Merge branch 'master'
[linux-2.6] / arch / i386 / kernel / cpu / intel_cacheinfo.c
1 /*
2  *      Routines to indentify caches on Intel CPU.
3  *
4  *      Changes:
5  *      Venkatesh Pallipadi     : Adding cache identification through cpuid(4)
6  *              Ashok Raj <ashok.raj@intel.com>: Work with CPU hotplug infrastructure.
7  */
8
9 #include <linux/init.h>
10 #include <linux/slab.h>
11 #include <linux/device.h>
12 #include <linux/compiler.h>
13 #include <linux/cpu.h>
14 #include <linux/sched.h>
15
16 #include <asm/processor.h>
17 #include <asm/smp.h>
18
19 #define LVL_1_INST      1
20 #define LVL_1_DATA      2
21 #define LVL_2           3
22 #define LVL_3           4
23 #define LVL_TRACE       5
24
25 struct _cache_table
26 {
27         unsigned char descriptor;
28         char cache_type;
29         short size;
30 };
31
32 /* all the cache descriptor types we care about (no TLB or trace cache entries) */
33 static struct _cache_table cache_table[] __cpuinitdata =
34 {
35         { 0x06, LVL_1_INST, 8 },        /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
36         { 0x08, LVL_1_INST, 16 },       /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
37         { 0x0a, LVL_1_DATA, 8 },        /* 2 way set assoc, 32 byte line size */
38         { 0x0c, LVL_1_DATA, 16 },       /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
39         { 0x22, LVL_3,      512 },      /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
40         { 0x23, LVL_3,      1024 },     /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
41         { 0x25, LVL_3,      2048 },     /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
42         { 0x29, LVL_3,      4096 },     /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
43         { 0x2c, LVL_1_DATA, 32 },       /* 8-way set assoc, 64 byte line size */
44         { 0x30, LVL_1_INST, 32 },       /* 8-way set assoc, 64 byte line size */
45         { 0x39, LVL_2,      128 },      /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
46         { 0x3b, LVL_2,      128 },      /* 2-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
47         { 0x3c, LVL_2,      256 },      /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
48         { 0x41, LVL_2,      128 },      /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
49         { 0x42, LVL_2,      256 },      /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
50         { 0x43, LVL_2,      512 },      /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
51         { 0x44, LVL_2,      1024 },     /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
52         { 0x45, LVL_2,      2048 },     /* 4-way set assoc, 32 byte line size */
53         { 0x60, LVL_1_DATA, 16 },       /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
54         { 0x66, LVL_1_DATA, 8 },        /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
55         { 0x67, LVL_1_DATA, 16 },       /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
56         { 0x68, LVL_1_DATA, 32 },       /* 4-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
57         { 0x70, LVL_TRACE,  12 },       /* 8-way set assoc */
58         { 0x71, LVL_TRACE,  16 },       /* 8-way set assoc */
59         { 0x72, LVL_TRACE,  32 },       /* 8-way set assoc */
60         { 0x78, LVL_2,    1024 },       /* 4-way set assoc, 64 byte line size */
61         { 0x79, LVL_2,     128 },       /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
62         { 0x7a, LVL_2,     256 },       /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
63         { 0x7b, LVL_2,     512 },       /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
64         { 0x7c, LVL_2,    1024 },       /* 8-way set assoc, sectored cache, 64 byte line size */
65         { 0x7d, LVL_2,    2048 },       /* 8-way set assoc, 64 byte line size */
66         { 0x7f, LVL_2,     512 },       /* 2-way set assoc, 64 byte line size */
67         { 0x82, LVL_2,     256 },       /* 8-way set assoc, 32 byte line size */
68         { 0x83, LVL_2,     512 },       /* 8-way set assoc, 32 byte line size */
69         { 0x84, LVL_2,    1024 },       /* 8-way set assoc, 32 byte line size */
70         { 0x85, LVL_2,    2048 },       /* 8-way set assoc, 32 byte line size */
71         { 0x86, LVL_2,     512 },       /* 4-way set assoc, 64 byte line size */
72         { 0x87, LVL_2,    1024 },       /* 8-way set assoc, 64 byte line size */
73         { 0x00, 0, 0}
74 };
75
76
77 enum _cache_type
78 {
79         CACHE_TYPE_NULL = 0,
80         CACHE_TYPE_DATA = 1,
81         CACHE_TYPE_INST = 2,
82         CACHE_TYPE_UNIFIED = 3
83 };
84
85 union _cpuid4_leaf_eax {
86         struct {
87                 enum _cache_type        type:5;
88                 unsigned int            level:3;
89                 unsigned int            is_self_initializing:1;
90                 unsigned int            is_fully_associative:1;
91                 unsigned int            reserved:4;
92                 unsigned int            num_threads_sharing:12;
93                 unsigned int            num_cores_on_die:6;
94         } split;
95         u32 full;
96 };
97
98 union _cpuid4_leaf_ebx {
99         struct {
100                 unsigned int            coherency_line_size:12;
101                 unsigned int            physical_line_partition:10;
102                 unsigned int            ways_of_associativity:10;
103         } split;
104         u32 full;
105 };
106
107 union _cpuid4_leaf_ecx {
108         struct {
109                 unsigned int            number_of_sets:32;
110         } split;
111         u32 full;
112 };
113
114 struct _cpuid4_info {
115         union _cpuid4_leaf_eax eax;
116         union _cpuid4_leaf_ebx ebx;
117         union _cpuid4_leaf_ecx ecx;
118         unsigned long size;
119         cpumask_t shared_cpu_map;
120 };
121
122 static unsigned short                   num_cache_leaves;
123
124 static int __cpuinit cpuid4_cache_lookup(int index, struct _cpuid4_info *this_leaf)
125 {
126         unsigned int            eax, ebx, ecx, edx;
127         union _cpuid4_leaf_eax  cache_eax;
128
129         cpuid_count(4, index, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
130         cache_eax.full = eax;
131         if (cache_eax.split.type == CACHE_TYPE_NULL)
132                 return -EIO; /* better error ? */
133
134         this_leaf->eax.full = eax;
135         this_leaf->ebx.full = ebx;
136         this_leaf->ecx.full = ecx;
137         this_leaf->size = (this_leaf->ecx.split.number_of_sets + 1) *
138                 (this_leaf->ebx.split.coherency_line_size + 1) *
139                 (this_leaf->ebx.split.physical_line_partition + 1) *
140                 (this_leaf->ebx.split.ways_of_associativity + 1);
141         return 0;
142 }
143
144 static int __init find_num_cache_leaves(void)
145 {
146         unsigned int            eax, ebx, ecx, edx;
147         union _cpuid4_leaf_eax  cache_eax;
148         int                     i = -1;
149
150         do {
151                 ++i;
152                 /* Do cpuid(4) loop to find out num_cache_leaves */
153                 cpuid_count(4, i, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
154                 cache_eax.full = eax;
155         } while (cache_eax.split.type != CACHE_TYPE_NULL);
156         return i;
157 }
158
159 unsigned int __cpuinit init_intel_cacheinfo(struct cpuinfo_x86 *c)
160 {
161         unsigned int trace = 0, l1i = 0, l1d = 0, l2 = 0, l3 = 0; /* Cache sizes */
162         unsigned int new_l1d = 0, new_l1i = 0; /* Cache sizes from cpuid(4) */
163         unsigned int new_l2 = 0, new_l3 = 0, i; /* Cache sizes from cpuid(4) */
164
165         if (c->cpuid_level > 4) {
166                 static int is_initialized;
167
168                 if (is_initialized == 0) {
169                         /* Init num_cache_leaves from boot CPU */
170                         num_cache_leaves = find_num_cache_leaves();
171                         is_initialized++;
172                 }
173
174                 /*
175                  * Whenever possible use cpuid(4), deterministic cache
176                  * parameters cpuid leaf to find the cache details
177                  */
178                 for (i = 0; i < num_cache_leaves; i++) {
179                         struct _cpuid4_info this_leaf;
180
181                         int retval;
182
183                         retval = cpuid4_cache_lookup(i, &this_leaf);
184                         if (retval >= 0) {
185                                 switch(this_leaf.eax.split.level) {
186                                     case 1:
187                                         if (this_leaf.eax.split.type ==
188                                                         CACHE_TYPE_DATA)
189                                                 new_l1d = this_leaf.size/1024;
190                                         else if (this_leaf.eax.split.type ==
191                                                         CACHE_TYPE_INST)
192                                                 new_l1i = this_leaf.size/1024;
193                                         break;
194                                     case 2:
195                                         new_l2 = this_leaf.size/1024;
196                                         break;
197                                     case 3:
198                                         new_l3 = this_leaf.size/1024;
199                                         break;
200                                     default:
201                                         break;
202                                 }
203                         }
204                 }
205         }
206         if (c->cpuid_level > 1) {
207                 /* supports eax=2  call */
208                 int i, j, n;
209                 int regs[4];
210                 unsigned char *dp = (unsigned char *)regs;
211
212                 /* Number of times to iterate */
213                 n = cpuid_eax(2) & 0xFF;
214
215                 for ( i = 0 ; i < n ; i++ ) {
216                         cpuid(2, &regs[0], &regs[1], &regs[2], &regs[3]);
217
218                         /* If bit 31 is set, this is an unknown format */
219                         for ( j = 0 ; j < 3 ; j++ ) {
220                                 if ( regs[j] < 0 ) regs[j] = 0;
221                         }
222
223                         /* Byte 0 is level count, not a descriptor */
224                         for ( j = 1 ; j < 16 ; j++ ) {
225                                 unsigned char des = dp[j];
226                                 unsigned char k = 0;
227
228                                 /* look up this descriptor in the table */
229                                 while (cache_table[k].descriptor != 0)
230                                 {
231                                         if (cache_table[k].descriptor == des) {
232                                                 switch (cache_table[k].cache_type) {
233                                                 case LVL_1_INST:
234                                                         l1i += cache_table[k].size;
235                                                         break;
236                                                 case LVL_1_DATA:
237                                                         l1d += cache_table[k].size;
238                                                         break;
239                                                 case LVL_2:
240                                                         l2 += cache_table[k].size;
241                                                         break;
242                                                 case LVL_3:
243                                                         l3 += cache_table[k].size;
244                                                         break;
245                                                 case LVL_TRACE:
246                                                         trace += cache_table[k].size;
247                                                         break;
248                                                 }
249
250                                                 break;
251                                         }
252
253                                         k++;
254                                 }
255                         }
256                 }
257
258                 if (new_l1d)
259                         l1d = new_l1d;
260
261                 if (new_l1i)
262                         l1i = new_l1i;
263
264                 if (new_l2)
265                         l2 = new_l2;
266
267                 if (new_l3)
268                         l3 = new_l3;
269
270                 if ( trace )
271                         printk (KERN_INFO "CPU: Trace cache: %dK uops", trace);
272                 else if ( l1i )
273                         printk (KERN_INFO "CPU: L1 I cache: %dK", l1i);
274                 if ( l1d )
275                         printk(", L1 D cache: %dK\n", l1d);
276                 else
277                         printk("\n");
278                 if ( l2 )
279                         printk(KERN_INFO "CPU: L2 cache: %dK\n", l2);
280                 if ( l3 )
281                         printk(KERN_INFO "CPU: L3 cache: %dK\n", l3);
282
283                 c->x86_cache_size = l3 ? l3 : (l2 ? l2 : (l1i+l1d));
284         }
285
286         return l2;
287 }
288
289 /* pointer to _cpuid4_info array (for each cache leaf) */
290 static struct _cpuid4_info *cpuid4_info[NR_CPUS];
291 #define CPUID4_INFO_IDX(x,y)    (&((cpuid4_info[x])[y]))
292
293 #ifdef CONFIG_SMP
294 static void __cpuinit cache_shared_cpu_map_setup(unsigned int cpu, int index)
295 {
296         struct _cpuid4_info     *this_leaf;
297         unsigned long num_threads_sharing;
298 #ifdef CONFIG_X86_HT
299         struct cpuinfo_x86 *c = cpu_data + cpu;
300 #endif
301
302         this_leaf = CPUID4_INFO_IDX(cpu, index);
303         num_threads_sharing = 1 + this_leaf->eax.split.num_threads_sharing;
304
305         if (num_threads_sharing == 1)
306                 cpu_set(cpu, this_leaf->shared_cpu_map);
307 #ifdef CONFIG_X86_HT
308         else if (num_threads_sharing == smp_num_siblings)
309                 this_leaf->shared_cpu_map = cpu_sibling_map[cpu];
310         else if (num_threads_sharing == (c->x86_num_cores * smp_num_siblings))
311                 this_leaf->shared_cpu_map = cpu_core_map[cpu];
312         else
313                 printk(KERN_DEBUG "Number of CPUs sharing cache didn't match "
314                                 "any known set of CPUs\n");
315 #endif
316 }
317 #else
318 static void __init cache_shared_cpu_map_setup(unsigned int cpu, int index) {}
319 #endif
320
321 static void free_cache_attributes(unsigned int cpu)
322 {
323         kfree(cpuid4_info[cpu]);
324         cpuid4_info[cpu] = NULL;
325 }
326
327 static int __cpuinit detect_cache_attributes(unsigned int cpu)
328 {
329         struct _cpuid4_info     *this_leaf;
330         unsigned long           j;
331         int                     retval;
332         cpumask_t               oldmask;
333
334         if (num_cache_leaves == 0)
335                 return -ENOENT;
336
337         cpuid4_info[cpu] = kmalloc(
338             sizeof(struct _cpuid4_info) * num_cache_leaves, GFP_KERNEL);
339         if (unlikely(cpuid4_info[cpu] == NULL))
340                 return -ENOMEM;
341         memset(cpuid4_info[cpu], 0,
342             sizeof(struct _cpuid4_info) * num_cache_leaves);
343
344         oldmask = current->cpus_allowed;
345         retval = set_cpus_allowed(current, cpumask_of_cpu(cpu));
346         if (retval)
347                 goto out;
348
349         /* Do cpuid and store the results */
350         retval = 0;
351         for (j = 0; j < num_cache_leaves; j++) {
352                 this_leaf = CPUID4_INFO_IDX(cpu, j);
353                 retval = cpuid4_cache_lookup(j, this_leaf);
354                 if (unlikely(retval < 0))
355                         break;
356                 cache_shared_cpu_map_setup(cpu, j);
357         }
358         set_cpus_allowed(current, oldmask);
359
360 out:
361         if (retval)
362                 free_cache_attributes(cpu);
363         return retval;
364 }
365
366 #ifdef CONFIG_SYSFS
367
368 #include <linux/kobject.h>
369 #include <linux/sysfs.h>
370
371 extern struct sysdev_class cpu_sysdev_class; /* from drivers/base/cpu.c */
372
373 /* pointer to kobject for cpuX/cache */
374 static struct kobject * cache_kobject[NR_CPUS];
375
376 struct _index_kobject {
377         struct kobject kobj;
378         unsigned int cpu;
379         unsigned short index;
380 };
381
382 /* pointer to array of kobjects for cpuX/cache/indexY */
383 static struct _index_kobject *index_kobject[NR_CPUS];
384 #define INDEX_KOBJECT_PTR(x,y)    (&((index_kobject[x])[y]))
385
386 #define show_one_plus(file_name, object, val)                           \
387 static ssize_t show_##file_name                                         \
388                         (struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf)     \
389 {                                                                       \
390         return sprintf (buf, "%lu\n", (unsigned long)this_leaf->object + val); \
391 }
392
393 show_one_plus(level, eax.split.level, 0);
394 show_one_plus(coherency_line_size, ebx.split.coherency_line_size, 1);
395 show_one_plus(physical_line_partition, ebx.split.physical_line_partition, 1);
396 show_one_plus(ways_of_associativity, ebx.split.ways_of_associativity, 1);
397 show_one_plus(number_of_sets, ecx.split.number_of_sets, 1);
398
399 static ssize_t show_size(struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf)
400 {
401         return sprintf (buf, "%luK\n", this_leaf->size / 1024);
402 }
403
404 static ssize_t show_shared_cpu_map(struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf)
405 {
406         char mask_str[NR_CPUS];
407         cpumask_scnprintf(mask_str, NR_CPUS, this_leaf->shared_cpu_map);
408         return sprintf(buf, "%s\n", mask_str);
409 }
410
411 static ssize_t show_type(struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf) {
412         switch(this_leaf->eax.split.type) {
413             case CACHE_TYPE_DATA:
414                 return sprintf(buf, "Data\n");
415                 break;
416             case CACHE_TYPE_INST:
417                 return sprintf(buf, "Instruction\n");
418                 break;
419             case CACHE_TYPE_UNIFIED:
420                 return sprintf(buf, "Unified\n");
421                 break;
422             default:
423                 return sprintf(buf, "Unknown\n");
424                 break;
425         }
426 }
427
428 struct _cache_attr {
429         struct attribute attr;
430         ssize_t (*show)(struct _cpuid4_info *, char *);
431         ssize_t (*store)(struct _cpuid4_info *, const char *, size_t count);
432 };
433
434 #define define_one_ro(_name) \
435 static struct _cache_attr _name = \
436         __ATTR(_name, 0444, show_##_name, NULL)
437
438 define_one_ro(level);
439 define_one_ro(type);
440 define_one_ro(coherency_line_size);
441 define_one_ro(physical_line_partition);
442 define_one_ro(ways_of_associativity);
443 define_one_ro(number_of_sets);
444 define_one_ro(size);
445 define_one_ro(shared_cpu_map);
446
447 static struct attribute * default_attrs[] = {
448         &type.attr,
449         &level.attr,
450         &coherency_line_size.attr,
451         &physical_line_partition.attr,
452         &ways_of_associativity.attr,
453         &number_of_sets.attr,
454         &size.attr,
455         &shared_cpu_map.attr,
456         NULL
457 };
458
459 #define to_object(k) container_of(k, struct _index_kobject, kobj)
460 #define to_attr(a) container_of(a, struct _cache_attr, attr)
461
462 static ssize_t show(struct kobject * kobj, struct attribute * attr, char * buf)
463 {
464         struct _cache_attr *fattr = to_attr(attr);
465         struct _index_kobject *this_leaf = to_object(kobj);
466         ssize_t ret;
467
468         ret = fattr->show ?
469                 fattr->show(CPUID4_INFO_IDX(this_leaf->cpu, this_leaf->index),
470                         buf) :
471                 0;
472         return ret;
473 }
474
475 static ssize_t store(struct kobject * kobj, struct attribute * attr,
476                      const char * buf, size_t count)
477 {
478         return 0;
479 }
480
481 static struct sysfs_ops sysfs_ops = {
482         .show   = show,
483         .store  = store,
484 };
485
486 static struct kobj_type ktype_cache = {
487         .sysfs_ops      = &sysfs_ops,
488         .default_attrs  = default_attrs,
489 };
490
491 static struct kobj_type ktype_percpu_entry = {
492         .sysfs_ops      = &sysfs_ops,
493 };
494
495 static void cpuid4_cache_sysfs_exit(unsigned int cpu)
496 {
497         kfree(cache_kobject[cpu]);
498         kfree(index_kobject[cpu]);
499         cache_kobject[cpu] = NULL;
500         index_kobject[cpu] = NULL;
501         free_cache_attributes(cpu);
502 }
503
504 static int __cpuinit cpuid4_cache_sysfs_init(unsigned int cpu)
505 {
506
507         if (num_cache_leaves == 0)
508                 return -ENOENT;
509
510         detect_cache_attributes(cpu);
511         if (cpuid4_info[cpu] == NULL)
512                 return -ENOENT;
513
514         /* Allocate all required memory */
515         cache_kobject[cpu] = kmalloc(sizeof(struct kobject), GFP_KERNEL);
516         if (unlikely(cache_kobject[cpu] == NULL))
517                 goto err_out;
518         memset(cache_kobject[cpu], 0, sizeof(struct kobject));
519
520         index_kobject[cpu] = kmalloc(
521             sizeof(struct _index_kobject ) * num_cache_leaves, GFP_KERNEL);
522         if (unlikely(index_kobject[cpu] == NULL))
523                 goto err_out;
524         memset(index_kobject[cpu], 0,
525             sizeof(struct _index_kobject) * num_cache_leaves);
526
527         return 0;
528
529 err_out:
530         cpuid4_cache_sysfs_exit(cpu);
531         return -ENOMEM;
532 }
533
534 /* Add/Remove cache interface for CPU device */
535 static int __cpuinit cache_add_dev(struct sys_device * sys_dev)
536 {
537         unsigned int cpu = sys_dev->id;
538         unsigned long i, j;
539         struct _index_kobject *this_object;
540         int retval = 0;
541
542         retval = cpuid4_cache_sysfs_init(cpu);
543         if (unlikely(retval < 0))
544                 return retval;
545
546         cache_kobject[cpu]->parent = &sys_dev->kobj;
547         kobject_set_name(cache_kobject[cpu], "%s", "cache");
548         cache_kobject[cpu]->ktype = &ktype_percpu_entry;
549         retval = kobject_register(cache_kobject[cpu]);
550
551         for (i = 0; i < num_cache_leaves; i++) {
552                 this_object = INDEX_KOBJECT_PTR(cpu,i);
553                 this_object->cpu = cpu;
554                 this_object->index = i;
555                 this_object->kobj.parent = cache_kobject[cpu];
556                 kobject_set_name(&(this_object->kobj), "index%1lu", i);
557                 this_object->kobj.ktype = &ktype_cache;
558                 retval = kobject_register(&(this_object->kobj));
559                 if (unlikely(retval)) {
560                         for (j = 0; j < i; j++) {
561                                 kobject_unregister(
562                                         &(INDEX_KOBJECT_PTR(cpu,j)->kobj));
563                         }
564                         kobject_unregister(cache_kobject[cpu]);
565                         cpuid4_cache_sysfs_exit(cpu);
566                         break;
567                 }
568         }
569         return retval;
570 }
571
572 static void __cpuexit cache_remove_dev(struct sys_device * sys_dev)
573 {
574         unsigned int cpu = sys_dev->id;
575         unsigned long i;
576
577         for (i = 0; i < num_cache_leaves; i++)
578                 kobject_unregister(&(INDEX_KOBJECT_PTR(cpu,i)->kobj));
579         kobject_unregister(cache_kobject[cpu]);
580         cpuid4_cache_sysfs_exit(cpu);
581         return;
582 }
583
584 static int __cpuinit cacheinfo_cpu_callback(struct notifier_block *nfb,
585                                         unsigned long action, void *hcpu)
586 {
587         unsigned int cpu = (unsigned long)hcpu;
588         struct sys_device *sys_dev;
589
590         sys_dev = get_cpu_sysdev(cpu);
591         switch (action) {
592         case CPU_ONLINE:
593                 cache_add_dev(sys_dev);
594                 break;
595         case CPU_DEAD:
596                 cache_remove_dev(sys_dev);
597                 break;
598         }
599         return NOTIFY_OK;
600 }
601
602 static struct notifier_block cacheinfo_cpu_notifier =
603 {
604     .notifier_call = cacheinfo_cpu_callback,
605 };
606
607 static int __cpuinit cache_sysfs_init(void)
608 {
609         int i;
610
611         if (num_cache_leaves == 0)
612                 return 0;
613
614         register_cpu_notifier(&cacheinfo_cpu_notifier);
615
616         for_each_online_cpu(i) {
617                 cacheinfo_cpu_callback(&cacheinfo_cpu_notifier, CPU_ONLINE,
618                         (void *)(long)i);
619         }
620
621         return 0;
622 }
623
624 device_initcall(cache_sysfs_init);
625
626 #endif