kernel/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 #ifndef CONFIG_SMP
  61 static inline const struct cpumask *cpu_core_mask(int cpu)
  62 {
  63         return cpumask_of(0);
  64 }
  65 #endif
  66
  67 /* Return a frequency in MHz, given an input fid */
  68 static u32 find_freq_from_fid(u32 fid)
  69 {
  70         return 800 + (fid * 100);
  71 }
  72
  73 /* Return a frequency in KHz, given an input fid */
  74 static u32 find_khz_freq_from_fid(u32 fid)
  75 {
  76         return 1000 * find_freq_from_fid(fid);
  77 }
  78
  79 /* Return the vco fid for an input fid
  80  *
  81  * Each "low" fid has corresponding "high" fid, and you can get to "low" fids
  82  * only from corresponding high fids. This returns "high" fid corresponding to
  83  * "low" one.
  84  */
  85 static u32 convert_fid_to_vco_fid(u32 fid)
  86 {
  87         if (fid < HI_FID_TABLE_BOTTOM)
  88                 return 8 + (2 * fid);
  89         else
  90                 return fid;
  91 }
  92
  93 /*
  94  * Return 1 if the pending bit is set. Unless we just instructed the processor
  95  * to transition to a new state, seeing this bit set is really bad news.
  96  */
  97 static int pending_bit_stuck(void)
  98 {
  99         u32 lo, hi;
 100
 101         rdmsr(MSR_FIDVID_STATUS, lo, hi);
 102         return lo & MSR_S_LO_CHANGE_PENDING ? 1 : 0;
 103 }
 104
 105 /*
 106  * Update the global current fid / vid values from the status msr.
 107  * Returns 1 on error.
 108  */
 109 static int query_current_values_with_pending_wait(struct powernow_k8_data *data)
 110 {
 111         u32 lo, hi;
 112         u32 i = 0;
 113
 114         do {
 115                 if (i++ > 10000) {
 116                         pr_debug("detected change pending stuck\n");
 117                         return 1;
 118                 }
 119                 rdmsr(MSR_FIDVID_STATUS, lo, hi);
 120         } while (lo & MSR_S_LO_CHANGE_PENDING);
 121
 122         data->currvid = hi & MSR_S_HI_CURRENT_VID;
 123         data->currfid = lo & MSR_S_LO_CURRENT_FID;
 124
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 /* the isochronous relief time */
 129 static void count_off_irt(struct powernow_k8_data *data)
 130 {
 131         udelay((1 << data->irt) * 10);
 132         return;
 133 }
 134
 135 /* the voltage stabilization time */
 136 static void count_off_vst(struct powernow_k8_data *data)
 137 {
 138         udelay(data->vstable * VST_UNITS_20US);
 139         return;
 140 }
 141
 142 /* need to init the control msr to a safe value (for each cpu) */
 143 static void fidvid_msr_init(void)
 144 {
 145         u32 lo, hi;
 146         u8 fid, vid;
 147
 148         rdmsr(MSR_FIDVID_STATUS, lo, hi);
 149         vid = hi & MSR_S_HI_CURRENT_VID;
 150         fid = lo & MSR_S_LO_CURRENT_FID;
 151         lo = fid | (vid << MSR_C_LO_VID_SHIFT);
 152         hi = MSR_C_HI_STP_GNT_BENIGN;
 153         pr_debug("cpu%d, init lo 0x%x, hi 0x%x\n", smp_processor_id(), lo, hi);
 154         wrmsr(MSR_FIDVID_CTL, lo, hi);
 155 }
 156
 157 /* write the new fid value along with the other control fields to the msr */
 158 static int write_new_fid(struct powernow_k8_data *data, u32 fid)
 159 {
 160         u32 lo;
 161         u32 savevid = data->currvid;
 162         u32 i = 0;
 163
 164         if ((fid & INVALID_FID_MASK) || (data->currvid & INVALID_VID_MASK)) {
 165                 pr_err("internal error - overflow on fid write\n");
 166                 return 1;
 167         }
 168
 169         lo = fid;
 170         lo |= (data->currvid << MSR_C_LO_VID_SHIFT);
 171         lo |= MSR_C_LO_INIT_FID_VID;
 172
 173         pr_debug("writing fid 0x%x, lo 0x%x, hi 0x%x\n",
 174                 fid, lo, data->plllock * PLL_LOCK_CONVERSION);
 175
 176         do {
 177                 wrmsr(MSR_FIDVID_CTL, lo, data->plllock * PLL_LOCK_CONVERSION);
 178                 if (i++ > 100) {
 179                         pr_err("Hardware error - pending bit very stuck - no further pstate changes possible\n");
 180                         return 1;
 181                 }
 182         } while (query_current_values_with_pending_wait(data));
 183
 184         count_off_irt(data);
 185
 186         if (savevid != data->currvid) {
 187                 pr_err("vid change on fid trans, old 0x%x, new 0x%x\n",
 188                        savevid, data->currvid);
 189                 return 1;
 190         }
 191
 192         if (fid != data->currfid) {
 193                 pr_err("fid trans failed, fid 0x%x, curr 0x%x\n", fid,
 194                         data->currfid);
 195                 return 1;
 196         }
 197
 198         return 0;
 199 }
 200
 201 /* Write a new vid to the hardware */
 202 static int write_new_vid(struct powernow_k8_data *data, u32 vid)
 203 {
 204         u32 lo;
 205         u32 savefid = data->currfid;
 206         int i = 0;
 207
 208         if ((data->currfid & INVALID_FID_MASK) || (vid & INVALID_VID_MASK)) {
 209                 pr_err("internal error - overflow on vid write\n");
 210                 return 1;
 211         }
 212
 213         lo = data->currfid;
 214         lo |= (vid << MSR_C_LO_VID_SHIFT);
 215         lo |= MSR_C_LO_INIT_FID_VID;
 216
 217         pr_debug("writing vid 0x%x, lo 0x%x, hi 0x%x\n",
 218                 vid, lo, STOP_GRANT_5NS);
 219
 220         do {
 221                 wrmsr(MSR_FIDVID_CTL, lo, STOP_GRANT_5NS);
 222                 if (i++ > 100) {
 223                         pr_err("internal error - pending bit very stuck - no further pstate changes possible\n");
 224                         return 1;
 225                 }
 226         } while (query_current_values_with_pending_wait(data));
 227
 228         if (savefid != data->currfid) {
 229                 pr_err("fid changed on vid trans, old 0x%x new 0x%x\n",
 230                         savefid, data->currfid);
 231                 return 1;
 232         }
 233
 234         if (vid != data->currvid) {
 235                 pr_err("vid trans failed, vid 0x%x, curr 0x%x\n",
 236                                 vid, data->currvid);
 237                 return 1;
 238         }
 239
 240         return 0;
 241 }
 242
 243 /*
 244  * Reduce the vid by the max of step or reqvid.
 245  * Decreasing vid codes represent increasing voltages:
 246  * vid of 0 is 1.550V, vid of 0x1e is 0.800V, vid of VID_OFF is off.
 247  */
 248 static int decrease_vid_code_by_step(struct powernow_k8_data *data,
 249                 u32 reqvid, u32 step)
 250 {
 251         if ((data->currvid - reqvid) > step)
 252                 reqvid = data->currvid - step;
 253
 254         if (write_new_vid(data, reqvid))
 255                 return 1;
 256
 257         count_off_vst(data);
 258
 259         return 0;
 260 }
 261
 262 /* Change Opteron/Athlon64 fid and vid, by the 3 phases. */
 263 static int transition_fid_vid(struct powernow_k8_data *data,
 264                 u32 reqfid, u32 reqvid)
 265 {
 266         if (core_voltage_pre_transition(data, reqvid, reqfid))
 267                 return 1;
 268
 269         if (core_frequency_transition(data, reqfid))
 270                 return 1;
 271
 272         if (core_voltage_post_transition(data, reqvid))
 273                 return 1;
 274
 275         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 276                 return 1;
 277
 278         if ((reqfid != data->currfid) || (reqvid != data->currvid)) {
 279                 pr_err("failed (cpu%d): req 0x%x 0x%x, curr 0x%x 0x%x\n",
 280                                 smp_processor_id(),
 281                                 reqfid, reqvid, data->currfid, data->currvid);
 282                 return 1;
 283         }
 284
 285         pr_debug("transitioned (cpu%d): new fid 0x%x, vid 0x%x\n",
 286                 smp_processor_id(), data->currfid, data->currvid);
 287
 288         return 0;
 289 }
 290
 291 /* Phase 1 - core voltage transition ... setup voltage */
 292 static int core_voltage_pre_transition(struct powernow_k8_data *data,
 293                 u32 reqvid, u32 reqfid)
 294 {
 295         u32 rvosteps = data->rvo;
 296         u32 savefid = data->currfid;
 297         u32 maxvid, lo, rvomult = 1;
 298
 299         pr_debug("ph1 (cpu%d): start, currfid 0x%x, currvid 0x%x, reqvid 0x%x, rvo 0x%x\n",
 300                 smp_processor_id(),
 301                 data->currfid, data->currvid, reqvid, data->rvo);
 302
 303         if ((savefid < LO_FID_TABLE_TOP) && (reqfid < LO_FID_TABLE_TOP))
 304                 rvomult = 2;
 305         rvosteps *= rvomult;
 306         rdmsr(MSR_FIDVID_STATUS, lo, maxvid);
 307         maxvid = 0x1f & (maxvid >> 16);
 308         pr_debug("ph1 maxvid=0x%x\n", maxvid);
 309         if (reqvid < maxvid) /* lower numbers are higher voltages */
 310                 reqvid = maxvid;
 311
 312         while (data->currvid > reqvid) {
 313                 pr_debug("ph1: curr 0x%x, req vid 0x%x\n",
 314                         data->currvid, reqvid);
 315                 if (decrease_vid_code_by_step(data, reqvid, data->vidmvs))
 316                         return 1;
 317         }
 318
 319         while ((rvosteps > 0) &&
 320                         ((rvomult * data->rvo + data->currvid) > reqvid)) {
 321                 if (data->currvid == maxvid) {
 322                         rvosteps = 0;
 323                 } else {
 324                         pr_debug("ph1: changing vid for rvo, req 0x%x\n",
 325                                 data->currvid - 1);
 326                         if (decrease_vid_code_by_step(data, data->currvid-1, 1))
 327                                 return 1;
 328                         rvosteps--;
 329                 }
 330         }
 331
 332         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 333                 return 1;
 334
 335         if (savefid != data->currfid) {
 336                 pr_err("ph1 err, currfid changed 0x%x\n", data->currfid);
 337                 return 1;
 338         }
 339
 340         pr_debug("ph1 complete, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 341                 data->currfid, data->currvid);
 342
 343         return 0;
 344 }
 345
 346 /* Phase 2 - core frequency transition */
 347 static int core_frequency_transition(struct powernow_k8_data *data, u32 reqfid)
 348 {
 349         u32 vcoreqfid, vcocurrfid, vcofiddiff;
 350         u32 fid_interval, savevid = data->currvid;
 351
 352         if (data->currfid == reqfid) {
 353                 pr_err("ph2 null fid transition 0x%x\n", data->currfid);
 354                 return 0;
 355         }
 356
 357         pr_debug("ph2 (cpu%d): starting, currfid 0x%x, currvid 0x%x, reqfid 0x%x\n",
 358                 smp_processor_id(),
 359                 data->currfid, data->currvid, reqfid);
 360
 361         vcoreqfid = convert_fid_to_vco_fid(reqfid);
 362         vcocurrfid = convert_fid_to_vco_fid(data->currfid);
 363         vcofiddiff = vcocurrfid > vcoreqfid ? vcocurrfid - vcoreqfid
 364             : vcoreqfid - vcocurrfid;
 365
 366         if ((reqfid <= LO_FID_TABLE_TOP) && (data->currfid <= LO_FID_TABLE_TOP))
 367                 vcofiddiff = 0;
 368
 369         while (vcofiddiff > 2) {
 370                 (data->currfid & 1) ? (fid_interval = 1) : (fid_interval = 2);
 371
 372                 if (reqfid > data->currfid) {
 373                         if (data->currfid > LO_FID_TABLE_TOP) {
 374                                 if (write_new_fid(data,
 375                                                 data->currfid + fid_interval))
 376                                         return 1;
 377                         } else {
 378                                 if (write_new_fid
 379                                     (data,
 380                                      2 + convert_fid_to_vco_fid(data->currfid)))
 381                                         return 1;
 382                         }
 383                 } else {
 384                         if (write_new_fid(data, data->currfid - fid_interval))
 385                                 return 1;
 386                 }
 387
 388                 vcocurrfid = convert_fid_to_vco_fid(data->currfid);
 389                 vcofiddiff = vcocurrfid > vcoreqfid ? vcocurrfid - vcoreqfid
 390                     : vcoreqfid - vcocurrfid;
 391         }
 392
 393         if (write_new_fid(data, reqfid))
 394                 return 1;
 395
 396         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 397                 return 1;
 398
 399         if (data->currfid != reqfid) {
 400                 pr_err("ph2: mismatch, failed fid transition, curr 0x%x, req 0x%x\n",
 401                         data->currfid, reqfid);
 402                 return 1;
 403         }
 404
 405         if (savevid != data->currvid) {
 406                 pr_err("ph2: vid changed, save 0x%x, curr 0x%x\n",
 407                         savevid, data->currvid);
 408                 return 1;
 409         }
 410
 411         pr_debug("ph2 complete, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 412                 data->currfid, data->currvid);
 413
 414         return 0;
 415 }
 416
 417 /* Phase 3 - core voltage transition flow ... jump to the final vid. */
 418 static int core_voltage_post_transition(struct powernow_k8_data *data,
 419                 u32 reqvid)
 420 {
 421         u32 savefid = data->currfid;
 422         u32 savereqvid = reqvid;
 423
 424         pr_debug("ph3 (cpu%d): starting, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 425                 smp_processor_id(),
 426                 data->currfid, data->currvid);
 427
 428         if (reqvid != data->currvid) {
 429                 if (write_new_vid(data, reqvid))
 430                         return 1;
 431
 432                 if (savefid != data->currfid) {
 433                         pr_err("ph3: bad fid change, save 0x%x, curr 0x%x\n",
 434                                 savefid, data->currfid);
 435                         return 1;
 436                 }
 437
 438                 if (data->currvid != reqvid) {
 439                         pr_err("ph3: failed vid transition\n, req 0x%x, curr 0x%x",
 440                                 reqvid, data->currvid);
 441                         return 1;
 442                 }
 443         }
 444
 445         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 446                 return 1;
 447
 448         if (savereqvid != data->currvid) {
 449                 pr_debug("ph3 failed, currvid 0x%x\n", data->currvid);
 450                 return 1;
 451         }
 452
 453         if (savefid != data->currfid) {
 454                 pr_debug("ph3 failed, currfid changed 0x%x\n",
 455                         data->currfid);
 456                 return 1;
 457         }
 458
 459         pr_debug("ph3 complete, currfid 0x%x, currvid 0x%x\n",
 460                 data->currfid, data->currvid);
 461
 462         return 0;
 463 }
 464
 465 static const struct x86_cpu_id powernow_k8_ids[] = {
 466         /* IO based frequency switching */
 467         { X86_VENDOR_AMD, 0xf },
 468         {}
 469 };
 470 MODULE_DEVICE_TABLE(x86cpu, powernow_k8_ids);
 471
 472 static void check_supported_cpu(void *_rc)
 473 {
 474         u32 eax, ebx, ecx, edx;
 475         int *rc = _rc;
 476
 477         *rc = -ENODEV;
 478
 479         eax = cpuid_eax(CPUID_PROCESSOR_SIGNATURE);
 480
 481         if ((eax & CPUID_XFAM) == CPUID_XFAM_K8) {
 482                 if (((eax & CPUID_USE_XFAM_XMOD) != CPUID_USE_XFAM_XMOD) ||
 483                     ((eax & CPUID_XMOD) > CPUID_XMOD_REV_MASK)) {
 484                         pr_info("Processor cpuid %x not supported\n", eax);
 485                         return;
 486                 }
 487
 488                 eax = cpuid_eax(CPUID_GET_MAX_CAPABILITIES);
 489                 if (eax < CPUID_FREQ_VOLT_CAPABILITIES) {
 490                         pr_info("No frequency change capabilities detected\n");
 491                         return;
 492                 }
 493
 494                 cpuid(CPUID_FREQ_VOLT_CAPABILITIES, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
 495                 if ((edx & P_STATE_TRANSITION_CAPABLE)
 496                         != P_STATE_TRANSITION_CAPABLE) {
 497                         pr_info("Power state transitions not supported\n");
 498                         return;
 499                 }
 500                 *rc = 0;
 501         }
 502 }
 503
 504 static int check_pst_table(struct powernow_k8_data *data, struct pst_s *pst,
 505                 u8 maxvid)
 506 {
 507         unsigned int j;
 508         u8 lastfid = 0xff;
 509
 510         for (j = 0; j < data->numps; j++) {
 511                 if (pst[j].vid > LEAST_VID) {
 512                         pr_err(FW_BUG "vid %d invalid : 0x%x\n", j,
 513                                 pst[j].vid);
 514                         return -EINVAL;
 515                 }
 516                 if (pst[j].vid < data->rvo) {
 517                         /* vid + rvo >= 0 */
 518                         pr_err(FW_BUG "0 vid exceeded with pstate %d\n", j);
 519                         return -ENODEV;
 520                 }
 521                 if (pst[j].vid < maxvid + data->rvo) {
 522                         /* vid + rvo >= maxvid */
 523                         pr_err(FW_BUG "maxvid exceeded with pstate %d\n", j);
 524                         return -ENODEV;
 525                 }
 526                 if (pst[j].fid > MAX_FID) {
 527                         pr_err(FW_BUG "maxfid exceeded with pstate %d\n", j);
 528                         return -ENODEV;
 529                 }
 530                 if (j && (pst[j].fid < HI_FID_TABLE_BOTTOM)) {
 531                         /* Only first fid is allowed to be in "low" range */
 532                         pr_err(FW_BUG "two low fids - %d : 0x%x\n", j,
 533                                 pst[j].fid);
 534                         return -EINVAL;
 535                 }
 536                 if (pst[j].fid < lastfid)
 537                         lastfid = pst[j].fid;
 538         }
 539         if (lastfid & 1) {
 540                 pr_err(FW_BUG "lastfid invalid\n");
 541                 return -EINVAL;
 542         }
 543         if (lastfid > LO_FID_TABLE_TOP)
 544                 pr_info(FW_BUG "first fid not from lo freq table\n");
 545
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 static void invalidate_entry(struct cpufreq_frequency_table *powernow_table,
 550                 unsigned int entry)
 551 {
 552         powernow_table[entry].frequency = CPUFREQ_ENTRY_INVALID;
 553 }
 554
 555 static void print_basics(struct powernow_k8_data *data)
 556 {
 557         int j;
 558         for (j = 0; j < data->numps; j++) {
 559                 if (data->powernow_table[j].frequency !=
 560                                 CPUFREQ_ENTRY_INVALID) {
 561                         pr_info("fid 0x%x (%d MHz), vid 0x%x\n",
 562                                 data->powernow_table[j].driver_data & 0xff,
 563                                 data->powernow_table[j].frequency/1000,
 564                                 data->powernow_table[j].driver_data >> 8);
 565                 }
 566         }
 567         if (data->batps)
 568                 pr_info("Only %d pstates on battery\n", data->batps);
 569 }
 570
 571 static int fill_powernow_table(struct powernow_k8_data *data,
 572                 struct pst_s *pst, u8 maxvid)
 573 {
 574         struct cpufreq_frequency_table *powernow_table;
 575         unsigned int j;
 576
 577         if (data->batps) {
 578                 /* use ACPI support to get full speed on mains power */
 579                 pr_warn("Only %d pstates usable (use ACPI driver for full range\n",
 580                         data->batps);
 581                 data->numps = data->batps;
 582         }
 583
 584         for (j = 1; j < data->numps; j++) {
 585                 if (pst[j-1].fid >= pst[j].fid) {
 586                         pr_err("PST out of sequence\n");
 587                         return -EINVAL;
 588                 }
 589         }
 590
 591         if (data->numps < 2) {
 592                 pr_err("no p states to transition\n");
 593                 return -ENODEV;
 594         }
 595
 596         if (check_pst_table(data, pst, maxvid))
 597                 return -EINVAL;
 598
 599         powernow_table = kzalloc((sizeof(*powernow_table)
 600                 * (data->numps + 1)), GFP_KERNEL);
 601         if (!powernow_table) {
 602                 pr_err("powernow_table memory alloc failure\n");
 603                 return -ENOMEM;
 604         }
 605
 606         for (j = 0; j < data->numps; j++) {
 607                 int freq;
 608                 powernow_table[j].driver_data = pst[j].fid; /* lower 8 bits */
 609                 powernow_table[j].driver_data |= (pst[j].vid << 8); /* upper 8 bits */
 610                 freq = find_khz_freq_from_fid(pst[j].fid);
 611                 powernow_table[j].frequency = freq;
 612         }
 613         powernow_table[data->numps].frequency = CPUFREQ_TABLE_END;
 614         powernow_table[data->numps].driver_data = 0;
 615
 616         if (query_current_values_with_pending_wait(data)) {
 617                 kfree(powernow_table);
 618                 return -EIO;
 619         }
 620
 621         pr_debug("cfid 0x%x, cvid 0x%x\n", data->currfid, data->currvid);
 622         data->powernow_table = powernow_table;
 623         if (cpumask_first(cpu_core_mask(data->cpu)) == data->cpu)
 624                 print_basics(data);
 625
 626         for (j = 0; j < data->numps; j++)
 627                 if ((pst[j].fid == data->currfid) &&
 628                     (pst[j].vid == data->currvid))
 629                         return 0;
 630
 631         pr_debug("currfid/vid do not match PST, ignoring\n");
 632         return 0;
 633 }
 634
 635 /* Find and validate the PSB/PST table in BIOS. */
 636 static int find_psb_table(struct powernow_k8_data *data)
 637 {
 638         struct psb_s *psb;
 639         unsigned int i;
 640         u32 mvs;
 641         u8 maxvid;
 642         u32 cpst = 0;
 643         u32 thiscpuid;
 644
 645         for (i = 0xc0000; i < 0xffff0; i += 0x10) {
 646                 /* Scan BIOS looking for the signature. */
 647                 /* It can not be at ffff0 - it is too big. */
 648
 649                 psb = phys_to_virt(i);
 650                 if (memcmp(psb, PSB_ID_STRING, PSB_ID_STRING_LEN) != 0)
 651                         continue;
 652
 653                 pr_debug("found PSB header at 0x%p\n", psb);
 654
 655                 pr_debug("table vers: 0x%x\n", psb->tableversion);
 656                 if (psb->tableversion != PSB_VERSION_1_4) {
 657                         pr_err(FW_BUG "PSB table is not v1.4\n");
 658                         return -ENODEV;
 659                 }
 660
 661                 pr_debug("flags: 0x%x\n", psb->flags1);
 662                 if (psb->flags1) {
 663                         pr_err(FW_BUG "unknown flags\n");
 664                         return -ENODEV;
 665                 }
 666
 667                 data->vstable = psb->vstable;
 668                 pr_debug("voltage stabilization time: %d(*20us)\n",
 669                                 data->vstable);
 670
 671                 pr_debug("flags2: 0x%x\n", psb->flags2);
 672                 data->rvo = psb->flags2 & 3;
 673                 data->irt = ((psb->flags2) >> 2) & 3;
 674                 mvs = ((psb->flags2) >> 4) & 3;
 675                 data->vidmvs = 1 << mvs;
 676                 data->batps = ((psb->flags2) >> 6) & 3;
 677
 678                 pr_debug("ramp voltage offset: %d\n", data->rvo);
 679                 pr_debug("isochronous relief time: %d\n", data->irt);
 680                 pr_debug("maximum voltage step: %d - 0x%x\n", mvs, data->vidmvs);
 681
 682                 pr_debug("numpst: 0x%x\n", psb->num_tables);
 683                 cpst = psb->num_tables;
 684                 if ((psb->cpuid == 0x00000fc0) ||
 685                     (psb->cpuid == 0x00000fe0)) {
 686                         thiscpuid = cpuid_eax(CPUID_PROCESSOR_SIGNATURE);
 687                         if ((thiscpuid == 0x00000fc0) ||
 688                             (thiscpuid == 0x00000fe0))
 689                                 cpst = 1;
 690                 }
 691                 if (cpst != 1) {
 692                         pr_err(FW_BUG "numpst must be 1\n");
 693                         return -ENODEV;
 694                 }
 695
 696                 data->plllock = psb->plllocktime;
 697                 pr_debug("plllocktime: 0x%x (units 1us)\n", psb->plllocktime);
 698                 pr_debug("maxfid: 0x%x\n", psb->maxfid);
 699                 pr_debug("maxvid: 0x%x\n", psb->maxvid);
 700                 maxvid = psb->maxvid;
 701
 702                 data->numps = psb->numps;
 703                 pr_debug("numpstates: 0x%x\n", data->numps);
 704                 return fill_powernow_table(data,
 705                                 (struct pst_s *)(psb+1), maxvid);
 706         }
 707         /*
 708          * If you see this message, complain to BIOS manufacturer. If
 709          * he tells you "we do not support Linux" or some similar
 710          * nonsense, remember that Windows 2000 uses the same legacy
 711          * mechanism that the old Linux PSB driver uses. Tell them it
 712          * is broken with Windows 2000.
 713          *
 714          * The reference to the AMD documentation is chapter 9 in the
 715          * BIOS and Kernel Developer's Guide, which is available on
 716          * www.amd.com
 717          */
 718         pr_err(FW_BUG "No PSB or ACPI _PSS objects\n");
 719         pr_err("Make sure that your BIOS is up to date and Cool'N'Quiet support is enabled in BIOS setup\n");
 720         return -ENODEV;
 721 }
 722
 723 static void powernow_k8_acpi_pst_values(struct powernow_k8_data *data,
 724                 unsigned int index)
 725 {
 726         u64 control;
 727
 728         if (!data->acpi_data.state_count)
 729                 return;
 730
 731         control = data->acpi_data.states[index].control;
 732         data->irt = (control >> IRT_SHIFT) & IRT_MASK;
 733         data->rvo = (control >> RVO_SHIFT) & RVO_MASK;
 734         data->exttype = (control >> EXT_TYPE_SHIFT) & EXT_TYPE_MASK;
 735         data->plllock = (control >> PLL_L_SHIFT) & PLL_L_MASK;
 736         data->vidmvs = 1 << ((control >> MVS_SHIFT) & MVS_MASK);
 737         data->vstable = (control >> VST_SHIFT) & VST_MASK;
 738 }
 739
 740 static int powernow_k8_cpu_init_acpi(struct powernow_k8_data *data)
 741 {
 742         struct cpufreq_frequency_table *powernow_table;
 743         int ret_val = -ENODEV;
 744         u64 control, status;
 745
 746         if (acpi_processor_register_performance(&data->acpi_data, data->cpu)) {
 747                 pr_debug("register performance failed: bad ACPI data\n");
 748                 return -EIO;
 749         }
 750
 751         /* verify the data contained in the ACPI structures */
 752         if (data->acpi_data.state_count <= 1) {
 753                 pr_debug("No ACPI P-States\n");
 754                 goto err_out;
 755         }
 756
 757         control = data->acpi_data.control_register.space_id;
 758         status = data->acpi_data.status_register.space_id;
 759
 760         if ((control != ACPI_ADR_SPACE_FIXED_HARDWARE) ||
 761             (status != ACPI_ADR_SPACE_FIXED_HARDWARE)) {
 762                 pr_debug("Invalid control/status registers (%llx - %llx)\n",
 763                         control, status);
 764                 goto err_out;
 765         }
 766
 767         /* fill in data->powernow_table */
 768         powernow_table = kzalloc((sizeof(*powernow_table)
 769                 * (data->acpi_data.state_count + 1)), GFP_KERNEL);
 770         if (!powernow_table) {
 771                 pr_debug("powernow_table memory alloc failure\n");
 772                 goto err_out;
 773         }
 774
 775         /* fill in data */
 776         data->numps = data->acpi_data.state_count;
 777         powernow_k8_acpi_pst_values(data, 0);
 778
 779         ret_val = fill_powernow_table_fidvid(data, powernow_table);
 780         if (ret_val)
 781                 goto err_out_mem;
 782
 783         powernow_table[data->acpi_data.state_count].frequency =
 784                 CPUFREQ_TABLE_END;
 785         data->powernow_table = powernow_table;
 786
 787         if (cpumask_first(cpu_core_mask(data->cpu)) == data->cpu)
 788                 print_basics(data);
 789
 790         /* notify BIOS that we exist */
 791         acpi_processor_notify_smm(THIS_MODULE);
 792
 793         if (!zalloc_cpumask_var(&data->acpi_data.shared_cpu_map, GFP_KERNEL)) {
 794                 pr_err("unable to alloc powernow_k8_data cpumask\n");
 795                 ret_val = -ENOMEM;
 796                 goto err_out_mem;
 797         }
 798
 799         return 0;
 800
 801 err_out_mem:
 802         kfree(powernow_table);
 803
 804 err_out:
 805         acpi_processor_unregister_performance(&data->acpi_data, data->cpu);
 806
 807         /* data->acpi_data.state_count informs us at ->exit()
 808          * whether ACPI was used */
 809         data->acpi_data.state_count = 0;
 810
 811         return ret_val;
 812 }
 813
 814 static int fill_powernow_table_fidvid(struct powernow_k8_data *data,
 815                 struct cpufreq_frequency_table *powernow_table)
 816 {
 817         int i;
 818
 819         for (i = 0; i < data->acpi_data.state_count; i++) {
 820                 u32 fid;
 821                 u32 vid;
 822                 u32 freq, index;
 823                 u64 status, control;
 824
 825                 if (data->exttype) {
 826                         status =  data->acpi_data.states[i].status;
 827                         fid = status & EXT_FID_MASK;
 828                         vid = (status >> VID_SHIFT) & EXT_VID_MASK;
 829                 } else {
 830                         control =  data->acpi_data.states[i].control;
 831                         fid = control & FID_MASK;
 832                         vid = (control >> VID_SHIFT) & VID_MASK;
 833                 }
 834
 835                 pr_debug("   %d : fid 0x%x, vid 0x%x\n", i, fid, vid);
 836
 837                 index = fid | (vid<<8);
 838                 powernow_table[i].driver_data = index;
 839
 840                 freq = find_khz_freq_from_fid(fid);
 841                 powernow_table[i].frequency = freq;
 842
 843                 /* verify frequency is OK */
 844                 if ((freq > (MAX_FREQ * 1000)) || (freq < (MIN_FREQ * 1000))) {
 845                         pr_debug("invalid freq %u kHz, ignoring\n", freq);
 846                         invalidate_entry(powernow_table, i);
 847                         continue;
 848                 }
 849
 850                 /* verify voltage is OK -
 851                  * BIOSs are using "off" to indicate invalid */
 852                 if (vid == VID_OFF) {
 853                         pr_debug("invalid vid %u, ignoring\n", vid);
 854                         invalidate_entry(powernow_table, i);
 855                         continue;
 856                 }
 857
 858                 if (freq != (data->acpi_data.states[i].core_frequency * 1000)) {
 859                         pr_info("invalid freq entries %u kHz vs. %u kHz\n",
 860                                 freq, (unsigned int)
 861                                 (data->acpi_data.states[i].core_frequency
 862                                  * 1000));
 863                         invalidate_entry(powernow_table, i);
 864                         continue;
 865                 }
 866         }
 867         return 0;
 868 }
 869
 870 static void powernow_k8_cpu_exit_acpi(struct powernow_k8_data *data)
 871 {
 872         if (data->acpi_data.state_count)
 873                 acpi_processor_unregister_performance(&data->acpi_data,
 874                                 data->cpu);
 875         free_cpumask_var(data->acpi_data.shared_cpu_map);
 876 }
 877
 878 static int get_transition_latency(struct powernow_k8_data *data)
 879 {
 880         int max_latency = 0;
 881         int i;
 882         for (i = 0; i < data->acpi_data.state_count; i++) {
 883                 int cur_latency = data->acpi_data.states[i].transition_latency
 884                         + data->acpi_data.states[i].bus_master_latency;
 885                 if (cur_latency > max_latency)
 886                         max_latency = cur_latency;
 887         }
 888         if (max_latency == 0) {
 889                 pr_err(FW_WARN "Invalid zero transition latency\n");
 890                 max_latency = 1;
 891         }
 892         /* value in usecs, needs to be in nanoseconds */
 893         return 1000 * max_latency;
 894 }
 895
 896 /* Take a frequency, and issue the fid/vid transition command */
 897 static int transition_frequency_fidvid(struct powernow_k8_data *data,
 898                 unsigned int index)
 899 {
 900         struct cpufreq_policy *policy;
 901         u32 fid = 0;
 902         u32 vid = 0;
 903         int res;
 904         struct cpufreq_freqs freqs;
 905
 906         pr_debug("cpu %d transition to index %u\n", smp_processor_id(), index);
 907
 908         /* fid/vid correctness check for k8 */
 909         /* fid are the lower 8 bits of the index we stored into
 910          * the cpufreq frequency table in find_psb_table, vid
 911          * are the upper 8 bits.
 912          */
 913         fid = data->powernow_table[index].driver_data & 0xFF;
 914         vid = (data->powernow_table[index].driver_data & 0xFF00) >> 8;
 915
 916         pr_debug("table matched fid 0x%x, giving vid 0x%x\n", fid, vid);
 917
 918         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 919                 return 1;
 920
 921         if ((data->currvid == vid) && (data->currfid == fid)) {
 922                 pr_debug("target matches current values (fid 0x%x, vid 0x%x)\n",
 923                         fid, vid);
 924                 return 0;
 925         }
 926
 927         pr_debug("cpu %d, changing to fid 0x%x, vid 0x%x\n",
 928                 smp_processor_id(), fid, vid);
 929         freqs.old = find_khz_freq_from_fid(data->currfid);
 930         freqs.new = find_khz_freq_from_fid(fid);
 931
 932         policy = cpufreq_cpu_get(smp_processor_id());
 933         cpufreq_cpu_put(policy);
 934
 935         cpufreq_freq_transition_begin(policy, &freqs);
 936         res = transition_fid_vid(data, fid, vid);
 937         cpufreq_freq_transition_end(policy, &freqs, res);
 938
 939         return res;
 940 }
 941
 942 struct powernowk8_target_arg {
 943         struct cpufreq_policy           *pol;
 944         unsigned                        newstate;
 945 };
 946
 947 static long powernowk8_target_fn(void *arg)
 948 {
 949         struct powernowk8_target_arg *pta = arg;
 950         struct cpufreq_policy *pol = pta->pol;
 951         unsigned newstate = pta->newstate;
 952         struct powernow_k8_data *data = per_cpu(powernow_data, pol->cpu);
 953         u32 checkfid;
 954         u32 checkvid;
 955         int ret;
 956
 957         if (!data)
 958                 return -EINVAL;
 959
 960         checkfid = data->currfid;
 961         checkvid = data->currvid;
 962
 963         if (pending_bit_stuck()) {
 964                 pr_err("failing targ, change pending bit set\n");
 965                 return -EIO;
 966         }
 967
 968         pr_debug("targ: cpu %d, %d kHz, min %d, max %d\n",
 969                 pol->cpu, data->powernow_table[newstate].frequency, pol->min,
 970                 pol->max);
 971
 972         if (query_current_values_with_pending_wait(data))
 973                 return -EIO;
 974
 975         pr_debug("targ: curr fid 0x%x, vid 0x%x\n",
 976                 data->currfid, data->currvid);
 977
 978         if ((checkvid != data->currvid) ||
 979             (checkfid != data->currfid)) {
 980                 pr_info("error - out of sync, fix 0x%x 0x%x, vid 0x%x 0x%x\n",
 981                        checkfid, data->currfid,
 982                        checkvid, data->currvid);
 983         }
 984
 985         mutex_lock(&fidvid_mutex);
 986
 987         powernow_k8_acpi_pst_values(data, newstate);
 988
 989         ret = transition_frequency_fidvid(data, newstate);
 990
 991         if (ret) {
 992                 pr_err("transition frequency failed\n");
 993                 mutex_unlock(&fidvid_mutex);
 994                 return 1;
 995         }
 996         mutex_unlock(&fidvid_mutex);
 997
 998         pol->cur = find_khz_freq_from_fid(data->currfid);
 999
1000         return 0;
1001 }
1002
1003 /* Driver entry point to switch to the target frequency */
1004 static int powernowk8_target(struct cpufreq_policy *pol, unsigned index)
1005 {
1006         struct powernowk8_target_arg pta = { .pol = pol, .newstate = index };
1007
1008         return work_on_cpu(pol->cpu, powernowk8_target_fn, &pta);
1009 }
1010
1011 struct init_on_cpu {
1012         struct powernow_k8_data *data;
1013         int rc;
1014 };
1015
1016 static void powernowk8_cpu_init_on_cpu(void *_init_on_cpu)
1017 {
1018         struct init_on_cpu *init_on_cpu = _init_on_cpu;
1019
1020         if (pending_bit_stuck()) {
1021                 pr_err("failing init, change pending bit set\n");
1022                 init_on_cpu->rc = -ENODEV;
1023                 return;
1024         }
1025
1026         if (query_current_values_with_pending_wait(init_on_cpu->data)) {
1027                 init_on_cpu->rc = -ENODEV;
1028                 return;
1029         }
1030
1031         fidvid_msr_init();
1032
1033         init_on_cpu->rc = 0;
1034 }
1035
1036 #define MISSING_PSS_MSG \
1037         FW_BUG "No compatible ACPI _PSS objects found.\n" \
1038         FW_BUG "First, make sure Cool'N'Quiet is enabled in the BIOS.\n" \
1039         FW_BUG "If that doesn't help, try upgrading your BIOS.\n"
1040
1041 /* per CPU init entry point to the driver */
1042 static int powernowk8_cpu_init(struct cpufreq_policy *pol)
1043 {
1044         struct powernow_k8_data *data;
1045         struct init_on_cpu init_on_cpu;
1046         int rc, cpu;
1047
1048         smp_call_function_single(pol->cpu, check_supported_cpu, &rc, 1);
1049         if (rc)
1050                 return -ENODEV;
1051
1052         data = kzalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
1053         if (!data) {
1054                 pr_err("unable to alloc powernow_k8_data");
1055                 return -ENOMEM;
1056         }
1057
1058         data->cpu = pol->cpu;
1059
1060         if (powernow_k8_cpu_init_acpi(data)) {
1061                 /*
1062                  * Use the PSB BIOS structure. This is only available on
1063                  * an UP version, and is deprecated by AMD.
1064                  */
1065                 if (num_online_cpus() != 1) {
1066                         pr_err_once(MISSING_PSS_MSG);
1067                         goto err_out;
1068                 }
1069                 if (pol->cpu != 0) {
1070                         pr_err(FW_BUG "No ACPI _PSS objects for CPU other than CPU0. Complain to your BIOS vendor.\n");
1071                         goto err_out;
1072                 }
1073                 rc = find_psb_table(data);
1074                 if (rc)
1075                         goto err_out;
1076
1077                 /* Take a crude guess here.
1078                  * That guess was in microseconds, so multiply with 1000 */
1079                 pol->cpuinfo.transition_latency = (
1080                          ((data->rvo + 8) * data->vstable * VST_UNITS_20US) +
1081                          ((1 << data->irt) * 30)) * 1000;
1082         } else /* ACPI _PSS objects available */
1083                 pol->cpuinfo.transition_latency = get_transition_latency(data);
1084
1085         /* only run on specific CPU from here on */
1086         init_on_cpu.data = data;
1087         smp_call_function_single(data->cpu, powernowk8_cpu_init_on_cpu,
1088                                  &init_on_cpu, 1);
1089         rc = init_on_cpu.rc;
1090         if (rc != 0)
1091                 goto err_out_exit_acpi;
1092
1093         cpumask_copy(pol->cpus, cpu_core_mask(pol->cpu));
1094         data->available_cores = pol->cpus;
1095
1096         /* min/max the cpu is capable of */
1097         if (cpufreq_table_validate_and_show(pol, data->powernow_table)) {
1098                 pr_err(FW_BUG "invalid powernow_table\n");
1099                 powernow_k8_cpu_exit_acpi(data);
1100                 kfree(data->powernow_table);
1101                 kfree(data);
1102                 return -EINVAL;
1103         }
1104
1105         pr_debug("cpu_init done, current fid 0x%x, vid 0x%x\n",
1106                 data->currfid, data->currvid);
1107
1108         /* Point all the CPUs in this policy to the same data */
1109         for_each_cpu(cpu, pol->cpus)
1110                 per_cpu(powernow_data, cpu) = data;
1111
1112         return 0;
1113
1114 err_out_exit_acpi:
1115         powernow_k8_cpu_exit_acpi(data);
1116
1117 err_out:
1118         kfree(data);
1119         return -ENODEV;
1120 }
1121
1122 static int powernowk8_cpu_exit(struct cpufreq_policy *pol)
1123 {
1124         struct powernow_k8_data *data = per_cpu(powernow_data, pol->cpu);
1125         int cpu;
1126
1127         if (!data)
1128                 return -EINVAL;
1129
1130         powernow_k8_cpu_exit_acpi(data);
1131
1132         kfree(data->powernow_table);
1133         kfree(data);
1134         for_each_cpu(cpu, pol->cpus)
1135                 per_cpu(powernow_data, cpu) = NULL;
1136
1137         return 0;
1138 }
1139
1140 static void query_values_on_cpu(void *_err)
1141 {
1142         int *err = _err;
1143         struct powernow_k8_data *data = __this_cpu_read(powernow_data);
1144
1145         *err = query_current_values_with_pending_wait(data);
1146 }
1147
1148 static unsigned int powernowk8_get(unsigned int cpu)
1149 {
1150         struct powernow_k8_data *data = per_cpu(powernow_data, cpu);
1151         unsigned int khz = 0;
1152         int err;
1153
1154         if (!data)
1155                 return 0;
1156
1157         smp_call_function_single(cpu, query_values_on_cpu, &err, true);
1158         if (err)
1159                 goto out;
1160
1161         khz = find_khz_freq_from_fid(data->currfid);
1162
1163
1164 out:
1165         return khz;
1166 }
1167
1168 static struct cpufreq_driver cpufreq_amd64_driver = {
1169         .flags          = CPUFREQ_ASYNC_NOTIFICATION,
1170         .verify         = cpufreq_generic_frequency_table_verify,
1171         .target_index   = powernowk8_target,
1172         .bios_limit     = acpi_processor_get_bios_limit,
1173         .init           = powernowk8_cpu_init,
1174         .exit           = powernowk8_cpu_exit,
1175         .get            = powernowk8_get,
1176         .name           = "powernow-k8",
1177         .attr           = cpufreq_generic_attr,
1178 };
1179
1180 static void __request_acpi_cpufreq(void)
1181 {
1182         const char *cur_drv, *drv = "acpi-cpufreq";
1183
1184         cur_drv = cpufreq_get_current_driver();
1185         if (!cur_drv)
1186                 goto request;
1187
1188         if (strncmp(cur_drv, drv, min_t(size_t, strlen(cur_drv), strlen(drv))))
1189                 pr_warn("WTF driver: %s\n", cur_drv);
1190
1191         return;
1192
1193  request:
1194         pr_warn("This CPU is not supported anymore, using acpi-cpufreq instead.\n");
1195         request_module(drv);
1196 }
1197
1198 /* driver entry point for init */
1199 static int powernowk8_init(void)
1200 {
1201         unsigned int i, supported_cpus = 0;
1202         int ret;
1203
1204         if (static_cpu_has(X86_FEATURE_HW_PSTATE)) {
1205                 __request_acpi_cpufreq();
1206                 return -ENODEV;
1207         }
1208
1209         if (!x86_match_cpu(powernow_k8_ids))
1210                 return -ENODEV;
1211
1212         get_online_cpus();
1213         for_each_online_cpu(i) {
1214                 smp_call_function_single(i, check_supported_cpu, &ret, 1);
1215                 if (!ret)
1216                         supported_cpus++;
1217         }
1218
1219         if (supported_cpus != num_online_cpus()) {
1220                 put_online_cpus();
1221                 return -ENODEV;
1222         }
1223         put_online_cpus();
1224
1225         ret = cpufreq_register_driver(&cpufreq_amd64_driver);
1226         if (ret)
1227                 return ret;
1228
1229         pr_info("Found %d %s (%d cpu cores) (" VERSION ")\n",
1230                 num_online_nodes(), boot_cpu_data.x86_model_id, supported_cpus);
1231
1232         return ret;
1233 }
1234
1235 /* driver entry point for term */
1236 static void __exit powernowk8_exit(void)
1237 {
1238         pr_debug("exit\n");
1239
1240         cpufreq_unregister_driver(&cpufreq_amd64_driver);
1241 }
1242
1243 MODULE_AUTHOR("Paul Devriendt <paul.devriendt@amd.com>");
1244 MODULE_AUTHOR("Mark Langsdorf <mark.langsdorf@amd.com>");
1245 MODULE_DESCRIPTION("AMD Athlon 64 and Opteron processor frequency driver.");
1246 MODULE_LICENSE("GPL");
1247
1248 late_initcall(powernowk8_init);
1249 module_exit(powernowk8_exit);