Linux-2.6.12-rc2
[linux-2.6.git] / 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[] __initdata =
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 #define MAX_CACHE_LEAVES                4
121 static unsigned short __devinitdata     num_cache_leaves;
122
123 static int __devinit cpuid4_cache_lookup(int index, struct _cpuid4_info *this_leaf)
124 {
125         unsigned int            eax, ebx, ecx, edx;
126         union _cpuid4_leaf_eax  cache_eax;
127
128         cpuid_count(4, index, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
129         cache_eax.full = eax;
130         if (cache_eax.split.type == CACHE_TYPE_NULL)
131                 return -1;
132
133         this_leaf->eax.full = eax;
134         this_leaf->ebx.full = ebx;
135         this_leaf->ecx.full = ecx;
136         this_leaf->size = (this_leaf->ecx.split.number_of_sets + 1) *
137                 (this_leaf->ebx.split.coherency_line_size + 1) *
138                 (this_leaf->ebx.split.physical_line_partition + 1) *
139                 (this_leaf->ebx.split.ways_of_associativity + 1);
140         return 0;
141 }
142
143 static int __init find_num_cache_leaves(void)
144 {
145         unsigned int            eax, ebx, ecx, edx;
146         union _cpuid4_leaf_eax  cache_eax;
147         int                     i;
148         int                     retval;
149
150         retval = MAX_CACHE_LEAVES;
151         /* Do cpuid(4) loop to find out num_cache_leaves */
152         for (i = 0; i < MAX_CACHE_LEAVES; i++) {
153                 cpuid_count(4, i, &eax, &ebx, &ecx, &edx);
154                 cache_eax.full = eax;
155                 if (cache_eax.split.type == CACHE_TYPE_NULL) {
156                         retval = i;
157                         break;
158                 }
159         }
160         return retval;
161 }
162
163 unsigned int __init init_intel_cacheinfo(struct cpuinfo_x86 *c)
164 {
165         unsigned int trace = 0, l1i = 0, l1d = 0, l2 = 0, l3 = 0; /* Cache sizes */
166         unsigned int new_l1d = 0, new_l1i = 0; /* Cache sizes from cpuid(4) */
167         unsigned int new_l2 = 0, new_l3 = 0, i; /* Cache sizes from cpuid(4) */
168
169         if (c->cpuid_level > 4) {
170                 static int is_initialized;
171
172                 if (is_initialized == 0) {
173                         /* Init num_cache_leaves from boot CPU */
174                         num_cache_leaves = find_num_cache_leaves();
175                         is_initialized++;
176                 }
177
178                 /*
179                  * Whenever possible use cpuid(4), deterministic cache
180                  * parameters cpuid leaf to find the cache details
181                  */
182                 for (i = 0; i < num_cache_leaves; i++) {
183                         struct _cpuid4_info this_leaf;
184
185                         int retval;
186
187                         retval = cpuid4_cache_lookup(i, &this_leaf);
188                         if (retval >= 0) {
189                                 switch(this_leaf.eax.split.level) {
190                                     case 1:
191                                         if (this_leaf.eax.split.type ==
192                                                         CACHE_TYPE_DATA)
193                                                 new_l1d = this_leaf.size/1024;
194                                         else if (this_leaf.eax.split.type ==
195                                                         CACHE_TYPE_INST)
196                                                 new_l1i = this_leaf.size/1024;
197                                         break;
198                                     case 2:
199                                         new_l2 = this_leaf.size/1024;
200                                         break;
201                                     case 3:
202                                         new_l3 = this_leaf.size/1024;
203                                         break;
204                                     default:
205                                         break;
206                                 }
207                         }
208                 }
209         }
210         if (c->cpuid_level > 1) {
211                 /* supports eax=2  call */
212                 int i, j, n;
213                 int regs[4];
214                 unsigned char *dp = (unsigned char *)regs;
215
216                 /* Number of times to iterate */
217                 n = cpuid_eax(2) & 0xFF;
218
219                 for ( i = 0 ; i < n ; i++ ) {
220                         cpuid(2, &regs[0], &regs[1], &regs[2], &regs[3]);
221
222                         /* If bit 31 is set, this is an unknown format */
223                         for ( j = 0 ; j < 3 ; j++ ) {
224                                 if ( regs[j] < 0 ) regs[j] = 0;
225                         }
226
227                         /* Byte 0 is level count, not a descriptor */
228                         for ( j = 1 ; j < 16 ; j++ ) {
229                                 unsigned char des = dp[j];
230                                 unsigned char k = 0;
231
232                                 /* look up this descriptor in the table */
233                                 while (cache_table[k].descriptor != 0)
234                                 {
235                                         if (cache_table[k].descriptor == des) {
236                                                 switch (cache_table[k].cache_type) {
237                                                 case LVL_1_INST:
238                                                         l1i += cache_table[k].size;
239                                                         break;
240                                                 case LVL_1_DATA:
241                                                         l1d += cache_table[k].size;
242                                                         break;
243                                                 case LVL_2:
244                                                         l2 += cache_table[k].size;
245                                                         break;
246                                                 case LVL_3:
247                                                         l3 += cache_table[k].size;
248                                                         break;
249                                                 case LVL_TRACE:
250                                                         trace += cache_table[k].size;
251                                                         break;
252                                                 }
253
254                                                 break;
255                                         }
256
257                                         k++;
258                                 }
259                         }
260                 }
261
262                 if (new_l1d)
263                         l1d = new_l1d;
264
265                 if (new_l1i)
266                         l1i = new_l1i;
267
268                 if (new_l2)
269                         l2 = new_l2;
270
271                 if (new_l3)
272                         l3 = new_l3;
273
274                 if ( trace )
275                         printk (KERN_INFO "CPU: Trace cache: %dK uops", trace);
276                 else if ( l1i )
277                         printk (KERN_INFO "CPU: L1 I cache: %dK", l1i);
278                 if ( l1d )
279                         printk(", L1 D cache: %dK\n", l1d);
280                 else
281                         printk("\n");
282                 if ( l2 )
283                         printk(KERN_INFO "CPU: L2 cache: %dK\n", l2);
284                 if ( l3 )
285                         printk(KERN_INFO "CPU: L3 cache: %dK\n", l3);
286
287                 /*
288                  * This assumes the L3 cache is shared; it typically lives in
289                  * the northbridge.  The L1 caches are included by the L2
290                  * cache, and so should not be included for the purpose of
291                  * SMP switching weights.
292                  */
293                 c->x86_cache_size = l2 ? l2 : (l1i+l1d);
294         }
295
296         return l2;
297 }
298
299 /* pointer to _cpuid4_info array (for each cache leaf) */
300 static struct _cpuid4_info *cpuid4_info[NR_CPUS];
301 #define CPUID4_INFO_IDX(x,y)    (&((cpuid4_info[x])[y]))
302
303 #ifdef CONFIG_SMP
304 static void __devinit cache_shared_cpu_map_setup(unsigned int cpu, int index)
305 {
306         struct _cpuid4_info     *this_leaf;
307         unsigned long num_threads_sharing;
308
309         this_leaf = CPUID4_INFO_IDX(cpu, index);
310         num_threads_sharing = 1 + this_leaf->eax.split.num_threads_sharing;
311
312         if (num_threads_sharing == 1)
313                 cpu_set(cpu, this_leaf->shared_cpu_map);
314 #ifdef CONFIG_X86_HT
315         else if (num_threads_sharing == smp_num_siblings)
316                 this_leaf->shared_cpu_map = cpu_sibling_map[cpu];
317 #endif
318         else
319                 printk(KERN_INFO "Number of CPUs sharing cache didn't match "
320                                 "any known set of CPUs\n");
321 }
322 #else
323 static void __init cache_shared_cpu_map_setup(unsigned int cpu, int index) {}
324 #endif
325
326 static void free_cache_attributes(unsigned int cpu)
327 {
328         kfree(cpuid4_info[cpu]);
329         cpuid4_info[cpu] = NULL;
330 }
331
332 static int __devinit detect_cache_attributes(unsigned int cpu)
333 {
334         struct _cpuid4_info     *this_leaf;
335         unsigned long           j;
336         int                     retval;
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         /* Do cpuid and store the results */
349         for (j = 0; j < num_cache_leaves; j++) {
350                 this_leaf = CPUID4_INFO_IDX(cpu, j);
351                 retval = cpuid4_cache_lookup(j, this_leaf);
352                 if (unlikely(retval < 0))
353                         goto err_out;
354                 cache_shared_cpu_map_setup(cpu, j);
355         }
356         return 0;
357
358 err_out:
359         free_cache_attributes(cpu);
360         return -ENOMEM;
361 }
362
363 #ifdef CONFIG_SYSFS
364
365 #include <linux/kobject.h>
366 #include <linux/sysfs.h>
367
368 extern struct sysdev_class cpu_sysdev_class; /* from drivers/base/cpu.c */
369
370 /* pointer to kobject for cpuX/cache */
371 static struct kobject * cache_kobject[NR_CPUS];
372
373 struct _index_kobject {
374         struct kobject kobj;
375         unsigned int cpu;
376         unsigned short index;
377 };
378
379 /* pointer to array of kobjects for cpuX/cache/indexY */
380 static struct _index_kobject *index_kobject[NR_CPUS];
381 #define INDEX_KOBJECT_PTR(x,y)    (&((index_kobject[x])[y]))
382
383 #define show_one_plus(file_name, object, val)                           \
384 static ssize_t show_##file_name                                         \
385                         (struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf)     \
386 {                                                                       \
387         return sprintf (buf, "%lu\n", (unsigned long)this_leaf->object + val); \
388 }
389
390 show_one_plus(level, eax.split.level, 0);
391 show_one_plus(coherency_line_size, ebx.split.coherency_line_size, 1);
392 show_one_plus(physical_line_partition, ebx.split.physical_line_partition, 1);
393 show_one_plus(ways_of_associativity, ebx.split.ways_of_associativity, 1);
394 show_one_plus(number_of_sets, ecx.split.number_of_sets, 1);
395
396 static ssize_t show_size(struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf)
397 {
398         return sprintf (buf, "%luK\n", this_leaf->size / 1024);
399 }
400
401 static ssize_t show_shared_cpu_map(struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf)
402 {
403         char mask_str[NR_CPUS];
404         cpumask_scnprintf(mask_str, NR_CPUS, this_leaf->shared_cpu_map);
405         return sprintf(buf, "%s\n", mask_str);
406 }
407
408 static ssize_t show_type(struct _cpuid4_info *this_leaf, char *buf) {
409         switch(this_leaf->eax.split.type) {
410             case CACHE_TYPE_DATA:
411                 return sprintf(buf, "Data\n");
412                 break;
413             case CACHE_TYPE_INST:
414                 return sprintf(buf, "Instruction\n");
415                 break;
416             case CACHE_TYPE_UNIFIED:
417                 return sprintf(buf, "Unified\n");
418                 break;
419             default:
420                 return sprintf(buf, "Unknown\n");
421                 break;
422         }
423 }
424
425 struct _cache_attr {
426         struct attribute attr;
427         ssize_t (*show)(struct _cpuid4_info *, char *);
428         ssize_t (*store)(struct _cpuid4_info *, const char *, size_t count);
429 };
430
431 #define define_one_ro(_name) \
432 static struct _cache_attr _name = \
433         __ATTR(_name, 0444, show_##_name, NULL)
434
435 define_one_ro(level);
436 define_one_ro(type);
437 define_one_ro(coherency_line_size);
438 define_one_ro(physical_line_partition);
439 define_one_ro(ways_of_associativity);
440 define_one_ro(number_of_sets);
441 define_one_ro(size);
442 define_one_ro(shared_cpu_map);
443
444 static struct attribute * default_attrs[] = {
445         &type.attr,
446         &level.attr,
447         &coherency_line_size.attr,
448         &physical_line_partition.attr,
449         &ways_of_associativity.attr,
450         &number_of_sets.attr,
451         &size.attr,
452         &shared_cpu_map.attr,
453         NULL
454 };
455
456 #define to_object(k) container_of(k, struct _index_kobject, kobj)
457 #define to_attr(a) container_of(a, struct _cache_attr, attr)
458
459 static ssize_t show(struct kobject * kobj, struct attribute * attr, char * buf)
460 {
461         struct _cache_attr *fattr = to_attr(attr);
462         struct _index_kobject *this_leaf = to_object(kobj);
463         ssize_t ret;
464
465         ret = fattr->show ?
466                 fattr->show(CPUID4_INFO_IDX(this_leaf->cpu, this_leaf->index),
467                         buf) :
468                 0;
469         return ret;
470 }
471
472 static ssize_t store(struct kobject * kobj, struct attribute * attr,
473                      const char * buf, size_t count)
474 {
475         return 0;
476 }
477
478 static struct sysfs_ops sysfs_ops = {
479         .show   = show,
480         .store  = store,
481 };
482
483 static struct kobj_type ktype_cache = {
484         .sysfs_ops      = &sysfs_ops,
485         .default_attrs  = default_attrs,
486 };
487
488 static struct kobj_type ktype_percpu_entry = {
489         .sysfs_ops      = &sysfs_ops,
490 };
491
492 static void cpuid4_cache_sysfs_exit(unsigned int cpu)
493 {
494         kfree(cache_kobject[cpu]);
495         kfree(index_kobject[cpu]);
496         cache_kobject[cpu] = NULL;
497         index_kobject[cpu] = NULL;
498         free_cache_attributes(cpu);
499 }
500
501 static int __devinit cpuid4_cache_sysfs_init(unsigned int cpu)
502 {
503
504         if (num_cache_leaves == 0)
505                 return -ENOENT;
506
507         detect_cache_attributes(cpu);
508         if (cpuid4_info[cpu] == NULL)
509                 return -ENOENT;
510
511         /* Allocate all required memory */
512         cache_kobject[cpu] = kmalloc(sizeof(struct kobject), GFP_KERNEL);
513         if (unlikely(cache_kobject[cpu] == NULL))
514                 goto err_out;
515         memset(cache_kobject[cpu], 0, sizeof(struct kobject));
516
517         index_kobject[cpu] = kmalloc(
518             sizeof(struct _index_kobject ) * num_cache_leaves, GFP_KERNEL);
519         if (unlikely(index_kobject[cpu] == NULL))
520                 goto err_out;
521         memset(index_kobject[cpu], 0,
522             sizeof(struct _index_kobject) * num_cache_leaves);
523
524         return 0;
525
526 err_out:
527         cpuid4_cache_sysfs_exit(cpu);
528         return -ENOMEM;
529 }
530
531 /* Add/Remove cache interface for CPU device */
532 static int __devinit cache_add_dev(struct sys_device * sys_dev)
533 {
534         unsigned int cpu = sys_dev->id;
535         unsigned long i, j;
536         struct _index_kobject *this_object;
537         int retval = 0;
538
539         retval = cpuid4_cache_sysfs_init(cpu);
540         if (unlikely(retval < 0))
541                 return retval;
542
543         cache_kobject[cpu]->parent = &sys_dev->kobj;
544         kobject_set_name(cache_kobject[cpu], "%s", "cache");
545         cache_kobject[cpu]->ktype = &ktype_percpu_entry;
546         retval = kobject_register(cache_kobject[cpu]);
547
548         for (i = 0; i < num_cache_leaves; i++) {
549                 this_object = INDEX_KOBJECT_PTR(cpu,i);
550                 this_object->cpu = cpu;
551                 this_object->index = i;
552                 this_object->kobj.parent = cache_kobject[cpu];
553                 kobject_set_name(&(this_object->kobj), "index%1lu", i);
554                 this_object->kobj.ktype = &ktype_cache;
555                 retval = kobject_register(&(this_object->kobj));
556                 if (unlikely(retval)) {
557                         for (j = 0; j < i; j++) {
558                                 kobject_unregister(
559                                         &(INDEX_KOBJECT_PTR(cpu,j)->kobj));
560                         }
561                         kobject_unregister(cache_kobject[cpu]);
562                         cpuid4_cache_sysfs_exit(cpu);
563                         break;
564                 }
565         }
566         return retval;
567 }
568
569 static int __devexit cache_remove_dev(struct sys_device * sys_dev)
570 {
571         unsigned int cpu = sys_dev->id;
572         unsigned long i;
573
574         for (i = 0; i < num_cache_leaves; i++)
575                 kobject_unregister(&(INDEX_KOBJECT_PTR(cpu,i)->kobj));
576         kobject_unregister(cache_kobject[cpu]);
577         cpuid4_cache_sysfs_exit(cpu);
578         return 0;
579 }
580
581 static struct sysdev_driver cache_sysdev_driver = {
582         .add = cache_add_dev,
583         .remove = __devexit_p(cache_remove_dev),
584 };
585
586 /* Register/Unregister the cpu_cache driver */
587 static int __devinit cache_register_driver(void)
588 {
589         if (num_cache_leaves == 0)
590                 return 0;
591
592         return sysdev_driver_register(&cpu_sysdev_class,&cache_sysdev_driver);
593 }
594
595 device_initcall(cache_register_driver);
596
597 #endif
598