arch/x86/kernel/tsc_64.c

   1 #include <linux/kernel.h>
   2 #include <linux/sched.h>
   3 #include <linux/interrupt.h>
   4 #include <linux/init.h>
   5 #include <linux/clocksource.h>
   6 #include <linux/time.h>
   7 #include <linux/acpi.h>
   8 #include <linux/cpufreq.h>
   9 #include <linux/acpi_pmtmr.h>
  10
  11 #include <asm/hpet.h>
  12 #include <asm/timex.h>
  13 #include <asm/timer.h>
  14 #include <asm/vgtod.h>
  15
  16 extern int tsc_unstable;
  17 extern int tsc_disabled;
  18
  19 /* Accelerators for sched_clock()
  20  * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
  21  *  basic equation:
  22  *              ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
  23  *              ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
  24  *              ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
  25  *              ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
  26  *
  27  *      Then we use scaling math (suggested by george@mvista.com) to get:
  28  *              ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
  29  *              ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
  30  *
  31  *      And since SC is a constant power of two, we can convert the div
  32  *  into a shift.
  33  *
  34  *  We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision, since
  35  *  cyc2ns_scale is limited to 10^6 * 2^10, which fits in 32 bits.
  36  *  (mathieu.desnoyers@polymtl.ca)
  37  *
  38  *                      -johnstul@us.ibm.com "math is hard, lets go shopping!"
  39  */
  40
  41 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cyc2ns);
  42
  43 void set_cyc2ns_scale(unsigned long cpu_khz, int cpu)
  44 {
  45         unsigned long long tsc_now, ns_now;
  46         unsigned long flags, *scale;
  47
  48         local_irq_save(flags);
  49         sched_clock_idle_sleep_event();
  50
  51         scale = &per_cpu(cyc2ns, cpu);
  52
  53         rdtscll(tsc_now);
  54         ns_now = __cycles_2_ns(tsc_now);
  55
  56         if (cpu_khz)
  57                 *scale = (NSEC_PER_MSEC << CYC2NS_SCALE_FACTOR)/cpu_khz;
  58
  59         sched_clock_idle_wakeup_event(0);
  60         local_irq_restore(flags);
  61 }
  62
  63 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
  64
  65 /* Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the cpu frequency
  66  * changes.
  67  *
  68  * RED-PEN: On SMP we assume all CPUs run with the same frequency.  It's
  69  * not that important because current Opteron setups do not support
  70  * scaling on SMP anyroads.
  71  *
  72  * Should fix up last_tsc too. Currently gettimeofday in the
  73  * first tick after the change will be slightly wrong.
  74  */
  75
  76 static unsigned int  ref_freq;
  77 static unsigned long loops_per_jiffy_ref;
  78 static unsigned long tsc_khz_ref;
  79
  80 static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
  81                                  void *data)
  82 {
  83         struct cpufreq_freqs *freq = data;
  84         unsigned long *lpj, dummy;
  85
  86         if (cpu_has(&cpu_data(freq->cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
  87                 return 0;
  88
  89         lpj = &dummy;
  90         if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
  91 #ifdef CONFIG_SMP
  92                 lpj = &cpu_data(freq->cpu).loops_per_jiffy;
  93 #else
  94                 lpj = &boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
  95 #endif
  96
  97         if (!ref_freq) {
  98                 ref_freq = freq->old;
  99                 loops_per_jiffy_ref = *lpj;
 100                 tsc_khz_ref = tsc_khz;
 101         }
 102         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
 103                 (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new) ||
 104                 (val == CPUFREQ_RESUMECHANGE)) {
 105                 *lpj =
 106                 cpufreq_scale(loops_per_jiffy_ref, ref_freq, freq->new);
 107
 108                 tsc_khz = cpufreq_scale(tsc_khz_ref, ref_freq, freq->new);
 109                 if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
 110                         mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
 111         }
 112
 113         set_cyc2ns_scale(tsc_khz_ref, freq->cpu);
 114
 115         return 0;
 116 }
 117
 118 static struct notifier_block time_cpufreq_notifier_block = {
 119         .notifier_call  = time_cpufreq_notifier
 120 };
 121
 122 static int __init cpufreq_tsc(void)
 123 {
 124         cpufreq_register_notifier(&time_cpufreq_notifier_block,
 125                                   CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
 126         return 0;
 127 }
 128
 129 core_initcall(cpufreq_tsc);
 130
 131 #endif
 132
 133 /*
 134  * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
 135  * over all CPUs.
 136  */
 137 __cpuinit int unsynchronized_tsc(void)
 138 {
 139         if (tsc_unstable)
 140                 return 1;
 141
 142 #ifdef CONFIG_SMP
 143         if (apic_is_clustered_box())
 144                 return 1;
 145 #endif
 146
 147         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
 148                 return 0;
 149
 150         /* Assume multi socket systems are not synchronized */
 151         return num_present_cpus() > 1;
 152 }
 153
 154 static struct clocksource clocksource_tsc;
 155
 156 /*
 157  * We compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
 158  * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
 159  * very small window right after one CPU updated cycle_last under
 160  * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
 161  * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
 162  * is slighty behind. This delta is nowhere else observable, but in
 163  * that case it results in a forward time jump in the range of hours
 164  * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
 165  * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
 166  * timer.
 167  */
 168 static cycle_t read_tsc(void)
 169 {
 170         cycle_t ret = (cycle_t)get_cycles();
 171
 172         return ret >= clocksource_tsc.cycle_last ?
 173                 ret : clocksource_tsc.cycle_last;
 174 }
 175
 176 static cycle_t __vsyscall_fn vread_tsc(void)
 177 {
 178         cycle_t ret = (cycle_t)vget_cycles();
 179
 180         return ret >= __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last ?
 181                 ret : __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last;
 182 }
 183
 184 static struct clocksource clocksource_tsc = {
 185         .name                   = "tsc",
 186         .rating                 = 300,
 187         .read                   = read_tsc,
 188         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
 189         .shift                  = 22,
 190         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
 191                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
 192         .vread                  = vread_tsc,
 193 };
 194
 195 void mark_tsc_unstable(char *reason)
 196 {
 197         if (!tsc_unstable) {
 198                 tsc_unstable = 1;
 199                 printk("Marking TSC unstable due to %s\n", reason);
 200                 /* Change only the rating, when not registered */
 201                 if (clocksource_tsc.mult)
 202                         clocksource_change_rating(&clocksource_tsc, 0);
 203                 else
 204                         clocksource_tsc.rating = 0;
 205         }
 206 }
 207 EXPORT_SYMBOL_GPL(mark_tsc_unstable);
 208
 209 void __init init_tsc_clocksource(void)
 210 {
 211         if (tsc_disabled > 0)
 212                 return;
 213
 214         clocksource_tsc.mult = clocksource_khz2mult(tsc_khz,
 215                         clocksource_tsc.shift);
 216         if (check_tsc_unstable())
 217                 clocksource_tsc.rating = 0;
 218
 219         clocksource_register(&clocksource_tsc);
 220 }