Pileus Git - ~andy/linux/blob - arch/x86/kernel/cpu/cpufreq/gx-suspmod.c

   1 /*
   2  *      Cyrix MediaGX and NatSemi Geode Suspend Modulation
   3  *      (C) 2002 Zwane Mwaikambo <zwane@commfireservices.com>
   4  *      (C) 2002 Hiroshi Miura   <miura@da-cha.org>
   5  *      All Rights Reserved
   6  *
   7  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
   8  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  *      version 2 as published by the Free Software Foundation
  10  *
  11  *      The author(s) of this software shall not be held liable for damages
  12  *      of any nature resulting due to the use of this software. This
  13  *      software is provided AS-IS with no warranties.
  14  *
  15  * Theoretical note:
  16  *
  17  *      (see Geode(tm) CS5530 manual (rev.4.1) page.56)
  18  *
  19  *      CPU frequency control on NatSemi Geode GX1/GXLV processor and CS55x0
  20  *      are based on Suspend Modulation.
  21  *
  22  *      Suspend Modulation works by asserting and de-asserting the SUSP# pin
  23  *      to CPU(GX1/GXLV) for configurable durations. When asserting SUSP#
  24  *      the CPU enters an idle state. GX1 stops its core clock when SUSP# is
  25  *      asserted then power consumption is reduced.
  26  *
  27  *      Suspend Modulation's OFF/ON duration are configurable
  28  *      with 'Suspend Modulation OFF Count Register'
  29  *      and 'Suspend Modulation ON Count Register'.
  30  *      These registers are 8bit counters that represent the number of
  31  *      32us intervals which the SUSP# pin is asserted(ON)/de-asserted(OFF)
  32  *      to the processor.
  33  *
  34  *      These counters define a ratio which is the effective frequency
  35  *      of operation of the system.
  36  *
  37  *                             OFF Count
  38  *      F_eff = Fgx * ----------------------
  39  *                      OFF Count + ON Count
  40  *
  41  *      0 <= On Count, Off Count <= 255
  42  *
  43  *      From these limits, we can get register values
  44  *
  45  *      off_duration + on_duration <= MAX_DURATION
  46  *      on_duration = off_duration * (stock_freq - freq) / freq
  47  *
  48  *      off_duration  =  (freq * DURATION) / stock_freq
  49  *      on_duration = DURATION - off_duration
  50  *
  51  *
  52  *---------------------------------------------------------------------------
  53  *
  54  * ChangeLog:
  55  *      Dec. 12, 2003   Hiroshi Miura <miura@da-cha.org>
  56  *              - fix on/off register mistake
  57  *              - fix cpu_khz calc when it stops cpu modulation.
  58  *
  59  *      Dec. 11, 2002   Hiroshi Miura <miura@da-cha.org>
  60  *              - rewrite for Cyrix MediaGX Cx5510/5520 and
  61  *                NatSemi Geode Cs5530(A).
  62  *
  63  *      Jul. ??, 2002  Zwane Mwaikambo <zwane@commfireservices.com>
  64  *              - cs5530_mod patch for 2.4.19-rc1.
  65  *
  66  *---------------------------------------------------------------------------
  67  *
  68  * Todo
  69  *      Test on machines with 5510, 5530, 5530A
  70  */
  71
  72 /************************************************************************
  73  *                      Suspend Modulation - Definitions                *
  74  ************************************************************************/
  75
  76 #include <linux/kernel.h>
  77 #include <linux/module.h>
  78 #include <linux/init.h>
  79 #include <linux/smp.h>
  80 #include <linux/cpufreq.h>
  81 #include <linux/pci.h>
  82 #include <linux/errno.h>
  83
  84 #include <asm/processor-cyrix.h>
  85
  86 /* PCI config registers, all at F0 */
  87 #define PCI_PMER1       0x80    /* power management enable register 1 */
  88 #define PCI_PMER2       0x81    /* power management enable register 2 */
  89 #define PCI_PMER3       0x82    /* power management enable register 3 */
  90 #define PCI_IRQTC       0x8c    /* irq speedup timer counter register:typical 2 to 4ms */
  91 #define PCI_VIDTC       0x8d    /* video speedup timer counter register: typical 50 to 100ms */
  92 #define PCI_MODOFF      0x94    /* suspend modulation OFF counter register, 1 = 32us */
  93 #define PCI_MODON       0x95    /* suspend modulation ON counter register */
  94 #define PCI_SUSCFG      0x96    /* suspend configuration register */
  95
  96 /* PMER1 bits */
  97 #define GPM             (1<<0)  /* global power management */
  98 #define GIT             (1<<1)  /* globally enable PM device idle timers */
  99 #define GTR             (1<<2)  /* globally enable IO traps */
 100 #define IRQ_SPDUP       (1<<3)  /* disable clock throttle during interrupt handling */
 101 #define VID_SPDUP       (1<<4)  /* disable clock throttle during vga video handling */
 102
 103 /* SUSCFG bits */
 104 #define SUSMOD          (1<<0)  /* enable/disable suspend modulation */
 105 /* the below is supported only with cs5530 (after rev.1.2)/cs5530A */
 106 #define SMISPDUP        (1<<1)  /* select how SMI re-enable suspend modulation: */
 107                                 /* IRQTC timer or read SMI speedup disable reg.(F1BAR[08-09h]) */
 108 #define SUSCFG          (1<<2)  /* enable powering down a GXLV processor. "Special 3Volt Suspend" mode */
 109 /* the below is supported only with cs5530A */
 110 #define PWRSVE_ISA      (1<<3)  /* stop ISA clock  */
 111 #define PWRSVE          (1<<4)  /* active idle */
 112
 113 struct gxfreq_params {
 114         u8 on_duration;
 115         u8 off_duration;
 116         u8 pci_suscfg;
 117         u8 pci_pmer1;
 118         u8 pci_pmer2;
 119         struct pci_dev *cs55x0;
 120 };
 121
 122 static struct gxfreq_params *gx_params;
 123 static int stock_freq;
 124
 125 /* PCI bus clock - defaults to 30.000 if cpu_khz is not available */
 126 static int pci_busclk;
 127 module_param(pci_busclk, int, 0444);
 128
 129 /* maximum duration for which the cpu may be suspended
 130  * (32us * MAX_DURATION). If no parameter is given, this defaults
 131  * to 255.
 132  * Note that this leads to a maximum of 8 ms(!) where the CPU clock
 133  * is suspended -- processing power is just 0.39% of what it used to be,
 134  * though. 781.25 kHz(!) for a 200 MHz processor -- wow. */
 135 static int max_duration = 255;
 136 module_param(max_duration, int, 0444);
 137
 138 /* For the default policy, we want at least some processing power
 139  * - let's say 5%. (min = maxfreq / POLICY_MIN_DIV)
 140  */
 141 #define POLICY_MIN_DIV 20
 142
 143
 144 #define dprintk(msg...) cpufreq_debug_printk(CPUFREQ_DEBUG_DRIVER, \
 145                 "gx-suspmod", msg)
 146
 147 /**
 148  * we can detect a core multipiler from dir0_lsb
 149  * from GX1 datasheet p.56,
 150  *      MULT[3:0]:
 151  *      0000 = SYSCLK multiplied by 4 (test only)
 152  *      0001 = SYSCLK multiplied by 10
 153  *      0010 = SYSCLK multiplied by 4
 154  *      0011 = SYSCLK multiplied by 6
 155  *      0100 = SYSCLK multiplied by 9
 156  *      0101 = SYSCLK multiplied by 5
 157  *      0110 = SYSCLK multiplied by 7
 158  *      0111 = SYSCLK multiplied by 8
 159  *              of 33.3MHz
 160  **/
 161 static int gx_freq_mult[16] = {
 162                 4, 10, 4, 6, 9, 5, 7, 8,
 163                 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
 164 };
 165
 166
 167 /****************************************************************
 168  *      Low Level chipset interface                             *
 169  ****************************************************************/
 170 static struct pci_device_id gx_chipset_tbl[] __initdata = {
 171         { PCI_VENDOR_ID_CYRIX, PCI_DEVICE_ID_CYRIX_5530_LEGACY,
 172                 PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID },
 173         { PCI_VENDOR_ID_CYRIX, PCI_DEVICE_ID_CYRIX_5520,
 174                 PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID },
 175         { PCI_VENDOR_ID_CYRIX, PCI_DEVICE_ID_CYRIX_5510,
 176                 PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID },
 177         { 0, },
 178 };
 179
 180 static void gx_write_byte(int reg, int value)
 181 {
 182         pci_write_config_byte(gx_params->cs55x0, reg, value);
 183 }
 184
 185 /**
 186  * gx_detect_chipset:
 187  *
 188  **/
 189 static __init struct pci_dev *gx_detect_chipset(void)
 190 {
 191         struct pci_dev *gx_pci = NULL;
 192
 193         /* check if CPU is a MediaGX or a Geode. */
 194         if ((boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_NSC) &&
 195             (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_CYRIX)) {
 196                 dprintk("error: no MediaGX/Geode processor found!\n");
 197                 return NULL;
 198         }
 199
 200         /* detect which companion chip is used */
 201         while ((gx_pci = pci_get_device(PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, gx_pci)) != NULL) {
 202                 if ((pci_match_id(gx_chipset_tbl, gx_pci)) != NULL)
 203                         return gx_pci;
 204         }
 205
 206         dprintk("error: no supported chipset found!\n");
 207         return NULL;
 208 }
 209
 210 /**
 211  * gx_get_cpuspeed:
 212  *
 213  * Finds out at which efficient frequency the Cyrix MediaGX/NatSemi
 214  * Geode CPU runs.
 215  */
 216 static unsigned int gx_get_cpuspeed(unsigned int cpu)
 217 {
 218         if ((gx_params->pci_suscfg & SUSMOD) == 0)
 219                 return stock_freq;
 220
 221         return (stock_freq * gx_params->off_duration)
 222                 / (gx_params->on_duration + gx_params->off_duration);
 223 }
 224
 225 /**
 226  *      gx_validate_speed:
 227  *      determine current cpu speed
 228  *
 229  **/
 230
 231 static unsigned int gx_validate_speed(unsigned int khz, u8 *on_duration,
 232                 u8 *off_duration)
 233 {
 234         unsigned int i;
 235         u8 tmp_on, tmp_off;
 236         int old_tmp_freq = stock_freq;
 237         int tmp_freq;
 238
 239         *off_duration = 1;
 240         *on_duration = 0;
 241
 242         for (i = max_duration; i > 0; i--) {
 243                 tmp_off = ((khz * i) / stock_freq) & 0xff;
 244                 tmp_on = i - tmp_off;
 245                 tmp_freq = (stock_freq * tmp_off) / i;
 246                 /* if this relation is closer to khz, use this. If it's equal,
 247                  * prefer it, too - lower latency */
 248                 if (abs(tmp_freq - khz) <= abs(old_tmp_freq - khz)) {
 249                         *on_duration = tmp_on;
 250                         *off_duration = tmp_off;
 251                         old_tmp_freq = tmp_freq;
 252                 }
 253         }
 254
 255         return old_tmp_freq;
 256 }
 257
 258
 259 /**
 260  * gx_set_cpuspeed:
 261  * set cpu speed in khz.
 262  **/
 263
 264 static void gx_set_cpuspeed(unsigned int khz)
 265 {
 266         u8 suscfg, pmer1;
 267         unsigned int new_khz;
 268         unsigned long flags;
 269         struct cpufreq_freqs freqs;
 270
 271         freqs.cpu = 0;
 272         freqs.old = gx_get_cpuspeed(0);
 273
 274         new_khz = gx_validate_speed(khz, &gx_params->on_duration,
 275                         &gx_params->off_duration);
 276
 277         freqs.new = new_khz;
 278
 279         cpufreq_notify_transition(&freqs, CPUFREQ_PRECHANGE);
 280         local_irq_save(flags);
 281
 282
 283
 284         if (new_khz != stock_freq) {
 285                 /* if new khz == 100% of CPU speed, it is special case */
 286                 switch (gx_params->cs55x0->device) {
 287                 case PCI_DEVICE_ID_CYRIX_5530_LEGACY:
 288                         pmer1 = gx_params->pci_pmer1 | IRQ_SPDUP | VID_SPDUP;
 289                         /* FIXME: need to test other values -- Zwane,Miura */
 290                         /* typical 2 to 4ms */
 291                         gx_write_byte(PCI_IRQTC, 4);
 292                         /* typical 50 to 100ms */
 293                         gx_write_byte(PCI_VIDTC, 100);
 294                         gx_write_byte(PCI_PMER1, pmer1);
 295
 296                         if (gx_params->cs55x0->revision < 0x10) {
 297                                 /* CS5530(rev 1.2, 1.3) */
 298                                 suscfg = gx_params->pci_suscfg|SUSMOD;
 299                         } else {
 300                                 /* CS5530A,B.. */
 301                                 suscfg = gx_params->pci_suscfg|SUSMOD|PWRSVE;
 302                         }
 303                         break;
 304                 case PCI_DEVICE_ID_CYRIX_5520:
 305                 case PCI_DEVICE_ID_CYRIX_5510:
 306                         suscfg = gx_params->pci_suscfg | SUSMOD;
 307                         break;
 308                 default:
 309                         local_irq_restore(flags);
 310                         dprintk("fatal: try to set unknown chipset.\n");
 311                         return;
 312                 }
 313         } else {
 314                 suscfg = gx_params->pci_suscfg & ~(SUSMOD);
 315                 gx_params->off_duration = 0;
 316                 gx_params->on_duration = 0;
 317                 dprintk("suspend modulation disabled: cpu runs 100%% speed.\n");
 318         }
 319
 320         gx_write_byte(PCI_MODOFF, gx_params->off_duration);
 321         gx_write_byte(PCI_MODON, gx_params->on_duration);
 322
 323         gx_write_byte(PCI_SUSCFG, suscfg);
 324         pci_read_config_byte(gx_params->cs55x0, PCI_SUSCFG, &suscfg);
 325
 326         local_irq_restore(flags);
 327
 328         gx_params->pci_suscfg = suscfg;
 329
 330         cpufreq_notify_transition(&freqs, CPUFREQ_POSTCHANGE);
 331
 332         dprintk("suspend modulation w/ duration of ON:%d us, OFF:%d us\n",
 333                 gx_params->on_duration * 32, gx_params->off_duration * 32);
 334         dprintk("suspend modulation w/ clock speed: %d kHz.\n", freqs.new);
 335 }
 336
 337 /****************************************************************
 338  *             High level functions                             *
 339  ****************************************************************/
 340
 341 /*
 342  *      cpufreq_gx_verify: test if frequency range is valid
 343  *
 344  *      This function checks if a given frequency range in kHz is valid
 345  *      for the hardware supported by the driver.
 346  */
 347
 348 static int cpufreq_gx_verify(struct cpufreq_policy *policy)
 349 {
 350         unsigned int tmp_freq = 0;
 351         u8 tmp1, tmp2;
 352
 353         if (!stock_freq || !policy)
 354                 return -EINVAL;
 355
 356         policy->cpu = 0;
 357         cpufreq_verify_within_limits(policy, (stock_freq / max_duration),
 358                         stock_freq);
 359
 360         /* it needs to be assured that at least one supported frequency is
 361          * within policy->min and policy->max. If it is not, policy->max
 362          * needs to be increased until one freuqency is supported.
 363          * policy->min may not be decreased, though. This way we guarantee a
 364          * specific processing capacity.
 365          */
 366         tmp_freq = gx_validate_speed(policy->min, &tmp1, &tmp2);
 367         if (tmp_freq < policy->min)
 368                 tmp_freq += stock_freq / max_duration;
 369         policy->min = tmp_freq;
 370         if (policy->min > policy->max)
 371                 policy->max = tmp_freq;
 372         tmp_freq = gx_validate_speed(policy->max, &tmp1, &tmp2);
 373         if (tmp_freq > policy->max)
 374                 tmp_freq -= stock_freq / max_duration;
 375         policy->max = tmp_freq;
 376         if (policy->max < policy->min)
 377                 policy->max = policy->min;
 378         cpufreq_verify_within_limits(policy, (stock_freq / max_duration),
 379                         stock_freq);
 380
 381         return 0;
 382 }
 383
 384 /*
 385  *      cpufreq_gx_target:
 386  *
 387  */
 388 static int cpufreq_gx_target(struct cpufreq_policy *policy,
 389                              unsigned int target_freq,
 390                              unsigned int relation)
 391 {
 392         u8 tmp1, tmp2;
 393         unsigned int tmp_freq;
 394
 395         if (!stock_freq || !policy)
 396                 return -EINVAL;
 397
 398         policy->cpu = 0;
 399
 400         tmp_freq = gx_validate_speed(target_freq, &tmp1, &tmp2);
 401         while (tmp_freq < policy->min) {
 402                 tmp_freq += stock_freq / max_duration;
 403                 tmp_freq = gx_validate_speed(tmp_freq, &tmp1, &tmp2);
 404         }
 405         while (tmp_freq > policy->max) {
 406                 tmp_freq -= stock_freq / max_duration;
 407                 tmp_freq = gx_validate_speed(tmp_freq, &tmp1, &tmp2);
 408         }
 409
 410         gx_set_cpuspeed(tmp_freq);
 411
 412         return 0;
 413 }
 414
 415 static int cpufreq_gx_cpu_init(struct cpufreq_policy *policy)
 416 {
 417         unsigned int maxfreq, curfreq;
 418
 419         if (!policy || policy->cpu != 0)
 420                 return -ENODEV;
 421
 422         /* determine maximum frequency */
 423         if (pci_busclk)
 424                 maxfreq = pci_busclk * gx_freq_mult[getCx86(CX86_DIR1) & 0x0f];
 425         else if (cpu_khz)
 426                 maxfreq = cpu_khz;
 427         else
 428                 maxfreq = 30000 * gx_freq_mult[getCx86(CX86_DIR1) & 0x0f];
 429
 430         stock_freq = maxfreq;
 431         curfreq = gx_get_cpuspeed(0);
 432
 433         dprintk("cpu max frequency is %d.\n", maxfreq);
 434         dprintk("cpu current frequency is %dkHz.\n", curfreq);
 435
 436         /* setup basic struct for cpufreq API */
 437         policy->cpu = 0;
 438
 439         if (max_duration < POLICY_MIN_DIV)
 440                 policy->min = maxfreq / max_duration;
 441         else
 442                 policy->min = maxfreq / POLICY_MIN_DIV;
 443         policy->max = maxfreq;
 444         policy->cur = curfreq;
 445         policy->cpuinfo.min_freq = maxfreq / max_duration;
 446         policy->cpuinfo.max_freq = maxfreq;
 447         policy->cpuinfo.transition_latency = CPUFREQ_ETERNAL;
 448
 449         return 0;
 450 }
 451
 452 /*
 453  * cpufreq_gx_init:
 454  *   MediaGX/Geode GX initialize cpufreq driver
 455  */
 456 static struct cpufreq_driver gx_suspmod_driver = {
 457         .get            = gx_get_cpuspeed,
 458         .verify         = cpufreq_gx_verify,
 459         .target         = cpufreq_gx_target,
 460         .init           = cpufreq_gx_cpu_init,
 461         .name           = "gx-suspmod",
 462         .owner          = THIS_MODULE,
 463 };
 464
 465 static int __init cpufreq_gx_init(void)
 466 {
 467         int ret;
 468         struct gxfreq_params *params;
 469         struct pci_dev *gx_pci;
 470
 471         /* Test if we have the right hardware */
 472         gx_pci = gx_detect_chipset();
 473         if (gx_pci == NULL)
 474                 return -ENODEV;
 475
 476         /* check whether module parameters are sane */
 477         if (max_duration > 0xff)
 478                 max_duration = 0xff;
 479
 480         dprintk("geode suspend modulation available.\n");
 481
 482         params = kzalloc(sizeof(struct gxfreq_params), GFP_KERNEL);
 483         if (params == NULL)
 484                 return -ENOMEM;
 485
 486         params->cs55x0 = gx_pci;
 487         gx_params = params;
 488
 489         /* keep cs55x0 configurations */
 490         pci_read_config_byte(params->cs55x0, PCI_SUSCFG, &(params->pci_suscfg));
 491         pci_read_config_byte(params->cs55x0, PCI_PMER1, &(params->pci_pmer1));
 492         pci_read_config_byte(params->cs55x0, PCI_PMER2, &(params->pci_pmer2));
 493         pci_read_config_byte(params->cs55x0, PCI_MODON, &(params->on_duration));
 494         pci_read_config_byte(params->cs55x0, PCI_MODOFF,
 495                         &(params->off_duration));
 496
 497         ret = cpufreq_register_driver(&gx_suspmod_driver);
 498         if (ret) {
 499                 kfree(params);
 500                 return ret;                   /* register error! */
 501         }
 502
 503         return 0;
 504 }
 505
 506 static void __exit cpufreq_gx_exit(void)
 507 {
 508         cpufreq_unregister_driver(&gx_suspmod_driver);
 509         pci_dev_put(gx_params->cs55x0);
 510         kfree(gx_params);
 511 }
 512
 513 MODULE_AUTHOR("Hiroshi Miura <miura@da-cha.org>");
 514 MODULE_DESCRIPTION("Cpufreq driver for Cyrix MediaGX and NatSemi Geode");
 515 MODULE_LICENSE("GPL");
 516
 517 module_init(cpufreq_gx_init);
 518 module_exit(cpufreq_gx_exit);
 519