arch/ia64/kernel/smpboot.c

   1 /*
   2  * SMP boot-related support
   3  *
   4  * Copyright (C) 1998-2003 Hewlett-Packard Co
   5  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
   6  *
   7  * 01/05/16 Rohit Seth <rohit.seth@intel.com>   Moved SMP booting functions from smp.c to here.
   8  * 01/04/27 David Mosberger <davidm@hpl.hp.com> Added ITC synching code.
   9  */
  10
  11
  12 #define __KERNEL_SYSCALLS__
  13
  14 #include <linux/config.h>
  15
  16 #include <linux/bootmem.h>
  17 #include <linux/delay.h>
  18 #include <linux/init.h>
  19 #include <linux/interrupt.h>
  20 #include <linux/irq.h>
  21 #include <linux/kernel.h>
  22 #include <linux/kernel_stat.h>
  23 #include <linux/mm.h>
  24 #include <linux/smp.h>
  25 #include <linux/smp_lock.h>
  26 #include <linux/spinlock.h>
  27 #include <linux/efi.h>
  28
  29 #include <asm/atomic.h>
  30 #include <asm/bitops.h>
  31 #include <asm/cache.h>
  32 #include <asm/current.h>
  33 #include <asm/delay.h>
  34 #include <asm/io.h>
  35 #include <asm/irq.h>
  36 #include <asm/machvec.h>
  37 #include <asm/mca.h>
  38 #include <asm/page.h>
  39 #include <asm/pgalloc.h>
  40 #include <asm/pgtable.h>
  41 #include <asm/processor.h>
  42 #include <asm/ptrace.h>
  43 #include <asm/sal.h>
  44 #include <asm/system.h>
  45 #include <asm/unistd.h>
  46
  47 #define SMP_DEBUG 0
  48
  49 #if SMP_DEBUG
  50 #define Dprintk(x...)  printk(x)
  51 #else
  52 #define Dprintk(x...)
  53 #endif
  54
  55
  56 /*
  57  * ITC synchronization related stuff:
  58  */
  59 #define MASTER  0
  60 #define SLAVE   (SMP_CACHE_BYTES/8)
  61
  62 #define NUM_ROUNDS      64      /* magic value */
  63 #define NUM_ITERS       5       /* likewise */
  64
  65 static spinlock_t itc_sync_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
  66 static volatile unsigned long go[SLAVE + 1];
  67
  68 #define DEBUG_ITC_SYNC  0
  69
  70 extern void __init calibrate_delay (void);
  71 extern void start_ap (void);
  72 extern unsigned long ia64_iobase;
  73
  74 int cpucount;
  75
  76 /* Setup configured maximum number of CPUs to activate */
  77 static int max_cpus = -1;
  78
  79 /* Total count of live CPUs */
  80 int smp_num_cpus = 1;
  81
  82 /* Bitmask of currently online CPUs */
  83 volatile unsigned long cpu_online_map;
  84
  85 /* which logical CPU number maps to which CPU (physical APIC ID) */
  86 volatile int ia64_cpu_to_sapicid[NR_CPUS];
  87
  88 static volatile unsigned long cpu_callin_map;
  89
  90 struct smp_boot_data smp_boot_data __initdata;
  91
  92 /* Set when the idlers are all forked */
  93 int smp_threads_ready;
  94
  95 unsigned long ap_wakeup_vector = -1; /* External Int use to wakeup APs */
  96
  97 char __initdata no_int_routing;
  98
  99 unsigned char smp_int_redirect; /* are INT and IPI redirectable by the chipset? */
 100
 101 /*
 102  * Setup routine for controlling SMP activation
 103  *
 104  * Command-line option of "nosmp" or "maxcpus=0" will disable SMP
 105  * activation entirely (the MPS table probe still happens, though).
 106  *
 107  * Command-line option of "maxcpus=<NUM>", where <NUM> is an integer
 108  * greater than 0, limits the maximum number of CPUs activated in
 109  * SMP mode to <NUM>.
 110  */
 111
 112 static int __init
 113 nosmp (char *str)
 114 {
 115         max_cpus = 0;
 116         return 1;
 117 }
 118
 119 __setup("nosmp", nosmp);
 120
 121 static int __init
 122 maxcpus (char *str)
 123 {
 124         get_option(&str, &max_cpus);
 125         return 1;
 126 }
 127
 128 __setup("maxcpus=", maxcpus);
 129
 130 static int __init
 131 nointroute (char *str)
 132 {
 133         no_int_routing = 1;
 134         return 1;
 135 }
 136
 137 __setup("nointroute", nointroute);
 138
 139 void
 140 sync_master (void *arg)
 141 {
 142         unsigned long flags, i;
 143
 144         go[MASTER] = 0;
 145
 146         local_irq_save(flags);
 147         {
 148                 for (i = 0; i < NUM_ROUNDS*NUM_ITERS; ++i) {
 149                         while (!go[MASTER]);
 150                         go[MASTER] = 0;
 151                         go[SLAVE] = ia64_get_itc();
 152                 }
 153         }
 154         local_irq_restore(flags);
 155 }
 156
 157 /*
 158  * Return the number of cycles by which our itc differs from the itc on the master
 159  * (time-keeper) CPU.  A positive number indicates our itc is ahead of the master,
 160  * negative that it is behind.
 161  */
 162 static inline long
 163 get_delta (long *rt, long *master)
 164 {
 165         unsigned long best_t0 = 0, best_t1 = ~0UL, best_tm = 0;
 166         unsigned long tcenter, t0, t1, tm;
 167         long i;
 168
 169         for (i = 0; i < NUM_ITERS; ++i) {
 170                 t0 = ia64_get_itc();
 171                 go[MASTER] = 1;
 172                 while (!(tm = go[SLAVE]));
 173                 go[SLAVE] = 0;
 174                 t1 = ia64_get_itc();
 175
 176                 if (t1 - t0 < best_t1 - best_t0)
 177                         best_t0 = t0, best_t1 = t1, best_tm = tm;
 178         }
 179
 180         *rt = best_t1 - best_t0;
 181         *master = best_tm - best_t0;
 182
 183         /* average best_t0 and best_t1 without overflow: */
 184         tcenter = (best_t0/2 + best_t1/2);
 185         if (best_t0 % 2 + best_t1 % 2 == 2)
 186                 ++tcenter;
 187         return tcenter - best_tm;
 188 }
 189
 190 /*
 191  * Synchronize ar.itc of the current (slave) CPU with the ar.itc of the MASTER CPU
 192  * (normally the time-keeper CPU).  We use a closed loop to eliminate the possibility of
 193  * unaccounted-for errors (such as getting a machine check in the middle of a calibration
 194  * step).  The basic idea is for the slave to ask the master what itc value it has and to
 195  * read its own itc before and after the master responds.  Each iteration gives us three
 196  * timestamps:
 197  *
 198  *      slave           master
 199  *
 200  *      t0 ---\
 201  *             ---\
 202  *                 --->
 203  *                      tm
 204  *                 /---
 205  *             /---
 206  *      t1 <---
 207  *
 208  *
 209  * The goal is to adjust the slave's ar.itc such that tm falls exactly half-way between t0
 210  * and t1.  If we achieve this, the clocks are synchronized provided the interconnect
 211  * between the slave and the master is symmetric.  Even if the interconnect were
 212  * asymmetric, we would still know that the synchronization error is smaller than the
 213  * roundtrip latency (t0 - t1).
 214  *
 215  * When the interconnect is quiet and symmetric, this lets us synchronize the itc to
 216  * within one or two cycles.  However, we can only *guarantee* that the synchronization is
 217  * accurate to within a round-trip time, which is typically in the range of several
 218  * hundred cycles (e.g., ~500 cycles).  In practice, this means that the itc's are usually
 219  * almost perfectly synchronized, but we shouldn't assume that the accuracy is much better
 220  * than half a micro second or so.
 221  */
 222 void
 223 ia64_sync_itc (unsigned int master)
 224 {
 225         long i, delta, adj, adjust_latency = 0, done = 0;
 226         unsigned long flags, rt, master_time_stamp, bound;
 227 #if DEBUG_ITC_SYNC
 228         struct {
 229                 long rt;        /* roundtrip time */
 230                 long master;    /* master's timestamp */
 231                 long diff;      /* difference between midpoint and master's timestamp */
 232                 long lat;       /* estimate of itc adjustment latency */
 233         } t[NUM_ROUNDS];
 234 #endif
 235
 236         go[MASTER] = 1;
 237
 238         if (smp_call_function_single(master, sync_master, NULL, 1, 0) < 0) {
 239                 printk(KERN_ERR "sync_itc: failed to get attention of CPU %u!\n", master);
 240                 return;
 241         }
 242
 243         while (go[MASTER]);     /* wait for master to be ready */
 244
 245         spin_lock_irqsave(&itc_sync_lock, flags);
 246         {
 247                 for (i = 0; i < NUM_ROUNDS; ++i) {
 248                         delta = get_delta(&rt, &master_time_stamp);
 249                         if (delta == 0) {
 250                                 done = 1;       /* let's lock on to this... */
 251                                 bound = rt;
 252                         }
 253
 254                         if (!done) {
 255                                 if (i > 0) {
 256                                         adjust_latency += -delta;
 257                                         adj = -delta + adjust_latency/4;
 258                                 } else
 259                                         adj = -delta;
 260
 261                                 ia64_set_itc(ia64_get_itc() + adj);
 262                         }
 263 #if DEBUG_ITC_SYNC
 264                         t[i].rt = rt;
 265                         t[i].master = master_time_stamp;
 266                         t[i].diff = delta;
 267                         t[i].lat = adjust_latency/4;
 268 #endif
 269                 }
 270         }
 271         spin_unlock_irqrestore(&itc_sync_lock, flags);
 272
 273 #if DEBUG_ITC_SYNC
 274         for (i = 0; i < NUM_ROUNDS; ++i)
 275                 printk("rt=%5ld master=%5ld diff=%5ld adjlat=%5ld\n",
 276                        t[i].rt, t[i].master, t[i].diff, t[i].lat);
 277 #endif
 278
 279         printk(KERN_INFO "CPU %d: synchronized ITC with CPU %u (last diff %ld cycles, "
 280                "maxerr %lu cycles)\n", smp_processor_id(), master, delta, rt);
 281 }
 282
 283 /*
 284  * Ideally sets up per-cpu profiling hooks.  Doesn't do much now...
 285  */
 286 static inline void __init
 287 smp_setup_percpu_timer (void)
 288 {
 289         local_cpu_data->prof_counter = 1;
 290         local_cpu_data->prof_multiplier = 1;
 291 }
 292
 293 /*
 294  * Architecture specific routine called by the kernel just before init is
 295  * fired off. This allows the BP to have everything in order [we hope].
 296  * At the end of this all the APs will hit the system scheduling and off
 297  * we go. Each AP will jump through the kernel
 298  * init into idle(). At this point the scheduler will one day take over
 299  * and give them jobs to do. smp_callin is a standard routine
 300  * we use to track CPUs as they power up.
 301  */
 302
 303 static volatile atomic_t smp_commenced = ATOMIC_INIT(0);
 304
 305 void __init
 306 smp_commence (void)
 307 {
 308         /*
 309          * Lets the callins below out of their loop.
 310          */
 311         Dprintk("Setting commenced=1, go go go\n");
 312
 313         wmb();
 314         atomic_set(&smp_commenced,1);
 315 }
 316
 317
 318 static void __init
 319 smp_callin (void)
 320 {
 321         int cpuid, phys_id;
 322         extern void ia64_init_itm(void);
 323         extern void ia64_cpu_local_tick(void);
 324
 325 #ifdef CONFIG_PERFMON
 326         extern void pfm_init_percpu(void);
 327 #endif
 328
 329         cpuid = smp_processor_id();
 330         phys_id = hard_smp_processor_id();
 331
 332         if (test_and_set_bit(cpuid, &cpu_online_map)) {
 333                 printk(KERN_ERR "huh, phys CPU#0x%x, CPU#0x%x already present??\n",
 334                        phys_id, cpuid);
 335                 BUG();
 336         }
 337
 338         smp_setup_percpu_timer();
 339
 340         /*
 341          * Get our bogomips.
 342          */
 343         ia64_init_itm();
 344
 345         /*
 346          * Set I/O port base per CPU
 347          */
 348         ia64_set_kr(IA64_KR_IO_BASE, __pa(ia64_iobase));
 349
 350 #ifdef CONFIG_IA64_MCA
 351         ia64_mca_cmc_vector_setup();    /* Setup vector on AP & enable */
 352 #endif
 353
 354 #ifdef CONFIG_PERFMON
 355         pfm_init_percpu();
 356 #endif
 357
 358         local_irq_enable();
 359         calibrate_delay();
 360         local_cpu_data->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 361
 362         if (!(sal_platform_features & IA64_SAL_PLATFORM_FEATURE_ITC_DRIFT)) {
 363                 /*
 364                  * Synchronize the ITC with the BP.  Need to do this after irqs are
 365                  * enabled because ia64_sync_itc() calls smp_call_function_single(), which
 366                  * calls spin_unlock_bh(), which calls spin_unlock_bh(), which calls
 367                  * local_bh_enable(), which bugs out if irqs are not enabled...
 368                  */
 369                 Dprintk("Going to syncup ITC with BP.\n");
 370                 ia64_sync_itc(0);
 371
 372                 /*
 373                  * Make sure we didn't sync the itc ahead of the next
 374                  * timer interrupt, if so, just reset it.
 375                  */
 376                 if (time_after(ia64_get_itc(),local_cpu_data->itm_next)) {
 377                         Dprintk("oops, jumped a timer.\n");
 378                         ia64_cpu_local_tick();
 379                 }
 380         }
 381
 382         /*
 383          * Allow the master to continue.
 384          */
 385         set_bit(cpuid, &cpu_callin_map);
 386         Dprintk("Stack on CPU %d at about %p\n",cpuid, &cpuid);
 387 }
 388
 389
 390 /*
 391  * Activate a secondary processor.  head.S calls this.
 392  */
 393 int __init
 394 start_secondary (void *unused)
 395 {
 396         extern int cpu_idle (void);
 397
 398         Dprintk("start_secondary: starting CPU 0x%x\n", hard_smp_processor_id());
 399         efi_map_pal_code();
 400         cpu_init();
 401         smp_callin();
 402         Dprintk("CPU %d is set to go.\n", smp_processor_id());
 403         while (!atomic_read(&smp_commenced))
 404                 ;
 405
 406         Dprintk("CPU %d is starting idle.\n", smp_processor_id());
 407         return cpu_idle();
 408 }
 409
 410 static int __init
 411 fork_by_hand (void)
 412 {
 413         /*
 414          * don't care about the eip and regs settings since we'll never reschedule the
 415          * forked task.
 416          */
 417         return do_fork(CLONE_VM|CLONE_PID, 0, 0, 0);
 418 }
 419
 420 static void __init
 421 do_boot_cpu (int sapicid)
 422 {
 423         struct task_struct *idle;
 424         int timeout, cpu;
 425
 426         cpu = ++cpucount;
 427         /*
 428          * We can't use kernel_thread since we must avoid to
 429          * reschedule the child.
 430          */
 431         if (fork_by_hand() < 0)
 432                 panic("failed fork for CPU %d", cpu);
 433
 434         /*
 435          * We remove it from the pidhash and the runqueue
 436          * once we got the process:
 437          */
 438         idle = init_task.prev_task;
 439         if (!idle)
 440                 panic("No idle process for CPU %d", cpu);
 441
 442         task_set_cpu(idle, cpu);        /* we schedule the first task manually */
 443
 444         ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = sapicid;
 445
 446         del_from_runqueue(idle);
 447         unhash_process(idle);
 448         init_tasks[cpu] = idle;
 449
 450         Dprintk("Sending wakeup vector %lu to AP 0x%x/0x%x.\n", ap_wakeup_vector, cpu, sapicid);
 451
 452         platform_send_ipi(cpu, ap_wakeup_vector, IA64_IPI_DM_INT, 0);
 453
 454         /*
 455          * Wait 10s total for the AP to start
 456          */
 457         Dprintk("Waiting on callin_map ...");
 458         for (timeout = 0; timeout < 100000; timeout++) {
 459                 if (test_bit(cpu, &cpu_callin_map))
 460                         break;  /* It has booted */
 461                 udelay(100);
 462         }
 463         Dprintk("\n");
 464
 465         if (test_bit(cpu, &cpu_callin_map)) {
 466                 /* number CPUs logically, starting from 1 (BSP is 0) */
 467                 printk(KERN_INFO "CPU%d: CPU has booted.\n", cpu);
 468         } else {
 469                 printk(KERN_ERR "Processor 0x%x/0x%x is stuck.\n", cpu, sapicid);
 470                 ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = -1;
 471                 cpucount--;
 472         }
 473 }
 474
 475 /*
 476  * Cycle through the APs sending Wakeup IPIs to boot each.
 477  */
 478 void __init
 479 smp_boot_cpus (void)
 480 {
 481         int sapicid, cpu;
 482         int boot_cpu_id = hard_smp_processor_id();
 483
 484         /*
 485          * Initialize the logical to physical CPU number mapping
 486          * and the per-CPU profiling counter/multiplier
 487          */
 488
 489         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++)
 490                 ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = -1;
 491         smp_setup_percpu_timer();
 492
 493         /*
 494          * We have the boot CPU online for sure.
 495          */
 496         set_bit(0, &cpu_online_map);
 497         set_bit(0, &cpu_callin_map);
 498
 499         local_cpu_data->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 500         ia64_cpu_to_sapicid[0] = boot_cpu_id;
 501
 502         printk(KERN_INFO "Boot processor id 0x%x/0x%x\n", 0, boot_cpu_id);
 503
 504         global_irq_holder = 0;
 505         current->processor = 0;
 506         init_idle();
 507
 508         /*
 509          * If SMP should be disabled, then really disable it!
 510          */
 511         if (!max_cpus || (max_cpus < -1)) {
 512                 printk(KERN_INFO "SMP mode deactivated.\n");
 513                 cpu_online_map =  1;
 514                 smp_num_cpus = 1;
 515                 goto smp_done;
 516         }
 517         if  (max_cpus != -1)
 518                 printk(KERN_INFO "Limiting CPUs to %d\n", max_cpus);
 519
 520         if (smp_boot_data.cpu_count > 1) {
 521
 522                 printk(KERN_INFO "SMP: starting up secondaries.\n");
 523
 524                 for (cpu = 0; cpu < smp_boot_data.cpu_count; cpu++) {
 525                         /*
 526                          * Don't even attempt to start the boot CPU!
 527                          */
 528                         sapicid = smp_boot_data.cpu_phys_id[cpu];
 529                         if ((sapicid == -1) || (sapicid == hard_smp_processor_id()))
 530                                 continue;
 531
 532                         if ((max_cpus > 0) && (cpucount + 1 >= max_cpus))
 533                                 break;
 534
 535                         do_boot_cpu(sapicid);
 536                 }
 537
 538                 smp_num_cpus = cpucount + 1;
 539
 540                 /*
 541                  * Allow the user to impress friends.
 542                  */
 543
 544                 printk("Before bogomips.\n");
 545                 if (!cpucount) {
 546                         printk(KERN_WARNING "Warning: only one processor found.\n");
 547                 } else {
 548                         unsigned long bogosum = 0;
 549                         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++)
 550                                 if (cpu_online_map & (1UL << cpu))
 551                                         bogosum += cpu_data(cpu)->loops_per_jiffy;
 552
 553                         printk(KERN_INFO "Total of %d processors activated (%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 554                                cpucount + 1, bogosum/(500000/HZ), (bogosum/(5000/HZ))%100);
 555                 }
 556         }
 557   smp_done:
 558         ;
 559 }
 560
 561 /*
 562  * Assume that CPU's have been discovered by some platform-dependent interface.  For
 563  * SoftSDV/Lion, that would be ACPI.
 564  *
 565  * Setup of the IPI irq handler is done in irq.c:init_IRQ_SMP().
 566  */
 567 void __init
 568 init_smp_config(void)
 569 {
 570         struct fptr {
 571                 unsigned long fp;
 572                 unsigned long gp;
 573         } *ap_startup;
 574         long sal_ret;
 575
 576         /* Tell SAL where to drop the AP's.  */
 577         ap_startup = (struct fptr *) start_ap;
 578         sal_ret = ia64_sal_set_vectors(SAL_VECTOR_OS_BOOT_RENDEZ,
 579                                       ia64_tpa(ap_startup->fp), ia64_tpa(ap_startup->gp), 0, 0, 0, 0);
 580         if (sal_ret < 0) {
 581                 printk(KERN_ERR "SMP: Can't set SAL AP Boot Rendezvous: %s\n     Forcing UP mode\n",
 582                        ia64_sal_strerror(sal_ret));
 583                 max_cpus = 0;
 584                 smp_num_cpus = 1;
 585         }
 586 }
 587
 588 /*
 589  * Initialize the logical CPU number to SAPICID mapping
 590  */
 591 void __init
 592 smp_build_cpu_map (void)
 593 {
 594         int sapicid, cpu, i;
 595         int boot_cpu_id = hard_smp_processor_id();
 596
 597         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++)
 598                 ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = -1;
 599
 600         ia64_cpu_to_sapicid[0] = boot_cpu_id;
 601
 602         for (cpu = 1, i = 0; i < smp_boot_data.cpu_count; i++) {
 603                 sapicid = smp_boot_data.cpu_phys_id[i];
 604                 if (sapicid == boot_cpu_id)
 605                         continue;
 606                 ia64_cpu_to_sapicid[cpu] = sapicid;
 607                 cpu++;
 608         }
 609 }
 610