Branch data Line data Source code
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 : :
18 : : #include <asm/hpet.h>
19 : : #include <asm/timer.h>
20 : : #include <asm/vgtod.h>
21 : : #include <asm/time.h>
22 : : #include <asm/delay.h>
23 : : #include <asm/hypervisor.h>
24 : : #include <asm/nmi.h>
25 : : #include <asm/x86_init.h>
26 : : #include <asm/geode.h>
27 : : #include <asm/apic.h>
28 : : #include <asm/intel-family.h>
29 : : #include <asm/i8259.h>
30 : : #include <asm/uv/uv.h>
31 : :
32 : : unsigned int __read_mostly cpu_khz; /* TSC clocks / usec, not used here */
33 : : EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
34 : :
35 : : unsigned int __read_mostly tsc_khz;
36 : : EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
37 : :
38 : : #define KHZ 1000
39 : :
40 : : /*
41 : : * TSC can be unstable due to cpufreq or due to unsynced TSCs
42 : : */
43 : : static int __read_mostly tsc_unstable;
44 : :
45 : : static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(__use_tsc);
46 : :
47 : : int tsc_clocksource_reliable;
48 : :
49 : : static u32 art_to_tsc_numerator;
50 : : static u32 art_to_tsc_denominator;
51 : : static u64 art_to_tsc_offset;
52 : : struct clocksource *art_related_clocksource;
53 : :
54 : : struct cyc2ns {
55 : : struct cyc2ns_data data[2]; /* 0 + 2*16 = 32 */
56 : : seqcount_t seq; /* 32 + 4 = 36 */
57 : :
58 : : }; /* fits one cacheline */
59 : :
60 : : static DEFINE_PER_CPU_ALIGNED(struct cyc2ns, cyc2ns);
61 : :
62 : 21 : __always_inline void cyc2ns_read_begin(struct cyc2ns_data *data)
63 : : {
64 : 21 : int seq, idx;
65 : :
66 : 0 : preempt_disable_notrace();
67 : :
68 : 21 : do {
69 : 21 : seq = this_cpu_read(cyc2ns.seq.sequence);
70 : 21 : idx = seq & 1;
71 : :
72 : 21 : data->cyc2ns_offset = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_offset);
73 : 21 : data->cyc2ns_mul = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_mul);
74 : 21 : data->cyc2ns_shift = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_shift);
75 : :
76 [ - - - - : 21 : } while (unlikely(seq != this_cpu_read(cyc2ns.seq.sequence)));
- + - - ]
77 : 0 : }
78 : :
79 : 21 : __always_inline void cyc2ns_read_end(void)
80 : : {
81 : 0 : preempt_enable_notrace();
82 : 0 : }
83 : :
84 : : /*
85 : : * Accelerators for sched_clock()
86 : : * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
87 : : * basic equation:
88 : : * ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
89 : : * ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
90 : : * ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
91 : : * ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
92 : : *
93 : : * Then we use scaling math (suggested by george@mvista.com) to get:
94 : : * ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
95 : : * ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
96 : : *
97 : : * And since SC is a constant power of two, we can convert the div
98 : : * into a shift. The larger SC is, the more accurate the conversion, but
99 : : * cyc2ns_scale needs to be a 32-bit value so that 32-bit multiplication
100 : : * (64-bit result) can be used.
101 : : *
102 : : * We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision.
103 : : * (mathieu.desnoyers@polymtl.ca)
104 : : *
105 : : * -johnstul@us.ibm.com "math is hard, lets go shopping!"
106 : : */
107 : :
108 : 21 : static __always_inline unsigned long long cycles_2_ns(unsigned long long cyc)
109 : : {
110 : 21 : struct cyc2ns_data data;
111 : 21 : unsigned long long ns;
112 : :
113 : 21 : cyc2ns_read_begin(&data);
114 : :
115 : 21 : ns = data.cyc2ns_offset;
116 : 21 : ns += mul_u64_u32_shr(cyc, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
117 : :
118 : 21 : cyc2ns_read_end();
119 : :
120 : 0 : return ns;
121 : : }
122 : :
123 : 21 : static void __set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
124 : : {
125 : 21 : unsigned long long ns_now;
126 : 21 : struct cyc2ns_data data;
127 : 21 : struct cyc2ns *c2n;
128 : :
129 : 21 : ns_now = cycles_2_ns(tsc_now);
130 : :
131 : : /*
132 : : * Compute a new multiplier as per the above comment and ensure our
133 : : * time function is continuous; see the comment near struct
134 : : * cyc2ns_data.
135 : : */
136 : 21 : clocks_calc_mult_shift(&data.cyc2ns_mul, &data.cyc2ns_shift, khz,
137 : : NSEC_PER_MSEC, 0);
138 : :
139 : : /*
140 : : * cyc2ns_shift is exported via arch_perf_update_userpage() where it is
141 : : * not expected to be greater than 31 due to the original published
142 : : * conversion algorithm shifting a 32-bit value (now specifies a 64-bit
143 : : * value) - refer perf_event_mmap_page documentation in perf_event.h.
144 : : */
145 [ + - ]: 21 : if (data.cyc2ns_shift == 32) {
146 : 21 : data.cyc2ns_shift = 31;
147 : 21 : data.cyc2ns_mul >>= 1;
148 : : }
149 : :
150 : 21 : data.cyc2ns_offset = ns_now -
151 : 21 : mul_u64_u32_shr(tsc_now, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
152 : :
153 : 21 : c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
154 : :
155 : 21 : raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
156 : 21 : c2n->data[0] = data;
157 : 21 : raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
158 : 21 : c2n->data[1] = data;
159 : 21 : }
160 : :
161 : 0 : static void set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
162 : : {
163 : 0 : unsigned long flags;
164 : :
165 : 0 : local_irq_save(flags);
166 : 0 : sched_clock_idle_sleep_event();
167 : :
168 [ # # ]: 0 : if (khz)
169 : 0 : __set_cyc2ns_scale(khz, cpu, tsc_now);
170 : :
171 : 0 : sched_clock_idle_wakeup_event();
172 : 0 : local_irq_restore(flags);
173 : 0 : }
174 : :
175 : : /*
176 : : * Initialize cyc2ns for boot cpu
177 : : */
178 : 21 : static void __init cyc2ns_init_boot_cpu(void)
179 : : {
180 : 21 : struct cyc2ns *c2n = this_cpu_ptr(&cyc2ns);
181 : :
182 : 21 : seqcount_init(&c2n->seq);
183 : 21 : __set_cyc2ns_scale(tsc_khz, smp_processor_id(), rdtsc());
184 : 21 : }
185 : :
186 : : /*
187 : : * Secondary CPUs do not run through tsc_init(), so set up
188 : : * all the scale factors for all CPUs, assuming the same
189 : : * speed as the bootup CPU.
190 : : */
191 : 21 : static void __init cyc2ns_init_secondary_cpus(void)
192 : : {
193 : 21 : unsigned int cpu, this_cpu = smp_processor_id();
194 : 21 : struct cyc2ns *c2n = this_cpu_ptr(&cyc2ns);
195 : 21 : struct cyc2ns_data *data = c2n->data;
196 : :
197 [ + + ]: 42 : for_each_possible_cpu(cpu) {
198 [ - + ]: 21 : if (cpu != this_cpu) {
199 : 0 : seqcount_init(&c2n->seq);
200 : 0 : c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
201 : 0 : c2n->data[0] = data[0];
202 : 0 : c2n->data[1] = data[1];
203 : : }
204 : : }
205 : 21 : }
206 : :
207 : : /*
208 : : * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
209 : : */
210 : 546 : u64 native_sched_clock(void)
211 : : {
212 [ - + - + ]: 546 : if (static_branch_likely(&__use_tsc)) {
213 : 0 : u64 tsc_now = rdtsc();
214 : :
215 : : /* return the value in ns */
216 : 0 : return cycles_2_ns(tsc_now);
217 : : }
218 : :
219 : : /*
220 : : * Fall back to jiffies if there's no TSC available:
221 : : * ( But note that we still use it if the TSC is marked
222 : : * unstable. We do this because unlike Time Of Day,
223 : : * the scheduler clock tolerates small errors and it's
224 : : * very important for it to be as fast as the platform
225 : : * can achieve it. )
226 : : */
227 : :
228 : : /* No locking but a rare wrong value is not a big deal: */
229 : 546 : return (jiffies_64 - INITIAL_JIFFIES) * (1000000000 / HZ);
230 : : }
231 : :
232 : : /*
233 : : * Generate a sched_clock if you already have a TSC value.
234 : : */
235 : 0 : u64 native_sched_clock_from_tsc(u64 tsc)
236 : : {
237 : 0 : return cycles_2_ns(tsc);
238 : : }
239 : :
240 : : /* We need to define a real function for sched_clock, to override the
241 : : weak default version */
242 : : #ifdef CONFIG_PARAVIRT
243 : 1330790 : unsigned long long sched_clock(void)
244 : : {
245 : 1330790 : return paravirt_sched_clock();
246 : : }
247 : :
248 : 0 : bool using_native_sched_clock(void)
249 : : {
250 : 0 : return pv_ops.time.sched_clock == native_sched_clock;
251 : : }
252 : : #else
253 : : unsigned long long
254 : : sched_clock(void) __attribute__((alias("native_sched_clock")));
255 : :
256 : : bool using_native_sched_clock(void) { return true; }
257 : : #endif
258 : :
259 : 0 : int check_tsc_unstable(void)
260 : : {
261 : 0 : return tsc_unstable;
262 : : }
263 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_unstable);
264 : :
265 : : #ifdef CONFIG_X86_TSC
266 : 0 : int __init notsc_setup(char *str)
267 : : {
268 : 0 : mark_tsc_unstable("boot parameter notsc");
269 : 0 : return 1;
270 : : }
271 : : #else
272 : : /*
273 : : * disable flag for tsc. Takes effect by clearing the TSC cpu flag
274 : : * in cpu/common.c
275 : : */
276 : : int __init notsc_setup(char *str)
277 : : {
278 : : setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
279 : : return 1;
280 : : }
281 : : #endif
282 : :
283 : : __setup("notsc", notsc_setup);
284 : :
285 : : static int no_sched_irq_time;
286 : : static int no_tsc_watchdog;
287 : :
288 : 0 : static int __init tsc_setup(char *str)
289 : : {
290 [ # # ]: 0 : if (!strcmp(str, "reliable"))
291 : 0 : tsc_clocksource_reliable = 1;
292 [ # # ]: 0 : if (!strncmp(str, "noirqtime", 9))
293 : 0 : no_sched_irq_time = 1;
294 [ # # ]: 0 : if (!strcmp(str, "unstable"))
295 : 0 : mark_tsc_unstable("boot parameter");
296 [ # # ]: 0 : if (!strcmp(str, "nowatchdog"))
297 : 0 : no_tsc_watchdog = 1;
298 : 0 : return 1;
299 : : }
300 : :
301 : : __setup("tsc=", tsc_setup);
302 : :
303 : : #define MAX_RETRIES 5
304 : : #define TSC_DEFAULT_THRESHOLD 0x20000
305 : :
306 : : /*
307 : : * Read TSC and the reference counters. Take care of any disturbances
308 : : */
309 : 0 : static u64 tsc_read_refs(u64 *p, int hpet)
310 : : {
311 : 0 : u64 t1, t2;
312 [ # # ]: 0 : u64 thresh = tsc_khz ? tsc_khz >> 5 : TSC_DEFAULT_THRESHOLD;
313 : 0 : int i;
314 : :
315 [ # # ]: 0 : for (i = 0; i < MAX_RETRIES; i++) {
316 : 0 : t1 = get_cycles();
317 [ # # ]: 0 : if (hpet)
318 : 0 : *p = hpet_readl(HPET_COUNTER) & 0xFFFFFFFF;
319 : : else
320 [ # # ]: 0 : *p = acpi_pm_read_early();
321 : 0 : t2 = get_cycles();
322 [ # # ]: 0 : if ((t2 - t1) < thresh)
323 : 0 : return t2;
324 : : }
325 : : return ULLONG_MAX;
326 : : }
327 : :
328 : : /*
329 : : * Calculate the TSC frequency from HPET reference
330 : : */
331 : 0 : static unsigned long calc_hpet_ref(u64 deltatsc, u64 hpet1, u64 hpet2)
332 : : {
333 : 0 : u64 tmp;
334 : :
335 : 0 : if (hpet2 < hpet1)
336 : 0 : hpet2 += 0x100000000ULL;
337 : 0 : hpet2 -= hpet1;
338 : 0 : tmp = ((u64)hpet2 * hpet_readl(HPET_PERIOD));
339 : 0 : do_div(tmp, 1000000);
340 : 0 : deltatsc = div64_u64(deltatsc, tmp);
341 : :
342 : 0 : return (unsigned long) deltatsc;
343 : : }
344 : :
345 : : /*
346 : : * Calculate the TSC frequency from PMTimer reference
347 : : */
348 : 0 : static unsigned long calc_pmtimer_ref(u64 deltatsc, u64 pm1, u64 pm2)
349 : : {
350 : 0 : u64 tmp;
351 : :
352 : 0 : if (!pm1 && !pm2)
353 : : return ULONG_MAX;
354 : :
355 [ # # # # ]: 0 : if (pm2 < pm1)
356 : 0 : pm2 += (u64)ACPI_PM_OVRRUN;
357 : 0 : pm2 -= pm1;
358 : 0 : tmp = pm2 * 1000000000LL;
359 : 0 : do_div(tmp, PMTMR_TICKS_PER_SEC);
360 : 0 : do_div(deltatsc, tmp);
361 : :
362 : 0 : return (unsigned long) deltatsc;
363 : : }
364 : :
365 : : #define CAL_MS 10
366 : : #define CAL_LATCH (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL_MS))
367 : : #define CAL_PIT_LOOPS 1000
368 : :
369 : : #define CAL2_MS 50
370 : : #define CAL2_LATCH (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL2_MS))
371 : : #define CAL2_PIT_LOOPS 5000
372 : :
373 : :
374 : : /*
375 : : * Try to calibrate the TSC against the Programmable
376 : : * Interrupt Timer and return the frequency of the TSC
377 : : * in kHz.
378 : : *
379 : : * Return ULONG_MAX on failure to calibrate.
380 : : */
381 : 0 : static unsigned long pit_calibrate_tsc(u32 latch, unsigned long ms, int loopmin)
382 : : {
383 : 0 : u64 tsc, t1, t2, delta;
384 : 0 : unsigned long tscmin, tscmax;
385 : 0 : int pitcnt;
386 : :
387 [ # # ]: 0 : if (!has_legacy_pic()) {
388 : : /*
389 : : * Relies on tsc_early_delay_calibrate() to have given us semi
390 : : * usable udelay(), wait for the same 50ms we would have with
391 : : * the PIT loop below.
392 : : */
393 : 0 : udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
394 : 0 : udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
395 : 0 : udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
396 : 0 : udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
397 : 0 : udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
398 : 0 : return ULONG_MAX;
399 : : }
400 : :
401 : : /* Set the Gate high, disable speaker */
402 : 0 : outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
403 : :
404 : : /*
405 : : * Setup CTC channel 2* for mode 0, (interrupt on terminal
406 : : * count mode), binary count. Set the latch register to 50ms
407 : : * (LSB then MSB) to begin countdown.
408 : : */
409 : 0 : outb(0xb0, 0x43);
410 : 0 : outb(latch & 0xff, 0x42);
411 : 0 : outb(latch >> 8, 0x42);
412 : :
413 : 0 : tsc = t1 = t2 = get_cycles();
414 : :
415 : 0 : pitcnt = 0;
416 : 0 : tscmax = 0;
417 : 0 : tscmin = ULONG_MAX;
418 [ # # ]: 0 : while ((inb(0x61) & 0x20) == 0) {
419 : 0 : t2 = get_cycles();
420 : 0 : delta = t2 - tsc;
421 : 0 : tsc = t2;
422 [ # # ]: 0 : if ((unsigned long) delta < tscmin)
423 : 0 : tscmin = (unsigned int) delta;
424 [ # # ]: 0 : if ((unsigned long) delta > tscmax)
425 : 0 : tscmax = (unsigned int) delta;
426 : 0 : pitcnt++;
427 : : }
428 : :
429 : : /*
430 : : * Sanity checks:
431 : : *
432 : : * If we were not able to read the PIT more than loopmin
433 : : * times, then we have been hit by a massive SMI
434 : : *
435 : : * If the maximum is 10 times larger than the minimum,
436 : : * then we got hit by an SMI as well.
437 : : */
438 [ # # # # ]: 0 : if (pitcnt < loopmin || tscmax > 10 * tscmin)
439 : : return ULONG_MAX;
440 : :
441 : : /* Calculate the PIT value */
442 : 0 : delta = t2 - t1;
443 : 0 : do_div(delta, ms);
444 : 0 : return delta;
445 : : }
446 : :
447 : : /*
448 : : * This reads the current MSB of the PIT counter, and
449 : : * checks if we are running on sufficiently fast and
450 : : * non-virtualized hardware.
451 : : *
452 : : * Our expectations are:
453 : : *
454 : : * - the PIT is running at roughly 1.19MHz
455 : : *
456 : : * - each IO is going to take about 1us on real hardware,
457 : : * but we allow it to be much faster (by a factor of 10) or
458 : : * _slightly_ slower (ie we allow up to a 2us read+counter
459 : : * update - anything else implies a unacceptably slow CPU
460 : : * or PIT for the fast calibration to work.
461 : : *
462 : : * - with 256 PIT ticks to read the value, we have 214us to
463 : : * see the same MSB (and overhead like doing a single TSC
464 : : * read per MSB value etc).
465 : : *
466 : : * - We're doing 2 reads per loop (LSB, MSB), and we expect
467 : : * them each to take about a microsecond on real hardware.
468 : : * So we expect a count value of around 100. But we'll be
469 : : * generous, and accept anything over 50.
470 : : *
471 : : * - if the PIT is stuck, and we see *many* more reads, we
472 : : * return early (and the next caller of pit_expect_msb()
473 : : * then consider it a failure when they don't see the
474 : : * next expected value).
475 : : *
476 : : * These expectations mean that we know that we have seen the
477 : : * transition from one expected value to another with a fairly
478 : : * high accuracy, and we didn't miss any events. We can thus
479 : : * use the TSC value at the transitions to calculate a pretty
480 : : * good value for the TSC frequencty.
481 : : */
482 : 0 : static inline int pit_verify_msb(unsigned char val)
483 : : {
484 : : /* Ignore LSB */
485 : 0 : inb(0x42);
486 : 0 : return inb(0x42) == val;
487 : : }
488 : :
489 : 0 : static inline int pit_expect_msb(unsigned char val, u64 *tscp, unsigned long *deltap)
490 : : {
491 : 0 : int count;
492 : 0 : u64 tsc = 0, prev_tsc = 0;
493 : :
494 [ # # # # ]: 0 : for (count = 0; count < 50000; count++) {
495 [ # # # # ]: 0 : if (!pit_verify_msb(val))
496 : : break;
497 : 0 : prev_tsc = tsc;
498 : 0 : tsc = get_cycles();
499 : : }
500 : 0 : *deltap = get_cycles() - prev_tsc;
501 : 0 : *tscp = tsc;
502 : :
503 : : /*
504 : : * We require _some_ success, but the quality control
505 : : * will be based on the error terms on the TSC values.
506 : : */
507 : 0 : return count > 5;
508 : : }
509 : :
510 : : /*
511 : : * How many MSB values do we want to see? We aim for
512 : : * a maximum error rate of 500ppm (in practice the
513 : : * real error is much smaller), but refuse to spend
514 : : * more than 50ms on it.
515 : : */
516 : : #define MAX_QUICK_PIT_MS 50
517 : : #define MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS (MAX_QUICK_PIT_MS * PIT_TICK_RATE / 1000 / 256)
518 : :
519 : 0 : static unsigned long quick_pit_calibrate(void)
520 : : {
521 : 0 : int i;
522 : 0 : u64 tsc, delta;
523 : 0 : unsigned long d1, d2;
524 : :
525 [ # # ]: 0 : if (!has_legacy_pic())
526 : : return 0;
527 : :
528 : : /* Set the Gate high, disable speaker */
529 : 0 : outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
530 : :
531 : : /*
532 : : * Counter 2, mode 0 (one-shot), binary count
533 : : *
534 : : * NOTE! Mode 2 decrements by two (and then the
535 : : * output is flipped each time, giving the same
536 : : * final output frequency as a decrement-by-one),
537 : : * so mode 0 is much better when looking at the
538 : : * individual counts.
539 : : */
540 : 0 : outb(0xb0, 0x43);
541 : :
542 : : /* Start at 0xffff */
543 : 0 : outb(0xff, 0x42);
544 : 0 : outb(0xff, 0x42);
545 : :
546 : : /*
547 : : * The PIT starts counting at the next edge, so we
548 : : * need to delay for a microsecond. The easiest way
549 : : * to do that is to just read back the 16-bit counter
550 : : * once from the PIT.
551 : : */
552 : 0 : pit_verify_msb(0);
553 : :
554 [ # # ]: 0 : if (pit_expect_msb(0xff, &tsc, &d1)) {
555 [ # # ]: 0 : for (i = 1; i <= MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS; i++) {
556 [ # # ]: 0 : if (!pit_expect_msb(0xff-i, &delta, &d2))
557 : : break;
558 : :
559 : 0 : delta -= tsc;
560 : :
561 : : /*
562 : : * Extrapolate the error and fail fast if the error will
563 : : * never be below 500 ppm.
564 : : */
565 [ # # ]: 0 : if (i == 1 &&
566 [ # # ]: 0 : d1 + d2 >= (delta * MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS) >> 11)
567 : : return 0;
568 : :
569 : : /*
570 : : * Iterate until the error is less than 500 ppm
571 : : */
572 [ # # ]: 0 : if (d1+d2 >= delta >> 11)
573 : 0 : continue;
574 : :
575 : : /*
576 : : * Check the PIT one more time to verify that
577 : : * all TSC reads were stable wrt the PIT.
578 : : *
579 : : * This also guarantees serialization of the
580 : : * last cycle read ('d2') in pit_expect_msb.
581 : : */
582 [ # # ]: 0 : if (!pit_verify_msb(0xfe - i))
583 : : break;
584 : 0 : goto success;
585 : : }
586 : : }
587 : 0 : pr_info("Fast TSC calibration failed\n");
588 : 0 : return 0;
589 : :
590 : : success:
591 : : /*
592 : : * Ok, if we get here, then we've seen the
593 : : * MSB of the PIT decrement 'i' times, and the
594 : : * error has shrunk to less than 500 ppm.
595 : : *
596 : : * As a result, we can depend on there not being
597 : : * any odd delays anywhere, and the TSC reads are
598 : : * reliable (within the error).
599 : : *
600 : : * kHz = ticks / time-in-seconds / 1000;
601 : : * kHz = (t2 - t1) / (I * 256 / PIT_TICK_RATE) / 1000
602 : : * kHz = ((t2 - t1) * PIT_TICK_RATE) / (I * 256 * 1000)
603 : : */
604 : 0 : delta *= PIT_TICK_RATE;
605 : 0 : do_div(delta, i*256*1000);
606 : 0 : pr_info("Fast TSC calibration using PIT\n");
607 : 0 : return delta;
608 : : }
609 : :
610 : : /**
611 : : * native_calibrate_tsc
612 : : * Determine TSC frequency via CPUID, else return 0.
613 : : */
614 : 0 : unsigned long native_calibrate_tsc(void)
615 : : {
616 : 0 : unsigned int eax_denominator, ebx_numerator, ecx_hz, edx;
617 : 0 : unsigned int crystal_khz;
618 : :
619 [ # # ]: 0 : if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
620 : : return 0;
621 : :
622 [ # # ]: 0 : if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x15)
623 : : return 0;
624 : :
625 : 0 : eax_denominator = ebx_numerator = ecx_hz = edx = 0;
626 : :
627 : : /* CPUID 15H TSC/Crystal ratio, plus optionally Crystal Hz */
628 : 0 : cpuid(0x15, &eax_denominator, &ebx_numerator, &ecx_hz, &edx);
629 : :
630 [ # # # # ]: 0 : if (ebx_numerator == 0 || eax_denominator == 0)
631 : : return 0;
632 : :
633 : 0 : crystal_khz = ecx_hz / 1000;
634 : :
635 : : /*
636 : : * Denverton SoCs don't report crystal clock, and also don't support
637 : : * CPUID.0x16 for the calculation below, so hardcode the 25MHz crystal
638 : : * clock.
639 : : */
640 [ # # ]: 0 : if (crystal_khz == 0 &&
641 [ # # ]: 0 : boot_cpu_data.x86_model == INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT_D)
642 : : crystal_khz = 25000;
643 : :
644 : : /*
645 : : * TSC frequency reported directly by CPUID is a "hardware reported"
646 : : * frequency and is the most accurate one so far we have. This
647 : : * is considered a known frequency.
648 : : */
649 [ # # ]: 0 : if (crystal_khz != 0)
650 : 0 : setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ);
651 : :
652 : : /*
653 : : * Some Intel SoCs like Skylake and Kabylake don't report the crystal
654 : : * clock, but we can easily calculate it to a high degree of accuracy
655 : : * by considering the crystal ratio and the CPU speed.
656 : : */
657 [ # # # # ]: 0 : if (crystal_khz == 0 && boot_cpu_data.cpuid_level >= 0x16) {
658 : 0 : unsigned int eax_base_mhz, ebx, ecx, edx;
659 : :
660 : 0 : cpuid(0x16, &eax_base_mhz, &ebx, &ecx, &edx);
661 : 0 : crystal_khz = eax_base_mhz * 1000 *
662 : : eax_denominator / ebx_numerator;
663 : : }
664 : :
665 [ # # ]: 0 : if (crystal_khz == 0)
666 : : return 0;
667 : :
668 : : /*
669 : : * For Atom SoCs TSC is the only reliable clocksource.
670 : : * Mark TSC reliable so no watchdog on it.
671 : : */
672 [ # # ]: 0 : if (boot_cpu_data.x86_model == INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT)
673 : 0 : setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE);
674 : :
675 : : #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
676 : : /*
677 : : * The local APIC appears to be fed by the core crystal clock
678 : : * (which sounds entirely sensible). We can set the global
679 : : * lapic_timer_period here to avoid having to calibrate the APIC
680 : : * timer later.
681 : : */
682 : 0 : lapic_timer_period = crystal_khz * 1000 / HZ;
683 : : #endif
684 : :
685 : 0 : return crystal_khz * ebx_numerator / eax_denominator;
686 : : }
687 : :
688 : 0 : static unsigned long cpu_khz_from_cpuid(void)
689 : : {
690 : 0 : unsigned int eax_base_mhz, ebx_max_mhz, ecx_bus_mhz, edx;
691 : :
692 : 0 : if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
693 : : return 0;
694 : :
695 [ # # ]: 0 : if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x16)
696 : : return 0;
697 : :
698 : 0 : eax_base_mhz = ebx_max_mhz = ecx_bus_mhz = edx = 0;
699 : :
700 : 0 : cpuid(0x16, &eax_base_mhz, &ebx_max_mhz, &ecx_bus_mhz, &edx);
701 : :
702 : 0 : return eax_base_mhz * 1000;
703 : : }
704 : :
705 : : /*
706 : : * calibrate cpu using pit, hpet, and ptimer methods. They are available
707 : : * later in boot after acpi is initialized.
708 : : */
709 : 0 : static unsigned long pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu(void)
710 : : {
711 : 0 : u64 tsc1, tsc2, delta, ref1, ref2;
712 : 0 : unsigned long tsc_pit_min = ULONG_MAX, tsc_ref_min = ULONG_MAX;
713 : 0 : unsigned long flags, latch, ms;
714 : 0 : int hpet = is_hpet_enabled(), i, loopmin;
715 : :
716 : : /*
717 : : * Run 5 calibration loops to get the lowest frequency value
718 : : * (the best estimate). We use two different calibration modes
719 : : * here:
720 : : *
721 : : * 1) PIT loop. We set the PIT Channel 2 to oneshot mode and
722 : : * load a timeout of 50ms. We read the time right after we
723 : : * started the timer and wait until the PIT count down reaches
724 : : * zero. In each wait loop iteration we read the TSC and check
725 : : * the delta to the previous read. We keep track of the min
726 : : * and max values of that delta. The delta is mostly defined
727 : : * by the IO time of the PIT access, so we can detect when
728 : : * any disturbance happened between the two reads. If the
729 : : * maximum time is significantly larger than the minimum time,
730 : : * then we discard the result and have another try.
731 : : *
732 : : * 2) Reference counter. If available we use the HPET or the
733 : : * PMTIMER as a reference to check the sanity of that value.
734 : : * We use separate TSC readouts and check inside of the
735 : : * reference read for any possible disturbance. We dicard
736 : : * disturbed values here as well. We do that around the PIT
737 : : * calibration delay loop as we have to wait for a certain
738 : : * amount of time anyway.
739 : : */
740 : :
741 : : /* Preset PIT loop values */
742 : 0 : latch = CAL_LATCH;
743 : 0 : ms = CAL_MS;
744 : 0 : loopmin = CAL_PIT_LOOPS;
745 : :
746 [ # # ]: 0 : for (i = 0; i < 3; i++) {
747 : 0 : unsigned long tsc_pit_khz;
748 : :
749 : : /*
750 : : * Read the start value and the reference count of
751 : : * hpet/pmtimer when available. Then do the PIT
752 : : * calibration, which will take at least 50ms, and
753 : : * read the end value.
754 : : */
755 : 0 : local_irq_save(flags);
756 : 0 : tsc1 = tsc_read_refs(&ref1, hpet);
757 : 0 : tsc_pit_khz = pit_calibrate_tsc(latch, ms, loopmin);
758 : 0 : tsc2 = tsc_read_refs(&ref2, hpet);
759 : 0 : local_irq_restore(flags);
760 : :
761 : : /* Pick the lowest PIT TSC calibration so far */
762 : 0 : tsc_pit_min = min(tsc_pit_min, tsc_pit_khz);
763 : :
764 : : /* hpet or pmtimer available ? */
765 [ # # ]: 0 : if (ref1 == ref2)
766 : 0 : continue;
767 : :
768 : : /* Check, whether the sampling was disturbed */
769 [ # # ]: 0 : if (tsc1 == ULLONG_MAX || tsc2 == ULLONG_MAX)
770 : 0 : continue;
771 : :
772 : 0 : tsc2 = (tsc2 - tsc1) * 1000000LL;
773 [ # # ]: 0 : if (hpet)
774 [ # # ]: 0 : tsc2 = calc_hpet_ref(tsc2, ref1, ref2);
775 : : else
776 [ # # ]: 0 : tsc2 = calc_pmtimer_ref(tsc2, ref1, ref2);
777 : :
778 : 0 : tsc_ref_min = min(tsc_ref_min, (unsigned long) tsc2);
779 : :
780 : : /* Check the reference deviation */
781 : 0 : delta = ((u64) tsc_pit_min) * 100;
782 : 0 : do_div(delta, tsc_ref_min);
783 : :
784 : : /*
785 : : * If both calibration results are inside a 10% window
786 : : * then we can be sure, that the calibration
787 : : * succeeded. We break out of the loop right away. We
788 : : * use the reference value, as it is more precise.
789 : : */
790 [ # # ]: 0 : if (delta >= 90 && delta <= 110) {
791 [ # # ]: 0 : pr_info("PIT calibration matches %s. %d loops\n",
792 : : hpet ? "HPET" : "PMTIMER", i + 1);
793 : 0 : return tsc_ref_min;
794 : : }
795 : :
796 : : /*
797 : : * Check whether PIT failed more than once. This
798 : : * happens in virtualized environments. We need to
799 : : * give the virtual PC a slightly longer timeframe for
800 : : * the HPET/PMTIMER to make the result precise.
801 : : */
802 [ # # ]: 0 : if (i == 1 && tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
803 : 0 : latch = CAL2_LATCH;
804 : 0 : ms = CAL2_MS;
805 : 0 : loopmin = CAL2_PIT_LOOPS;
806 : : }
807 : : }
808 : :
809 : : /*
810 : : * Now check the results.
811 : : */
812 [ # # ]: 0 : if (tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
813 : : /* PIT gave no useful value */
814 : 0 : pr_warn("Unable to calibrate against PIT\n");
815 : :
816 : : /* We don't have an alternative source, disable TSC */
817 [ # # # # : 0 : if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
# # ]
818 : 0 : pr_notice("No reference (HPET/PMTIMER) available\n");
819 : 0 : return 0;
820 : : }
821 : :
822 : : /* The alternative source failed as well, disable TSC */
823 [ # # ]: 0 : if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
824 : 0 : pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed\n");
825 : 0 : return 0;
826 : : }
827 : :
828 : : /* Use the alternative source */
829 [ # # ]: 0 : pr_info("using %s reference calibration\n",
830 : : hpet ? "HPET" : "PMTIMER");
831 : :
832 : 0 : return tsc_ref_min;
833 : : }
834 : :
835 : : /* We don't have an alternative source, use the PIT calibration value */
836 [ # # # # : 0 : if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
# # ]
837 : 0 : pr_info("Using PIT calibration value\n");
838 : 0 : return tsc_pit_min;
839 : : }
840 : :
841 : : /* The alternative source failed, use the PIT calibration value */
842 [ # # ]: 0 : if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
843 : 0 : pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed. Using PIT calibration.\n");
844 : 0 : return tsc_pit_min;
845 : : }
846 : :
847 : : /*
848 : : * The calibration values differ too much. In doubt, we use
849 : : * the PIT value as we know that there are PMTIMERs around
850 : : * running at double speed. At least we let the user know:
851 : : */
852 [ # # ]: 0 : pr_warn("PIT calibration deviates from %s: %lu %lu\n",
853 : : hpet ? "HPET" : "PMTIMER", tsc_pit_min, tsc_ref_min);
854 : 0 : pr_info("Using PIT calibration value\n");
855 : 0 : return tsc_pit_min;
856 : : }
857 : :
858 : : /**
859 : : * native_calibrate_cpu_early - can calibrate the cpu early in boot
860 : : */
861 : 0 : unsigned long native_calibrate_cpu_early(void)
862 : : {
863 [ # # ]: 0 : unsigned long flags, fast_calibrate = cpu_khz_from_cpuid();
864 : :
865 [ # # ]: 0 : if (!fast_calibrate)
866 : 0 : fast_calibrate = cpu_khz_from_msr();
867 [ # # ]: 0 : if (!fast_calibrate) {
868 : 0 : local_irq_save(flags);
869 : 0 : fast_calibrate = quick_pit_calibrate();
870 : 0 : local_irq_restore(flags);
871 : : }
872 : 0 : return fast_calibrate;
873 : : }
874 : :
875 : :
876 : : /**
877 : : * native_calibrate_cpu - calibrate the cpu
878 : : */
879 : 0 : static unsigned long native_calibrate_cpu(void)
880 : : {
881 : 0 : unsigned long tsc_freq = native_calibrate_cpu_early();
882 : :
883 [ # # ]: 0 : if (!tsc_freq)
884 : 0 : tsc_freq = pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu();
885 : :
886 : 0 : return tsc_freq;
887 : : }
888 : :
889 : 0 : void recalibrate_cpu_khz(void)
890 : : {
891 : : #ifndef CONFIG_SMP
892 : : unsigned long cpu_khz_old = cpu_khz;
893 : :
894 : : if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
895 : : return;
896 : :
897 : : cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
898 : : tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
899 : : if (tsc_khz == 0)
900 : : tsc_khz = cpu_khz;
901 : : else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
902 : : cpu_khz = tsc_khz;
903 : : cpu_data(0).loops_per_jiffy = cpufreq_scale(cpu_data(0).loops_per_jiffy,
904 : : cpu_khz_old, cpu_khz);
905 : : #endif
906 : 0 : }
907 : :
908 : : EXPORT_SYMBOL(recalibrate_cpu_khz);
909 : :
910 : :
911 : : static unsigned long long cyc2ns_suspend;
912 : :
913 : 0 : void tsc_save_sched_clock_state(void)
914 : : {
915 [ # # ]: 0 : if (!sched_clock_stable())
916 : : return;
917 : :
918 : 0 : cyc2ns_suspend = sched_clock();
919 : : }
920 : :
921 : : /*
922 : : * Even on processors with invariant TSC, TSC gets reset in some the
923 : : * ACPI system sleep states. And in some systems BIOS seem to reinit TSC to
924 : : * arbitrary value (still sync'd across cpu's) during resume from such sleep
925 : : * states. To cope up with this, recompute the cyc2ns_offset for each cpu so
926 : : * that sched_clock() continues from the point where it was left off during
927 : : * suspend.
928 : : */
929 : 0 : void tsc_restore_sched_clock_state(void)
930 : : {
931 : 0 : unsigned long long offset;
932 : 0 : unsigned long flags;
933 : 0 : int cpu;
934 : :
935 [ # # ]: 0 : if (!sched_clock_stable())
936 : : return;
937 : :
938 : 0 : local_irq_save(flags);
939 : :
940 : : /*
941 : : * We're coming out of suspend, there's no concurrency yet; don't
942 : : * bother being nice about the RCU stuff, just write to both
943 : : * data fields.
944 : : */
945 : :
946 : 0 : this_cpu_write(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, 0);
947 : 0 : this_cpu_write(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, 0);
948 : :
949 : 0 : offset = cyc2ns_suspend - sched_clock();
950 : :
951 [ # # ]: 0 : for_each_possible_cpu(cpu) {
952 : 0 : per_cpu(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
953 : 0 : per_cpu(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
954 : : }
955 : :
956 : 0 : local_irq_restore(flags);
957 : : }
958 : :
959 : : #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
960 : : /*
961 : : * Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the CPU frequency
962 : : * changes.
963 : : *
964 : : * NOTE: On SMP the situation is not fixable in general, so simply mark the TSC
965 : : * as unstable and give up in those cases.
966 : : *
967 : : * Should fix up last_tsc too. Currently gettimeofday in the
968 : : * first tick after the change will be slightly wrong.
969 : : */
970 : :
971 : : static unsigned int ref_freq;
972 : : static unsigned long loops_per_jiffy_ref;
973 : : static unsigned long tsc_khz_ref;
974 : :
975 : 0 : static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
976 : : void *data)
977 : : {
978 : 0 : struct cpufreq_freqs *freq = data;
979 : :
980 [ # # ]: 0 : if (num_online_cpus() > 1) {
981 : 0 : mark_tsc_unstable("cpufreq changes on SMP");
982 : 0 : return 0;
983 : : }
984 : :
985 [ # # ]: 0 : if (!ref_freq) {
986 : 0 : ref_freq = freq->old;
987 : 0 : loops_per_jiffy_ref = boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
988 : 0 : tsc_khz_ref = tsc_khz;
989 : : }
990 : :
991 [ # # # # : 0 : if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE && freq->old < freq->new) ||
# # ]
992 [ # # ]: 0 : (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new)) {
993 : 0 : boot_cpu_data.loops_per_jiffy =
994 [ # # ]: 0 : cpufreq_scale(loops_per_jiffy_ref, ref_freq, freq->new);
995 : :
996 : 0 : tsc_khz = cpufreq_scale(tsc_khz_ref, ref_freq, freq->new);
997 [ # # ]: 0 : if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
998 : 0 : mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
999 : :
1000 : 0 : set_cyc2ns_scale(tsc_khz, freq->policy->cpu, rdtsc());
1001 : : }
1002 : :
1003 : : return 0;
1004 : : }
1005 : :
1006 : : static struct notifier_block time_cpufreq_notifier_block = {
1007 : : .notifier_call = time_cpufreq_notifier
1008 : : };
1009 : :
1010 : 21 : static int __init cpufreq_register_tsc_scaling(void)
1011 : : {
1012 [ + - ]: 21 : if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
1013 : : return 0;
1014 [ + - ]: 21 : if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
1015 : : return 0;
1016 : 21 : cpufreq_register_notifier(&time_cpufreq_notifier_block,
1017 : : CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
1018 : 21 : return 0;
1019 : : }
1020 : :
1021 : : core_initcall(cpufreq_register_tsc_scaling);
1022 : :
1023 : : #endif /* CONFIG_CPU_FREQ */
1024 : :
1025 : : #define ART_CPUID_LEAF (0x15)
1026 : : #define ART_MIN_DENOMINATOR (1)
1027 : :
1028 : :
1029 : : /*
1030 : : * If ART is present detect the numerator:denominator to convert to TSC
1031 : : */
1032 : 21 : static void __init detect_art(void)
1033 : : {
1034 : 21 : unsigned int unused[2];
1035 : :
1036 [ - + ]: 21 : if (boot_cpu_data.cpuid_level < ART_CPUID_LEAF)
1037 : 21 : return;
1038 : :
1039 : : /*
1040 : : * Don't enable ART in a VM, non-stop TSC and TSC_ADJUST required,
1041 : : * and the TSC counter resets must not occur asynchronously.
1042 : : */
1043 [ # # # # ]: 0 : if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_HYPERVISOR) ||
1044 [ # # ]: 0 : !boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC) ||
1045 [ # # ]: 0 : !boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_ADJUST) ||
1046 : : tsc_async_resets)
1047 : 0 : return;
1048 : :
1049 : 0 : cpuid(ART_CPUID_LEAF, &art_to_tsc_denominator,
1050 : : &art_to_tsc_numerator, unused, unused+1);
1051 : :
1052 [ # # ]: 0 : if (art_to_tsc_denominator < ART_MIN_DENOMINATOR)
1053 : : return;
1054 : :
1055 : 0 : rdmsrl(MSR_IA32_TSC_ADJUST, art_to_tsc_offset);
1056 : :
1057 : : /* Make this sticky over multiple CPU init calls */
1058 : 0 : setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_ART);
1059 : : }
1060 : :
1061 : :
1062 : : /* clocksource code */
1063 : :
1064 : 0 : static void tsc_resume(struct clocksource *cs)
1065 : : {
1066 : 0 : tsc_verify_tsc_adjust(true);
1067 : 0 : }
1068 : :
1069 : : /*
1070 : : * We used to compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
1071 : : * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
1072 : : * very small window right after one CPU updated cycle_last under
1073 : : * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
1074 : : * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
1075 : : * is slighty behind. This delta is nowhere else observable, but in
1076 : : * that case it results in a forward time jump in the range of hours
1077 : : * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
1078 : : * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
1079 : : * timer.
1080 : : *
1081 : : * This sanity check is now done in the core timekeeping code.
1082 : : * checking the result of read_tsc() - cycle_last for being negative.
1083 : : * That works because CLOCKSOURCE_MASK(64) does not mask out any bit.
1084 : : */
1085 : 294 : static u64 read_tsc(struct clocksource *cs)
1086 : : {
1087 : 294 : return (u64)rdtsc_ordered();
1088 : : }
1089 : :
1090 : 0 : static void tsc_cs_mark_unstable(struct clocksource *cs)
1091 : : {
1092 [ # # ]: 0 : if (tsc_unstable)
1093 : : return;
1094 : :
1095 : 0 : tsc_unstable = 1;
1096 [ # # ]: 0 : if (using_native_sched_clock())
1097 : 0 : clear_sched_clock_stable();
1098 : 0 : disable_sched_clock_irqtime();
1099 : 0 : pr_info("Marking TSC unstable due to clocksource watchdog\n");
1100 : : }
1101 : :
1102 : 0 : static void tsc_cs_tick_stable(struct clocksource *cs)
1103 : : {
1104 [ # # ]: 0 : if (tsc_unstable)
1105 : : return;
1106 : :
1107 [ # # ]: 0 : if (using_native_sched_clock())
1108 : 0 : sched_clock_tick_stable();
1109 : : }
1110 : :
1111 : : /*
1112 : : * .mask MUST be CLOCKSOURCE_MASK(64). See comment above read_tsc()
1113 : : */
1114 : : static struct clocksource clocksource_tsc_early = {
1115 : : .name = "tsc-early",
1116 : : .rating = 299,
1117 : : .read = read_tsc,
1118 : : .mask = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1119 : : .flags = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1120 : : CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
1121 : : .archdata = { .vclock_mode = VCLOCK_TSC },
1122 : : .resume = tsc_resume,
1123 : : .mark_unstable = tsc_cs_mark_unstable,
1124 : : .tick_stable = tsc_cs_tick_stable,
1125 : : .list = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc_early.list),
1126 : : };
1127 : :
1128 : : /*
1129 : : * Must mark VALID_FOR_HRES early such that when we unregister tsc_early
1130 : : * this one will immediately take over. We will only register if TSC has
1131 : : * been found good.
1132 : : */
1133 : : static struct clocksource clocksource_tsc = {
1134 : : .name = "tsc",
1135 : : .rating = 300,
1136 : : .read = read_tsc,
1137 : : .mask = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1138 : : .flags = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1139 : : CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES |
1140 : : CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
1141 : : .archdata = { .vclock_mode = VCLOCK_TSC },
1142 : : .resume = tsc_resume,
1143 : : .mark_unstable = tsc_cs_mark_unstable,
1144 : : .tick_stable = tsc_cs_tick_stable,
1145 : : .list = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc.list),
1146 : : };
1147 : :
1148 : 0 : void mark_tsc_unstable(char *reason)
1149 : : {
1150 [ # # ]: 0 : if (tsc_unstable)
1151 : : return;
1152 : :
1153 : 0 : tsc_unstable = 1;
1154 [ # # ]: 0 : if (using_native_sched_clock())
1155 : 0 : clear_sched_clock_stable();
1156 : 0 : disable_sched_clock_irqtime();
1157 : 0 : pr_info("Marking TSC unstable due to %s\n", reason);
1158 : :
1159 : 0 : clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc_early);
1160 : 0 : clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc);
1161 : : }
1162 : :
1163 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(mark_tsc_unstable);
1164 : :
1165 : 21 : static void __init check_system_tsc_reliable(void)
1166 : : {
1167 : : #if defined(CONFIG_MGEODEGX1) || defined(CONFIG_MGEODE_LX) || defined(CONFIG_X86_GENERIC)
1168 : : if (is_geode_lx()) {
1169 : : /* RTSC counts during suspend */
1170 : : #define RTSC_SUSP 0x100
1171 : : unsigned long res_low, res_high;
1172 : :
1173 : : rdmsr_safe(MSR_GEODE_BUSCONT_CONF0, &res_low, &res_high);
1174 : : /* Geode_LX - the OLPC CPU has a very reliable TSC */
1175 : : if (res_low & RTSC_SUSP)
1176 : : tsc_clocksource_reliable = 1;
1177 : : }
1178 : : #endif
1179 [ - + ]: 21 : if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE))
1180 : 0 : tsc_clocksource_reliable = 1;
1181 : 21 : }
1182 : :
1183 : : /*
1184 : : * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
1185 : : * over all CPUs.
1186 : : */
1187 : 21 : int unsynchronized_tsc(void)
1188 : : {
1189 [ + - + - ]: 21 : if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || tsc_unstable)
1190 : : return 1;
1191 : :
1192 : : #ifdef CONFIG_SMP
1193 [ + - ]: 21 : if (apic_is_clustered_box())
1194 : : return 1;
1195 : : #endif
1196 : :
1197 [ + - ]: 21 : if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
1198 : : return 0;
1199 : :
1200 [ + - ]: 21 : if (tsc_clocksource_reliable)
1201 : : return 0;
1202 : : /*
1203 : : * Intel systems are normally all synchronized.
1204 : : * Exceptions must mark TSC as unstable:
1205 : : */
1206 [ + - ]: 21 : if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL) {
1207 : : /* assume multi socket systems are not synchronized: */
1208 [ - + ]: 21 : if (num_possible_cpus() > 1)
1209 : 0 : return 1;
1210 : : }
1211 : :
1212 : : return 0;
1213 : : }
1214 : :
1215 : : /*
1216 : : * Convert ART to TSC given numerator/denominator found in detect_art()
1217 : : */
1218 : 0 : struct system_counterval_t convert_art_to_tsc(u64 art)
1219 : : {
1220 : 0 : u64 tmp, res, rem;
1221 : :
1222 : 0 : rem = do_div(art, art_to_tsc_denominator);
1223 : :
1224 : 0 : res = art * art_to_tsc_numerator;
1225 : 0 : tmp = rem * art_to_tsc_numerator;
1226 : :
1227 : 0 : do_div(tmp, art_to_tsc_denominator);
1228 : 0 : res += tmp + art_to_tsc_offset;
1229 : :
1230 : 0 : return (struct system_counterval_t) {.cs = art_related_clocksource,
1231 : : .cycles = res};
1232 : : }
1233 : : EXPORT_SYMBOL(convert_art_to_tsc);
1234 : :
1235 : : /**
1236 : : * convert_art_ns_to_tsc() - Convert ART in nanoseconds to TSC.
1237 : : * @art_ns: ART (Always Running Timer) in unit of nanoseconds
1238 : : *
1239 : : * PTM requires all timestamps to be in units of nanoseconds. When user
1240 : : * software requests a cross-timestamp, this function converts system timestamp
1241 : : * to TSC.
1242 : : *
1243 : : * This is valid when CPU feature flag X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ is set
1244 : : * indicating the tsc_khz is derived from CPUID[15H]. Drivers should check
1245 : : * that this flag is set before conversion to TSC is attempted.
1246 : : *
1247 : : * Return:
1248 : : * struct system_counterval_t - system counter value with the pointer to the
1249 : : * corresponding clocksource
1250 : : * @cycles: System counter value
1251 : : * @cs: Clocksource corresponding to system counter value. Used
1252 : : * by timekeeping code to verify comparibility of two cycle
1253 : : * values.
1254 : : */
1255 : :
1256 : 0 : struct system_counterval_t convert_art_ns_to_tsc(u64 art_ns)
1257 : : {
1258 : 0 : u64 tmp, res, rem;
1259 : :
1260 : 0 : rem = do_div(art_ns, USEC_PER_SEC);
1261 : :
1262 : 0 : res = art_ns * tsc_khz;
1263 : 0 : tmp = rem * tsc_khz;
1264 : :
1265 : 0 : do_div(tmp, USEC_PER_SEC);
1266 : 0 : res += tmp;
1267 : :
1268 : 0 : return (struct system_counterval_t) { .cs = art_related_clocksource,
1269 : : .cycles = res};
1270 : : }
1271 : : EXPORT_SYMBOL(convert_art_ns_to_tsc);
1272 : :
1273 : :
1274 : : static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work);
1275 : : static DECLARE_DELAYED_WORK(tsc_irqwork, tsc_refine_calibration_work);
1276 : : /**
1277 : : * tsc_refine_calibration_work - Further refine tsc freq calibration
1278 : : * @work - ignored.
1279 : : *
1280 : : * This functions uses delayed work over a period of a
1281 : : * second to further refine the TSC freq value. Since this is
1282 : : * timer based, instead of loop based, we don't block the boot
1283 : : * process while this longer calibration is done.
1284 : : *
1285 : : * If there are any calibration anomalies (too many SMIs, etc),
1286 : : * or the refined calibration is off by 1% of the fast early
1287 : : * calibration, we throw out the new calibration and use the
1288 : : * early calibration.
1289 : : */
1290 : 0 : static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work)
1291 : : {
1292 : 0 : static u64 tsc_start = ULLONG_MAX, ref_start;
1293 : 0 : static int hpet;
1294 : 0 : u64 tsc_stop, ref_stop, delta;
1295 : 0 : unsigned long freq;
1296 : 0 : int cpu;
1297 : :
1298 : : /* Don't bother refining TSC on unstable systems */
1299 [ # # ]: 0 : if (tsc_unstable)
1300 : 0 : goto unreg;
1301 : :
1302 : : /*
1303 : : * Since the work is started early in boot, we may be
1304 : : * delayed the first time we expire. So set the workqueue
1305 : : * again once we know timers are working.
1306 : : */
1307 [ # # ]: 0 : if (tsc_start == ULLONG_MAX) {
1308 : 0 : restart:
1309 : : /*
1310 : : * Only set hpet once, to avoid mixing hardware
1311 : : * if the hpet becomes enabled later.
1312 : : */
1313 : 0 : hpet = is_hpet_enabled();
1314 : 0 : tsc_start = tsc_read_refs(&ref_start, hpet);
1315 : 0 : schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, HZ);
1316 : 0 : return;
1317 : : }
1318 : :
1319 : 0 : tsc_stop = tsc_read_refs(&ref_stop, hpet);
1320 : :
1321 : : /* hpet or pmtimer available ? */
1322 [ # # ]: 0 : if (ref_start == ref_stop)
1323 : 0 : goto out;
1324 : :
1325 : : /* Check, whether the sampling was disturbed */
1326 [ # # ]: 0 : if (tsc_stop == ULLONG_MAX)
1327 : 0 : goto restart;
1328 : :
1329 : 0 : delta = tsc_stop - tsc_start;
1330 : 0 : delta *= 1000000LL;
1331 [ # # ]: 0 : if (hpet)
1332 [ # # ]: 0 : freq = calc_hpet_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1333 : : else
1334 [ # # ]: 0 : freq = calc_pmtimer_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1335 : :
1336 : : /* Make sure we're within 1% */
1337 [ # # ]: 0 : if (abs(tsc_khz - freq) > tsc_khz/100)
1338 : 0 : goto out;
1339 : :
1340 : 0 : tsc_khz = freq;
1341 : 0 : pr_info("Refined TSC clocksource calibration: %lu.%03lu MHz\n",
1342 : : (unsigned long)tsc_khz / 1000,
1343 : : (unsigned long)tsc_khz % 1000);
1344 : :
1345 : : /* Inform the TSC deadline clockevent devices about the recalibration */
1346 : 0 : lapic_update_tsc_freq();
1347 : :
1348 : : /* Update the sched_clock() rate to match the clocksource one */
1349 [ # # ]: 0 : for_each_possible_cpu(cpu)
1350 : 0 : set_cyc2ns_scale(tsc_khz, cpu, tsc_stop);
1351 : :
1352 : 0 : out:
1353 [ # # ]: 0 : if (tsc_unstable)
1354 : 0 : goto unreg;
1355 : :
1356 [ # # ]: 0 : if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))
1357 : 0 : art_related_clocksource = &clocksource_tsc;
1358 : 0 : clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1359 : 0 : unreg:
1360 : 0 : clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1361 : : }
1362 : :
1363 : :
1364 : 21 : static int __init init_tsc_clocksource(void)
1365 : : {
1366 [ + - + - ]: 21 : if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || !tsc_khz)
1367 : : return 0;
1368 : :
1369 [ - + ]: 21 : if (tsc_unstable)
1370 : 0 : goto unreg;
1371 : :
1372 [ + - - + ]: 21 : if (tsc_clocksource_reliable || no_tsc_watchdog)
1373 : 0 : clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
1374 : :
1375 [ - + ]: 21 : if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC_S3))
1376 : 0 : clocksource_tsc.flags |= CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP;
1377 : :
1378 : : /*
1379 : : * When TSC frequency is known (retrieved via MSR or CPUID), we skip
1380 : : * the refined calibration and directly register it as a clocksource.
1381 : : */
1382 [ + - ]: 21 : if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ)) {
1383 [ - + ]: 21 : if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))
1384 : 0 : art_related_clocksource = &clocksource_tsc;
1385 : 21 : clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1386 : 21 : unreg:
1387 : 21 : clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1388 : 21 : return 0;
1389 : : }
1390 : :
1391 : 0 : schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, 0);
1392 : 0 : return 0;
1393 : : }
1394 : : /*
1395 : : * We use device_initcall here, to ensure we run after the hpet
1396 : : * is fully initialized, which may occur at fs_initcall time.
1397 : : */
1398 : : device_initcall(init_tsc_clocksource);
1399 : :
1400 : 21 : static bool __init determine_cpu_tsc_frequencies(bool early)
1401 : : {
1402 : : /* Make sure that cpu and tsc are not already calibrated */
1403 [ + - + - : 42 : WARN_ON(cpu_khz || tsc_khz);
- + ]
1404 : :
1405 [ + - ]: 21 : if (early) {
1406 : 21 : cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
1407 : 21 : tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
1408 : : } else {
1409 : : /* We should not be here with non-native cpu calibration */
1410 [ # # ]: 0 : WARN_ON(x86_platform.calibrate_cpu != native_calibrate_cpu);
1411 : 0 : cpu_khz = pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu();
1412 : : }
1413 : :
1414 : : /*
1415 : : * Trust non-zero tsc_khz as authoritative,
1416 : : * and use it to sanity check cpu_khz,
1417 : : * which will be off if system timer is off.
1418 : : */
1419 [ - + ]: 21 : if (tsc_khz == 0)
1420 : 0 : tsc_khz = cpu_khz;
1421 [ - + ]: 21 : else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
1422 : 0 : cpu_khz = tsc_khz;
1423 : :
1424 [ + - ]: 21 : if (tsc_khz == 0)
1425 : : return false;
1426 : :
1427 : 21 : pr_info("Detected %lu.%03lu MHz processor\n",
1428 : : (unsigned long)cpu_khz / KHZ,
1429 : : (unsigned long)cpu_khz % KHZ);
1430 : :
1431 [ - + ]: 21 : if (cpu_khz != tsc_khz) {
1432 : 0 : pr_info("Detected %lu.%03lu MHz TSC",
1433 : : (unsigned long)tsc_khz / KHZ,
1434 : : (unsigned long)tsc_khz % KHZ);
1435 : : }
1436 : : return true;
1437 : : }
1438 : :
1439 : 42 : static unsigned long __init get_loops_per_jiffy(void)
1440 : : {
1441 : 42 : u64 lpj = (u64)tsc_khz * KHZ;
1442 : :
1443 : 42 : do_div(lpj, HZ);
1444 : 42 : return lpj;
1445 : : }
1446 : :
1447 : 21 : static void __init tsc_enable_sched_clock(void)
1448 : : {
1449 : : /* Sanitize TSC ADJUST before cyc2ns gets initialized */
1450 : 21 : tsc_store_and_check_tsc_adjust(true);
1451 : 21 : cyc2ns_init_boot_cpu();
1452 : 21 : static_branch_enable(&__use_tsc);
1453 : 21 : }
1454 : :
1455 : 21 : void __init tsc_early_init(void)
1456 : : {
1457 [ + - ]: 21 : if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
1458 : : return;
1459 : : /* Don't change UV TSC multi-chassis synchronization */
1460 : 21 : if (is_early_uv_system())
1461 : : return;
1462 [ + - ]: 21 : if (!determine_cpu_tsc_frequencies(true))
1463 : : return;
1464 : 21 : loops_per_jiffy = get_loops_per_jiffy();
1465 : :
1466 : 21 : tsc_enable_sched_clock();
1467 : : }
1468 : :
1469 : 21 : void __init tsc_init(void)
1470 : : {
1471 : : /*
1472 : : * native_calibrate_cpu_early can only calibrate using methods that are
1473 : : * available early in boot.
1474 : : */
1475 [ - + ]: 21 : if (x86_platform.calibrate_cpu == native_calibrate_cpu_early)
1476 : 0 : x86_platform.calibrate_cpu = native_calibrate_cpu;
1477 : :
1478 [ - + ]: 21 : if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC)) {
1479 : 0 : setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1480 : 0 : return;
1481 : : }
1482 : :
1483 [ - + ]: 21 : if (!tsc_khz) {
1484 : : /* We failed to determine frequencies earlier, try again */
1485 [ # # ]: 0 : if (!determine_cpu_tsc_frequencies(false)) {
1486 : 0 : mark_tsc_unstable("could not calculate TSC khz");
1487 : 0 : setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1488 : 0 : return;
1489 : : }
1490 : 0 : tsc_enable_sched_clock();
1491 : : }
1492 : :
1493 : 21 : cyc2ns_init_secondary_cpus();
1494 : :
1495 : 21 : if (!no_sched_irq_time)
1496 : : enable_sched_clock_irqtime();
1497 : :
1498 : 21 : lpj_fine = get_loops_per_jiffy();
1499 : 21 : use_tsc_delay();
1500 : :
1501 : 21 : check_system_tsc_reliable();
1502 : :
1503 [ - + ]: 21 : if (unsynchronized_tsc()) {
1504 : 0 : mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
1505 : 0 : return;
1506 : : }
1507 : :
1508 [ + - - + ]: 21 : if (tsc_clocksource_reliable || no_tsc_watchdog)
1509 : 0 : clocksource_tsc_early.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
1510 : :
1511 : 21 : clocksource_register_khz(&clocksource_tsc_early, tsc_khz);
1512 : 21 : detect_art();
1513 : : }
1514 : :
1515 : : #ifdef CONFIG_SMP
1516 : : /*
1517 : : * If we have a constant TSC and are using the TSC for the delay loop,
1518 : : * we can skip clock calibration if another cpu in the same socket has already
1519 : : * been calibrated. This assumes that CONSTANT_TSC applies to all
1520 : : * cpus in the socket - this should be a safe assumption.
1521 : : */
1522 : 0 : unsigned long calibrate_delay_is_known(void)
1523 : : {
1524 : 0 : int sibling, cpu = smp_processor_id();
1525 : 0 : int constant_tsc = cpu_has(&cpu_data(cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC);
1526 : 0 : const struct cpumask *mask = topology_core_cpumask(cpu);
1527 : :
1528 [ # # ]: 0 : if (!constant_tsc || !mask)
1529 : : return 0;
1530 : :
1531 : 0 : sibling = cpumask_any_but(mask, cpu);
1532 [ # # ]: 0 : if (sibling < nr_cpu_ids)
1533 : 0 : return cpu_data(sibling).loops_per_jiffy;
1534 : : return 0;
1535 : : }
1536 : : #endif
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