GNU Linux-libre 6.8.7-gnu
[releases.git] / arch / x86 / kernel / tsc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
3
4 #include <linux/kernel.h>
5 #include <linux/sched.h>
6 #include <linux/sched/clock.h>
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/export.h>
9 #include <linux/timer.h>
10 #include <linux/acpi_pmtmr.h>
11 #include <linux/cpufreq.h>
12 #include <linux/delay.h>
13 #include <linux/clocksource.h>
14 #include <linux/percpu.h>
15 #include <linux/timex.h>
16 #include <linux/static_key.h>
17 #include <linux/static_call.h>
18
19 #include <asm/hpet.h>
20 #include <asm/timer.h>
21 #include <asm/vgtod.h>
22 #include <asm/time.h>
23 #include <asm/delay.h>
24 #include <asm/hypervisor.h>
25 #include <asm/nmi.h>
26 #include <asm/x86_init.h>
27 #include <asm/geode.h>
28 #include <asm/apic.h>
29 #include <asm/intel-family.h>
30 #include <asm/i8259.h>
31 #include <asm/uv/uv.h>
32
33 unsigned int __read_mostly cpu_khz;     /* TSC clocks / usec, not used here */
34 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
35
36 unsigned int __read_mostly tsc_khz;
37 EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
38
39 #define KHZ     1000
40
41 /*
42  * TSC can be unstable due to cpufreq or due to unsynced TSCs
43  */
44 static int __read_mostly tsc_unstable;
45 static unsigned int __initdata tsc_early_khz;
46
47 static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(__use_tsc);
48
49 int tsc_clocksource_reliable;
50
51 static int __read_mostly tsc_force_recalibrate;
52
53 static u32 art_to_tsc_numerator;
54 static u32 art_to_tsc_denominator;
55 static u64 art_to_tsc_offset;
56 static struct clocksource *art_related_clocksource;
57
58 struct cyc2ns {
59         struct cyc2ns_data data[2];     /*  0 + 2*16 = 32 */
60         seqcount_latch_t   seq;         /* 32 + 4    = 36 */
61
62 }; /* fits one cacheline */
63
64 static DEFINE_PER_CPU_ALIGNED(struct cyc2ns, cyc2ns);
65
66 static int __init tsc_early_khz_setup(char *buf)
67 {
68         return kstrtouint(buf, 0, &tsc_early_khz);
69 }
70 early_param("tsc_early_khz", tsc_early_khz_setup);
71
72 __always_inline void __cyc2ns_read(struct cyc2ns_data *data)
73 {
74         int seq, idx;
75
76         do {
77                 seq = this_cpu_read(cyc2ns.seq.seqcount.sequence);
78                 idx = seq & 1;
79
80                 data->cyc2ns_offset = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_offset);
81                 data->cyc2ns_mul    = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_mul);
82                 data->cyc2ns_shift  = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_shift);
83
84         } while (unlikely(seq != this_cpu_read(cyc2ns.seq.seqcount.sequence)));
85 }
86
87 __always_inline void cyc2ns_read_begin(struct cyc2ns_data *data)
88 {
89         preempt_disable_notrace();
90         __cyc2ns_read(data);
91 }
92
93 __always_inline void cyc2ns_read_end(void)
94 {
95         preempt_enable_notrace();
96 }
97
98 /*
99  * Accelerators for sched_clock()
100  * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
101  *  basic equation:
102  *              ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
103  *              ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
104  *              ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
105  *              ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
106  *
107  *      Then we use scaling math (suggested by george@mvista.com) to get:
108  *              ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
109  *              ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
110  *
111  *      And since SC is a constant power of two, we can convert the div
112  *  into a shift. The larger SC is, the more accurate the conversion, but
113  *  cyc2ns_scale needs to be a 32-bit value so that 32-bit multiplication
114  *  (64-bit result) can be used.
115  *
116  *  We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision.
117  *  (mathieu.desnoyers@polymtl.ca)
118  *
119  *                      -johnstul@us.ibm.com "math is hard, lets go shopping!"
120  */
121
122 static __always_inline unsigned long long __cycles_2_ns(unsigned long long cyc)
123 {
124         struct cyc2ns_data data;
125         unsigned long long ns;
126
127         __cyc2ns_read(&data);
128
129         ns = data.cyc2ns_offset;
130         ns += mul_u64_u32_shr(cyc, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
131
132         return ns;
133 }
134
135 static __always_inline unsigned long long cycles_2_ns(unsigned long long cyc)
136 {
137         unsigned long long ns;
138         preempt_disable_notrace();
139         ns = __cycles_2_ns(cyc);
140         preempt_enable_notrace();
141         return ns;
142 }
143
144 static void __set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
145 {
146         unsigned long long ns_now;
147         struct cyc2ns_data data;
148         struct cyc2ns *c2n;
149
150         ns_now = cycles_2_ns(tsc_now);
151
152         /*
153          * Compute a new multiplier as per the above comment and ensure our
154          * time function is continuous; see the comment near struct
155          * cyc2ns_data.
156          */
157         clocks_calc_mult_shift(&data.cyc2ns_mul, &data.cyc2ns_shift, khz,
158                                NSEC_PER_MSEC, 0);
159
160         /*
161          * cyc2ns_shift is exported via arch_perf_update_userpage() where it is
162          * not expected to be greater than 31 due to the original published
163          * conversion algorithm shifting a 32-bit value (now specifies a 64-bit
164          * value) - refer perf_event_mmap_page documentation in perf_event.h.
165          */
166         if (data.cyc2ns_shift == 32) {
167                 data.cyc2ns_shift = 31;
168                 data.cyc2ns_mul >>= 1;
169         }
170
171         data.cyc2ns_offset = ns_now -
172                 mul_u64_u32_shr(tsc_now, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
173
174         c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
175
176         raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
177         c2n->data[0] = data;
178         raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
179         c2n->data[1] = data;
180 }
181
182 static void set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
183 {
184         unsigned long flags;
185
186         local_irq_save(flags);
187         sched_clock_idle_sleep_event();
188
189         if (khz)
190                 __set_cyc2ns_scale(khz, cpu, tsc_now);
191
192         sched_clock_idle_wakeup_event();
193         local_irq_restore(flags);
194 }
195
196 /*
197  * Initialize cyc2ns for boot cpu
198  */
199 static void __init cyc2ns_init_boot_cpu(void)
200 {
201         struct cyc2ns *c2n = this_cpu_ptr(&cyc2ns);
202
203         seqcount_latch_init(&c2n->seq);
204         __set_cyc2ns_scale(tsc_khz, smp_processor_id(), rdtsc());
205 }
206
207 /*
208  * Secondary CPUs do not run through tsc_init(), so set up
209  * all the scale factors for all CPUs, assuming the same
210  * speed as the bootup CPU.
211  */
212 static void __init cyc2ns_init_secondary_cpus(void)
213 {
214         unsigned int cpu, this_cpu = smp_processor_id();
215         struct cyc2ns *c2n = this_cpu_ptr(&cyc2ns);
216         struct cyc2ns_data *data = c2n->data;
217
218         for_each_possible_cpu(cpu) {
219                 if (cpu != this_cpu) {
220                         seqcount_latch_init(&c2n->seq);
221                         c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
222                         c2n->data[0] = data[0];
223                         c2n->data[1] = data[1];
224                 }
225         }
226 }
227
228 /*
229  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
230  */
231 noinstr u64 native_sched_clock(void)
232 {
233         if (static_branch_likely(&__use_tsc)) {
234                 u64 tsc_now = rdtsc();
235
236                 /* return the value in ns */
237                 return __cycles_2_ns(tsc_now);
238         }
239
240         /*
241          * Fall back to jiffies if there's no TSC available:
242          * ( But note that we still use it if the TSC is marked
243          *   unstable. We do this because unlike Time Of Day,
244          *   the scheduler clock tolerates small errors and it's
245          *   very important for it to be as fast as the platform
246          *   can achieve it. )
247          */
248
249         /* No locking but a rare wrong value is not a big deal: */
250         return (jiffies_64 - INITIAL_JIFFIES) * (1000000000 / HZ);
251 }
252
253 /*
254  * Generate a sched_clock if you already have a TSC value.
255  */
256 u64 native_sched_clock_from_tsc(u64 tsc)
257 {
258         return cycles_2_ns(tsc);
259 }
260
261 /* We need to define a real function for sched_clock, to override the
262    weak default version */
263 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
264 noinstr u64 sched_clock_noinstr(void)
265 {
266         return paravirt_sched_clock();
267 }
268
269 bool using_native_sched_clock(void)
270 {
271         return static_call_query(pv_sched_clock) == native_sched_clock;
272 }
273 #else
274 u64 sched_clock_noinstr(void) __attribute__((alias("native_sched_clock")));
275
276 bool using_native_sched_clock(void) { return true; }
277 #endif
278
279 notrace u64 sched_clock(void)
280 {
281         u64 now;
282         preempt_disable_notrace();
283         now = sched_clock_noinstr();
284         preempt_enable_notrace();
285         return now;
286 }
287
288 int check_tsc_unstable(void)
289 {
290         return tsc_unstable;
291 }
292 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_unstable);
293
294 #ifdef CONFIG_X86_TSC
295 int __init notsc_setup(char *str)
296 {
297         mark_tsc_unstable("boot parameter notsc");
298         return 1;
299 }
300 #else
301 /*
302  * disable flag for tsc. Takes effect by clearing the TSC cpu flag
303  * in cpu/common.c
304  */
305 int __init notsc_setup(char *str)
306 {
307         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
308         return 1;
309 }
310 #endif
311
312 __setup("notsc", notsc_setup);
313
314 static int no_sched_irq_time;
315 static int no_tsc_watchdog;
316 static int tsc_as_watchdog;
317
318 static int __init tsc_setup(char *str)
319 {
320         if (!strcmp(str, "reliable"))
321                 tsc_clocksource_reliable = 1;
322         if (!strncmp(str, "noirqtime", 9))
323                 no_sched_irq_time = 1;
324         if (!strcmp(str, "unstable"))
325                 mark_tsc_unstable("boot parameter");
326         if (!strcmp(str, "nowatchdog")) {
327                 no_tsc_watchdog = 1;
328                 if (tsc_as_watchdog)
329                         pr_alert("%s: Overriding earlier tsc=watchdog with tsc=nowatchdog\n",
330                                  __func__);
331                 tsc_as_watchdog = 0;
332         }
333         if (!strcmp(str, "recalibrate"))
334                 tsc_force_recalibrate = 1;
335         if (!strcmp(str, "watchdog")) {
336                 if (no_tsc_watchdog)
337                         pr_alert("%s: tsc=watchdog overridden by earlier tsc=nowatchdog\n",
338                                  __func__);
339                 else
340                         tsc_as_watchdog = 1;
341         }
342         return 1;
343 }
344
345 __setup("tsc=", tsc_setup);
346
347 #define MAX_RETRIES             5
348 #define TSC_DEFAULT_THRESHOLD   0x20000
349
350 /*
351  * Read TSC and the reference counters. Take care of any disturbances
352  */
353 static u64 tsc_read_refs(u64 *p, int hpet)
354 {
355         u64 t1, t2;
356         u64 thresh = tsc_khz ? tsc_khz >> 5 : TSC_DEFAULT_THRESHOLD;
357         int i;
358
359         for (i = 0; i < MAX_RETRIES; i++) {
360                 t1 = get_cycles();
361                 if (hpet)
362                         *p = hpet_readl(HPET_COUNTER) & 0xFFFFFFFF;
363                 else
364                         *p = acpi_pm_read_early();
365                 t2 = get_cycles();
366                 if ((t2 - t1) < thresh)
367                         return t2;
368         }
369         return ULLONG_MAX;
370 }
371
372 /*
373  * Calculate the TSC frequency from HPET reference
374  */
375 static unsigned long calc_hpet_ref(u64 deltatsc, u64 hpet1, u64 hpet2)
376 {
377         u64 tmp;
378
379         if (hpet2 < hpet1)
380                 hpet2 += 0x100000000ULL;
381         hpet2 -= hpet1;
382         tmp = ((u64)hpet2 * hpet_readl(HPET_PERIOD));
383         do_div(tmp, 1000000);
384         deltatsc = div64_u64(deltatsc, tmp);
385
386         return (unsigned long) deltatsc;
387 }
388
389 /*
390  * Calculate the TSC frequency from PMTimer reference
391  */
392 static unsigned long calc_pmtimer_ref(u64 deltatsc, u64 pm1, u64 pm2)
393 {
394         u64 tmp;
395
396         if (!pm1 && !pm2)
397                 return ULONG_MAX;
398
399         if (pm2 < pm1)
400                 pm2 += (u64)ACPI_PM_OVRRUN;
401         pm2 -= pm1;
402         tmp = pm2 * 1000000000LL;
403         do_div(tmp, PMTMR_TICKS_PER_SEC);
404         do_div(deltatsc, tmp);
405
406         return (unsigned long) deltatsc;
407 }
408
409 #define CAL_MS          10
410 #define CAL_LATCH       (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL_MS))
411 #define CAL_PIT_LOOPS   1000
412
413 #define CAL2_MS         50
414 #define CAL2_LATCH      (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL2_MS))
415 #define CAL2_PIT_LOOPS  5000
416
417
418 /*
419  * Try to calibrate the TSC against the Programmable
420  * Interrupt Timer and return the frequency of the TSC
421  * in kHz.
422  *
423  * Return ULONG_MAX on failure to calibrate.
424  */
425 static unsigned long pit_calibrate_tsc(u32 latch, unsigned long ms, int loopmin)
426 {
427         u64 tsc, t1, t2, delta;
428         unsigned long tscmin, tscmax;
429         int pitcnt;
430
431         if (!has_legacy_pic()) {
432                 /*
433                  * Relies on tsc_early_delay_calibrate() to have given us semi
434                  * usable udelay(), wait for the same 50ms we would have with
435                  * the PIT loop below.
436                  */
437                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
438                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
439                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
440                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
441                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
442                 return ULONG_MAX;
443         }
444
445         /* Set the Gate high, disable speaker */
446         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
447
448         /*
449          * Setup CTC channel 2* for mode 0, (interrupt on terminal
450          * count mode), binary count. Set the latch register to 50ms
451          * (LSB then MSB) to begin countdown.
452          */
453         outb(0xb0, 0x43);
454         outb(latch & 0xff, 0x42);
455         outb(latch >> 8, 0x42);
456
457         tsc = t1 = t2 = get_cycles();
458
459         pitcnt = 0;
460         tscmax = 0;
461         tscmin = ULONG_MAX;
462         while ((inb(0x61) & 0x20) == 0) {
463                 t2 = get_cycles();
464                 delta = t2 - tsc;
465                 tsc = t2;
466                 if ((unsigned long) delta < tscmin)
467                         tscmin = (unsigned int) delta;
468                 if ((unsigned long) delta > tscmax)
469                         tscmax = (unsigned int) delta;
470                 pitcnt++;
471         }
472
473         /*
474          * Sanity checks:
475          *
476          * If we were not able to read the PIT more than loopmin
477          * times, then we have been hit by a massive SMI
478          *
479          * If the maximum is 10 times larger than the minimum,
480          * then we got hit by an SMI as well.
481          */
482         if (pitcnt < loopmin || tscmax > 10 * tscmin)
483                 return ULONG_MAX;
484
485         /* Calculate the PIT value */
486         delta = t2 - t1;
487         do_div(delta, ms);
488         return delta;
489 }
490
491 /*
492  * This reads the current MSB of the PIT counter, and
493  * checks if we are running on sufficiently fast and
494  * non-virtualized hardware.
495  *
496  * Our expectations are:
497  *
498  *  - the PIT is running at roughly 1.19MHz
499  *
500  *  - each IO is going to take about 1us on real hardware,
501  *    but we allow it to be much faster (by a factor of 10) or
502  *    _slightly_ slower (ie we allow up to a 2us read+counter
503  *    update - anything else implies a unacceptably slow CPU
504  *    or PIT for the fast calibration to work.
505  *
506  *  - with 256 PIT ticks to read the value, we have 214us to
507  *    see the same MSB (and overhead like doing a single TSC
508  *    read per MSB value etc).
509  *
510  *  - We're doing 2 reads per loop (LSB, MSB), and we expect
511  *    them each to take about a microsecond on real hardware.
512  *    So we expect a count value of around 100. But we'll be
513  *    generous, and accept anything over 50.
514  *
515  *  - if the PIT is stuck, and we see *many* more reads, we
516  *    return early (and the next caller of pit_expect_msb()
517  *    then consider it a failure when they don't see the
518  *    next expected value).
519  *
520  * These expectations mean that we know that we have seen the
521  * transition from one expected value to another with a fairly
522  * high accuracy, and we didn't miss any events. We can thus
523  * use the TSC value at the transitions to calculate a pretty
524  * good value for the TSC frequency.
525  */
526 static inline int pit_verify_msb(unsigned char val)
527 {
528         /* Ignore LSB */
529         inb(0x42);
530         return inb(0x42) == val;
531 }
532
533 static inline int pit_expect_msb(unsigned char val, u64 *tscp, unsigned long *deltap)
534 {
535         int count;
536         u64 tsc = 0, prev_tsc = 0;
537
538         for (count = 0; count < 50000; count++) {
539                 if (!pit_verify_msb(val))
540                         break;
541                 prev_tsc = tsc;
542                 tsc = get_cycles();
543         }
544         *deltap = get_cycles() - prev_tsc;
545         *tscp = tsc;
546
547         /*
548          * We require _some_ success, but the quality control
549          * will be based on the error terms on the TSC values.
550          */
551         return count > 5;
552 }
553
554 /*
555  * How many MSB values do we want to see? We aim for
556  * a maximum error rate of 500ppm (in practice the
557  * real error is much smaller), but refuse to spend
558  * more than 50ms on it.
559  */
560 #define MAX_QUICK_PIT_MS 50
561 #define MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS (MAX_QUICK_PIT_MS * PIT_TICK_RATE / 1000 / 256)
562
563 static unsigned long quick_pit_calibrate(void)
564 {
565         int i;
566         u64 tsc, delta;
567         unsigned long d1, d2;
568
569         if (!has_legacy_pic())
570                 return 0;
571
572         /* Set the Gate high, disable speaker */
573         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
574
575         /*
576          * Counter 2, mode 0 (one-shot), binary count
577          *
578          * NOTE! Mode 2 decrements by two (and then the
579          * output is flipped each time, giving the same
580          * final output frequency as a decrement-by-one),
581          * so mode 0 is much better when looking at the
582          * individual counts.
583          */
584         outb(0xb0, 0x43);
585
586         /* Start at 0xffff */
587         outb(0xff, 0x42);
588         outb(0xff, 0x42);
589
590         /*
591          * The PIT starts counting at the next edge, so we
592          * need to delay for a microsecond. The easiest way
593          * to do that is to just read back the 16-bit counter
594          * once from the PIT.
595          */
596         pit_verify_msb(0);
597
598         if (pit_expect_msb(0xff, &tsc, &d1)) {
599                 for (i = 1; i <= MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS; i++) {
600                         if (!pit_expect_msb(0xff-i, &delta, &d2))
601                                 break;
602
603                         delta -= tsc;
604
605                         /*
606                          * Extrapolate the error and fail fast if the error will
607                          * never be below 500 ppm.
608                          */
609                         if (i == 1 &&
610                             d1 + d2 >= (delta * MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS) >> 11)
611                                 return 0;
612
613                         /*
614                          * Iterate until the error is less than 500 ppm
615                          */
616                         if (d1+d2 >= delta >> 11)
617                                 continue;
618
619                         /*
620                          * Check the PIT one more time to verify that
621                          * all TSC reads were stable wrt the PIT.
622                          *
623                          * This also guarantees serialization of the
624                          * last cycle read ('d2') in pit_expect_msb.
625                          */
626                         if (!pit_verify_msb(0xfe - i))
627                                 break;
628                         goto success;
629                 }
630         }
631         pr_info("Fast TSC calibration failed\n");
632         return 0;
633
634 success:
635         /*
636          * Ok, if we get here, then we've seen the
637          * MSB of the PIT decrement 'i' times, and the
638          * error has shrunk to less than 500 ppm.
639          *
640          * As a result, we can depend on there not being
641          * any odd delays anywhere, and the TSC reads are
642          * reliable (within the error).
643          *
644          * kHz = ticks / time-in-seconds / 1000;
645          * kHz = (t2 - t1) / (I * 256 / PIT_TICK_RATE) / 1000
646          * kHz = ((t2 - t1) * PIT_TICK_RATE) / (I * 256 * 1000)
647          */
648         delta *= PIT_TICK_RATE;
649         do_div(delta, i*256*1000);
650         pr_info("Fast TSC calibration using PIT\n");
651         return delta;
652 }
653
654 /**
655  * native_calibrate_tsc
656  * Determine TSC frequency via CPUID, else return 0.
657  */
658 unsigned long native_calibrate_tsc(void)
659 {
660         unsigned int eax_denominator, ebx_numerator, ecx_hz, edx;
661         unsigned int crystal_khz;
662
663         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
664                 return 0;
665
666         if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x15)
667                 return 0;
668
669         eax_denominator = ebx_numerator = ecx_hz = edx = 0;
670
671         /* CPUID 15H TSC/Crystal ratio, plus optionally Crystal Hz */
672         cpuid(0x15, &eax_denominator, &ebx_numerator, &ecx_hz, &edx);
673
674         if (ebx_numerator == 0 || eax_denominator == 0)
675                 return 0;
676
677         crystal_khz = ecx_hz / 1000;
678
679         /*
680          * Denverton SoCs don't report crystal clock, and also don't support
681          * CPUID.0x16 for the calculation below, so hardcode the 25MHz crystal
682          * clock.
683          */
684         if (crystal_khz == 0 &&
685                         boot_cpu_data.x86_model == INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT_D)
686                 crystal_khz = 25000;
687
688         /*
689          * TSC frequency reported directly by CPUID is a "hardware reported"
690          * frequency and is the most accurate one so far we have. This
691          * is considered a known frequency.
692          */
693         if (crystal_khz != 0)
694                 setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ);
695
696         /*
697          * Some Intel SoCs like Skylake and Kabylake don't report the crystal
698          * clock, but we can easily calculate it to a high degree of accuracy
699          * by considering the crystal ratio and the CPU speed.
700          */
701         if (crystal_khz == 0 && boot_cpu_data.cpuid_level >= 0x16) {
702                 unsigned int eax_base_mhz, ebx, ecx, edx;
703
704                 cpuid(0x16, &eax_base_mhz, &ebx, &ecx, &edx);
705                 crystal_khz = eax_base_mhz * 1000 *
706                         eax_denominator / ebx_numerator;
707         }
708
709         if (crystal_khz == 0)
710                 return 0;
711
712         /*
713          * For Atom SoCs TSC is the only reliable clocksource.
714          * Mark TSC reliable so no watchdog on it.
715          */
716         if (boot_cpu_data.x86_model == INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT)
717                 setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE);
718
719 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
720         /*
721          * The local APIC appears to be fed by the core crystal clock
722          * (which sounds entirely sensible). We can set the global
723          * lapic_timer_period here to avoid having to calibrate the APIC
724          * timer later.
725          */
726         lapic_timer_period = crystal_khz * 1000 / HZ;
727 #endif
728
729         return crystal_khz * ebx_numerator / eax_denominator;
730 }
731
732 static unsigned long cpu_khz_from_cpuid(void)
733 {
734         unsigned int eax_base_mhz, ebx_max_mhz, ecx_bus_mhz, edx;
735
736         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
737                 return 0;
738
739         if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x16)
740                 return 0;
741
742         eax_base_mhz = ebx_max_mhz = ecx_bus_mhz = edx = 0;
743
744         cpuid(0x16, &eax_base_mhz, &ebx_max_mhz, &ecx_bus_mhz, &edx);
745
746         return eax_base_mhz * 1000;
747 }
748
749 /*
750  * calibrate cpu using pit, hpet, and ptimer methods. They are available
751  * later in boot after acpi is initialized.
752  */
753 static unsigned long pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu(void)
754 {
755         u64 tsc1, tsc2, delta, ref1, ref2;
756         unsigned long tsc_pit_min = ULONG_MAX, tsc_ref_min = ULONG_MAX;
757         unsigned long flags, latch, ms;
758         int hpet = is_hpet_enabled(), i, loopmin;
759
760         /*
761          * Run 5 calibration loops to get the lowest frequency value
762          * (the best estimate). We use two different calibration modes
763          * here:
764          *
765          * 1) PIT loop. We set the PIT Channel 2 to oneshot mode and
766          * load a timeout of 50ms. We read the time right after we
767          * started the timer and wait until the PIT count down reaches
768          * zero. In each wait loop iteration we read the TSC and check
769          * the delta to the previous read. We keep track of the min
770          * and max values of that delta. The delta is mostly defined
771          * by the IO time of the PIT access, so we can detect when
772          * any disturbance happened between the two reads. If the
773          * maximum time is significantly larger than the minimum time,
774          * then we discard the result and have another try.
775          *
776          * 2) Reference counter. If available we use the HPET or the
777          * PMTIMER as a reference to check the sanity of that value.
778          * We use separate TSC readouts and check inside of the
779          * reference read for any possible disturbance. We discard
780          * disturbed values here as well. We do that around the PIT
781          * calibration delay loop as we have to wait for a certain
782          * amount of time anyway.
783          */
784
785         /* Preset PIT loop values */
786         latch = CAL_LATCH;
787         ms = CAL_MS;
788         loopmin = CAL_PIT_LOOPS;
789
790         for (i = 0; i < 3; i++) {
791                 unsigned long tsc_pit_khz;
792
793                 /*
794                  * Read the start value and the reference count of
795                  * hpet/pmtimer when available. Then do the PIT
796                  * calibration, which will take at least 50ms, and
797                  * read the end value.
798                  */
799                 local_irq_save(flags);
800                 tsc1 = tsc_read_refs(&ref1, hpet);
801                 tsc_pit_khz = pit_calibrate_tsc(latch, ms, loopmin);
802                 tsc2 = tsc_read_refs(&ref2, hpet);
803                 local_irq_restore(flags);
804
805                 /* Pick the lowest PIT TSC calibration so far */
806                 tsc_pit_min = min(tsc_pit_min, tsc_pit_khz);
807
808                 /* hpet or pmtimer available ? */
809                 if (ref1 == ref2)
810                         continue;
811
812                 /* Check, whether the sampling was disturbed */
813                 if (tsc1 == ULLONG_MAX || tsc2 == ULLONG_MAX)
814                         continue;
815
816                 tsc2 = (tsc2 - tsc1) * 1000000LL;
817                 if (hpet)
818                         tsc2 = calc_hpet_ref(tsc2, ref1, ref2);
819                 else
820                         tsc2 = calc_pmtimer_ref(tsc2, ref1, ref2);
821
822                 tsc_ref_min = min(tsc_ref_min, (unsigned long) tsc2);
823
824                 /* Check the reference deviation */
825                 delta = ((u64) tsc_pit_min) * 100;
826                 do_div(delta, tsc_ref_min);
827
828                 /*
829                  * If both calibration results are inside a 10% window
830                  * then we can be sure, that the calibration
831                  * succeeded. We break out of the loop right away. We
832                  * use the reference value, as it is more precise.
833                  */
834                 if (delta >= 90 && delta <= 110) {
835                         pr_info("PIT calibration matches %s. %d loops\n",
836                                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", i + 1);
837                         return tsc_ref_min;
838                 }
839
840                 /*
841                  * Check whether PIT failed more than once. This
842                  * happens in virtualized environments. We need to
843                  * give the virtual PC a slightly longer timeframe for
844                  * the HPET/PMTIMER to make the result precise.
845                  */
846                 if (i == 1 && tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
847                         latch = CAL2_LATCH;
848                         ms = CAL2_MS;
849                         loopmin = CAL2_PIT_LOOPS;
850                 }
851         }
852
853         /*
854          * Now check the results.
855          */
856         if (tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
857                 /* PIT gave no useful value */
858                 pr_warn("Unable to calibrate against PIT\n");
859
860                 /* We don't have an alternative source, disable TSC */
861                 if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
862                         pr_notice("No reference (HPET/PMTIMER) available\n");
863                         return 0;
864                 }
865
866                 /* The alternative source failed as well, disable TSC */
867                 if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
868                         pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed\n");
869                         return 0;
870                 }
871
872                 /* Use the alternative source */
873                 pr_info("using %s reference calibration\n",
874                         hpet ? "HPET" : "PMTIMER");
875
876                 return tsc_ref_min;
877         }
878
879         /* We don't have an alternative source, use the PIT calibration value */
880         if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
881                 pr_info("Using PIT calibration value\n");
882                 return tsc_pit_min;
883         }
884
885         /* The alternative source failed, use the PIT calibration value */
886         if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
887                 pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed. Using PIT calibration.\n");
888                 return tsc_pit_min;
889         }
890
891         /*
892          * The calibration values differ too much. In doubt, we use
893          * the PIT value as we know that there are PMTIMERs around
894          * running at double speed. At least we let the user know:
895          */
896         pr_warn("PIT calibration deviates from %s: %lu %lu\n",
897                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", tsc_pit_min, tsc_ref_min);
898         pr_info("Using PIT calibration value\n");
899         return tsc_pit_min;
900 }
901
902 /**
903  * native_calibrate_cpu_early - can calibrate the cpu early in boot
904  */
905 unsigned long native_calibrate_cpu_early(void)
906 {
907         unsigned long flags, fast_calibrate = cpu_khz_from_cpuid();
908
909         if (!fast_calibrate)
910                 fast_calibrate = cpu_khz_from_msr();
911         if (!fast_calibrate) {
912                 local_irq_save(flags);
913                 fast_calibrate = quick_pit_calibrate();
914                 local_irq_restore(flags);
915         }
916         return fast_calibrate;
917 }
918
919
920 /**
921  * native_calibrate_cpu - calibrate the cpu
922  */
923 static unsigned long native_calibrate_cpu(void)
924 {
925         unsigned long tsc_freq = native_calibrate_cpu_early();
926
927         if (!tsc_freq)
928                 tsc_freq = pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu();
929
930         return tsc_freq;
931 }
932
933 void recalibrate_cpu_khz(void)
934 {
935 #ifndef CONFIG_SMP
936         unsigned long cpu_khz_old = cpu_khz;
937
938         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
939                 return;
940
941         cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
942         tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
943         if (tsc_khz == 0)
944                 tsc_khz = cpu_khz;
945         else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
946                 cpu_khz = tsc_khz;
947         cpu_data(0).loops_per_jiffy = cpufreq_scale(cpu_data(0).loops_per_jiffy,
948                                                     cpu_khz_old, cpu_khz);
949 #endif
950 }
951 EXPORT_SYMBOL_GPL(recalibrate_cpu_khz);
952
953
954 static unsigned long long cyc2ns_suspend;
955
956 void tsc_save_sched_clock_state(void)
957 {
958         if (!sched_clock_stable())
959                 return;
960
961         cyc2ns_suspend = sched_clock();
962 }
963
964 /*
965  * Even on processors with invariant TSC, TSC gets reset in some the
966  * ACPI system sleep states. And in some systems BIOS seem to reinit TSC to
967  * arbitrary value (still sync'd across cpu's) during resume from such sleep
968  * states. To cope up with this, recompute the cyc2ns_offset for each cpu so
969  * that sched_clock() continues from the point where it was left off during
970  * suspend.
971  */
972 void tsc_restore_sched_clock_state(void)
973 {
974         unsigned long long offset;
975         unsigned long flags;
976         int cpu;
977
978         if (!sched_clock_stable())
979                 return;
980
981         local_irq_save(flags);
982
983         /*
984          * We're coming out of suspend, there's no concurrency yet; don't
985          * bother being nice about the RCU stuff, just write to both
986          * data fields.
987          */
988
989         this_cpu_write(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, 0);
990         this_cpu_write(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, 0);
991
992         offset = cyc2ns_suspend - sched_clock();
993
994         for_each_possible_cpu(cpu) {
995                 per_cpu(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
996                 per_cpu(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
997         }
998
999         local_irq_restore(flags);
1000 }
1001
1002 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
1003 /*
1004  * Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the CPU frequency
1005  * changes.
1006  *
1007  * NOTE: On SMP the situation is not fixable in general, so simply mark the TSC
1008  * as unstable and give up in those cases.
1009  *
1010  * Should fix up last_tsc too. Currently gettimeofday in the
1011  * first tick after the change will be slightly wrong.
1012  */
1013
1014 static unsigned int  ref_freq;
1015 static unsigned long loops_per_jiffy_ref;
1016 static unsigned long tsc_khz_ref;
1017
1018 static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
1019                                 void *data)
1020 {
1021         struct cpufreq_freqs *freq = data;
1022
1023         if (num_online_cpus() > 1) {
1024                 mark_tsc_unstable("cpufreq changes on SMP");
1025                 return 0;
1026         }
1027
1028         if (!ref_freq) {
1029                 ref_freq = freq->old;
1030                 loops_per_jiffy_ref = boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
1031                 tsc_khz_ref = tsc_khz;
1032         }
1033
1034         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
1035             (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new)) {
1036                 boot_cpu_data.loops_per_jiffy =
1037                         cpufreq_scale(loops_per_jiffy_ref, ref_freq, freq->new);
1038
1039                 tsc_khz = cpufreq_scale(tsc_khz_ref, ref_freq, freq->new);
1040                 if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
1041                         mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
1042
1043                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, freq->policy->cpu, rdtsc());
1044         }
1045
1046         return 0;
1047 }
1048
1049 static struct notifier_block time_cpufreq_notifier_block = {
1050         .notifier_call  = time_cpufreq_notifier
1051 };
1052
1053 static int __init cpufreq_register_tsc_scaling(void)
1054 {
1055         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
1056                 return 0;
1057         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
1058                 return 0;
1059         cpufreq_register_notifier(&time_cpufreq_notifier_block,
1060                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
1061         return 0;
1062 }
1063
1064 core_initcall(cpufreq_register_tsc_scaling);
1065
1066 #endif /* CONFIG_CPU_FREQ */
1067
1068 #define ART_CPUID_LEAF (0x15)
1069 #define ART_MIN_DENOMINATOR (1)
1070
1071
1072 /*
1073  * If ART is present detect the numerator:denominator to convert to TSC
1074  */
1075 static void __init detect_art(void)
1076 {
1077         unsigned int unused[2];
1078
1079         if (boot_cpu_data.cpuid_level < ART_CPUID_LEAF)
1080                 return;
1081
1082         /*
1083          * Don't enable ART in a VM, non-stop TSC and TSC_ADJUST required,
1084          * and the TSC counter resets must not occur asynchronously.
1085          */
1086         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_HYPERVISOR) ||
1087             !boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC) ||
1088             !boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_ADJUST) ||
1089             tsc_async_resets)
1090                 return;
1091
1092         cpuid(ART_CPUID_LEAF, &art_to_tsc_denominator,
1093               &art_to_tsc_numerator, unused, unused+1);
1094
1095         if (art_to_tsc_denominator < ART_MIN_DENOMINATOR)
1096                 return;
1097
1098         rdmsrl(MSR_IA32_TSC_ADJUST, art_to_tsc_offset);
1099
1100         /* Make this sticky over multiple CPU init calls */
1101         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_ART);
1102 }
1103
1104
1105 /* clocksource code */
1106
1107 static void tsc_resume(struct clocksource *cs)
1108 {
1109         tsc_verify_tsc_adjust(true);
1110 }
1111
1112 /*
1113  * We used to compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
1114  * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
1115  * very small window right after one CPU updated cycle_last under
1116  * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
1117  * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
1118  * is slightly behind. This delta is nowhere else observable, but in
1119  * that case it results in a forward time jump in the range of hours
1120  * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
1121  * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
1122  * timer.
1123  *
1124  * This sanity check is now done in the core timekeeping code.
1125  * checking the result of read_tsc() - cycle_last for being negative.
1126  * That works because CLOCKSOURCE_MASK(64) does not mask out any bit.
1127  */
1128 static u64 read_tsc(struct clocksource *cs)
1129 {
1130         return (u64)rdtsc_ordered();
1131 }
1132
1133 static void tsc_cs_mark_unstable(struct clocksource *cs)
1134 {
1135         if (tsc_unstable)
1136                 return;
1137
1138         tsc_unstable = 1;
1139         if (using_native_sched_clock())
1140                 clear_sched_clock_stable();
1141         disable_sched_clock_irqtime();
1142         pr_info("Marking TSC unstable due to clocksource watchdog\n");
1143 }
1144
1145 static void tsc_cs_tick_stable(struct clocksource *cs)
1146 {
1147         if (tsc_unstable)
1148                 return;
1149
1150         if (using_native_sched_clock())
1151                 sched_clock_tick_stable();
1152 }
1153
1154 static int tsc_cs_enable(struct clocksource *cs)
1155 {
1156         vclocks_set_used(VDSO_CLOCKMODE_TSC);
1157         return 0;
1158 }
1159
1160 /*
1161  * .mask MUST be CLOCKSOURCE_MASK(64). See comment above read_tsc()
1162  */
1163 static struct clocksource clocksource_tsc_early = {
1164         .name                   = "tsc-early",
1165         .rating                 = 299,
1166         .uncertainty_margin     = 32 * NSEC_PER_MSEC,
1167         .read                   = read_tsc,
1168         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1169         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1170                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
1171         .vdso_clock_mode        = VDSO_CLOCKMODE_TSC,
1172         .enable                 = tsc_cs_enable,
1173         .resume                 = tsc_resume,
1174         .mark_unstable          = tsc_cs_mark_unstable,
1175         .tick_stable            = tsc_cs_tick_stable,
1176         .list                   = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc_early.list),
1177 };
1178
1179 /*
1180  * Must mark VALID_FOR_HRES early such that when we unregister tsc_early
1181  * this one will immediately take over. We will only register if TSC has
1182  * been found good.
1183  */
1184 static struct clocksource clocksource_tsc = {
1185         .name                   = "tsc",
1186         .rating                 = 300,
1187         .read                   = read_tsc,
1188         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1189         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1190                                   CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES |
1191                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY |
1192                                   CLOCK_SOURCE_VERIFY_PERCPU,
1193         .vdso_clock_mode        = VDSO_CLOCKMODE_TSC,
1194         .enable                 = tsc_cs_enable,
1195         .resume                 = tsc_resume,
1196         .mark_unstable          = tsc_cs_mark_unstable,
1197         .tick_stable            = tsc_cs_tick_stable,
1198         .list                   = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc.list),
1199 };
1200
1201 void mark_tsc_unstable(char *reason)
1202 {
1203         if (tsc_unstable)
1204                 return;
1205
1206         tsc_unstable = 1;
1207         if (using_native_sched_clock())
1208                 clear_sched_clock_stable();
1209         disable_sched_clock_irqtime();
1210         pr_info("Marking TSC unstable due to %s\n", reason);
1211
1212         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc_early);
1213         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc);
1214 }
1215
1216 EXPORT_SYMBOL_GPL(mark_tsc_unstable);
1217
1218 static void __init tsc_disable_clocksource_watchdog(void)
1219 {
1220         clocksource_tsc_early.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
1221         clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
1222 }
1223
1224 bool tsc_clocksource_watchdog_disabled(void)
1225 {
1226         return !(clocksource_tsc.flags & CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY) &&
1227                tsc_as_watchdog && !no_tsc_watchdog;
1228 }
1229
1230 static void __init check_system_tsc_reliable(void)
1231 {
1232 #if defined(CONFIG_MGEODEGX1) || defined(CONFIG_MGEODE_LX) || defined(CONFIG_X86_GENERIC)
1233         if (is_geode_lx()) {
1234                 /* RTSC counts during suspend */
1235 #define RTSC_SUSP 0x100
1236                 unsigned long res_low, res_high;
1237
1238                 rdmsr_safe(MSR_GEODE_BUSCONT_CONF0, &res_low, &res_high);
1239                 /* Geode_LX - the OLPC CPU has a very reliable TSC */
1240                 if (res_low & RTSC_SUSP)
1241                         tsc_clocksource_reliable = 1;
1242         }
1243 #endif
1244         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE))
1245                 tsc_clocksource_reliable = 1;
1246
1247         /*
1248          * Disable the clocksource watchdog when the system has:
1249          *  - TSC running at constant frequency
1250          *  - TSC which does not stop in C-States
1251          *  - the TSC_ADJUST register which allows to detect even minimal
1252          *    modifications
1253          *  - not more than two sockets. As the number of sockets cannot be
1254          *    evaluated at the early boot stage where this has to be
1255          *    invoked, check the number of online memory nodes as a
1256          *    fallback solution which is an reasonable estimate.
1257          */
1258         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC) &&
1259             boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC) &&
1260             boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_ADJUST) &&
1261             nr_online_nodes <= 4)
1262                 tsc_disable_clocksource_watchdog();
1263 }
1264
1265 /*
1266  * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
1267  * over all CPUs.
1268  */
1269 int unsynchronized_tsc(void)
1270 {
1271         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || tsc_unstable)
1272                 return 1;
1273
1274 #ifdef CONFIG_SMP
1275         if (apic_is_clustered_box())
1276                 return 1;
1277 #endif
1278
1279         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
1280                 return 0;
1281
1282         if (tsc_clocksource_reliable)
1283                 return 0;
1284         /*
1285          * Intel systems are normally all synchronized.
1286          * Exceptions must mark TSC as unstable:
1287          */
1288         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL) {
1289                 /* assume multi socket systems are not synchronized: */
1290                 if (num_possible_cpus() > 1)
1291                         return 1;
1292         }
1293
1294         return 0;
1295 }
1296
1297 /*
1298  * Convert ART to TSC given numerator/denominator found in detect_art()
1299  */
1300 struct system_counterval_t convert_art_to_tsc(u64 art)
1301 {
1302         u64 tmp, res, rem;
1303
1304         rem = do_div(art, art_to_tsc_denominator);
1305
1306         res = art * art_to_tsc_numerator;
1307         tmp = rem * art_to_tsc_numerator;
1308
1309         do_div(tmp, art_to_tsc_denominator);
1310         res += tmp + art_to_tsc_offset;
1311
1312         return (struct system_counterval_t) {.cs = art_related_clocksource,
1313                         .cycles = res};
1314 }
1315 EXPORT_SYMBOL(convert_art_to_tsc);
1316
1317 /**
1318  * convert_art_ns_to_tsc() - Convert ART in nanoseconds to TSC.
1319  * @art_ns: ART (Always Running Timer) in unit of nanoseconds
1320  *
1321  * PTM requires all timestamps to be in units of nanoseconds. When user
1322  * software requests a cross-timestamp, this function converts system timestamp
1323  * to TSC.
1324  *
1325  * This is valid when CPU feature flag X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ is set
1326  * indicating the tsc_khz is derived from CPUID[15H]. Drivers should check
1327  * that this flag is set before conversion to TSC is attempted.
1328  *
1329  * Return:
1330  * struct system_counterval_t - system counter value with the pointer to the
1331  *      corresponding clocksource
1332  *      @cycles:        System counter value
1333  *      @cs:            Clocksource corresponding to system counter value. Used
1334  *                      by timekeeping code to verify comparability of two cycle
1335  *                      values.
1336  */
1337
1338 struct system_counterval_t convert_art_ns_to_tsc(u64 art_ns)
1339 {
1340         u64 tmp, res, rem;
1341
1342         rem = do_div(art_ns, USEC_PER_SEC);
1343
1344         res = art_ns * tsc_khz;
1345         tmp = rem * tsc_khz;
1346
1347         do_div(tmp, USEC_PER_SEC);
1348         res += tmp;
1349
1350         return (struct system_counterval_t) { .cs = art_related_clocksource,
1351                                               .cycles = res};
1352 }
1353 EXPORT_SYMBOL(convert_art_ns_to_tsc);
1354
1355
1356 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work);
1357 static DECLARE_DELAYED_WORK(tsc_irqwork, tsc_refine_calibration_work);
1358 /**
1359  * tsc_refine_calibration_work - Further refine tsc freq calibration
1360  * @work - ignored.
1361  *
1362  * This functions uses delayed work over a period of a
1363  * second to further refine the TSC freq value. Since this is
1364  * timer based, instead of loop based, we don't block the boot
1365  * process while this longer calibration is done.
1366  *
1367  * If there are any calibration anomalies (too many SMIs, etc),
1368  * or the refined calibration is off by 1% of the fast early
1369  * calibration, we throw out the new calibration and use the
1370  * early calibration.
1371  */
1372 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work)
1373 {
1374         static u64 tsc_start = ULLONG_MAX, ref_start;
1375         static int hpet;
1376         u64 tsc_stop, ref_stop, delta;
1377         unsigned long freq;
1378         int cpu;
1379
1380         /* Don't bother refining TSC on unstable systems */
1381         if (tsc_unstable)
1382                 goto unreg;
1383
1384         /*
1385          * Since the work is started early in boot, we may be
1386          * delayed the first time we expire. So set the workqueue
1387          * again once we know timers are working.
1388          */
1389         if (tsc_start == ULLONG_MAX) {
1390 restart:
1391                 /*
1392                  * Only set hpet once, to avoid mixing hardware
1393                  * if the hpet becomes enabled later.
1394                  */
1395                 hpet = is_hpet_enabled();
1396                 tsc_start = tsc_read_refs(&ref_start, hpet);
1397                 schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, HZ);
1398                 return;
1399         }
1400
1401         tsc_stop = tsc_read_refs(&ref_stop, hpet);
1402
1403         /* hpet or pmtimer available ? */
1404         if (ref_start == ref_stop)
1405                 goto out;
1406
1407         /* Check, whether the sampling was disturbed */
1408         if (tsc_stop == ULLONG_MAX)
1409                 goto restart;
1410
1411         delta = tsc_stop - tsc_start;
1412         delta *= 1000000LL;
1413         if (hpet)
1414                 freq = calc_hpet_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1415         else
1416                 freq = calc_pmtimer_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1417
1418         /* Will hit this only if tsc_force_recalibrate has been set */
1419         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ)) {
1420
1421                 /* Warn if the deviation exceeds 500 ppm */
1422                 if (abs(tsc_khz - freq) > (tsc_khz >> 11)) {
1423                         pr_warn("Warning: TSC freq calibrated by CPUID/MSR differs from what is calibrated by HW timer, please check with vendor!!\n");
1424                         pr_info("Previous calibrated TSC freq:\t %lu.%03lu MHz\n",
1425                                 (unsigned long)tsc_khz / 1000,
1426                                 (unsigned long)tsc_khz % 1000);
1427                 }
1428
1429                 pr_info("TSC freq recalibrated by [%s]:\t %lu.%03lu MHz\n",
1430                         hpet ? "HPET" : "PM_TIMER",
1431                         (unsigned long)freq / 1000,
1432                         (unsigned long)freq % 1000);
1433
1434                 return;
1435         }
1436
1437         /* Make sure we're within 1% */
1438         if (abs(tsc_khz - freq) > tsc_khz/100)
1439                 goto out;
1440
1441         tsc_khz = freq;
1442         pr_info("Refined TSC clocksource calibration: %lu.%03lu MHz\n",
1443                 (unsigned long)tsc_khz / 1000,
1444                 (unsigned long)tsc_khz % 1000);
1445
1446         /* Inform the TSC deadline clockevent devices about the recalibration */
1447         lapic_update_tsc_freq();
1448
1449         /* Update the sched_clock() rate to match the clocksource one */
1450         for_each_possible_cpu(cpu)
1451                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, cpu, tsc_stop);
1452
1453 out:
1454         if (tsc_unstable)
1455                 goto unreg;
1456
1457         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))
1458                 art_related_clocksource = &clocksource_tsc;
1459         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1460 unreg:
1461         clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1462 }
1463
1464
1465 static int __init init_tsc_clocksource(void)
1466 {
1467         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || !tsc_khz)
1468                 return 0;
1469
1470         if (tsc_unstable) {
1471                 clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1472                 return 0;
1473         }
1474
1475         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC_S3))
1476                 clocksource_tsc.flags |= CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP;
1477
1478         /*
1479          * When TSC frequency is known (retrieved via MSR or CPUID), we skip
1480          * the refined calibration and directly register it as a clocksource.
1481          */
1482         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ)) {
1483                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))
1484                         art_related_clocksource = &clocksource_tsc;
1485                 clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1486                 clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1487
1488                 if (!tsc_force_recalibrate)
1489                         return 0;
1490         }
1491
1492         schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, 0);
1493         return 0;
1494 }
1495 /*
1496  * We use device_initcall here, to ensure we run after the hpet
1497  * is fully initialized, which may occur at fs_initcall time.
1498  */
1499 device_initcall(init_tsc_clocksource);
1500
1501 static bool __init determine_cpu_tsc_frequencies(bool early)
1502 {
1503         /* Make sure that cpu and tsc are not already calibrated */
1504         WARN_ON(cpu_khz || tsc_khz);
1505
1506         if (early) {
1507                 cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
1508                 if (tsc_early_khz)
1509                         tsc_khz = tsc_early_khz;
1510                 else
1511                         tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
1512         } else {
1513                 /* We should not be here with non-native cpu calibration */
1514                 WARN_ON(x86_platform.calibrate_cpu != native_calibrate_cpu);
1515                 cpu_khz = pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu();
1516         }
1517
1518         /*
1519          * Trust non-zero tsc_khz as authoritative,
1520          * and use it to sanity check cpu_khz,
1521          * which will be off if system timer is off.
1522          */
1523         if (tsc_khz == 0)
1524                 tsc_khz = cpu_khz;
1525         else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
1526                 cpu_khz = tsc_khz;
1527
1528         if (tsc_khz == 0)
1529                 return false;
1530
1531         pr_info("Detected %lu.%03lu MHz processor\n",
1532                 (unsigned long)cpu_khz / KHZ,
1533                 (unsigned long)cpu_khz % KHZ);
1534
1535         if (cpu_khz != tsc_khz) {
1536                 pr_info("Detected %lu.%03lu MHz TSC",
1537                         (unsigned long)tsc_khz / KHZ,
1538                         (unsigned long)tsc_khz % KHZ);
1539         }
1540         return true;
1541 }
1542
1543 static unsigned long __init get_loops_per_jiffy(void)
1544 {
1545         u64 lpj = (u64)tsc_khz * KHZ;
1546
1547         do_div(lpj, HZ);
1548         return lpj;
1549 }
1550
1551 static void __init tsc_enable_sched_clock(void)
1552 {
1553         loops_per_jiffy = get_loops_per_jiffy();
1554         use_tsc_delay();
1555
1556         /* Sanitize TSC ADJUST before cyc2ns gets initialized */
1557         tsc_store_and_check_tsc_adjust(true);
1558         cyc2ns_init_boot_cpu();
1559         static_branch_enable(&__use_tsc);
1560 }
1561
1562 void __init tsc_early_init(void)
1563 {
1564         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
1565                 return;
1566         /* Don't change UV TSC multi-chassis synchronization */
1567         if (is_early_uv_system())
1568                 return;
1569         if (!determine_cpu_tsc_frequencies(true))
1570                 return;
1571         tsc_enable_sched_clock();
1572 }
1573
1574 void __init tsc_init(void)
1575 {
1576         if (!cpu_feature_enabled(X86_FEATURE_TSC)) {
1577                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1578                 return;
1579         }
1580
1581         /*
1582          * native_calibrate_cpu_early can only calibrate using methods that are
1583          * available early in boot.
1584          */
1585         if (x86_platform.calibrate_cpu == native_calibrate_cpu_early)
1586                 x86_platform.calibrate_cpu = native_calibrate_cpu;
1587
1588         if (!tsc_khz) {
1589                 /* We failed to determine frequencies earlier, try again */
1590                 if (!determine_cpu_tsc_frequencies(false)) {
1591                         mark_tsc_unstable("could not calculate TSC khz");
1592                         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1593                         return;
1594                 }
1595                 tsc_enable_sched_clock();
1596         }
1597
1598         cyc2ns_init_secondary_cpus();
1599
1600         if (!no_sched_irq_time)
1601                 enable_sched_clock_irqtime();
1602
1603         lpj_fine = get_loops_per_jiffy();
1604
1605         check_system_tsc_reliable();
1606
1607         if (unsynchronized_tsc()) {
1608                 mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
1609                 return;
1610         }
1611
1612         if (tsc_clocksource_reliable || no_tsc_watchdog)
1613                 tsc_disable_clocksource_watchdog();
1614
1615         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc_early, tsc_khz);
1616         detect_art();
1617 }
1618
1619 #ifdef CONFIG_SMP
1620 /*
1621  * Check whether existing calibration data can be reused.
1622  */
1623 unsigned long calibrate_delay_is_known(void)
1624 {
1625         int sibling, cpu = smp_processor_id();
1626         int constant_tsc = cpu_has(&cpu_data(cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC);
1627         const struct cpumask *mask = topology_core_cpumask(cpu);
1628
1629         /*
1630          * If TSC has constant frequency and TSC is synchronized across
1631          * sockets then reuse CPU0 calibration.
1632          */
1633         if (constant_tsc && !tsc_unstable)
1634                 return cpu_data(0).loops_per_jiffy;
1635
1636         /*
1637          * If TSC has constant frequency and TSC is not synchronized across
1638          * sockets and this is not the first CPU in the socket, then reuse
1639          * the calibration value of an already online CPU on that socket.
1640          *
1641          * This assumes that CONSTANT_TSC is consistent for all CPUs in a
1642          * socket.
1643          */
1644         if (!constant_tsc || !mask)
1645                 return 0;
1646
1647         sibling = cpumask_any_but(mask, cpu);
1648         if (sibling < nr_cpu_ids)
1649                 return cpu_data(sibling).loops_per_jiffy;
1650         return 0;
1651 }
1652 #endif