chiark - git - ian - stressapptest/blob - src/findmask.c

   1 /* Copyright 2013 Google Inc. All Rights Reserved.
   2  *
   3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   4  * you may not use this file except in compliance with the License.
   5  * You may obtain a copy of the License at
   6  *
   7  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   8  *
   9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  12  * See the License for the specific language governing permissions and
  13  * limitations under the License.
  14  */
  15
  16
  17 /*
  18  * This "tool" can be used to brute force the XOR bitmask that a memory
  19  * controller uses to interleave addresses onto its two channels. To use it,
  20  * you need to have a bunch of addresses that are known to go to only one
  21  * of the memory channels... easiest way to get these is to run stressapptest on
  22  * a machine while holding a soldering iron close to the chips of one channel.
  23  * Generate about a thousand failures and extract their physical addresses
  24  * from the output. Write them to findmask.inc in a way that forms a valid
  25  * definition for the addrs array. Make and run on a big machine.
  26  *
  27  * The program iterates over all possible bitmasks within the first NUM_BITS,
  28  * parallelizing execution over NUM_THREADS. Every integer is masked
  29  * onto all supplied addresses, counting the amount of times this results in
  30  * an odd or even amount of bits. If all but NOISE addresses fall on one side,
  31  * it will print that mask to stdout. Note that the script will always "find"
  32  * the mask 0x0, and may also report masks such as 0x100000000 depending on
  33  * your test machines memory size... you will need to use your own judgement to
  34  * interpret the results.
  35  *
  36  * As the program might run for a long time, you can send SIGUSR1 to it to
  37  * output the last mask that was processed and get a rough idea of the
  38  * current progress.
  39  */
  40
  41 #include <inttypes.h>
  42 #include <pthread.h>
  43 #include <signal.h>
  44 #include <stdint.h>
  45 #include <stdlib.h>
  46 #include <stdio.h>
  47
  48 #define NOISE 20
  49 #define NUM_BITS 32
  50 #define NUM_THREADS 128  // keep this a power of two
  51
  52 static uint64_t addrs[] = {
  53 #include "findmask.inc"
  54 };
  55 static uint64_t lastmask;
  56
  57 __attribute__((optimize(3, "unroll-loops")))
  58 void* thread_func(void* arg) {
  59   register uint64_t mask;
  60   register uintptr_t num = (uintptr_t)arg;
  61
  62   for (mask = num; mask < (1ULL << (NUM_BITS + 1)); mask += NUM_THREADS) {
  63     register const uint64_t* cur;
  64     register int a = 0;
  65     register int b = 0;
  66
  67     for (cur = addrs; (char*)cur < (char*)addrs + sizeof(addrs); cur++) {
  68 #ifdef __x86_64__
  69       register uint64_t addr asm("rdx") = *cur & mask;
  70       register uint32_t tmp asm("ebx");
  71
  72       // Behold: the dark bit counting magic!
  73       asm (
  74         // Fold high and low 32 bits onto each other
  75         "MOVl %%edx, %%ebx\n\t"
  76         "SHRq $32, %%rdx\n\t"
  77         "XORl %%ebx, %%edx\n\t"
  78         // Fold high and low 16 bits onto each other
  79         "MOVl %%edx, %%ebx\n\t"
  80         "SHRl $16, %%edx\n\t"
  81         "XORw %%bx, %%dx\n\t"
  82         // Fold high and low 8 bits onto each other
  83         "XORb %%dh, %%dl\n\t"
  84         // Invoke ancient 8086 parity flag (only counts lowest byte)
  85         "SETnp %%bl\n\t"
  86         "SETp %%dl\n\t"
  87         // Stupid SET instruction can only affect the lowest byte...
  88         "ANDl $1, %%ebx\n\t"
  89         "ANDl $1, %%edx\n\t"
  90         // Increment either 'a' or 'b' without needing another branch
  91         "ADDl %%ebx, %2\n\t"
  92         "ADDl %%edx, %1\n\t"
  93         : "=b" (tmp), "+r"(a), "+r"(b) : "d"(addr) : "cc");
  94
  95 #else  // generic processor
  96       register uint64_t addr = *cur & mask;
  97       register uint32_t low = (uint32_t)addr;
  98       register uint32_t high = (uint32_t)(addr >> 32);
  99
 100       // Takes about twice as long as the version above... take that GCC!
 101       __builtin_parity(low) ^ __builtin_parity(high) ? a++ : b++;
 102 #endif
 103
 104       // Early abort: probably still the most valuable optimization in here
 105       if (a >= NOISE && b >= NOISE) break;
 106     }
 107
 108     if (a < NOISE) b = a;
 109     if (b < NOISE) {
 110       printf("Found mask with just %d deviations: 0x%" PRIx64 "\n", b, mask);
 111       fflush(stdout);
 112     }
 113
 114     // I'm a little paranoid about performance: don't write to memory too often
 115     if (!(mask & 0x7ff)) lastmask = mask;
 116   }
 117
 118   return 0;
 119 }
 120
 121 void signal_handler(int signum) {
 122   printf("Received signal... currently evaluating mask 0x%" PRIx64 "!\n",
 123          lastmask);
 124   fflush(stdout);
 125 }
 126
 127 int main(int argc, char** argv) {
 128   uintptr_t i;
 129   pthread_t threads[NUM_THREADS];
 130
 131   signal(SIGUSR1, signal_handler);
 132
 133   for (i = 0; i < NUM_THREADS; i++)
 134     pthread_create(&threads[i], 0, thread_func, (void*)i);
 135
 136   for (i = 0; i < NUM_THREADS; i++)
 137     pthread_join(threads[i], 0);
 138
 139   return 0;
 140 }