arch/i386/kernel/cpu/cpufreq/longhaul.c

   1 /*
   2  *  (C) 2001-2004  Dave Jones. <davej@codemonkey.org.uk>
   3  *  (C) 2002  Padraig Brady. <padraig@antefacto.com>
   4  *
   5  *  Licensed under the terms of the GNU GPL License version 2.
   6  *  Based upon datasheets & sample CPUs kindly provided by VIA.
   7  *
   8  *  VIA have currently 2 different versions of Longhaul.
   9  *  Version 1 (Longhaul) uses the BCR2 MSR at 0x1147.
  10  *   It is present only in Samuel 1, Samuel 2 and Ezra.
  11  *  Version 2 (Powersaver) uses the POWERSAVER MSR at 0x110a.
  12  *   It is present in Ezra-T, Nehemiah and above.
  13  *   In addition to scaling multiplier, it can also scale voltage.
  14  *   There is provision for scaling FSB too, but this doesn't work
  15  *   too well in practice.
  16  *
  17  *  BIG FAT DISCLAIMER: Work in progress code. Possibly *dangerous*
  18  */
  19
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/module.h>
  22 #include <linux/init.h>
  23 #include <linux/cpufreq.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25 #include <linux/string.h>
  26
  27 #include <asm/msr.h>
  28 #include <asm/timex.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30
  31 #include "longhaul.h"
  32
  33 #define DEBUG
  34
  35 #ifdef DEBUG
  36 #define dprintk(msg...) printk(msg)
  37 #else
  38 #define dprintk(msg...) do { } while(0)
  39 #endif
  40
  41 #define PFX "longhaul: "
  42
  43 static unsigned int numscales=16, numvscales;
  44 static int minvid, maxvid;
  45 static int can_scale_voltage;
  46 static int vrmrev;
  47
  48
  49 /* Module parameters */
  50 static int dont_scale_voltage;
  51 static unsigned int fsb;
  52
  53 #define __hlt()     __asm__ __volatile__("hlt": : :"memory")
  54
  55 /* Clock ratios multiplied by 10 */
  56 static int clock_ratio[32];
  57 static int eblcr_table[32];
  58 static int voltage_table[32];
  59 static unsigned int highest_speed, lowest_speed; /* kHz */
  60 static int longhaul_version;
  61 static struct cpufreq_frequency_table *longhaul_table;
  62
  63
  64 static unsigned int calc_speed (int mult, int fsb)
  65 {
  66         int khz;
  67         khz = (mult/10)*fsb;
  68         if (mult%10)
  69                 khz += fsb/2;
  70         khz *= 1000;
  71         return khz;
  72 }
  73
  74
  75 static int longhaul_get_cpu_mult (void)
  76 {
  77         unsigned long invalue=0,lo, hi;
  78
  79         rdmsr (MSR_IA32_EBL_CR_POWERON, lo, hi);
  80         invalue = (lo & (1<<22|1<<23|1<<24|1<<25)) >>22;
  81         if (longhaul_version==2) {
  82                 if (lo & (1<<27))
  83                         invalue+=16;
  84         }
  85         return eblcr_table[invalue];
  86 }
  87
  88
  89 /**
  90  * longhaul_set_cpu_frequency()
  91  * @clock_ratio_index : bitpattern of the new multiplier.
  92  *
  93  * Sets a new clock ratio, and -if applicable- a new Front Side Bus
  94  */
  95
  96 static void longhaul_setstate (unsigned int clock_ratio_index)
  97 {
  98         int speed, mult;
  99         struct cpufreq_freqs freqs;
 100         union msr_longhaul longhaul;
 101         union msr_bcr2 bcr2;
 102
 103         mult = clock_ratio[clock_ratio_index];
 104         if (mult == -1)
 105                 return;
 106
 107         speed = calc_speed (mult, fsb);
 108         if ((speed > highest_speed) || (speed < lowest_speed))
 109                 return;
 110
 111         freqs.old = calc_speed (longhaul_get_cpu_mult(), fsb);
 112         freqs.new = speed;
 113         freqs.cpu = 0; /* longhaul.c is UP only driver */
 114
 115         cpufreq_notify_transition(&freqs, CPUFREQ_PRECHANGE);
 116
 117         dprintk (KERN_INFO PFX "FSB:%d Mult:%d.%dx\n", fsb,
 118                                 mult/10, mult%10);
 119
 120         switch (longhaul_version) {
 121         case 1:
 122                 rdmsrl (MSR_VIA_BCR2, bcr2.val);
 123                 /* Enable software clock multiplier */
 124                 bcr2.bits.ESOFTBF = 1;
 125                 bcr2.bits.CLOCKMUL = clock_ratio_index;
 126                 wrmsrl (MSR_VIA_BCR2, bcr2.val);
 127
 128                 __hlt();
 129
 130                 /* Disable software clock multiplier */
 131                 rdmsrl (MSR_VIA_BCR2, bcr2.val);
 132                 bcr2.bits.ESOFTBF = 0;
 133                 wrmsrl (MSR_VIA_BCR2, bcr2.val);
 134                 break;
 135
 136         /*
 137          * Powersaver. (Ezra-T [C5M], Nehemiah [C5N])
 138          * We can scale voltage with this too, but that's currently
 139          * disabled until we come up with a decent 'match freq to voltage'
 140          * algorithm.
 141          * We also need to do the voltage/freq setting in order depending
 142          * on the direction of scaling (like we do in powernow-k7.c)
 143          * Ezra-T was alleged to do FSB scaling too, but it never worked in practice.
 144          */
 145         case 2:
 146                 rdmsrl (MSR_VIA_LONGHAUL, longhaul.val);
 147                 longhaul.bits.SoftBusRatio = clock_ratio_index & 0xf;
 148                 longhaul.bits.SoftBusRatio4 = (clock_ratio_index & 0x10) >> 4;
 149                 longhaul.bits.EnableSoftBusRatio = 1;
 150                 /* We must program the revision key only with values we
 151                  * know about, not blindly copy it from 0:3 */
 152                 longhaul.bits.RevisionKey = 3;  /* SoftVID & SoftBSEL */
 153                 wrmsrl(MSR_VIA_LONGHAUL, longhaul.val);
 154                 __hlt();
 155
 156                 rdmsrl (MSR_VIA_LONGHAUL, longhaul.val);
 157                 longhaul.bits.EnableSoftBusRatio = 0;
 158                 longhaul.bits.RevisionKey = 3;
 159                 wrmsrl (MSR_VIA_LONGHAUL, longhaul.val);
 160                 break;
 161         }
 162
 163         cpufreq_notify_transition(&freqs, CPUFREQ_POSTCHANGE);
 164 }
 165
 166 /*
 167  * Centaur decided to make life a little more tricky.
 168  * Only longhaul v1 is allowed to read EBLCR BSEL[0:1].
 169  * Samuel2 and above have to try and guess what the FSB is.
 170  * We do this by assuming we booted at maximum multiplier, and interpolate
 171  * between that value multiplied by possible FSBs and cpu_mhz which
 172  * was calculated at boot time. Really ugly, but no other way to do this.
 173  */
 174
 175 #define ROUNDING        0xf
 176
 177 static int _guess (int guess, int maxmult)
 178 {
 179         int target;
 180
 181         target = ((maxmult/10)*guess);
 182         if (maxmult%10 != 0)
 183                 target += (guess/2);
 184         target += ROUNDING/2;
 185         target &= ~ROUNDING;
 186         return target;
 187 }
 188
 189
 190 static int guess_fsb(int maxmult)
 191 {
 192         int speed = (cpu_khz/1000);
 193         int i;
 194         int speeds[3] = { 66, 100, 133 };
 195
 196         speed += ROUNDING/2;
 197         speed &= ~ROUNDING;
 198
 199         for (i=0; i<3; i++) {
 200                 if (_guess(speeds[i],maxmult) == speed)
 201                         return speeds[i];
 202         }
 203         return 0;
 204 }
 205
 206
 207 static int __init longhaul_get_ranges (void)
 208 {
 209         struct cpuinfo_x86 *c = cpu_data;
 210         unsigned long invalue;
 211         unsigned int minmult=0, maxmult=0;
 212         unsigned int multipliers[32]= {
 213                 50,30,40,100,55,35,45,95,90,70,80,60,120,75,85,65,
 214                 -1,110,120,-1,135,115,125,105,130,150,160,140,-1,155,-1,145 };
 215         unsigned int j, k = 0;
 216         union msr_longhaul longhaul;
 217         unsigned long lo, hi;
 218         unsigned int eblcr_fsb_table[] = { 66, 133, 100, -1 };
 219
 220         switch (longhaul_version) {
 221         case 1:
 222                 /* Ugh, Longhaul v1 didn't have the min/max MSRs.
 223                    Assume min=3.0x & max = whatever we booted at. */
 224                 minmult = 30;
 225                 maxmult = longhaul_get_cpu_mult();
 226                 rdmsr (MSR_IA32_EBL_CR_POWERON, lo, hi);
 227                 invalue = (lo & (1<<18|1<<19)) >>18;
 228                 if (c->x86_model==6)
 229                         fsb = eblcr_fsb_table[invalue];
 230                 else
 231                         fsb = guess_fsb(maxmult);
 232                 break;
 233
 234         case 2:
 235                 rdmsrl (MSR_VIA_LONGHAUL, longhaul.val);
 236
 237                 //TODO: Nehemiah may have borken MaxMHzBR.
 238                 // need to extrapolate from FSB.
 239                 invalue = longhaul.bits.MaxMHzBR;
 240                 if (longhaul.bits.MaxMHzBR4)
 241                         invalue += 16;
 242                 maxmult=multipliers[invalue];
 243
 244                 invalue = longhaul.bits.MinMHzBR;
 245                 if (longhaul.bits.MinMHzBR4 == 1)
 246                         minmult = 30;
 247                 else
 248                         minmult = multipliers[invalue];
 249
 250                 switch (longhaul.bits.MaxMHzFSB) {
 251                 case 0x0:       fsb=133;
 252                                 break;
 253                 case 0x1:       fsb=100;
 254                                 break;
 255                 case 0x2:       printk (KERN_INFO PFX "Invalid (reserved) FSB!\n");
 256                         return -EINVAL;
 257                 case 0x3:       fsb=66;
 258                                 break;
 259                 }
 260                 break;
 261         }
 262
 263         dprintk (KERN_INFO PFX "MinMult=%d.%dx MaxMult=%d.%dx\n",
 264                  minmult/10, minmult%10, maxmult/10, maxmult%10);
 265         highest_speed = calc_speed (maxmult, fsb);
 266         lowest_speed = calc_speed (minmult,fsb);
 267         dprintk (KERN_INFO PFX "FSB: %dMHz Lowestspeed=%dMHz Highestspeed=%dMHz\n",
 268                  fsb, lowest_speed/1000, highest_speed/1000);
 269
 270         if (lowest_speed == highest_speed) {
 271                 printk (KERN_INFO PFX "highestspeed == lowest, aborting.\n");
 272                 return -EINVAL;
 273         }
 274         if (lowest_speed > highest_speed) {
 275                 printk (KERN_INFO PFX "nonsense! lowest (%d > %d) !\n",
 276                         lowest_speed, highest_speed);
 277                 return -EINVAL;
 278         }
 279
 280         longhaul_table = kmalloc((numscales + 1) * sizeof(struct cpufreq_frequency_table), GFP_KERNEL);
 281         if(!longhaul_table)
 282                 return -ENOMEM;
 283
 284         for (j=0; j < numscales; j++) {
 285                 unsigned int ratio;
 286                 ratio = clock_ratio[j];
 287                 if (ratio == -1)
 288                         continue;
 289                 if (ratio > maxmult || ratio < minmult)
 290                         continue;
 291                 longhaul_table[k].frequency = calc_speed (ratio, fsb);
 292                 longhaul_table[k].index = j;
 293                 k++;
 294         }
 295
 296         longhaul_table[k].frequency = CPUFREQ_TABLE_END;
 297         if (!k) {
 298                 kfree (longhaul_table);
 299                 return -EINVAL;
 300         }
 301
 302         return 0;
 303 }
 304
 305
 306 static void __init longhaul_setup_voltagescaling(void)
 307 {
 308         union msr_longhaul longhaul;
 309
 310         rdmsrl (MSR_VIA_LONGHAUL, longhaul.val);
 311
 312         if (!(longhaul.bits.RevisionID & 1))
 313                 return;
 314
 315         minvid = longhaul.bits.MinimumVID;
 316         maxvid = longhaul.bits.MaximumVID;
 317         vrmrev = longhaul.bits.VRMRev;
 318
 319         if (minvid == 0 || maxvid == 0) {
 320                 printk (KERN_INFO PFX "Bogus values Min:%d.%03d Max:%d.%03d. "
 321                                         "Voltage scaling disabled.\n",
 322                                         minvid/1000, minvid%1000, maxvid/1000, maxvid%1000);
 323                 return;
 324         }
 325
 326         if (minvid == maxvid) {
 327                 printk (KERN_INFO PFX "Claims to support voltage scaling but min & max are "
 328                                 "both %d.%03d. Voltage scaling disabled\n",
 329                                 maxvid/1000, maxvid%1000);
 330                 return;
 331         }
 332
 333         if (vrmrev==0) {
 334                 dprintk (KERN_INFO PFX "VRM 8.5 : ");
 335                 memcpy (voltage_table, vrm85scales, sizeof(voltage_table));
 336                 numvscales = (voltage_table[maxvid]-voltage_table[minvid])/25;
 337         } else {
 338                 dprintk (KERN_INFO PFX "Mobile VRM : ");
 339                 memcpy (voltage_table, mobilevrmscales, sizeof(voltage_table));
 340                 numvscales = (voltage_table[maxvid]-voltage_table[minvid])/5;
 341         }
 342
 343         /* Current voltage isn't readable at first, so we need to
 344            set it to a known value. The spec says to use maxvid */
 345         longhaul.bits.RevisionKey = longhaul.bits.RevisionID;   /* FIXME: This is bad. */
 346         longhaul.bits.EnableSoftVID = 1;
 347         longhaul.bits.SoftVID = maxvid;
 348         wrmsrl (MSR_VIA_LONGHAUL, longhaul.val);
 349
 350         minvid = voltage_table[minvid];
 351         maxvid = voltage_table[maxvid];
 352
 353         dprintk ("Min VID=%d.%03d Max VID=%d.%03d, %d possible voltage scales\n",
 354                 maxvid/1000, maxvid%1000, minvid/1000, minvid%1000, numvscales);
 355
 356         can_scale_voltage = 1;
 357 }
 358
 359
 360 static int longhaul_verify(struct cpufreq_policy *policy)
 361 {
 362         return cpufreq_frequency_table_verify(policy, longhaul_table);
 363 }
 364
 365
 366 static int longhaul_target (struct cpufreq_policy *policy,
 367                             unsigned int target_freq,
 368                             unsigned int relation)
 369 {
 370         unsigned int table_index = 0;
 371         unsigned int new_clock_ratio = 0;
 372
 373         if (cpufreq_frequency_table_target(policy, longhaul_table, target_freq, relation, &table_index))
 374                 return -EINVAL;
 375
 376         new_clock_ratio = longhaul_table[table_index].index & 0xFF;
 377
 378         longhaul_setstate(new_clock_ratio);
 379
 380         return 0;
 381 }
 382
 383 static int __init longhaul_cpu_init (struct cpufreq_policy *policy)
 384 {
 385         struct cpuinfo_x86 *c = cpu_data;
 386         char *cpuname=NULL;
 387         int ret;
 388
 389         switch (c->x86_model) {
 390         case 6:
 391                 cpuname = "C3 'Samuel' [C5A]";
 392                 longhaul_version=1;
 393                 memcpy (clock_ratio, samuel1_clock_ratio, sizeof(samuel1_clock_ratio));
 394                 memcpy (eblcr_table, samuel1_eblcr, sizeof(samuel1_eblcr));
 395                 break;
 396
 397         case 7:         /* C5B / C5C */
 398                 longhaul_version=1;
 399                 switch (c->x86_mask) {
 400                 case 0:
 401                         cpuname = "C3 'Samuel 2' [C5B]";
 402                         /* Note, this is not a typo, early Samuel2's had Samuel1 ratios. */
 403                         memcpy (clock_ratio, samuel1_clock_ratio, sizeof(samuel1_clock_ratio));
 404                         memcpy (eblcr_table, samuel2_eblcr, sizeof(samuel2_eblcr));
 405                         break;
 406                 case 1 ... 15:
 407                         if (c->x86_mask < 8)
 408                                 cpuname = "C3 'Samuel 2' [C5B]";
 409                         else
 410                                 cpuname = "C3 'Ezra' [C5C]";
 411                         memcpy (clock_ratio, ezra_clock_ratio, sizeof(ezra_clock_ratio));
 412                         memcpy (eblcr_table, ezra_eblcr, sizeof(ezra_eblcr));
 413                         break;
 414                 }
 415                 break;
 416
 417         case 8:
 418                 cpuname = "C3 'Ezra-T' [C5M]";
 419                 longhaul_version=2;
 420                 numscales=32;
 421                 memcpy (clock_ratio, ezrat_clock_ratio, sizeof(ezrat_clock_ratio));
 422                 memcpy (eblcr_table, ezrat_eblcr, sizeof(ezrat_eblcr));
 423                 break;
 424
 425         case 9:
 426                 cpuname = "C3 'Nehemiah' [C5N]";
 427                 longhaul_version=2;
 428                 numscales=32;
 429                 memcpy (clock_ratio, nehemiah_clock_ratio, sizeof(nehemiah_clock_ratio));
 430                 memcpy (eblcr_table, nehemiah_eblcr, sizeof(nehemiah_eblcr));
 431                 break;
 432
 433         default:
 434                 cpuname = "Unknown";
 435                 break;
 436         }
 437
 438         printk (KERN_INFO PFX "VIA %s CPU detected. Longhaul v%d supported.\n",
 439                                         cpuname, longhaul_version);
 440
 441         ret = longhaul_get_ranges();
 442         if (ret != 0)
 443                 return ret;
 444
 445         if ((longhaul_version==2) && (dont_scale_voltage==0))
 446                 longhaul_setup_voltagescaling();
 447
 448         policy->governor = CPUFREQ_DEFAULT_GOVERNOR;
 449         policy->cpuinfo.transition_latency = CPUFREQ_ETERNAL;
 450         policy->cur = calc_speed (longhaul_get_cpu_mult(), fsb);
 451
 452         ret = cpufreq_frequency_table_cpuinfo(policy, longhaul_table);
 453         if (ret)
 454                 return ret;
 455
 456         cpufreq_frequency_table_get_attr(longhaul_table, policy->cpu);
 457
 458         return 0;
 459 }
 460
 461 static int __exit longhaul_cpu_exit(struct cpufreq_policy *policy)
 462 {
 463         cpufreq_frequency_table_put_attr(policy->cpu);
 464         return 0;
 465 }
 466
 467 static struct freq_attr* longhaul_attr[] = {
 468         &cpufreq_freq_attr_scaling_available_freqs,
 469         NULL,
 470 };
 471
 472 static struct cpufreq_driver longhaul_driver = {
 473         .verify         = longhaul_verify,
 474         .target         = longhaul_target,
 475         .init           = longhaul_cpu_init,
 476         .exit           = longhaul_cpu_exit,
 477         .name           = "longhaul",
 478         .owner          = THIS_MODULE,
 479         .attr           = longhaul_attr,
 480 };
 481
 482 static int __init longhaul_init (void)
 483 {
 484         struct cpuinfo_x86 *c = cpu_data;
 485
 486         if (c->x86_vendor != X86_VENDOR_CENTAUR || c->x86 != 6)
 487                 return -ENODEV;
 488
 489         switch (c->x86_model) {
 490         case 6 ... 8:
 491                 return cpufreq_register_driver(&longhaul_driver);
 492         case 9:
 493                 printk (KERN_INFO PFX "Nehemiah unsupported: Waiting on working silicon "
 494                                                 "from VIA before this is usable.\n");
 495                 break;
 496         default:
 497                 printk (KERN_INFO PFX "Unknown VIA CPU. Contact davej@codemonkey.org.uk\n");
 498         }
 499
 500         return -ENODEV;
 501 }
 502
 503 static void __exit longhaul_exit (void)
 504 {
 505         cpufreq_unregister_driver(&longhaul_driver);
 506         kfree(longhaul_table);
 507 }
 508
 509 MODULE_PARM (dont_scale_voltage, "i");
 510
 511 MODULE_AUTHOR ("Dave Jones <davej@codemonkey.org.uk>");
 512 MODULE_DESCRIPTION ("Longhaul driver for VIA Cyrix processors.");
 513 MODULE_LICENSE ("GPL");
 514
 515 module_init(longhaul_init);
 516 module_exit(longhaul_exit);
 517