]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - arch/x86/kernel/tsc.c
arm: imx6: defconfig: update tx6 defconfigs
[karo-tx-linux.git] / arch / x86 / kernel / tsc.c
1 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
2
3 #include <linux/kernel.h>
4 #include <linux/sched.h>
5 #include <linux/init.h>
6 #include <linux/module.h>
7 #include <linux/timer.h>
8 #include <linux/acpi_pmtmr.h>
9 #include <linux/cpufreq.h>
10 #include <linux/delay.h>
11 #include <linux/clocksource.h>
12 #include <linux/percpu.h>
13 #include <linux/timex.h>
14
15 #include <asm/hpet.h>
16 #include <asm/timer.h>
17 #include <asm/vgtod.h>
18 #include <asm/time.h>
19 #include <asm/delay.h>
20 #include <asm/hypervisor.h>
21 #include <asm/nmi.h>
22 #include <asm/x86_init.h>
23
24 unsigned int __read_mostly cpu_khz;     /* TSC clocks / usec, not used here */
25 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
26
27 unsigned int __read_mostly tsc_khz;
28 EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
29
30 /*
31  * TSC can be unstable due to cpufreq or due to unsynced TSCs
32  */
33 static int __read_mostly tsc_unstable;
34
35 /* native_sched_clock() is called before tsc_init(), so
36    we must start with the TSC soft disabled to prevent
37    erroneous rdtsc usage on !cpu_has_tsc processors */
38 static int __read_mostly tsc_disabled = -1;
39
40 int tsc_clocksource_reliable;
41 /*
42  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
43  */
44 u64 native_sched_clock(void)
45 {
46         u64 this_offset;
47
48         /*
49          * Fall back to jiffies if there's no TSC available:
50          * ( But note that we still use it if the TSC is marked
51          *   unstable. We do this because unlike Time Of Day,
52          *   the scheduler clock tolerates small errors and it's
53          *   very important for it to be as fast as the platform
54          *   can achieve it. )
55          */
56         if (unlikely(tsc_disabled)) {
57                 /* No locking but a rare wrong value is not a big deal: */
58                 return (jiffies_64 - INITIAL_JIFFIES) * (1000000000 / HZ);
59         }
60
61         /* read the Time Stamp Counter: */
62         rdtscll(this_offset);
63
64         /* return the value in ns */
65         return __cycles_2_ns(this_offset);
66 }
67
68 /* We need to define a real function for sched_clock, to override the
69    weak default version */
70 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
71 unsigned long long sched_clock(void)
72 {
73         return paravirt_sched_clock();
74 }
75 #else
76 unsigned long long
77 sched_clock(void) __attribute__((alias("native_sched_clock")));
78 #endif
79
80 unsigned long long native_read_tsc(void)
81 {
82         return __native_read_tsc();
83 }
84 EXPORT_SYMBOL(native_read_tsc);
85
86 int check_tsc_unstable(void)
87 {
88         return tsc_unstable;
89 }
90 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_unstable);
91
92 int check_tsc_disabled(void)
93 {
94         return tsc_disabled;
95 }
96 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_disabled);
97
98 #ifdef CONFIG_X86_TSC
99 int __init notsc_setup(char *str)
100 {
101         pr_warn("Kernel compiled with CONFIG_X86_TSC, cannot disable TSC completely\n");
102         tsc_disabled = 1;
103         return 1;
104 }
105 #else
106 /*
107  * disable flag for tsc. Takes effect by clearing the TSC cpu flag
108  * in cpu/common.c
109  */
110 int __init notsc_setup(char *str)
111 {
112         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
113         return 1;
114 }
115 #endif
116
117 __setup("notsc", notsc_setup);
118
119 static int no_sched_irq_time;
120
121 static int __init tsc_setup(char *str)
122 {
123         if (!strcmp(str, "reliable"))
124                 tsc_clocksource_reliable = 1;
125         if (!strncmp(str, "noirqtime", 9))
126                 no_sched_irq_time = 1;
127         return 1;
128 }
129
130 __setup("tsc=", tsc_setup);
131
132 #define MAX_RETRIES     5
133 #define SMI_TRESHOLD    50000
134
135 /*
136  * Read TSC and the reference counters. Take care of SMI disturbance
137  */
138 static u64 tsc_read_refs(u64 *p, int hpet)
139 {
140         u64 t1, t2;
141         int i;
142
143         for (i = 0; i < MAX_RETRIES; i++) {
144                 t1 = get_cycles();
145                 if (hpet)
146                         *p = hpet_readl(HPET_COUNTER) & 0xFFFFFFFF;
147                 else
148                         *p = acpi_pm_read_early();
149                 t2 = get_cycles();
150                 if ((t2 - t1) < SMI_TRESHOLD)
151                         return t2;
152         }
153         return ULLONG_MAX;
154 }
155
156 /*
157  * Calculate the TSC frequency from HPET reference
158  */
159 static unsigned long calc_hpet_ref(u64 deltatsc, u64 hpet1, u64 hpet2)
160 {
161         u64 tmp;
162
163         if (hpet2 < hpet1)
164                 hpet2 += 0x100000000ULL;
165         hpet2 -= hpet1;
166         tmp = ((u64)hpet2 * hpet_readl(HPET_PERIOD));
167         do_div(tmp, 1000000);
168         do_div(deltatsc, tmp);
169
170         return (unsigned long) deltatsc;
171 }
172
173 /*
174  * Calculate the TSC frequency from PMTimer reference
175  */
176 static unsigned long calc_pmtimer_ref(u64 deltatsc, u64 pm1, u64 pm2)
177 {
178         u64 tmp;
179
180         if (!pm1 && !pm2)
181                 return ULONG_MAX;
182
183         if (pm2 < pm1)
184                 pm2 += (u64)ACPI_PM_OVRRUN;
185         pm2 -= pm1;
186         tmp = pm2 * 1000000000LL;
187         do_div(tmp, PMTMR_TICKS_PER_SEC);
188         do_div(deltatsc, tmp);
189
190         return (unsigned long) deltatsc;
191 }
192
193 #define CAL_MS          10
194 #define CAL_LATCH       (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL_MS))
195 #define CAL_PIT_LOOPS   1000
196
197 #define CAL2_MS         50
198 #define CAL2_LATCH      (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL2_MS))
199 #define CAL2_PIT_LOOPS  5000
200
201
202 /*
203  * Try to calibrate the TSC against the Programmable
204  * Interrupt Timer and return the frequency of the TSC
205  * in kHz.
206  *
207  * Return ULONG_MAX on failure to calibrate.
208  */
209 static unsigned long pit_calibrate_tsc(u32 latch, unsigned long ms, int loopmin)
210 {
211         u64 tsc, t1, t2, delta;
212         unsigned long tscmin, tscmax;
213         int pitcnt;
214
215         /* Set the Gate high, disable speaker */
216         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
217
218         /*
219          * Setup CTC channel 2* for mode 0, (interrupt on terminal
220          * count mode), binary count. Set the latch register to 50ms
221          * (LSB then MSB) to begin countdown.
222          */
223         outb(0xb0, 0x43);
224         outb(latch & 0xff, 0x42);
225         outb(latch >> 8, 0x42);
226
227         tsc = t1 = t2 = get_cycles();
228
229         pitcnt = 0;
230         tscmax = 0;
231         tscmin = ULONG_MAX;
232         while ((inb(0x61) & 0x20) == 0) {
233                 t2 = get_cycles();
234                 delta = t2 - tsc;
235                 tsc = t2;
236                 if ((unsigned long) delta < tscmin)
237                         tscmin = (unsigned int) delta;
238                 if ((unsigned long) delta > tscmax)
239                         tscmax = (unsigned int) delta;
240                 pitcnt++;
241         }
242
243         /*
244          * Sanity checks:
245          *
246          * If we were not able to read the PIT more than loopmin
247          * times, then we have been hit by a massive SMI
248          *
249          * If the maximum is 10 times larger than the minimum,
250          * then we got hit by an SMI as well.
251          */
252         if (pitcnt < loopmin || tscmax > 10 * tscmin)
253                 return ULONG_MAX;
254
255         /* Calculate the PIT value */
256         delta = t2 - t1;
257         do_div(delta, ms);
258         return delta;
259 }
260
261 /*
262  * This reads the current MSB of the PIT counter, and
263  * checks if we are running on sufficiently fast and
264  * non-virtualized hardware.
265  *
266  * Our expectations are:
267  *
268  *  - the PIT is running at roughly 1.19MHz
269  *
270  *  - each IO is going to take about 1us on real hardware,
271  *    but we allow it to be much faster (by a factor of 10) or
272  *    _slightly_ slower (ie we allow up to a 2us read+counter
273  *    update - anything else implies a unacceptably slow CPU
274  *    or PIT for the fast calibration to work.
275  *
276  *  - with 256 PIT ticks to read the value, we have 214us to
277  *    see the same MSB (and overhead like doing a single TSC
278  *    read per MSB value etc).
279  *
280  *  - We're doing 2 reads per loop (LSB, MSB), and we expect
281  *    them each to take about a microsecond on real hardware.
282  *    So we expect a count value of around 100. But we'll be
283  *    generous, and accept anything over 50.
284  *
285  *  - if the PIT is stuck, and we see *many* more reads, we
286  *    return early (and the next caller of pit_expect_msb()
287  *    then consider it a failure when they don't see the
288  *    next expected value).
289  *
290  * These expectations mean that we know that we have seen the
291  * transition from one expected value to another with a fairly
292  * high accuracy, and we didn't miss any events. We can thus
293  * use the TSC value at the transitions to calculate a pretty
294  * good value for the TSC frequencty.
295  */
296 static inline int pit_verify_msb(unsigned char val)
297 {
298         /* Ignore LSB */
299         inb(0x42);
300         return inb(0x42) == val;
301 }
302
303 static inline int pit_expect_msb(unsigned char val, u64 *tscp, unsigned long *deltap)
304 {
305         int count;
306         u64 tsc = 0, prev_tsc = 0;
307
308         for (count = 0; count < 50000; count++) {
309                 if (!pit_verify_msb(val))
310                         break;
311                 prev_tsc = tsc;
312                 tsc = get_cycles();
313         }
314         *deltap = get_cycles() - prev_tsc;
315         *tscp = tsc;
316
317         /*
318          * We require _some_ success, but the quality control
319          * will be based on the error terms on the TSC values.
320          */
321         return count > 5;
322 }
323
324 /*
325  * How many MSB values do we want to see? We aim for
326  * a maximum error rate of 500ppm (in practice the
327  * real error is much smaller), but refuse to spend
328  * more than 50ms on it.
329  */
330 #define MAX_QUICK_PIT_MS 50
331 #define MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS (MAX_QUICK_PIT_MS * PIT_TICK_RATE / 1000 / 256)
332
333 static unsigned long quick_pit_calibrate(void)
334 {
335         int i;
336         u64 tsc, delta;
337         unsigned long d1, d2;
338
339         /* Set the Gate high, disable speaker */
340         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
341
342         /*
343          * Counter 2, mode 0 (one-shot), binary count
344          *
345          * NOTE! Mode 2 decrements by two (and then the
346          * output is flipped each time, giving the same
347          * final output frequency as a decrement-by-one),
348          * so mode 0 is much better when looking at the
349          * individual counts.
350          */
351         outb(0xb0, 0x43);
352
353         /* Start at 0xffff */
354         outb(0xff, 0x42);
355         outb(0xff, 0x42);
356
357         /*
358          * The PIT starts counting at the next edge, so we
359          * need to delay for a microsecond. The easiest way
360          * to do that is to just read back the 16-bit counter
361          * once from the PIT.
362          */
363         pit_verify_msb(0);
364
365         if (pit_expect_msb(0xff, &tsc, &d1)) {
366                 for (i = 1; i <= MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS; i++) {
367                         if (!pit_expect_msb(0xff-i, &delta, &d2))
368                                 break;
369
370                         /*
371                          * Iterate until the error is less than 500 ppm
372                          */
373                         delta -= tsc;
374                         if (d1+d2 >= delta >> 11)
375                                 continue;
376
377                         /*
378                          * Check the PIT one more time to verify that
379                          * all TSC reads were stable wrt the PIT.
380                          *
381                          * This also guarantees serialization of the
382                          * last cycle read ('d2') in pit_expect_msb.
383                          */
384                         if (!pit_verify_msb(0xfe - i))
385                                 break;
386                         goto success;
387                 }
388         }
389         pr_err("Fast TSC calibration failed\n");
390         return 0;
391
392 success:
393         /*
394          * Ok, if we get here, then we've seen the
395          * MSB of the PIT decrement 'i' times, and the
396          * error has shrunk to less than 500 ppm.
397          *
398          * As a result, we can depend on there not being
399          * any odd delays anywhere, and the TSC reads are
400          * reliable (within the error).
401          *
402          * kHz = ticks / time-in-seconds / 1000;
403          * kHz = (t2 - t1) / (I * 256 / PIT_TICK_RATE) / 1000
404          * kHz = ((t2 - t1) * PIT_TICK_RATE) / (I * 256 * 1000)
405          */
406         delta *= PIT_TICK_RATE;
407         do_div(delta, i*256*1000);
408         pr_info("Fast TSC calibration using PIT\n");
409         return delta;
410 }
411
412 /**
413  * native_calibrate_tsc - calibrate the tsc on boot
414  */
415 unsigned long native_calibrate_tsc(void)
416 {
417         u64 tsc1, tsc2, delta, ref1, ref2;
418         unsigned long tsc_pit_min = ULONG_MAX, tsc_ref_min = ULONG_MAX;
419         unsigned long flags, latch, ms, fast_calibrate;
420         int hpet = is_hpet_enabled(), i, loopmin;
421
422         local_irq_save(flags);
423         fast_calibrate = quick_pit_calibrate();
424         local_irq_restore(flags);
425         if (fast_calibrate)
426                 return fast_calibrate;
427
428         /*
429          * Run 5 calibration loops to get the lowest frequency value
430          * (the best estimate). We use two different calibration modes
431          * here:
432          *
433          * 1) PIT loop. We set the PIT Channel 2 to oneshot mode and
434          * load a timeout of 50ms. We read the time right after we
435          * started the timer and wait until the PIT count down reaches
436          * zero. In each wait loop iteration we read the TSC and check
437          * the delta to the previous read. We keep track of the min
438          * and max values of that delta. The delta is mostly defined
439          * by the IO time of the PIT access, so we can detect when a
440          * SMI/SMM disturbance happened between the two reads. If the
441          * maximum time is significantly larger than the minimum time,
442          * then we discard the result and have another try.
443          *
444          * 2) Reference counter. If available we use the HPET or the
445          * PMTIMER as a reference to check the sanity of that value.
446          * We use separate TSC readouts and check inside of the
447          * reference read for a SMI/SMM disturbance. We dicard
448          * disturbed values here as well. We do that around the PIT
449          * calibration delay loop as we have to wait for a certain
450          * amount of time anyway.
451          */
452
453         /* Preset PIT loop values */
454         latch = CAL_LATCH;
455         ms = CAL_MS;
456         loopmin = CAL_PIT_LOOPS;
457
458         for (i = 0; i < 3; i++) {
459                 unsigned long tsc_pit_khz;
460
461                 /*
462                  * Read the start value and the reference count of
463                  * hpet/pmtimer when available. Then do the PIT
464                  * calibration, which will take at least 50ms, and
465                  * read the end value.
466                  */
467                 local_irq_save(flags);
468                 tsc1 = tsc_read_refs(&ref1, hpet);
469                 tsc_pit_khz = pit_calibrate_tsc(latch, ms, loopmin);
470                 tsc2 = tsc_read_refs(&ref2, hpet);
471                 local_irq_restore(flags);
472
473                 /* Pick the lowest PIT TSC calibration so far */
474                 tsc_pit_min = min(tsc_pit_min, tsc_pit_khz);
475
476                 /* hpet or pmtimer available ? */
477                 if (ref1 == ref2)
478                         continue;
479
480                 /* Check, whether the sampling was disturbed by an SMI */
481                 if (tsc1 == ULLONG_MAX || tsc2 == ULLONG_MAX)
482                         continue;
483
484                 tsc2 = (tsc2 - tsc1) * 1000000LL;
485                 if (hpet)
486                         tsc2 = calc_hpet_ref(tsc2, ref1, ref2);
487                 else
488                         tsc2 = calc_pmtimer_ref(tsc2, ref1, ref2);
489
490                 tsc_ref_min = min(tsc_ref_min, (unsigned long) tsc2);
491
492                 /* Check the reference deviation */
493                 delta = ((u64) tsc_pit_min) * 100;
494                 do_div(delta, tsc_ref_min);
495
496                 /*
497                  * If both calibration results are inside a 10% window
498                  * then we can be sure, that the calibration
499                  * succeeded. We break out of the loop right away. We
500                  * use the reference value, as it is more precise.
501                  */
502                 if (delta >= 90 && delta <= 110) {
503                         pr_info("PIT calibration matches %s. %d loops\n",
504                                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", i + 1);
505                         return tsc_ref_min;
506                 }
507
508                 /*
509                  * Check whether PIT failed more than once. This
510                  * happens in virtualized environments. We need to
511                  * give the virtual PC a slightly longer timeframe for
512                  * the HPET/PMTIMER to make the result precise.
513                  */
514                 if (i == 1 && tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
515                         latch = CAL2_LATCH;
516                         ms = CAL2_MS;
517                         loopmin = CAL2_PIT_LOOPS;
518                 }
519         }
520
521         /*
522          * Now check the results.
523          */
524         if (tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
525                 /* PIT gave no useful value */
526                 pr_warn("Unable to calibrate against PIT\n");
527
528                 /* We don't have an alternative source, disable TSC */
529                 if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
530                         pr_notice("No reference (HPET/PMTIMER) available\n");
531                         return 0;
532                 }
533
534                 /* The alternative source failed as well, disable TSC */
535                 if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
536                         pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed\n");
537                         return 0;
538                 }
539
540                 /* Use the alternative source */
541                 pr_info("using %s reference calibration\n",
542                         hpet ? "HPET" : "PMTIMER");
543
544                 return tsc_ref_min;
545         }
546
547         /* We don't have an alternative source, use the PIT calibration value */
548         if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
549                 pr_info("Using PIT calibration value\n");
550                 return tsc_pit_min;
551         }
552
553         /* The alternative source failed, use the PIT calibration value */
554         if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
555                 pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed. Using PIT calibration.\n");
556                 return tsc_pit_min;
557         }
558
559         /*
560          * The calibration values differ too much. In doubt, we use
561          * the PIT value as we know that there are PMTIMERs around
562          * running at double speed. At least we let the user know:
563          */
564         pr_warn("PIT calibration deviates from %s: %lu %lu\n",
565                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", tsc_pit_min, tsc_ref_min);
566         pr_info("Using PIT calibration value\n");
567         return tsc_pit_min;
568 }
569
570 int recalibrate_cpu_khz(void)
571 {
572 #ifndef CONFIG_SMP
573         unsigned long cpu_khz_old = cpu_khz;
574
575         if (cpu_has_tsc) {
576                 tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
577                 cpu_khz = tsc_khz;
578                 cpu_data(0).loops_per_jiffy =
579                         cpufreq_scale(cpu_data(0).loops_per_jiffy,
580                                         cpu_khz_old, cpu_khz);
581                 return 0;
582         } else
583                 return -ENODEV;
584 #else
585         return -ENODEV;
586 #endif
587 }
588
589 EXPORT_SYMBOL(recalibrate_cpu_khz);
590
591
592 /* Accelerators for sched_clock()
593  * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
594  *  basic equation:
595  *              ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
596  *              ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
597  *              ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
598  *              ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
599  *
600  *      Then we use scaling math (suggested by george@mvista.com) to get:
601  *              ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
602  *              ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
603  *
604  *      And since SC is a constant power of two, we can convert the div
605  *  into a shift.
606  *
607  *  We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision, since
608  *  cyc2ns_scale is limited to 10^6 * 2^10, which fits in 32 bits.
609  *  (mathieu.desnoyers@polymtl.ca)
610  *
611  *                      -johnstul@us.ibm.com "math is hard, lets go shopping!"
612  */
613
614 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cyc2ns);
615 DEFINE_PER_CPU(unsigned long long, cyc2ns_offset);
616
617 static void set_cyc2ns_scale(unsigned long cpu_khz, int cpu)
618 {
619         unsigned long long tsc_now, ns_now, *offset;
620         unsigned long flags, *scale;
621
622         local_irq_save(flags);
623         sched_clock_idle_sleep_event();
624
625         scale = &per_cpu(cyc2ns, cpu);
626         offset = &per_cpu(cyc2ns_offset, cpu);
627
628         rdtscll(tsc_now);
629         ns_now = __cycles_2_ns(tsc_now);
630
631         if (cpu_khz) {
632                 *scale = ((NSEC_PER_MSEC << CYC2NS_SCALE_FACTOR) +
633                                 cpu_khz / 2) / cpu_khz;
634                 *offset = ns_now - mult_frac(tsc_now, *scale,
635                                              (1UL << CYC2NS_SCALE_FACTOR));
636         }
637
638         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
639         local_irq_restore(flags);
640 }
641
642 static unsigned long long cyc2ns_suspend;
643
644 void tsc_save_sched_clock_state(void)
645 {
646         if (!sched_clock_stable)
647                 return;
648
649         cyc2ns_suspend = sched_clock();
650 }
651
652 /*
653  * Even on processors with invariant TSC, TSC gets reset in some the
654  * ACPI system sleep states. And in some systems BIOS seem to reinit TSC to
655  * arbitrary value (still sync'd across cpu's) during resume from such sleep
656  * states. To cope up with this, recompute the cyc2ns_offset for each cpu so
657  * that sched_clock() continues from the point where it was left off during
658  * suspend.
659  */
660 void tsc_restore_sched_clock_state(void)
661 {
662         unsigned long long offset;
663         unsigned long flags;
664         int cpu;
665
666         if (!sched_clock_stable)
667                 return;
668
669         local_irq_save(flags);
670
671         __this_cpu_write(cyc2ns_offset, 0);
672         offset = cyc2ns_suspend - sched_clock();
673
674         for_each_possible_cpu(cpu)
675                 per_cpu(cyc2ns_offset, cpu) = offset;
676
677         local_irq_restore(flags);
678 }
679
680 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
681
682 /* Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the cpu frequency
683  * changes.
684  *
685  * RED-PEN: On SMP we assume all CPUs run with the same frequency.  It's
686  * not that important because current Opteron setups do not support
687  * scaling on SMP anyroads.
688  *
689  * Should fix up last_tsc too. Currently gettimeofday in the
690  * first tick after the change will be slightly wrong.
691  */
692
693 static unsigned int  ref_freq;
694 static unsigned long loops_per_jiffy_ref;
695 static unsigned long tsc_khz_ref;
696
697 static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
698                                 void *data)
699 {
700         struct cpufreq_freqs *freq = data;
701         unsigned long *lpj;
702
703         if (cpu_has(&cpu_data(freq->cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
704                 return 0;
705
706         lpj = &boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
707 #ifdef CONFIG_SMP
708         if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
709                 lpj = &cpu_data(freq->cpu).loops_per_jiffy;
710 #endif
711
712         if (!ref_freq) {
713                 ref_freq = freq->old;
714                 loops_per_jiffy_ref = *lpj;
715                 tsc_khz_ref = tsc_khz;
716         }
717         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
718                         (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new) ||
719                         (val == CPUFREQ_RESUMECHANGE)) {
720                 *lpj = cpufreq_scale(loops_per_jiffy_ref, ref_freq, freq->new);
721
722                 tsc_khz = cpufreq_scale(tsc_khz_ref, ref_freq, freq->new);
723                 if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
724                         mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
725         }
726
727         set_cyc2ns_scale(tsc_khz, freq->cpu);
728
729         return 0;
730 }
731
732 static struct notifier_block time_cpufreq_notifier_block = {
733         .notifier_call  = time_cpufreq_notifier
734 };
735
736 static int __init cpufreq_tsc(void)
737 {
738         if (!cpu_has_tsc)
739                 return 0;
740         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
741                 return 0;
742         cpufreq_register_notifier(&time_cpufreq_notifier_block,
743                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
744         return 0;
745 }
746
747 core_initcall(cpufreq_tsc);
748
749 #endif /* CONFIG_CPU_FREQ */
750
751 /* clocksource code */
752
753 static struct clocksource clocksource_tsc;
754
755 /*
756  * We compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
757  * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
758  * very small window right after one CPU updated cycle_last under
759  * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
760  * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
761  * is slighty behind. This delta is nowhere else observable, but in
762  * that case it results in a forward time jump in the range of hours
763  * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
764  * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
765  * timer.
766  */
767 static cycle_t read_tsc(struct clocksource *cs)
768 {
769         cycle_t ret = (cycle_t)get_cycles();
770
771         return ret >= clocksource_tsc.cycle_last ?
772                 ret : clocksource_tsc.cycle_last;
773 }
774
775 static void resume_tsc(struct clocksource *cs)
776 {
777         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC_S3))
778                 clocksource_tsc.cycle_last = 0;
779 }
780
781 static struct clocksource clocksource_tsc = {
782         .name                   = "tsc",
783         .rating                 = 300,
784         .read                   = read_tsc,
785         .resume                 = resume_tsc,
786         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
787         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
788                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
789 #ifdef CONFIG_X86_64
790         .archdata               = { .vclock_mode = VCLOCK_TSC },
791 #endif
792 };
793
794 void mark_tsc_unstable(char *reason)
795 {
796         if (!tsc_unstable) {
797                 tsc_unstable = 1;
798                 sched_clock_stable = 0;
799                 disable_sched_clock_irqtime();
800                 pr_info("Marking TSC unstable due to %s\n", reason);
801                 /* Change only the rating, when not registered */
802                 if (clocksource_tsc.mult)
803                         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc);
804                 else {
805                         clocksource_tsc.flags |= CLOCK_SOURCE_UNSTABLE;
806                         clocksource_tsc.rating = 0;
807                 }
808         }
809 }
810
811 EXPORT_SYMBOL_GPL(mark_tsc_unstable);
812
813 static void __init check_system_tsc_reliable(void)
814 {
815 #ifdef CONFIG_MGEODE_LX
816         /* RTSC counts during suspend */
817 #define RTSC_SUSP 0x100
818         unsigned long res_low, res_high;
819
820         rdmsr_safe(MSR_GEODE_BUSCONT_CONF0, &res_low, &res_high);
821         /* Geode_LX - the OLPC CPU has a very reliable TSC */
822         if (res_low & RTSC_SUSP)
823                 tsc_clocksource_reliable = 1;
824 #endif
825         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE))
826                 tsc_clocksource_reliable = 1;
827 }
828
829 /*
830  * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
831  * over all CPUs.
832  */
833 int unsynchronized_tsc(void)
834 {
835         if (!cpu_has_tsc || tsc_unstable)
836                 return 1;
837
838 #ifdef CONFIG_SMP
839         if (apic_is_clustered_box())
840                 return 1;
841 #endif
842
843         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
844                 return 0;
845
846         if (tsc_clocksource_reliable)
847                 return 0;
848         /*
849          * Intel systems are normally all synchronized.
850          * Exceptions must mark TSC as unstable:
851          */
852         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL) {
853                 /* assume multi socket systems are not synchronized: */
854                 if (num_possible_cpus() > 1)
855                         return 1;
856         }
857
858         return 0;
859 }
860
861
862 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work);
863 static DECLARE_DELAYED_WORK(tsc_irqwork, tsc_refine_calibration_work);
864 /**
865  * tsc_refine_calibration_work - Further refine tsc freq calibration
866  * @work - ignored.
867  *
868  * This functions uses delayed work over a period of a
869  * second to further refine the TSC freq value. Since this is
870  * timer based, instead of loop based, we don't block the boot
871  * process while this longer calibration is done.
872  *
873  * If there are any calibration anomalies (too many SMIs, etc),
874  * or the refined calibration is off by 1% of the fast early
875  * calibration, we throw out the new calibration and use the
876  * early calibration.
877  */
878 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work)
879 {
880         static u64 tsc_start = -1, ref_start;
881         static int hpet;
882         u64 tsc_stop, ref_stop, delta;
883         unsigned long freq;
884
885         /* Don't bother refining TSC on unstable systems */
886         if (check_tsc_unstable())
887                 goto out;
888
889         /*
890          * Since the work is started early in boot, we may be
891          * delayed the first time we expire. So set the workqueue
892          * again once we know timers are working.
893          */
894         if (tsc_start == -1) {
895                 /*
896                  * Only set hpet once, to avoid mixing hardware
897                  * if the hpet becomes enabled later.
898                  */
899                 hpet = is_hpet_enabled();
900                 schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, HZ);
901                 tsc_start = tsc_read_refs(&ref_start, hpet);
902                 return;
903         }
904
905         tsc_stop = tsc_read_refs(&ref_stop, hpet);
906
907         /* hpet or pmtimer available ? */
908         if (ref_start == ref_stop)
909                 goto out;
910
911         /* Check, whether the sampling was disturbed by an SMI */
912         if (tsc_start == ULLONG_MAX || tsc_stop == ULLONG_MAX)
913                 goto out;
914
915         delta = tsc_stop - tsc_start;
916         delta *= 1000000LL;
917         if (hpet)
918                 freq = calc_hpet_ref(delta, ref_start, ref_stop);
919         else
920                 freq = calc_pmtimer_ref(delta, ref_start, ref_stop);
921
922         /* Make sure we're within 1% */
923         if (abs(tsc_khz - freq) > tsc_khz/100)
924                 goto out;
925
926         tsc_khz = freq;
927         pr_info("Refined TSC clocksource calibration: %lu.%03lu MHz\n",
928                 (unsigned long)tsc_khz / 1000,
929                 (unsigned long)tsc_khz % 1000);
930
931 out:
932         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
933 }
934
935
936 static int __init init_tsc_clocksource(void)
937 {
938         if (!cpu_has_tsc || tsc_disabled > 0 || !tsc_khz)
939                 return 0;
940
941         if (tsc_clocksource_reliable)
942                 clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
943         /* lower the rating if we already know its unstable: */
944         if (check_tsc_unstable()) {
945                 clocksource_tsc.rating = 0;
946                 clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS;
947         }
948
949         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC_S3))
950                 clocksource_tsc.flags |= CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP;
951
952         /*
953          * Trust the results of the earlier calibration on systems
954          * exporting a reliable TSC.
955          */
956         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE)) {
957                 clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
958                 return 0;
959         }
960
961         schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, 0);
962         return 0;
963 }
964 /*
965  * We use device_initcall here, to ensure we run after the hpet
966  * is fully initialized, which may occur at fs_initcall time.
967  */
968 device_initcall(init_tsc_clocksource);
969
970 void __init tsc_init(void)
971 {
972         u64 lpj;
973         int cpu;
974
975         x86_init.timers.tsc_pre_init();
976
977         if (!cpu_has_tsc)
978                 return;
979
980         tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
981         cpu_khz = tsc_khz;
982
983         if (!tsc_khz) {
984                 mark_tsc_unstable("could not calculate TSC khz");
985                 return;
986         }
987
988         pr_info("Detected %lu.%03lu MHz processor\n",
989                 (unsigned long)cpu_khz / 1000,
990                 (unsigned long)cpu_khz % 1000);
991
992         /*
993          * Secondary CPUs do not run through tsc_init(), so set up
994          * all the scale factors for all CPUs, assuming the same
995          * speed as the bootup CPU. (cpufreq notifiers will fix this
996          * up if their speed diverges)
997          */
998         for_each_possible_cpu(cpu)
999                 set_cyc2ns_scale(cpu_khz, cpu);
1000
1001         if (tsc_disabled > 0)
1002                 return;
1003
1004         /* now allow native_sched_clock() to use rdtsc */
1005         tsc_disabled = 0;
1006
1007         if (!no_sched_irq_time)
1008                 enable_sched_clock_irqtime();
1009
1010         lpj = ((u64)tsc_khz * 1000);
1011         do_div(lpj, HZ);
1012         lpj_fine = lpj;
1013
1014         use_tsc_delay();
1015
1016         if (unsynchronized_tsc())
1017                 mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
1018
1019         check_system_tsc_reliable();
1020 }
1021
1022 #ifdef CONFIG_SMP
1023 /*
1024  * If we have a constant TSC and are using the TSC for the delay loop,
1025  * we can skip clock calibration if another cpu in the same socket has already
1026  * been calibrated. This assumes that CONSTANT_TSC applies to all
1027  * cpus in the socket - this should be a safe assumption.
1028  */
1029 unsigned long calibrate_delay_is_known(void)
1030 {
1031         int i, cpu = smp_processor_id();
1032
1033         if (!tsc_disabled && !cpu_has(&cpu_data(cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
1034                 return 0;
1035
1036         for_each_online_cpu(i)
1037                 if (cpu_data(i).phys_proc_id == cpu_data(cpu).phys_proc_id)
1038                         return cpu_data(i).loops_per_jiffy;
1039         return 0;
1040 }
1041 #endif