286                 u32 reqvid, u32 reqfid)
 287 {
 288         u32 rvosteps = data->rvo;
 289         u32 savefid = data->currfid;
 290         u32 maxvid, lo, rvomult = 1;
 291
 292         pr_debug("ph1 (cpu%d): start, currfid 0x%x, currvid 0x%x, reqvid 0x%x, rvo 0x%x\n",
 293                 smp_processor_id(),
 294                 data->currfid, data->currvid, reqvid, data->rvo);
 295
 296         if ((savefid < LO_FID_TABLE_TOP) && (reqfid < LO_FID_TABLE_TOP))
 297                 rvomult = 2;
 298         rvosteps *= rvomult;
 299         rdmsr(MSR_FIDVID_STATUS, lo, maxvid);
 300         maxvid = 0x1f & (maxvid >> 16);
 301         pr_debug("ph1 maxvid=0x%x\n", maxvid);
 302         if (reqvid < maxvid) /* lower numbers are higher voltages */
 303                 reqvid = maxvid;
 304
 305         while (data->currvid > reqvid) {
 306                 pr_debug("ph1: curr 0x%x, req vid 0x%x\n",
 307                         data->currvid, reqvid);
 308                 if (decrease_vid_code_by_step(data, reqvid, data->vidmvs))
 309                         return 1;
 310         }
 311
 312         while ((rvosteps > 0) &&
 313                         ((rvomult * data->rvo + data->currvid) > reqvid)) {
 314                 if (data->currvid == maxvid) {
 315                         rvosteps = 0;
 316                 } else {
 317                         pr_debug("ph1: changing vid for rvo, req 0x%x\n",
 318                                 data->currvid - 1);
 319                         if (decrease_vid_code_by_step(data, data->currvid-1, 1))
 320                                 return 1;
 321                         rvosteps--;
 322                 }
 323         }
 324
 325         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 326                 return 1;
 327
 328         if (savefid != data->currfid) {
 329                 pr_err("ph1 err, currfid changed 0x%x\n", data->currfid);
 330                 return 1;
 331         }
 332
 333         pr_debug("ph1 complete, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 334                 data->currfid, data->currvid);
 335
 336         return 0;
 337 }
 338
 339 /* Phase 2 - core frequency transition */
 340 static int core_frequency_transition(struct powernow_k8_data *data, u32 reqfid)
 341 {
 342         u32 vcoreqfid, vcocurrfid, vcofiddiff;
 343         u32 fid_interval, savevid = data->currvid;
 344
 345         if (data->currfid == reqfid) {
 346                 pr_err("ph2 null fid transition 0x%x\n", data->currfid);
 347                 return 0;
 348         }
 349
 350         pr_debug("ph2 (cpu%d): starting, currfid 0x%x, currvid 0x%x, reqfid 0x%x\n",
 351                 smp_processor_id(),
 352                 data->currfid, data->currvid, reqfid);
 353
 354         vcoreqfid = convert_fid_to_vco_fid(reqfid);
 355         vcocurrfid = convert_fid_to_vco_fid(data->currfid);
 356         vcofiddiff = vcocurrfid > vcoreqfid ? vcocurrfid - vcoreqfid
 357             : vcoreqfid - vcocurrfid;
 358
 359         if ((reqfid <= LO_FID_TABLE_TOP) && (data->currfid <= LO_FID_TABLE_TOP))
 360                 vcofiddiff = 0;
 361
 362         while (vcofiddiff > 2) {
 363                 (data->currfid & 1) ? (fid_interval = 1) : (fid_interval = 2);
 364
 365                 if (reqfid > data->currfid) {
 366                         if (data->currfid > LO_FID_TABLE_TOP) {
 367                                 if (write_new_fid(data,
 368                                                 data->currfid + fid_interval))
 369                                         return 1;
 370                         } else {
 371                                 if (write_new_fid
 372                                     (data,
 373                                      2 + convert_fid_to_vco_fid(data->currfid)))
 374                                         return 1;
 375                         }
 376                 } else {
 377                         if (write_new_fid(data, data->currfid - fid_interval))
 378                                 return 1;
 379                 }
 380
 381                 vcocurrfid = convert_fid_to_vco_fid(data->currfid);
 382                 vcofiddiff = vcocurrfid > vcoreqfid ? vcocurrfid - vcoreqfid
 383                     : vcoreqfid - vcocurrfid;
 384         }
 385
 386         if (write_new_fid(data, reqfid))
 387                 return 1;
 388
 389         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 390                 return 1;
 391
 392         if (data->currfid != reqfid) {
 393                 pr_err("ph2: mismatch, failed fid transition, curr 0x%x, req 0x%x\n",
 394                         data->currfid, reqfid);
 395                 return 1;
 396         }
 397
 398         if (savevid != data->currvid) {
 399                 pr_err("ph2: vid changed, save 0x%x, curr 0x%x\n",
 400                         savevid, data->currvid);
 401                 return 1;
 402         }
 403
 404         pr_debug("ph2 complete, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 405                 data->currfid, data->currvid);
 406
 407         return 0;
 408 }
 409
 410 /* Phase 3 - core voltage transition flow ... jump to the final vid. */
 411 static int core_voltage_post_transition(struct powernow_k8_data *data,
 412                 u32 reqvid)
 413 {
 414         u32 savefid = data->currfid;
 415         u32 savereqvid = reqvid;
 416
 417         pr_debug("ph3 (cpu%d): starting, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 418                 smp_processor_id(),
 419                 data->currfid, data->currvid);
 420
 421         if (reqvid != data->currvid) {
 422                 if (write_new_vid(data, reqvid))
 423                         return 1;
 424
 425                 if (savefid != data->currfid) {
 426                         pr_err("ph3: bad fid change, save 0x%x, curr 0x%x\n",
 427                                 savefid, data->currfid);
 428                         return 1;
 429                 }
 430
 431                 if (data->currvid != reqvid) {
 432                         pr_err("ph3: failed vid transition\n, req 0x%x, curr 0x%x",
 433                                 reqvid, data->currvid);
 434                         return 1;
 435                 }
 436         }
 437
 438         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 439                 return 1;
 440
 441         if (savereqvid != data->currvid) {
 442                 pr_debug("ph3 failed, currvid 0x%x\n", data->currvid);
 443                 return 1;
 444         }
 445
 446         if (savefid != data->currfid) {
 447                 pr_debug("ph3 failed, currfid changed 0x%x\n",
 448                         data->currfid);
 449                 return 1;
 450         }
 451
 452         pr_debug("ph3 complete, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 453                 data->currfid, data->currvid);
 454
 455         return 0;
 456 }
 457
 458 static const struct x86_cpu_id powernow_k8_ids[] = {
 459         /* IO based frequency switching */
 460         { X86_VENDOR_AMD, 0xf },
 461         {}
 462 };
 463 MODULE_DEVICE_TABLE(x86cpu, powernow_k8_ids);
 464
 465 static void check_supported_cpu(void *_rc)
 466 {
 467         u32 eax, ebx, ecx, edx;
 468         int *rc = _rc;
 469
 470         *rc = -ENODEV;
 471
 472         eax = cpuid_eax(CPUID_PROCESSOR_SIGNATURE);
 473
 474         if ((eax & CPUID_XFAM) == CPUID_XFAM_K8) {
 475                 if (((eax & CPUID_USE_XFAM_XMOD) != CPUID_USE_XFAM_XMOD) ||
 476                     ((eax & CPUID_XMOD) > CPUID_XMOD_REV_MASK)) {
 477                         pr_info("Processor cpuid %x not supported\n", eax);
 478                         return;
 479                 }
 480
 481                 eax = cpuid_eax(CPUID_GET_MAX_CAPABILITIES);
 482                 if (eax < CPUID_FREQ_VOLT_CAPABILITIES) {
 483                         pr_info("No frequency change capabilities detected\n");
 484                         return;
 485                 }
 486
 487                 cpuid(CPUID_FREQ_VOLT_CAPABILITIES, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 488                 if ((edx & P_STATE_TRANSITION_CAPABLE)
 489                         != P_STATE_TRANSITION_CAPABLE) {
 490                         pr_info("Power state transitions not supported\n");
 491                         return;
 492                 }
 493                 *rc = 0;
 494         }
 495 }
 496
 497 static int check_pst_table(struct powernow_k8_data *data, struct pst_s *pst,
 498                 u8 maxvid)
 499 {
 500         unsigned int j;
 501         u8 lastfid = 0xff;
 502
 503         for (j = 0; j < data->numps; j++) {
 504                 if (pst[j].vid > LEAST_VID) {
 505                         pr_err(FW_BUG "vid %d invalid : 0x%x\n", j,
 506                                 pst[j].vid);
 507                         return -EINVAL;
 508                 }
 509                 if (pst[j].vid < data->rvo) {
 510                         /* vid + rvo >= 0 */
 511                         pr_err(FW_BUG "0 vid exceeded with pstate %d\n", j);
 512                         return -ENODEV;
 513                 }
 514                 if (pst[j].vid < maxvid + data->rvo) {
 515                         /* vid + rvo >= maxvid */
 516                         pr_err(FW_BUG "maxvid exceeded with pstate %d\n", j);
 517                         return -ENODEV;
 518                 }
 519                 if (pst[j].fid > MAX_FID) {
 520                         pr_err(FW_BUG "maxfid exceeded with pstate %d\n", j);
 521                         return -ENODEV;
 522                 }
 523                 if (j && (pst[j].fid < HI_FID_TABLE_BOTTOM)) {
 524                         /* Only first fid is allowed to be in "low" range */
 525                         pr_err(FW_BUG "two low fids - %d : 0x%x\n", j,
 526                                 pst[j].fid);
 527                         return -EINVAL;
 528                 }
 529                 if (pst[j].fid < lastfid)
 530                         lastfid = pst[j].fid;
 531         }
 532         if (lastfid & 1) {
 533                 pr_err(FW_BUG "lastfid invalid\n");
 534                 return -EINVAL;
 535         }
 536         if (lastfid > LO_FID_TABLE_TOP)
 537                 pr_info(FW_BUG "first fid not from lo freq table\n");
 538
 539         return 0;
 540 }
 541
 542 static void invalidate_entry(struct cpufreq_frequency_table *powernow_table,
 543                 unsigned int entry)
 544 {
 545         powernow_table[entry].frequency = CPUFREQ_ENTRY_INVALID;
 546 }
 547
 548 static void print_basics(struct powernow_k8_data *data)
 549 {
 550         int j;
 551         for (j = 0; j < data->numps; j++) {
 552                 if (data->powernow_table[j].frequency !=
 553                                 CPUFREQ_ENTRY_INVALID) {
 554                         pr_info("fid 0x%x (%d MHz), vid 0x%x\n",
 555                                 data->powernow_table[j].driver_data & 0xff,
 556                                 data->powernow_table[j].frequency/1000,
 557                                 data->powernow_table[j].driver_data >> 8);
 558                 }
 559         }
 560         if (data->batps)
 561                 pr_info("Only %d pstates on battery\n", data->batps);
 562 }
 563
 564 static int fill_powernow_table(struct powernow_k8_data *data,
 565                 struct pst_s *pst, u8 maxvid)
 566 {
 567         struct cpufreq_frequency_table *powernow_table;
 568         unsigned int j;
 569
 570         if (data->batps) {
 571                 /* use ACPI support to get full speed on mains power */
 572                 pr_warn("Only %d pstates usable (use ACPI driver for full range\n",
 573                         data->batps);
 574                 data->numps = data->batps;
 575         }
 576
 577         for (j = 1; j < data->numps; j++) {
 578                 if (pst[j-1].fid >= pst[j].fid) {
 579                         pr_err("PST out of sequence\n");
 580                         return -EINVAL;
 581                 }
 582         }
 583
 584         if (data->numps < 2) {
 585                 pr_err("no p states to transition\n");
 586                 return -ENODEV;
 587         }
 588
 589         if (check_pst_table(data, pst, maxvid))
 590                 return -EINVAL;
 591
 592         powernow_table = kzalloc((sizeof(*powernow_table)
 593                 * (data->numps + 1)), GFP_KERNEL);
 594         if (!powernow_table) {
 595                 pr_err("powernow_table memory alloc failure\n");
 596                 return -ENOMEM;
 597         }
 598
 599         for (j = 0; j < data->numps; j++) {
 600                 int freq;
 601                 powernow_table[j].driver_data = pst[j].fid; /* lower 8 bits */
 602                 powernow_table[j].driver_data |= (pst[j].vid << 8); /* upper 8 bits */
 603                 freq = find_khz_freq_from_fid(pst[j].fid);
 604                 powernow_table[j].frequency = freq;
 605         }
 606         powernow_table[data->numps].frequency = CPUFREQ_TABLE_END;
 607         powernow_table[data->numps].driver_data = 0;
 608
 609         if (query_current_values_with_pending_wait(data)) {
 610                 kfree(powernow_table);
 611                 return -EIO;
 612         }
 613
 614         pr_debug("cfid 0x%x, cvid 0x%x\n", data->currfid, data->currvid);
 615         data->powernow_table = powernow_table;
 616         if (cpumask_first(topology_core_cpumask(data->cpu)) == data->cpu)
 617                 print_basics(data);
 618
 619         for (j = 0; j < data->numps; j++)
 620                 if ((pst[j].fid == data->currfid) &&
 621                     (pst[j].vid == data->currvid))
 622                         return 0;
 623
 624         pr_debug("currfid/vid do not match PST, ignoring\n");
 625         return 0;
 626 }
 627
 628 /* Find and validate the PSB/PST table in BIOS. */
 629 static int find_psb_table(struct powernow_k8_data *data)
 630 {
 631         struct psb_s *psb;
 632         unsigned int i;
 633         u32 mvs;
 634         u8 maxvid;
 635         u32 cpst = 0;
 636         u32 thiscpuid;
 637
 638         for (i = 0xc0000; i < 0xffff0; i += 0x10) {
 639                 /* Scan BIOS looking for the signature. */
 640                 /* It can not be at ffff0 - it is too big. */
 641
 642                 psb = phys_to_virt(i);
 643                 if (memcmp(psb, PSB_ID_STRING, PSB_ID_STRING_LEN) != 0)
 644                         continue;
 645
 646                 pr_debug("found PSB header at 0x%p\n", psb);
 647
 648                 pr_debug("table vers: 0x%x\n", psb->tableversion);
 649                 if (psb->tableversion != PSB_VERSION_1_4) {
 650                         pr_err(FW_BUG "PSB table is not v1.4\n");
 651                         return -ENODEV;
 652                 }
 653
 654                 pr_debug("flags: 0x%x\n", psb->flags1);
 655                 if (psb->flags1) {
 656                         pr_err(FW_BUG "unknown flags\n");
 657                         return -ENODEV;
 658                 }
 659
 660                 data->vstable = psb->vstable;
 661                 pr_debug("voltage stabilization time: %d(*20us)\n",
 662                                 data->vstable);
 663
 664                 pr_debug("flags2: 0x%x\n", psb->flags2);
 665                 data->rvo = psb->flags2 & 3;
 666                 data->irt = ((psb->flags2) >> 2) & 3;
 667                 mvs = ((psb->flags2) >> 4) & 3;
 668                 data->vidmvs = 1 << mvs;
 669                 data->batps = ((psb->flags2) >> 6) & 3;
 670
 671                 pr_debug("ramp voltage offset: %d\n", data->rvo);
 672                 pr_debug("isochronous relief time: %d\n", data->irt);
 673                 pr_debug("maximum voltage step: %d - 0x%x\n", mvs, data->vidmvs);
 674
 675                 pr_debug("numpst: 0x%x\n", psb->num_tables);
 676                 cpst = psb->num_tables;
 677                 if ((psb->cpuid == 0x00000fc0) ||
 678                     (psb->cpuid == 0x00000fe0)) {
 679                         thiscpuid = cpuid_eax(CPUID_PROCESSOR_SIGNATURE);
 680                         if ((thiscpuid == 0x00000fc0) ||
 681                             (thiscpuid == 0x00000fe0))
 682                                 cpst = 1;
 683                 }
 684                 if (cpst != 1) {
 685                         pr_err(FW_BUG "numpst must be 1\n");
 686                         return -ENODEV;
 687                 }
 688
 689                 data->plllock = psb->plllocktime;
 690                 pr_debug("plllocktime: 0x%x (units 1us)\n", psb->plllocktime);
 691                 pr_debug("maxfid: 0x%x\n", psb->maxfid);
 692                 pr_debug("maxvid: 0x%x\n", psb->maxvid);
 693                 maxvid = psb->maxvid;
 694
 695                 data->numps = psb->numps;
 696                 pr_debug("numpstates: 0x%x\n", data->numps);
 697                 return fill_powernow_table(data,
 698                                 (struct pst_s *)(psb+1), maxvid);
 699         }
 700         /*
 701          * If you see this message, complain to BIOS manufacturer. If
 702          * he tells you "we do not support Linux" or some similar
 703          * nonsense, remember that Windows 2000 uses the same legacy
 704          * mechanism that the old Linux PSB driver uses. Tell them it
 705          * is broken with Windows 2000.
 706          *
 707          * The reference to the AMD documentation is chapter 9 in the
 708          * BIOS and Kernel Developer's Guide, which is available on
 709          * www.amd.com
 710          */
 711         pr_err(FW_BUG "No PSB or ACPI _PSS objects\n");
 712         pr_err("Make sure that your BIOS is up to date and Cool'N'Quiet support is enabled in BIOS setup\n");
 713         return -ENODEV;
 714 }
 715
 716 static void powernow_k8_acpi_pst_values(struct powernow_k8_data *data,
 717                 unsigned int index)
 718 {
 719         u64 control;
 720
 721         if (!data->acpi_data.state_count)
 722                 return;
 723
 724         control = data->acpi_data.states[index].control;
 725         data->irt = (control >> IRT_SHIFT) & IRT_MASK;
 726         data->rvo = (control >> RVO_SHIFT) & RVO_MASK;
 727         data->exttype = (control >> EXT_TYPE_SHIFT) & EXT_TYPE_MASK;
 728         data->plllock = (control >> PLL_L_SHIFT) & PLL_L_MASK;
 729         data->vidmvs = 1 << ((control >> MVS_SHIFT) & MVS_MASK);
 730         data->vstable = (control >> VST_SHIFT) & VST_MASK;
 731 }
 732
 733 static int powernow_k8_cpu_init_acpi(struct powernow_k8_data *data)
 734 {
 735         struct cpufreq_frequency_table *powernow_table;
 736         int ret_val = -ENODEV;
 737         u64 control, status;
 738
 739         if (acpi_processor_register_performance(&data->acpi_data, data->cpu)) {
 740                 pr_debug("register performance failed: bad ACPI data\n");
 741                 return -EIO;
 742         }
 743
 744         /* verify the data contained in the ACPI structures */
 745         if (data->acpi_data.state_count <= 1) {
 746                 pr_debug("No ACPI P-States\n");
 747                 goto err_out;
 748         }
 749
 750         control = data->acpi_data.control_register.space_id;
 751         status = data->acpi_data.status_register.space_id;
 752
 753         if ((control != ACPI_ADR_SPACE_FIXED_HARDWARE) ||
 754             (status != ACPI_ADR_SPACE_FIXED_HARDWARE)) {
 755                 pr_debug("Invalid control/status registers (%llx - %llx)\n",
 756                         control, status);
 757                 goto err_out;
 758         }
 759
 760         /* fill in data->powernow_table */
 761         powernow_table = kzalloc((sizeof(*powernow_table)
 762                 * (data->acpi_data.state_count + 1)), GFP_KERNEL);
 763         if (!powernow_table) {
 764                 pr_debug("powernow_table memory alloc failure\n");
 765                 goto err_out;
 766         }
 767
 768         /* fill in data */
 769         data->numps = data->acpi_data.state_count;
 770         powernow_k8_acpi_pst_values(data, 0);
 771
 772         ret_val = fill_powernow_table_fidvid(data, powernow_table);
 773         if (ret_val)
 774                 goto err_out_mem;
 775
 776         powernow_table[data->acpi_data.state_count].frequency =
 777                 CPUFREQ_TABLE_END;
 778         data->powernow_table = powernow_table;
 779
 780         if (cpumask_first(topology_core_cpumask(data->cpu)) == data->cpu)
 781                 print_basics(data);
 782
 783         /* notify BIOS that we exist */
 784         acpi_processor_notify_smm(THIS_MODULE);
 785
 786         if (!zalloc_cpumask_var(&data->acpi_data.shared_cpu_map, GFP_KERNEL)) {
 787                 pr_err("unable to alloc powernow_k8_data cpumask\n");
 788                 ret_val = -ENOMEM;
 789                 goto err_out_mem;
 790         }
 791
 792         return 0;
 793
 794 err_out_mem:
 795         kfree(powernow_table);
 796
 797 err_out:
 798         acpi_processor_unregister_performance(data->cpu);
 799
 800         /* data->acpi_data.state_count informs us at ->exit()
 801          * whether ACPI was used */
 802         data->acpi_data.state_count = 0;
 803
 804         return ret_val;
 805 }
 806
 807 static int fill_powernow_table_fidvid(struct powernow_k8_data *data,
 808                 struct cpufreq_frequency_table *powernow_table)
 809 {
 810         int i;
 811
 812         for (i = 0; i < data->acpi_data.state_count; i++) {
 813                 u32 fid;
 814                 u32 vid;
 815                 u32 freq, index;
 816                 u64 status, control;
 817
 818                 if (data->exttype) {
 819                         status =  data->acpi_data.states[i].status;
 820                         fid = status & EXT_FID_MASK;
 821                         vid = (status >> VID_SHIFT) & EXT_VID_MASK;
 822                 } else {
 823                         control =  data->acpi_data.states[i].control;
 824                         fid = control & FID_MASK;
 825                         vid = (control >> VID_SHIFT) & VID_MASK;
 826                 }
 827
 828                 pr_debug("   %d : fid 0x%x, vid 0x%x\n", i, fid, vid);
 829
 830                 index = fid | (vid<<8);
 831                 powernow_table[i].driver_data = index;
 832
 833                 freq = find_khz_freq_from_fid(fid);
 834                 powernow_table[i].frequency = freq;
 835
 836                 /* verify frequency is OK */
 837                 if ((freq > (MAX_FREQ * 1000)) || (freq < (MIN_FREQ * 1000))) {
 838                         pr_debug("invalid freq %u kHz, ignoring\n", freq);
 839                         invalidate_entry(powernow_table, i);
 840                         continue;
 841                 }
 842
 843                 /* verify voltage is OK -
 844                  * BIOSs are using "off" to indicate invalid */
 845                 if (vid == VID_OFF) {
 846                         pr_debug("invalid vid %u, ignoring\n", vid);
 847                         invalidate_entry(powernow_table, i);
 848                         continue;
 849                 }
 850
 851                 if (freq != (data->acpi_data.states[i].core_frequency * 1000)) {
 852                         pr_info("invalid freq entries %u kHz vs. %u kHz\n",
 853                                 freq, (unsigned int)
 854                                 (data->acpi_data.states[i].core_frequency
 855                                  * 1000));
 856                         invalidate_entry(powernow_table, i);
 857                         continue;
 858                 }
 859         }
 860         return 0;
 861 }
 862
 863 static void powernow_k8_cpu_exit_acpi(struct powernow_k8_data *data)
 864 {
 865         if (data->acpi_data.state_count)
 866                 acpi_processor_unregister_performance(data->cpu);
 867         free_cpumask_var(data->acpi_data.shared_cpu_map);
 868 }
 869
 870 static int get_transition_latency(struct powernow_k8_data *data)
 871 {
 872         int max_latency = 0;
 873         int i;
 874         for (i = 0; i < data->acpi_data.state_count; i++) {
 875                 int cur_latency = data->acpi_data.states[i].transition_latency
 876                         + data->acpi_data.states[i].bus_master_latency;
 877                 if (cur_latency > max_latency)
 878                         max_latency = cur_latency;
 879         }
 880         if (max_latency == 0) {
 881                 pr_err(FW_WARN "Invalid zero transition latency\n");
 882                 max_latency = 1;
 883         }
 884         /* value in usecs, needs to be in nanoseconds */
 885         return 1000 * max_latency;
 886 }
 887
 888 /* Take a frequency, and issue the fid/vid transition command */
 889 static int transition_frequency_fidvid(struct powernow_k8_data *data,
 890                 unsigned int index)
 891 {
 892         struct cpufreq_policy *policy;
 893         u32 fid = 0;
 894         u32 vid = 0;
 895         int res;
 896         struct cpufreq_freqs freqs;
 897
 898         pr_debug("cpu %d transition to index %u\n", smp_processor_id(), index);
 899
 900         /* fid/vid correctness check for k8 */
 901         /* fid are the lower 8 bits of the index we stored into
 902          * the cpufreq frequency table in find_psb_table, vid
 903          * are the upper 8 bits.
 904          */
 905         fid = data->powernow_table[index].driver_data & 0xFF;
 906         vid = (data->powernow_table[index].driver_data & 0xFF00) >> 8;
 907
 908         pr_debug("table matched fid 0x%x, giving vid 0x%x\n", fid, vid);
 909
 910         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 911                 return 1;
 912
 913         if ((data->currvid == vid) && (data->currfid == fid)) {
 914                 pr_debug("target matches current values (fid 0x%x, vid 0x%x)\n",
 915                         fid, vid);
 916                 return 0;
 917         }
 918
 919         pr_debug("cpu %d, changing to fid 0x%x, vid 0x%x\n",
 920                 smp_processor_id(), fid, vid);
 921         freqs.old = find_khz_freq_from_fid(data->currfid);
 922         freqs.new = find_khz_freq_from_fid(fid);
 923
 924         policy = cpufreq_cpu_get(smp_processor_id());
 925         cpufreq_cpu_put(policy);
 926
 927         cpufreq_freq_transition_begin(policy, &freqs);
 928         res = transition_fid_vid(data, fid, vid);
 929         cpufreq_freq_transition_end(policy, &freqs, res);
 930
 931         return res;
 932 }
 933
 934 struct powernowk8_target_arg {
 935         struct cpufreq_policy           *pol;
 936         unsigned                        newstate;
 937 };
 938
 939 static long powernowk8_target_fn(void *arg)
 940 {
 941         struct powernowk8_target_arg *pta = arg;
 942         struct cpufreq_policy *pol = pta->pol;
 943         unsigned newstate = pta->newstate;
 944         struct powernow_k8_data *data = per_cpu(powernow_data, pol->cpu);
 945         u32 checkfid;
 946         u32 checkvid;
 947         int ret;
 948
 949         if (!data)
 950                 return -EINVAL;
 951
 952         checkfid = data->currfid;
 953         checkvid = data->currvid;
 954
 955         if (pending_bit_stuck()) {
 956                 pr_err("failing targ, change pending bit set\n");
 957                 return -EIO;
 958         }
 959
 960         pr_debug("targ: cpu %d, %d kHz, min %d, max %d\n",
 961                 pol->cpu, data->powernow_table[newstate].frequency, pol->min,
 962                 pol->max);
 963
 964         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 965                 return -EIO;
 966
 967         pr_debug("targ: curr fid 0x%x, vid 0x%x\n",
 968                 data->currfid, data->currvid);
 969
 970         if ((checkvid != data->currvid) ||
 971             (checkfid != data->currfid)) {
 972                 pr_info("error - out of sync, fix 0x%x 0x%x, vid 0x%x 0x%x\n",
 973                        checkfid, data->currfid,
 974                        checkvid, data->currvid);
 975         }
 976
 977         mutex_lock(&fidvid_mutex);
 978
 979         powernow_k8_acpi_pst_values(data, newstate);
 980
 981         ret = transition_frequency_fidvid(data, newstate);
 982
 983         if (ret) {
 984                 pr_err("transition frequency failed\n");
 985                 mutex_unlock(&fidvid_mutex);
 986                 return 1;
 987         }
 988         mutex_unlock(&fidvid_mutex);
 989
 990         pol->cur = find_khz_freq_from_fid(data->currfid);
 991
 992         return 0;
 993 }
 994
 995 /* Driver entry point to switch to the target frequency */
 996 static int powernowk8_target(struct cpufreq_policy *pol, unsigned index)
 997 {
 998         struct powernowk8_target_arg pta = { .pol = pol, .newstate = index };
 999
1000         return work_on_cpu(pol->cpu, powernowk8_target_fn, &pta);
1001 }
1002
1003 struct init_on_cpu {
1004         struct powernow_k8_data *data;
1005         int rc;
1006 };
1007
1008 static void powernowk8_cpu_init_on_cpu(void *_init_on_cpu)
1009 {
1010         struct init_on_cpu *init_on_cpu = _init_on_cpu;
1011
1012         if (pending_bit_stuck()) {
1013                 pr_err("failing init, change pending bit set\n");
1014                 init_on_cpu->rc = -ENODEV;
1015                 return;
1016         }
1017
1018         if (query_current_values_with_pending_wait(init_on_cpu->data)) {
1019                 init_on_cpu->rc = -ENODEV;
1020                 return;
1021         }
1022
1023         fidvid_msr_init();
1024
1025         init_on_cpu->rc = 0;
1026 }
1027
1028 #define MISSING_PSS_MSG \
1029         FW_BUG "No compatible ACPI _PSS objects found.\n" \
1030         FW_BUG "First, make sure Cool'N'Quiet is enabled in the BIOS.\n" \
1031         FW_BUG "If that doesn't help, try upgrading your BIOS.\n"
1032
1033 /* per CPU init entry point to the driver */
1034 static int powernowk8_cpu_init(struct cpufreq_policy *pol)
1035 {
1036         struct powernow_k8_data *data;
1037         struct init_on_cpu init_on_cpu;
1038         int rc, cpu;
1039
1040         smp_call_function_single(pol->cpu, check_supported_cpu, &rc, 1);
1041         if (rc)
1042                 return -ENODEV;
1043
1044         data = kzalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
1045         if (!data) {
1046                 pr_err("unable to alloc powernow_k8_data");
1047                 return -ENOMEM;
1048         }
1049
1050         data->cpu = pol->cpu;
1051
1052         if (powernow_k8_cpu_init_acpi(data)) {
1053                 /*
1054                  * Use the PSB BIOS structure. This is only available on
1055                  * an UP version, and is deprecated by AMD.
1056                  */
1057                 if (num_online_cpus() != 1) {
1058                         pr_err_once(MISSING_PSS_MSG);
1059                         goto err_out;
1060                 }
1061                 if (pol->cpu != 0) {
1062                         pr_err(FW_BUG "No ACPI _PSS objects for CPU other than CPU0. Complain to your BIOS vendor.\n");
1063                         goto err_out;
1064                 }
1065                 rc = find_psb_table(data);
1066                 if (rc)
1067                         goto err_out;
1068
1069                 /* Take a crude guess here.
1070                  * That guess was in microseconds, so multiply with 1000 */
1071                 pol->cpuinfo.transition_latency = (
1072                          ((data->rvo + 8) * data->vstable * VST_UNITS_20US) +
1073                          ((1 << data->irt) * 30)) * 1000;
1074         } else /* ACPI _PSS objects available */
1075                 pol->cpuinfo.transition_latency = get_transition_latency(data);
1076
1077         /* only run on specific CPU from here on */
1078         init_on_cpu.data = data;
1079         smp_call_function_single(data->cpu, powernowk8_cpu_init_on_cpu,
1080                                  &init_on_cpu, 1);
1081         rc = init_on_cpu.rc;
1082         if (rc != 0)
1083                 goto err_out_exit_acpi;
1084
1085         cpumask_copy(pol->cpus, topology_core_cpumask(pol->cpu));
1086         data->available_cores = pol->cpus;
1087
1088         /* min/max the cpu is capable of */
1089         if (cpufreq_table_validate_and_show(pol, data->powernow_table)) {
1090                 pr_err(FW_BUG "invalid powernow_table\n");
1091                 powernow_k8_cpu_exit_acpi(data);
1092                 kfree(data->powernow_table);
1093                 kfree(data);
1094                 return -EINVAL;
1095         }
1096
1097         pr_debug("cpu_init done, current fid 0x%x, vid 0x%x\n",
1098                 data->currfid, data->currvid);
1099
1100         /* Point all the CPUs in this policy to the same data */
1101         for_each_cpu(cpu, pol->cpus)
1102                 per_cpu(powernow_data, cpu) = data;
1103
1104         return 0;
1105
1106 err_out_exit_acpi:
1107         powernow_k8_cpu_exit_acpi(data);
1108
1109 err_out:
1110         kfree(data);
1111         return -ENODEV;
1112 }
1113
1114 static int powernowk8_cpu_exit(struct cpufreq_policy *pol)
1115 {
1116         struct powernow_k8_data *data = per_cpu(powernow_data, pol->cpu);
1117         int cpu;
1118
1119         if (!data)
1120                 return -EINVAL;
1121
1122         powernow_k8_cpu_exit_acpi(data);
1123
1124         kfree(data->powernow_table);
1125         kfree(data);
1126         for_each_cpu(cpu, pol->cpus)
1127                 per_cpu(powernow_data, cpu) = NULL;
1128
1129         return 0;
1130 }
1131
1132 static void query_values_on_cpu(void *_err)
1133 {
1134         int *err = _err;
1135         struct powernow_k8_data *data = __this_cpu_read(powernow_data);
1136
1137         *err = query_current_values_with_pending_wait(data);
1138 }
1139
1140 static unsigned int powernowk8_get(unsigned int cpu)
1141 {
1142         struct powernow_k8_data *data = per_cpu(powernow_data, cpu);
1143         unsigned int khz = 0;
1144         int err;
1145
1146         if (!data)
1147                 return 0;
1148
1149         smp_call_function_single(cpu, query_values_on_cpu, &err, true);
1150         if (err)
1151                 goto out;
1152
1153         khz = find_khz_freq_from_fid(data->currfid);
1154
1155
1156 out:
1157         return khz;
1158 }
1159
1160 static struct cpufreq_driver cpufreq_amd64_driver = {
1161         .flags          = CPUFREQ_ASYNC_NOTIFICATION,
1162         .verify         = cpufreq_generic_frequency_table_verify,
1163         .target_index   = powernowk8_target,
1164         .bios_limit     = acpi_processor_get_bios_limit,
1165         .init           = powernowk8_cpu_init,
1166         .exit           = powernowk8_cpu_exit,
1167         .get            = powernowk8_get,
1168         .name           = "powernow-k8",
1169         .attr           = cpufreq_generic_attr,
1170 };
1171
1172 static void __request_acpi_cpufreq(void)
1173 {
1174         const char *cur_drv, *drv = "acpi-cpufreq";
1175
1176         cur_drv = cpufreq_get_current_driver();
1177         if (!cur_drv)
1178                 goto request;
1179
1180         if (strncmp(cur_drv, drv, min_t(size_t, strlen(cur_drv), strlen(drv))))
1181                 pr_warn("WTF driver: %s\n", cur_drv);
1182
1183         return;
1184
1185  request:
1186         pr_warn("This CPU is not supported anymore, using acpi-cpufreq instead.\n");
1187         request_module(drv);
1188 }
1189
1190 /* driver entry point for init */
1191 static int powernowk8_init(void)
1192 {
1193         unsigned int i, supported_cpus = 0;
1194         int ret;
1195
1196         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_HW_PSTATE)) {
1197                 __request_acpi_cpufreq();
1198                 return -ENODEV;
1199         }
1200
1201         if (!x86_match_cpu(powernow_k8_ids))
1202                 return -ENODEV;
1203
1204         get_online_cpus();
1205         for_each_online_cpu(i) {
1206                 smp_call_function_single(i, check_supported_cpu, &ret, 1);
1207                 if (!ret)
1208                         supported_cpus++;
1209         }
1210
1211         if (supported_cpus != num_online_cpus()) {
1212                 put_online_cpus();
1213                 return -ENODEV;
1214         }
1215         put_online_cpus();
1216
1217         ret = cpufreq_register_driver(&cpufreq_amd64_driver);
1218         if (ret)
1219                 return ret;
1220
1221         pr_info("Found %d %s (%d cpu cores) (" VERSION ")\n",
1222                 num_online_nodes(), boot_cpu_data.x86_model_id, supported_cpus);
1223
1224         return ret;
1225 }
1226
1227 /* driver entry point for term */
1228 static void __exit powernowk8_exit(void)
1229 {
1230         pr_debug("exit\n");
1231
1232         cpufreq_unregister_driver(&cpufreq_amd64_driver);
1233 }
1234
1235 MODULE_AUTHOR("Paul Devriendt <paul.devriendt@amd.com>");
1236 MODULE_AUTHOR("Mark Langsdorf <mark.langsdorf@amd.com>");
1237 MODULE_DESCRIPTION("AMD Athlon 64 and Opteron processor frequency driver.");
1238 MODULE_LICENSE("GPL");
1239
1240 late_initcall(powernowk8_init);
1241 module_exit(powernowk8_exit);