arch/x86/kernel/tsc.c

   1 #include <linux/kernel.h>
   2 #include <linux/sched.h>
   3 #include <linux/init.h>
   4 #include <linux/module.h>
   5 #include <linux/timer.h>
   6 #include <linux/acpi_pmtmr.h>
   7 #include <linux/cpufreq.h>
   8 #include <linux/dmi.h>
   9 #include <linux/delay.h>
  10 #include <linux/clocksource.h>
  11 #include <linux/percpu.h>
  12
  13 #include <asm/hpet.h>
  14 #include <asm/timer.h>
  15 #include <asm/vgtod.h>
  16 #include <asm/time.h>
  17 #include <asm/delay.h>
  18 #include <asm/hypervisor.h>
  19
  20 unsigned int __read_mostly cpu_khz;     /* TSC clocks / usec, not used here */
  21 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
  22
  23 unsigned int __read_mostly tsc_khz;
  24 EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
  25
  26 /*
  27  * TSC can be unstable due to cpufreq or due to unsynced TSCs
  28  */
  29 static int __read_mostly tsc_unstable;
  30
  31 /* native_sched_clock() is called before tsc_init(), so
  32    we must start with the TSC soft disabled to prevent
  33    erroneous rdtsc usage on !cpu_has_tsc processors */
  34 static int __read_mostly tsc_disabled = -1;
  35
  36 static int tsc_clocksource_reliable;
  37 /*
  38  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
  39  */
  40 u64 native_sched_clock(void)
  41 {
  42         u64 this_offset;
  43
  44         /*
  45          * Fall back to jiffies if there's no TSC available:
  46          * ( But note that we still use it if the TSC is marked
  47          *   unstable. We do this because unlike Time Of Day,
  48          *   the scheduler clock tolerates small errors and it's
  49          *   very important for it to be as fast as the platform
  50          *   can achive it. )
  51          */
  52         if (unlikely(tsc_disabled)) {
  53                 /* No locking but a rare wrong value is not a big deal: */
  54                 return (jiffies_64 - INITIAL_JIFFIES) * (1000000000 / HZ);
  55         }
  56
  57         /* read the Time Stamp Counter: */
  58         rdtscll(this_offset);
  59
  60         /* return the value in ns */
  61         return __cycles_2_ns(this_offset);
  62 }
  63
  64 /* We need to define a real function for sched_clock, to override the
  65    weak default version */
  66 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
  67 unsigned long long sched_clock(void)
  68 {
  69         return paravirt_sched_clock();
  70 }
  71 #else
  72 unsigned long long
  73 sched_clock(void) __attribute__((alias("native_sched_clock")));
  74 #endif
  75
  76 int check_tsc_unstable(void)
  77 {
  78         return tsc_unstable;
  79 }
  80 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_unstable);
  81
  82 #ifdef CONFIG_X86_TSC
  83 int __init notsc_setup(char *str)
  84 {
  85         printk(KERN_WARNING "notsc: Kernel compiled with CONFIG_X86_TSC, "
  86                         "cannot disable TSC completely.\n");
  87         tsc_disabled = 1;
  88         return 1;
  89 }
  90 #else
  91 /*
  92  * disable flag for tsc. Takes effect by clearing the TSC cpu flag
  93  * in cpu/common.c
  94  */
  95 int __init notsc_setup(char *str)
  96 {
  97         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
  98         return 1;
  99 }
 100 #endif
 101
 102 __setup("notsc", notsc_setup);
 103
 104 static int __init tsc_setup(char *str)
 105 {
 106         if (!strcmp(str, "reliable"))
 107                 tsc_clocksource_reliable = 1;
 108         return 1;
 109 }
 110
 111 __setup("tsc=", tsc_setup);
 112
 113 #define MAX_RETRIES     5
 114 #define SMI_TRESHOLD    50000
 115
 116 /*
 117  * Read TSC and the reference counters. Take care of SMI disturbance
 118  */
 119 static u64 tsc_read_refs(u64 *p, int hpet)
 120 {
 121         u64 t1, t2;
 122         int i;
 123
 124         for (i = 0; i < MAX_RETRIES; i++) {
 125                 t1 = get_cycles();
 126                 if (hpet)
 127                         *p = hpet_readl(HPET_COUNTER) & 0xFFFFFFFF;
 128                 else
 129                         *p = acpi_pm_read_early();
 130                 t2 = get_cycles();
 131                 if ((t2 - t1) < SMI_TRESHOLD)
 132                         return t2;
 133         }
 134         return ULLONG_MAX;
 135 }
 136
 137 /*
 138  * Calculate the TSC frequency from HPET reference
 139  */
 140 static unsigned long calc_hpet_ref(u64 deltatsc, u64 hpet1, u64 hpet2)
 141 {
 142         u64 tmp;
 143
 144         if (hpet2 < hpet1)
 145                 hpet2 += 0x100000000ULL;
 146         hpet2 -= hpet1;
 147         tmp = ((u64)hpet2 * hpet_readl(HPET_PERIOD));
 148         do_div(tmp, 1000000);
 149         do_div(deltatsc, tmp);
 150
 151         return (unsigned long) deltatsc;
 152 }
 153
 154 /*
 155  * Calculate the TSC frequency from PMTimer reference
 156  */
 157 static unsigned long calc_pmtimer_ref(u64 deltatsc, u64 pm1, u64 pm2)
 158 {
 159         u64 tmp;
 160
 161         if (!pm1 && !pm2)
 162                 return ULONG_MAX;
 163
 164         if (pm2 < pm1)
 165                 pm2 += (u64)ACPI_PM_OVRRUN;
 166         pm2 -= pm1;
 167         tmp = pm2 * 1000000000LL;
 168         do_div(tmp, PMTMR_TICKS_PER_SEC);
 169         do_div(deltatsc, tmp);
 170
 171         return (unsigned long) deltatsc;
 172 }
 173
 174 #define CAL_MS          10
 175 #define CAL_LATCH       (CLOCK_TICK_RATE / (1000 / CAL_MS))
 176 #define CAL_PIT_LOOPS   1000
 177
 178 #define CAL2_MS         50
 179 #define CAL2_LATCH      (CLOCK_TICK_RATE / (1000 / CAL2_MS))
 180 #define CAL2_PIT_LOOPS  5000
 181
 182
 183 /*
 184  * Try to calibrate the TSC against the Programmable
 185  * Interrupt Timer and return the frequency of the TSC
 186  * in kHz.
 187  *
 188  * Return ULONG_MAX on failure to calibrate.
 189  */
 190 static unsigned long pit_calibrate_tsc(u32 latch, unsigned long ms, int loopmin)
 191 {
 192         u64 tsc, t1, t2, delta;
 193         unsigned long tscmin, tscmax;
 194         int pitcnt;
 195
 196         /* Set the Gate high, disable speaker */
 197         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
 198
 199         /*
 200          * Setup CTC channel 2* for mode 0, (interrupt on terminal
 201          * count mode), binary count. Set the latch register to 50ms
 202          * (LSB then MSB) to begin countdown.
 203          */
 204         outb(0xb0, 0x43);
 205         outb(latch & 0xff, 0x42);
 206         outb(latch >> 8, 0x42);
 207
 208         tsc = t1 = t2 = get_cycles();
 209
 210         pitcnt = 0;
 211         tscmax = 0;
 212         tscmin = ULONG_MAX;
 213         while ((inb(0x61) & 0x20) == 0) {
 214                 t2 = get_cycles();
 215                 delta = t2 - tsc;
 216                 tsc = t2;
 217                 if ((unsigned long) delta < tscmin)
 218                         tscmin = (unsigned int) delta;
 219                 if ((unsigned long) delta > tscmax)
 220                         tscmax = (unsigned int) delta;
 221                 pitcnt++;
 222         }
 223
 224         /*
 225          * Sanity checks:
 226          *
 227          * If we were not able to read the PIT more than loopmin
 228          * times, then we have been hit by a massive SMI
 229          *
 230          * If the maximum is 10 times larger than the minimum,
 231          * then we got hit by an SMI as well.
 232          */
 233         if (pitcnt < loopmin || tscmax > 10 * tscmin)
 234                 return ULONG_MAX;
 235
 236         /* Calculate the PIT value */
 237         delta = t2 - t1;
 238         do_div(delta, ms);
 239         return delta;
 240 }
 241
 242 /*
 243  * This reads the current MSB of the PIT counter, and
 244  * checks if we are running on sufficiently fast and
 245  * non-virtualized hardware.
 246  *
 247  * Our expectations are:
 248  *
 249  *  - the PIT is running at roughly 1.19MHz
 250  *
 251  *  - each IO is going to take about 1us on real hardware,
 252  *    but we allow it to be much faster (by a factor of 10) or
 253  *    _slightly_ slower (ie we allow up to a 2us read+counter
 254  *    update - anything else implies a unacceptably slow CPU
 255  *    or PIT for the fast calibration to work.
 256  *
 257  *  - with 256 PIT ticks to read the value, we have 214us to
 258  *    see the same MSB (and overhead like doing a single TSC
 259  *    read per MSB value etc).
 260  *
 261  *  - We're doing 2 reads per loop (LSB, MSB), and we expect
 262  *    them each to take about a microsecond on real hardware.
 263  *    So we expect a count value of around 100. But we'll be
 264  *    generous, and accept anything over 50.
 265  *
 266  *  - if the PIT is stuck, and we see *many* more reads, we
 267  *    return early (and the next caller of pit_expect_msb()
 268  *    then consider it a failure when they don't see the
 269  *    next expected value).
 270  *
 271  * These expectations mean that we know that we have seen the
 272  * transition from one expected value to another with a fairly
 273  * high accuracy, and we didn't miss any events. We can thus
 274  * use the TSC value at the transitions to calculate a pretty
 275  * good value for the TSC frequencty.
 276  */
 277 static inline int pit_expect_msb(unsigned char val, u64 *tscp, unsigned long *deltap)
 278 {
 279         int count;
 280         u64 tsc = 0;
 281
 282         for (count = 0; count < 50000; count++) {
 283                 /* Ignore LSB */
 284                 inb(0x42);
 285                 if (inb(0x42) != val)
 286                         break;
 287                 tsc = get_cycles();
 288         }
 289         *deltap = get_cycles() - tsc;
 290         *tscp = tsc;
 291
 292         /*
 293          * We require _some_ success, but the quality control
 294          * will be based on the error terms on the TSC values.
 295          */
 296         return count > 5;
 297 }
 298
 299 /*
 300  * How many MSB values do we want to see? We aim for
 301  * a maximum error rate of 500ppm (in practice the
 302  * real error is much smaller), but refuse to spend
 303  * more than 25ms on it.
 304  */
 305 #define MAX_QUICK_PIT_MS 25
 306 #define MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS (MAX_QUICK_PIT_MS * PIT_TICK_RATE / 1000 / 256)
 307
 308 static unsigned long quick_pit_calibrate(void)
 309 {
 310         int i;
 311         u64 tsc, delta;
 312         unsigned long d1, d2;
 313
 314         /* Set the Gate high, disable speaker */
 315         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
 316
 317         /*
 318          * Counter 2, mode 0 (one-shot), binary count
 319          *
 320          * NOTE! Mode 2 decrements by two (and then the
 321          * output is flipped each time, giving the same
 322          * final output frequency as a decrement-by-one),
 323          * so mode 0 is much better when looking at the
 324          * individual counts.
 325          */
 326         outb(0xb0, 0x43);
 327
 328         /* Start at 0xffff */
 329         outb(0xff, 0x42);
 330         outb(0xff, 0x42);
 331
 332         /*
 333          * The PIT starts counting at the next edge, so we
 334          * need to delay for a microsecond. The easiest way
 335          * to do that is to just read back the 16-bit counter
 336          * once from the PIT.
 337          */
 338         inb(0x42);
 339         inb(0x42);
 340
 341         if (pit_expect_msb(0xff, &tsc, &d1)) {
 342                 for (i = 1; i <= MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS; i++) {
 343                         if (!pit_expect_msb(0xff-i, &delta, &d2))
 344                                 break;
 345
 346                         /*
 347                          * Iterate until the error is less than 500 ppm
 348                          */
 349                         delta -= tsc;
 350                         if (d1+d2 < delta >> 11)
 351                                 goto success;
 352                 }
 353         }
 354         printk("Fast TSC calibration failed\n");
 355         return 0;
 356
 357 success:
 358         /*
 359          * Ok, if we get here, then we've seen the
 360          * MSB of the PIT decrement 'i' times, and the
 361          * error has shrunk to less than 500 ppm.
 362          *
 363          * As a result, we can depend on there not being
 364          * any odd delays anywhere, and the TSC reads are
 365          * reliable (within the error). We also adjust the
 366          * delta to the middle of the error bars, just
 367          * because it looks nicer.
 368          *
 369          * kHz = ticks / time-in-seconds / 1000;
 370          * kHz = (t2 - t1) / (I * 256 / PIT_TICK_RATE) / 1000
 371          * kHz = ((t2 - t1) * PIT_TICK_RATE) / (I * 256 * 1000)
 372          */
 373         delta += (long)(d2 - d1)/2;
 374         delta *= PIT_TICK_RATE;
 375         do_div(delta, i*256*1000);
 376         printk("Fast TSC calibration using PIT\n");
 377         return delta;
 378 }
 379
 380 /**
 381  * native_calibrate_tsc - calibrate the tsc on boot
 382  */
 383 unsigned long native_calibrate_tsc(void)
 384 {
 385         u64 tsc1, tsc2, delta, ref1, ref2;
 386         unsigned long tsc_pit_min = ULONG_MAX, tsc_ref_min = ULONG_MAX;
 387         unsigned long flags, latch, ms, fast_calibrate, tsc_khz;
 388         int hpet = is_hpet_enabled(), i, loopmin;
 389
 390         tsc_khz = get_hypervisor_tsc_freq();
 391         if (tsc_khz) {
 392                 printk(KERN_INFO "TSC: Frequency read from the hypervisor\n");
 393                 return tsc_khz;
 394         }
 395
 396         local_irq_save(flags);
 397         fast_calibrate = quick_pit_calibrate();
 398         local_irq_restore(flags);
 399         if (fast_calibrate)
 400                 return fast_calibrate;
 401
 402         /*
 403          * Run 5 calibration loops to get the lowest frequency value
 404          * (the best estimate). We use two different calibration modes
 405          * here:
 406          *
 407          * 1) PIT loop. We set the PIT Channel 2 to oneshot mode and
 408          * load a timeout of 50ms. We read the time right after we
 409          * started the timer and wait until the PIT count down reaches
 410          * zero. In each wait loop iteration we read the TSC and check
 411          * the delta to the previous read. We keep track of the min
 412          * and max values of that delta. The delta is mostly defined
 413          * by the IO time of the PIT access, so we can detect when a
 414          * SMI/SMM disturbance happend between the two reads. If the
 415          * maximum time is significantly larger than the minimum time,
 416          * then we discard the result and have another try.
 417          *
 418          * 2) Reference counter. If available we use the HPET or the
 419          * PMTIMER as a reference to check the sanity of that value.
 420          * We use separate TSC readouts and check inside of the
 421          * reference read for a SMI/SMM disturbance. We dicard
 422          * disturbed values here as well. We do that around the PIT
 423          * calibration delay loop as we have to wait for a certain
 424          * amount of time anyway.
 425          */
 426
 427         /* Preset PIT loop values */
 428         latch = CAL_LATCH;
 429         ms = CAL_MS;
 430         loopmin = CAL_PIT_LOOPS;
 431
 432         for (i = 0; i < 3; i++) {
 433                 unsigned long tsc_pit_khz;
 434
 435                 /*
 436                  * Read the start value and the reference count of
 437                  * hpet/pmtimer when available. Then do the PIT
 438                  * calibration, which will take at least 50ms, and
 439                  * read the end value.
 440                  */
 441                 local_irq_save(flags);
 442                 tsc1 = tsc_read_refs(&ref1, hpet);
 443                 tsc_pit_khz = pit_calibrate_tsc(latch, ms, loopmin);
 444                 tsc2 = tsc_read_refs(&ref2, hpet);
 445                 local_irq_restore(flags);
 446
 447                 /* Pick the lowest PIT TSC calibration so far */
 448                 tsc_pit_min = min(tsc_pit_min, tsc_pit_khz);
 449
 450                 /* hpet or pmtimer available ? */
 451                 if (!hpet && !ref1 && !ref2)
 452                         continue;
 453
 454                 /* Check, whether the sampling was disturbed by an SMI */
 455                 if (tsc1 == ULLONG_MAX || tsc2 == ULLONG_MAX)
 456                         continue;
 457
 458                 tsc2 = (tsc2 - tsc1) * 1000000LL;
 459                 if (hpet)
 460                         tsc2 = calc_hpet_ref(tsc2, ref1, ref2);
 461                 else
 462                         tsc2 = calc_pmtimer_ref(tsc2, ref1, ref2);
 463
 464                 tsc_ref_min = min(tsc_ref_min, (unsigned long) tsc2);
 465
 466                 /* Check the reference deviation */
 467                 delta = ((u64) tsc_pit_min) * 100;
 468                 do_div(delta, tsc_ref_min);
 469
 470                 /*
 471                  * If both calibration results are inside a 10% window
 472                  * then we can be sure, that the calibration
 473                  * succeeded. We break out of the loop right away. We
 474                  * use the reference value, as it is more precise.
 475                  */
 476                 if (delta >= 90 && delta <= 110) {
 477                         printk(KERN_INFO
 478                                "TSC: PIT calibration matches %s. %d loops\n",
 479                                hpet ? "HPET" : "PMTIMER", i + 1);
 480                         return tsc_ref_min;
 481                 }
 482
 483                 /*
 484                  * Check whether PIT failed more than once. This
 485                  * happens in virtualized environments. We need to
 486                  * give the virtual PC a slightly longer timeframe for
 487                  * the HPET/PMTIMER to make the result precise.
 488                  */
 489                 if (i == 1 && tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
 490                         latch = CAL2_LATCH;
 491                         ms = CAL2_MS;
 492                         loopmin = CAL2_PIT_LOOPS;
 493                 }
 494         }
 495
 496         /*
 497          * Now check the results.
 498          */
 499         if (tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
 500                 /* PIT gave no useful value */
 501                 printk(KERN_WARNING "TSC: Unable to calibrate against PIT\n");
 502
 503                 /* We don't have an alternative source, disable TSC */
 504                 if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
 505                         printk("TSC: No reference (HPET/PMTIMER) available\n");
 506                         return 0;
 507                 }
 508
 509                 /* The alternative source failed as well, disable TSC */
 510                 if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
 511                         printk(KERN_WARNING "TSC: HPET/PMTIMER calibration "
 512                                "failed.\n");
 513                         return 0;
 514                 }
 515
 516                 /* Use the alternative source */
 517                 printk(KERN_INFO "TSC: using %s reference calibration\n",
 518                        hpet ? "HPET" : "PMTIMER");
 519
 520                 return tsc_ref_min;
 521         }
 522
 523         /* We don't have an alternative source, use the PIT calibration value */
 524         if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
 525                 printk(KERN_INFO "TSC: Using PIT calibration value\n");
 526                 return tsc_pit_min;
 527         }
 528
 529         /* The alternative source failed, use the PIT calibration value */
 530         if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
 531                 printk(KERN_WARNING "TSC: HPET/PMTIMER calibration failed. "
 532                        "Using PIT calibration\n");
 533                 return tsc_pit_min;
 534         }
 535
 536         /*
 537          * The calibration values differ too much. In doubt, we use
 538          * the PIT value as we know that there are PMTIMERs around
 539          * running at double speed. At least we let the user know:
 540          */
 541         printk(KERN_WARNING "TSC: PIT calibration deviates from %s: %lu %lu.\n",
 542                hpet ? "HPET" : "PMTIMER", tsc_pit_min, tsc_ref_min);
 543         printk(KERN_INFO "TSC: Using PIT calibration value\n");
 544         return tsc_pit_min;
 545 }
 546
 547 #ifdef CONFIG_X86_32
 548 /* Only called from the Powernow K7 cpu freq driver */
 549 int recalibrate_cpu_khz(void)
 550 {
 551 #ifndef CONFIG_SMP
 552         unsigned long cpu_khz_old = cpu_khz;
 553
 554         if (cpu_has_tsc) {
 555                 tsc_khz = calibrate_tsc();
 556                 cpu_khz = tsc_khz;
 557                 cpu_data(0).loops_per_jiffy =
 558                         cpufreq_scale(cpu_data(0).loops_per_jiffy,
 559                                         cpu_khz_old, cpu_khz);
 560                 return 0;
 561         } else
 562                 return -ENODEV;
 563 #else
 564         return -ENODEV;
 565 #endif
 566 }
 567
 568 EXPORT_SYMBOL(recalibrate_cpu_khz);
 569
 570 #endif /* CONFIG_X86_32 */
 571
 572 /* Accelerators for sched_clock()
 573  * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
 574  *  basic equation:
 575  *              ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
 576  *              ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
 577  *              ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
 578  *              ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
 579  *
 580  *      Then we use scaling math (suggested by george@mvista.com) to get:
 581  *              ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
 582  *              ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
 583  *
 584  *      And since SC is a constant power of two, we can convert the div
 585  *  into a shift.
 586  *
 587  *  We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision, since
 588  *  cyc2ns_scale is limited to 10^6 * 2^10, which fits in 32 bits.
 589  *  (mathieu.desnoyers@polymtl.ca)
 590  *
 591  *                      -johnstul@us.ibm.com "math is hard, lets go shopping!"
 592  */
 593
 594 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cyc2ns);
 595
 596 static void set_cyc2ns_scale(unsigned long cpu_khz, int cpu)
 597 {
 598         unsigned long long tsc_now, ns_now;
 599         unsigned long flags, *scale;
 600
 601         local_irq_save(flags);
 602         sched_clock_idle_sleep_event();
 603
 604         scale = &per_cpu(cyc2ns, cpu);
 605
 606         rdtscll(tsc_now);
 607         ns_now = __cycles_2_ns(tsc_now);
 608
 609         if (cpu_khz)
 610                 *scale = (NSEC_PER_MSEC << CYC2NS_SCALE_FACTOR)/cpu_khz;
 611
 612         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
 613         local_irq_restore(flags);
 614 }
 615
 616 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
 617
 618 /* Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the cpu frequency
 619  * changes.
 620  *
 621  * RED-PEN: On SMP we assume all CPUs run with the same frequency.  It's
 622  * not that important because current Opteron setups do not support
 623  * scaling on SMP anyroads.
 624  *
 625  * Should fix up last_tsc too. Currently gettimeofday in the
 626  * first tick after the change will be slightly wrong.
 627  */
 628
 629 static unsigned int  ref_freq;
 630 static unsigned long loops_per_jiffy_ref;
 631 static unsigned long tsc_khz_ref;
 632
 633 static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
 634                                 void *data)
 635 {
 636         struct cpufreq_freqs *freq = data;
 637         unsigned long *lpj, dummy;
 638
 639         if (cpu_has(&cpu_data(freq->cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
 640                 return 0;
 641
 642         lpj = &dummy;
 643         if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
 644 #ifdef CONFIG_SMP
 645                 lpj = &cpu_data(freq->cpu).loops_per_jiffy;
 646 #else
 647         lpj = &boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
 648 #endif
 649
 650         if (!ref_freq) {
 651                 ref_freq = freq->old;
 652                 loops_per_jiffy_ref = *lpj;
 653                 tsc_khz_ref = tsc_khz;
 654         }
 655         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
 656                         (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new) ||
 657                         (val == CPUFREQ_RESUMECHANGE)) {
 658                 *lpj =  cpufreq_scale(loops_per_jiffy_ref, ref_freq, freq->new);
 659
 660                 tsc_khz = cpufreq_scale(tsc_khz_ref, ref_freq, freq->new);
 661                 if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
 662                         mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
 663         }
 664
 665         set_cyc2ns_scale(tsc_khz, freq->cpu);
 666
 667         return 0;
 668 }
 669
 670 static struct notifier_block time_cpufreq_notifier_block = {
 671         .notifier_call  = time_cpufreq_notifier
 672 };
 673
 674 static int __init cpufreq_tsc(void)
 675 {
 676         if (!cpu_has_tsc)
 677                 return 0;
 678         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
 679                 return 0;
 680         cpufreq_register_notifier(&time_cpufreq_notifier_block,
 681                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
 682         return 0;
 683 }
 684
 685 core_initcall(cpufreq_tsc);
 686
 687 #endif /* CONFIG_CPU_FREQ */
 688
 689 /* clocksource code */
 690
 691 static struct clocksource clocksource_tsc;
 692
 693 /*
 694  * We compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
 695  * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
 696  * very small window right after one CPU updated cycle_last under
 697  * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
 698  * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
 699  * is slighty behind. This delta is nowhere else observable, but in
 700  * that case it results in a forward time jump in the range of hours
 701  * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
 702  * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
 703  * timer.
 704  */
 705 static cycle_t read_tsc(void)
 706 {
 707         cycle_t ret = (cycle_t)get_cycles();
 708
 709         return ret >= clocksource_tsc.cycle_last ?
 710                 ret : clocksource_tsc.cycle_last;
 711 }
 712
 713 #ifdef CONFIG_X86_64
 714 static cycle_t __vsyscall_fn vread_tsc(void)
 715 {
 716         cycle_t ret = (cycle_t)vget_cycles();
 717
 718         return ret >= __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last ?
 719                 ret : __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last;
 720 }
 721 #endif
 722
 723 static struct clocksource clocksource_tsc = {
 724         .name                   = "tsc",
 725         .rating                 = 300,
 726         .read                   = read_tsc,
 727         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
 728         .shift                  = 22,
 729         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
 730                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
 731 #ifdef CONFIG_X86_64
 732         .vread                  = vread_tsc,
 733 #endif
 734 };
 735
 736 void mark_tsc_unstable(char *reason)
 737 {
 738         if (!tsc_unstable) {
 739                 tsc_unstable = 1;
 740                 printk("Marking TSC unstable due to %s\n", reason);
 741                 /* Change only the rating, when not registered */
 742                 if (clocksource_tsc.mult)
 743                         clocksource_change_rating(&clocksource_tsc, 0);
 744                 else
 745                         clocksource_tsc.rating = 0;
 746         }
 747 }
 748
 749 EXPORT_SYMBOL_GPL(mark_tsc_unstable);
 750
 751 static int __init dmi_mark_tsc_unstable(const struct dmi_system_id *d)
 752 {
 753         printk(KERN_NOTICE "%s detected: marking TSC unstable.\n",
 754                         d->ident);
 755         tsc_unstable = 1;
 756         return 0;
 757 }
 758
 759 /* List of systems that have known TSC problems */
 760 static struct dmi_system_id __initdata bad_tsc_dmi_table[] = {
 761         {
 762                 .callback = dmi_mark_tsc_unstable,
 763                 .ident = "IBM Thinkpad 380XD",
 764                 .matches = {
 765                         DMI_MATCH(DMI_BOARD_VENDOR, "IBM"),
 766                         DMI_MATCH(DMI_BOARD_NAME, "2635FA0"),
 767                 },
 768         },
 769         {}
 770 };
 771
 772 static void __init check_system_tsc_reliable(void)
 773 {
 774 #ifdef CONFIG_MGEODE_LX
 775         /* RTSC counts during suspend */
 776 #define RTSC_SUSP 0x100
 777         unsigned long res_low, res_high;
 778
 779         rdmsr_safe(MSR_GEODE_BUSCONT_CONF0, &res_low, &res_high);
 780         /* Geode_LX - the OLPC CPU has a possibly a very reliable TSC */
 781         if (res_low & RTSC_SUSP)
 782                 tsc_clocksource_reliable = 1;
 783 #endif
 784         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE))
 785                 tsc_clocksource_reliable = 1;
 786 }
 787
 788 /*
 789  * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
 790  * over all CPUs.
 791  */
 792 __cpuinit int unsynchronized_tsc(void)
 793 {
 794         if (!cpu_has_tsc || tsc_unstable)
 795                 return 1;
 796
 797 #ifdef CONFIG_X86_SMP
 798         if (apic_is_clustered_box())
 799                 return 1;
 800 #endif
 801
 802         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
 803                 return 0;
 804         /*
 805          * Intel systems are normally all synchronized.
 806          * Exceptions must mark TSC as unstable:
 807          */
 808         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL) {
 809                 /* assume multi socket systems are not synchronized: */
 810                 if (num_possible_cpus() > 1)
 811                         tsc_unstable = 1;
 812         }
 813
 814         return tsc_unstable;
 815 }
 816
 817 static void __init init_tsc_clocksource(void)
 818 {
 819         clocksource_tsc.mult = clocksource_khz2mult(tsc_khz,
 820                         clocksource_tsc.shift);
 821         if (tsc_clocksource_reliable)
 822                 clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
 823         /* lower the rating if we already know its unstable: */
 824         if (check_tsc_unstable()) {
 825                 clocksource_tsc.rating = 0;
 826                 clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS;
 827         }
 828         clocksource_register(&clocksource_tsc);
 829 }
 830
 831 void __init tsc_init(void)
 832 {
 833         u64 lpj;
 834         int cpu;
 835
 836         if (!cpu_has_tsc)
 837                 return;
 838
 839         tsc_khz = calibrate_tsc();
 840         cpu_khz = tsc_khz;
 841
 842         if (!tsc_khz) {
 843                 mark_tsc_unstable("could not calculate TSC khz");
 844                 return;
 845         }
 846
 847 #ifdef CONFIG_X86_64
 848         if (cpu_has(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_CONSTANT_TSC) &&
 849                         (boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD))
 850                 cpu_khz = calibrate_cpu();
 851 #endif
 852
 853         printk("Detected %lu.%03lu MHz processor.\n",
 854                         (unsigned long)cpu_khz / 1000,
 855                         (unsigned long)cpu_khz % 1000);
 856
 857         /*
 858          * Secondary CPUs do not run through tsc_init(), so set up
 859          * all the scale factors for all CPUs, assuming the same
 860          * speed as the bootup CPU. (cpufreq notifiers will fix this
 861          * up if their speed diverges)
 862          */
 863         for_each_possible_cpu(cpu)
 864                 set_cyc2ns_scale(cpu_khz, cpu);
 865
 866         if (tsc_disabled > 0)
 867                 return;
 868
 869         /* now allow native_sched_clock() to use rdtsc */
 870         tsc_disabled = 0;
 871
 872         lpj = ((u64)tsc_khz * 1000);
 873         do_div(lpj, HZ);
 874         lpj_fine = lpj;
 875
 876         use_tsc_delay();
 877         /* Check and install the TSC clocksource */
 878         dmi_check_system(bad_tsc_dmi_table);
 879
 880         if (unsynchronized_tsc())
 881                 mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
 882
 883         check_system_tsc_reliable();
 884         init_tsc_clocksource();
 885 }
 886