arch/m32r/kernel/smpboot.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/m32r/kernel/smpboot.c
   3  *    orig : i386 2.4.10
   4  *
   5  *  M32R SMP booting functions
   6  *
   7  *  Copyright (c) 2001, 2002, 2003  Hitoshi Yamamoto
   8  *
   9  *  Taken from i386 version.
  10  *        (c) 1995 Alan Cox, Building #3 <alan@redhat.com>
  11  *        (c) 1998, 1999, 2000 Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
  12  *
  13  *      Much of the core SMP work is based on previous work by Thomas Radke, to
  14  *      whom a great many thanks are extended.
  15  *
  16  *      Thanks to Intel for making available several different Pentium,
  17  *      Pentium Pro and Pentium-II/Xeon MP machines.
  18  *      Original development of Linux SMP code supported by Caldera.
  19  *
  20  *      This code is released under the GNU General Public License version 2 or
  21  *      later.
  22  *
  23  *      Fixes
  24  *              Felix Koop      :       NR_CPUS used properly
  25  *              Jose Renau      :       Handle single CPU case.
  26  *              Alan Cox        :       By repeated request
  27  *                                      8) - Total BogoMIP report.
  28  *              Greg Wright     :       Fix for kernel stacks panic.
  29  *              Erich Boleyn    :       MP v1.4 and additional changes.
  30  *      Matthias Sattler        :       Changes for 2.1 kernel map.
  31  *      Michel Lespinasse       :       Changes for 2.1 kernel map.
  32  *      Michael Chastain        :       Change trampoline.S to gnu as.
  33  *              Alan Cox        :       Dumb bug: 'B' step PPro's are fine
  34  *              Ingo Molnar     :       Added APIC timers, based on code
  35  *                                      from Jose Renau
  36  *              Ingo Molnar     :       various cleanups and rewrites
  37  *              Tigran Aivazian :       fixed "0.00 in /proc/uptime on SMP" bug.
  38  *      Maciej W. Rozycki       :       Bits for genuine 82489DX APICs
  39  *              Martin J. Bligh :       Added support for multi-quad systems
  40  */
  41
  42 #include <linux/config.h>
  43 #include <linux/init.h>
  44 #include <linux/mm.h>
  45 #include <linux/smp_lock.h>
  46 #include <linux/irq.h>
  47 #include <linux/bootmem.h>
  48 #include <linux/delay.h>
  49
  50 #include <asm/io.h>
  51 #include <asm/pgalloc.h>
  52 #include <asm/tlbflush.h>
  53
  54 #define DEBUG_SMP
  55 #ifdef DEBUG_SMP
  56 #define Dprintk(x...) printk(x)
  57 #else
  58 #define Dprintk(x...)
  59 #endif
  60
  61 extern cpumask_t cpu_initialized;
  62
  63 /*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*/
  64 /* Data structures and variables                                             */
  65 /*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*/
  66
  67 /* Processor that is doing the boot up */
  68 static unsigned int bsp_phys_id = -1;
  69
  70 /* Bitmask of physically existing CPUs */
  71 physid_mask_t phys_cpu_present_map;
  72
  73 /* Bitmask of currently online CPUs */
  74 cpumask_t cpu_online_map;
  75
  76 cpumask_t cpu_bootout_map;
  77 cpumask_t cpu_bootin_map;
  78 cpumask_t cpu_callout_map;
  79 static cpumask_t cpu_callin_map;
  80
  81 /* Per CPU bogomips and other parameters */
  82 struct cpuinfo_m32r cpu_data[NR_CPUS] __cacheline_aligned;
  83
  84 /* Set when the idlers are all forked */
  85 int smp_threads_ready;
  86
  87 static int cpucount;
  88 static cpumask_t smp_commenced_mask;
  89
  90 extern struct {
  91         void * spi;
  92         unsigned short ss;
  93 } stack_start;
  94
  95 /* which physical physical ID maps to which logical CPU number */
  96 static volatile int physid_2_cpu[NR_CPUS];
  97
  98 /* which logical CPU number maps to which physical ID */
  99 volatile int cpu_2_physid[NR_CPUS];
 100
 101 DEFINE_PER_CPU(int, prof_multiplier) = 1;
 102 DEFINE_PER_CPU(int, prof_old_multiplier) = 1;
 103 DEFINE_PER_CPU(int, prof_counter) = 1;
 104
 105 spinlock_t ipi_lock[NR_IPIS];
 106
 107 static unsigned int calibration_result;
 108
 109 unsigned long cache_decay_ticks = HZ / 100;
 110
 111 /*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*/
 112 /* Function Prototypes                                                       */
 113 /*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*/
 114
 115 void smp_prepare_boot_cpu(void);
 116 void smp_prepare_cpus(unsigned int);
 117 static void smp_tune_scheduling(void);
 118 static void init_ipi_lock(void);
 119 static void do_boot_cpu(int);
 120 int __cpu_up(unsigned int);
 121 void smp_cpus_done(unsigned int);
 122
 123 int start_secondary(void *);
 124 static void smp_callin(void);
 125 static void smp_online(void);
 126
 127 static void show_mp_info(int);
 128 static void smp_store_cpu_info(int);
 129 static void show_cpu_info(int);
 130 int setup_profiling_timer(unsigned int);
 131 static void init_cpu_to_physid(void);
 132 static void map_cpu_to_physid(int, int);
 133 static void unmap_cpu_to_physid(int, int);
 134
 135 /*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*/
 136 /* Boot up APs Routins : BSP                                                 */
 137 /*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*/
 138 void __devinit smp_prepare_boot_cpu(void)
 139 {
 140         bsp_phys_id = hard_smp_processor_id();
 141         physid_set(bsp_phys_id, phys_cpu_present_map);
 142         cpu_set(0, cpu_online_map);     /* BSP's cpu_id == 0 */
 143         cpu_set(0, cpu_callout_map);
 144         cpu_set(0, cpu_callin_map);
 145
 146         /*
 147          * Initialize the logical to physical CPU number mapping
 148          */
 149         init_cpu_to_physid();
 150         map_cpu_to_physid(0, bsp_phys_id);
 151         current_thread_info()->cpu = 0;
 152 }
 153
 154 /*==========================================================================*
 155  * Name:         smp_prepare_cpus (old smp_boot_cpus)
 156  *
 157  * Description:  This routine boot up APs.
 158  *
 159  * Born on Date: 2002.02.05
 160  *
 161  * Arguments:    NONE
 162  *
 163  * Returns:      void (cannot fail)
 164  *
 165  * Modification log:
 166  * Date       Who Description
 167  * ---------- --- --------------------------------------------------------
 168  * 2003-06-24 hy  modify for linux-2.5.69
 169  *
 170  *==========================================================================*/
 171 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 172 {
 173         int phys_id;
 174         unsigned long nr_cpu;
 175
 176         nr_cpu = inl(M32R_FPGA_NUM_OF_CPUS_PORTL);
 177         if (nr_cpu > NR_CPUS) {
 178                 printk(KERN_INFO "NUM_OF_CPUS reg. value [%ld] > NR_CPU [%d]",
 179                         nr_cpu, NR_CPUS);
 180                 goto smp_done;
 181         }
 182         for (phys_id = 0 ; phys_id < nr_cpu ; phys_id++)
 183                 physid_set(phys_id, phys_cpu_present_map);
 184
 185         show_mp_info(nr_cpu);
 186
 187         init_ipi_lock();
 188
 189         /*
 190          * Setup boot CPU information
 191          */
 192         smp_store_cpu_info(0); /* Final full version of the data */
 193         smp_tune_scheduling();
 194
 195         /*
 196          * If SMP should be disabled, then really disable it!
 197          */
 198         if (!max_cpus) {
 199                 printk(KERN_INFO "SMP mode deactivated by commandline.\n");
 200                 goto smp_done;
 201         }
 202
 203         /*
 204          * Now scan the CPU present map and fire up the other CPUs.
 205          */
 206         Dprintk("CPU present map : %lx\n", physids_coerce(phys_cpu_present_map));
 207
 208         for (phys_id = 0 ; phys_id < NR_CPUS ; phys_id++) {
 209                 /*
 210                  * Don't even attempt to start the boot CPU!
 211                  */
 212                 if (phys_id == bsp_phys_id)
 213                         continue;
 214
 215                 if (!physid_isset(phys_id, phys_cpu_present_map))
 216                         continue;
 217
 218                 if ((max_cpus >= 0) && (max_cpus <= cpucount + 1))
 219                         continue;
 220
 221                 do_boot_cpu(phys_id);
 222
 223                 /*
 224                  * Make sure we unmap all failed CPUs
 225                  */
 226                 if (physid_to_cpu(phys_id) == -1) {
 227                         physid_clear(phys_id, phys_cpu_present_map);
 228                         printk("phys CPU#%d not responding - " \
 229                                 "cannot use it.\n", phys_id);
 230                 }
 231         }
 232
 233 smp_done:
 234         Dprintk("Boot done.\n");
 235 }
 236
 237 static void __init smp_tune_scheduling(void)
 238 {
 239         /* Nothing to do. */
 240 }
 241
 242 /*
 243  * init_ipi_lock : Initialize IPI locks.
 244  */
 245 static void __init init_ipi_lock(void)
 246 {
 247         int ipi;
 248
 249         for (ipi = 0 ; ipi < NR_IPIS ; ipi++)
 250                 spin_lock_init(&ipi_lock[ipi]);
 251 }
 252
 253 /*==========================================================================*
 254  * Name:         do_boot_cpu
 255  *
 256  * Description:  This routine boot up one AP.
 257  *
 258  * Born on Date: 2002.02.05
 259  *
 260  * Arguments:    phys_id - Target CPU physical ID
 261  *
 262  * Returns:      void (cannot fail)
 263  *
 264  * Modification log:
 265  * Date       Who Description
 266  * ---------- --- --------------------------------------------------------
 267  * 2003-06-24 hy  modify for linux-2.5.69
 268  *
 269  *==========================================================================*/
 270 static void __init do_boot_cpu(int phys_id)
 271 {
 272         struct task_struct *idle;
 273         unsigned long send_status, boot_status;
 274         int timeout, cpu_id;
 275
 276         cpu_id = ++cpucount;
 277
 278         /*
 279          * We can't use kernel_thread since we must avoid to
 280          * reschedule the child.
 281          */
 282         idle = fork_idle(cpu_id);
 283         if (IS_ERR(idle))
 284                 panic("failed fork for CPU#%d.", cpu_id);
 285
 286         idle->thread.lr = (unsigned long)start_secondary;
 287
 288         map_cpu_to_physid(cpu_id, phys_id);
 289
 290         /* So we see what's up   */
 291         printk("Booting processor %d/%d\n", phys_id, cpu_id);
 292         stack_start.spi = (void *)idle->thread.sp;
 293         idle->thread_info->cpu = cpu_id;
 294
 295         /*
 296          * Send Startup IPI
 297          *   1.IPI received by CPU#(phys_id).
 298          *   2.CPU#(phys_id) enter startup_AP (arch/m32r/kernel/head.S)
 299          *   3.CPU#(phys_id) enter start_secondary()
 300          */
 301         send_status = 0;
 302         boot_status = 0;
 303
 304         cpu_set(phys_id, cpu_bootout_map);
 305
 306         /* Send Startup IPI */
 307         send_IPI_mask_phys(cpumask_of_cpu(phys_id), CPU_BOOT_IPI, 0);
 308
 309         Dprintk("Waiting for send to finish...\n");
 310         timeout = 0;
 311
 312         /* Wait 100[ms] */
 313         do {
 314                 Dprintk("+");
 315                 udelay(1000);
 316                 send_status = !cpu_isset(phys_id, cpu_bootin_map);
 317         } while (send_status && (timeout++ < 100));
 318
 319         Dprintk("After Startup.\n");
 320
 321         if (!send_status) {
 322                 /*
 323                  * allow APs to start initializing.
 324                  */
 325                 Dprintk("Before Callout %d.\n", cpu_id);
 326                 cpu_set(cpu_id, cpu_callout_map);
 327                 Dprintk("After Callout %d.\n", cpu_id);
 328
 329                 /*
 330                  * Wait 5s total for a response
 331                  */
 332                 for (timeout = 0; timeout < 5000; timeout++) {
 333                         if (cpu_isset(cpu_id, cpu_callin_map))
 334                                 break;  /* It has booted */
 335                         udelay(1000);
 336                 }
 337
 338                 if (cpu_isset(cpu_id, cpu_callin_map)) {
 339                         /* number CPUs logically, starting from 1 (BSP is 0) */
 340                         Dprintk("OK.\n");
 341                 } else {
 342                         boot_status = 1;
 343                         printk("Not responding.\n");
 344                 }
 345         } else
 346                 printk("IPI never delivered???\n");
 347
 348         if (send_status || boot_status) {
 349                 unmap_cpu_to_physid(cpu_id, phys_id);
 350                 cpu_clear(cpu_id, cpu_callout_map);
 351                 cpu_clear(cpu_id, cpu_callin_map);
 352                 cpu_clear(cpu_id, cpu_initialized);
 353                 cpucount--;
 354         }
 355 }
 356
 357 int __devinit __cpu_up(unsigned int cpu_id)
 358 {
 359         int timeout;
 360
 361         cpu_set(cpu_id, smp_commenced_mask);
 362
 363         /*
 364          * Wait 5s total for a response
 365          */
 366         for (timeout = 0; timeout < 5000; timeout++) {
 367                 if (cpu_isset(cpu_id, cpu_online_map))
 368                         break;
 369                 udelay(1000);
 370         }
 371         if (!cpu_isset(cpu_id, cpu_online_map))
 372                 BUG();
 373
 374         return 0;
 375 }
 376
 377 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 378 {
 379         int cpu_id, timeout;
 380         unsigned long bogosum = 0;
 381
 382         for (timeout = 0; timeout < 5000; timeout++) {
 383                 if (cpus_equal(cpu_callin_map, cpu_online_map))
 384                         break;
 385                 udelay(1000);
 386         }
 387         if (!cpus_equal(cpu_callin_map, cpu_online_map))
 388                 BUG();
 389
 390         for (cpu_id = 0 ; cpu_id < num_online_cpus() ; cpu_id++)
 391                 show_cpu_info(cpu_id);
 392
 393         /*
 394          * Allow the user to impress friends.
 395          */
 396         Dprintk("Before bogomips.\n");
 397         if (cpucount) {
 398                 for_each_cpu_mask(cpu_id, cpu_online_map)
 399                         bogosum += cpu_data[cpu_id].loops_per_jiffy;
 400
 401                 printk(KERN_INFO "Total of %d processors activated " \
 402                         "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n", cpucount + 1,
 403                         bogosum / (500000 / HZ),
 404                         (bogosum / (5000 / HZ)) % 100);
 405                 Dprintk("Before bogocount - setting activated=1.\n");
 406         }
 407 }
 408
 409 /*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*/
 410 /* Activate a secondary processor Routins                                    */
 411 /*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*/
 412
 413 /*==========================================================================*
 414  * Name:         start_secondary
 415  *
 416  * Description:  This routine activate a secondary processor.
 417  *
 418  * Born on Date: 2002.02.05
 419  *
 420  * Arguments:    *unused - currently unused.
 421  *
 422  * Returns:      void (cannot fail)
 423  *
 424  * Modification log:
 425  * Date       Who Description
 426  * ---------- --- --------------------------------------------------------
 427  * 2003-06-24 hy  modify for linux-2.5.69
 428  *
 429  *==========================================================================*/
 430 int __init start_secondary(void *unused)
 431 {
 432         cpu_init();
 433         smp_callin();
 434         while (!cpu_isset(smp_processor_id(), smp_commenced_mask))
 435                 cpu_relax();
 436
 437         smp_online();
 438
 439         /*
 440          * low-memory mappings have been cleared, flush them from
 441          * the local TLBs too.
 442          */
 443         local_flush_tlb_all();
 444
 445         cpu_idle();
 446         return 0;
 447 }
 448
 449 /*==========================================================================*
 450  * Name:         smp_callin
 451  *
 452  * Description:  This routine activate a secondary processor.
 453  *
 454  * Born on Date: 2002.02.05
 455  *
 456  * Arguments:    NONE
 457  *
 458  * Returns:      void (cannot fail)
 459  *
 460  * Modification log:
 461  * Date       Who Description
 462  * ---------- --- --------------------------------------------------------
 463  * 2003-06-24 hy  modify for linux-2.5.69
 464  *
 465  *==========================================================================*/
 466 static void __init smp_callin(void)
 467 {
 468         int phys_id = hard_smp_processor_id();
 469         int cpu_id = smp_processor_id();
 470         unsigned long timeout;
 471
 472         if (cpu_isset(cpu_id, cpu_callin_map)) {
 473                 printk("huh, phys CPU#%d, CPU#%d already present??\n",
 474                         phys_id, cpu_id);
 475                 BUG();
 476         }
 477         Dprintk("CPU#%d (phys ID: %d) waiting for CALLOUT\n", cpu_id, phys_id);
 478
 479         /* Waiting 2s total for startup (udelay is not yet working) */
 480         timeout = jiffies + (2 * HZ);
 481         while (time_before(jiffies, timeout)) {
 482                 /* Has the boot CPU finished it's STARTUP sequence ? */
 483                 if (cpu_isset(cpu_id, cpu_callout_map))
 484                         break;
 485                 cpu_relax();
 486         }
 487
 488         if (!time_before(jiffies, timeout)) {
 489                 printk("BUG: CPU#%d started up but did not get a callout!\n",
 490                         cpu_id);
 491                 BUG();
 492         }
 493
 494         /* Allow the master to continue. */
 495         cpu_set(cpu_id, cpu_callin_map);
 496 }
 497
 498 static void __init smp_online(void)
 499 {
 500         int cpu_id = smp_processor_id();
 501
 502         local_irq_enable();
 503
 504         /* Get our bogomips. */
 505         calibrate_delay();
 506
 507         /* Save our processor parameters */
 508         smp_store_cpu_info(cpu_id);
 509
 510         cpu_set(cpu_id, cpu_online_map);
 511 }
 512
 513 /*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*/
 514 /* Boot up CPUs common Routins                                               */
 515 /*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*=*/
 516 static void __init show_mp_info(int nr_cpu)
 517 {
 518         int i;
 519         char cpu_model0[17], cpu_model1[17], cpu_ver[9];
 520
 521         strncpy(cpu_model0, (char *)M32R_FPGA_CPU_NAME_ADDR, 16);
 522         strncpy(cpu_model1, (char *)M32R_FPGA_MODEL_ID_ADDR, 16);
 523         strncpy(cpu_ver, (char *)M32R_FPGA_VERSION_ADDR, 8);
 524
 525         cpu_model0[16] = '\0';
 526         for (i = 15 ; i >= 0 ; i--) {
 527                 if (cpu_model0[i] != ' ')
 528                         break;
 529                 cpu_model0[i] = '\0';
 530         }
 531         cpu_model1[16] = '\0';
 532         for (i = 15 ; i >= 0 ; i--) {
 533                 if (cpu_model1[i] != ' ')
 534                         break;
 535                 cpu_model1[i] = '\0';
 536         }
 537         cpu_ver[8] = '\0';
 538         for (i = 7 ; i >= 0 ; i--) {
 539                 if (cpu_ver[i] != ' ')
 540                         break;
 541                 cpu_ver[i] = '\0';
 542         }
 543
 544         printk(KERN_INFO "M32R-mp information\n");
 545         printk(KERN_INFO "  On-chip CPUs : %d\n", nr_cpu);
 546         printk(KERN_INFO "  CPU model : %s/%s(%s)\n", cpu_model0,
 547                 cpu_model1, cpu_ver);
 548 }
 549
 550 /*
 551  * The bootstrap kernel entry code has set these up. Save them for
 552  * a given CPU
 553  */
 554 static void __init smp_store_cpu_info(int cpu_id)
 555 {
 556         struct cpuinfo_m32r *ci = cpu_data + cpu_id;
 557
 558         *ci = boot_cpu_data;
 559         ci->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 560 }
 561
 562 static void __init show_cpu_info(int cpu_id)
 563 {
 564         struct cpuinfo_m32r *ci = &cpu_data[cpu_id];
 565
 566         printk("CPU#%d : ", cpu_id);
 567
 568 #define PRINT_CLOCK(name, value) \
 569         printk(name " clock %d.%02dMHz", \
 570                 ((value) / 1000000), ((value) % 1000000) / 10000)
 571
 572         PRINT_CLOCK("CPU", (int)ci->cpu_clock);
 573         PRINT_CLOCK(", Bus", (int)ci->bus_clock);
 574         printk(", loops_per_jiffy[%ld]\n", ci->loops_per_jiffy);
 575 }
 576
 577 /*
 578  * the frequency of the profiling timer can be changed
 579  * by writing a multiplier value into /proc/profile.
 580  */
 581 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 582 {
 583         int i;
 584
 585         /*
 586          * Sanity check. [at least 500 APIC cycles should be
 587          * between APIC interrupts as a rule of thumb, to avoid
 588          * irqs flooding us]
 589          */
 590         if ( (!multiplier) || (calibration_result / multiplier < 500))
 591                 return -EINVAL;
 592
 593         /*
 594          * Set the new multiplier for each CPU. CPUs don't start using the
 595          * new values until the next timer interrupt in which they do process
 596          * accounting. At that time they also adjust their APIC timers
 597          * accordingly.
 598          */
 599         for (i = 0; i < NR_CPUS; ++i)
 600                 per_cpu(prof_multiplier, i) = multiplier;
 601
 602         return 0;
 603 }
 604
 605 /* Initialize all maps between cpu number and apicids */
 606 static void __init init_cpu_to_physid(void)
 607 {
 608         int  i;
 609
 610         for (i = 0 ; i < NR_CPUS ; i++) {
 611                 cpu_2_physid[i] = -1;
 612                 physid_2_cpu[i] = -1;
 613         }
 614 }
 615
 616 /*
 617  * set up a mapping between cpu and apicid. Uses logical apicids for multiquad,
 618  * else physical apic ids
 619  */
 620 static void __init map_cpu_to_physid(int cpu_id, int phys_id)
 621 {
 622         physid_2_cpu[phys_id] = cpu_id;
 623         cpu_2_physid[cpu_id] = phys_id;
 624 }
 625
 626 /*
 627  * undo a mapping between cpu and apicid. Uses logical apicids for multiquad,
 628  * else physical apic ids
 629  */
 630 static void __init unmap_cpu_to_physid(int cpu_id, int phys_id)
 631 {
 632         physid_2_cpu[phys_id] = -1;
 633         cpu_2_physid[cpu_id] = -1;
 634 }
 635