Quelle  speedstep-lib.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * (C) 2002 - 2003 Dominik Brodowski <linux@brodo.de>
 *
 *  Library for common functions for Intel SpeedStep v.1 and v.2 support
 *
 *  BIG FAT DISCLAIMER: Work in progress code. Possibly *dangerous*
 */

#define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cpufreq.h>

#include <asm/msr.h>
#include <asm/tsc.h>
#include "speedstep-lib.h"

#define PFX "speedstep-lib: "

#ifdef CONFIG_X86_SPEEDSTEP_RELAXED_CAP_CHECK
static int relaxed_check;
#else
#define relaxed_check 0
#endif

/*********************************************************************
 *                   GET PROCESSOR CORE SPEED IN KHZ                 *
 *********************************************************************/

static unsigned int pentium3_get_frequency(enum speedstep_processor processor)
{
 /* See table 14 of p3_ds.pdf and table 22 of 29834003.pdf */
 static const struct {
  unsigned int ratio; /* Frequency Multiplier (x10) */
  u8 bitmap;  /* power on configuration bits
[27, 25:22] (in MSR 0x2a) */
 } msr_decode_mult[] = {
  { 30, 0x01 },
  { 35, 0x05 },
  { 40, 0x02 },
  { 45, 0x06 },
  { 50, 0x00 },
  { 55, 0x04 },
  { 60, 0x0b },
  { 65, 0x0f },
  { 70, 0x09 },
  { 75, 0x0d },
  { 80, 0x0a },
  { 85, 0x26 },
  { 90, 0x20 },
  { 100, 0x2b },
  { 0, 0xff } /* error or unknown value */
 };

 /* PIII(-M) FSB settings: see table b1-b of 24547206.pdf */
 static const struct {
  unsigned int value; /* Front Side Bus speed in MHz */
  u8 bitmap;  /* power on configuration bits [18: 19]
(in MSR 0x2a) */
 } msr_decode_fsb[] = {
  {  66, 0x0 },
  { 100, 0x2 },
  { 133, 0x1 },
  {   0, 0xff}
 };

 u32 msr_lo, msr_tmp;
 int i = 0, j = 0;

 /* read MSR 0x2a - we only need the low 32 bits */
 rdmsr(MSR_IA32_EBL_CR_POWERON, msr_lo, msr_tmp);
 pr_debug("P3 - MSR_IA32_EBL_CR_POWERON: 0x%x 0x%x\n", msr_lo, msr_tmp);
 msr_tmp = msr_lo;

 /* decode the FSB */
 msr_tmp &= 0x00c0000;
 msr_tmp >>= 18;
 while (msr_tmp != msr_decode_fsb[i].bitmap) {
  if (msr_decode_fsb[i].bitmap == 0xff)
   return 0;
  i++;
 }

 /* decode the multiplier */
 if (processor == SPEEDSTEP_CPU_PIII_C_EARLY) {
  pr_debug("workaround for early PIIIs\n");
  msr_lo &= 0x03c00000;
 } else
  msr_lo &= 0x0bc00000;
 msr_lo >>= 22;
 while (msr_lo != msr_decode_mult[j].bitmap) {
  if (msr_decode_mult[j].bitmap == 0xff)
   return 0;
  j++;
 }

 pr_debug("speed is %u\n",
  (msr_decode_mult[j].ratio * msr_decode_fsb[i].value * 100));

 return msr_decode_mult[j].ratio * msr_decode_fsb[i].value * 100;
}


static unsigned int pentiumM_get_frequency(void)
{
 u32 msr_lo, msr_tmp;

 rdmsr(MSR_IA32_EBL_CR_POWERON, msr_lo, msr_tmp);
 pr_debug("PM - MSR_IA32_EBL_CR_POWERON: 0x%x 0x%x\n", msr_lo, msr_tmp);

 /* see table B-2 of 24547212.pdf */
 if (msr_lo & 0x00040000) {
  printk(KERN_DEBUG PFX "PM - invalid FSB: 0x%x 0x%x\n",
    msr_lo, msr_tmp);
  return 0;
 }

 msr_tmp = (msr_lo >> 22) & 0x1f;
 pr_debug("bits 22-26 are 0x%x, speed is %u\n",
   msr_tmp, (msr_tmp * 100 * 1000));

 return msr_tmp * 100 * 1000;
}

static unsigned int pentium_core_get_frequency(void)
{
 u32 fsb = 0;
 u32 msr_lo, msr_tmp;
 int ret;

 rdmsr(MSR_FSB_FREQ, msr_lo, msr_tmp);
 /* see table B-2 of 25366920.pdf */
 switch (msr_lo & 0x07) {
 case 5:
  fsb = 100000;
  break;
 case 1:
  fsb = 133333;
  break;
 case 3:
  fsb = 166667;
  break;
 case 2:
  fsb = 200000;
  break;
 case 0:
  fsb = 266667;
  break;
 case 4:
  fsb = 333333;
  break;
 default:
  pr_err("PCORE - MSR_FSB_FREQ undefined value\n");
 }

 rdmsr(MSR_IA32_EBL_CR_POWERON, msr_lo, msr_tmp);
 pr_debug("PCORE - MSR_IA32_EBL_CR_POWERON: 0x%x 0x%x\n",
   msr_lo, msr_tmp);

 msr_tmp = (msr_lo >> 22) & 0x1f;
 pr_debug("bits 22-26 are 0x%x, speed is %u\n",
   msr_tmp, (msr_tmp * fsb));

 ret = (msr_tmp * fsb);
 return ret;
}


static unsigned int pentium4_get_frequency(void)
{
 struct cpuinfo_x86 *c = &boot_cpu_data;
 u32 msr_lo, msr_hi, mult;
 unsigned int fsb = 0;
 unsigned int ret;
 u8 fsb_code;

 /* Pentium 4 Model 0 and 1 do not have the Core Clock Frequency
  * to System Bus Frequency Ratio Field in the Processor Frequency
  * Configuration Register of the MSR. Therefore the current
  * frequency cannot be calculated and has to be measured.
 */
 if (c->x86_model < 2)
  return cpu_khz;

 rdmsr(0x2c, msr_lo, msr_hi);

 pr_debug("P4 - MSR_EBC_FREQUENCY_ID: 0x%x 0x%x\n", msr_lo, msr_hi);

 /* decode the FSB: see IA-32 Intel (C) Architecture Software
  * Developer's Manual, Volume 3: System Prgramming Guide,
  * revision #12 in Table B-1: MSRs in the Pentium 4 and
  * Intel Xeon Processors, on page B-4 and B-5.
 */
 fsb_code = (msr_lo >> 16) & 0x7;
 switch (fsb_code) {
 case 0:
  fsb = 100 * 1000;
  break;
 case 1:
  fsb = 13333 * 10;
  break;
 case 2:
  fsb = 200 * 1000;
  break;
 }

 if (!fsb)
  printk(KERN_DEBUG PFX "couldn't detect FSB speed. "
    "Please send an e-mail to <linux@brodo.de>\n");

 /* Multiplier. */
 mult = msr_lo >> 24;

 pr_debug("P4 - FSB %u kHz; Multiplier %u; Speed %u kHz\n",
   fsb, mult, (fsb * mult));

 ret = (fsb * mult);
 return ret;
}


/* Warning: may get called from smp_call_function_single. */
unsigned int speedstep_get_frequency(enum speedstep_processor processor)
{
 switch (processor) {
 case SPEEDSTEP_CPU_PCORE:
  return pentium_core_get_frequency();
 case SPEEDSTEP_CPU_PM:
  return pentiumM_get_frequency();
 case SPEEDSTEP_CPU_P4D:
 case SPEEDSTEP_CPU_P4M:
  return pentium4_get_frequency();
 case SPEEDSTEP_CPU_PIII_T:
 case SPEEDSTEP_CPU_PIII_C:
 case SPEEDSTEP_CPU_PIII_C_EARLY:
  return pentium3_get_frequency(processor);
 default:
  return 0;
 }
 return 0;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(speedstep_get_frequency);


/*********************************************************************
 *                 DETECT SPEEDSTEP-CAPABLE PROCESSOR                *
 *********************************************************************/

/* Keep in sync with the x86_cpu_id tables in the different modules */
enum speedstep_processor speedstep_detect_processor(void)
{
 struct cpuinfo_x86 *c = &cpu_data(0);
 u32 ebx, msr_lo, msr_hi;

 pr_debug("x86: %x, model: %x\n", c->x86, c->x86_model);

 if ((c->x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL) ||
     ((c->x86 != 6) && (c->x86 != 0xF)))
  return 0;

 if (c->x86 == 0xF) {
  /* Intel Mobile Pentium 4-M
 * or Intel Mobile Pentium 4 with 533 MHz FSB */
  if (c->x86_model != 2)
   return 0;

  ebx = cpuid_ebx(0x00000001);
  ebx &= 0x000000FF;

  pr_debug("ebx value is %x, x86_stepping is %x\n", ebx, c->x86_stepping);

  switch (c->x86_stepping) {
  case 4:
   /*
    * B-stepping [M-P4-M]
    * sample has ebx = 0x0f, production has 0x0e.
 */
   if ((ebx == 0x0e) || (ebx == 0x0f))
    return SPEEDSTEP_CPU_P4M;
   break;
  case 7:
   /*
    * C-stepping [M-P4-M]
    * needs to have ebx=0x0e, else it's a celeron:
    * cf. 25130917.pdf / page 7, footnote 5 even
    * though 25072120.pdf / page 7 doesn't say
    * samples are only of B-stepping...
 */
   if (ebx == 0x0e)
    return SPEEDSTEP_CPU_P4M;
   break;
  case 9:
   /*
    * D-stepping [M-P4-M or M-P4/533]
    *
    * this is totally strange: CPUID 0x0F29 is
    * used by M-P4-M, M-P4/533 and(!) Celeron CPUs.
    * The latter need to be sorted out as they don't
    * support speedstep.
    * Celerons with CPUID 0x0F29 may have either
    * ebx=0x8 or 0xf -- 25130917.pdf doesn't say anything
    * specific.
    * M-P4-Ms may have either ebx=0xe or 0xf [see above]
    * M-P4/533 have either ebx=0xe or 0xf. [25317607.pdf]
    * also, M-P4M HTs have ebx=0x8, too
    * For now, they are distinguished by the model_id
    * string
 */
   if ((ebx == 0x0e) ||
    (strstr(c->x86_model_id,
        "Mobile Intel(R) Pentium(R) 4") != NULL))
    return SPEEDSTEP_CPU_P4M;
   break;
  default:
   break;
  }
  return 0;
 }

 switch (c->x86_model) {
 case 0x0B: /* Intel PIII [Tualatin] */
  /* cpuid_ebx(1) is 0x04 for desktop PIII,
 * 0x06 for mobile PIII-M */
  ebx = cpuid_ebx(0x00000001);
  pr_debug("ebx is %x\n", ebx);

  ebx &= 0x000000FF;

  if (ebx != 0x06)
   return 0;

  /* So far all PIII-M processors support SpeedStep. See
   * Intel's 24540640.pdf of June 2003
 */
  return SPEEDSTEP_CPU_PIII_T;

 case 0x08: /* Intel PIII [Coppermine] */

  /* all mobile PIII Coppermines have FSB 100 MHz
 * ==> sort out a few desktop PIIIs. */
  rdmsr(MSR_IA32_EBL_CR_POWERON, msr_lo, msr_hi);
  pr_debug("Coppermine: MSR_IA32_EBL_CR_POWERON is 0x%x, 0x%x\n",
    msr_lo, msr_hi);
  msr_lo &= 0x00c0000;
  if (msr_lo != 0x0080000)
   return 0;

  /*
   * If the processor is a mobile version,
   * platform ID has bit 50 set
   * it has SpeedStep technology if either
   * bit 56 or 57 is set
 */
  rdmsr(MSR_IA32_PLATFORM_ID, msr_lo, msr_hi);
  pr_debug("Coppermine: MSR_IA32_PLATFORM ID is 0x%x, 0x%x\n",
    msr_lo, msr_hi);
  if ((msr_hi & (1<<18)) &&
      (relaxed_check ? 1 : (msr_hi & (3<<24)))) {
   if (c->x86_stepping == 0x01) {
    pr_debug("early PIII version\n");
    return SPEEDSTEP_CPU_PIII_C_EARLY;
   } else
    return SPEEDSTEP_CPU_PIII_C;
  }
  fallthrough;
 default:
  return 0;
 }
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(speedstep_detect_processor);


/*********************************************************************
 *                     DETECT SPEEDSTEP SPEEDS                       *
 *********************************************************************/

unsigned int speedstep_get_freqs(enum speedstep_processor processor,
      unsigned int *low_speed,
      unsigned int *high_speed,
      unsigned int *transition_latency,
      void (*set_state) (unsigned int state))
{
 unsigned int prev_speed;
 unsigned int ret = 0;
 unsigned long flags;
 ktime_t tv1, tv2;

 if ((!processor) || (!low_speed) || (!high_speed) || (!set_state))
  return -EINVAL;

 pr_debug("trying to determine both speeds\n");

 /* get current speed */
 prev_speed = speedstep_get_frequency(processor);
 if (!prev_speed)
  return -EIO;

 pr_debug("previous speed is %u\n", prev_speed);

 preempt_disable();
 local_irq_save(flags);

 /* switch to low state */
 set_state(SPEEDSTEP_LOW);
 *low_speed = speedstep_get_frequency(processor);
 if (!*low_speed) {
  ret = -EIO;
  goto out;
 }

 pr_debug("low speed is %u\n", *low_speed);

 /* start latency measurement */
 if (transition_latency)
  tv1 = ktime_get();

 /* switch to high state */
 set_state(SPEEDSTEP_HIGH);

 /* end latency measurement */
 if (transition_latency)
  tv2 = ktime_get();

 *high_speed = speedstep_get_frequency(processor);
 if (!*high_speed) {
  ret = -EIO;
  goto out;
 }

 pr_debug("high speed is %u\n", *high_speed);

 if (*low_speed == *high_speed) {
  ret = -ENODEV;
  goto out;
 }

 /* switch to previous state, if necessary */
 if (*high_speed != prev_speed)
  set_state(SPEEDSTEP_LOW);

 if (transition_latency) {
  *transition_latency = ktime_to_us(ktime_sub(tv2, tv1));
  pr_debug("transition latency is %u uSec\n", *transition_latency);

  /* convert uSec to nSec and add 20% for safety reasons */
  *transition_latency *= 1200;

  /* check if the latency measurement is too high or too low
   * and set it to a safe value (500uSec) in that case
 */
  if (*transition_latency > 10000000 ||
      *transition_latency < 50000) {
   pr_warn("frequency transition measured seems out of range (%u nSec), falling back to a safe one of %u nSec\n",
    *transition_latency, 500000);
   *transition_latency = 500000;
  }
 }

out:
 local_irq_restore(flags);
 preempt_enable();

 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(speedstep_get_freqs);

#ifdef CONFIG_X86_SPEEDSTEP_RELAXED_CAP_CHECK
module_param(relaxed_check, int, 0444);
MODULE_PARM_DESC(relaxed_check,
  "Don't do all checks for speedstep capability.");
#endif

MODULE_AUTHOR("Dominik Brodowski <linux@brodo.de>");
MODULE_DESCRIPTION("Library for Intel SpeedStep 1 or 2 cpufreq drivers.");
MODULE_LICENSE("GPL");