15b5e98a86f996dd7e8635d05b49e83e03be6179
[linux-2.6-block.git] / 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/sched/clock.h>
6 #include <linux/init.h>
7 #include <linux/export.h>
8 #include <linux/timer.h>
9 #include <linux/acpi_pmtmr.h>
10 #include <linux/cpufreq.h>
11 #include <linux/delay.h>
12 #include <linux/clocksource.h>
13 #include <linux/percpu.h>
14 #include <linux/timex.h>
15 #include <linux/static_key.h>
16
17 #include <asm/hpet.h>
18 #include <asm/timer.h>
19 #include <asm/vgtod.h>
20 #include <asm/time.h>
21 #include <asm/delay.h>
22 #include <asm/hypervisor.h>
23 #include <asm/nmi.h>
24 #include <asm/x86_init.h>
25 #include <asm/geode.h>
26 #include <asm/apic.h>
27 #include <asm/intel-family.h>
28 #include <asm/i8259.h>
29 #include <asm/uv/uv.h>
30
31 unsigned int __read_mostly cpu_khz;     /* TSC clocks / usec, not used here */
32 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
33
34 unsigned int __read_mostly tsc_khz;
35 EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
36
37 #define KHZ     1000
38
39 /*
40  * TSC can be unstable due to cpufreq or due to unsynced TSCs
41  */
42 static int __read_mostly tsc_unstable;
43
44 static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(__use_tsc);
45
46 int tsc_clocksource_reliable;
47
48 static u32 art_to_tsc_numerator;
49 static u32 art_to_tsc_denominator;
50 static u64 art_to_tsc_offset;
51 struct clocksource *art_related_clocksource;
52
53 struct cyc2ns {
54         struct cyc2ns_data data[2];     /*  0 + 2*16 = 32 */
55         seqcount_t         seq;         /* 32 + 4    = 36 */
56
57 }; /* fits one cacheline */
58
59 static DEFINE_PER_CPU_ALIGNED(struct cyc2ns, cyc2ns);
60
61 void __always_inline cyc2ns_read_begin(struct cyc2ns_data *data)
62 {
63         int seq, idx;
64
65         preempt_disable_notrace();
66
67         do {
68                 seq = this_cpu_read(cyc2ns.seq.sequence);
69                 idx = seq & 1;
70
71                 data->cyc2ns_offset = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_offset);
72                 data->cyc2ns_mul    = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_mul);
73                 data->cyc2ns_shift  = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_shift);
74
75         } while (unlikely(seq != this_cpu_read(cyc2ns.seq.sequence)));
76 }
77
78 void __always_inline cyc2ns_read_end(void)
79 {
80         preempt_enable_notrace();
81 }
82
83 /*
84  * Accelerators for sched_clock()
85  * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
86  *  basic equation:
87  *              ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
88  *              ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
89  *              ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
90  *              ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
91  *
92  *      Then we use scaling math (suggested by george@mvista.com) to get:
93  *              ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
94  *              ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
95  *
96  *      And since SC is a constant power of two, we can convert the div
97  *  into a shift. The larger SC is, the more accurate the conversion, but
98  *  cyc2ns_scale needs to be a 32-bit value so that 32-bit multiplication
99  *  (64-bit result) can be used.
100  *
101  *  We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision.
102  *  (mathieu.desnoyers@polymtl.ca)
103  *
104  *                      -johnstul@us.ibm.com "math is hard, lets go shopping!"
105  */
106
107 static __always_inline unsigned long long cycles_2_ns(unsigned long long cyc)
108 {
109         struct cyc2ns_data data;
110         unsigned long long ns;
111
112         cyc2ns_read_begin(&data);
113
114         ns = data.cyc2ns_offset;
115         ns += mul_u64_u32_shr(cyc, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
116
117         cyc2ns_read_end();
118
119         return ns;
120 }
121
122 static void __set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
123 {
124         unsigned long long ns_now;
125         struct cyc2ns_data data;
126         struct cyc2ns *c2n;
127
128         ns_now = cycles_2_ns(tsc_now);
129
130         /*
131          * Compute a new multiplier as per the above comment and ensure our
132          * time function is continuous; see the comment near struct
133          * cyc2ns_data.
134          */
135         clocks_calc_mult_shift(&data.cyc2ns_mul, &data.cyc2ns_shift, khz,
136                                NSEC_PER_MSEC, 0);
137
138         /*
139          * cyc2ns_shift is exported via arch_perf_update_userpage() where it is
140          * not expected to be greater than 31 due to the original published
141          * conversion algorithm shifting a 32-bit value (now specifies a 64-bit
142          * value) - refer perf_event_mmap_page documentation in perf_event.h.
143          */
144         if (data.cyc2ns_shift == 32) {
145                 data.cyc2ns_shift = 31;
146                 data.cyc2ns_mul >>= 1;
147         }
148
149         data.cyc2ns_offset = ns_now -
150                 mul_u64_u32_shr(tsc_now, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
151
152         c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
153
154         raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
155         c2n->data[0] = data;
156         raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
157         c2n->data[1] = data;
158 }
159
160 static void set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
161 {
162         unsigned long flags;
163
164         local_irq_save(flags);
165         sched_clock_idle_sleep_event();
166
167         if (khz)
168                 __set_cyc2ns_scale(khz, cpu, tsc_now);
169
170         sched_clock_idle_wakeup_event();
171         local_irq_restore(flags);
172 }
173
174 /*
175  * Initialize cyc2ns for boot cpu
176  */
177 static void __init cyc2ns_init_boot_cpu(void)
178 {
179         struct cyc2ns *c2n = this_cpu_ptr(&cyc2ns);
180
181         seqcount_init(&c2n->seq);
182         __set_cyc2ns_scale(tsc_khz, smp_processor_id(), rdtsc());
183 }
184
185 /*
186  * Secondary CPUs do not run through tsc_init(), so set up
187  * all the scale factors for all CPUs, assuming the same
188  * speed as the bootup CPU.
189  */
190 static void __init cyc2ns_init_secondary_cpus(void)
191 {
192         unsigned int cpu, this_cpu = smp_processor_id();
193         struct cyc2ns *c2n = this_cpu_ptr(&cyc2ns);
194         struct cyc2ns_data *data = c2n->data;
195
196         for_each_possible_cpu(cpu) {
197                 if (cpu != this_cpu) {
198                         seqcount_init(&c2n->seq);
199                         c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
200                         c2n->data[0] = data[0];
201                         c2n->data[1] = data[1];
202                 }
203         }
204 }
205
206 /*
207  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
208  */
209 u64 native_sched_clock(void)
210 {
211         if (static_branch_likely(&__use_tsc)) {
212                 u64 tsc_now = rdtsc();
213
214                 /* return the value in ns */
215                 return cycles_2_ns(tsc_now);
216         }
217
218         /*
219          * Fall back to jiffies if there's no TSC available:
220          * ( But note that we still use it if the TSC is marked
221          *   unstable. We do this because unlike Time Of Day,
222          *   the scheduler clock tolerates small errors and it's
223          *   very important for it to be as fast as the platform
224          *   can achieve it. )
225          */
226
227         /* No locking but a rare wrong value is not a big deal: */
228         return (jiffies_64 - INITIAL_JIFFIES) * (1000000000 / HZ);
229 }
230
231 /*
232  * Generate a sched_clock if you already have a TSC value.
233  */
234 u64 native_sched_clock_from_tsc(u64 tsc)
235 {
236         return cycles_2_ns(tsc);
237 }
238
239 /* We need to define a real function for sched_clock, to override the
240    weak default version */
241 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
242 unsigned long long sched_clock(void)
243 {
244         return paravirt_sched_clock();
245 }
246
247 bool using_native_sched_clock(void)
248 {
249         return pv_ops.time.sched_clock == native_sched_clock;
250 }
251 #else
252 unsigned long long
253 sched_clock(void) __attribute__((alias("native_sched_clock")));
254
255 bool using_native_sched_clock(void) { return true; }
256 #endif
257
258 int check_tsc_unstable(void)
259 {
260         return tsc_unstable;
261 }
262 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_unstable);
263
264 #ifdef CONFIG_X86_TSC
265 int __init notsc_setup(char *str)
266 {
267         mark_tsc_unstable("boot parameter notsc");
268         return 1;
269 }
270 #else
271 /*
272  * disable flag for tsc. Takes effect by clearing the TSC cpu flag
273  * in cpu/common.c
274  */
275 int __init notsc_setup(char *str)
276 {
277         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
278         return 1;
279 }
280 #endif
281
282 __setup("notsc", notsc_setup);
283
284 static int no_sched_irq_time;
285 static int no_tsc_watchdog;
286
287 static int __init tsc_setup(char *str)
288 {
289         if (!strcmp(str, "reliable"))
290                 tsc_clocksource_reliable = 1;
291         if (!strncmp(str, "noirqtime", 9))
292                 no_sched_irq_time = 1;
293         if (!strcmp(str, "unstable"))
294                 mark_tsc_unstable("boot parameter");
295         if (!strcmp(str, "nowatchdog"))
296                 no_tsc_watchdog = 1;
297         return 1;
298 }
299
300 __setup("tsc=", tsc_setup);
301
302 #define MAX_RETRIES             5
303 #define TSC_DEFAULT_THRESHOLD   0x20000
304
305 /*
306  * Read TSC and the reference counters. Take care of any disturbances
307  */
308 static u64 tsc_read_refs(u64 *p, int hpet)
309 {
310         u64 t1, t2;
311         u64 thresh = tsc_khz ? tsc_khz >> 5 : TSC_DEFAULT_THRESHOLD;
312         int i;
313
314         for (i = 0; i < MAX_RETRIES; i++) {
315                 t1 = get_cycles();
316                 if (hpet)
317                         *p = hpet_readl(HPET_COUNTER) & 0xFFFFFFFF;
318                 else
319                         *p = acpi_pm_read_early();
320                 t2 = get_cycles();
321                 if ((t2 - t1) < thresh)
322                         return t2;
323         }
324         return ULLONG_MAX;
325 }
326
327 /*
328  * Calculate the TSC frequency from HPET reference
329  */
330 static unsigned long calc_hpet_ref(u64 deltatsc, u64 hpet1, u64 hpet2)
331 {
332         u64 tmp;
333
334         if (hpet2 < hpet1)
335                 hpet2 += 0x100000000ULL;
336         hpet2 -= hpet1;
337         tmp = ((u64)hpet2 * hpet_readl(HPET_PERIOD));
338         do_div(tmp, 1000000);
339         deltatsc = div64_u64(deltatsc, tmp);
340
341         return (unsigned long) deltatsc;
342 }
343
344 /*
345  * Calculate the TSC frequency from PMTimer reference
346  */
347 static unsigned long calc_pmtimer_ref(u64 deltatsc, u64 pm1, u64 pm2)
348 {
349         u64 tmp;
350
351         if (!pm1 && !pm2)
352                 return ULONG_MAX;
353
354         if (pm2 < pm1)
355                 pm2 += (u64)ACPI_PM_OVRRUN;
356         pm2 -= pm1;
357         tmp = pm2 * 1000000000LL;
358         do_div(tmp, PMTMR_TICKS_PER_SEC);
359         do_div(deltatsc, tmp);
360
361         return (unsigned long) deltatsc;
362 }
363
364 #define CAL_MS          10
365 #define CAL_LATCH       (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL_MS))
366 #define CAL_PIT_LOOPS   1000
367
368 #define CAL2_MS         50
369 #define CAL2_LATCH      (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL2_MS))
370 #define CAL2_PIT_LOOPS  5000
371
372
373 /*
374  * Try to calibrate the TSC against the Programmable
375  * Interrupt Timer and return the frequency of the TSC
376  * in kHz.
377  *
378  * Return ULONG_MAX on failure to calibrate.
379  */
380 static unsigned long pit_calibrate_tsc(u32 latch, unsigned long ms, int loopmin)
381 {
382         u64 tsc, t1, t2, delta;
383         unsigned long tscmin, tscmax;
384         int pitcnt;
385
386         if (!has_legacy_pic()) {
387                 /*
388                  * Relies on tsc_early_delay_calibrate() to have given us semi
389                  * usable udelay(), wait for the same 50ms we would have with
390                  * the PIT loop below.
391                  */
392                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
393                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
394                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
395                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
396                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
397                 return ULONG_MAX;
398         }
399
400         /* Set the Gate high, disable speaker */
401         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
402
403         /*
404          * Setup CTC channel 2* for mode 0, (interrupt on terminal
405          * count mode), binary count. Set the latch register to 50ms
406          * (LSB then MSB) to begin countdown.
407          */
408         outb(0xb0, 0x43);
409         outb(latch & 0xff, 0x42);
410         outb(latch >> 8, 0x42);
411
412         tsc = t1 = t2 = get_cycles();
413
414         pitcnt = 0;
415         tscmax = 0;
416         tscmin = ULONG_MAX;
417         while ((inb(0x61) & 0x20) == 0) {
418                 t2 = get_cycles();
419                 delta = t2 - tsc;
420                 tsc = t2;
421                 if ((unsigned long) delta < tscmin)
422                         tscmin = (unsigned int) delta;
423                 if ((unsigned long) delta > tscmax)
424                         tscmax = (unsigned int) delta;
425                 pitcnt++;
426         }
427
428         /*
429          * Sanity checks:
430          *
431          * If we were not able to read the PIT more than loopmin
432          * times, then we have been hit by a massive SMI
433          *
434          * If the maximum is 10 times larger than the minimum,
435          * then we got hit by an SMI as well.
436          */
437         if (pitcnt < loopmin || tscmax > 10 * tscmin)
438                 return ULONG_MAX;
439
440         /* Calculate the PIT value */
441         delta = t2 - t1;
442         do_div(delta, ms);
443         return delta;
444 }
445
446 /*
447  * This reads the current MSB of the PIT counter, and
448  * checks if we are running on sufficiently fast and
449  * non-virtualized hardware.
450  *
451  * Our expectations are:
452  *
453  *  - the PIT is running at roughly 1.19MHz
454  *
455  *  - each IO is going to take about 1us on real hardware,
456  *    but we allow it to be much faster (by a factor of 10) or
457  *    _slightly_ slower (ie we allow up to a 2us read+counter
458  *    update - anything else implies a unacceptably slow CPU
459  *    or PIT for the fast calibration to work.
460  *
461  *  - with 256 PIT ticks to read the value, we have 214us to
462  *    see the same MSB (and overhead like doing a single TSC
463  *    read per MSB value etc).
464  *
465  *  - We're doing 2 reads per loop (LSB, MSB), and we expect
466  *    them each to take about a microsecond on real hardware.
467  *    So we expect a count value of around 100. But we'll be
468  *    generous, and accept anything over 50.
469  *
470  *  - if the PIT is stuck, and we see *many* more reads, we
471  *    return early (and the next caller of pit_expect_msb()
472  *    then consider it a failure when they don't see the
473  *    next expected value).
474  *
475  * These expectations mean that we know that we have seen the
476  * transition from one expected value to another with a fairly
477  * high accuracy, and we didn't miss any events. We can thus
478  * use the TSC value at the transitions to calculate a pretty
479  * good value for the TSC frequencty.
480  */
481 static inline int pit_verify_msb(unsigned char val)
482 {
483         /* Ignore LSB */
484         inb(0x42);
485         return inb(0x42) == val;
486 }
487
488 static inline int pit_expect_msb(unsigned char val, u64 *tscp, unsigned long *deltap)
489 {
490         int count;
491         u64 tsc = 0, prev_tsc = 0;
492
493         for (count = 0; count < 50000; count++) {
494                 if (!pit_verify_msb(val))
495                         break;
496                 prev_tsc = tsc;
497                 tsc = get_cycles();
498         }
499         *deltap = get_cycles() - prev_tsc;
500         *tscp = tsc;
501
502         /*
503          * We require _some_ success, but the quality control
504          * will be based on the error terms on the TSC values.
505          */
506         return count > 5;
507 }
508
509 /*
510  * How many MSB values do we want to see? We aim for
511  * a maximum error rate of 500ppm (in practice the
512  * real error is much smaller), but refuse to spend
513  * more than 50ms on it.
514  */
515 #define MAX_QUICK_PIT_MS 50
516 #define MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS (MAX_QUICK_PIT_MS * PIT_TICK_RATE / 1000 / 256)
517
518 static unsigned long quick_pit_calibrate(void)
519 {
520         int i;
521         u64 tsc, delta;
522         unsigned long d1, d2;
523
524         if (!has_legacy_pic())
525                 return 0;
526
527         /* Set the Gate high, disable speaker */
528         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
529
530         /*
531          * Counter 2, mode 0 (one-shot), binary count
532          *
533          * NOTE! Mode 2 decrements by two (and then the
534          * output is flipped each time, giving the same
535          * final output frequency as a decrement-by-one),
536          * so mode 0 is much better when looking at the
537          * individual counts.
538          */
539         outb(0xb0, 0x43);
540
541         /* Start at 0xffff */
542         outb(0xff, 0x42);
543         outb(0xff, 0x42);
544
545         /*
546          * The PIT starts counting at the next edge, so we
547          * need to delay for a microsecond. The easiest way
548          * to do that is to just read back the 16-bit counter
549          * once from the PIT.
550          */
551         pit_verify_msb(0);
552
553         if (pit_expect_msb(0xff, &tsc, &d1)) {
554                 for (i = 1; i <= MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS; i++) {
555                         if (!pit_expect_msb(0xff-i, &delta, &d2))
556                                 break;
557
558                         delta -= tsc;
559
560                         /*
561                          * Extrapolate the error and fail fast if the error will
562                          * never be below 500 ppm.
563                          */
564                         if (i == 1 &&
565                             d1 + d2 >= (delta * MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS) >> 11)
566                                 return 0;
567
568                         /*
569                          * Iterate until the error is less than 500 ppm
570                          */
571                         if (d1+d2 >= delta >> 11)
572                                 continue;
573
574                         /*
575                          * Check the PIT one more time to verify that
576                          * all TSC reads were stable wrt the PIT.
577                          *
578                          * This also guarantees serialization of the
579                          * last cycle read ('d2') in pit_expect_msb.
580                          */
581                         if (!pit_verify_msb(0xfe - i))
582                                 break;
583                         goto success;
584                 }
585         }
586         pr_info("Fast TSC calibration failed\n");
587         return 0;
588
589 success:
590         /*
591          * Ok, if we get here, then we've seen the
592          * MSB of the PIT decrement 'i' times, and the
593          * error has shrunk to less than 500 ppm.
594          *
595          * As a result, we can depend on there not being
596          * any odd delays anywhere, and the TSC reads are
597          * reliable (within the error).
598          *
599          * kHz = ticks / time-in-seconds / 1000;
600          * kHz = (t2 - t1) / (I * 256 / PIT_TICK_RATE) / 1000
601          * kHz = ((t2 - t1) * PIT_TICK_RATE) / (I * 256 * 1000)
602          */
603         delta *= PIT_TICK_RATE;
604         do_div(delta, i*256*1000);
605         pr_info("Fast TSC calibration using PIT\n");
606         return delta;
607 }
608
609 /**
610  * native_calibrate_tsc
611  * Determine TSC frequency via CPUID, else return 0.
612  */
613 unsigned long native_calibrate_tsc(void)
614 {
615         unsigned int eax_denominator, ebx_numerator, ecx_hz, edx;
616         unsigned int crystal_khz;
617
618         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
619                 return 0;
620
621         if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x15)
622                 return 0;
623
624         eax_denominator = ebx_numerator = ecx_hz = edx = 0;
625
626         /* CPUID 15H TSC/Crystal ratio, plus optionally Crystal Hz */
627         cpuid(0x15, &eax_denominator, &ebx_numerator, &ecx_hz, &edx);
628
629         if (ebx_numerator == 0 || eax_denominator == 0)
630                 return 0;
631
632         crystal_khz = ecx_hz / 1000;
633
634         if (crystal_khz == 0) {
635                 switch (boot_cpu_data.x86_model) {
636                 case INTEL_FAM6_SKYLAKE_MOBILE:
637                 case INTEL_FAM6_SKYLAKE_DESKTOP:
638                 case INTEL_FAM6_KABYLAKE_MOBILE:
639                 case INTEL_FAM6_KABYLAKE_DESKTOP:
640                         crystal_khz = 24000;    /* 24.0 MHz */
641                         break;
642                 case INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT_X:
643                         crystal_khz = 25000;    /* 25.0 MHz */
644                         break;
645                 case INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT:
646                         crystal_khz = 19200;    /* 19.2 MHz */
647                         break;
648                 }
649         }
650
651         if (crystal_khz == 0)
652                 return 0;
653         /*
654          * TSC frequency determined by CPUID is a "hardware reported"
655          * frequency and is the most accurate one so far we have. This
656          * is considered a known frequency.
657          */
658         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ);
659
660         /*
661          * For Atom SoCs TSC is the only reliable clocksource.
662          * Mark TSC reliable so no watchdog on it.
663          */
664         if (boot_cpu_data.x86_model == INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT)
665                 setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE);
666
667         return crystal_khz * ebx_numerator / eax_denominator;
668 }
669
670 static unsigned long cpu_khz_from_cpuid(void)
671 {
672         unsigned int eax_base_mhz, ebx_max_mhz, ecx_bus_mhz, edx;
673
674         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
675                 return 0;
676
677         if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x16)
678                 return 0;
679
680         eax_base_mhz = ebx_max_mhz = ecx_bus_mhz = edx = 0;
681
682         cpuid(0x16, &eax_base_mhz, &ebx_max_mhz, &ecx_bus_mhz, &edx);
683
684         return eax_base_mhz * 1000;
685 }
686
687 /*
688  * calibrate cpu using pit, hpet, and ptimer methods. They are available
689  * later in boot after acpi is initialized.
690  */
691 static unsigned long pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu(void)
692 {
693         u64 tsc1, tsc2, delta, ref1, ref2;
694         unsigned long tsc_pit_min = ULONG_MAX, tsc_ref_min = ULONG_MAX;
695         unsigned long flags, latch, ms;
696         int hpet = is_hpet_enabled(), i, loopmin;
697
698         /*
699          * Run 5 calibration loops to get the lowest frequency value
700          * (the best estimate). We use two different calibration modes
701          * here:
702          *
703          * 1) PIT loop. We set the PIT Channel 2 to oneshot mode and
704          * load a timeout of 50ms. We read the time right after we
705          * started the timer and wait until the PIT count down reaches
706          * zero. In each wait loop iteration we read the TSC and check
707          * the delta to the previous read. We keep track of the min
708          * and max values of that delta. The delta is mostly defined
709          * by the IO time of the PIT access, so we can detect when
710          * any disturbance happened between the two reads. If the
711          * maximum time is significantly larger than the minimum time,
712          * then we discard the result and have another try.
713          *
714          * 2) Reference counter. If available we use the HPET or the
715          * PMTIMER as a reference to check the sanity of that value.
716          * We use separate TSC readouts and check inside of the
717          * reference read for any possible disturbance. We dicard
718          * disturbed values here as well. We do that around the PIT
719          * calibration delay loop as we have to wait for a certain
720          * amount of time anyway.
721          */
722
723         /* Preset PIT loop values */
724         latch = CAL_LATCH;
725         ms = CAL_MS;
726         loopmin = CAL_PIT_LOOPS;
727
728         for (i = 0; i < 3; i++) {
729                 unsigned long tsc_pit_khz;
730
731                 /*
732                  * Read the start value and the reference count of
733                  * hpet/pmtimer when available. Then do the PIT
734                  * calibration, which will take at least 50ms, and
735                  * read the end value.
736                  */
737                 local_irq_save(flags);
738                 tsc1 = tsc_read_refs(&ref1, hpet);
739                 tsc_pit_khz = pit_calibrate_tsc(latch, ms, loopmin);
740                 tsc2 = tsc_read_refs(&ref2, hpet);
741                 local_irq_restore(flags);
742
743                 /* Pick the lowest PIT TSC calibration so far */
744                 tsc_pit_min = min(tsc_pit_min, tsc_pit_khz);
745
746                 /* hpet or pmtimer available ? */
747                 if (ref1 == ref2)
748                         continue;
749
750                 /* Check, whether the sampling was disturbed */
751                 if (tsc1 == ULLONG_MAX || tsc2 == ULLONG_MAX)
752                         continue;
753
754                 tsc2 = (tsc2 - tsc1) * 1000000LL;
755                 if (hpet)
756                         tsc2 = calc_hpet_ref(tsc2, ref1, ref2);
757                 else
758                         tsc2 = calc_pmtimer_ref(tsc2, ref1, ref2);
759
760                 tsc_ref_min = min(tsc_ref_min, (unsigned long) tsc2);
761
762                 /* Check the reference deviation */
763                 delta = ((u64) tsc_pit_min) * 100;
764                 do_div(delta, tsc_ref_min);
765
766                 /*
767                  * If both calibration results are inside a 10% window
768                  * then we can be sure, that the calibration
769                  * succeeded. We break out of the loop right away. We
770                  * use the reference value, as it is more precise.
771                  */
772                 if (delta >= 90 && delta <= 110) {
773                         pr_info("PIT calibration matches %s. %d loops\n",
774                                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", i + 1);
775                         return tsc_ref_min;
776                 }
777
778                 /*
779                  * Check whether PIT failed more than once. This
780                  * happens in virtualized environments. We need to
781                  * give the virtual PC a slightly longer timeframe for
782                  * the HPET/PMTIMER to make the result precise.
783                  */
784                 if (i == 1 && tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
785                         latch = CAL2_LATCH;
786                         ms = CAL2_MS;
787                         loopmin = CAL2_PIT_LOOPS;
788                 }
789         }
790
791         /*
792          * Now check the results.
793          */
794         if (tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
795                 /* PIT gave no useful value */
796                 pr_warn("Unable to calibrate against PIT\n");
797
798                 /* We don't have an alternative source, disable TSC */
799                 if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
800                         pr_notice("No reference (HPET/PMTIMER) available\n");
801                         return 0;
802                 }
803
804                 /* The alternative source failed as well, disable TSC */
805                 if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
806                         pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed\n");
807                         return 0;
808                 }
809
810                 /* Use the alternative source */
811                 pr_info("using %s reference calibration\n",
812                         hpet ? "HPET" : "PMTIMER");
813
814                 return tsc_ref_min;
815         }
816
817         /* We don't have an alternative source, use the PIT calibration value */
818         if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
819                 pr_info("Using PIT calibration value\n");
820                 return tsc_pit_min;
821         }
822
823         /* The alternative source failed, use the PIT calibration value */
824         if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
825                 pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed. Using PIT calibration.\n");
826                 return tsc_pit_min;
827         }
828
829         /*
830          * The calibration values differ too much. In doubt, we use
831          * the PIT value as we know that there are PMTIMERs around
832          * running at double speed. At least we let the user know:
833          */
834         pr_warn("PIT calibration deviates from %s: %lu %lu\n",
835                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", tsc_pit_min, tsc_ref_min);
836         pr_info("Using PIT calibration value\n");
837         return tsc_pit_min;
838 }
839
840 /**
841  * native_calibrate_cpu_early - can calibrate the cpu early in boot
842  */
843 unsigned long native_calibrate_cpu_early(void)
844 {
845         unsigned long flags, fast_calibrate = cpu_khz_from_cpuid();
846
847         if (!fast_calibrate)
848                 fast_calibrate = cpu_khz_from_msr();
849         if (!fast_calibrate) {
850                 local_irq_save(flags);
851                 fast_calibrate = quick_pit_calibrate();
852                 local_irq_restore(flags);
853         }
854         return fast_calibrate;
855 }
856
857
858 /**
859  * native_calibrate_cpu - calibrate the cpu
860  */
861 static unsigned long native_calibrate_cpu(void)
862 {
863         unsigned long tsc_freq = native_calibrate_cpu_early();
864
865         if (!tsc_freq)
866                 tsc_freq = pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu();
867
868         return tsc_freq;
869 }
870
871 void recalibrate_cpu_khz(void)
872 {
873 #ifndef CONFIG_SMP
874         unsigned long cpu_khz_old = cpu_khz;
875
876         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
877                 return;
878
879         cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
880         tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
881         if (tsc_khz == 0)
882                 tsc_khz = cpu_khz;
883         else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
884                 cpu_khz = tsc_khz;
885         cpu_data(0).loops_per_jiffy = cpufreq_scale(cpu_data(0).loops_per_jiffy,
886                                                     cpu_khz_old, cpu_khz);
887 #endif
888 }
889
890 EXPORT_SYMBOL(recalibrate_cpu_khz);
891
892
893 static unsigned long long cyc2ns_suspend;
894
895 void tsc_save_sched_clock_state(void)
896 {
897         if (!sched_clock_stable())
898                 return;
899
900         cyc2ns_suspend = sched_clock();
901 }
902
903 /*
904  * Even on processors with invariant TSC, TSC gets reset in some the
905  * ACPI system sleep states. And in some systems BIOS seem to reinit TSC to
906  * arbitrary value (still sync'd across cpu's) during resume from such sleep
907  * states. To cope up with this, recompute the cyc2ns_offset for each cpu so
908  * that sched_clock() continues from the point where it was left off during
909  * suspend.
910  */
911 void tsc_restore_sched_clock_state(void)
912 {
913         unsigned long long offset;
914         unsigned long flags;
915         int cpu;
916
917         if (!sched_clock_stable())
918                 return;
919
920         local_irq_save(flags);
921
922         /*
923          * We're coming out of suspend, there's no concurrency yet; don't
924          * bother being nice about the RCU stuff, just write to both
925          * data fields.
926          */
927
928         this_cpu_write(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, 0);
929         this_cpu_write(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, 0);
930
931         offset = cyc2ns_suspend - sched_clock();
932
933         for_each_possible_cpu(cpu) {
934                 per_cpu(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
935                 per_cpu(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
936         }
937
938         local_irq_restore(flags);
939 }
940
941 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
942 /*
943  * Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the CPU frequency
944  * changes.
945  *
946  * NOTE: On SMP the situation is not fixable in general, so simply mark the TSC
947  * as unstable and give up in those cases.
948  *
949  * Should fix up last_tsc too. Currently gettimeofday in the
950  * first tick after the change will be slightly wrong.
951  */
952
953 static unsigned int  ref_freq;
954 static unsigned long loops_per_jiffy_ref;
955 static unsigned long tsc_khz_ref;
956
957 static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
958                                 void *data)
959 {
960         struct cpufreq_freqs *freq = data;
961
962         if (num_online_cpus() > 1) {
963                 mark_tsc_unstable("cpufreq changes on SMP");
964                 return 0;
965         }
966
967         if (!ref_freq) {
968                 ref_freq = freq->old;
969                 loops_per_jiffy_ref = boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
970                 tsc_khz_ref = tsc_khz;
971         }
972
973         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
974             (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new)) {
975                 boot_cpu_data.loops_per_jiffy =
976                         cpufreq_scale(loops_per_jiffy_ref, ref_freq, freq->new);
977
978                 tsc_khz = cpufreq_scale(tsc_khz_ref, ref_freq, freq->new);
979                 if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
980                         mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
981
982                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, freq->cpu, rdtsc());
983         }
984
985         return 0;
986 }
987
988 static struct notifier_block time_cpufreq_notifier_block = {
989         .notifier_call  = time_cpufreq_notifier
990 };
991
992 static int __init cpufreq_register_tsc_scaling(void)
993 {
994         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
995                 return 0;
996         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
997                 return 0;
998         cpufreq_register_notifier(&time_cpufreq_notifier_block,
999                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
1000         return 0;
1001 }
1002
1003 core_initcall(cpufreq_register_tsc_scaling);
1004
1005 #endif /* CONFIG_CPU_FREQ */
1006
1007 #define ART_CPUID_LEAF (0x15)
1008 #define ART_MIN_DENOMINATOR (1)
1009
1010
1011 /*
1012  * If ART is present detect the numerator:denominator to convert to TSC
1013  */
1014 static void __init detect_art(void)
1015 {
1016         unsigned int unused[2];
1017
1018         if (boot_cpu_data.cpuid_level < ART_CPUID_LEAF)
1019                 return;
1020
1021         /*
1022          * Don't enable ART in a VM, non-stop TSC and TSC_ADJUST required,
1023          * and the TSC counter resets must not occur asynchronously.
1024          */
1025         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_HYPERVISOR) ||
1026             !boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC) ||
1027             !boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_ADJUST) ||
1028             tsc_async_resets)
1029                 return;
1030
1031         cpuid(ART_CPUID_LEAF, &art_to_tsc_denominator,
1032               &art_to_tsc_numerator, unused, unused+1);
1033
1034         if (art_to_tsc_denominator < ART_MIN_DENOMINATOR)
1035                 return;
1036
1037         rdmsrl(MSR_IA32_TSC_ADJUST, art_to_tsc_offset);
1038
1039         /* Make this sticky over multiple CPU init calls */
1040         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_ART);
1041 }
1042
1043
1044 /* clocksource code */
1045
1046 static void tsc_resume(struct clocksource *cs)
1047 {
1048         tsc_verify_tsc_adjust(true);
1049 }
1050
1051 /*
1052  * We used to compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
1053  * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
1054  * very small window right after one CPU updated cycle_last under
1055  * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
1056  * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
1057  * is slighty behind. This delta is nowhere else observable, but in
1058  * that case it results in a forward time jump in the range of hours
1059  * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
1060  * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
1061  * timer.
1062  *
1063  * This sanity check is now done in the core timekeeping code.
1064  * checking the result of read_tsc() - cycle_last for being negative.
1065  * That works because CLOCKSOURCE_MASK(64) does not mask out any bit.
1066  */
1067 static u64 read_tsc(struct clocksource *cs)
1068 {
1069         return (u64)rdtsc_ordered();
1070 }
1071
1072 static void tsc_cs_mark_unstable(struct clocksource *cs)
1073 {
1074         if (tsc_unstable)
1075                 return;
1076
1077         tsc_unstable = 1;
1078         if (using_native_sched_clock())
1079                 clear_sched_clock_stable();
1080         disable_sched_clock_irqtime();
1081         pr_info("Marking TSC unstable due to clocksource watchdog\n");
1082 }
1083
1084 static void tsc_cs_tick_stable(struct clocksource *cs)
1085 {
1086         if (tsc_unstable)
1087                 return;
1088
1089         if (using_native_sched_clock())
1090                 sched_clock_tick_stable();
1091 }
1092
1093 /*
1094  * .mask MUST be CLOCKSOURCE_MASK(64). See comment above read_tsc()
1095  */
1096 static struct clocksource clocksource_tsc_early = {
1097         .name                   = "tsc-early",
1098         .rating                 = 299,
1099         .read                   = read_tsc,
1100         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1101         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1102                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
1103         .archdata               = { .vclock_mode = VCLOCK_TSC },
1104         .resume                 = tsc_resume,
1105         .mark_unstable          = tsc_cs_mark_unstable,
1106         .tick_stable            = tsc_cs_tick_stable,
1107         .list                   = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc_early.list),
1108 };
1109
1110 /*
1111  * Must mark VALID_FOR_HRES early such that when we unregister tsc_early
1112  * this one will immediately take over. We will only register if TSC has
1113  * been found good.
1114  */
1115 static struct clocksource clocksource_tsc = {
1116         .name                   = "tsc",
1117         .rating                 = 300,
1118         .read                   = read_tsc,
1119         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1120         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1121                                   CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES |
1122                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
1123         .archdata               = { .vclock_mode = VCLOCK_TSC },
1124         .resume                 = tsc_resume,
1125         .mark_unstable          = tsc_cs_mark_unstable,
1126         .tick_stable            = tsc_cs_tick_stable,
1127         .list                   = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc.list),
1128 };
1129
1130 void mark_tsc_unstable(char *reason)
1131 {
1132         if (tsc_unstable)
1133                 return;
1134
1135         tsc_unstable = 1;
1136         if (using_native_sched_clock())
1137                 clear_sched_clock_stable();
1138         disable_sched_clock_irqtime();
1139         pr_info("Marking TSC unstable due to %s\n", reason);
1140
1141         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc_early);
1142         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc);
1143 }
1144
1145 EXPORT_SYMBOL_GPL(mark_tsc_unstable);
1146
1147 static void __init check_system_tsc_reliable(void)
1148 {
1149 #if defined(CONFIG_MGEODEGX1) || defined(CONFIG_MGEODE_LX) || defined(CONFIG_X86_GENERIC)
1150         if (is_geode_lx()) {
1151                 /* RTSC counts during suspend */
1152 #define RTSC_SUSP 0x100
1153                 unsigned long res_low, res_high;
1154
1155                 rdmsr_safe(MSR_GEODE_BUSCONT_CONF0, &res_low, &res_high);
1156                 /* Geode_LX - the OLPC CPU has a very reliable TSC */
1157                 if (res_low & RTSC_SUSP)
1158                         tsc_clocksource_reliable = 1;
1159         }
1160 #endif
1161         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE))
1162                 tsc_clocksource_reliable = 1;
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
1167  * over all CPUs.
1168  */
1169 int unsynchronized_tsc(void)
1170 {
1171         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || tsc_unstable)
1172                 return 1;
1173
1174 #ifdef CONFIG_SMP
1175         if (apic_is_clustered_box())
1176                 return 1;
1177 #endif
1178
1179         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
1180                 return 0;
1181
1182         if (tsc_clocksource_reliable)
1183                 return 0;
1184         /*
1185          * Intel systems are normally all synchronized.
1186          * Exceptions must mark TSC as unstable:
1187          */
1188         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL) {
1189                 /* assume multi socket systems are not synchronized: */
1190                 if (num_possible_cpus() > 1)
1191                         return 1;
1192         }
1193
1194         return 0;
1195 }
1196
1197 /*
1198  * Convert ART to TSC given numerator/denominator found in detect_art()
1199  */
1200 struct system_counterval_t convert_art_to_tsc(u64 art)
1201 {
1202         u64 tmp, res, rem;
1203
1204         rem = do_div(art, art_to_tsc_denominator);
1205
1206         res = art * art_to_tsc_numerator;
1207         tmp = rem * art_to_tsc_numerator;
1208
1209         do_div(tmp, art_to_tsc_denominator);
1210         res += tmp + art_to_tsc_offset;
1211
1212         return (struct system_counterval_t) {.cs = art_related_clocksource,
1213                         .cycles = res};
1214 }
1215 EXPORT_SYMBOL(convert_art_to_tsc);
1216
1217 /**
1218  * convert_art_ns_to_tsc() - Convert ART in nanoseconds to TSC.
1219  * @art_ns: ART (Always Running Timer) in unit of nanoseconds
1220  *
1221  * PTM requires all timestamps to be in units of nanoseconds. When user
1222  * software requests a cross-timestamp, this function converts system timestamp
1223  * to TSC.
1224  *
1225  * This is valid when CPU feature flag X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ is set
1226  * indicating the tsc_khz is derived from CPUID[15H]. Drivers should check
1227  * that this flag is set before conversion to TSC is attempted.
1228  *
1229  * Return:
1230  * struct system_counterval_t - system counter value with the pointer to the
1231  *      corresponding clocksource
1232  *      @cycles:        System counter value
1233  *      @cs:            Clocksource corresponding to system counter value. Used
1234  *                      by timekeeping code to verify comparibility of two cycle
1235  *                      values.
1236  */
1237
1238 struct system_counterval_t convert_art_ns_to_tsc(u64 art_ns)
1239 {
1240         u64 tmp, res, rem;
1241
1242         rem = do_div(art_ns, USEC_PER_SEC);
1243
1244         res = art_ns * tsc_khz;
1245         tmp = rem * tsc_khz;
1246
1247         do_div(tmp, USEC_PER_SEC);
1248         res += tmp;
1249
1250         return (struct system_counterval_t) { .cs = art_related_clocksource,
1251                                               .cycles = res};
1252 }
1253 EXPORT_SYMBOL(convert_art_ns_to_tsc);
1254
1255
1256 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work);
1257 static DECLARE_DELAYED_WORK(tsc_irqwork, tsc_refine_calibration_work);
1258 /**
1259  * tsc_refine_calibration_work - Further refine tsc freq calibration
1260  * @work - ignored.
1261  *
1262  * This functions uses delayed work over a period of a
1263  * second to further refine the TSC freq value. Since this is
1264  * timer based, instead of loop based, we don't block the boot
1265  * process while this longer calibration is done.
1266  *
1267  * If there are any calibration anomalies (too many SMIs, etc),
1268  * or the refined calibration is off by 1% of the fast early
1269  * calibration, we throw out the new calibration and use the
1270  * early calibration.
1271  */
1272 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work)
1273 {
1274         static u64 tsc_start = ULLONG_MAX, ref_start;
1275         static int hpet;
1276         u64 tsc_stop, ref_stop, delta;
1277         unsigned long freq;
1278         int cpu;
1279
1280         /* Don't bother refining TSC on unstable systems */
1281         if (tsc_unstable)
1282                 goto unreg;
1283
1284         /*
1285          * Since the work is started early in boot, we may be
1286          * delayed the first time we expire. So set the workqueue
1287          * again once we know timers are working.
1288          */
1289         if (tsc_start == ULLONG_MAX) {
1290 restart:
1291                 /*
1292                  * Only set hpet once, to avoid mixing hardware
1293                  * if the hpet becomes enabled later.
1294                  */
1295                 hpet = is_hpet_enabled();
1296                 tsc_start = tsc_read_refs(&ref_start, hpet);
1297                 schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, HZ);
1298                 return;
1299         }
1300
1301         tsc_stop = tsc_read_refs(&ref_stop, hpet);
1302
1303         /* hpet or pmtimer available ? */
1304         if (ref_start == ref_stop)
1305                 goto out;
1306
1307         /* Check, whether the sampling was disturbed */
1308         if (tsc_stop == ULLONG_MAX)
1309                 goto restart;
1310
1311         delta = tsc_stop - tsc_start;
1312         delta *= 1000000LL;
1313         if (hpet)
1314                 freq = calc_hpet_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1315         else
1316                 freq = calc_pmtimer_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1317
1318         /* Make sure we're within 1% */
1319         if (abs(tsc_khz - freq) > tsc_khz/100)
1320                 goto out;
1321
1322         tsc_khz = freq;
1323         pr_info("Refined TSC clocksource calibration: %lu.%03lu MHz\n",
1324                 (unsigned long)tsc_khz / 1000,
1325                 (unsigned long)tsc_khz % 1000);
1326
1327         /* Inform the TSC deadline clockevent devices about the recalibration */
1328         lapic_update_tsc_freq();
1329
1330         /* Update the sched_clock() rate to match the clocksource one */
1331         for_each_possible_cpu(cpu)
1332                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, cpu, tsc_stop);
1333
1334 out:
1335         if (tsc_unstable)
1336                 goto unreg;
1337
1338         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))
1339                 art_related_clocksource = &clocksource_tsc;
1340         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1341 unreg:
1342         clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1343 }
1344
1345
1346 static int __init init_tsc_clocksource(void)
1347 {
1348         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || !tsc_khz)
1349                 return 0;
1350
1351         if (tsc_unstable)
1352                 goto unreg;
1353
1354         if (tsc_clocksource_reliable || no_tsc_watchdog)
1355                 clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
1356
1357         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC_S3))
1358                 clocksource_tsc.flags |= CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP;
1359
1360         /*
1361          * When TSC frequency is known (retrieved via MSR or CPUID), we skip
1362          * the refined calibration and directly register it as a clocksource.
1363          */
1364         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ)) {
1365                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))
1366                         art_related_clocksource = &clocksource_tsc;
1367                 clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1368 unreg:
1369                 clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1370                 return 0;
1371         }
1372
1373         schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, 0);
1374         return 0;
1375 }
1376 /*
1377  * We use device_initcall here, to ensure we run after the hpet
1378  * is fully initialized, which may occur at fs_initcall time.
1379  */
1380 device_initcall(init_tsc_clocksource);
1381
1382 static bool __init determine_cpu_tsc_frequencies(bool early)
1383 {
1384         /* Make sure that cpu and tsc are not already calibrated */
1385         WARN_ON(cpu_khz || tsc_khz);
1386
1387         if (early) {
1388                 cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
1389                 tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
1390         } else {
1391                 /* We should not be here with non-native cpu calibration */
1392                 WARN_ON(x86_platform.calibrate_cpu != native_calibrate_cpu);
1393                 cpu_khz = pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu();
1394         }
1395
1396         /*
1397          * Trust non-zero tsc_khz as authoritative,
1398          * and use it to sanity check cpu_khz,
1399          * which will be off if system timer is off.
1400          */
1401         if (tsc_khz == 0)
1402                 tsc_khz = cpu_khz;
1403         else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
1404                 cpu_khz = tsc_khz;
1405
1406         if (tsc_khz == 0)
1407                 return false;
1408
1409         pr_info("Detected %lu.%03lu MHz processor\n",
1410                 (unsigned long)cpu_khz / KHZ,
1411                 (unsigned long)cpu_khz % KHZ);
1412
1413         if (cpu_khz != tsc_khz) {
1414                 pr_info("Detected %lu.%03lu MHz TSC",
1415                         (unsigned long)tsc_khz / KHZ,
1416                         (unsigned long)tsc_khz % KHZ);
1417         }
1418         return true;
1419 }
1420
1421 static unsigned long __init get_loops_per_jiffy(void)
1422 {
1423         u64 lpj = (u64)tsc_khz * KHZ;
1424
1425         do_div(lpj, HZ);
1426         return lpj;
1427 }
1428
1429 static void __init tsc_enable_sched_clock(void)
1430 {
1431         /* Sanitize TSC ADJUST before cyc2ns gets initialized */
1432         tsc_store_and_check_tsc_adjust(true);
1433         cyc2ns_init_boot_cpu();
1434         static_branch_enable(&__use_tsc);
1435 }
1436
1437 void __init tsc_early_init(void)
1438 {
1439         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
1440                 return;
1441         /* Don't change UV TSC multi-chassis synchronization */
1442         if (is_early_uv_system())
1443                 return;
1444         if (!determine_cpu_tsc_frequencies(true))
1445                 return;
1446         loops_per_jiffy = get_loops_per_jiffy();
1447
1448         tsc_enable_sched_clock();
1449 }
1450
1451 void __init tsc_init(void)
1452 {
1453         /*
1454          * native_calibrate_cpu_early can only calibrate using methods that are
1455          * available early in boot.
1456          */
1457         if (x86_platform.calibrate_cpu == native_calibrate_cpu_early)
1458                 x86_platform.calibrate_cpu = native_calibrate_cpu;
1459
1460         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC)) {
1461                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1462                 return;
1463         }
1464
1465         if (!tsc_khz) {
1466                 /* We failed to determine frequencies earlier, try again */
1467                 if (!determine_cpu_tsc_frequencies(false)) {
1468                         mark_tsc_unstable("could not calculate TSC khz");
1469                         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1470                         return;
1471                 }
1472                 tsc_enable_sched_clock();
1473         }
1474
1475         cyc2ns_init_secondary_cpus();
1476
1477         if (!no_sched_irq_time)
1478                 enable_sched_clock_irqtime();
1479
1480         lpj_fine = get_loops_per_jiffy();
1481         use_tsc_delay();
1482
1483         check_system_tsc_reliable();
1484
1485         if (unsynchronized_tsc()) {
1486                 mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
1487                 return;
1488         }
1489
1490         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc_early, tsc_khz);
1491         detect_art();
1492 }
1493
1494 #ifdef CONFIG_SMP
1495 /*
1496  * If we have a constant TSC and are using the TSC for the delay loop,
1497  * we can skip clock calibration if another cpu in the same socket has already
1498  * been calibrated. This assumes that CONSTANT_TSC applies to all
1499  * cpus in the socket - this should be a safe assumption.
1500  */
1501 unsigned long calibrate_delay_is_known(void)
1502 {
1503         int sibling, cpu = smp_processor_id();
1504         int constant_tsc = cpu_has(&cpu_data(cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC);
1505         const struct cpumask *mask = topology_core_cpumask(cpu);
1506
1507         if (!constant_tsc || !mask)
1508                 return 0;
1509
1510         sibling = cpumask_any_but(mask, cpu);
1511         if (sibling < nr_cpu_ids)
1512                 return cpu_data(sibling).loops_per_jiffy;
1513         return 0;
1514 }
1515 #endif