Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/davem/sparc-2.6
[linux-2.6.git] / arch / powerpc / oprofile / cell / spu_profiler.c
1 /*
2  * Cell Broadband Engine OProfile Support
3  *
4  * (C) Copyright IBM Corporation 2006
5  *
6  * Authors: Maynard Johnson <maynardj@us.ibm.com>
7  *          Carl Love <carll@us.ibm.com>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU General Public License
11  * as published by the Free Software Foundation; either version
12  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
13  */
14
15 #include <linux/hrtimer.h>
16 #include <linux/smp.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <asm/cell-pmu.h>
19 #include <asm/time.h>
20 #include "pr_util.h"
21
22 #define SCALE_SHIFT 14
23
24 static u32 *samples;
25
26 /* spu_prof_running is a flag used to indicate if spu profiling is enabled
27  * or not.  It is set by the routines start_spu_profiling_cycles() and
28  * start_spu_profiling_events().  The flag is cleared by the routines
29  * stop_spu_profiling_cycles() and stop_spu_profiling_events().  These
30  * routines are called via global_start() and global_stop() which are called in
31  * op_powerpc_start() and op_powerpc_stop().  These routines are called once
32  * per system as a result of the user starting/stopping oprofile.  Hence, only
33  * one CPU per user at a time will be changing  the value of spu_prof_running.
34  * In general, OProfile does not protect against multiple users trying to run
35  * OProfile at a time.
36  */
37 int spu_prof_running;
38 static unsigned int profiling_interval;
39
40 #define NUM_SPU_BITS_TRBUF 16
41 #define SPUS_PER_TB_ENTRY   4
42
43 #define SPU_PC_MASK          0xFFFF
44
45 DEFINE_SPINLOCK(oprof_spu_smpl_arry_lck);
46 unsigned long oprof_spu_smpl_arry_lck_flags;
47
48 void set_spu_profiling_frequency(unsigned int freq_khz, unsigned int cycles_reset)
49 {
50         unsigned long ns_per_cyc;
51
52         if (!freq_khz)
53                 freq_khz = ppc_proc_freq/1000;
54
55         /* To calculate a timeout in nanoseconds, the basic
56          * formula is ns = cycles_reset * (NSEC_PER_SEC / cpu frequency).
57          * To avoid floating point math, we use the scale math
58          * technique as described in linux/jiffies.h.  We use
59          * a scale factor of SCALE_SHIFT, which provides 4 decimal places
60          * of precision.  This is close enough for the purpose at hand.
61          *
62          * The value of the timeout should be small enough that the hw
63          * trace buffer will not get more than about 1/3 full for the
64          * maximum user specified (the LFSR value) hw sampling frequency.
65          * This is to ensure the trace buffer will never fill even if the
66          * kernel thread scheduling varies under a heavy system load.
67          */
68
69         ns_per_cyc = (USEC_PER_SEC << SCALE_SHIFT)/freq_khz;
70         profiling_interval = (ns_per_cyc * cycles_reset) >> SCALE_SHIFT;
71
72 }
73
74 /*
75  * Extract SPU PC from trace buffer entry
76  */
77 static void spu_pc_extract(int cpu, int entry)
78 {
79         /* the trace buffer is 128 bits */
80         u64 trace_buffer[2];
81         u64 spu_mask;
82         int spu;
83
84         spu_mask = SPU_PC_MASK;
85
86         /* Each SPU PC is 16 bits; hence, four spus in each of
87          * the two 64-bit buffer entries that make up the
88          * 128-bit trace_buffer entry.  Process two 64-bit values
89          * simultaneously.
90          * trace[0] SPU PC contents are: 0 1 2 3
91          * trace[1] SPU PC contents are: 4 5 6 7
92          */
93
94         cbe_read_trace_buffer(cpu, trace_buffer);
95
96         for (spu = SPUS_PER_TB_ENTRY-1; spu >= 0; spu--) {
97                 /* spu PC trace entry is upper 16 bits of the
98                  * 18 bit SPU program counter
99                  */
100                 samples[spu * TRACE_ARRAY_SIZE + entry]
101                         = (spu_mask & trace_buffer[0]) << 2;
102                 samples[(spu + SPUS_PER_TB_ENTRY) * TRACE_ARRAY_SIZE + entry]
103                         = (spu_mask & trace_buffer[1]) << 2;
104
105                 trace_buffer[0] = trace_buffer[0] >> NUM_SPU_BITS_TRBUF;
106                 trace_buffer[1] = trace_buffer[1] >> NUM_SPU_BITS_TRBUF;
107         }
108 }
109
110 static int cell_spu_pc_collection(int cpu)
111 {
112         u32 trace_addr;
113         int entry;
114
115         /* process the collected SPU PC for the node */
116
117         entry = 0;
118
119         trace_addr = cbe_read_pm(cpu, trace_address);
120         while (!(trace_addr & CBE_PM_TRACE_BUF_EMPTY)) {
121                 /* there is data in the trace buffer to process */
122                 spu_pc_extract(cpu, entry);
123
124                 entry++;
125
126                 if (entry >= TRACE_ARRAY_SIZE)
127                         /* spu_samples is full */
128                         break;
129
130                 trace_addr = cbe_read_pm(cpu, trace_address);
131         }
132
133         return entry;
134 }
135
136
137 static enum hrtimer_restart profile_spus(struct hrtimer *timer)
138 {
139         ktime_t kt;
140         int cpu, node, k, num_samples, spu_num;
141
142         if (!spu_prof_running)
143                 goto stop;
144
145         for_each_online_cpu(cpu) {
146                 if (cbe_get_hw_thread_id(cpu))
147                         continue;
148
149                 node = cbe_cpu_to_node(cpu);
150
151                 /* There should only be one kernel thread at a time processing
152                  * the samples.  In the very unlikely case that the processing
153                  * is taking a very long time and multiple kernel threads are
154                  * started to process the samples.  Make sure only one kernel
155                  * thread is working on the samples array at a time.  The
156                  * sample array must be loaded and then processed for a given
157                  * cpu.  The sample array is not per cpu.
158                  */
159                 spin_lock_irqsave(&oprof_spu_smpl_arry_lck,
160                                   oprof_spu_smpl_arry_lck_flags);
161                 num_samples = cell_spu_pc_collection(cpu);
162
163                 if (num_samples == 0) {
164                         spin_unlock_irqrestore(&oprof_spu_smpl_arry_lck,
165                                                oprof_spu_smpl_arry_lck_flags);
166                         continue;
167                 }
168
169                 for (k = 0; k < SPUS_PER_NODE; k++) {
170                         spu_num = k + (node * SPUS_PER_NODE);
171                         spu_sync_buffer(spu_num,
172                                         samples + (k * TRACE_ARRAY_SIZE),
173                                         num_samples);
174                 }
175
176                 spin_unlock_irqrestore(&oprof_spu_smpl_arry_lck,
177                                        oprof_spu_smpl_arry_lck_flags);
178
179         }
180         smp_wmb();      /* insure spu event buffer updates are written */
181                         /* don't want events intermingled... */
182
183         kt = ktime_set(0, profiling_interval);
184         if (!spu_prof_running)
185                 goto stop;
186         hrtimer_forward(timer, timer->base->get_time(), kt);
187         return HRTIMER_RESTART;
188
189  stop:
190         printk(KERN_INFO "SPU_PROF: spu-prof timer ending\n");
191         return HRTIMER_NORESTART;
192 }
193
194 static struct hrtimer timer;
195 /*
196  * Entry point for SPU cycle profiling.
197  * NOTE:  SPU profiling is done system-wide, not per-CPU.
198  *
199  * cycles_reset is the count value specified by the user when
200  * setting up OProfile to count SPU_CYCLES.
201  */
202 int start_spu_profiling_cycles(unsigned int cycles_reset)
203 {
204         ktime_t kt;
205
206         pr_debug("timer resolution: %lu\n", TICK_NSEC);
207         kt = ktime_set(0, profiling_interval);
208         hrtimer_init(&timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
209         hrtimer_set_expires(&timer, kt);
210         timer.function = profile_spus;
211
212         /* Allocate arrays for collecting SPU PC samples */
213         samples = kzalloc(SPUS_PER_NODE *
214                           TRACE_ARRAY_SIZE * sizeof(u32), GFP_KERNEL);
215
216         if (!samples)
217                 return -ENOMEM;
218
219         spu_prof_running = 1;
220         hrtimer_start(&timer, kt, HRTIMER_MODE_REL);
221         schedule_delayed_work(&spu_work, DEFAULT_TIMER_EXPIRE);
222
223         return 0;
224 }
225
226 /*
227  * Entry point for SPU event profiling.
228  * NOTE:  SPU profiling is done system-wide, not per-CPU.
229  *
230  * cycles_reset is the count value specified by the user when
231  * setting up OProfile to count SPU_CYCLES.
232  */
233 void start_spu_profiling_events(void)
234 {
235         spu_prof_running = 1;
236         schedule_delayed_work(&spu_work, DEFAULT_TIMER_EXPIRE);
237
238         return;
239 }
240
241 void stop_spu_profiling_cycles(void)
242 {
243         spu_prof_running = 0;
244         hrtimer_cancel(&timer);
245         kfree(samples);
246         pr_debug("SPU_PROF: stop_spu_profiling_cycles issued\n");
247 }
248
249 void stop_spu_profiling_events(void)
250 {
251         spu_prof_running = 0;
252 }