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