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