]> Git Repo - linux.git/blob - arch/x86/kernel/tsc.c
x86/tsc: Check for sockets instead of CPUs to make code match comment
[linux.git] / arch / x86 / kernel / tsc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
3
4 #include <linux/kernel.h>
5 #include <linux/sched.h>
6 #include <linux/sched/clock.h>
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/export.h>
9 #include <linux/timer.h>
10 #include <linux/acpi_pmtmr.h>
11 #include <linux/cpufreq.h>
12 #include <linux/delay.h>
13 #include <linux/clocksource.h>
14 #include <linux/percpu.h>
15 #include <linux/timex.h>
16 #include <linux/static_key.h>
17 #include <linux/static_call.h>
18
19 #include <asm/hpet.h>
20 #include <asm/timer.h>
21 #include <asm/vgtod.h>
22 #include <asm/time.h>
23 #include <asm/delay.h>
24 #include <asm/hypervisor.h>
25 #include <asm/nmi.h>
26 #include <asm/x86_init.h>
27 #include <asm/geode.h>
28 #include <asm/apic.h>
29 #include <asm/cpu_device_id.h>
30 #include <asm/i8259.h>
31 #include <asm/topology.h>
32 #include <asm/uv/uv.h>
33
34 unsigned int __read_mostly cpu_khz;     /* TSC clocks / usec, not used here */
35 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
36
37 unsigned int __read_mostly tsc_khz;
38 EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
39
40 #define KHZ     1000
41
42 /*
43  * TSC can be unstable due to cpufreq or due to unsynced TSCs
44  */
45 static int __read_mostly tsc_unstable;
46 static unsigned int __initdata tsc_early_khz;
47
48 static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE_RO(__use_tsc);
49
50 int tsc_clocksource_reliable;
51
52 static int __read_mostly tsc_force_recalibrate;
53
54 static struct clocksource_base art_base_clk = {
55         .id    = CSID_X86_ART,
56 };
57 static bool have_art;
58
59 struct cyc2ns {
60         struct cyc2ns_data data[2];     /*  0 + 2*16 = 32 */
61         seqcount_latch_t   seq;         /* 32 + 4    = 36 */
62
63 }; /* fits one cacheline */
64
65 static DEFINE_PER_CPU_ALIGNED(struct cyc2ns, cyc2ns);
66
67 static int __init tsc_early_khz_setup(char *buf)
68 {
69         return kstrtouint(buf, 0, &tsc_early_khz);
70 }
71 early_param("tsc_early_khz", tsc_early_khz_setup);
72
73 __always_inline void __cyc2ns_read(struct cyc2ns_data *data)
74 {
75         int seq, idx;
76
77         do {
78                 seq = this_cpu_read(cyc2ns.seq.seqcount.sequence);
79                 idx = seq & 1;
80
81                 data->cyc2ns_offset = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_offset);
82                 data->cyc2ns_mul    = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_mul);
83                 data->cyc2ns_shift  = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_shift);
84
85         } while (unlikely(seq != this_cpu_read(cyc2ns.seq.seqcount.sequence)));
86 }
87
88 __always_inline void cyc2ns_read_begin(struct cyc2ns_data *data)
89 {
90         preempt_disable_notrace();
91         __cyc2ns_read(data);
92 }
93
94 __always_inline void cyc2ns_read_end(void)
95 {
96         preempt_enable_notrace();
97 }
98
99 /*
100  * Accelerators for sched_clock()
101  * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
102  *  basic equation:
103  *              ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
104  *              ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
105  *              ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
106  *              ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
107  *
108  *      Then we use scaling math (suggested by [email protected]) to get:
109  *              ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
110  *              ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
111  *
112  *      And since SC is a constant power of two, we can convert the div
113  *  into a shift. The larger SC is, the more accurate the conversion, but
114  *  cyc2ns_scale needs to be a 32-bit value so that 32-bit multiplication
115  *  (64-bit result) can be used.
116  *
117  *  We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision.
118  *  ([email protected])
119  *
120  *                      [email protected] "math is hard, lets go shopping!"
121  */
122
123 static __always_inline unsigned long long __cycles_2_ns(unsigned long long cyc)
124 {
125         struct cyc2ns_data data;
126         unsigned long long ns;
127
128         __cyc2ns_read(&data);
129
130         ns = data.cyc2ns_offset;
131         ns += mul_u64_u32_shr(cyc, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
132
133         return ns;
134 }
135
136 static __always_inline unsigned long long cycles_2_ns(unsigned long long cyc)
137 {
138         unsigned long long ns;
139         preempt_disable_notrace();
140         ns = __cycles_2_ns(cyc);
141         preempt_enable_notrace();
142         return ns;
143 }
144
145 static void __set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
146 {
147         unsigned long long ns_now;
148         struct cyc2ns_data data;
149         struct cyc2ns *c2n;
150
151         ns_now = cycles_2_ns(tsc_now);
152
153         /*
154          * Compute a new multiplier as per the above comment and ensure our
155          * time function is continuous; see the comment near struct
156          * cyc2ns_data.
157          */
158         clocks_calc_mult_shift(&data.cyc2ns_mul, &data.cyc2ns_shift, khz,
159                                NSEC_PER_MSEC, 0);
160
161         /*
162          * cyc2ns_shift is exported via arch_perf_update_userpage() where it is
163          * not expected to be greater than 31 due to the original published
164          * conversion algorithm shifting a 32-bit value (now specifies a 64-bit
165          * value) - refer perf_event_mmap_page documentation in perf_event.h.
166          */
167         if (data.cyc2ns_shift == 32) {
168                 data.cyc2ns_shift = 31;
169                 data.cyc2ns_mul >>= 1;
170         }
171
172         data.cyc2ns_offset = ns_now -
173                 mul_u64_u32_shr(tsc_now, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
174
175         c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
176
177         raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
178         c2n->data[0] = data;
179         raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
180         c2n->data[1] = data;
181 }
182
183 static void set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
184 {
185         unsigned long flags;
186
187         local_irq_save(flags);
188         sched_clock_idle_sleep_event();
189
190         if (khz)
191                 __set_cyc2ns_scale(khz, cpu, tsc_now);
192
193         sched_clock_idle_wakeup_event();
194         local_irq_restore(flags);
195 }
196
197 /*
198  * Initialize cyc2ns for boot cpu
199  */
200 static void __init cyc2ns_init_boot_cpu(void)
201 {
202         struct cyc2ns *c2n = this_cpu_ptr(&cyc2ns);
203
204         seqcount_latch_init(&c2n->seq);
205         __set_cyc2ns_scale(tsc_khz, smp_processor_id(), rdtsc());
206 }
207
208 /*
209  * Secondary CPUs do not run through tsc_init(), so set up
210  * all the scale factors for all CPUs, assuming the same
211  * speed as the bootup CPU.
212  */
213 static void __init cyc2ns_init_secondary_cpus(void)
214 {
215         unsigned int cpu, this_cpu = smp_processor_id();
216         struct cyc2ns *c2n = this_cpu_ptr(&cyc2ns);
217         struct cyc2ns_data *data = c2n->data;
218
219         for_each_possible_cpu(cpu) {
220                 if (cpu != this_cpu) {
221                         seqcount_latch_init(&c2n->seq);
222                         c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
223                         c2n->data[0] = data[0];
224                         c2n->data[1] = data[1];
225                 }
226         }
227 }
228
229 /*
230  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
231  */
232 noinstr u64 native_sched_clock(void)
233 {
234         if (static_branch_likely(&__use_tsc)) {
235                 u64 tsc_now = rdtsc();
236
237                 /* return the value in ns */
238                 return __cycles_2_ns(tsc_now);
239         }
240
241         /*
242          * Fall back to jiffies if there's no TSC available:
243          * ( But note that we still use it if the TSC is marked
244          *   unstable. We do this because unlike Time Of Day,
245          *   the scheduler clock tolerates small errors and it's
246          *   very important for it to be as fast as the platform
247          *   can achieve it. )
248          */
249
250         /* No locking but a rare wrong value is not a big deal: */
251         return (jiffies_64 - INITIAL_JIFFIES) * (1000000000 / HZ);
252 }
253
254 /*
255  * Generate a sched_clock if you already have a TSC value.
256  */
257 u64 native_sched_clock_from_tsc(u64 tsc)
258 {
259         return cycles_2_ns(tsc);
260 }
261
262 /* We need to define a real function for sched_clock, to override the
263    weak default version */
264 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
265 noinstr u64 sched_clock_noinstr(void)
266 {
267         return paravirt_sched_clock();
268 }
269
270 bool using_native_sched_clock(void)
271 {
272         return static_call_query(pv_sched_clock) == native_sched_clock;
273 }
274 #else
275 u64 sched_clock_noinstr(void) __attribute__((alias("native_sched_clock")));
276
277 bool using_native_sched_clock(void) { return true; }
278 #endif
279
280 notrace u64 sched_clock(void)
281 {
282         u64 now;
283         preempt_disable_notrace();
284         now = sched_clock_noinstr();
285         preempt_enable_notrace();
286         return now;
287 }
288
289 int check_tsc_unstable(void)
290 {
291         return tsc_unstable;
292 }
293 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_unstable);
294
295 #ifdef CONFIG_X86_TSC
296 int __init notsc_setup(char *str)
297 {
298         mark_tsc_unstable("boot parameter notsc");
299         return 1;
300 }
301 #else
302 /*
303  * disable flag for tsc. Takes effect by clearing the TSC cpu flag
304  * in cpu/common.c
305  */
306 int __init notsc_setup(char *str)
307 {
308         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
309         return 1;
310 }
311 #endif
312
313 __setup("notsc", notsc_setup);
314
315 static int no_sched_irq_time;
316 static int no_tsc_watchdog;
317 static int tsc_as_watchdog;
318
319 static int __init tsc_setup(char *str)
320 {
321         if (!strcmp(str, "reliable"))
322                 tsc_clocksource_reliable = 1;
323         if (!strncmp(str, "noirqtime", 9))
324                 no_sched_irq_time = 1;
325         if (!strcmp(str, "unstable"))
326                 mark_tsc_unstable("boot parameter");
327         if (!strcmp(str, "nowatchdog")) {
328                 no_tsc_watchdog = 1;
329                 if (tsc_as_watchdog)
330                         pr_alert("%s: Overriding earlier tsc=watchdog with tsc=nowatchdog\n",
331                                  __func__);
332                 tsc_as_watchdog = 0;
333         }
334         if (!strcmp(str, "recalibrate"))
335                 tsc_force_recalibrate = 1;
336         if (!strcmp(str, "watchdog")) {
337                 if (no_tsc_watchdog)
338                         pr_alert("%s: tsc=watchdog overridden by earlier tsc=nowatchdog\n",
339                                  __func__);
340                 else
341                         tsc_as_watchdog = 1;
342         }
343         return 1;
344 }
345
346 __setup("tsc=", tsc_setup);
347
348 #define MAX_RETRIES             5
349 #define TSC_DEFAULT_THRESHOLD   0x20000
350
351 /*
352  * Read TSC and the reference counters. Take care of any disturbances
353  */
354 static u64 tsc_read_refs(u64 *p, int hpet)
355 {
356         u64 t1, t2;
357         u64 thresh = tsc_khz ? tsc_khz >> 5 : TSC_DEFAULT_THRESHOLD;
358         int i;
359
360         for (i = 0; i < MAX_RETRIES; i++) {
361                 t1 = get_cycles();
362                 if (hpet)
363                         *p = hpet_readl(HPET_COUNTER) & 0xFFFFFFFF;
364                 else
365                         *p = acpi_pm_read_early();
366                 t2 = get_cycles();
367                 if ((t2 - t1) < thresh)
368                         return t2;
369         }
370         return ULLONG_MAX;
371 }
372
373 /*
374  * Calculate the TSC frequency from HPET reference
375  */
376 static unsigned long calc_hpet_ref(u64 deltatsc, u64 hpet1, u64 hpet2)
377 {
378         u64 tmp;
379
380         if (hpet2 < hpet1)
381                 hpet2 += 0x100000000ULL;
382         hpet2 -= hpet1;
383         tmp = ((u64)hpet2 * hpet_readl(HPET_PERIOD));
384         do_div(tmp, 1000000);
385         deltatsc = div64_u64(deltatsc, tmp);
386
387         return (unsigned long) deltatsc;
388 }
389
390 /*
391  * Calculate the TSC frequency from PMTimer reference
392  */
393 static unsigned long calc_pmtimer_ref(u64 deltatsc, u64 pm1, u64 pm2)
394 {
395         u64 tmp;
396
397         if (!pm1 && !pm2)
398                 return ULONG_MAX;
399
400         if (pm2 < pm1)
401                 pm2 += (u64)ACPI_PM_OVRRUN;
402         pm2 -= pm1;
403         tmp = pm2 * 1000000000LL;
404         do_div(tmp, PMTMR_TICKS_PER_SEC);
405         do_div(deltatsc, tmp);
406
407         return (unsigned long) deltatsc;
408 }
409
410 #define CAL_MS          10
411 #define CAL_LATCH       (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL_MS))
412 #define CAL_PIT_LOOPS   1000
413
414 #define CAL2_MS         50
415 #define CAL2_LATCH      (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL2_MS))
416 #define CAL2_PIT_LOOPS  5000
417
418
419 /*
420  * Try to calibrate the TSC against the Programmable
421  * Interrupt Timer and return the frequency of the TSC
422  * in kHz.
423  *
424  * Return ULONG_MAX on failure to calibrate.
425  */
426 static unsigned long pit_calibrate_tsc(u32 latch, unsigned long ms, int loopmin)
427 {
428         u64 tsc, t1, t2, delta;
429         unsigned long tscmin, tscmax;
430         int pitcnt;
431
432         if (!has_legacy_pic()) {
433                 /*
434                  * Relies on tsc_early_delay_calibrate() to have given us semi
435                  * usable udelay(), wait for the same 50ms we would have with
436                  * the PIT loop below.
437                  */
438                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
439                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
440                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
441                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
442                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
443                 return ULONG_MAX;
444         }
445
446         /* Set the Gate high, disable speaker */
447         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
448
449         /*
450          * Setup CTC channel 2* for mode 0, (interrupt on terminal
451          * count mode), binary count. Set the latch register to 50ms
452          * (LSB then MSB) to begin countdown.
453          */
454         outb(0xb0, 0x43);
455         outb(latch & 0xff, 0x42);
456         outb(latch >> 8, 0x42);
457
458         tsc = t1 = t2 = get_cycles();
459
460         pitcnt = 0;
461         tscmax = 0;
462         tscmin = ULONG_MAX;
463         while ((inb(0x61) & 0x20) == 0) {
464                 t2 = get_cycles();
465                 delta = t2 - tsc;
466                 tsc = t2;
467                 if ((unsigned long) delta < tscmin)
468                         tscmin = (unsigned int) delta;
469                 if ((unsigned long) delta > tscmax)
470                         tscmax = (unsigned int) delta;
471                 pitcnt++;
472         }
473
474         /*
475          * Sanity checks:
476          *
477          * If we were not able to read the PIT more than loopmin
478          * times, then we have been hit by a massive SMI
479          *
480          * If the maximum is 10 times larger than the minimum,
481          * then we got hit by an SMI as well.
482          */
483         if (pitcnt < loopmin || tscmax > 10 * tscmin)
484                 return ULONG_MAX;
485
486         /* Calculate the PIT value */
487         delta = t2 - t1;
488         do_div(delta, ms);
489         return delta;
490 }
491
492 /*
493  * This reads the current MSB of the PIT counter, and
494  * checks if we are running on sufficiently fast and
495  * non-virtualized hardware.
496  *
497  * Our expectations are:
498  *
499  *  - the PIT is running at roughly 1.19MHz
500  *
501  *  - each IO is going to take about 1us on real hardware,
502  *    but we allow it to be much faster (by a factor of 10) or
503  *    _slightly_ slower (ie we allow up to a 2us read+counter
504  *    update - anything else implies a unacceptably slow CPU
505  *    or PIT for the fast calibration to work.
506  *
507  *  - with 256 PIT ticks to read the value, we have 214us to
508  *    see the same MSB (and overhead like doing a single TSC
509  *    read per MSB value etc).
510  *
511  *  - We're doing 2 reads per loop (LSB, MSB), and we expect
512  *    them each to take about a microsecond on real hardware.
513  *    So we expect a count value of around 100. But we'll be
514  *    generous, and accept anything over 50.
515  *
516  *  - if the PIT is stuck, and we see *many* more reads, we
517  *    return early (and the next caller of pit_expect_msb()
518  *    then consider it a failure when they don't see the
519  *    next expected value).
520  *
521  * These expectations mean that we know that we have seen the
522  * transition from one expected value to another with a fairly
523  * high accuracy, and we didn't miss any events. We can thus
524  * use the TSC value at the transitions to calculate a pretty
525  * good value for the TSC frequency.
526  */
527 static inline int pit_verify_msb(unsigned char val)
528 {
529         /* Ignore LSB */
530         inb(0x42);
531         return inb(0x42) == val;
532 }
533
534 static inline int pit_expect_msb(unsigned char val, u64 *tscp, unsigned long *deltap)
535 {
536         int count;
537         u64 tsc = 0, prev_tsc = 0;
538
539         for (count = 0; count < 50000; count++) {
540                 if (!pit_verify_msb(val))
541                         break;
542                 prev_tsc = tsc;
543                 tsc = get_cycles();
544         }
545         *deltap = get_cycles() - prev_tsc;
546         *tscp = tsc;
547
548         /*
549          * We require _some_ success, but the quality control
550          * will be based on the error terms on the TSC values.
551          */
552         return count > 5;
553 }
554
555 /*
556  * How many MSB values do we want to see? We aim for
557  * a maximum error rate of 500ppm (in practice the
558  * real error is much smaller), but refuse to spend
559  * more than 50ms on it.
560  */
561 #define MAX_QUICK_PIT_MS 50
562 #define MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS (MAX_QUICK_PIT_MS * PIT_TICK_RATE / 1000 / 256)
563
564 static unsigned long quick_pit_calibrate(void)
565 {
566         int i;
567         u64 tsc, delta;
568         unsigned long d1, d2;
569
570         if (!has_legacy_pic())
571                 return 0;
572
573         /* Set the Gate high, disable speaker */
574         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
575
576         /*
577          * Counter 2, mode 0 (one-shot), binary count
578          *
579          * NOTE! Mode 2 decrements by two (and then the
580          * output is flipped each time, giving the same
581          * final output frequency as a decrement-by-one),
582          * so mode 0 is much better when looking at the
583          * individual counts.
584          */
585         outb(0xb0, 0x43);
586
587         /* Start at 0xffff */
588         outb(0xff, 0x42);
589         outb(0xff, 0x42);
590
591         /*
592          * The PIT starts counting at the next edge, so we
593          * need to delay for a microsecond. The easiest way
594          * to do that is to just read back the 16-bit counter
595          * once from the PIT.
596          */
597         pit_verify_msb(0);
598
599         if (pit_expect_msb(0xff, &tsc, &d1)) {
600                 for (i = 1; i <= MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS; i++) {
601                         if (!pit_expect_msb(0xff-i, &delta, &d2))
602                                 break;
603
604                         delta -= tsc;
605
606                         /*
607                          * Extrapolate the error and fail fast if the error will
608                          * never be below 500 ppm.
609                          */
610                         if (i == 1 &&
611                             d1 + d2 >= (delta * MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS) >> 11)
612                                 return 0;
613
614                         /*
615                          * Iterate until the error is less than 500 ppm
616                          */
617                         if (d1+d2 >= delta >> 11)
618                                 continue;
619
620                         /*
621                          * Check the PIT one more time to verify that
622                          * all TSC reads were stable wrt the PIT.
623                          *
624                          * This also guarantees serialization of the
625                          * last cycle read ('d2') in pit_expect_msb.
626                          */
627                         if (!pit_verify_msb(0xfe - i))
628                                 break;
629                         goto success;
630                 }
631         }
632         pr_info("Fast TSC calibration failed\n");
633         return 0;
634
635 success:
636         /*
637          * Ok, if we get here, then we've seen the
638          * MSB of the PIT decrement 'i' times, and the
639          * error has shrunk to less than 500 ppm.
640          *
641          * As a result, we can depend on there not being
642          * any odd delays anywhere, and the TSC reads are
643          * reliable (within the error).
644          *
645          * kHz = ticks / time-in-seconds / 1000;
646          * kHz = (t2 - t1) / (I * 256 / PIT_TICK_RATE) / 1000
647          * kHz = ((t2 - t1) * PIT_TICK_RATE) / (I * 256 * 1000)
648          */
649         delta *= PIT_TICK_RATE;
650         do_div(delta, i*256*1000);
651         pr_info("Fast TSC calibration using PIT\n");
652         return delta;
653 }
654
655 /**
656  * native_calibrate_tsc - determine TSC frequency
657  * Determine TSC frequency via CPUID, else return 0.
658  */
659 unsigned long native_calibrate_tsc(void)
660 {
661         unsigned int eax_denominator, ebx_numerator, ecx_hz, edx;
662         unsigned int crystal_khz;
663
664         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
665                 return 0;
666
667         if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x15)
668                 return 0;
669
670         eax_denominator = ebx_numerator = ecx_hz = edx = 0;
671
672         /* CPUID 15H TSC/Crystal ratio, plus optionally Crystal Hz */
673         cpuid(0x15, &eax_denominator, &ebx_numerator, &ecx_hz, &edx);
674
675         if (ebx_numerator == 0 || eax_denominator == 0)
676                 return 0;
677
678         crystal_khz = ecx_hz / 1000;
679
680         /*
681          * Denverton SoCs don't report crystal clock, and also don't support
682          * CPUID.0x16 for the calculation below, so hardcode the 25MHz crystal
683          * clock.
684          */
685         if (crystal_khz == 0 &&
686                         boot_cpu_data.x86_vfm == INTEL_ATOM_GOLDMONT_D)
687                 crystal_khz = 25000;
688
689         /*
690          * TSC frequency reported directly by CPUID is a "hardware reported"
691          * frequency and is the most accurate one so far we have. This
692          * is considered a known frequency.
693          */
694         if (crystal_khz != 0)
695                 setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ);
696
697         /*
698          * Some Intel SoCs like Skylake and Kabylake don't report the crystal
699          * clock, but we can easily calculate it to a high degree of accuracy
700          * by considering the crystal ratio and the CPU speed.
701          */
702         if (crystal_khz == 0 && boot_cpu_data.cpuid_level >= 0x16) {
703                 unsigned int eax_base_mhz, ebx, ecx, edx;
704
705                 cpuid(0x16, &eax_base_mhz, &ebx, &ecx, &edx);
706                 crystal_khz = eax_base_mhz * 1000 *
707                         eax_denominator / ebx_numerator;
708         }
709
710         if (crystal_khz == 0)
711                 return 0;
712
713         /*
714          * For Atom SoCs TSC is the only reliable clocksource.
715          * Mark TSC reliable so no watchdog on it.
716          */
717         if (boot_cpu_data.x86_vfm == INTEL_ATOM_GOLDMONT)
718                 setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE);
719
720 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
721         /*
722          * The local APIC appears to be fed by the core crystal clock
723          * (which sounds entirely sensible). We can set the global
724          * lapic_timer_period here to avoid having to calibrate the APIC
725          * timer later.
726          */
727         lapic_timer_period = crystal_khz * 1000 / HZ;
728 #endif
729
730         return crystal_khz * ebx_numerator / eax_denominator;
731 }
732
733 static unsigned long cpu_khz_from_cpuid(void)
734 {
735         unsigned int eax_base_mhz, ebx_max_mhz, ecx_bus_mhz, edx;
736
737         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
738                 return 0;
739
740         if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x16)
741                 return 0;
742
743         eax_base_mhz = ebx_max_mhz = ecx_bus_mhz = edx = 0;
744
745         cpuid(0x16, &eax_base_mhz, &ebx_max_mhz, &ecx_bus_mhz, &edx);
746
747         return eax_base_mhz * 1000;
748 }
749
750 /*
751  * calibrate cpu using pit, hpet, and ptimer methods. They are available
752  * later in boot after acpi is initialized.
753  */
754 static unsigned long pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu(void)
755 {
756         u64 tsc1, tsc2, delta, ref1, ref2;
757         unsigned long tsc_pit_min = ULONG_MAX, tsc_ref_min = ULONG_MAX;
758         unsigned long flags, latch, ms;
759         int hpet = is_hpet_enabled(), i, loopmin;
760
761         /*
762          * Run 5 calibration loops to get the lowest frequency value
763          * (the best estimate). We use two different calibration modes
764          * here:
765          *
766          * 1) PIT loop. We set the PIT Channel 2 to oneshot mode and
767          * load a timeout of 50ms. We read the time right after we
768          * started the timer and wait until the PIT count down reaches
769          * zero. In each wait loop iteration we read the TSC and check
770          * the delta to the previous read. We keep track of the min
771          * and max values of that delta. The delta is mostly defined
772          * by the IO time of the PIT access, so we can detect when
773          * any disturbance happened between the two reads. If the
774          * maximum time is significantly larger than the minimum time,
775          * then we discard the result and have another try.
776          *
777          * 2) Reference counter. If available we use the HPET or the
778          * PMTIMER as a reference to check the sanity of that value.
779          * We use separate TSC readouts and check inside of the
780          * reference read for any possible disturbance. We discard
781          * disturbed values here as well. We do that around the PIT
782          * calibration delay loop as we have to wait for a certain
783          * amount of time anyway.
784          */
785
786         /* Preset PIT loop values */
787         latch = CAL_LATCH;
788         ms = CAL_MS;
789         loopmin = CAL_PIT_LOOPS;
790
791         for (i = 0; i < 3; i++) {
792                 unsigned long tsc_pit_khz;
793
794                 /*
795                  * Read the start value and the reference count of
796                  * hpet/pmtimer when available. Then do the PIT
797                  * calibration, which will take at least 50ms, and
798                  * read the end value.
799                  */
800                 local_irq_save(flags);
801                 tsc1 = tsc_read_refs(&ref1, hpet);
802                 tsc_pit_khz = pit_calibrate_tsc(latch, ms, loopmin);
803                 tsc2 = tsc_read_refs(&ref2, hpet);
804                 local_irq_restore(flags);
805
806                 /* Pick the lowest PIT TSC calibration so far */
807                 tsc_pit_min = min(tsc_pit_min, tsc_pit_khz);
808
809                 /* hpet or pmtimer available ? */
810                 if (ref1 == ref2)
811                         continue;
812
813                 /* Check, whether the sampling was disturbed */
814                 if (tsc1 == ULLONG_MAX || tsc2 == ULLONG_MAX)
815                         continue;
816
817                 tsc2 = (tsc2 - tsc1) * 1000000LL;
818                 if (hpet)
819                         tsc2 = calc_hpet_ref(tsc2, ref1, ref2);
820                 else
821                         tsc2 = calc_pmtimer_ref(tsc2, ref1, ref2);
822
823                 tsc_ref_min = min(tsc_ref_min, (unsigned long) tsc2);
824
825                 /* Check the reference deviation */
826                 delta = ((u64) tsc_pit_min) * 100;
827                 do_div(delta, tsc_ref_min);
828
829                 /*
830                  * If both calibration results are inside a 10% window
831                  * then we can be sure, that the calibration
832                  * succeeded. We break out of the loop right away. We
833                  * use the reference value, as it is more precise.
834                  */
835                 if (delta >= 90 && delta <= 110) {
836                         pr_info("PIT calibration matches %s. %d loops\n",
837                                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", i + 1);
838                         return tsc_ref_min;
839                 }
840
841                 /*
842                  * Check whether PIT failed more than once. This
843                  * happens in virtualized environments. We need to
844                  * give the virtual PC a slightly longer timeframe for
845                  * the HPET/PMTIMER to make the result precise.
846                  */
847                 if (i == 1 && tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
848                         latch = CAL2_LATCH;
849                         ms = CAL2_MS;
850                         loopmin = CAL2_PIT_LOOPS;
851                 }
852         }
853
854         /*
855          * Now check the results.
856          */
857         if (tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
858                 /* PIT gave no useful value */
859                 pr_warn("Unable to calibrate against PIT\n");
860
861                 /* We don't have an alternative source, disable TSC */
862                 if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
863                         pr_notice("No reference (HPET/PMTIMER) available\n");
864                         return 0;
865                 }
866
867                 /* The alternative source failed as well, disable TSC */
868                 if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
869                         pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed\n");
870                         return 0;
871                 }
872
873                 /* Use the alternative source */
874                 pr_info("using %s reference calibration\n",
875                         hpet ? "HPET" : "PMTIMER");
876
877                 return tsc_ref_min;
878         }
879
880         /* We don't have an alternative source, use the PIT calibration value */
881         if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
882                 pr_info("Using PIT calibration value\n");
883                 return tsc_pit_min;
884         }
885
886         /* The alternative source failed, use the PIT calibration value */
887         if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
888                 pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed. Using PIT calibration.\n");
889                 return tsc_pit_min;
890         }
891
892         /*
893          * The calibration values differ too much. In doubt, we use
894          * the PIT value as we know that there are PMTIMERs around
895          * running at double speed. At least we let the user know:
896          */
897         pr_warn("PIT calibration deviates from %s: %lu %lu\n",
898                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", tsc_pit_min, tsc_ref_min);
899         pr_info("Using PIT calibration value\n");
900         return tsc_pit_min;
901 }
902
903 /**
904  * native_calibrate_cpu_early - can calibrate the cpu early in boot
905  */
906 unsigned long native_calibrate_cpu_early(void)
907 {
908         unsigned long flags, fast_calibrate = cpu_khz_from_cpuid();
909
910         if (!fast_calibrate)
911                 fast_calibrate = cpu_khz_from_msr();
912         if (!fast_calibrate) {
913                 local_irq_save(flags);
914                 fast_calibrate = quick_pit_calibrate();
915                 local_irq_restore(flags);
916         }
917         return fast_calibrate;
918 }
919
920
921 /**
922  * native_calibrate_cpu - calibrate the cpu
923  */
924 static unsigned long native_calibrate_cpu(void)
925 {
926         unsigned long tsc_freq = native_calibrate_cpu_early();
927
928         if (!tsc_freq)
929                 tsc_freq = pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu();
930
931         return tsc_freq;
932 }
933
934 void recalibrate_cpu_khz(void)
935 {
936 #ifndef CONFIG_SMP
937         unsigned long cpu_khz_old = cpu_khz;
938
939         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
940                 return;
941
942         cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
943         tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
944         if (tsc_khz == 0)
945                 tsc_khz = cpu_khz;
946         else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
947                 cpu_khz = tsc_khz;
948         cpu_data(0).loops_per_jiffy = cpufreq_scale(cpu_data(0).loops_per_jiffy,
949                                                     cpu_khz_old, cpu_khz);
950 #endif
951 }
952 EXPORT_SYMBOL_GPL(recalibrate_cpu_khz);
953
954
955 static unsigned long long cyc2ns_suspend;
956
957 void tsc_save_sched_clock_state(void)
958 {
959         if (!sched_clock_stable())
960                 return;
961
962         cyc2ns_suspend = sched_clock();
963 }
964
965 /*
966  * Even on processors with invariant TSC, TSC gets reset in some the
967  * ACPI system sleep states. And in some systems BIOS seem to reinit TSC to
968  * arbitrary value (still sync'd across cpu's) during resume from such sleep
969  * states. To cope up with this, recompute the cyc2ns_offset for each cpu so
970  * that sched_clock() continues from the point where it was left off during
971  * suspend.
972  */
973 void tsc_restore_sched_clock_state(void)
974 {
975         unsigned long long offset;
976         unsigned long flags;
977         int cpu;
978
979         if (!sched_clock_stable())
980                 return;
981
982         local_irq_save(flags);
983
984         /*
985          * We're coming out of suspend, there's no concurrency yet; don't
986          * bother being nice about the RCU stuff, just write to both
987          * data fields.
988          */
989
990         this_cpu_write(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, 0);
991         this_cpu_write(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, 0);
992
993         offset = cyc2ns_suspend - sched_clock();
994
995         for_each_possible_cpu(cpu) {
996                 per_cpu(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
997                 per_cpu(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
998         }
999
1000         local_irq_restore(flags);
1001 }
1002
1003 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
1004 /*
1005  * Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the CPU frequency
1006  * changes.
1007  *
1008  * NOTE: On SMP the situation is not fixable in general, so simply mark the TSC
1009  * as unstable and give up in those cases.
1010  *
1011  * Should fix up last_tsc too. Currently gettimeofday in the
1012  * first tick after the change will be slightly wrong.
1013  */
1014
1015 static unsigned int  ref_freq;
1016 static unsigned long loops_per_jiffy_ref;
1017 static unsigned long tsc_khz_ref;
1018
1019 static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
1020                                 void *data)
1021 {
1022         struct cpufreq_freqs *freq = data;
1023
1024         if (num_online_cpus() > 1) {
1025                 mark_tsc_unstable("cpufreq changes on SMP");
1026                 return 0;
1027         }
1028
1029         if (!ref_freq) {
1030                 ref_freq = freq->old;
1031                 loops_per_jiffy_ref = boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
1032                 tsc_khz_ref = tsc_khz;
1033         }
1034
1035         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
1036             (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new)) {
1037                 boot_cpu_data.loops_per_jiffy =
1038                         cpufreq_scale(loops_per_jiffy_ref, ref_freq, freq->new);
1039
1040                 tsc_khz = cpufreq_scale(tsc_khz_ref, ref_freq, freq->new);
1041                 if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
1042                         mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
1043
1044                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, freq->policy->cpu, rdtsc());
1045         }
1046
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 static struct notifier_block time_cpufreq_notifier_block = {
1051         .notifier_call  = time_cpufreq_notifier
1052 };
1053
1054 static int __init cpufreq_register_tsc_scaling(void)
1055 {
1056         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
1057                 return 0;
1058         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
1059                 return 0;
1060         cpufreq_register_notifier(&time_cpufreq_notifier_block,
1061                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
1062         return 0;
1063 }
1064
1065 core_initcall(cpufreq_register_tsc_scaling);
1066
1067 #endif /* CONFIG_CPU_FREQ */
1068
1069 #define ART_CPUID_LEAF (0x15)
1070 #define ART_MIN_DENOMINATOR (1)
1071
1072
1073 /*
1074  * If ART is present detect the numerator:denominator to convert to TSC
1075  */
1076 static void __init detect_art(void)
1077 {
1078         unsigned int unused;
1079
1080         if (boot_cpu_data.cpuid_level < ART_CPUID_LEAF)
1081                 return;
1082
1083         /*
1084          * Don't enable ART in a VM, non-stop TSC and TSC_ADJUST required,
1085          * and the TSC counter resets must not occur asynchronously.
1086          */
1087         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_HYPERVISOR) ||
1088             !boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC) ||
1089             !boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_ADJUST) ||
1090             tsc_async_resets)
1091                 return;
1092
1093         cpuid(ART_CPUID_LEAF, &art_base_clk.denominator,
1094               &art_base_clk.numerator, &art_base_clk.freq_khz, &unused);
1095
1096         art_base_clk.freq_khz /= KHZ;
1097         if (art_base_clk.denominator < ART_MIN_DENOMINATOR)
1098                 return;
1099
1100         rdmsrl(MSR_IA32_TSC_ADJUST, art_base_clk.offset);
1101
1102         /* Make this sticky over multiple CPU init calls */
1103         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_ART);
1104 }
1105
1106
1107 /* clocksource code */
1108
1109 static void tsc_resume(struct clocksource *cs)
1110 {
1111         tsc_verify_tsc_adjust(true);
1112 }
1113
1114 /*
1115  * We used to compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
1116  * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
1117  * very small window right after one CPU updated cycle_last under
1118  * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
1119  * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
1120  * is slightly behind. This delta is nowhere else observable, but in
1121  * that case it results in a forward time jump in the range of hours
1122  * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
1123  * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
1124  * timer.
1125  *
1126  * This sanity check is now done in the core timekeeping code.
1127  * checking the result of read_tsc() - cycle_last for being negative.
1128  * That works because CLOCKSOURCE_MASK(64) does not mask out any bit.
1129  */
1130 static u64 read_tsc(struct clocksource *cs)
1131 {
1132         return (u64)rdtsc_ordered();
1133 }
1134
1135 static void tsc_cs_mark_unstable(struct clocksource *cs)
1136 {
1137         if (tsc_unstable)
1138                 return;
1139
1140         tsc_unstable = 1;
1141         if (using_native_sched_clock())
1142                 clear_sched_clock_stable();
1143         disable_sched_clock_irqtime();
1144         pr_info("Marking TSC unstable due to clocksource watchdog\n");
1145 }
1146
1147 static void tsc_cs_tick_stable(struct clocksource *cs)
1148 {
1149         if (tsc_unstable)
1150                 return;
1151
1152         if (using_native_sched_clock())
1153                 sched_clock_tick_stable();
1154 }
1155
1156 static int tsc_cs_enable(struct clocksource *cs)
1157 {
1158         vclocks_set_used(VDSO_CLOCKMODE_TSC);
1159         return 0;
1160 }
1161
1162 /*
1163  * .mask MUST be CLOCKSOURCE_MASK(64). See comment above read_tsc()
1164  */
1165 static struct clocksource clocksource_tsc_early = {
1166         .name                   = "tsc-early",
1167         .rating                 = 299,
1168         .uncertainty_margin     = 32 * NSEC_PER_MSEC,
1169         .read                   = read_tsc,
1170         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1171         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1172                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
1173         .id                     = CSID_X86_TSC_EARLY,
1174         .vdso_clock_mode        = VDSO_CLOCKMODE_TSC,
1175         .enable                 = tsc_cs_enable,
1176         .resume                 = tsc_resume,
1177         .mark_unstable          = tsc_cs_mark_unstable,
1178         .tick_stable            = tsc_cs_tick_stable,
1179         .list                   = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc_early.list),
1180 };
1181
1182 /*
1183  * Must mark VALID_FOR_HRES early such that when we unregister tsc_early
1184  * this one will immediately take over. We will only register if TSC has
1185  * been found good.
1186  */
1187 static struct clocksource clocksource_tsc = {
1188         .name                   = "tsc",
1189         .rating                 = 300,
1190         .read                   = read_tsc,
1191         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1192         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1193                                   CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES |
1194                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY |
1195                                   CLOCK_SOURCE_VERIFY_PERCPU,
1196         .id                     = CSID_X86_TSC,
1197         .vdso_clock_mode        = VDSO_CLOCKMODE_TSC,
1198         .enable                 = tsc_cs_enable,
1199         .resume                 = tsc_resume,
1200         .mark_unstable          = tsc_cs_mark_unstable,
1201         .tick_stable            = tsc_cs_tick_stable,
1202         .list                   = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc.list),
1203 };
1204
1205 void mark_tsc_unstable(char *reason)
1206 {
1207         if (tsc_unstable)
1208                 return;
1209
1210         tsc_unstable = 1;
1211         if (using_native_sched_clock())
1212                 clear_sched_clock_stable();
1213         disable_sched_clock_irqtime();
1214         pr_info("Marking TSC unstable due to %s\n", reason);
1215
1216         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc_early);
1217         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc);
1218 }
1219
1220 EXPORT_SYMBOL_GPL(mark_tsc_unstable);
1221
1222 static void __init tsc_disable_clocksource_watchdog(void)
1223 {
1224         clocksource_tsc_early.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
1225         clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
1226 }
1227
1228 bool tsc_clocksource_watchdog_disabled(void)
1229 {
1230         return !(clocksource_tsc.flags & CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY) &&
1231                tsc_as_watchdog && !no_tsc_watchdog;
1232 }
1233
1234 static void __init check_system_tsc_reliable(void)
1235 {
1236 #if defined(CONFIG_MGEODEGX1) || defined(CONFIG_MGEODE_LX) || defined(CONFIG_X86_GENERIC)
1237         if (is_geode_lx()) {
1238                 /* RTSC counts during suspend */
1239 #define RTSC_SUSP 0x100
1240                 unsigned long res_low, res_high;
1241
1242                 rdmsr_safe(MSR_GEODE_BUSCONT_CONF0, &res_low, &res_high);
1243                 /* Geode_LX - the OLPC CPU has a very reliable TSC */
1244                 if (res_low & RTSC_SUSP)
1245                         tsc_clocksource_reliable = 1;
1246         }
1247 #endif
1248         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE))
1249                 tsc_clocksource_reliable = 1;
1250
1251         /*
1252          * Disable the clocksource watchdog when the system has:
1253          *  - TSC running at constant frequency
1254          *  - TSC which does not stop in C-States
1255          *  - the TSC_ADJUST register which allows to detect even minimal
1256          *    modifications
1257          *  - not more than four packages
1258          */
1259         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC) &&
1260             boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC) &&
1261             boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_ADJUST) &&
1262             topology_max_packages() <= 4)
1263                 tsc_disable_clocksource_watchdog();
1264 }
1265
1266 /*
1267  * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
1268  * over all CPUs.
1269  */
1270 int unsynchronized_tsc(void)
1271 {
1272         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || tsc_unstable)
1273                 return 1;
1274
1275 #ifdef CONFIG_SMP
1276         if (apic_is_clustered_box())
1277                 return 1;
1278 #endif
1279
1280         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
1281                 return 0;
1282
1283         if (tsc_clocksource_reliable)
1284                 return 0;
1285         /*
1286          * Intel systems are normally all synchronized.
1287          * Exceptions must mark TSC as unstable:
1288          */
1289         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL) {
1290                 /* assume multi socket systems are not synchronized: */
1291                 if (topology_max_packages() > 1)
1292                         return 1;
1293         }
1294
1295         return 0;
1296 }
1297
1298 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work);
1299 static DECLARE_DELAYED_WORK(tsc_irqwork, tsc_refine_calibration_work);
1300 /**
1301  * tsc_refine_calibration_work - Further refine tsc freq calibration
1302  * @work: ignored.
1303  *
1304  * This functions uses delayed work over a period of a
1305  * second to further refine the TSC freq value. Since this is
1306  * timer based, instead of loop based, we don't block the boot
1307  * process while this longer calibration is done.
1308  *
1309  * If there are any calibration anomalies (too many SMIs, etc),
1310  * or the refined calibration is off by 1% of the fast early
1311  * calibration, we throw out the new calibration and use the
1312  * early calibration.
1313  */
1314 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work)
1315 {
1316         static u64 tsc_start = ULLONG_MAX, ref_start;
1317         static int hpet;
1318         u64 tsc_stop, ref_stop, delta;
1319         unsigned long freq;
1320         int cpu;
1321
1322         /* Don't bother refining TSC on unstable systems */
1323         if (tsc_unstable)
1324                 goto unreg;
1325
1326         /*
1327          * Since the work is started early in boot, we may be
1328          * delayed the first time we expire. So set the workqueue
1329          * again once we know timers are working.
1330          */
1331         if (tsc_start == ULLONG_MAX) {
1332 restart:
1333                 /*
1334                  * Only set hpet once, to avoid mixing hardware
1335                  * if the hpet becomes enabled later.
1336                  */
1337                 hpet = is_hpet_enabled();
1338                 tsc_start = tsc_read_refs(&ref_start, hpet);
1339                 schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, HZ);
1340                 return;
1341         }
1342
1343         tsc_stop = tsc_read_refs(&ref_stop, hpet);
1344
1345         /* hpet or pmtimer available ? */
1346         if (ref_start == ref_stop)
1347                 goto out;
1348
1349         /* Check, whether the sampling was disturbed */
1350         if (tsc_stop == ULLONG_MAX)
1351                 goto restart;
1352
1353         delta = tsc_stop - tsc_start;
1354         delta *= 1000000LL;
1355         if (hpet)
1356                 freq = calc_hpet_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1357         else
1358                 freq = calc_pmtimer_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1359
1360         /* Will hit this only if tsc_force_recalibrate has been set */
1361         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ)) {
1362
1363                 /* Warn if the deviation exceeds 500 ppm */
1364                 if (abs(tsc_khz - freq) > (tsc_khz >> 11)) {
1365                         pr_warn("Warning: TSC freq calibrated by CPUID/MSR differs from what is calibrated by HW timer, please check with vendor!!\n");
1366                         pr_info("Previous calibrated TSC freq:\t %lu.%03lu MHz\n",
1367                                 (unsigned long)tsc_khz / 1000,
1368                                 (unsigned long)tsc_khz % 1000);
1369                 }
1370
1371                 pr_info("TSC freq recalibrated by [%s]:\t %lu.%03lu MHz\n",
1372                         hpet ? "HPET" : "PM_TIMER",
1373                         (unsigned long)freq / 1000,
1374                         (unsigned long)freq % 1000);
1375
1376                 return;
1377         }
1378
1379         /* Make sure we're within 1% */
1380         if (abs(tsc_khz - freq) > tsc_khz/100)
1381                 goto out;
1382
1383         tsc_khz = freq;
1384         pr_info("Refined TSC clocksource calibration: %lu.%03lu MHz\n",
1385                 (unsigned long)tsc_khz / 1000,
1386                 (unsigned long)tsc_khz % 1000);
1387
1388         /* Inform the TSC deadline clockevent devices about the recalibration */
1389         lapic_update_tsc_freq();
1390
1391         /* Update the sched_clock() rate to match the clocksource one */
1392         for_each_possible_cpu(cpu)
1393                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, cpu, tsc_stop);
1394
1395 out:
1396         if (tsc_unstable)
1397                 goto unreg;
1398
1399         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART)) {
1400                 have_art = true;
1401                 clocksource_tsc.base = &art_base_clk;
1402         }
1403         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1404 unreg:
1405         clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1406 }
1407
1408
1409 static int __init init_tsc_clocksource(void)
1410 {
1411         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || !tsc_khz)
1412                 return 0;
1413
1414         if (tsc_unstable) {
1415                 clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1416                 return 0;
1417         }
1418
1419         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC_S3))
1420                 clocksource_tsc.flags |= CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP;
1421
1422         /*
1423          * When TSC frequency is known (retrieved via MSR or CPUID), we skip
1424          * the refined calibration and directly register it as a clocksource.
1425          */
1426         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ)) {
1427                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART)) {
1428                         have_art = true;
1429                         clocksource_tsc.base = &art_base_clk;
1430                 }
1431                 clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1432                 clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1433
1434                 if (!tsc_force_recalibrate)
1435                         return 0;
1436         }
1437
1438         schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, 0);
1439         return 0;
1440 }
1441 /*
1442  * We use device_initcall here, to ensure we run after the hpet
1443  * is fully initialized, which may occur at fs_initcall time.
1444  */
1445 device_initcall(init_tsc_clocksource);
1446
1447 static bool __init determine_cpu_tsc_frequencies(bool early)
1448 {
1449         /* Make sure that cpu and tsc are not already calibrated */
1450         WARN_ON(cpu_khz || tsc_khz);
1451
1452         if (early) {
1453                 cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
1454                 if (tsc_early_khz) {
1455                         tsc_khz = tsc_early_khz;
1456                 } else {
1457                         tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
1458                         clocksource_tsc.freq_khz = tsc_khz;
1459                 }
1460         } else {
1461                 /* We should not be here with non-native cpu calibration */
1462                 WARN_ON(x86_platform.calibrate_cpu != native_calibrate_cpu);
1463                 cpu_khz = pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu();
1464         }
1465
1466         /*
1467          * Trust non-zero tsc_khz as authoritative,
1468          * and use it to sanity check cpu_khz,
1469          * which will be off if system timer is off.
1470          */
1471         if (tsc_khz == 0)
1472                 tsc_khz = cpu_khz;
1473         else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
1474                 cpu_khz = tsc_khz;
1475
1476         if (tsc_khz == 0)
1477                 return false;
1478
1479         pr_info("Detected %lu.%03lu MHz processor\n",
1480                 (unsigned long)cpu_khz / KHZ,
1481                 (unsigned long)cpu_khz % KHZ);
1482
1483         if (cpu_khz != tsc_khz) {
1484                 pr_info("Detected %lu.%03lu MHz TSC",
1485                         (unsigned long)tsc_khz / KHZ,
1486                         (unsigned long)tsc_khz % KHZ);
1487         }
1488         return true;
1489 }
1490
1491 static unsigned long __init get_loops_per_jiffy(void)
1492 {
1493         u64 lpj = (u64)tsc_khz * KHZ;
1494
1495         do_div(lpj, HZ);
1496         return lpj;
1497 }
1498
1499 static void __init tsc_enable_sched_clock(void)
1500 {
1501         loops_per_jiffy = get_loops_per_jiffy();
1502         use_tsc_delay();
1503
1504         /* Sanitize TSC ADJUST before cyc2ns gets initialized */
1505         tsc_store_and_check_tsc_adjust(true);
1506         cyc2ns_init_boot_cpu();
1507         static_branch_enable(&__use_tsc);
1508 }
1509
1510 void __init tsc_early_init(void)
1511 {
1512         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
1513                 return;
1514         /* Don't change UV TSC multi-chassis synchronization */
1515         if (is_early_uv_system())
1516                 return;
1517         if (!determine_cpu_tsc_frequencies(true))
1518                 return;
1519         tsc_enable_sched_clock();
1520 }
1521
1522 void __init tsc_init(void)
1523 {
1524         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_TSC)) {
1525                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1526                 return;
1527         }
1528
1529         /*
1530          * native_calibrate_cpu_early can only calibrate using methods that are
1531          * available early in boot.
1532          */
1533         if (x86_platform.calibrate_cpu == native_calibrate_cpu_early)
1534                 x86_platform.calibrate_cpu = native_calibrate_cpu;
1535
1536         if (!tsc_khz) {
1537                 /* We failed to determine frequencies earlier, try again */
1538                 if (!determine_cpu_tsc_frequencies(false)) {
1539                         mark_tsc_unstable("could not calculate TSC khz");
1540                         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1541                         return;
1542                 }
1543                 tsc_enable_sched_clock();
1544         }
1545
1546         cyc2ns_init_secondary_cpus();
1547
1548         if (!no_sched_irq_time)
1549                 enable_sched_clock_irqtime();
1550
1551         lpj_fine = get_loops_per_jiffy();
1552
1553         check_system_tsc_reliable();
1554
1555         if (unsynchronized_tsc()) {
1556                 mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
1557                 return;
1558         }
1559
1560         if (tsc_clocksource_reliable || no_tsc_watchdog)
1561                 tsc_disable_clocksource_watchdog();
1562
1563         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc_early, tsc_khz);
1564         detect_art();
1565 }
1566
1567 #ifdef CONFIG_SMP
1568 /*
1569  * Check whether existing calibration data can be reused.
1570  */
1571 unsigned long calibrate_delay_is_known(void)
1572 {
1573         int sibling, cpu = smp_processor_id();
1574         int constant_tsc = cpu_has(&cpu_data(cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC);
1575         const struct cpumask *mask = topology_core_cpumask(cpu);
1576
1577         /*
1578          * If TSC has constant frequency and TSC is synchronized across
1579          * sockets then reuse CPU0 calibration.
1580          */
1581         if (constant_tsc && !tsc_unstable)
1582                 return cpu_data(0).loops_per_jiffy;
1583
1584         /*
1585          * If TSC has constant frequency and TSC is not synchronized across
1586          * sockets and this is not the first CPU in the socket, then reuse
1587          * the calibration value of an already online CPU on that socket.
1588          *
1589          * This assumes that CONSTANT_TSC is consistent for all CPUs in a
1590          * socket.
1591          */
1592         if (!constant_tsc || !mask)
1593                 return 0;
1594
1595         sibling = cpumask_any_but(mask, cpu);
1596         if (sibling < nr_cpu_ids)
1597                 return cpu_data(sibling).loops_per_jiffy;
1598         return 0;
1599 }
1600 #endif
This page took 0.12616 seconds and 4 git commands to generate.