drivers/hwmon/fam15h_power.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * fam15h_power.c - AMD Family 15h processor power monitoring
   4  *
   5  * Copyright (c) 2011-2016 Advanced Micro Devices, Inc.
   6  * Author: Andreas Herrmann <herrmann.der.user@googlemail.com>
   7  */
   8
   9 #include <linux/err.h>
  10 #include <linux/hwmon.h>
  11 #include <linux/hwmon-sysfs.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/pci.h>
  15 #include <linux/bitops.h>
  16 #include <linux/cpu.h>
  17 #include <linux/cpumask.h>
  18 #include <linux/time.h>
  19 #include <linux/sched.h>
  20 #include <asm/processor.h>
  21 #include <asm/msr.h>
  22
  23 MODULE_DESCRIPTION("AMD Family 15h CPU processor power monitor");
  24 MODULE_AUTHOR("Andreas Herrmann <herrmann.der.user@googlemail.com>");
  25 MODULE_LICENSE("GPL");
  26
  27 /* D18F3 */
  28 #define REG_NORTHBRIDGE_CAP             0xe8
  29
  30 /* D18F4 */
  31 #define REG_PROCESSOR_TDP               0x1b8
  32
  33 /* D18F5 */
  34 #define REG_TDP_RUNNING_AVERAGE         0xe0
  35 #define REG_TDP_LIMIT3                  0xe8
  36
  37 #define FAM15H_MIN_NUM_ATTRS            2
  38 #define FAM15H_NUM_GROUPS               2
  39 #define MAX_CUS                         8
  40
  41 /* set maximum interval as 1 second */
  42 #define MAX_INTERVAL                    1000
  43
  44 #define PCI_DEVICE_ID_AMD_15H_M70H_NB_F4 0x15b4
  45
  46 struct fam15h_power_data {
  47         struct pci_dev *pdev;
  48         unsigned int tdp_to_watts;
  49         unsigned int base_tdp;
  50         unsigned int processor_pwr_watts;
  51         unsigned int cpu_pwr_sample_ratio;
  52         const struct attribute_group *groups[FAM15H_NUM_GROUPS];
  53         struct attribute_group group;
  54         /* maximum accumulated power of a compute unit */
  55         u64 max_cu_acc_power;
  56         /* accumulated power of the compute units */
  57         u64 cu_acc_power[MAX_CUS];
  58         /* performance timestamp counter */
  59         u64 cpu_sw_pwr_ptsc[MAX_CUS];
  60         /* online/offline status of current compute unit */
  61         int cu_on[MAX_CUS];
  62         unsigned long power_period;
  63 };
  64
  65 static bool is_carrizo_or_later(void)
  66 {
  67         return boot_cpu_data.x86 == 0x15 && boot_cpu_data.x86_model >= 0x60;
  68 }
  69
  70 static ssize_t power1_input_show(struct device *dev,
  71                                  struct device_attribute *attr, char *buf)
  72 {
  73         u32 val, tdp_limit, running_avg_range;
  74         s32 running_avg_capture;
  75         u64 curr_pwr_watts;
  76         struct fam15h_power_data *data = dev_get_drvdata(dev);
  77         struct pci_dev *f4 = data->pdev;
  78
  79         pci_bus_read_config_dword(f4->bus, PCI_DEVFN(PCI_SLOT(f4->devfn), 5),
  80                                   REG_TDP_RUNNING_AVERAGE, &val);
  81
  82         /*
  83          * On Carrizo and later platforms, TdpRunAvgAccCap bit field
  84          * is extended to 4:31 from 4:25.
  85          */
  86         if (is_carrizo_or_later()) {
  87                 running_avg_capture = val >> 4;
  88                 running_avg_capture = sign_extend32(running_avg_capture, 27);
  89         } else {
  90                 running_avg_capture = (val >> 4) & 0x3fffff;
  91                 running_avg_capture = sign_extend32(running_avg_capture, 21);
  92         }
  93
  94         running_avg_range = (val & 0xf) + 1;
  95
  96         pci_bus_read_config_dword(f4->bus, PCI_DEVFN(PCI_SLOT(f4->devfn), 5),
  97                                   REG_TDP_LIMIT3, &val);
  98
  99         /*
 100          * On Carrizo and later platforms, ApmTdpLimit bit field
 101          * is extended to 16:31 from 16:28.
 102          */
 103         if (is_carrizo_or_later())
 104                 tdp_limit = val >> 16;
 105         else
 106                 tdp_limit = (val >> 16) & 0x1fff;
 107
 108         curr_pwr_watts = ((u64)(tdp_limit +
 109                                 data->base_tdp)) << running_avg_range;
 110         curr_pwr_watts -= running_avg_capture;
 111         curr_pwr_watts *= data->tdp_to_watts;
 112
 113         /*
 114          * Convert to microWatt
 115          *
 116          * power is in Watt provided as fixed point integer with
 117          * scaling factor 1/(2^16).  For conversion we use
 118          * (10^6)/(2^16) = 15625/(2^10)
 119          */
 120         curr_pwr_watts = (curr_pwr_watts * 15625) >> (10 + running_avg_range);
 121         return sprintf(buf, "%u\n", (unsigned int) curr_pwr_watts);
 122 }
 123 static DEVICE_ATTR_RO(power1_input);
 124
 125 static ssize_t power1_crit_show(struct device *dev,
 126                                 struct device_attribute *attr, char *buf)
 127 {
 128         struct fam15h_power_data *data = dev_get_drvdata(dev);
 129
 130         return sprintf(buf, "%u\n", data->processor_pwr_watts);
 131 }
 132 static DEVICE_ATTR_RO(power1_crit);
 133
 134 static void do_read_registers_on_cu(void *_data)
 135 {
 136         struct fam15h_power_data *data = _data;
 137         int cpu, cu;
 138
 139         cpu = smp_processor_id();
 140
 141         /*
 142          * With the new x86 topology modelling, cpu core id actually
 143          * is compute unit id.
 144          */
 145         cu = cpu_data(cpu).cpu_core_id;
 146
 147         rdmsrl_safe(MSR_F15H_CU_PWR_ACCUMULATOR, &data->cu_acc_power[cu]);
 148         rdmsrl_safe(MSR_F15H_PTSC, &data->cpu_sw_pwr_ptsc[cu]);
 149
 150         data->cu_on[cu] = 1;
 151 }
 152
 153 /*
 154  * This function is only able to be called when CPUID
 155  * Fn8000_0007:EDX[12] is set.
 156  */
 157 static int read_registers(struct fam15h_power_data *data)
 158 {
 159         int core, this_core;
 160         cpumask_var_t mask;
 161         int ret, cpu;
 162
 163         ret = zalloc_cpumask_var(&mask, GFP_KERNEL);
 164         if (!ret)
 165                 return -ENOMEM;
 166
 167         memset(data->cu_on, 0, sizeof(int) * MAX_CUS);
 168
 169         cpus_read_lock();
 170
 171         /*
 172          * Choose the first online core of each compute unit, and then
 173          * read their MSR value of power and ptsc in a single IPI,
 174          * because the MSR value of CPU core represent the compute
 175          * unit's.
 176          */
 177         core = -1;
 178
 179         for_each_online_cpu(cpu) {
 180                 this_core = topology_core_id(cpu);
 181
 182                 if (this_core == core)
 183                         continue;
 184
 185                 core = this_core;
 186
 187                 /* get any CPU on this compute unit */
 188                 cpumask_set_cpu(cpumask_any(topology_sibling_cpumask(cpu)), mask);
 189         }
 190
 191         on_each_cpu_mask(mask, do_read_registers_on_cu, data, true);
 192
 193         cpus_read_unlock();
 194         free_cpumask_var(mask);
 195
 196         return 0;
 197 }
 198
 199 static ssize_t power1_average_show(struct device *dev,
 200                                    struct device_attribute *attr, char *buf)
 201 {
 202         struct fam15h_power_data *data = dev_get_drvdata(dev);
 203         u64 prev_cu_acc_power[MAX_CUS], prev_ptsc[MAX_CUS],
 204             jdelta[MAX_CUS];
 205         u64 tdelta, avg_acc;
 206         int cu, cu_num, ret;
 207         signed long leftover;
 208
 209         /*
 210          * With the new x86 topology modelling, x86_max_cores is the
 211          * compute unit number.
 212          */
 213         cu_num = boot_cpu_data.x86_max_cores;
 214
 215         ret = read_registers(data);
 216         if (ret)
 217                 return 0;
 218
 219         for (cu = 0; cu < cu_num; cu++) {
 220                 prev_cu_acc_power[cu] = data->cu_acc_power[cu];
 221                 prev_ptsc[cu] = data->cpu_sw_pwr_ptsc[cu];
 222         }
 223
 224         leftover = schedule_timeout_interruptible(msecs_to_jiffies(data->power_period));
 225         if (leftover)
 226                 return 0;
 227
 228         ret = read_registers(data);
 229         if (ret)
 230                 return 0;
 231
 232         for (cu = 0, avg_acc = 0; cu < cu_num; cu++) {
 233                 /* check if current compute unit is online */
 234                 if (data->cu_on[cu] == 0)
 235                         continue;
 236
 237                 if (data->cu_acc_power[cu] < prev_cu_acc_power[cu]) {
 238                         jdelta[cu] = data->max_cu_acc_power + data->cu_acc_power[cu];
 239                         jdelta[cu] -= prev_cu_acc_power[cu];
 240                 } else {
 241                         jdelta[cu] = data->cu_acc_power[cu] - prev_cu_acc_power[cu];
 242                 }
 243                 tdelta = data->cpu_sw_pwr_ptsc[cu] - prev_ptsc[cu];
 244                 jdelta[cu] *= data->cpu_pwr_sample_ratio * 1000;
 245                 do_div(jdelta[cu], tdelta);
 246
 247                 /* the unit is microWatt */
 248                 avg_acc += jdelta[cu];
 249         }
 250
 251         return sprintf(buf, "%llu\n", (unsigned long long)avg_acc);
 252 }
 253 static DEVICE_ATTR_RO(power1_average);
 254
 255 static ssize_t power1_average_interval_show(struct device *dev,
 256                                             struct device_attribute *attr,
 257                                             char *buf)
 258 {
 259         struct fam15h_power_data *data = dev_get_drvdata(dev);
 260
 261         return sprintf(buf, "%lu\n", data->power_period);
 262 }
 263
 264 static ssize_t power1_average_interval_store(struct device *dev,
 265                                              struct device_attribute *attr,
 266                                              const char *buf, size_t count)
 267 {
 268         struct fam15h_power_data *data = dev_get_drvdata(dev);
 269         unsigned long temp;
 270         int ret;
 271
 272         ret = kstrtoul(buf, 10, &temp);
 273         if (ret)
 274                 return ret;
 275
 276         if (temp > MAX_INTERVAL)
 277                 return -EINVAL;
 278
 279         /* the interval value should be greater than 0 */
 280         if (temp <= 0)
 281                 return -EINVAL;
 282
 283         data->power_period = temp;
 284
 285         return count;
 286 }
 287 static DEVICE_ATTR_RW(power1_average_interval);
 288
 289 static int fam15h_power_init_attrs(struct pci_dev *pdev,
 290                                    struct fam15h_power_data *data)
 291 {
 292         int n = FAM15H_MIN_NUM_ATTRS;
 293         struct attribute **fam15h_power_attrs;
 294         struct cpuinfo_x86 *c = &boot_cpu_data;
 295
 296         if (c->x86 == 0x15 &&
 297             (c->x86_model <= 0xf ||
 298              (c->x86_model >= 0x60 && c->x86_model <= 0x7f)))
 299                 n += 1;
 300
 301         /* check if processor supports accumulated power */
 302         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ACC_POWER))
 303                 n += 2;
 304
 305         fam15h_power_attrs = devm_kcalloc(&pdev->dev, n,
 306                                           sizeof(*fam15h_power_attrs),
 307                                           GFP_KERNEL);
 308
 309         if (!fam15h_power_attrs)
 310                 return -ENOMEM;
 311
 312         n = 0;
 313         fam15h_power_attrs[n++] = &dev_attr_power1_crit.attr;
 314         if (c->x86 == 0x15 &&
 315             (c->x86_model <= 0xf ||
 316              (c->x86_model >= 0x60 && c->x86_model <= 0x7f)))
 317                 fam15h_power_attrs[n++] = &dev_attr_power1_input.attr;
 318
 319         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ACC_POWER)) {
 320                 fam15h_power_attrs[n++] = &dev_attr_power1_average.attr;
 321                 fam15h_power_attrs[n++] = &dev_attr_power1_average_interval.attr;
 322         }
 323
 324         data->group.attrs = fam15h_power_attrs;
 325
 326         return 0;
 327 }
 328
 329 static bool should_load_on_this_node(struct pci_dev *f4)
 330 {
 331         u32 val;
 332
 333         pci_bus_read_config_dword(f4->bus, PCI_DEVFN(PCI_SLOT(f4->devfn), 3),
 334                                   REG_NORTHBRIDGE_CAP, &val);
 335         if ((val & BIT(29)) && ((val >> 30) & 3))
 336                 return false;
 337
 338         return true;
 339 }
 340
 341 /*
 342  * Newer BKDG versions have an updated recommendation on how to properly
 343  * initialize the running average range (was: 0xE, now: 0x9). This avoids
 344  * counter saturations resulting in bogus power readings.
 345  * We correct this value ourselves to cope with older BIOSes.
 346  */
 347 static const struct pci_device_id affected_device[] = {
 348         { PCI_VDEVICE(AMD, PCI_DEVICE_ID_AMD_15H_NB_F4) },
 349         { 0 }
 350 };
 351
 352 static void tweak_runavg_range(struct pci_dev *pdev)
 353 {
 354         u32 val;
 355
 356         /*
 357          * let this quirk apply only to the current version of the
 358          * northbridge, since future versions may change the behavior
 359          */
 360         if (!pci_match_id(affected_device, pdev))
 361                 return;
 362
 363         pci_bus_read_config_dword(pdev->bus,
 364                 PCI_DEVFN(PCI_SLOT(pdev->devfn), 5),
 365                 REG_TDP_RUNNING_AVERAGE, &val);
 366         if ((val & 0xf) != 0xe)
 367                 return;
 368
 369         val &= ~0xf;
 370         val |=  0x9;
 371         pci_bus_write_config_dword(pdev->bus,
 372                 PCI_DEVFN(PCI_SLOT(pdev->devfn), 5),
 373                 REG_TDP_RUNNING_AVERAGE, val);
 374 }
 375
 376 #ifdef CONFIG_PM
 377 static int fam15h_power_resume(struct pci_dev *pdev)
 378 {
 379         tweak_runavg_range(pdev);
 380         return 0;
 381 }
 382 #else
 383 #define fam15h_power_resume NULL
 384 #endif
 385
 386 static int fam15h_power_init_data(struct pci_dev *f4,
 387                                   struct fam15h_power_data *data)
 388 {
 389         u32 val;
 390         u64 tmp;
 391         int ret;
 392
 393         pci_read_config_dword(f4, REG_PROCESSOR_TDP, &val);
 394         data->base_tdp = val >> 16;
 395         tmp = val & 0xffff;
 396
 397         pci_bus_read_config_dword(f4->bus, PCI_DEVFN(PCI_SLOT(f4->devfn), 5),
 398                                   REG_TDP_LIMIT3, &val);
 399
 400         data->tdp_to_watts = ((val & 0x3ff) << 6) | ((val >> 10) & 0x3f);
 401         tmp *= data->tdp_to_watts;
 402
 403         /* result not allowed to be >= 256W */
 404         if ((tmp >> 16) >= 256)
 405                 dev_warn(&f4->dev,
 406                          "Bogus value for ProcessorPwrWatts (processor_pwr_watts>=%u)\n",
 407                          (unsigned int) (tmp >> 16));
 408
 409         /* convert to microWatt */
 410         data->processor_pwr_watts = (tmp * 15625) >> 10;
 411
 412         ret = fam15h_power_init_attrs(f4, data);
 413         if (ret)
 414                 return ret;
 415
 416
 417         /* CPUID Fn8000_0007:EDX[12] indicates to support accumulated power */
 418         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_ACC_POWER))
 419                 return 0;
 420
 421         /*
 422          * determine the ratio of the compute unit power accumulator
 423          * sample period to the PTSC counter period by executing CPUID
 424          * Fn8000_0007:ECX
 425          */
 426         data->cpu_pwr_sample_ratio = cpuid_ecx(0x80000007);
 427
 428         if (rdmsrl_safe(MSR_F15H_CU_MAX_PWR_ACCUMULATOR, &tmp)) {
 429                 pr_err("Failed to read max compute unit power accumulator MSR\n");
 430                 return -ENODEV;
 431         }
 432
 433         data->max_cu_acc_power = tmp;
 434
 435         /*
 436          * Milliseconds are a reasonable interval for the measurement.
 437          * But it shouldn't set too long here, because several seconds
 438          * would cause the read function to hang. So set default
 439          * interval as 10 ms.
 440          */
 441         data->power_period = 10;
 442
 443         return read_registers(data);
 444 }
 445
 446 static int fam15h_power_probe(struct pci_dev *pdev,
 447                               const struct pci_device_id *id)
 448 {
 449         struct fam15h_power_data *data;
 450         struct device *dev = &pdev->dev;
 451         struct device *hwmon_dev;
 452         int ret;
 453
 454         /*
 455          * though we ignore every other northbridge, we still have to
 456          * do the tweaking on _each_ node in MCM processors as the counters
 457          * are working hand-in-hand
 458          */
 459         tweak_runavg_range(pdev);
 460
 461         if (!should_load_on_this_node(pdev))
 462                 return -ENODEV;
 463
 464         data = devm_kzalloc(dev, sizeof(struct fam15h_power_data), GFP_KERNEL);
 465         if (!data)
 466                 return -ENOMEM;
 467
 468         ret = fam15h_power_init_data(pdev, data);
 469         if (ret)
 470                 return ret;
 471
 472         data->pdev = pdev;
 473
 474         data->groups[0] = &data->group;
 475
 476         hwmon_dev = devm_hwmon_device_register_with_groups(dev, "fam15h_power",
 477                                                            data,
 478                                                            &data->groups[0]);
 479         return PTR_ERR_OR_ZERO(hwmon_dev);
 480 }
 481
 482 static const struct pci_device_id fam15h_power_id_table[] = {
 483         { PCI_VDEVICE(AMD, PCI_DEVICE_ID_AMD_15H_NB_F4) },
 484         { PCI_VDEVICE(AMD, PCI_DEVICE_ID_AMD_15H_M30H_NB_F4) },
 485         { PCI_VDEVICE(AMD, PCI_DEVICE_ID_AMD_15H_M60H_NB_F4) },
 486         { PCI_VDEVICE(AMD, PCI_DEVICE_ID_AMD_15H_M70H_NB_F4) },
 487         { PCI_VDEVICE(AMD, PCI_DEVICE_ID_AMD_16H_NB_F4) },
 488         { PCI_VDEVICE(AMD, PCI_DEVICE_ID_AMD_16H_M30H_NB_F4) },
 489         {}
 490 };
 491 MODULE_DEVICE_TABLE(pci, fam15h_power_id_table);
 492
 493 static struct pci_driver fam15h_power_driver = {
 494         .name = "fam15h_power",
 495         .id_table = fam15h_power_id_table,
 496         .probe = fam15h_power_probe,
 497         .resume = fam15h_power_resume,
 498 };
 499
 500 module_pci_driver(fam15h_power_driver);