Merge branch 'x86-asm-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[safe/jmp/linux-2.6] / arch / x86 / kernel / tsc.c
index 839070b..71f4368 100644 (file)
@@ -9,28 +9,32 @@
 #include <linux/delay.h>
 #include <linux/clocksource.h>
 #include <linux/percpu.h>
+#include <linux/timex.h>
 
 #include <asm/hpet.h>
 #include <asm/timer.h>
 #include <asm/vgtod.h>
 #include <asm/time.h>
 #include <asm/delay.h>
+#include <asm/hypervisor.h>
 
-unsigned int cpu_khz;           /* TSC clocks / usec, not used here */
+unsigned int __read_mostly cpu_khz;    /* TSC clocks / usec, not used here */
 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
-unsigned int tsc_khz;
+
+unsigned int __read_mostly tsc_khz;
 EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
 
 /*
  * TSC can be unstable due to cpufreq or due to unsynced TSCs
  */
-static int tsc_unstable;
+static int __read_mostly tsc_unstable;
 
 /* native_sched_clock() is called before tsc_init(), so
    we must start with the TSC soft disabled to prevent
    erroneous rdtsc usage on !cpu_has_tsc processors */
-static int tsc_disabled = -1;
+static int __read_mostly tsc_disabled = -1;
 
+static int tsc_clocksource_reliable;
 /*
  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
  */
@@ -55,7 +59,7 @@ u64 native_sched_clock(void)
        rdtscll(this_offset);
 
        /* return the value in ns */
-       return cycles_2_ns(this_offset);
+       return __cycles_2_ns(this_offset);
 }
 
 /* We need to define a real function for sched_clock, to override the
@@ -98,6 +102,15 @@ int __init notsc_setup(char *str)
 
 __setup("notsc", notsc_setup);
 
+static int __init tsc_setup(char *str)
+{
+       if (!strcmp(str, "reliable"))
+               tsc_clocksource_reliable = 1;
+       return 1;
+}
+
+__setup("tsc=", tsc_setup);
+
 #define MAX_RETRIES     5
 #define SMI_TRESHOLD    50000
 
@@ -262,30 +275,48 @@ static unsigned long pit_calibrate_tsc(u32 latch, unsigned long ms, int loopmin)
  * use the TSC value at the transitions to calculate a pretty
  * good value for the TSC frequencty.
  */
-static inline int pit_expect_msb(unsigned char val)
+static inline int pit_verify_msb(unsigned char val)
 {
-       int count = 0;
+       /* Ignore LSB */
+       inb(0x42);
+       return inb(0x42) == val;
+}
+
+static inline int pit_expect_msb(unsigned char val, u64 *tscp, unsigned long *deltap)
+{
+       int count;
+       u64 tsc = 0;
 
        for (count = 0; count < 50000; count++) {
-               /* Ignore LSB */
-               inb(0x42);
-               if (inb(0x42) != val)
+               if (!pit_verify_msb(val))
                        break;
+               tsc = get_cycles();
        }
-       return count > 50;
+       *deltap = get_cycles() - tsc;
+       *tscp = tsc;
+
+       /*
+        * We require _some_ success, but the quality control
+        * will be based on the error terms on the TSC values.
+        */
+       return count > 5;
 }
 
 /*
- * How many MSB values do we want to see? We aim for a
- * 15ms calibration, which assuming a 2us counter read
- * error should give us roughly 150 ppm precision for
- * the calibration.
+ * How many MSB values do we want to see? We aim for
+ * a maximum error rate of 500ppm (in practice the
+ * real error is much smaller), but refuse to spend
+ * more than 25ms on it.
  */
-#define QUICK_PIT_MS 15
-#define QUICK_PIT_ITERATIONS (QUICK_PIT_MS * PIT_TICK_RATE / 1000 / 256)
+#define MAX_QUICK_PIT_MS 25
+#define MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS (MAX_QUICK_PIT_MS * PIT_TICK_RATE / 1000 / 256)
 
 static unsigned long quick_pit_calibrate(void)
 {
+       int i;
+       u64 tsc, delta;
+       unsigned long d1, d2;
+
        /* Set the Gate high, disable speaker */
        outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
 
@@ -304,39 +335,62 @@ static unsigned long quick_pit_calibrate(void)
        outb(0xff, 0x42);
        outb(0xff, 0x42);
 
-       if (pit_expect_msb(0xff)) {
-               int i;
-               u64 t1, t2, delta;
-               unsigned char expect = 0xfe;
-
-               t1 = get_cycles();
-               for (i = 0; i < QUICK_PIT_ITERATIONS; i++, expect--) {
-                       if (!pit_expect_msb(expect))
-                               goto failed;
+       /*
+        * The PIT starts counting at the next edge, so we
+        * need to delay for a microsecond. The easiest way
+        * to do that is to just read back the 16-bit counter
+        * once from the PIT.
+        */
+       pit_verify_msb(0);
+
+       if (pit_expect_msb(0xff, &tsc, &d1)) {
+               for (i = 1; i <= MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS; i++) {
+                       if (!pit_expect_msb(0xff-i, &delta, &d2))
+                               break;
+
+                       /*
+                        * Iterate until the error is less than 500 ppm
+                        */
+                       delta -= tsc;
+                       if (d1+d2 >= delta >> 11)
+                               continue;
+
+                       /*
+                        * Check the PIT one more time to verify that
+                        * all TSC reads were stable wrt the PIT.
+                        *
+                        * This also guarantees serialization of the
+                        * last cycle read ('d2') in pit_expect_msb.
+                        */
+                       if (!pit_verify_msb(0xfe - i))
+                               break;
+                       goto success;
                }
-               t2 = get_cycles();
-
-               /*
-                * Ok, if we get here, then we've seen the
-                * MSB of the PIT decrement QUICK_PIT_ITERATIONS
-                * times, and each MSB had many hits, so we never
-                * had any sudden jumps.
-                *
-                * As a result, we can depend on there not being
-                * any odd delays anywhere, and the TSC reads are
-                * reliable.
-                *
-                * kHz = ticks / time-in-seconds / 1000;
-                * kHz = (t2 - t1) / (QPI * 256 / PIT_TICK_RATE) / 1000
-                * kHz = ((t2 - t1) * PIT_TICK_RATE) / (QPI * 256 * 1000)
-                */
-               delta = (t2 - t1)*PIT_TICK_RATE;
-               do_div(delta, QUICK_PIT_ITERATIONS*256*1000);
-               printk("Fast TSC calibration using PIT\n");
-               return delta;
        }
-failed:
+       printk("Fast TSC calibration failed\n");
        return 0;
+
+success:
+       /*
+        * Ok, if we get here, then we've seen the
+        * MSB of the PIT decrement 'i' times, and the
+        * error has shrunk to less than 500 ppm.
+        *
+        * As a result, we can depend on there not being
+        * any odd delays anywhere, and the TSC reads are
+        * reliable (within the error). We also adjust the
+        * delta to the middle of the error bars, just
+        * because it looks nicer.
+        *
+        * kHz = ticks / time-in-seconds / 1000;
+        * kHz = (t2 - t1) / (I * 256 / PIT_TICK_RATE) / 1000
+        * kHz = ((t2 - t1) * PIT_TICK_RATE) / (I * 256 * 1000)
+        */
+       delta += (long)(d2 - d1)/2;
+       delta *= PIT_TICK_RATE;
+       do_div(delta, i*256*1000);
+       printk("Fast TSC calibration using PIT\n");
+       return delta;
 }
 
 /**
@@ -346,9 +400,15 @@ unsigned long native_calibrate_tsc(void)
 {
        u64 tsc1, tsc2, delta, ref1, ref2;
        unsigned long tsc_pit_min = ULONG_MAX, tsc_ref_min = ULONG_MAX;
-       unsigned long flags, latch, ms, fast_calibrate;
+       unsigned long flags, latch, ms, fast_calibrate, hv_tsc_khz;
        int hpet = is_hpet_enabled(), i, loopmin;
 
+       hv_tsc_khz = get_hypervisor_tsc_freq();
+       if (hv_tsc_khz) {
+               printk(KERN_INFO "TSC: Frequency read from the hypervisor\n");
+               return hv_tsc_khz;
+       }
+
        local_irq_save(flags);
        fast_calibrate = quick_pit_calibrate();
        local_irq_restore(flags);
@@ -454,8 +514,7 @@ unsigned long native_calibrate_tsc(void)
         */
        if (tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
                /* PIT gave no useful value */
-               printk(KERN_WARNING "TSC: PIT calibration failed due to "
-                      "SMI disturbance.\n");
+               printk(KERN_WARNING "TSC: Unable to calibrate against PIT\n");
 
                /* We don't have an alternative source, disable TSC */
                if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
@@ -501,8 +560,6 @@ unsigned long native_calibrate_tsc(void)
        return tsc_pit_min;
 }
 
-#ifdef CONFIG_X86_32
-/* Only called from the Powernow K7 cpu freq driver */
 int recalibrate_cpu_khz(void)
 {
 #ifndef CONFIG_SMP
@@ -524,7 +581,6 @@ int recalibrate_cpu_khz(void)
 
 EXPORT_SYMBOL(recalibrate_cpu_khz);
 
-#endif /* CONFIG_X86_32 */
 
 /* Accelerators for sched_clock()
  * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
@@ -549,22 +605,26 @@ EXPORT_SYMBOL(recalibrate_cpu_khz);
  */
 
 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cyc2ns);
+DEFINE_PER_CPU(unsigned long long, cyc2ns_offset);
 
 static void set_cyc2ns_scale(unsigned long cpu_khz, int cpu)
 {
-       unsigned long long tsc_now, ns_now;
+       unsigned long long tsc_now, ns_now, *offset;
        unsigned long flags, *scale;
 
        local_irq_save(flags);
        sched_clock_idle_sleep_event();
 
        scale = &per_cpu(cyc2ns, cpu);
+       offset = &per_cpu(cyc2ns_offset, cpu);
 
        rdtscll(tsc_now);
        ns_now = __cycles_2_ns(tsc_now);
 
-       if (cpu_khz)
+       if (cpu_khz) {
                *scale = (NSEC_PER_MSEC << CYC2NS_SCALE_FACTOR)/cpu_khz;
+               *offset = ns_now - (tsc_now * *scale >> CYC2NS_SCALE_FACTOR);
+       }
 
        sched_clock_idle_wakeup_event(0);
        local_irq_restore(flags);
@@ -591,17 +651,15 @@ static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
                                void *data)
 {
        struct cpufreq_freqs *freq = data;
-       unsigned long *lpj, dummy;
+       unsigned long *lpj;
 
        if (cpu_has(&cpu_data(freq->cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
                return 0;
 
-       lpj = &dummy;
-       if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
+       lpj = &boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
 #ifdef CONFIG_SMP
+       if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
                lpj = &cpu_data(freq->cpu).loops_per_jiffy;
-#else
-       lpj = &boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
 #endif
 
        if (!ref_freq) {
@@ -659,7 +717,7 @@ static struct clocksource clocksource_tsc;
  * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
  * timer.
  */
-static cycle_t read_tsc(void)
+static cycle_t read_tsc(struct clocksource *cs)
 {
        cycle_t ret = (cycle_t)get_cycles();
 
@@ -670,7 +728,16 @@ static cycle_t read_tsc(void)
 #ifdef CONFIG_X86_64
 static cycle_t __vsyscall_fn vread_tsc(void)
 {
-       cycle_t ret = (cycle_t)vget_cycles();
+       cycle_t ret;
+
+       /*
+        * Surround the RDTSC by barriers, to make sure it's not
+        * speculated to outside the seqlock critical section and
+        * does not cause time warps:
+        */
+       rdtsc_barrier();
+       ret = (cycle_t)vget_cycles();
+       rdtsc_barrier();
 
        return ret >= __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last ?
                ret : __vsyscall_gtod_data.clock.cycle_last;
@@ -726,24 +793,21 @@ static struct dmi_system_id __initdata bad_tsc_dmi_table[] = {
        {}
 };
 
-/*
- * Geode_LX - the OLPC CPU has a possibly a very reliable TSC
- */
+static void __init check_system_tsc_reliable(void)
+{
 #ifdef CONFIG_MGEODE_LX
-/* RTSC counts during suspend */
+       /* RTSC counts during suspend */
 #define RTSC_SUSP 0x100
-
-static void __init check_geode_tsc_reliable(void)
-{
        unsigned long res_low, res_high;
 
        rdmsr_safe(MSR_GEODE_BUSCONT_CONF0, &res_low, &res_high);
+       /* Geode_LX - the OLPC CPU has a possibly a very reliable TSC */
        if (res_low & RTSC_SUSP)
-               clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
-}
-#else
-static inline void check_geode_tsc_reliable(void) { }
+               tsc_clocksource_reliable = 1;
 #endif
+       if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE))
+               tsc_clocksource_reliable = 1;
+}
 
 /*
  * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
@@ -778,6 +842,8 @@ static void __init init_tsc_clocksource(void)
 {
        clocksource_tsc.mult = clocksource_khz2mult(tsc_khz,
                        clocksource_tsc.shift);
+       if (tsc_clocksource_reliable)
+               clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
        /* lower the rating if we already know its unstable: */
        if (check_tsc_unstable()) {
                clocksource_tsc.rating = 0;
@@ -808,10 +874,6 @@ void __init tsc_init(void)
                cpu_khz = calibrate_cpu();
 #endif
 
-       lpj = ((u64)tsc_khz * 1000);
-       do_div(lpj, HZ);
-       lpj_fine = lpj;
-
        printk("Detected %lu.%03lu MHz processor.\n",
                        (unsigned long)cpu_khz / 1000,
                        (unsigned long)cpu_khz % 1000);
@@ -831,6 +893,10 @@ void __init tsc_init(void)
        /* now allow native_sched_clock() to use rdtsc */
        tsc_disabled = 0;
 
+       lpj = ((u64)tsc_khz * 1000);
+       do_div(lpj, HZ);
+       lpj_fine = lpj;
+
        use_tsc_delay();
        /* Check and install the TSC clocksource */
        dmi_check_system(bad_tsc_dmi_table);
@@ -838,7 +904,7 @@ void __init tsc_init(void)
        if (unsynchronized_tsc())
                mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
 
-       check_geode_tsc_reliable();
+       check_system_tsc_reliable();
        init_tsc_clocksource();
 }