Merge branch 'for-4.18/upstream' into for-linus
[linux-2.6-microblaze.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
30 unsigned int __read_mostly cpu_khz;     /* TSC clocks / usec, not used here */
31 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
32
33 unsigned int __read_mostly tsc_khz;
34 EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
35
36 /*
37  * TSC can be unstable due to cpufreq or due to unsynced TSCs
38  */
39 static int __read_mostly tsc_unstable;
40
41 /* native_sched_clock() is called before tsc_init(), so
42    we must start with the TSC soft disabled to prevent
43    erroneous rdtsc usage on !boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) processors */
44 static int __read_mostly tsc_disabled = -1;
45
46 static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(__use_tsc);
47
48 int tsc_clocksource_reliable;
49
50 static u32 art_to_tsc_numerator;
51 static u32 art_to_tsc_denominator;
52 static u64 art_to_tsc_offset;
53 struct clocksource *art_related_clocksource;
54
55 struct cyc2ns {
56         struct cyc2ns_data data[2];     /*  0 + 2*16 = 32 */
57         seqcount_t         seq;         /* 32 + 4    = 36 */
58
59 }; /* fits one cacheline */
60
61 static DEFINE_PER_CPU_ALIGNED(struct cyc2ns, cyc2ns);
62
63 void cyc2ns_read_begin(struct cyc2ns_data *data)
64 {
65         int seq, idx;
66
67         preempt_disable_notrace();
68
69         do {
70                 seq = this_cpu_read(cyc2ns.seq.sequence);
71                 idx = seq & 1;
72
73                 data->cyc2ns_offset = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_offset);
74                 data->cyc2ns_mul    = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_mul);
75                 data->cyc2ns_shift  = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_shift);
76
77         } while (unlikely(seq != this_cpu_read(cyc2ns.seq.sequence)));
78 }
79
80 void cyc2ns_read_end(void)
81 {
82         preempt_enable_notrace();
83 }
84
85 /*
86  * Accelerators for sched_clock()
87  * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
88  *  basic equation:
89  *              ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
90  *              ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
91  *              ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
92  *              ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
93  *
94  *      Then we use scaling math (suggested by george@mvista.com) to get:
95  *              ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
96  *              ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
97  *
98  *      And since SC is a constant power of two, we can convert the div
99  *  into a shift. The larger SC is, the more accurate the conversion, but
100  *  cyc2ns_scale needs to be a 32-bit value so that 32-bit multiplication
101  *  (64-bit result) can be used.
102  *
103  *  We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision.
104  *  (mathieu.desnoyers@polymtl.ca)
105  *
106  *                      -johnstul@us.ibm.com "math is hard, lets go shopping!"
107  */
108
109 static void cyc2ns_data_init(struct cyc2ns_data *data)
110 {
111         data->cyc2ns_mul = 0;
112         data->cyc2ns_shift = 0;
113         data->cyc2ns_offset = 0;
114 }
115
116 static void __init cyc2ns_init(int cpu)
117 {
118         struct cyc2ns *c2n = &per_cpu(cyc2ns, cpu);
119
120         cyc2ns_data_init(&c2n->data[0]);
121         cyc2ns_data_init(&c2n->data[1]);
122
123         seqcount_init(&c2n->seq);
124 }
125
126 static inline unsigned long long cycles_2_ns(unsigned long long cyc)
127 {
128         struct cyc2ns_data data;
129         unsigned long long ns;
130
131         cyc2ns_read_begin(&data);
132
133         ns = data.cyc2ns_offset;
134         ns += mul_u64_u32_shr(cyc, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
135
136         cyc2ns_read_end();
137
138         return ns;
139 }
140
141 static void set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
142 {
143         unsigned long long ns_now;
144         struct cyc2ns_data data;
145         struct cyc2ns *c2n;
146         unsigned long flags;
147
148         local_irq_save(flags);
149         sched_clock_idle_sleep_event();
150
151         if (!khz)
152                 goto done;
153
154         ns_now = cycles_2_ns(tsc_now);
155
156         /*
157          * Compute a new multiplier as per the above comment and ensure our
158          * time function is continuous; see the comment near struct
159          * cyc2ns_data.
160          */
161         clocks_calc_mult_shift(&data.cyc2ns_mul, &data.cyc2ns_shift, khz,
162                                NSEC_PER_MSEC, 0);
163
164         /*
165          * cyc2ns_shift is exported via arch_perf_update_userpage() where it is
166          * not expected to be greater than 31 due to the original published
167          * conversion algorithm shifting a 32-bit value (now specifies a 64-bit
168          * value) - refer perf_event_mmap_page documentation in perf_event.h.
169          */
170         if (data.cyc2ns_shift == 32) {
171                 data.cyc2ns_shift = 31;
172                 data.cyc2ns_mul >>= 1;
173         }
174
175         data.cyc2ns_offset = ns_now -
176                 mul_u64_u32_shr(tsc_now, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
177
178         c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
179
180         raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
181         c2n->data[0] = data;
182         raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
183         c2n->data[1] = data;
184
185 done:
186         sched_clock_idle_wakeup_event();
187         local_irq_restore(flags);
188 }
189
190 /*
191  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
192  */
193 u64 native_sched_clock(void)
194 {
195         if (static_branch_likely(&__use_tsc)) {
196                 u64 tsc_now = rdtsc();
197
198                 /* return the value in ns */
199                 return cycles_2_ns(tsc_now);
200         }
201
202         /*
203          * Fall back to jiffies if there's no TSC available:
204          * ( But note that we still use it if the TSC is marked
205          *   unstable. We do this because unlike Time Of Day,
206          *   the scheduler clock tolerates small errors and it's
207          *   very important for it to be as fast as the platform
208          *   can achieve it. )
209          */
210
211         /* No locking but a rare wrong value is not a big deal: */
212         return (jiffies_64 - INITIAL_JIFFIES) * (1000000000 / HZ);
213 }
214
215 /*
216  * Generate a sched_clock if you already have a TSC value.
217  */
218 u64 native_sched_clock_from_tsc(u64 tsc)
219 {
220         return cycles_2_ns(tsc);
221 }
222
223 /* We need to define a real function for sched_clock, to override the
224    weak default version */
225 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
226 unsigned long long sched_clock(void)
227 {
228         return paravirt_sched_clock();
229 }
230
231 bool using_native_sched_clock(void)
232 {
233         return pv_time_ops.sched_clock == native_sched_clock;
234 }
235 #else
236 unsigned long long
237 sched_clock(void) __attribute__((alias("native_sched_clock")));
238
239 bool using_native_sched_clock(void) { return true; }
240 #endif
241
242 int check_tsc_unstable(void)
243 {
244         return tsc_unstable;
245 }
246 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_unstable);
247
248 #ifdef CONFIG_X86_TSC
249 int __init notsc_setup(char *str)
250 {
251         pr_warn("Kernel compiled with CONFIG_X86_TSC, cannot disable TSC completely\n");
252         tsc_disabled = 1;
253         return 1;
254 }
255 #else
256 /*
257  * disable flag for tsc. Takes effect by clearing the TSC cpu flag
258  * in cpu/common.c
259  */
260 int __init notsc_setup(char *str)
261 {
262         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
263         return 1;
264 }
265 #endif
266
267 __setup("notsc", notsc_setup);
268
269 static int no_sched_irq_time;
270
271 static int __init tsc_setup(char *str)
272 {
273         if (!strcmp(str, "reliable"))
274                 tsc_clocksource_reliable = 1;
275         if (!strncmp(str, "noirqtime", 9))
276                 no_sched_irq_time = 1;
277         if (!strcmp(str, "unstable"))
278                 mark_tsc_unstable("boot parameter");
279         return 1;
280 }
281
282 __setup("tsc=", tsc_setup);
283
284 #define MAX_RETRIES     5
285 #define SMI_TRESHOLD    50000
286
287 /*
288  * Read TSC and the reference counters. Take care of SMI disturbance
289  */
290 static u64 tsc_read_refs(u64 *p, int hpet)
291 {
292         u64 t1, t2;
293         int i;
294
295         for (i = 0; i < MAX_RETRIES; i++) {
296                 t1 = get_cycles();
297                 if (hpet)
298                         *p = hpet_readl(HPET_COUNTER) & 0xFFFFFFFF;
299                 else
300                         *p = acpi_pm_read_early();
301                 t2 = get_cycles();
302                 if ((t2 - t1) < SMI_TRESHOLD)
303                         return t2;
304         }
305         return ULLONG_MAX;
306 }
307
308 /*
309  * Calculate the TSC frequency from HPET reference
310  */
311 static unsigned long calc_hpet_ref(u64 deltatsc, u64 hpet1, u64 hpet2)
312 {
313         u64 tmp;
314
315         if (hpet2 < hpet1)
316                 hpet2 += 0x100000000ULL;
317         hpet2 -= hpet1;
318         tmp = ((u64)hpet2 * hpet_readl(HPET_PERIOD));
319         do_div(tmp, 1000000);
320         deltatsc = div64_u64(deltatsc, tmp);
321
322         return (unsigned long) deltatsc;
323 }
324
325 /*
326  * Calculate the TSC frequency from PMTimer reference
327  */
328 static unsigned long calc_pmtimer_ref(u64 deltatsc, u64 pm1, u64 pm2)
329 {
330         u64 tmp;
331
332         if (!pm1 && !pm2)
333                 return ULONG_MAX;
334
335         if (pm2 < pm1)
336                 pm2 += (u64)ACPI_PM_OVRRUN;
337         pm2 -= pm1;
338         tmp = pm2 * 1000000000LL;
339         do_div(tmp, PMTMR_TICKS_PER_SEC);
340         do_div(deltatsc, tmp);
341
342         return (unsigned long) deltatsc;
343 }
344
345 #define CAL_MS          10
346 #define CAL_LATCH       (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL_MS))
347 #define CAL_PIT_LOOPS   1000
348
349 #define CAL2_MS         50
350 #define CAL2_LATCH      (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL2_MS))
351 #define CAL2_PIT_LOOPS  5000
352
353
354 /*
355  * Try to calibrate the TSC against the Programmable
356  * Interrupt Timer and return the frequency of the TSC
357  * in kHz.
358  *
359  * Return ULONG_MAX on failure to calibrate.
360  */
361 static unsigned long pit_calibrate_tsc(u32 latch, unsigned long ms, int loopmin)
362 {
363         u64 tsc, t1, t2, delta;
364         unsigned long tscmin, tscmax;
365         int pitcnt;
366
367         if (!has_legacy_pic()) {
368                 /*
369                  * Relies on tsc_early_delay_calibrate() to have given us semi
370                  * usable udelay(), wait for the same 50ms we would have with
371                  * the PIT loop below.
372                  */
373                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
374                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
375                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
376                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
377                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
378                 return ULONG_MAX;
379         }
380
381         /* Set the Gate high, disable speaker */
382         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
383
384         /*
385          * Setup CTC channel 2* for mode 0, (interrupt on terminal
386          * count mode), binary count. Set the latch register to 50ms
387          * (LSB then MSB) to begin countdown.
388          */
389         outb(0xb0, 0x43);
390         outb(latch & 0xff, 0x42);
391         outb(latch >> 8, 0x42);
392
393         tsc = t1 = t2 = get_cycles();
394
395         pitcnt = 0;
396         tscmax = 0;
397         tscmin = ULONG_MAX;
398         while ((inb(0x61) & 0x20) == 0) {
399                 t2 = get_cycles();
400                 delta = t2 - tsc;
401                 tsc = t2;
402                 if ((unsigned long) delta < tscmin)
403                         tscmin = (unsigned int) delta;
404                 if ((unsigned long) delta > tscmax)
405                         tscmax = (unsigned int) delta;
406                 pitcnt++;
407         }
408
409         /*
410          * Sanity checks:
411          *
412          * If we were not able to read the PIT more than loopmin
413          * times, then we have been hit by a massive SMI
414          *
415          * If the maximum is 10 times larger than the minimum,
416          * then we got hit by an SMI as well.
417          */
418         if (pitcnt < loopmin || tscmax > 10 * tscmin)
419                 return ULONG_MAX;
420
421         /* Calculate the PIT value */
422         delta = t2 - t1;
423         do_div(delta, ms);
424         return delta;
425 }
426
427 /*
428  * This reads the current MSB of the PIT counter, and
429  * checks if we are running on sufficiently fast and
430  * non-virtualized hardware.
431  *
432  * Our expectations are:
433  *
434  *  - the PIT is running at roughly 1.19MHz
435  *
436  *  - each IO is going to take about 1us on real hardware,
437  *    but we allow it to be much faster (by a factor of 10) or
438  *    _slightly_ slower (ie we allow up to a 2us read+counter
439  *    update - anything else implies a unacceptably slow CPU
440  *    or PIT for the fast calibration to work.
441  *
442  *  - with 256 PIT ticks to read the value, we have 214us to
443  *    see the same MSB (and overhead like doing a single TSC
444  *    read per MSB value etc).
445  *
446  *  - We're doing 2 reads per loop (LSB, MSB), and we expect
447  *    them each to take about a microsecond on real hardware.
448  *    So we expect a count value of around 100. But we'll be
449  *    generous, and accept anything over 50.
450  *
451  *  - if the PIT is stuck, and we see *many* more reads, we
452  *    return early (and the next caller of pit_expect_msb()
453  *    then consider it a failure when they don't see the
454  *    next expected value).
455  *
456  * These expectations mean that we know that we have seen the
457  * transition from one expected value to another with a fairly
458  * high accuracy, and we didn't miss any events. We can thus
459  * use the TSC value at the transitions to calculate a pretty
460  * good value for the TSC frequencty.
461  */
462 static inline int pit_verify_msb(unsigned char val)
463 {
464         /* Ignore LSB */
465         inb(0x42);
466         return inb(0x42) == val;
467 }
468
469 static inline int pit_expect_msb(unsigned char val, u64 *tscp, unsigned long *deltap)
470 {
471         int count;
472         u64 tsc = 0, prev_tsc = 0;
473
474         for (count = 0; count < 50000; count++) {
475                 if (!pit_verify_msb(val))
476                         break;
477                 prev_tsc = tsc;
478                 tsc = get_cycles();
479         }
480         *deltap = get_cycles() - prev_tsc;
481         *tscp = tsc;
482
483         /*
484          * We require _some_ success, but the quality control
485          * will be based on the error terms on the TSC values.
486          */
487         return count > 5;
488 }
489
490 /*
491  * How many MSB values do we want to see? We aim for
492  * a maximum error rate of 500ppm (in practice the
493  * real error is much smaller), but refuse to spend
494  * more than 50ms on it.
495  */
496 #define MAX_QUICK_PIT_MS 50
497 #define MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS (MAX_QUICK_PIT_MS * PIT_TICK_RATE / 1000 / 256)
498
499 static unsigned long quick_pit_calibrate(void)
500 {
501         int i;
502         u64 tsc, delta;
503         unsigned long d1, d2;
504
505         if (!has_legacy_pic())
506                 return 0;
507
508         /* Set the Gate high, disable speaker */
509         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
510
511         /*
512          * Counter 2, mode 0 (one-shot), binary count
513          *
514          * NOTE! Mode 2 decrements by two (and then the
515          * output is flipped each time, giving the same
516          * final output frequency as a decrement-by-one),
517          * so mode 0 is much better when looking at the
518          * individual counts.
519          */
520         outb(0xb0, 0x43);
521
522         /* Start at 0xffff */
523         outb(0xff, 0x42);
524         outb(0xff, 0x42);
525
526         /*
527          * The PIT starts counting at the next edge, so we
528          * need to delay for a microsecond. The easiest way
529          * to do that is to just read back the 16-bit counter
530          * once from the PIT.
531          */
532         pit_verify_msb(0);
533
534         if (pit_expect_msb(0xff, &tsc, &d1)) {
535                 for (i = 1; i <= MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS; i++) {
536                         if (!pit_expect_msb(0xff-i, &delta, &d2))
537                                 break;
538
539                         delta -= tsc;
540
541                         /*
542                          * Extrapolate the error and fail fast if the error will
543                          * never be below 500 ppm.
544                          */
545                         if (i == 1 &&
546                             d1 + d2 >= (delta * MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS) >> 11)
547                                 return 0;
548
549                         /*
550                          * Iterate until the error is less than 500 ppm
551                          */
552                         if (d1+d2 >= delta >> 11)
553                                 continue;
554
555                         /*
556                          * Check the PIT one more time to verify that
557                          * all TSC reads were stable wrt the PIT.
558                          *
559                          * This also guarantees serialization of the
560                          * last cycle read ('d2') in pit_expect_msb.
561                          */
562                         if (!pit_verify_msb(0xfe - i))
563                                 break;
564                         goto success;
565                 }
566         }
567         pr_info("Fast TSC calibration failed\n");
568         return 0;
569
570 success:
571         /*
572          * Ok, if we get here, then we've seen the
573          * MSB of the PIT decrement 'i' times, and the
574          * error has shrunk to less than 500 ppm.
575          *
576          * As a result, we can depend on there not being
577          * any odd delays anywhere, and the TSC reads are
578          * reliable (within the error).
579          *
580          * kHz = ticks / time-in-seconds / 1000;
581          * kHz = (t2 - t1) / (I * 256 / PIT_TICK_RATE) / 1000
582          * kHz = ((t2 - t1) * PIT_TICK_RATE) / (I * 256 * 1000)
583          */
584         delta *= PIT_TICK_RATE;
585         do_div(delta, i*256*1000);
586         pr_info("Fast TSC calibration using PIT\n");
587         return delta;
588 }
589
590 /**
591  * native_calibrate_tsc
592  * Determine TSC frequency via CPUID, else return 0.
593  */
594 unsigned long native_calibrate_tsc(void)
595 {
596         unsigned int eax_denominator, ebx_numerator, ecx_hz, edx;
597         unsigned int crystal_khz;
598
599         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
600                 return 0;
601
602         if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x15)
603                 return 0;
604
605         eax_denominator = ebx_numerator = ecx_hz = edx = 0;
606
607         /* CPUID 15H TSC/Crystal ratio, plus optionally Crystal Hz */
608         cpuid(0x15, &eax_denominator, &ebx_numerator, &ecx_hz, &edx);
609
610         if (ebx_numerator == 0 || eax_denominator == 0)
611                 return 0;
612
613         crystal_khz = ecx_hz / 1000;
614
615         if (crystal_khz == 0) {
616                 switch (boot_cpu_data.x86_model) {
617                 case INTEL_FAM6_SKYLAKE_MOBILE:
618                 case INTEL_FAM6_SKYLAKE_DESKTOP:
619                 case INTEL_FAM6_KABYLAKE_MOBILE:
620                 case INTEL_FAM6_KABYLAKE_DESKTOP:
621                         crystal_khz = 24000;    /* 24.0 MHz */
622                         break;
623                 case INTEL_FAM6_ATOM_DENVERTON:
624                         crystal_khz = 25000;    /* 25.0 MHz */
625                         break;
626                 case INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT:
627                         crystal_khz = 19200;    /* 19.2 MHz */
628                         break;
629                 }
630         }
631
632         if (crystal_khz == 0)
633                 return 0;
634         /*
635          * TSC frequency determined by CPUID is a "hardware reported"
636          * frequency and is the most accurate one so far we have. This
637          * is considered a known frequency.
638          */
639         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ);
640
641         /*
642          * For Atom SoCs TSC is the only reliable clocksource.
643          * Mark TSC reliable so no watchdog on it.
644          */
645         if (boot_cpu_data.x86_model == INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT)
646                 setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE);
647
648         return crystal_khz * ebx_numerator / eax_denominator;
649 }
650
651 static unsigned long cpu_khz_from_cpuid(void)
652 {
653         unsigned int eax_base_mhz, ebx_max_mhz, ecx_bus_mhz, edx;
654
655         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
656                 return 0;
657
658         if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x16)
659                 return 0;
660
661         eax_base_mhz = ebx_max_mhz = ecx_bus_mhz = edx = 0;
662
663         cpuid(0x16, &eax_base_mhz, &ebx_max_mhz, &ecx_bus_mhz, &edx);
664
665         return eax_base_mhz * 1000;
666 }
667
668 /**
669  * native_calibrate_cpu - calibrate the cpu on boot
670  */
671 unsigned long native_calibrate_cpu(void)
672 {
673         u64 tsc1, tsc2, delta, ref1, ref2;
674         unsigned long tsc_pit_min = ULONG_MAX, tsc_ref_min = ULONG_MAX;
675         unsigned long flags, latch, ms, fast_calibrate;
676         int hpet = is_hpet_enabled(), i, loopmin;
677
678         fast_calibrate = cpu_khz_from_cpuid();
679         if (fast_calibrate)
680                 return fast_calibrate;
681
682         fast_calibrate = cpu_khz_from_msr();
683         if (fast_calibrate)
684                 return fast_calibrate;
685
686         local_irq_save(flags);
687         fast_calibrate = quick_pit_calibrate();
688         local_irq_restore(flags);
689         if (fast_calibrate)
690                 return fast_calibrate;
691
692         /*
693          * Run 5 calibration loops to get the lowest frequency value
694          * (the best estimate). We use two different calibration modes
695          * here:
696          *
697          * 1) PIT loop. We set the PIT Channel 2 to oneshot mode and
698          * load a timeout of 50ms. We read the time right after we
699          * started the timer and wait until the PIT count down reaches
700          * zero. In each wait loop iteration we read the TSC and check
701          * the delta to the previous read. We keep track of the min
702          * and max values of that delta. The delta is mostly defined
703          * by the IO time of the PIT access, so we can detect when a
704          * SMI/SMM disturbance happened between the two reads. If the
705          * maximum time is significantly larger than the minimum time,
706          * then we discard the result and have another try.
707          *
708          * 2) Reference counter. If available we use the HPET or the
709          * PMTIMER as a reference to check the sanity of that value.
710          * We use separate TSC readouts and check inside of the
711          * reference read for a SMI/SMM disturbance. We dicard
712          * disturbed values here as well. We do that around the PIT
713          * calibration delay loop as we have to wait for a certain
714          * amount of time anyway.
715          */
716
717         /* Preset PIT loop values */
718         latch = CAL_LATCH;
719         ms = CAL_MS;
720         loopmin = CAL_PIT_LOOPS;
721
722         for (i = 0; i < 3; i++) {
723                 unsigned long tsc_pit_khz;
724
725                 /*
726                  * Read the start value and the reference count of
727                  * hpet/pmtimer when available. Then do the PIT
728                  * calibration, which will take at least 50ms, and
729                  * read the end value.
730                  */
731                 local_irq_save(flags);
732                 tsc1 = tsc_read_refs(&ref1, hpet);
733                 tsc_pit_khz = pit_calibrate_tsc(latch, ms, loopmin);
734                 tsc2 = tsc_read_refs(&ref2, hpet);
735                 local_irq_restore(flags);
736
737                 /* Pick the lowest PIT TSC calibration so far */
738                 tsc_pit_min = min(tsc_pit_min, tsc_pit_khz);
739
740                 /* hpet or pmtimer available ? */
741                 if (ref1 == ref2)
742                         continue;
743
744                 /* Check, whether the sampling was disturbed by an SMI */
745                 if (tsc1 == ULLONG_MAX || tsc2 == ULLONG_MAX)
746                         continue;
747
748                 tsc2 = (tsc2 - tsc1) * 1000000LL;
749                 if (hpet)
750                         tsc2 = calc_hpet_ref(tsc2, ref1, ref2);
751                 else
752                         tsc2 = calc_pmtimer_ref(tsc2, ref1, ref2);
753
754                 tsc_ref_min = min(tsc_ref_min, (unsigned long) tsc2);
755
756                 /* Check the reference deviation */
757                 delta = ((u64) tsc_pit_min) * 100;
758                 do_div(delta, tsc_ref_min);
759
760                 /*
761                  * If both calibration results are inside a 10% window
762                  * then we can be sure, that the calibration
763                  * succeeded. We break out of the loop right away. We
764                  * use the reference value, as it is more precise.
765                  */
766                 if (delta >= 90 && delta <= 110) {
767                         pr_info("PIT calibration matches %s. %d loops\n",
768                                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", i + 1);
769                         return tsc_ref_min;
770                 }
771
772                 /*
773                  * Check whether PIT failed more than once. This
774                  * happens in virtualized environments. We need to
775                  * give the virtual PC a slightly longer timeframe for
776                  * the HPET/PMTIMER to make the result precise.
777                  */
778                 if (i == 1 && tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
779                         latch = CAL2_LATCH;
780                         ms = CAL2_MS;
781                         loopmin = CAL2_PIT_LOOPS;
782                 }
783         }
784
785         /*
786          * Now check the results.
787          */
788         if (tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
789                 /* PIT gave no useful value */
790                 pr_warn("Unable to calibrate against PIT\n");
791
792                 /* We don't have an alternative source, disable TSC */
793                 if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
794                         pr_notice("No reference (HPET/PMTIMER) available\n");
795                         return 0;
796                 }
797
798                 /* The alternative source failed as well, disable TSC */
799                 if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
800                         pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed\n");
801                         return 0;
802                 }
803
804                 /* Use the alternative source */
805                 pr_info("using %s reference calibration\n",
806                         hpet ? "HPET" : "PMTIMER");
807
808                 return tsc_ref_min;
809         }
810
811         /* We don't have an alternative source, use the PIT calibration value */
812         if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
813                 pr_info("Using PIT calibration value\n");
814                 return tsc_pit_min;
815         }
816
817         /* The alternative source failed, use the PIT calibration value */
818         if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
819                 pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed. Using PIT calibration.\n");
820                 return tsc_pit_min;
821         }
822
823         /*
824          * The calibration values differ too much. In doubt, we use
825          * the PIT value as we know that there are PMTIMERs around
826          * running at double speed. At least we let the user know:
827          */
828         pr_warn("PIT calibration deviates from %s: %lu %lu\n",
829                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", tsc_pit_min, tsc_ref_min);
830         pr_info("Using PIT calibration value\n");
831         return tsc_pit_min;
832 }
833
834 void recalibrate_cpu_khz(void)
835 {
836 #ifndef CONFIG_SMP
837         unsigned long cpu_khz_old = cpu_khz;
838
839         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
840                 return;
841
842         cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
843         tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
844         if (tsc_khz == 0)
845                 tsc_khz = cpu_khz;
846         else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
847                 cpu_khz = tsc_khz;
848         cpu_data(0).loops_per_jiffy = cpufreq_scale(cpu_data(0).loops_per_jiffy,
849                                                     cpu_khz_old, cpu_khz);
850 #endif
851 }
852
853 EXPORT_SYMBOL(recalibrate_cpu_khz);
854
855
856 static unsigned long long cyc2ns_suspend;
857
858 void tsc_save_sched_clock_state(void)
859 {
860         if (!sched_clock_stable())
861                 return;
862
863         cyc2ns_suspend = sched_clock();
864 }
865
866 /*
867  * Even on processors with invariant TSC, TSC gets reset in some the
868  * ACPI system sleep states. And in some systems BIOS seem to reinit TSC to
869  * arbitrary value (still sync'd across cpu's) during resume from such sleep
870  * states. To cope up with this, recompute the cyc2ns_offset for each cpu so
871  * that sched_clock() continues from the point where it was left off during
872  * suspend.
873  */
874 void tsc_restore_sched_clock_state(void)
875 {
876         unsigned long long offset;
877         unsigned long flags;
878         int cpu;
879
880         if (!sched_clock_stable())
881                 return;
882
883         local_irq_save(flags);
884
885         /*
886          * We're coming out of suspend, there's no concurrency yet; don't
887          * bother being nice about the RCU stuff, just write to both
888          * data fields.
889          */
890
891         this_cpu_write(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, 0);
892         this_cpu_write(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, 0);
893
894         offset = cyc2ns_suspend - sched_clock();
895
896         for_each_possible_cpu(cpu) {
897                 per_cpu(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
898                 per_cpu(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
899         }
900
901         local_irq_restore(flags);
902 }
903
904 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
905 /* Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the cpu frequency
906  * changes.
907  *
908  * RED-PEN: On SMP we assume all CPUs run with the same frequency.  It's
909  * not that important because current Opteron setups do not support
910  * scaling on SMP anyroads.
911  *
912  * Should fix up last_tsc too. Currently gettimeofday in the
913  * first tick after the change will be slightly wrong.
914  */
915
916 static unsigned int  ref_freq;
917 static unsigned long loops_per_jiffy_ref;
918 static unsigned long tsc_khz_ref;
919
920 static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
921                                 void *data)
922 {
923         struct cpufreq_freqs *freq = data;
924         unsigned long *lpj;
925
926         lpj = &boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
927 #ifdef CONFIG_SMP
928         if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
929                 lpj = &cpu_data(freq->cpu).loops_per_jiffy;
930 #endif
931
932         if (!ref_freq) {
933                 ref_freq = freq->old;
934                 loops_per_jiffy_ref = *lpj;
935                 tsc_khz_ref = tsc_khz;
936         }
937         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
938                         (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new)) {
939                 *lpj = cpufreq_scale(loops_per_jiffy_ref, ref_freq, freq->new);
940
941                 tsc_khz = cpufreq_scale(tsc_khz_ref, ref_freq, freq->new);
942                 if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
943                         mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
944
945                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, freq->cpu, rdtsc());
946         }
947
948         return 0;
949 }
950
951 static struct notifier_block time_cpufreq_notifier_block = {
952         .notifier_call  = time_cpufreq_notifier
953 };
954
955 static int __init cpufreq_register_tsc_scaling(void)
956 {
957         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
958                 return 0;
959         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
960                 return 0;
961         cpufreq_register_notifier(&time_cpufreq_notifier_block,
962                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
963         return 0;
964 }
965
966 core_initcall(cpufreq_register_tsc_scaling);
967
968 #endif /* CONFIG_CPU_FREQ */
969
970 #define ART_CPUID_LEAF (0x15)
971 #define ART_MIN_DENOMINATOR (1)
972
973
974 /*
975  * If ART is present detect the numerator:denominator to convert to TSC
976  */
977 static void __init detect_art(void)
978 {
979         unsigned int unused[2];
980
981         if (boot_cpu_data.cpuid_level < ART_CPUID_LEAF)
982                 return;
983
984         /*
985          * Don't enable ART in a VM, non-stop TSC and TSC_ADJUST required,
986          * and the TSC counter resets must not occur asynchronously.
987          */
988         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_HYPERVISOR) ||
989             !boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC) ||
990             !boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_ADJUST) ||
991             tsc_async_resets)
992                 return;
993
994         cpuid(ART_CPUID_LEAF, &art_to_tsc_denominator,
995               &art_to_tsc_numerator, unused, unused+1);
996
997         if (art_to_tsc_denominator < ART_MIN_DENOMINATOR)
998                 return;
999
1000         rdmsrl(MSR_IA32_TSC_ADJUST, art_to_tsc_offset);
1001
1002         /* Make this sticky over multiple CPU init calls */
1003         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_ART);
1004 }
1005
1006
1007 /* clocksource code */
1008
1009 static void tsc_resume(struct clocksource *cs)
1010 {
1011         tsc_verify_tsc_adjust(true);
1012 }
1013
1014 /*
1015  * We used to compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
1016  * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
1017  * very small window right after one CPU updated cycle_last under
1018  * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
1019  * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
1020  * is slighty behind. This delta is nowhere else observable, but in
1021  * that case it results in a forward time jump in the range of hours
1022  * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
1023  * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
1024  * timer.
1025  *
1026  * This sanity check is now done in the core timekeeping code.
1027  * checking the result of read_tsc() - cycle_last for being negative.
1028  * That works because CLOCKSOURCE_MASK(64) does not mask out any bit.
1029  */
1030 static u64 read_tsc(struct clocksource *cs)
1031 {
1032         return (u64)rdtsc_ordered();
1033 }
1034
1035 static void tsc_cs_mark_unstable(struct clocksource *cs)
1036 {
1037         if (tsc_unstable)
1038                 return;
1039
1040         tsc_unstable = 1;
1041         if (using_native_sched_clock())
1042                 clear_sched_clock_stable();
1043         disable_sched_clock_irqtime();
1044         pr_info("Marking TSC unstable due to clocksource watchdog\n");
1045 }
1046
1047 static void tsc_cs_tick_stable(struct clocksource *cs)
1048 {
1049         if (tsc_unstable)
1050                 return;
1051
1052         if (using_native_sched_clock())
1053                 sched_clock_tick_stable();
1054 }
1055
1056 /*
1057  * .mask MUST be CLOCKSOURCE_MASK(64). See comment above read_tsc()
1058  */
1059 static struct clocksource clocksource_tsc_early = {
1060         .name                   = "tsc-early",
1061         .rating                 = 299,
1062         .read                   = read_tsc,
1063         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1064         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1065                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
1066         .archdata               = { .vclock_mode = VCLOCK_TSC },
1067         .resume                 = tsc_resume,
1068         .mark_unstable          = tsc_cs_mark_unstable,
1069         .tick_stable            = tsc_cs_tick_stable,
1070         .list                   = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc_early.list),
1071 };
1072
1073 /*
1074  * Must mark VALID_FOR_HRES early such that when we unregister tsc_early
1075  * this one will immediately take over. We will only register if TSC has
1076  * been found good.
1077  */
1078 static struct clocksource clocksource_tsc = {
1079         .name                   = "tsc",
1080         .rating                 = 300,
1081         .read                   = read_tsc,
1082         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1083         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1084                                   CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES |
1085                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
1086         .archdata               = { .vclock_mode = VCLOCK_TSC },
1087         .resume                 = tsc_resume,
1088         .mark_unstable          = tsc_cs_mark_unstable,
1089         .tick_stable            = tsc_cs_tick_stable,
1090         .list                   = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc.list),
1091 };
1092
1093 void mark_tsc_unstable(char *reason)
1094 {
1095         if (tsc_unstable)
1096                 return;
1097
1098         tsc_unstable = 1;
1099         if (using_native_sched_clock())
1100                 clear_sched_clock_stable();
1101         disable_sched_clock_irqtime();
1102         pr_info("Marking TSC unstable due to %s\n", reason);
1103
1104         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc_early);
1105         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc);
1106 }
1107
1108 EXPORT_SYMBOL_GPL(mark_tsc_unstable);
1109
1110 static void __init check_system_tsc_reliable(void)
1111 {
1112 #if defined(CONFIG_MGEODEGX1) || defined(CONFIG_MGEODE_LX) || defined(CONFIG_X86_GENERIC)
1113         if (is_geode_lx()) {
1114                 /* RTSC counts during suspend */
1115 #define RTSC_SUSP 0x100
1116                 unsigned long res_low, res_high;
1117
1118                 rdmsr_safe(MSR_GEODE_BUSCONT_CONF0, &res_low, &res_high);
1119                 /* Geode_LX - the OLPC CPU has a very reliable TSC */
1120                 if (res_low & RTSC_SUSP)
1121                         tsc_clocksource_reliable = 1;
1122         }
1123 #endif
1124         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE))
1125                 tsc_clocksource_reliable = 1;
1126 }
1127
1128 /*
1129  * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
1130  * over all CPUs.
1131  */
1132 int unsynchronized_tsc(void)
1133 {
1134         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || tsc_unstable)
1135                 return 1;
1136
1137 #ifdef CONFIG_SMP
1138         if (apic_is_clustered_box())
1139                 return 1;
1140 #endif
1141
1142         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
1143                 return 0;
1144
1145         if (tsc_clocksource_reliable)
1146                 return 0;
1147         /*
1148          * Intel systems are normally all synchronized.
1149          * Exceptions must mark TSC as unstable:
1150          */
1151         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL) {
1152                 /* assume multi socket systems are not synchronized: */
1153                 if (num_possible_cpus() > 1)
1154                         return 1;
1155         }
1156
1157         return 0;
1158 }
1159
1160 /*
1161  * Convert ART to TSC given numerator/denominator found in detect_art()
1162  */
1163 struct system_counterval_t convert_art_to_tsc(u64 art)
1164 {
1165         u64 tmp, res, rem;
1166
1167         rem = do_div(art, art_to_tsc_denominator);
1168
1169         res = art * art_to_tsc_numerator;
1170         tmp = rem * art_to_tsc_numerator;
1171
1172         do_div(tmp, art_to_tsc_denominator);
1173         res += tmp + art_to_tsc_offset;
1174
1175         return (struct system_counterval_t) {.cs = art_related_clocksource,
1176                         .cycles = res};
1177 }
1178 EXPORT_SYMBOL(convert_art_to_tsc);
1179
1180 /**
1181  * convert_art_ns_to_tsc() - Convert ART in nanoseconds to TSC.
1182  * @art_ns: ART (Always Running Timer) in unit of nanoseconds
1183  *
1184  * PTM requires all timestamps to be in units of nanoseconds. When user
1185  * software requests a cross-timestamp, this function converts system timestamp
1186  * to TSC.
1187  *
1188  * This is valid when CPU feature flag X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ is set
1189  * indicating the tsc_khz is derived from CPUID[15H]. Drivers should check
1190  * that this flag is set before conversion to TSC is attempted.
1191  *
1192  * Return:
1193  * struct system_counterval_t - system counter value with the pointer to the
1194  *      corresponding clocksource
1195  *      @cycles:        System counter value
1196  *      @cs:            Clocksource corresponding to system counter value. Used
1197  *                      by timekeeping code to verify comparibility of two cycle
1198  *                      values.
1199  */
1200
1201 struct system_counterval_t convert_art_ns_to_tsc(u64 art_ns)
1202 {
1203         u64 tmp, res, rem;
1204
1205         rem = do_div(art_ns, USEC_PER_SEC);
1206
1207         res = art_ns * tsc_khz;
1208         tmp = rem * tsc_khz;
1209
1210         do_div(tmp, USEC_PER_SEC);
1211         res += tmp;
1212
1213         return (struct system_counterval_t) { .cs = art_related_clocksource,
1214                                               .cycles = res};
1215 }
1216 EXPORT_SYMBOL(convert_art_ns_to_tsc);
1217
1218
1219 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work);
1220 static DECLARE_DELAYED_WORK(tsc_irqwork, tsc_refine_calibration_work);
1221 /**
1222  * tsc_refine_calibration_work - Further refine tsc freq calibration
1223  * @work - ignored.
1224  *
1225  * This functions uses delayed work over a period of a
1226  * second to further refine the TSC freq value. Since this is
1227  * timer based, instead of loop based, we don't block the boot
1228  * process while this longer calibration is done.
1229  *
1230  * If there are any calibration anomalies (too many SMIs, etc),
1231  * or the refined calibration is off by 1% of the fast early
1232  * calibration, we throw out the new calibration and use the
1233  * early calibration.
1234  */
1235 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work)
1236 {
1237         static u64 tsc_start = -1, ref_start;
1238         static int hpet;
1239         u64 tsc_stop, ref_stop, delta;
1240         unsigned long freq;
1241         int cpu;
1242
1243         /* Don't bother refining TSC on unstable systems */
1244         if (tsc_unstable)
1245                 goto unreg;
1246
1247         /*
1248          * Since the work is started early in boot, we may be
1249          * delayed the first time we expire. So set the workqueue
1250          * again once we know timers are working.
1251          */
1252         if (tsc_start == -1) {
1253                 /*
1254                  * Only set hpet once, to avoid mixing hardware
1255                  * if the hpet becomes enabled later.
1256                  */
1257                 hpet = is_hpet_enabled();
1258                 schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, HZ);
1259                 tsc_start = tsc_read_refs(&ref_start, hpet);
1260                 return;
1261         }
1262
1263         tsc_stop = tsc_read_refs(&ref_stop, hpet);
1264
1265         /* hpet or pmtimer available ? */
1266         if (ref_start == ref_stop)
1267                 goto out;
1268
1269         /* Check, whether the sampling was disturbed by an SMI */
1270         if (tsc_start == ULLONG_MAX || tsc_stop == ULLONG_MAX)
1271                 goto out;
1272
1273         delta = tsc_stop - tsc_start;
1274         delta *= 1000000LL;
1275         if (hpet)
1276                 freq = calc_hpet_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1277         else
1278                 freq = calc_pmtimer_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1279
1280         /* Make sure we're within 1% */
1281         if (abs(tsc_khz - freq) > tsc_khz/100)
1282                 goto out;
1283
1284         tsc_khz = freq;
1285         pr_info("Refined TSC clocksource calibration: %lu.%03lu MHz\n",
1286                 (unsigned long)tsc_khz / 1000,
1287                 (unsigned long)tsc_khz % 1000);
1288
1289         /* Inform the TSC deadline clockevent devices about the recalibration */
1290         lapic_update_tsc_freq();
1291
1292         /* Update the sched_clock() rate to match the clocksource one */
1293         for_each_possible_cpu(cpu)
1294                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, cpu, tsc_stop);
1295
1296 out:
1297         if (tsc_unstable)
1298                 goto unreg;
1299
1300         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))
1301                 art_related_clocksource = &clocksource_tsc;
1302         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1303 unreg:
1304         clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1305 }
1306
1307
1308 static int __init init_tsc_clocksource(void)
1309 {
1310         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || tsc_disabled > 0 || !tsc_khz)
1311                 return 0;
1312
1313         if (tsc_unstable)
1314                 goto unreg;
1315
1316         if (tsc_clocksource_reliable)
1317                 clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
1318
1319         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC_S3))
1320                 clocksource_tsc.flags |= CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP;
1321
1322         /*
1323          * When TSC frequency is known (retrieved via MSR or CPUID), we skip
1324          * the refined calibration and directly register it as a clocksource.
1325          */
1326         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ)) {
1327                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))
1328                         art_related_clocksource = &clocksource_tsc;
1329                 clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1330 unreg:
1331                 clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1332                 return 0;
1333         }
1334
1335         schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, 0);
1336         return 0;
1337 }
1338 /*
1339  * We use device_initcall here, to ensure we run after the hpet
1340  * is fully initialized, which may occur at fs_initcall time.
1341  */
1342 device_initcall(init_tsc_clocksource);
1343
1344 void __init tsc_early_delay_calibrate(void)
1345 {
1346         unsigned long lpj;
1347
1348         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
1349                 return;
1350
1351         cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
1352         tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
1353
1354         tsc_khz = tsc_khz ? : cpu_khz;
1355         if (!tsc_khz)
1356                 return;
1357
1358         lpj = tsc_khz * 1000;
1359         do_div(lpj, HZ);
1360         loops_per_jiffy = lpj;
1361 }
1362
1363 void __init tsc_init(void)
1364 {
1365         u64 lpj, cyc;
1366         int cpu;
1367
1368         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC)) {
1369                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1370                 return;
1371         }
1372
1373         cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
1374         tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
1375
1376         /*
1377          * Trust non-zero tsc_khz as authorative,
1378          * and use it to sanity check cpu_khz,
1379          * which will be off if system timer is off.
1380          */
1381         if (tsc_khz == 0)
1382                 tsc_khz = cpu_khz;
1383         else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
1384                 cpu_khz = tsc_khz;
1385
1386         if (!tsc_khz) {
1387                 mark_tsc_unstable("could not calculate TSC khz");
1388                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1389                 return;
1390         }
1391
1392         pr_info("Detected %lu.%03lu MHz processor\n",
1393                 (unsigned long)cpu_khz / 1000,
1394                 (unsigned long)cpu_khz % 1000);
1395
1396         if (cpu_khz != tsc_khz) {
1397                 pr_info("Detected %lu.%03lu MHz TSC",
1398                         (unsigned long)tsc_khz / 1000,
1399                         (unsigned long)tsc_khz % 1000);
1400         }
1401
1402         /* Sanitize TSC ADJUST before cyc2ns gets initialized */
1403         tsc_store_and_check_tsc_adjust(true);
1404
1405         /*
1406          * Secondary CPUs do not run through tsc_init(), so set up
1407          * all the scale factors for all CPUs, assuming the same
1408          * speed as the bootup CPU. (cpufreq notifiers will fix this
1409          * up if their speed diverges)
1410          */
1411         cyc = rdtsc();
1412         for_each_possible_cpu(cpu) {
1413                 cyc2ns_init(cpu);
1414                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, cpu, cyc);
1415         }
1416
1417         if (tsc_disabled > 0)
1418                 return;
1419
1420         /* now allow native_sched_clock() to use rdtsc */
1421
1422         tsc_disabled = 0;
1423         static_branch_enable(&__use_tsc);
1424
1425         if (!no_sched_irq_time)
1426                 enable_sched_clock_irqtime();
1427
1428         lpj = ((u64)tsc_khz * 1000);
1429         do_div(lpj, HZ);
1430         lpj_fine = lpj;
1431
1432         use_tsc_delay();
1433
1434         check_system_tsc_reliable();
1435
1436         if (unsynchronized_tsc()) {
1437                 mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
1438                 return;
1439         }
1440
1441         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc_early, tsc_khz);
1442         detect_art();
1443 }
1444
1445 #ifdef CONFIG_SMP
1446 /*
1447  * If we have a constant TSC and are using the TSC for the delay loop,
1448  * we can skip clock calibration if another cpu in the same socket has already
1449  * been calibrated. This assumes that CONSTANT_TSC applies to all
1450  * cpus in the socket - this should be a safe assumption.
1451  */
1452 unsigned long calibrate_delay_is_known(void)
1453 {
1454         int sibling, cpu = smp_processor_id();
1455         int constant_tsc = cpu_has(&cpu_data(cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC);
1456         const struct cpumask *mask = topology_core_cpumask(cpu);
1457
1458         if (tsc_disabled || !constant_tsc || !mask)
1459                 return 0;
1460
1461         sibling = cpumask_any_but(mask, cpu);
1462         if (sibling < nr_cpu_ids)
1463                 return cpu_data(sibling).loops_per_jiffy;
1464         return 0;
1465 }
1466 #endif