Merge branch 'bkl-removal' into next
[linux-2.6] / 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
19 unsigned int cpu_khz;           /* TSC clocks / usec, not used here */
20 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
21 unsigned int tsc_khz;
22 EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
23
24 /*
25  * TSC can be unstable due to cpufreq or due to unsynced TSCs
26  */
27 static int tsc_unstable;
28
29 /* native_sched_clock() is called before tsc_init(), so
30    we must start with the TSC soft disabled to prevent
31    erroneous rdtsc usage on !cpu_has_tsc processors */
32 static int tsc_disabled = -1;
33
34 /*
35  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
36  */
37 u64 native_sched_clock(void)
38 {
39         u64 this_offset;
40
41         /*
42          * Fall back to jiffies if there's no TSC available:
43          * ( But note that we still use it if the TSC is marked
44          *   unstable. We do this because unlike Time Of Day,
45          *   the scheduler clock tolerates small errors and it's
46          *   very important for it to be as fast as the platform
47          *   can achive it. )
48          */
49         if (unlikely(tsc_disabled)) {
50                 /* No locking but a rare wrong value is not a big deal: */
51                 return (jiffies_64 - INITIAL_JIFFIES) * (1000000000 / HZ);
52         }
53
54         /* read the Time Stamp Counter: */
55         rdtscll(this_offset);
56
57         /* return the value in ns */
58         return cycles_2_ns(this_offset);
59 }
60
61 /* We need to define a real function for sched_clock, to override the
62    weak default version */
63 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
64 unsigned long long sched_clock(void)
65 {
66         return paravirt_sched_clock();
67 }
68 #else
69 unsigned long long
70 sched_clock(void) __attribute__((alias("native_sched_clock")));
71 #endif
72
73 int check_tsc_unstable(void)
74 {
75         return tsc_unstable;
76 }
77 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_unstable);
78
79 #ifdef CONFIG_X86_TSC
80 int __init notsc_setup(char *str)
81 {
82         printk(KERN_WARNING "notsc: Kernel compiled with CONFIG_X86_TSC, "
83                         "cannot disable TSC completely.\n");
84         tsc_disabled = 1;
85         return 1;
86 }
87 #else
88 /*
89  * disable flag for tsc. Takes effect by clearing the TSC cpu flag
90  * in cpu/common.c
91  */
92 int __init notsc_setup(char *str)
93 {
94         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
95         return 1;
96 }
97 #endif
98
99 __setup("notsc", notsc_setup);
100
101 #define MAX_RETRIES     5
102 #define SMI_TRESHOLD    50000
103
104 /*
105  * Read TSC and the reference counters. Take care of SMI disturbance
106  */
107 static u64 __init tsc_read_refs(u64 *pm, u64 *hpet)
108 {
109         u64 t1, t2;
110         int i;
111
112         for (i = 0; i < MAX_RETRIES; i++) {
113                 t1 = get_cycles();
114                 if (hpet)
115                         *hpet = hpet_readl(HPET_COUNTER) & 0xFFFFFFFF;
116                 else
117                         *pm = acpi_pm_read_early();
118                 t2 = get_cycles();
119                 if ((t2 - t1) < SMI_TRESHOLD)
120                         return t2;
121         }
122         return ULLONG_MAX;
123 }
124
125 /**
126  * native_calibrate_tsc - calibrate the tsc on boot
127  */
128 unsigned long native_calibrate_tsc(void)
129 {
130         unsigned long flags;
131         u64 tsc1, tsc2, tr1, tr2, delta, pm1, pm2, hpet1, hpet2;
132         int hpet = is_hpet_enabled();
133         unsigned int tsc_khz_val = 0;
134
135         local_irq_save(flags);
136
137         tsc1 = tsc_read_refs(&pm1, hpet ? &hpet1 : NULL);
138
139         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
140
141         outb(0xb0, 0x43);
142         outb((CLOCK_TICK_RATE / (1000 / 50)) & 0xff, 0x42);
143         outb((CLOCK_TICK_RATE / (1000 / 50)) >> 8, 0x42);
144         tr1 = get_cycles();
145         while ((inb(0x61) & 0x20) == 0);
146         tr2 = get_cycles();
147
148         tsc2 = tsc_read_refs(&pm2, hpet ? &hpet2 : NULL);
149
150         local_irq_restore(flags);
151
152         /*
153          * Preset the result with the raw and inaccurate PIT
154          * calibration value
155          */
156         delta = (tr2 - tr1);
157         do_div(delta, 50);
158         tsc_khz_val = delta;
159
160         /* hpet or pmtimer available ? */
161         if (!hpet && !pm1 && !pm2) {
162                 printk(KERN_INFO "TSC calibrated against PIT\n");
163                 goto out;
164         }
165
166         /* Check, whether the sampling was disturbed by an SMI */
167         if (tsc1 == ULLONG_MAX || tsc2 == ULLONG_MAX) {
168                 printk(KERN_WARNING "TSC calibration disturbed by SMI, "
169                                 "using PIT calibration result\n");
170                 goto out;
171         }
172
173         tsc2 = (tsc2 - tsc1) * 1000000LL;
174
175         if (hpet) {
176                 printk(KERN_INFO "TSC calibrated against HPET\n");
177                 if (hpet2 < hpet1)
178                         hpet2 += 0x100000000ULL;
179                 hpet2 -= hpet1;
180                 tsc1 = ((u64)hpet2 * hpet_readl(HPET_PERIOD));
181                 do_div(tsc1, 1000000);
182         } else {
183                 printk(KERN_INFO "TSC calibrated against PM_TIMER\n");
184                 if (pm2 < pm1)
185                         pm2 += (u64)ACPI_PM_OVRRUN;
186                 pm2 -= pm1;
187                 tsc1 = pm2 * 1000000000LL;
188                 do_div(tsc1, PMTMR_TICKS_PER_SEC);
189         }
190
191         do_div(tsc2, tsc1);
192         tsc_khz_val = tsc2;
193
194 out:
195         return tsc_khz_val;
196 }
197
198
199 #ifdef CONFIG_X86_32
200 /* Only called from the Powernow K7 cpu freq driver */
201 int recalibrate_cpu_khz(void)
202 {
203 #ifndef CONFIG_SMP
204         unsigned long cpu_khz_old = cpu_khz;
205
206         if (cpu_has_tsc) {
207                 tsc_khz = calibrate_tsc();
208                 cpu_khz = tsc_khz;
209                 cpu_data(0).loops_per_jiffy =
210                         cpufreq_scale(cpu_data(0).loops_per_jiffy,
211                                         cpu_khz_old, cpu_khz);
212                 return 0;
213         } else
214                 return -ENODEV;
215 #else
216         return -ENODEV;
217 #endif
218 }
219
220 EXPORT_SYMBOL(recalibrate_cpu_khz);
221
222 #endif /* CONFIG_X86_32 */
223
224 /* Accelerators for sched_clock()
225  * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
226  *  basic equation:
227  *              ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
228  *              ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
229  *              ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
230  *              ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
231  *
232  *      Then we use scaling math (suggested by george@mvista.com) to get:
233  *              ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
234  *              ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
235  *
236  *      And since SC is a constant power of two, we can convert the div
237  *  into a shift.
238  *
239  *  We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision, since
240  *  cyc2ns_scale is limited to 10^6 * 2^10, which fits in 32 bits.
241  *  (mathieu.desnoyers@polymtl.ca)
242  *
243  *                      -johnstul@us.ibm.com "math is hard, lets go shopping!"
244  */
245
246 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cyc2ns);
247
248 static void set_cyc2ns_scale(unsigned long cpu_khz, int cpu)
249 {
250         unsigned long long tsc_now, ns_now;
251         unsigned long flags, *scale;
252
253         local_irq_save(flags);
254         sched_clock_idle_sleep_event();
255
256         scale = &per_cpu(cyc2ns, cpu);
257
258         rdtscll(tsc_now);
259         ns_now = __cycles_2_ns(tsc_now);
260
261         if (cpu_khz)
262                 *scale = (NSEC_PER_MSEC << CYC2NS_SCALE_FACTOR)/cpu_khz;
263
264         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
265         local_irq_restore(flags);
266 }
267
268 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
269
270 /* Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the cpu frequency
271  * changes.
272  *
273  * RED-PEN: On SMP we assume all CPUs run with the same frequency.  It's
274  * not that important because current Opteron setups do not support
275  * scaling on SMP anyroads.
276  *
277  * Should fix up last_tsc too. Currently gettimeofday in the
278  * first tick after the change will be slightly wrong.
279  */
280
281 static unsigned int  ref_freq;
282 static unsigned long loops_per_jiffy_ref;
283 static unsigned long tsc_khz_ref;
284
285 static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
286                                 void *data)
287 {
288         struct cpufreq_freqs *freq = data;
289         unsigned long *lpj, dummy;
290
291         if (cpu_has(&cpu_data(freq->cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
292                 return 0;
293
294         lpj = &dummy;
295         if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
296 #ifdef CONFIG_SMP
297                 lpj = &cpu_data(freq->cpu).loops_per_jiffy;
298 #else
299         lpj = &boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
300 #endif
301
302         if (!ref_freq) {
303                 ref_freq = freq->old;
304                 loops_per_jiffy_ref = *lpj;
305                 tsc_khz_ref = tsc_khz;
306         }
307         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
308                         (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new) ||
309                         (val == CPUFREQ_RESUMECHANGE)) {
310                 *lpj =  cpufreq_scale(loops_per_jiffy_ref, ref_freq, freq->new);
311
312                 tsc_khz = cpufreq_scale(tsc_khz_ref, ref_freq, freq->new);
313                 if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
314                         mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
315         }
316
317         set_cyc2ns_scale(tsc_khz_ref, freq->cpu);
318
319         return 0;
320 }
321
322 static struct notifier_block time_cpufreq_notifier_block = {
323         .notifier_call  = time_cpufreq_notifier
324 };
325
326 static int __init cpufreq_tsc(void)
327 {
328         cpufreq_register_notifier(&time_cpufreq_notifier_block,
329                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
330         return 0;
331 }
332
333 core_initcall(cpufreq_tsc);
334
335 #endif /* CONFIG_CPU_FREQ */
336
337 /* clocksource code */
338
339 static struct clocksource clocksource_tsc;
340
341 /*
342  * We compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
343  * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
344  * very small window right after one CPU updated cycle_last under
345  * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
346  * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
347  * is slighty behind. This delta is nowhere else observable, but in
348  * that case it results in a forward time jump in the range of hours
349  * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
350  * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
351  * timer.
352  */
353 static cycle_t read_tsc(void)
354 {
355         cycle_t ret = (cycle_t)get_cycles();
356
357         return ret >= clocksource_tsc.cycle_last ?
358                 ret : clocksource_tsc.cycle_last;
359 }
360
361 static cycle_t __vsyscall_fn vread_tsc(void)
362 {
363         cycle_t ret = (cycle_t)vget_cycles();
364
365         return ret >= __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last ?
366                 ret : __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last;
367 }
368
369 static struct clocksource clocksource_tsc = {
370         .name                   = "tsc",
371         .rating                 = 300,
372         .read                   = read_tsc,
373         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
374         .shift                  = 22,
375         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
376                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
377 #ifdef CONFIG_X86_64
378         .vread                  = vread_tsc,
379 #endif
380 };
381
382 void mark_tsc_unstable(char *reason)
383 {
384         if (!tsc_unstable) {
385                 tsc_unstable = 1;
386                 printk("Marking TSC unstable due to %s\n", reason);
387                 /* Change only the rating, when not registered */
388                 if (clocksource_tsc.mult)
389                         clocksource_change_rating(&clocksource_tsc, 0);
390                 else
391                         clocksource_tsc.rating = 0;
392         }
393 }
394
395 EXPORT_SYMBOL_GPL(mark_tsc_unstable);
396
397 static int __init dmi_mark_tsc_unstable(const struct dmi_system_id *d)
398 {
399         printk(KERN_NOTICE "%s detected: marking TSC unstable.\n",
400                         d->ident);
401         tsc_unstable = 1;
402         return 0;
403 }
404
405 /* List of systems that have known TSC problems */
406 static struct dmi_system_id __initdata bad_tsc_dmi_table[] = {
407         {
408                 .callback = dmi_mark_tsc_unstable,
409                 .ident = "IBM Thinkpad 380XD",
410                 .matches = {
411                         DMI_MATCH(DMI_BOARD_VENDOR, "IBM"),
412                         DMI_MATCH(DMI_BOARD_NAME, "2635FA0"),
413                 },
414         },
415         {}
416 };
417
418 /*
419  * Geode_LX - the OLPC CPU has a possibly a very reliable TSC
420  */
421 #ifdef CONFIG_MGEODE_LX
422 /* RTSC counts during suspend */
423 #define RTSC_SUSP 0x100
424
425 static void __init check_geode_tsc_reliable(void)
426 {
427         unsigned long res_low, res_high;
428
429         rdmsr_safe(MSR_GEODE_BUSCONT_CONF0, &res_low, &res_high);
430         if (res_low & RTSC_SUSP)
431                 clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
432 }
433 #else
434 static inline void check_geode_tsc_reliable(void) { }
435 #endif
436
437 /*
438  * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
439  * over all CPUs.
440  */
441 __cpuinit int unsynchronized_tsc(void)
442 {
443         if (!cpu_has_tsc || tsc_unstable)
444                 return 1;
445
446 #ifdef CONFIG_SMP
447         if (apic_is_clustered_box())
448                 return 1;
449 #endif
450
451         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
452                 return 0;
453         /*
454          * Intel systems are normally all synchronized.
455          * Exceptions must mark TSC as unstable:
456          */
457         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL) {
458                 /* assume multi socket systems are not synchronized: */
459                 if (num_possible_cpus() > 1)
460                         tsc_unstable = 1;
461         }
462
463         return tsc_unstable;
464 }
465
466 static void __init init_tsc_clocksource(void)
467 {
468         clocksource_tsc.mult = clocksource_khz2mult(tsc_khz,
469                         clocksource_tsc.shift);
470         /* lower the rating if we already know its unstable: */
471         if (check_tsc_unstable()) {
472                 clocksource_tsc.rating = 0;
473                 clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS;
474         }
475         clocksource_register(&clocksource_tsc);
476 }
477
478 void __init tsc_init(void)
479 {
480         u64 lpj;
481         int cpu;
482
483         if (!cpu_has_tsc)
484                 return;
485
486         tsc_khz = calibrate_tsc();
487         cpu_khz = tsc_khz;
488
489         if (!tsc_khz) {
490                 mark_tsc_unstable("could not calculate TSC khz");
491                 return;
492         }
493
494 #ifdef CONFIG_X86_64
495         if (cpu_has(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_CONSTANT_TSC) &&
496                         (boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD))
497                 cpu_khz = calibrate_cpu();
498 #endif
499
500         lpj = ((u64)tsc_khz * 1000);
501         do_div(lpj, HZ);
502         lpj_fine = lpj;
503
504         printk("Detected %lu.%03lu MHz processor.\n",
505                         (unsigned long)cpu_khz / 1000,
506                         (unsigned long)cpu_khz % 1000);
507
508         /*
509          * Secondary CPUs do not run through tsc_init(), so set up
510          * all the scale factors for all CPUs, assuming the same
511          * speed as the bootup CPU. (cpufreq notifiers will fix this
512          * up if their speed diverges)
513          */
514         for_each_possible_cpu(cpu)
515                 set_cyc2ns_scale(cpu_khz, cpu);
516
517         if (tsc_disabled > 0)
518                 return;
519
520         /* now allow native_sched_clock() to use rdtsc */
521         tsc_disabled = 0;
522
523         use_tsc_delay();
524         /* Check and install the TSC clocksource */
525         dmi_check_system(bad_tsc_dmi_table);
526
527         if (unsynchronized_tsc())
528                 mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
529
530         check_geode_tsc_reliable();
531         init_tsc_clocksource();
532 }
533