Merge commit '6bb27d7349db51b50c40534710fe164ca0d58902' into omap-timer-for-v3.10
[linux-3.10.git] / arch / arm / kernel / topology.c
1 /*
2  * arch/arm/kernel/topology.c
3  *
4  * Copyright (C) 2011 Linaro Limited.
5  * Written by: Vincent Guittot
6  *
7  * based on arch/sh/kernel/topology.c
8  *
9  * This file is subject to the terms and conditions of the GNU General Public
10  * License.  See the file "COPYING" in the main directory of this archive
11  * for more details.
12  */
13
14 #include <linux/cpu.h>
15 #include <linux/cpumask.h>
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/percpu.h>
18 #include <linux/node.h>
19 #include <linux/nodemask.h>
20 #include <linux/of.h>
21 #include <linux/sched.h>
22 #include <linux/slab.h>
23
24 #include <asm/cputype.h>
25 #include <asm/topology.h>
26
27 /*
28  * cpu power scale management
29  */
30
31 /*
32  * cpu power table
33  * This per cpu data structure describes the relative capacity of each core.
34  * On a heteregenous system, cores don't have the same computation capacity
35  * and we reflect that difference in the cpu_power field so the scheduler can
36  * take this difference into account during load balance. A per cpu structure
37  * is preferred because each CPU updates its own cpu_power field during the
38  * load balance except for idle cores. One idle core is selected to run the
39  * rebalance_domains for all idle cores and the cpu_power can be updated
40  * during this sequence.
41  */
42 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cpu_scale);
43
44 unsigned long arch_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
45 {
46         return per_cpu(cpu_scale, cpu);
47 }
48
49 static void set_power_scale(unsigned int cpu, unsigned long power)
50 {
51         per_cpu(cpu_scale, cpu) = power;
52 }
53
54 #ifdef CONFIG_OF
55 struct cpu_efficiency {
56         const char *compatible;
57         unsigned long efficiency;
58 };
59
60 /*
61  * Table of relative efficiency of each processors
62  * The efficiency value must fit in 20bit and the final
63  * cpu_scale value must be in the range
64  *   0 < cpu_scale < 3*SCHED_POWER_SCALE/2
65  * in order to return at most 1 when DIV_ROUND_CLOSEST
66  * is used to compute the capacity of a CPU.
67  * Processors that are not defined in the table,
68  * use the default SCHED_POWER_SCALE value for cpu_scale.
69  */
70 struct cpu_efficiency table_efficiency[] = {
71         {"arm,cortex-a15", 3891},
72         {"arm,cortex-a7",  2048},
73         {NULL, },
74 };
75
76 struct cpu_capacity {
77         unsigned long hwid;
78         unsigned long capacity;
79 };
80
81 struct cpu_capacity *cpu_capacity;
82
83 unsigned long middle_capacity = 1;
84
85 /*
86  * Iterate all CPUs' descriptor in DT and compute the efficiency
87  * (as per table_efficiency). Also calculate a middle efficiency
88  * as close as possible to  (max{eff_i} - min{eff_i}) / 2
89  * This is later used to scale the cpu_power field such that an
90  * 'average' CPU is of middle power. Also see the comments near
91  * table_efficiency[] and update_cpu_power().
92  */
93 static void __init parse_dt_topology(void)
94 {
95         struct cpu_efficiency *cpu_eff;
96         struct device_node *cn = NULL;
97         unsigned long min_capacity = (unsigned long)(-1);
98         unsigned long max_capacity = 0;
99         unsigned long capacity = 0;
100         int alloc_size, cpu = 0;
101
102         alloc_size = nr_cpu_ids * sizeof(struct cpu_capacity);
103         cpu_capacity = (struct cpu_capacity *)kzalloc(alloc_size, GFP_NOWAIT);
104
105         while ((cn = of_find_node_by_type(cn, "cpu"))) {
106                 const u32 *rate, *reg;
107                 int len;
108
109                 if (cpu >= num_possible_cpus())
110                         break;
111
112                 for (cpu_eff = table_efficiency; cpu_eff->compatible; cpu_eff++)
113                         if (of_device_is_compatible(cn, cpu_eff->compatible))
114                                 break;
115
116                 if (cpu_eff->compatible == NULL)
117                         continue;
118
119                 rate = of_get_property(cn, "clock-frequency", &len);
120                 if (!rate || len != 4) {
121                         pr_err("%s missing clock-frequency property\n",
122                                 cn->full_name);
123                         continue;
124                 }
125
126                 reg = of_get_property(cn, "reg", &len);
127                 if (!reg || len != 4) {
128                         pr_err("%s missing reg property\n", cn->full_name);
129                         continue;
130                 }
131
132                 capacity = ((be32_to_cpup(rate)) >> 20) * cpu_eff->efficiency;
133
134                 /* Save min capacity of the system */
135                 if (capacity < min_capacity)
136                         min_capacity = capacity;
137
138                 /* Save max capacity of the system */
139                 if (capacity > max_capacity)
140                         max_capacity = capacity;
141
142                 cpu_capacity[cpu].capacity = capacity;
143                 cpu_capacity[cpu++].hwid = be32_to_cpup(reg);
144         }
145
146         if (cpu < num_possible_cpus())
147                 cpu_capacity[cpu].hwid = (unsigned long)(-1);
148
149         /* If min and max capacities are equals, we bypass the update of the
150          * cpu_scale because all CPUs have the same capacity. Otherwise, we
151          * compute a middle_capacity factor that will ensure that the capacity
152          * of an 'average' CPU of the system will be as close as possible to
153          * SCHED_POWER_SCALE, which is the default value, but with the
154          * constraint explained near table_efficiency[].
155          */
156         if (min_capacity == max_capacity)
157                 cpu_capacity[0].hwid = (unsigned long)(-1);
158         else if (4*max_capacity < (3*(max_capacity + min_capacity)))
159                 middle_capacity = (min_capacity + max_capacity)
160                                 >> (SCHED_POWER_SHIFT+1);
161         else
162                 middle_capacity = ((max_capacity / 3)
163                                 >> (SCHED_POWER_SHIFT-1)) + 1;
164
165 }
166
167 /*
168  * Look for a customed capacity of a CPU in the cpu_capacity table during the
169  * boot. The update of all CPUs is in O(n^2) for heteregeneous system but the
170  * function returns directly for SMP system.
171  */
172 void update_cpu_power(unsigned int cpu, unsigned long hwid)
173 {
174         unsigned int idx = 0;
175
176         /* look for the cpu's hwid in the cpu capacity table */
177         for (idx = 0; idx < num_possible_cpus(); idx++) {
178                 if (cpu_capacity[idx].hwid == hwid)
179                         break;
180
181                 if (cpu_capacity[idx].hwid == -1)
182                         return;
183         }
184
185         if (idx == num_possible_cpus())
186                 return;
187
188         set_power_scale(cpu, cpu_capacity[idx].capacity / middle_capacity);
189
190         printk(KERN_INFO "CPU%u: update cpu_power %lu\n",
191                 cpu, arch_scale_freq_power(NULL, cpu));
192 }
193
194 #else
195 static inline void parse_dt_topology(void) {}
196 static inline void update_cpu_power(unsigned int cpuid, unsigned int mpidr) {}
197 #endif
198
199  /*
200  * cpu topology table
201  */
202 struct cputopo_arm cpu_topology[NR_CPUS];
203
204 const struct cpumask *cpu_coregroup_mask(int cpu)
205 {
206         return &cpu_topology[cpu].core_sibling;
207 }
208
209 void update_siblings_masks(unsigned int cpuid)
210 {
211         struct cputopo_arm *cpu_topo, *cpuid_topo = &cpu_topology[cpuid];
212         int cpu;
213
214         /* update core and thread sibling masks */
215         for_each_possible_cpu(cpu) {
216                 cpu_topo = &cpu_topology[cpu];
217
218                 if (cpuid_topo->socket_id != cpu_topo->socket_id)
219                         continue;
220
221                 cpumask_set_cpu(cpuid, &cpu_topo->core_sibling);
222                 if (cpu != cpuid)
223                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpuid_topo->core_sibling);
224
225                 if (cpuid_topo->core_id != cpu_topo->core_id)
226                         continue;
227
228                 cpumask_set_cpu(cpuid, &cpu_topo->thread_sibling);
229                 if (cpu != cpuid)
230                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpuid_topo->thread_sibling);
231         }
232         smp_wmb();
233 }
234
235 /*
236  * store_cpu_topology is called at boot when only one cpu is running
237  * and with the mutex cpu_hotplug.lock locked, when several cpus have booted,
238  * which prevents simultaneous write access to cpu_topology array
239  */
240 void store_cpu_topology(unsigned int cpuid)
241 {
242         struct cputopo_arm *cpuid_topo = &cpu_topology[cpuid];
243         unsigned int mpidr;
244
245         /* If the cpu topology has been already set, just return */
246         if (cpuid_topo->core_id != -1)
247                 return;
248
249         mpidr = read_cpuid_mpidr();
250
251         /* create cpu topology mapping */
252         if ((mpidr & MPIDR_SMP_BITMASK) == MPIDR_SMP_VALUE) {
253                 /*
254                  * This is a multiprocessor system
255                  * multiprocessor format & multiprocessor mode field are set
256                  */
257
258                 if (mpidr & MPIDR_MT_BITMASK) {
259                         /* core performance interdependency */
260                         cpuid_topo->thread_id = MPIDR_AFFINITY_LEVEL(mpidr, 0);
261                         cpuid_topo->core_id = MPIDR_AFFINITY_LEVEL(mpidr, 1);
262                         cpuid_topo->socket_id = MPIDR_AFFINITY_LEVEL(mpidr, 2);
263                 } else {
264                         /* largely independent cores */
265                         cpuid_topo->thread_id = -1;
266                         cpuid_topo->core_id = MPIDR_AFFINITY_LEVEL(mpidr, 0);
267                         cpuid_topo->socket_id = MPIDR_AFFINITY_LEVEL(mpidr, 1);
268                 }
269         } else {
270                 /*
271                  * This is an uniprocessor system
272                  * we are in multiprocessor format but uniprocessor system
273                  * or in the old uniprocessor format
274                  */
275                 cpuid_topo->thread_id = -1;
276                 cpuid_topo->core_id = 0;
277                 cpuid_topo->socket_id = -1;
278         }
279
280         update_siblings_masks(cpuid);
281
282         update_cpu_power(cpuid, mpidr & MPIDR_HWID_BITMASK);
283
284         printk(KERN_INFO "CPU%u: thread %d, cpu %d, socket %d, mpidr %x\n",
285                 cpuid, cpu_topology[cpuid].thread_id,
286                 cpu_topology[cpuid].core_id,
287                 cpu_topology[cpuid].socket_id, mpidr);
288 }
289
290 /*
291  * init_cpu_topology is called at boot when only one cpu is running
292  * which prevent simultaneous write access to cpu_topology array
293  */
294 void __init init_cpu_topology(void)
295 {
296         unsigned int cpu;
297
298         /* init core mask and power*/
299         for_each_possible_cpu(cpu) {
300                 struct cputopo_arm *cpu_topo = &(cpu_topology[cpu]);
301
302                 cpu_topo->thread_id = -1;
303                 cpu_topo->core_id =  -1;
304                 cpu_topo->socket_id = -1;
305                 cpumask_clear(&cpu_topo->core_sibling);
306                 cpumask_clear(&cpu_topo->thread_sibling);
307
308                 set_power_scale(cpu, SCHED_POWER_SCALE);
309         }
310         smp_wmb();
311
312         parse_dt_topology();
313 }