Merge remote-tracking branch 'stable/linux-5.15.y' into rpi-5.15.y
[platform/kernel/linux-rpi.git] / drivers / cpufreq / powernow-k7.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  AMD K7 Powernow driver.
4  *  (C) 2003 Dave Jones on behalf of SuSE Labs.
5  *
6  *  Based upon datasheets & sample CPUs kindly provided by AMD.
7  *
8  * Errata 5:
9  *  CPU may fail to execute a FID/VID change in presence of interrupt.
10  *  - We cli/sti on stepping A0 CPUs around the FID/VID transition.
11  * Errata 15:
12  *  CPU with half frequency multipliers may hang upon wakeup from disconnect.
13  *  - We disable half multipliers if ACPI is used on A0 stepping CPUs.
14  */
15
16 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
17
18 #include <linux/kernel.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/moduleparam.h>
21 #include <linux/init.h>
22 #include <linux/cpufreq.h>
23 #include <linux/slab.h>
24 #include <linux/string.h>
25 #include <linux/dmi.h>
26 #include <linux/timex.h>
27 #include <linux/io.h>
28
29 #include <asm/timer.h>          /* Needed for recalibrate_cpu_khz() */
30 #include <asm/msr.h>
31 #include <asm/cpu_device_id.h>
32
33 #ifdef CONFIG_X86_POWERNOW_K7_ACPI
34 #include <linux/acpi.h>
35 #include <acpi/processor.h>
36 #endif
37
38 #include "powernow-k7.h"
39
40 struct psb_s {
41         u8 signature[10];
42         u8 tableversion;
43         u8 flags;
44         u16 settlingtime;
45         u8 reserved1;
46         u8 numpst;
47 };
48
49 struct pst_s {
50         u32 cpuid;
51         u8 fsbspeed;
52         u8 maxfid;
53         u8 startvid;
54         u8 numpstates;
55 };
56
57 #ifdef CONFIG_X86_POWERNOW_K7_ACPI
58 union powernow_acpi_control_t {
59         struct {
60                 unsigned long fid:5,
61                         vid:5,
62                         sgtc:20,
63                         res1:2;
64         } bits;
65         unsigned long val;
66 };
67 #endif
68
69 /* divide by 1000 to get VCore voltage in V. */
70 static const int mobile_vid_table[32] = {
71     2000, 1950, 1900, 1850, 1800, 1750, 1700, 1650,
72     1600, 1550, 1500, 1450, 1400, 1350, 1300, 0,
73     1275, 1250, 1225, 1200, 1175, 1150, 1125, 1100,
74     1075, 1050, 1025, 1000, 975, 950, 925, 0,
75 };
76
77 /* divide by 10 to get FID. */
78 static const int fid_codes[32] = {
79     110, 115, 120, 125, 50, 55, 60, 65,
80     70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105,
81     30, 190, 40, 200, 130, 135, 140, 210,
82     150, 225, 160, 165, 170, 180, -1, -1,
83 };
84
85 /* This parameter is used in order to force ACPI instead of legacy method for
86  * configuration purpose.
87  */
88
89 static int acpi_force;
90
91 static struct cpufreq_frequency_table *powernow_table;
92
93 static unsigned int can_scale_bus;
94 static unsigned int can_scale_vid;
95 static unsigned int minimum_speed = -1;
96 static unsigned int maximum_speed;
97 static unsigned int number_scales;
98 static unsigned int fsb;
99 static unsigned int latency;
100 static char have_a0;
101
102 static int check_fsb(unsigned int fsbspeed)
103 {
104         int delta;
105         unsigned int f = fsb / 1000;
106
107         delta = (fsbspeed > f) ? fsbspeed - f : f - fsbspeed;
108         return delta < 5;
109 }
110
111 static const struct x86_cpu_id powernow_k7_cpuids[] = {
112         X86_MATCH_VENDOR_FAM(AMD, 6, NULL),
113         {}
114 };
115 MODULE_DEVICE_TABLE(x86cpu, powernow_k7_cpuids);
116
117 static int check_powernow(void)
118 {
119         struct cpuinfo_x86 *c = &cpu_data(0);
120         unsigned int maxei, eax, ebx, ecx, edx;
121
122         if (!x86_match_cpu(powernow_k7_cpuids))
123                 return 0;
124
125         /* Get maximum capabilities */
126         maxei = cpuid_eax(0x80000000);
127         if (maxei < 0x80000007) {       /* Any powernow info ? */
128 #ifdef MODULE
129                 pr_info("No powernow capabilities detected\n");
130 #endif
131                 return 0;
132         }
133
134         if ((c->x86_model == 6) && (c->x86_stepping == 0)) {
135                 pr_info("K7 660[A0] core detected, enabling errata workarounds\n");
136                 have_a0 = 1;
137         }
138
139         cpuid(0x80000007, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
140
141         /* Check we can actually do something before we say anything.*/
142         if (!(edx & (1 << 1 | 1 << 2)))
143                 return 0;
144
145         pr_info("PowerNOW! Technology present. Can scale: ");
146
147         if (edx & 1 << 1) {
148                 pr_cont("frequency");
149                 can_scale_bus = 1;
150         }
151
152         if ((edx & (1 << 1 | 1 << 2)) == 0x6)
153                 pr_cont(" and ");
154
155         if (edx & 1 << 2) {
156                 pr_cont("voltage");
157                 can_scale_vid = 1;
158         }
159
160         pr_cont("\n");
161         return 1;
162 }
163
164 #ifdef CONFIG_X86_POWERNOW_K7_ACPI
165 static void invalidate_entry(unsigned int entry)
166 {
167         powernow_table[entry].frequency = CPUFREQ_ENTRY_INVALID;
168 }
169 #endif
170
171 static int get_ranges(unsigned char *pst)
172 {
173         unsigned int j;
174         unsigned int speed;
175         u8 fid, vid;
176
177         powernow_table = kzalloc((sizeof(*powernow_table) *
178                                 (number_scales + 1)), GFP_KERNEL);
179         if (!powernow_table)
180                 return -ENOMEM;
181
182         for (j = 0 ; j < number_scales; j++) {
183                 fid = *pst++;
184
185                 powernow_table[j].frequency = (fsb * fid_codes[fid]) / 10;
186                 powernow_table[j].driver_data = fid; /* lower 8 bits */
187
188                 speed = powernow_table[j].frequency;
189
190                 if ((fid_codes[fid] % 10) == 5) {
191 #ifdef CONFIG_X86_POWERNOW_K7_ACPI
192                         if (have_a0 == 1)
193                                 invalidate_entry(j);
194 #endif
195                 }
196
197                 if (speed < minimum_speed)
198                         minimum_speed = speed;
199                 if (speed > maximum_speed)
200                         maximum_speed = speed;
201
202                 vid = *pst++;
203                 powernow_table[j].driver_data |= (vid << 8); /* upper 8 bits */
204
205                 pr_debug("   FID: 0x%x (%d.%dx [%dMHz])  "
206                          "VID: 0x%x (%d.%03dV)\n", fid, fid_codes[fid] / 10,
207                          fid_codes[fid] % 10, speed/1000, vid,
208                          mobile_vid_table[vid]/1000,
209                          mobile_vid_table[vid]%1000);
210         }
211         powernow_table[number_scales].frequency = CPUFREQ_TABLE_END;
212         powernow_table[number_scales].driver_data = 0;
213
214         return 0;
215 }
216
217
218 static void change_FID(int fid)
219 {
220         union msr_fidvidctl fidvidctl;
221
222         rdmsrl(MSR_K7_FID_VID_CTL, fidvidctl.val);
223         if (fidvidctl.bits.FID != fid) {
224                 fidvidctl.bits.SGTC = latency;
225                 fidvidctl.bits.FID = fid;
226                 fidvidctl.bits.VIDC = 0;
227                 fidvidctl.bits.FIDC = 1;
228                 wrmsrl(MSR_K7_FID_VID_CTL, fidvidctl.val);
229         }
230 }
231
232
233 static void change_VID(int vid)
234 {
235         union msr_fidvidctl fidvidctl;
236
237         rdmsrl(MSR_K7_FID_VID_CTL, fidvidctl.val);
238         if (fidvidctl.bits.VID != vid) {
239                 fidvidctl.bits.SGTC = latency;
240                 fidvidctl.bits.VID = vid;
241                 fidvidctl.bits.FIDC = 0;
242                 fidvidctl.bits.VIDC = 1;
243                 wrmsrl(MSR_K7_FID_VID_CTL, fidvidctl.val);
244         }
245 }
246
247
248 static int powernow_target(struct cpufreq_policy *policy, unsigned int index)
249 {
250         u8 fid, vid;
251         struct cpufreq_freqs freqs;
252         union msr_fidvidstatus fidvidstatus;
253         int cfid;
254
255         /* fid are the lower 8 bits of the index we stored into
256          * the cpufreq frequency table in powernow_decode_bios,
257          * vid are the upper 8 bits.
258          */
259
260         fid = powernow_table[index].driver_data & 0xFF;
261         vid = (powernow_table[index].driver_data & 0xFF00) >> 8;
262
263         rdmsrl(MSR_K7_FID_VID_STATUS, fidvidstatus.val);
264         cfid = fidvidstatus.bits.CFID;
265         freqs.old = fsb * fid_codes[cfid] / 10;
266
267         freqs.new = powernow_table[index].frequency;
268
269         /* Now do the magic poking into the MSRs.  */
270
271         if (have_a0 == 1)       /* A0 errata 5 */
272                 local_irq_disable();
273
274         if (freqs.old > freqs.new) {
275                 /* Going down, so change FID first */
276                 change_FID(fid);
277                 change_VID(vid);
278         } else {
279                 /* Going up, so change VID first */
280                 change_VID(vid);
281                 change_FID(fid);
282         }
283
284
285         if (have_a0 == 1)
286                 local_irq_enable();
287
288         return 0;
289 }
290
291
292 #ifdef CONFIG_X86_POWERNOW_K7_ACPI
293
294 static struct acpi_processor_performance *acpi_processor_perf;
295
296 static int powernow_acpi_init(void)
297 {
298         int i;
299         int retval = 0;
300         union powernow_acpi_control_t pc;
301
302         if (acpi_processor_perf != NULL && powernow_table != NULL) {
303                 retval = -EINVAL;
304                 goto err0;
305         }
306
307         acpi_processor_perf = kzalloc(sizeof(*acpi_processor_perf), GFP_KERNEL);
308         if (!acpi_processor_perf) {
309                 retval = -ENOMEM;
310                 goto err0;
311         }
312
313         if (!zalloc_cpumask_var(&acpi_processor_perf->shared_cpu_map,
314                                                                 GFP_KERNEL)) {
315                 retval = -ENOMEM;
316                 goto err05;
317         }
318
319         if (acpi_processor_register_performance(acpi_processor_perf, 0)) {
320                 retval = -EIO;
321                 goto err1;
322         }
323
324         if (acpi_processor_perf->control_register.space_id !=
325                         ACPI_ADR_SPACE_FIXED_HARDWARE) {
326                 retval = -ENODEV;
327                 goto err2;
328         }
329
330         if (acpi_processor_perf->status_register.space_id !=
331                         ACPI_ADR_SPACE_FIXED_HARDWARE) {
332                 retval = -ENODEV;
333                 goto err2;
334         }
335
336         number_scales = acpi_processor_perf->state_count;
337
338         if (number_scales < 2) {
339                 retval = -ENODEV;
340                 goto err2;
341         }
342
343         powernow_table = kzalloc((sizeof(*powernow_table) *
344                                 (number_scales + 1)), GFP_KERNEL);
345         if (!powernow_table) {
346                 retval = -ENOMEM;
347                 goto err2;
348         }
349
350         pc.val = (unsigned long) acpi_processor_perf->states[0].control;
351         for (i = 0; i < number_scales; i++) {
352                 u8 fid, vid;
353                 struct acpi_processor_px *state =
354                         &acpi_processor_perf->states[i];
355                 unsigned int speed, speed_mhz;
356
357                 pc.val = (unsigned long) state->control;
358                 pr_debug("acpi:  P%d: %d MHz %d mW %d uS control %08x SGTC %d\n",
359                          i,
360                          (u32) state->core_frequency,
361                          (u32) state->power,
362                          (u32) state->transition_latency,
363                          (u32) state->control,
364                          pc.bits.sgtc);
365
366                 vid = pc.bits.vid;
367                 fid = pc.bits.fid;
368
369                 powernow_table[i].frequency = fsb * fid_codes[fid] / 10;
370                 powernow_table[i].driver_data = fid; /* lower 8 bits */
371                 powernow_table[i].driver_data |= (vid << 8); /* upper 8 bits */
372
373                 speed = powernow_table[i].frequency;
374                 speed_mhz = speed / 1000;
375
376                 /* processor_perflib will multiply the MHz value by 1000 to
377                  * get a KHz value (e.g. 1266000). However, powernow-k7 works
378                  * with true KHz values (e.g. 1266768). To ensure that all
379                  * powernow frequencies are available, we must ensure that
380                  * ACPI doesn't restrict them, so we round up the MHz value
381                  * to ensure that perflib's computed KHz value is greater than
382                  * or equal to powernow's KHz value.
383                  */
384                 if (speed % 1000 > 0)
385                         speed_mhz++;
386
387                 if ((fid_codes[fid] % 10) == 5) {
388                         if (have_a0 == 1)
389                                 invalidate_entry(i);
390                 }
391
392                 pr_debug("   FID: 0x%x (%d.%dx [%dMHz])  "
393                          "VID: 0x%x (%d.%03dV)\n", fid, fid_codes[fid] / 10,
394                          fid_codes[fid] % 10, speed_mhz, vid,
395                          mobile_vid_table[vid]/1000,
396                          mobile_vid_table[vid]%1000);
397
398                 if (state->core_frequency != speed_mhz) {
399                         state->core_frequency = speed_mhz;
400                         pr_debug("   Corrected ACPI frequency to %d\n",
401                                 speed_mhz);
402                 }
403
404                 if (latency < pc.bits.sgtc)
405                         latency = pc.bits.sgtc;
406
407                 if (speed < minimum_speed)
408                         minimum_speed = speed;
409                 if (speed > maximum_speed)
410                         maximum_speed = speed;
411         }
412
413         powernow_table[i].frequency = CPUFREQ_TABLE_END;
414         powernow_table[i].driver_data = 0;
415
416         /* notify BIOS that we exist */
417         acpi_processor_notify_smm(THIS_MODULE);
418
419         return 0;
420
421 err2:
422         acpi_processor_unregister_performance(0);
423 err1:
424         free_cpumask_var(acpi_processor_perf->shared_cpu_map);
425 err05:
426         kfree(acpi_processor_perf);
427 err0:
428         pr_warn("ACPI perflib can not be used on this platform\n");
429         acpi_processor_perf = NULL;
430         return retval;
431 }
432 #else
433 static int powernow_acpi_init(void)
434 {
435         pr_info("no support for ACPI processor found - please recompile your kernel with ACPI processor\n");
436         return -EINVAL;
437 }
438 #endif
439
440 static void print_pst_entry(struct pst_s *pst, unsigned int j)
441 {
442         pr_debug("PST:%d (@%p)\n", j, pst);
443         pr_debug(" cpuid: 0x%x  fsb: %d  maxFID: 0x%x  startvid: 0x%x\n",
444                 pst->cpuid, pst->fsbspeed, pst->maxfid, pst->startvid);
445 }
446
447 static int powernow_decode_bios(int maxfid, int startvid)
448 {
449         struct psb_s *psb;
450         struct pst_s *pst;
451         unsigned int i, j;
452         unsigned char *p;
453         unsigned int etuple;
454         unsigned int ret;
455
456         etuple = cpuid_eax(0x80000001);
457
458         for (i = 0xC0000; i < 0xffff0 ; i += 16) {
459
460                 p = phys_to_virt(i);
461
462                 if (memcmp(p, "AMDK7PNOW!",  10) == 0) {
463                         pr_debug("Found PSB header at %p\n", p);
464                         psb = (struct psb_s *) p;
465                         pr_debug("Table version: 0x%x\n", psb->tableversion);
466                         if (psb->tableversion != 0x12) {
467                                 pr_info("Sorry, only v1.2 tables supported right now\n");
468                                 return -ENODEV;
469                         }
470
471                         pr_debug("Flags: 0x%x\n", psb->flags);
472                         if ((psb->flags & 1) == 0)
473                                 pr_debug("Mobile voltage regulator\n");
474                         else
475                                 pr_debug("Desktop voltage regulator\n");
476
477                         latency = psb->settlingtime;
478                         if (latency < 100) {
479                                 pr_info("BIOS set settling time to %d microseconds. Should be at least 100. Correcting.\n",
480                                         latency);
481                                 latency = 100;
482                         }
483                         pr_debug("Settling Time: %d microseconds.\n",
484                                         psb->settlingtime);
485                         pr_debug("Has %d PST tables. (Only dumping ones "
486                                         "relevant to this CPU).\n",
487                                         psb->numpst);
488
489                         p += sizeof(*psb);
490
491                         pst = (struct pst_s *) p;
492
493                         for (j = 0; j < psb->numpst; j++) {
494                                 pst = (struct pst_s *) p;
495                                 number_scales = pst->numpstates;
496
497                                 if ((etuple == pst->cpuid) &&
498                                     check_fsb(pst->fsbspeed) &&
499                                     (maxfid == pst->maxfid) &&
500                                     (startvid == pst->startvid)) {
501                                         print_pst_entry(pst, j);
502                                         p = (char *)pst + sizeof(*pst);
503                                         ret = get_ranges(p);
504                                         return ret;
505                                 } else {
506                                         unsigned int k;
507                                         p = (char *)pst + sizeof(*pst);
508                                         for (k = 0; k < number_scales; k++)
509                                                 p += 2;
510                                 }
511                         }
512                         pr_info("No PST tables match this cpuid (0x%x)\n",
513                                 etuple);
514                         pr_info("This is indicative of a broken BIOS\n");
515
516                         return -EINVAL;
517                 }
518                 p++;
519         }
520
521         return -ENODEV;
522 }
523
524
525 /*
526  * We use the fact that the bus frequency is somehow
527  * a multiple of 100000/3 khz, then we compute sgtc according
528  * to this multiple.
529  * That way, we match more how AMD thinks all of that work.
530  * We will then get the same kind of behaviour already tested under
531  * the "well-known" other OS.
532  */
533 static int fixup_sgtc(void)
534 {
535         unsigned int sgtc;
536         unsigned int m;
537
538         m = fsb / 3333;
539         if ((m % 10) >= 5)
540                 m += 5;
541
542         m /= 10;
543
544         sgtc = 100 * m * latency;
545         sgtc = sgtc / 3;
546         if (sgtc > 0xfffff) {
547                 pr_warn("SGTC too large %d\n", sgtc);
548                 sgtc = 0xfffff;
549         }
550         return sgtc;
551 }
552
553 static unsigned int powernow_get(unsigned int cpu)
554 {
555         union msr_fidvidstatus fidvidstatus;
556         unsigned int cfid;
557
558         if (cpu)
559                 return 0;
560         rdmsrl(MSR_K7_FID_VID_STATUS, fidvidstatus.val);
561         cfid = fidvidstatus.bits.CFID;
562
563         return fsb * fid_codes[cfid] / 10;
564 }
565
566
567 static int acer_cpufreq_pst(const struct dmi_system_id *d)
568 {
569         pr_warn("%s laptop with broken PST tables in BIOS detected\n",
570                 d->ident);
571         pr_warn("You need to downgrade to 3A21 (09/09/2002), or try a newer BIOS than 3A71 (01/20/2003)\n");
572         pr_warn("cpufreq scaling has been disabled as a result of this\n");
573         return 0;
574 }
575
576 /*
577  * Some Athlon laptops have really fucked PST tables.
578  * A BIOS update is all that can save them.
579  * Mention this, and disable cpufreq.
580  */
581 static const struct dmi_system_id powernow_dmi_table[] = {
582         {
583                 .callback = acer_cpufreq_pst,
584                 .ident = "Acer Aspire",
585                 .matches = {
586                         DMI_MATCH(DMI_SYS_VENDOR, "Insyde Software"),
587                         DMI_MATCH(DMI_BIOS_VERSION, "3A71"),
588                 },
589         },
590         { }
591 };
592
593 static int powernow_cpu_init(struct cpufreq_policy *policy)
594 {
595         union msr_fidvidstatus fidvidstatus;
596         int result;
597
598         if (policy->cpu != 0)
599                 return -ENODEV;
600
601         rdmsrl(MSR_K7_FID_VID_STATUS, fidvidstatus.val);
602
603         recalibrate_cpu_khz();
604
605         fsb = (10 * cpu_khz) / fid_codes[fidvidstatus.bits.CFID];
606         if (!fsb) {
607                 pr_warn("can not determine bus frequency\n");
608                 return -EINVAL;
609         }
610         pr_debug("FSB: %3dMHz\n", fsb/1000);
611
612         if (dmi_check_system(powernow_dmi_table) || acpi_force) {
613                 pr_info("PSB/PST known to be broken - trying ACPI instead\n");
614                 result = powernow_acpi_init();
615         } else {
616                 result = powernow_decode_bios(fidvidstatus.bits.MFID,
617                                 fidvidstatus.bits.SVID);
618                 if (result) {
619                         pr_info("Trying ACPI perflib\n");
620                         maximum_speed = 0;
621                         minimum_speed = -1;
622                         latency = 0;
623                         result = powernow_acpi_init();
624                         if (result) {
625                                 pr_info("ACPI and legacy methods failed\n");
626                         }
627                 } else {
628                         /* SGTC use the bus clock as timer */
629                         latency = fixup_sgtc();
630                         pr_info("SGTC: %d\n", latency);
631                 }
632         }
633
634         if (result)
635                 return result;
636
637         pr_info("Minimum speed %d MHz - Maximum speed %d MHz\n",
638                 minimum_speed/1000, maximum_speed/1000);
639
640         policy->cpuinfo.transition_latency =
641                 cpufreq_scale(2000000UL, fsb, latency);
642         policy->freq_table = powernow_table;
643
644         return 0;
645 }
646
647 static int powernow_cpu_exit(struct cpufreq_policy *policy)
648 {
649 #ifdef CONFIG_X86_POWERNOW_K7_ACPI
650         if (acpi_processor_perf) {
651                 acpi_processor_unregister_performance(0);
652                 free_cpumask_var(acpi_processor_perf->shared_cpu_map);
653                 kfree(acpi_processor_perf);
654         }
655 #endif
656
657         kfree(powernow_table);
658         return 0;
659 }
660
661 static struct cpufreq_driver powernow_driver = {
662         .verify         = cpufreq_generic_frequency_table_verify,
663         .target_index   = powernow_target,
664         .get            = powernow_get,
665 #ifdef CONFIG_X86_POWERNOW_K7_ACPI
666         .bios_limit     = acpi_processor_get_bios_limit,
667 #endif
668         .init           = powernow_cpu_init,
669         .exit           = powernow_cpu_exit,
670         .name           = "powernow-k7",
671         .attr           = cpufreq_generic_attr,
672 };
673
674 static int __init powernow_init(void)
675 {
676         if (check_powernow() == 0)
677                 return -ENODEV;
678         return cpufreq_register_driver(&powernow_driver);
679 }
680
681
682 static void __exit powernow_exit(void)
683 {
684         cpufreq_unregister_driver(&powernow_driver);
685 }
686
687 module_param(acpi_force,  int, 0444);
688 MODULE_PARM_DESC(acpi_force, "Force ACPI to be used.");
689
690 MODULE_AUTHOR("Dave Jones");
691 MODULE_DESCRIPTION("Powernow driver for AMD K7 processors.");
692 MODULE_LICENSE("GPL");
693
694 late_initcall(powernow_init);
695 module_exit(powernow_exit);
696