Merge branches 'einj', 'intel_idle', 'misc', 'srat' and 'turbostat-ivb' into release
[sfrench/cifs-2.6.git] / tools / power / x86 / turbostat / turbostat.c
1 /*
2  * turbostat -- show CPU frequency and C-state residency
3  * on modern Intel turbo-capable processors.
4  *
5  * Copyright (c) 2010, Intel Corporation.
6  * Len Brown <len.brown@intel.com>
7  *
8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
9  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
10  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
11  *
12  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
13  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
15  * more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
18  * this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
19  * 51 Franklin St - Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
20  */
21
22 #include <stdio.h>
23 #include <unistd.h>
24 #include <sys/types.h>
25 #include <sys/wait.h>
26 #include <sys/stat.h>
27 #include <sys/resource.h>
28 #include <fcntl.h>
29 #include <signal.h>
30 #include <sys/time.h>
31 #include <stdlib.h>
32 #include <dirent.h>
33 #include <string.h>
34 #include <ctype.h>
35
36 #define MSR_TSC 0x10
37 #define MSR_NEHALEM_PLATFORM_INFO       0xCE
38 #define MSR_NEHALEM_TURBO_RATIO_LIMIT   0x1AD
39 #define MSR_APERF       0xE8
40 #define MSR_MPERF       0xE7
41 #define MSR_PKG_C2_RESIDENCY    0x60D   /* SNB only */
42 #define MSR_PKG_C3_RESIDENCY    0x3F8
43 #define MSR_PKG_C6_RESIDENCY    0x3F9
44 #define MSR_PKG_C7_RESIDENCY    0x3FA   /* SNB only */
45 #define MSR_CORE_C3_RESIDENCY   0x3FC
46 #define MSR_CORE_C6_RESIDENCY   0x3FD
47 #define MSR_CORE_C7_RESIDENCY   0x3FE   /* SNB only */
48
49 char *proc_stat = "/proc/stat";
50 unsigned int interval_sec = 5;  /* set with -i interval_sec */
51 unsigned int verbose;           /* set with -v */
52 unsigned int skip_c0;
53 unsigned int skip_c1;
54 unsigned int do_nhm_cstates;
55 unsigned int do_snb_cstates;
56 unsigned int has_aperf;
57 unsigned int units = 1000000000;        /* Ghz etc */
58 unsigned int genuine_intel;
59 unsigned int has_invariant_tsc;
60 unsigned int do_nehalem_platform_info;
61 unsigned int do_nehalem_turbo_ratio_limit;
62 unsigned int extra_msr_offset;
63 double bclk;
64 unsigned int show_pkg;
65 unsigned int show_core;
66 unsigned int show_cpu;
67
68 int aperf_mperf_unstable;
69 int backwards_count;
70 char *progname;
71 int need_reinitialize;
72
73 int num_cpus;
74
75 struct counters {
76         unsigned long long tsc;         /* per thread */
77         unsigned long long aperf;       /* per thread */
78         unsigned long long mperf;       /* per thread */
79         unsigned long long c1;  /* per thread (calculated) */
80         unsigned long long c3;  /* per core */
81         unsigned long long c6;  /* per core */
82         unsigned long long c7;  /* per core */
83         unsigned long long pc2; /* per package */
84         unsigned long long pc3; /* per package */
85         unsigned long long pc6; /* per package */
86         unsigned long long pc7; /* per package */
87         unsigned long long extra_msr;   /* per thread */
88         int pkg;
89         int core;
90         int cpu;
91         struct counters *next;
92 };
93
94 struct counters *cnt_even;
95 struct counters *cnt_odd;
96 struct counters *cnt_delta;
97 struct counters *cnt_average;
98 struct timeval tv_even;
99 struct timeval tv_odd;
100 struct timeval tv_delta;
101
102 unsigned long long get_msr(int cpu, off_t offset)
103 {
104         ssize_t retval;
105         unsigned long long msr;
106         char pathname[32];
107         int fd;
108
109         sprintf(pathname, "/dev/cpu/%d/msr", cpu);
110         fd = open(pathname, O_RDONLY);
111         if (fd < 0) {
112                 perror(pathname);
113                 need_reinitialize = 1;
114                 return 0;
115         }
116
117         retval = pread(fd, &msr, sizeof msr, offset);
118         if (retval != sizeof msr) {
119                 fprintf(stderr, "cpu%d pread(..., 0x%zx) = %jd\n",
120                         cpu, offset, retval);
121                 exit(-2);
122         }
123
124         close(fd);
125         return msr;
126 }
127
128 void print_header(void)
129 {
130         if (show_pkg)
131                 fprintf(stderr, "pk");
132         if (show_core)
133                 fprintf(stderr, " cr");
134         if (show_cpu)
135                 fprintf(stderr, " CPU");
136         if (do_nhm_cstates)
137                 fprintf(stderr, "    %%c0 ");
138         if (has_aperf)
139                 fprintf(stderr, " GHz");
140         fprintf(stderr, "  TSC");
141         if (do_nhm_cstates)
142                 fprintf(stderr, "    %%c1");
143         if (do_nhm_cstates)
144                 fprintf(stderr, "    %%c3");
145         if (do_nhm_cstates)
146                 fprintf(stderr, "    %%c6");
147         if (do_snb_cstates)
148                 fprintf(stderr, "    %%c7");
149         if (do_snb_cstates)
150                 fprintf(stderr, "  %%pc2");
151         if (do_nhm_cstates)
152                 fprintf(stderr, "  %%pc3");
153         if (do_nhm_cstates)
154                 fprintf(stderr, "  %%pc6");
155         if (do_snb_cstates)
156                 fprintf(stderr, "  %%pc7");
157         if (extra_msr_offset)
158                 fprintf(stderr, "        MSR 0x%x ", extra_msr_offset);
159
160         putc('\n', stderr);
161 }
162
163 void dump_cnt(struct counters *cnt)
164 {
165         if (!cnt)
166                 return;
167         if (cnt->pkg) fprintf(stderr, "package: %d ", cnt->pkg);
168         if (cnt->core) fprintf(stderr, "core:: %d ", cnt->core);
169         if (cnt->cpu) fprintf(stderr, "CPU: %d ", cnt->cpu);
170         if (cnt->tsc) fprintf(stderr, "TSC: %016llX\n", cnt->tsc);
171         if (cnt->c3) fprintf(stderr, "c3: %016llX\n", cnt->c3);
172         if (cnt->c6) fprintf(stderr, "c6: %016llX\n", cnt->c6);
173         if (cnt->c7) fprintf(stderr, "c7: %016llX\n", cnt->c7);
174         if (cnt->aperf) fprintf(stderr, "aperf: %016llX\n", cnt->aperf);
175         if (cnt->pc2) fprintf(stderr, "pc2: %016llX\n", cnt->pc2);
176         if (cnt->pc3) fprintf(stderr, "pc3: %016llX\n", cnt->pc3);
177         if (cnt->pc6) fprintf(stderr, "pc6: %016llX\n", cnt->pc6);
178         if (cnt->pc7) fprintf(stderr, "pc7: %016llX\n", cnt->pc7);
179         if (cnt->extra_msr) fprintf(stderr, "msr0x%x: %016llX\n", extra_msr_offset, cnt->extra_msr);
180 }
181
182 void dump_list(struct counters *cnt)
183 {
184         printf("dump_list 0x%p\n", cnt);
185
186         for (; cnt; cnt = cnt->next)
187                 dump_cnt(cnt);
188 }
189
190 void print_cnt(struct counters *p)
191 {
192         double interval_float;
193
194         interval_float = tv_delta.tv_sec + tv_delta.tv_usec/1000000.0;
195
196         /* topology columns, print blanks on 1st (average) line */
197         if (p == cnt_average) {
198                 if (show_pkg)
199                         fprintf(stderr, " ");
200                 if (show_core)
201                         fprintf(stderr, "    ");
202                 if (show_cpu)
203                         fprintf(stderr, "    ");
204         } else {
205                 if (show_pkg)
206                         fprintf(stderr, "%d", p->pkg);
207                 if (show_core)
208                         fprintf(stderr, "%4d", p->core);
209                 if (show_cpu)
210                         fprintf(stderr, "%4d", p->cpu);
211         }
212
213         /* %c0 */
214         if (do_nhm_cstates) {
215                 if (!skip_c0)
216                         fprintf(stderr, "%7.2f", 100.0 * p->mperf/p->tsc);
217                 else
218                         fprintf(stderr, "   ****");
219         }
220
221         /* GHz */
222         if (has_aperf) {
223                 if (!aperf_mperf_unstable) {
224                         fprintf(stderr, "%5.2f",
225                                 1.0 * p->tsc / units * p->aperf /
226                                 p->mperf / interval_float);
227                 } else {
228                         if (p->aperf > p->tsc || p->mperf > p->tsc) {
229                                 fprintf(stderr, " ****");
230                         } else {
231                                 fprintf(stderr, "%4.1f*",
232                                         1.0 * p->tsc /
233                                         units * p->aperf /
234                                         p->mperf / interval_float);
235                         }
236                 }
237         }
238
239         /* TSC */
240         fprintf(stderr, "%5.2f", 1.0 * p->tsc/units/interval_float);
241
242         if (do_nhm_cstates) {
243                 if (!skip_c1)
244                         fprintf(stderr, "%7.2f", 100.0 * p->c1/p->tsc);
245                 else
246                         fprintf(stderr, "  ****");
247         }
248         if (do_nhm_cstates)
249                 fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->c3/p->tsc);
250         if (do_nhm_cstates)
251                 fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->c6/p->tsc);
252         if (do_snb_cstates)
253                 fprintf(stderr, " %6.2f", 100.0 * p->c7/p->tsc);
254         if (do_snb_cstates)
255                 fprintf(stderr, " %5.2f", 100.0 * p->pc2/p->tsc);
256         if (do_nhm_cstates)
257                 fprintf(stderr, " %5.2f", 100.0 * p->pc3/p->tsc);
258         if (do_nhm_cstates)
259                 fprintf(stderr, " %5.2f", 100.0 * p->pc6/p->tsc);
260         if (do_snb_cstates)
261                 fprintf(stderr, " %5.2f", 100.0 * p->pc7/p->tsc);
262         if (extra_msr_offset)
263                 fprintf(stderr, "  0x%016llx", p->extra_msr);
264         putc('\n', stderr);
265 }
266
267 void print_counters(struct counters *counters)
268 {
269         struct counters *cnt;
270
271         print_header();
272
273         if (num_cpus > 1)
274                 print_cnt(cnt_average);
275
276         for (cnt = counters; cnt != NULL; cnt = cnt->next)
277                 print_cnt(cnt);
278
279 }
280
281 #define SUBTRACT_COUNTER(after, before, delta) (delta = (after - before), (before > after))
282
283 int compute_delta(struct counters *after,
284         struct counters *before, struct counters *delta)
285 {
286         int errors = 0;
287         int perf_err = 0;
288
289         skip_c0 = skip_c1 = 0;
290
291         for ( ; after && before && delta;
292                 after = after->next, before = before->next, delta = delta->next) {
293                 if (before->cpu != after->cpu) {
294                         printf("cpu configuration changed: %d != %d\n",
295                                 before->cpu, after->cpu);
296                         return -1;
297                 }
298
299                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->tsc, before->tsc, delta->tsc)) {
300                         fprintf(stderr, "cpu%d TSC went backwards %llX to %llX\n",
301                                 before->cpu, before->tsc, after->tsc);
302                         errors++;
303                 }
304                 /* check for TSC < 1 Mcycles over interval */
305                 if (delta->tsc < (1000 * 1000)) {
306                         fprintf(stderr, "Insanely slow TSC rate,"
307                                 " TSC stops in idle?\n");
308                         fprintf(stderr, "You can disable all c-states"
309                                 " by booting with \"idle=poll\"\n");
310                         fprintf(stderr, "or just the deep ones with"
311                                 " \"processor.max_cstate=1\"\n");
312                         exit(-3);
313                 }
314                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->c3, before->c3, delta->c3)) {
315                         fprintf(stderr, "cpu%d c3 counter went backwards %llX to %llX\n",
316                                 before->cpu, before->c3, after->c3);
317                         errors++;
318                 }
319                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->c6, before->c6, delta->c6)) {
320                         fprintf(stderr, "cpu%d c6 counter went backwards %llX to %llX\n",
321                                 before->cpu, before->c6, after->c6);
322                         errors++;
323                 }
324                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->c7, before->c7, delta->c7)) {
325                         fprintf(stderr, "cpu%d c7 counter went backwards %llX to %llX\n",
326                                 before->cpu, before->c7, after->c7);
327                         errors++;
328                 }
329                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->pc2, before->pc2, delta->pc2)) {
330                         fprintf(stderr, "cpu%d pc2 counter went backwards %llX to %llX\n",
331                                 before->cpu, before->pc2, after->pc2);
332                         errors++;
333                 }
334                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->pc3, before->pc3, delta->pc3)) {
335                         fprintf(stderr, "cpu%d pc3 counter went backwards %llX to %llX\n",
336                                 before->cpu, before->pc3, after->pc3);
337                         errors++;
338                 }
339                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->pc6, before->pc6, delta->pc6)) {
340                         fprintf(stderr, "cpu%d pc6 counter went backwards %llX to %llX\n",
341                                 before->cpu, before->pc6, after->pc6);
342                         errors++;
343                 }
344                 if (SUBTRACT_COUNTER(after->pc7, before->pc7, delta->pc7)) {
345                         fprintf(stderr, "cpu%d pc7 counter went backwards %llX to %llX\n",
346                                 before->cpu, before->pc7, after->pc7);
347                         errors++;
348                 }
349
350                 perf_err = SUBTRACT_COUNTER(after->aperf, before->aperf, delta->aperf);
351                 if (perf_err) {
352                         fprintf(stderr, "cpu%d aperf counter went backwards %llX to %llX\n",
353                                 before->cpu, before->aperf, after->aperf);
354                 }
355                 perf_err |= SUBTRACT_COUNTER(after->mperf, before->mperf, delta->mperf);
356                 if (perf_err) {
357                         fprintf(stderr, "cpu%d mperf counter went backwards %llX to %llX\n",
358                                 before->cpu, before->mperf, after->mperf);
359                 }
360                 if (perf_err) {
361                         if (!aperf_mperf_unstable) {
362                                 fprintf(stderr, "%s: APERF or MPERF went backwards *\n", progname);
363                                 fprintf(stderr, "* Frequency results do not cover entire interval *\n");
364                                 fprintf(stderr, "* fix this by running Linux-2.6.30 or later *\n");
365
366                                 aperf_mperf_unstable = 1;
367                         }
368                         /*
369                          * mperf delta is likely a huge "positive" number
370                          * can not use it for calculating c0 time
371                          */
372                         skip_c0 = 1;
373                         skip_c1 = 1;
374                 }
375
376                 /*
377                  * As mperf and tsc collection are not atomic,
378                  * it is possible for mperf's non-halted cycles
379                  * to exceed TSC's all cycles: show c1 = 0% in that case.
380                  */
381                 if (delta->mperf > delta->tsc)
382                         delta->c1 = 0;
383                 else /* normal case, derive c1 */
384                         delta->c1 = delta->tsc - delta->mperf
385                                 - delta->c3 - delta->c6 - delta->c7;
386
387                 if (delta->mperf == 0)
388                         delta->mperf = 1;       /* divide by 0 protection */
389
390                 /*
391                  * for "extra msr", just copy the latest w/o subtracting
392                  */
393                 delta->extra_msr = after->extra_msr;
394                 if (errors) {
395                         fprintf(stderr, "ERROR cpu%d before:\n", before->cpu);
396                         dump_cnt(before);
397                         fprintf(stderr, "ERROR cpu%d after:\n", before->cpu);
398                         dump_cnt(after);
399                         errors = 0;
400                 }
401         }
402         return 0;
403 }
404
405 void compute_average(struct counters *delta, struct counters *avg)
406 {
407         struct counters *sum;
408
409         sum = calloc(1, sizeof(struct counters));
410         if (sum == NULL) {
411                 perror("calloc sum");
412                 exit(1);
413         }
414
415         for (; delta; delta = delta->next) {
416                 sum->tsc += delta->tsc;
417                 sum->c1 += delta->c1;
418                 sum->c3 += delta->c3;
419                 sum->c6 += delta->c6;
420                 sum->c7 += delta->c7;
421                 sum->aperf += delta->aperf;
422                 sum->mperf += delta->mperf;
423                 sum->pc2 += delta->pc2;
424                 sum->pc3 += delta->pc3;
425                 sum->pc6 += delta->pc6;
426                 sum->pc7 += delta->pc7;
427         }
428         avg->tsc = sum->tsc/num_cpus;
429         avg->c1 = sum->c1/num_cpus;
430         avg->c3 = sum->c3/num_cpus;
431         avg->c6 = sum->c6/num_cpus;
432         avg->c7 = sum->c7/num_cpus;
433         avg->aperf = sum->aperf/num_cpus;
434         avg->mperf = sum->mperf/num_cpus;
435         avg->pc2 = sum->pc2/num_cpus;
436         avg->pc3 = sum->pc3/num_cpus;
437         avg->pc6 = sum->pc6/num_cpus;
438         avg->pc7 = sum->pc7/num_cpus;
439
440         free(sum);
441 }
442
443 void get_counters(struct counters *cnt)
444 {
445         for ( ; cnt; cnt = cnt->next) {
446                 cnt->tsc = get_msr(cnt->cpu, MSR_TSC);
447                 if (do_nhm_cstates)
448                         cnt->c3 = get_msr(cnt->cpu, MSR_CORE_C3_RESIDENCY);
449                 if (do_nhm_cstates)
450                         cnt->c6 = get_msr(cnt->cpu, MSR_CORE_C6_RESIDENCY);
451                 if (do_snb_cstates)
452                         cnt->c7 = get_msr(cnt->cpu, MSR_CORE_C7_RESIDENCY);
453                 if (has_aperf)
454                         cnt->aperf = get_msr(cnt->cpu, MSR_APERF);
455                 if (has_aperf)
456                         cnt->mperf = get_msr(cnt->cpu, MSR_MPERF);
457                 if (do_snb_cstates)
458                         cnt->pc2 = get_msr(cnt->cpu, MSR_PKG_C2_RESIDENCY);
459                 if (do_nhm_cstates)
460                         cnt->pc3 = get_msr(cnt->cpu, MSR_PKG_C3_RESIDENCY);
461                 if (do_nhm_cstates)
462                         cnt->pc6 = get_msr(cnt->cpu, MSR_PKG_C6_RESIDENCY);
463                 if (do_snb_cstates)
464                         cnt->pc7 = get_msr(cnt->cpu, MSR_PKG_C7_RESIDENCY);
465                 if (extra_msr_offset)
466                         cnt->extra_msr = get_msr(cnt->cpu, extra_msr_offset);
467         }
468 }
469
470 void print_nehalem_info(void)
471 {
472         unsigned long long msr;
473         unsigned int ratio;
474
475         if (!do_nehalem_platform_info)
476                 return;
477
478         msr = get_msr(0, MSR_NEHALEM_PLATFORM_INFO);
479
480         ratio = (msr >> 40) & 0xFF;
481         fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz max efficiency\n",
482                 ratio, bclk, ratio * bclk);
483
484         ratio = (msr >> 8) & 0xFF;
485         fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz TSC frequency\n",
486                 ratio, bclk, ratio * bclk);
487
488         if (verbose > 1)
489                 fprintf(stderr, "MSR_NEHALEM_PLATFORM_INFO: 0x%llx\n", msr);
490
491         if (!do_nehalem_turbo_ratio_limit)
492                 return;
493
494         msr = get_msr(0, MSR_NEHALEM_TURBO_RATIO_LIMIT);
495
496         ratio = (msr >> 24) & 0xFF;
497         if (ratio)
498                 fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz max turbo 4 active cores\n",
499                         ratio, bclk, ratio * bclk);
500
501         ratio = (msr >> 16) & 0xFF;
502         if (ratio)
503                 fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz max turbo 3 active cores\n",
504                         ratio, bclk, ratio * bclk);
505
506         ratio = (msr >> 8) & 0xFF;
507         if (ratio)
508                 fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz max turbo 2 active cores\n",
509                         ratio, bclk, ratio * bclk);
510
511         ratio = (msr >> 0) & 0xFF;
512         if (ratio)
513                 fprintf(stderr, "%d * %.0f = %.0f MHz max turbo 1 active cores\n",
514                         ratio, bclk, ratio * bclk);
515
516 }
517
518 void free_counter_list(struct counters *list)
519 {
520         struct counters *p;
521
522         for (p = list; p; ) {
523                 struct counters *free_me;
524
525                 free_me = p;
526                 p = p->next;
527                 free(free_me);
528         }
529 }
530
531 void free_all_counters(void)
532 {
533         free_counter_list(cnt_even);
534         cnt_even = NULL;
535
536         free_counter_list(cnt_odd);
537         cnt_odd = NULL;
538
539         free_counter_list(cnt_delta);
540         cnt_delta = NULL;
541
542         free_counter_list(cnt_average);
543         cnt_average = NULL;
544 }
545
546 void insert_counters(struct counters **list,
547         struct counters *new)
548 {
549         struct counters *prev;
550
551         /*
552          * list was empty
553          */
554         if (*list == NULL) {
555                 new->next = *list;
556                 *list = new;
557                 return;
558         }
559
560         show_cpu = 1;   /* there is more than one CPU */
561
562         /*
563          * insert on front of list.
564          * It is sorted by ascending package#, core#, cpu#
565          */
566         if (((*list)->pkg > new->pkg) ||
567             (((*list)->pkg == new->pkg) && ((*list)->core > new->core)) ||
568             (((*list)->pkg == new->pkg) && ((*list)->core == new->core) && ((*list)->cpu > new->cpu))) {
569                 new->next = *list;
570                 *list = new;
571                 return;
572         }
573
574         prev = *list;
575
576         while (prev->next && (prev->next->pkg < new->pkg)) {
577                 prev = prev->next;
578                 show_pkg = 1;   /* there is more than 1 package */
579         }
580
581         while (prev->next && (prev->next->pkg == new->pkg)
582                 && (prev->next->core < new->core)) {
583                 prev = prev->next;
584                 show_core = 1;  /* there is more than 1 core */
585         }
586
587         while (prev->next && (prev->next->pkg == new->pkg)
588                 && (prev->next->core == new->core)
589                 && (prev->next->cpu < new->cpu)) {
590                 prev = prev->next;
591         }
592
593         /*
594          * insert after "prev"
595          */
596         new->next = prev->next;
597         prev->next = new;
598 }
599
600 void alloc_new_counters(int pkg, int core, int cpu)
601 {
602         struct counters *new;
603
604         if (verbose > 1)
605                 printf("pkg%d core%d, cpu%d\n", pkg, core, cpu);
606
607         new = (struct counters *)calloc(1, sizeof(struct counters));
608         if (new == NULL) {
609                 perror("calloc");
610                 exit(1);
611         }
612         new->pkg = pkg;
613         new->core = core;
614         new->cpu = cpu;
615         insert_counters(&cnt_odd, new);
616
617         new = (struct counters *)calloc(1,
618                 sizeof(struct counters));
619         if (new == NULL) {
620                 perror("calloc");
621                 exit(1);
622         }
623         new->pkg = pkg;
624         new->core = core;
625         new->cpu = cpu;
626         insert_counters(&cnt_even, new);
627
628         new = (struct counters *)calloc(1, sizeof(struct counters));
629         if (new == NULL) {
630                 perror("calloc");
631                 exit(1);
632         }
633         new->pkg = pkg;
634         new->core = core;
635         new->cpu = cpu;
636         insert_counters(&cnt_delta, new);
637
638         new = (struct counters *)calloc(1, sizeof(struct counters));
639         if (new == NULL) {
640                 perror("calloc");
641                 exit(1);
642         }
643         new->pkg = pkg;
644         new->core = core;
645         new->cpu = cpu;
646         cnt_average = new;
647 }
648
649 int get_physical_package_id(int cpu)
650 {
651         char path[64];
652         FILE *filep;
653         int pkg;
654
655         sprintf(path, "/sys/devices/system/cpu/cpu%d/topology/physical_package_id", cpu);
656         filep = fopen(path, "r");
657         if (filep == NULL) {
658                 perror(path);
659                 exit(1);
660         }
661         fscanf(filep, "%d", &pkg);
662         fclose(filep);
663         return pkg;
664 }
665
666 int get_core_id(int cpu)
667 {
668         char path[64];
669         FILE *filep;
670         int core;
671
672         sprintf(path, "/sys/devices/system/cpu/cpu%d/topology/core_id", cpu);
673         filep = fopen(path, "r");
674         if (filep == NULL) {
675                 perror(path);
676                 exit(1);
677         }
678         fscanf(filep, "%d", &core);
679         fclose(filep);
680         return core;
681 }
682
683 /*
684  * run func(index, cpu) on every cpu in /proc/stat
685  */
686
687 int for_all_cpus(void (func)(int, int, int))
688 {
689         FILE *fp;
690         int cpu_count;
691         int retval;
692
693         fp = fopen(proc_stat, "r");
694         if (fp == NULL) {
695                 perror(proc_stat);
696                 exit(1);
697         }
698
699         retval = fscanf(fp, "cpu %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d\n");
700         if (retval != 0) {
701                 perror("/proc/stat format");
702                 exit(1);
703         }
704
705         for (cpu_count = 0; ; cpu_count++) {
706                 int cpu;
707
708                 retval = fscanf(fp, "cpu%u %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d %*d\n", &cpu);
709                 if (retval != 1)
710                         break;
711
712                 func(get_physical_package_id(cpu), get_core_id(cpu), cpu);
713         }
714         fclose(fp);
715         return cpu_count;
716 }
717
718 void re_initialize(void)
719 {
720         printf("turbostat: topology changed, re-initializing.\n");
721         free_all_counters();
722         num_cpus = for_all_cpus(alloc_new_counters);
723         need_reinitialize = 0;
724         printf("num_cpus is now %d\n", num_cpus);
725 }
726
727 void dummy(int pkg, int core, int cpu) { return; }
728 /*
729  * check to see if a cpu came on-line
730  */
731 void verify_num_cpus(void)
732 {
733         int new_num_cpus;
734
735         new_num_cpus = for_all_cpus(dummy);
736
737         if (new_num_cpus != num_cpus) {
738                 if (verbose)
739                         printf("num_cpus was %d, is now  %d\n",
740                                 num_cpus, new_num_cpus);
741                 need_reinitialize = 1;
742         }
743 }
744
745 void turbostat_loop()
746 {
747 restart:
748         get_counters(cnt_even);
749         gettimeofday(&tv_even, (struct timezone *)NULL);
750
751         while (1) {
752                 verify_num_cpus();
753                 if (need_reinitialize) {
754                         re_initialize();
755                         goto restart;
756                 }
757                 sleep(interval_sec);
758                 get_counters(cnt_odd);
759                 gettimeofday(&tv_odd, (struct timezone *)NULL);
760
761                 compute_delta(cnt_odd, cnt_even, cnt_delta);
762                 timersub(&tv_odd, &tv_even, &tv_delta);
763                 compute_average(cnt_delta, cnt_average);
764                 print_counters(cnt_delta);
765                 if (need_reinitialize) {
766                         re_initialize();
767                         goto restart;
768                 }
769                 sleep(interval_sec);
770                 get_counters(cnt_even);
771                 gettimeofday(&tv_even, (struct timezone *)NULL);
772                 compute_delta(cnt_even, cnt_odd, cnt_delta);
773                 timersub(&tv_even, &tv_odd, &tv_delta);
774                 compute_average(cnt_delta, cnt_average);
775                 print_counters(cnt_delta);
776         }
777 }
778
779 void check_dev_msr()
780 {
781         struct stat sb;
782
783         if (stat("/dev/cpu/0/msr", &sb)) {
784                 fprintf(stderr, "no /dev/cpu/0/msr\n");
785                 fprintf(stderr, "Try \"# modprobe msr\"\n");
786                 exit(-5);
787         }
788 }
789
790 void check_super_user()
791 {
792         if (getuid() != 0) {
793                 fprintf(stderr, "must be root\n");
794                 exit(-6);
795         }
796 }
797
798 int has_nehalem_turbo_ratio_limit(unsigned int family, unsigned int model)
799 {
800         if (!genuine_intel)
801                 return 0;
802
803         if (family != 6)
804                 return 0;
805
806         switch (model) {
807         case 0x1A:      /* Core i7, Xeon 5500 series - Bloomfield, Gainstown NHM-EP */
808         case 0x1E:      /* Core i7 and i5 Processor - Clarksfield, Lynnfield, Jasper Forest */
809         case 0x1F:      /* Core i7 and i5 Processor - Nehalem */
810         case 0x25:      /* Westmere Client - Clarkdale, Arrandale */
811         case 0x2C:      /* Westmere EP - Gulftown */
812         case 0x2A:      /* SNB */
813         case 0x2D:      /* SNB Xeon */
814         case 0x3A:      /* IVB */
815         case 0x3D:      /* IVB Xeon */
816                 return 1;
817         case 0x2E:      /* Nehalem-EX Xeon - Beckton */
818         case 0x2F:      /* Westmere-EX Xeon - Eagleton */
819         default:
820                 return 0;
821         }
822 }
823
824 int is_snb(unsigned int family, unsigned int model)
825 {
826         if (!genuine_intel)
827                 return 0;
828
829         switch (model) {
830         case 0x2A:
831         case 0x2D:
832                 return 1;
833         }
834         return 0;
835 }
836
837 double discover_bclk(unsigned int family, unsigned int model)
838 {
839         if (is_snb(family, model))
840                 return 100.00;
841         else
842                 return 133.33;
843 }
844
845 void check_cpuid()
846 {
847         unsigned int eax, ebx, ecx, edx, max_level;
848         unsigned int fms, family, model, stepping;
849
850         eax = ebx = ecx = edx = 0;
851
852         asm("cpuid" : "=a" (max_level), "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx) : "a" (0));
853
854         if (ebx == 0x756e6547 && edx == 0x49656e69 && ecx == 0x6c65746e)
855                 genuine_intel = 1;
856
857         if (verbose)
858                 fprintf(stderr, "%.4s%.4s%.4s ",
859                         (char *)&ebx, (char *)&edx, (char *)&ecx);
860
861         asm("cpuid" : "=a" (fms), "=c" (ecx), "=d" (edx) : "a" (1) : "ebx");
862         family = (fms >> 8) & 0xf;
863         model = (fms >> 4) & 0xf;
864         stepping = fms & 0xf;
865         if (family == 6 || family == 0xf)
866                 model += ((fms >> 16) & 0xf) << 4;
867
868         if (verbose)
869                 fprintf(stderr, "%d CPUID levels; family:model:stepping 0x%x:%x:%x (%d:%d:%d)\n",
870                         max_level, family, model, stepping, family, model, stepping);
871
872         if (!(edx & (1 << 5))) {
873                 fprintf(stderr, "CPUID: no MSR\n");
874                 exit(1);
875         }
876
877         /*
878          * check max extended function levels of CPUID.
879          * This is needed to check for invariant TSC.
880          * This check is valid for both Intel and AMD.
881          */
882         ebx = ecx = edx = 0;
883         asm("cpuid" : "=a" (max_level), "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx) : "a" (0x80000000));
884
885         if (max_level < 0x80000007) {
886                 fprintf(stderr, "CPUID: no invariant TSC (max_level 0x%x)\n", max_level);
887                 exit(1);
888         }
889
890         /*
891          * Non-Stop TSC is advertised by CPUID.EAX=0x80000007: EDX.bit8
892          * this check is valid for both Intel and AMD
893          */
894         asm("cpuid" : "=a" (eax), "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx) : "a" (0x80000007));
895         has_invariant_tsc = edx & (1 << 8);
896
897         if (!has_invariant_tsc) {
898                 fprintf(stderr, "No invariant TSC\n");
899                 exit(1);
900         }
901
902         /*
903          * APERF/MPERF is advertised by CPUID.EAX=0x6: ECX.bit0
904          * this check is valid for both Intel and AMD
905          */
906
907         asm("cpuid" : "=a" (eax), "=b" (ebx), "=c" (ecx), "=d" (edx) : "a" (0x6));
908         has_aperf = ecx & (1 << 0);
909         if (!has_aperf) {
910                 fprintf(stderr, "No APERF MSR\n");
911                 exit(1);
912         }
913
914         do_nehalem_platform_info = genuine_intel && has_invariant_tsc;
915         do_nhm_cstates = genuine_intel; /* all Intel w/ non-stop TSC have NHM counters */
916         do_snb_cstates = is_snb(family, model);
917         bclk = discover_bclk(family, model);
918
919         do_nehalem_turbo_ratio_limit = has_nehalem_turbo_ratio_limit(family, model);
920 }
921
922
923 void usage()
924 {
925         fprintf(stderr, "%s: [-v] [-M MSR#] [-i interval_sec | command ...]\n",
926                 progname);
927         exit(1);
928 }
929
930
931 /*
932  * in /dev/cpu/ return success for names that are numbers
933  * ie. filter out ".", "..", "microcode".
934  */
935 int dir_filter(const struct dirent *dirp)
936 {
937         if (isdigit(dirp->d_name[0]))
938                 return 1;
939         else
940                 return 0;
941 }
942
943 int open_dev_cpu_msr(int dummy1)
944 {
945         return 0;
946 }
947
948 void turbostat_init()
949 {
950         check_cpuid();
951
952         check_dev_msr();
953         check_super_user();
954
955         num_cpus = for_all_cpus(alloc_new_counters);
956
957         if (verbose)
958                 print_nehalem_info();
959 }
960
961 int fork_it(char **argv)
962 {
963         int retval;
964         pid_t child_pid;
965         get_counters(cnt_even);
966         gettimeofday(&tv_even, (struct timezone *)NULL);
967
968         child_pid = fork();
969         if (!child_pid) {
970                 /* child */
971                 execvp(argv[0], argv);
972         } else {
973                 int status;
974
975                 /* parent */
976                 if (child_pid == -1) {
977                         perror("fork");
978                         exit(1);
979                 }
980
981                 signal(SIGINT, SIG_IGN);
982                 signal(SIGQUIT, SIG_IGN);
983                 if (waitpid(child_pid, &status, 0) == -1) {
984                         perror("wait");
985                         exit(1);
986                 }
987         }
988         get_counters(cnt_odd);
989         gettimeofday(&tv_odd, (struct timezone *)NULL);
990         retval = compute_delta(cnt_odd, cnt_even, cnt_delta);
991
992         timersub(&tv_odd, &tv_even, &tv_delta);
993         compute_average(cnt_delta, cnt_average);
994         if (!retval)
995                 print_counters(cnt_delta);
996
997         fprintf(stderr, "%.6f sec\n", tv_delta.tv_sec + tv_delta.tv_usec/1000000.0);
998
999         return 0;
1000 }
1001
1002 void cmdline(int argc, char **argv)
1003 {
1004         int opt;
1005
1006         progname = argv[0];
1007
1008         while ((opt = getopt(argc, argv, "+vi:M:")) != -1) {
1009                 switch (opt) {
1010                 case 'v':
1011                         verbose++;
1012                         break;
1013                 case 'i':
1014                         interval_sec = atoi(optarg);
1015                         break;
1016                 case 'M':
1017                         sscanf(optarg, "%x", &extra_msr_offset);
1018                         if (verbose > 1)
1019                                 fprintf(stderr, "MSR 0x%X\n", extra_msr_offset);
1020                         break;
1021                 default:
1022                         usage();
1023                 }
1024         }
1025 }
1026
1027 int main(int argc, char **argv)
1028 {
1029         cmdline(argc, argv);
1030
1031         if (verbose > 1)
1032                 fprintf(stderr, "turbostat Dec 6, 2010"
1033                         " - Len Brown <lenb@kernel.org>\n");
1034         if (verbose > 1)
1035                 fprintf(stderr, "http://userweb.kernel.org/~lenb/acpi/utils/pmtools/turbostat/\n");
1036
1037         turbostat_init();
1038
1039         /*
1040          * if any params left, it must be a command to fork
1041          */
1042         if (argc - optind)
1043                 return fork_it(argv + optind);
1044         else
1045                 turbostat_loop();
1046
1047         return 0;
1048 }