Merge branch 'irq-urgent-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[sfrench/cifs-2.6.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
18 #include <asm/hpet.h>
19 #include <asm/timer.h>
20 #include <asm/vgtod.h>
21 #include <asm/time.h>
22 #include <asm/delay.h>
23 #include <asm/hypervisor.h>
24 #include <asm/nmi.h>
25 #include <asm/x86_init.h>
26 #include <asm/geode.h>
27 #include <asm/apic.h>
28 #include <asm/intel-family.h>
29 #include <asm/i8259.h>
30 #include <asm/uv/uv.h>
31
32 unsigned int __read_mostly cpu_khz;     /* TSC clocks / usec, not used here */
33 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
34
35 unsigned int __read_mostly tsc_khz;
36 EXPORT_SYMBOL(tsc_khz);
37
38 #define KHZ     1000
39
40 /*
41  * TSC can be unstable due to cpufreq or due to unsynced TSCs
42  */
43 static int __read_mostly tsc_unstable;
44
45 static DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(__use_tsc);
46
47 int tsc_clocksource_reliable;
48
49 static u32 art_to_tsc_numerator;
50 static u32 art_to_tsc_denominator;
51 static u64 art_to_tsc_offset;
52 struct clocksource *art_related_clocksource;
53
54 struct cyc2ns {
55         struct cyc2ns_data data[2];     /*  0 + 2*16 = 32 */
56         seqcount_t         seq;         /* 32 + 4    = 36 */
57
58 }; /* fits one cacheline */
59
60 static DEFINE_PER_CPU_ALIGNED(struct cyc2ns, cyc2ns);
61
62 void __always_inline cyc2ns_read_begin(struct cyc2ns_data *data)
63 {
64         int seq, idx;
65
66         preempt_disable_notrace();
67
68         do {
69                 seq = this_cpu_read(cyc2ns.seq.sequence);
70                 idx = seq & 1;
71
72                 data->cyc2ns_offset = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_offset);
73                 data->cyc2ns_mul    = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_mul);
74                 data->cyc2ns_shift  = this_cpu_read(cyc2ns.data[idx].cyc2ns_shift);
75
76         } while (unlikely(seq != this_cpu_read(cyc2ns.seq.sequence)));
77 }
78
79 void __always_inline cyc2ns_read_end(void)
80 {
81         preempt_enable_notrace();
82 }
83
84 /*
85  * Accelerators for sched_clock()
86  * convert from cycles(64bits) => nanoseconds (64bits)
87  *  basic equation:
88  *              ns = cycles / (freq / ns_per_sec)
89  *              ns = cycles * (ns_per_sec / freq)
90  *              ns = cycles * (10^9 / (cpu_khz * 10^3))
91  *              ns = cycles * (10^6 / cpu_khz)
92  *
93  *      Then we use scaling math (suggested by george@mvista.com) to get:
94  *              ns = cycles * (10^6 * SC / cpu_khz) / SC
95  *              ns = cycles * cyc2ns_scale / SC
96  *
97  *      And since SC is a constant power of two, we can convert the div
98  *  into a shift. The larger SC is, the more accurate the conversion, but
99  *  cyc2ns_scale needs to be a 32-bit value so that 32-bit multiplication
100  *  (64-bit result) can be used.
101  *
102  *  We can use khz divisor instead of mhz to keep a better precision.
103  *  (mathieu.desnoyers@polymtl.ca)
104  *
105  *                      -johnstul@us.ibm.com "math is hard, lets go shopping!"
106  */
107
108 static __always_inline unsigned long long cycles_2_ns(unsigned long long cyc)
109 {
110         struct cyc2ns_data data;
111         unsigned long long ns;
112
113         cyc2ns_read_begin(&data);
114
115         ns = data.cyc2ns_offset;
116         ns += mul_u64_u32_shr(cyc, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
117
118         cyc2ns_read_end();
119
120         return ns;
121 }
122
123 static void __set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
124 {
125         unsigned long long ns_now;
126         struct cyc2ns_data data;
127         struct cyc2ns *c2n;
128
129         ns_now = cycles_2_ns(tsc_now);
130
131         /*
132          * Compute a new multiplier as per the above comment and ensure our
133          * time function is continuous; see the comment near struct
134          * cyc2ns_data.
135          */
136         clocks_calc_mult_shift(&data.cyc2ns_mul, &data.cyc2ns_shift, khz,
137                                NSEC_PER_MSEC, 0);
138
139         /*
140          * cyc2ns_shift is exported via arch_perf_update_userpage() where it is
141          * not expected to be greater than 31 due to the original published
142          * conversion algorithm shifting a 32-bit value (now specifies a 64-bit
143          * value) - refer perf_event_mmap_page documentation in perf_event.h.
144          */
145         if (data.cyc2ns_shift == 32) {
146                 data.cyc2ns_shift = 31;
147                 data.cyc2ns_mul >>= 1;
148         }
149
150         data.cyc2ns_offset = ns_now -
151                 mul_u64_u32_shr(tsc_now, data.cyc2ns_mul, data.cyc2ns_shift);
152
153         c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
154
155         raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
156         c2n->data[0] = data;
157         raw_write_seqcount_latch(&c2n->seq);
158         c2n->data[1] = data;
159 }
160
161 static void set_cyc2ns_scale(unsigned long khz, int cpu, unsigned long long tsc_now)
162 {
163         unsigned long flags;
164
165         local_irq_save(flags);
166         sched_clock_idle_sleep_event();
167
168         if (khz)
169                 __set_cyc2ns_scale(khz, cpu, tsc_now);
170
171         sched_clock_idle_wakeup_event();
172         local_irq_restore(flags);
173 }
174
175 /*
176  * Initialize cyc2ns for boot cpu
177  */
178 static void __init cyc2ns_init_boot_cpu(void)
179 {
180         struct cyc2ns *c2n = this_cpu_ptr(&cyc2ns);
181
182         seqcount_init(&c2n->seq);
183         __set_cyc2ns_scale(tsc_khz, smp_processor_id(), rdtsc());
184 }
185
186 /*
187  * Secondary CPUs do not run through tsc_init(), so set up
188  * all the scale factors for all CPUs, assuming the same
189  * speed as the bootup CPU.
190  */
191 static void __init cyc2ns_init_secondary_cpus(void)
192 {
193         unsigned int cpu, this_cpu = smp_processor_id();
194         struct cyc2ns *c2n = this_cpu_ptr(&cyc2ns);
195         struct cyc2ns_data *data = c2n->data;
196
197         for_each_possible_cpu(cpu) {
198                 if (cpu != this_cpu) {
199                         seqcount_init(&c2n->seq);
200                         c2n = per_cpu_ptr(&cyc2ns, cpu);
201                         c2n->data[0] = data[0];
202                         c2n->data[1] = data[1];
203                 }
204         }
205 }
206
207 /*
208  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
209  */
210 u64 native_sched_clock(void)
211 {
212         if (static_branch_likely(&__use_tsc)) {
213                 u64 tsc_now = rdtsc();
214
215                 /* return the value in ns */
216                 return cycles_2_ns(tsc_now);
217         }
218
219         /*
220          * Fall back to jiffies if there's no TSC available:
221          * ( But note that we still use it if the TSC is marked
222          *   unstable. We do this because unlike Time Of Day,
223          *   the scheduler clock tolerates small errors and it's
224          *   very important for it to be as fast as the platform
225          *   can achieve it. )
226          */
227
228         /* No locking but a rare wrong value is not a big deal: */
229         return (jiffies_64 - INITIAL_JIFFIES) * (1000000000 / HZ);
230 }
231
232 /*
233  * Generate a sched_clock if you already have a TSC value.
234  */
235 u64 native_sched_clock_from_tsc(u64 tsc)
236 {
237         return cycles_2_ns(tsc);
238 }
239
240 /* We need to define a real function for sched_clock, to override the
241    weak default version */
242 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
243 unsigned long long sched_clock(void)
244 {
245         return paravirt_sched_clock();
246 }
247
248 bool using_native_sched_clock(void)
249 {
250         return pv_ops.time.sched_clock == native_sched_clock;
251 }
252 #else
253 unsigned long long
254 sched_clock(void) __attribute__((alias("native_sched_clock")));
255
256 bool using_native_sched_clock(void) { return true; }
257 #endif
258
259 int check_tsc_unstable(void)
260 {
261         return tsc_unstable;
262 }
263 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_tsc_unstable);
264
265 #ifdef CONFIG_X86_TSC
266 int __init notsc_setup(char *str)
267 {
268         mark_tsc_unstable("boot parameter notsc");
269         return 1;
270 }
271 #else
272 /*
273  * disable flag for tsc. Takes effect by clearing the TSC cpu flag
274  * in cpu/common.c
275  */
276 int __init notsc_setup(char *str)
277 {
278         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC);
279         return 1;
280 }
281 #endif
282
283 __setup("notsc", notsc_setup);
284
285 static int no_sched_irq_time;
286 static int no_tsc_watchdog;
287
288 static int __init tsc_setup(char *str)
289 {
290         if (!strcmp(str, "reliable"))
291                 tsc_clocksource_reliable = 1;
292         if (!strncmp(str, "noirqtime", 9))
293                 no_sched_irq_time = 1;
294         if (!strcmp(str, "unstable"))
295                 mark_tsc_unstable("boot parameter");
296         if (!strcmp(str, "nowatchdog"))
297                 no_tsc_watchdog = 1;
298         return 1;
299 }
300
301 __setup("tsc=", tsc_setup);
302
303 #define MAX_RETRIES             5
304 #define TSC_DEFAULT_THRESHOLD   0x20000
305
306 /*
307  * Read TSC and the reference counters. Take care of any disturbances
308  */
309 static u64 tsc_read_refs(u64 *p, int hpet)
310 {
311         u64 t1, t2;
312         u64 thresh = tsc_khz ? tsc_khz >> 5 : TSC_DEFAULT_THRESHOLD;
313         int i;
314
315         for (i = 0; i < MAX_RETRIES; i++) {
316                 t1 = get_cycles();
317                 if (hpet)
318                         *p = hpet_readl(HPET_COUNTER) & 0xFFFFFFFF;
319                 else
320                         *p = acpi_pm_read_early();
321                 t2 = get_cycles();
322                 if ((t2 - t1) < thresh)
323                         return t2;
324         }
325         return ULLONG_MAX;
326 }
327
328 /*
329  * Calculate the TSC frequency from HPET reference
330  */
331 static unsigned long calc_hpet_ref(u64 deltatsc, u64 hpet1, u64 hpet2)
332 {
333         u64 tmp;
334
335         if (hpet2 < hpet1)
336                 hpet2 += 0x100000000ULL;
337         hpet2 -= hpet1;
338         tmp = ((u64)hpet2 * hpet_readl(HPET_PERIOD));
339         do_div(tmp, 1000000);
340         deltatsc = div64_u64(deltatsc, tmp);
341
342         return (unsigned long) deltatsc;
343 }
344
345 /*
346  * Calculate the TSC frequency from PMTimer reference
347  */
348 static unsigned long calc_pmtimer_ref(u64 deltatsc, u64 pm1, u64 pm2)
349 {
350         u64 tmp;
351
352         if (!pm1 && !pm2)
353                 return ULONG_MAX;
354
355         if (pm2 < pm1)
356                 pm2 += (u64)ACPI_PM_OVRRUN;
357         pm2 -= pm1;
358         tmp = pm2 * 1000000000LL;
359         do_div(tmp, PMTMR_TICKS_PER_SEC);
360         do_div(deltatsc, tmp);
361
362         return (unsigned long) deltatsc;
363 }
364
365 #define CAL_MS          10
366 #define CAL_LATCH       (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL_MS))
367 #define CAL_PIT_LOOPS   1000
368
369 #define CAL2_MS         50
370 #define CAL2_LATCH      (PIT_TICK_RATE / (1000 / CAL2_MS))
371 #define CAL2_PIT_LOOPS  5000
372
373
374 /*
375  * Try to calibrate the TSC against the Programmable
376  * Interrupt Timer and return the frequency of the TSC
377  * in kHz.
378  *
379  * Return ULONG_MAX on failure to calibrate.
380  */
381 static unsigned long pit_calibrate_tsc(u32 latch, unsigned long ms, int loopmin)
382 {
383         u64 tsc, t1, t2, delta;
384         unsigned long tscmin, tscmax;
385         int pitcnt;
386
387         if (!has_legacy_pic()) {
388                 /*
389                  * Relies on tsc_early_delay_calibrate() to have given us semi
390                  * usable udelay(), wait for the same 50ms we would have with
391                  * the PIT loop below.
392                  */
393                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
394                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
395                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
396                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
397                 udelay(10 * USEC_PER_MSEC);
398                 return ULONG_MAX;
399         }
400
401         /* Set the Gate high, disable speaker */
402         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
403
404         /*
405          * Setup CTC channel 2* for mode 0, (interrupt on terminal
406          * count mode), binary count. Set the latch register to 50ms
407          * (LSB then MSB) to begin countdown.
408          */
409         outb(0xb0, 0x43);
410         outb(latch & 0xff, 0x42);
411         outb(latch >> 8, 0x42);
412
413         tsc = t1 = t2 = get_cycles();
414
415         pitcnt = 0;
416         tscmax = 0;
417         tscmin = ULONG_MAX;
418         while ((inb(0x61) & 0x20) == 0) {
419                 t2 = get_cycles();
420                 delta = t2 - tsc;
421                 tsc = t2;
422                 if ((unsigned long) delta < tscmin)
423                         tscmin = (unsigned int) delta;
424                 if ((unsigned long) delta > tscmax)
425                         tscmax = (unsigned int) delta;
426                 pitcnt++;
427         }
428
429         /*
430          * Sanity checks:
431          *
432          * If we were not able to read the PIT more than loopmin
433          * times, then we have been hit by a massive SMI
434          *
435          * If the maximum is 10 times larger than the minimum,
436          * then we got hit by an SMI as well.
437          */
438         if (pitcnt < loopmin || tscmax > 10 * tscmin)
439                 return ULONG_MAX;
440
441         /* Calculate the PIT value */
442         delta = t2 - t1;
443         do_div(delta, ms);
444         return delta;
445 }
446
447 /*
448  * This reads the current MSB of the PIT counter, and
449  * checks if we are running on sufficiently fast and
450  * non-virtualized hardware.
451  *
452  * Our expectations are:
453  *
454  *  - the PIT is running at roughly 1.19MHz
455  *
456  *  - each IO is going to take about 1us on real hardware,
457  *    but we allow it to be much faster (by a factor of 10) or
458  *    _slightly_ slower (ie we allow up to a 2us read+counter
459  *    update - anything else implies a unacceptably slow CPU
460  *    or PIT for the fast calibration to work.
461  *
462  *  - with 256 PIT ticks to read the value, we have 214us to
463  *    see the same MSB (and overhead like doing a single TSC
464  *    read per MSB value etc).
465  *
466  *  - We're doing 2 reads per loop (LSB, MSB), and we expect
467  *    them each to take about a microsecond on real hardware.
468  *    So we expect a count value of around 100. But we'll be
469  *    generous, and accept anything over 50.
470  *
471  *  - if the PIT is stuck, and we see *many* more reads, we
472  *    return early (and the next caller of pit_expect_msb()
473  *    then consider it a failure when they don't see the
474  *    next expected value).
475  *
476  * These expectations mean that we know that we have seen the
477  * transition from one expected value to another with a fairly
478  * high accuracy, and we didn't miss any events. We can thus
479  * use the TSC value at the transitions to calculate a pretty
480  * good value for the TSC frequencty.
481  */
482 static inline int pit_verify_msb(unsigned char val)
483 {
484         /* Ignore LSB */
485         inb(0x42);
486         return inb(0x42) == val;
487 }
488
489 static inline int pit_expect_msb(unsigned char val, u64 *tscp, unsigned long *deltap)
490 {
491         int count;
492         u64 tsc = 0, prev_tsc = 0;
493
494         for (count = 0; count < 50000; count++) {
495                 if (!pit_verify_msb(val))
496                         break;
497                 prev_tsc = tsc;
498                 tsc = get_cycles();
499         }
500         *deltap = get_cycles() - prev_tsc;
501         *tscp = tsc;
502
503         /*
504          * We require _some_ success, but the quality control
505          * will be based on the error terms on the TSC values.
506          */
507         return count > 5;
508 }
509
510 /*
511  * How many MSB values do we want to see? We aim for
512  * a maximum error rate of 500ppm (in practice the
513  * real error is much smaller), but refuse to spend
514  * more than 50ms on it.
515  */
516 #define MAX_QUICK_PIT_MS 50
517 #define MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS (MAX_QUICK_PIT_MS * PIT_TICK_RATE / 1000 / 256)
518
519 static unsigned long quick_pit_calibrate(void)
520 {
521         int i;
522         u64 tsc, delta;
523         unsigned long d1, d2;
524
525         if (!has_legacy_pic())
526                 return 0;
527
528         /* Set the Gate high, disable speaker */
529         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
530
531         /*
532          * Counter 2, mode 0 (one-shot), binary count
533          *
534          * NOTE! Mode 2 decrements by two (and then the
535          * output is flipped each time, giving the same
536          * final output frequency as a decrement-by-one),
537          * so mode 0 is much better when looking at the
538          * individual counts.
539          */
540         outb(0xb0, 0x43);
541
542         /* Start at 0xffff */
543         outb(0xff, 0x42);
544         outb(0xff, 0x42);
545
546         /*
547          * The PIT starts counting at the next edge, so we
548          * need to delay for a microsecond. The easiest way
549          * to do that is to just read back the 16-bit counter
550          * once from the PIT.
551          */
552         pit_verify_msb(0);
553
554         if (pit_expect_msb(0xff, &tsc, &d1)) {
555                 for (i = 1; i <= MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS; i++) {
556                         if (!pit_expect_msb(0xff-i, &delta, &d2))
557                                 break;
558
559                         delta -= tsc;
560
561                         /*
562                          * Extrapolate the error and fail fast if the error will
563                          * never be below 500 ppm.
564                          */
565                         if (i == 1 &&
566                             d1 + d2 >= (delta * MAX_QUICK_PIT_ITERATIONS) >> 11)
567                                 return 0;
568
569                         /*
570                          * Iterate until the error is less than 500 ppm
571                          */
572                         if (d1+d2 >= delta >> 11)
573                                 continue;
574
575                         /*
576                          * Check the PIT one more time to verify that
577                          * all TSC reads were stable wrt the PIT.
578                          *
579                          * This also guarantees serialization of the
580                          * last cycle read ('d2') in pit_expect_msb.
581                          */
582                         if (!pit_verify_msb(0xfe - i))
583                                 break;
584                         goto success;
585                 }
586         }
587         pr_info("Fast TSC calibration failed\n");
588         return 0;
589
590 success:
591         /*
592          * Ok, if we get here, then we've seen the
593          * MSB of the PIT decrement 'i' times, and the
594          * error has shrunk to less than 500 ppm.
595          *
596          * As a result, we can depend on there not being
597          * any odd delays anywhere, and the TSC reads are
598          * reliable (within the error).
599          *
600          * kHz = ticks / time-in-seconds / 1000;
601          * kHz = (t2 - t1) / (I * 256 / PIT_TICK_RATE) / 1000
602          * kHz = ((t2 - t1) * PIT_TICK_RATE) / (I * 256 * 1000)
603          */
604         delta *= PIT_TICK_RATE;
605         do_div(delta, i*256*1000);
606         pr_info("Fast TSC calibration using PIT\n");
607         return delta;
608 }
609
610 /**
611  * native_calibrate_tsc
612  * Determine TSC frequency via CPUID, else return 0.
613  */
614 unsigned long native_calibrate_tsc(void)
615 {
616         unsigned int eax_denominator, ebx_numerator, ecx_hz, edx;
617         unsigned int crystal_khz;
618
619         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
620                 return 0;
621
622         if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x15)
623                 return 0;
624
625         eax_denominator = ebx_numerator = ecx_hz = edx = 0;
626
627         /* CPUID 15H TSC/Crystal ratio, plus optionally Crystal Hz */
628         cpuid(0x15, &eax_denominator, &ebx_numerator, &ecx_hz, &edx);
629
630         if (ebx_numerator == 0 || eax_denominator == 0)
631                 return 0;
632
633         crystal_khz = ecx_hz / 1000;
634
635         if (crystal_khz == 0) {
636                 switch (boot_cpu_data.x86_model) {
637                 case INTEL_FAM6_SKYLAKE_MOBILE:
638                 case INTEL_FAM6_SKYLAKE_DESKTOP:
639                 case INTEL_FAM6_KABYLAKE_MOBILE:
640                 case INTEL_FAM6_KABYLAKE_DESKTOP:
641                         crystal_khz = 24000;    /* 24.0 MHz */
642                         break;
643                 case INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT_X:
644                         crystal_khz = 25000;    /* 25.0 MHz */
645                         break;
646                 case INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT:
647                         crystal_khz = 19200;    /* 19.2 MHz */
648                         break;
649                 }
650         }
651
652         if (crystal_khz == 0)
653                 return 0;
654         /*
655          * TSC frequency determined by CPUID is a "hardware reported"
656          * frequency and is the most accurate one so far we have. This
657          * is considered a known frequency.
658          */
659         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ);
660
661         /*
662          * For Atom SoCs TSC is the only reliable clocksource.
663          * Mark TSC reliable so no watchdog on it.
664          */
665         if (boot_cpu_data.x86_model == INTEL_FAM6_ATOM_GOLDMONT)
666                 setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE);
667
668         return crystal_khz * ebx_numerator / eax_denominator;
669 }
670
671 static unsigned long cpu_khz_from_cpuid(void)
672 {
673         unsigned int eax_base_mhz, ebx_max_mhz, ecx_bus_mhz, edx;
674
675         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL)
676                 return 0;
677
678         if (boot_cpu_data.cpuid_level < 0x16)
679                 return 0;
680
681         eax_base_mhz = ebx_max_mhz = ecx_bus_mhz = edx = 0;
682
683         cpuid(0x16, &eax_base_mhz, &ebx_max_mhz, &ecx_bus_mhz, &edx);
684
685         return eax_base_mhz * 1000;
686 }
687
688 /*
689  * calibrate cpu using pit, hpet, and ptimer methods. They are available
690  * later in boot after acpi is initialized.
691  */
692 static unsigned long pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu(void)
693 {
694         u64 tsc1, tsc2, delta, ref1, ref2;
695         unsigned long tsc_pit_min = ULONG_MAX, tsc_ref_min = ULONG_MAX;
696         unsigned long flags, latch, ms;
697         int hpet = is_hpet_enabled(), i, loopmin;
698
699         /*
700          * Run 5 calibration loops to get the lowest frequency value
701          * (the best estimate). We use two different calibration modes
702          * here:
703          *
704          * 1) PIT loop. We set the PIT Channel 2 to oneshot mode and
705          * load a timeout of 50ms. We read the time right after we
706          * started the timer and wait until the PIT count down reaches
707          * zero. In each wait loop iteration we read the TSC and check
708          * the delta to the previous read. We keep track of the min
709          * and max values of that delta. The delta is mostly defined
710          * by the IO time of the PIT access, so we can detect when
711          * any disturbance happened between the two reads. If the
712          * maximum time is significantly larger than the minimum time,
713          * then we discard the result and have another try.
714          *
715          * 2) Reference counter. If available we use the HPET or the
716          * PMTIMER as a reference to check the sanity of that value.
717          * We use separate TSC readouts and check inside of the
718          * reference read for any possible disturbance. We dicard
719          * disturbed values here as well. We do that around the PIT
720          * calibration delay loop as we have to wait for a certain
721          * amount of time anyway.
722          */
723
724         /* Preset PIT loop values */
725         latch = CAL_LATCH;
726         ms = CAL_MS;
727         loopmin = CAL_PIT_LOOPS;
728
729         for (i = 0; i < 3; i++) {
730                 unsigned long tsc_pit_khz;
731
732                 /*
733                  * Read the start value and the reference count of
734                  * hpet/pmtimer when available. Then do the PIT
735                  * calibration, which will take at least 50ms, and
736                  * read the end value.
737                  */
738                 local_irq_save(flags);
739                 tsc1 = tsc_read_refs(&ref1, hpet);
740                 tsc_pit_khz = pit_calibrate_tsc(latch, ms, loopmin);
741                 tsc2 = tsc_read_refs(&ref2, hpet);
742                 local_irq_restore(flags);
743
744                 /* Pick the lowest PIT TSC calibration so far */
745                 tsc_pit_min = min(tsc_pit_min, tsc_pit_khz);
746
747                 /* hpet or pmtimer available ? */
748                 if (ref1 == ref2)
749                         continue;
750
751                 /* Check, whether the sampling was disturbed */
752                 if (tsc1 == ULLONG_MAX || tsc2 == ULLONG_MAX)
753                         continue;
754
755                 tsc2 = (tsc2 - tsc1) * 1000000LL;
756                 if (hpet)
757                         tsc2 = calc_hpet_ref(tsc2, ref1, ref2);
758                 else
759                         tsc2 = calc_pmtimer_ref(tsc2, ref1, ref2);
760
761                 tsc_ref_min = min(tsc_ref_min, (unsigned long) tsc2);
762
763                 /* Check the reference deviation */
764                 delta = ((u64) tsc_pit_min) * 100;
765                 do_div(delta, tsc_ref_min);
766
767                 /*
768                  * If both calibration results are inside a 10% window
769                  * then we can be sure, that the calibration
770                  * succeeded. We break out of the loop right away. We
771                  * use the reference value, as it is more precise.
772                  */
773                 if (delta >= 90 && delta <= 110) {
774                         pr_info("PIT calibration matches %s. %d loops\n",
775                                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", i + 1);
776                         return tsc_ref_min;
777                 }
778
779                 /*
780                  * Check whether PIT failed more than once. This
781                  * happens in virtualized environments. We need to
782                  * give the virtual PC a slightly longer timeframe for
783                  * the HPET/PMTIMER to make the result precise.
784                  */
785                 if (i == 1 && tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
786                         latch = CAL2_LATCH;
787                         ms = CAL2_MS;
788                         loopmin = CAL2_PIT_LOOPS;
789                 }
790         }
791
792         /*
793          * Now check the results.
794          */
795         if (tsc_pit_min == ULONG_MAX) {
796                 /* PIT gave no useful value */
797                 pr_warn("Unable to calibrate against PIT\n");
798
799                 /* We don't have an alternative source, disable TSC */
800                 if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
801                         pr_notice("No reference (HPET/PMTIMER) available\n");
802                         return 0;
803                 }
804
805                 /* The alternative source failed as well, disable TSC */
806                 if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
807                         pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed\n");
808                         return 0;
809                 }
810
811                 /* Use the alternative source */
812                 pr_info("using %s reference calibration\n",
813                         hpet ? "HPET" : "PMTIMER");
814
815                 return tsc_ref_min;
816         }
817
818         /* We don't have an alternative source, use the PIT calibration value */
819         if (!hpet && !ref1 && !ref2) {
820                 pr_info("Using PIT calibration value\n");
821                 return tsc_pit_min;
822         }
823
824         /* The alternative source failed, use the PIT calibration value */
825         if (tsc_ref_min == ULONG_MAX) {
826                 pr_warn("HPET/PMTIMER calibration failed. Using PIT calibration.\n");
827                 return tsc_pit_min;
828         }
829
830         /*
831          * The calibration values differ too much. In doubt, we use
832          * the PIT value as we know that there are PMTIMERs around
833          * running at double speed. At least we let the user know:
834          */
835         pr_warn("PIT calibration deviates from %s: %lu %lu\n",
836                 hpet ? "HPET" : "PMTIMER", tsc_pit_min, tsc_ref_min);
837         pr_info("Using PIT calibration value\n");
838         return tsc_pit_min;
839 }
840
841 /**
842  * native_calibrate_cpu_early - can calibrate the cpu early in boot
843  */
844 unsigned long native_calibrate_cpu_early(void)
845 {
846         unsigned long flags, fast_calibrate = cpu_khz_from_cpuid();
847
848         if (!fast_calibrate)
849                 fast_calibrate = cpu_khz_from_msr();
850         if (!fast_calibrate) {
851                 local_irq_save(flags);
852                 fast_calibrate = quick_pit_calibrate();
853                 local_irq_restore(flags);
854         }
855         return fast_calibrate;
856 }
857
858
859 /**
860  * native_calibrate_cpu - calibrate the cpu
861  */
862 static unsigned long native_calibrate_cpu(void)
863 {
864         unsigned long tsc_freq = native_calibrate_cpu_early();
865
866         if (!tsc_freq)
867                 tsc_freq = pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu();
868
869         return tsc_freq;
870 }
871
872 void recalibrate_cpu_khz(void)
873 {
874 #ifndef CONFIG_SMP
875         unsigned long cpu_khz_old = cpu_khz;
876
877         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
878                 return;
879
880         cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
881         tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
882         if (tsc_khz == 0)
883                 tsc_khz = cpu_khz;
884         else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
885                 cpu_khz = tsc_khz;
886         cpu_data(0).loops_per_jiffy = cpufreq_scale(cpu_data(0).loops_per_jiffy,
887                                                     cpu_khz_old, cpu_khz);
888 #endif
889 }
890
891 EXPORT_SYMBOL(recalibrate_cpu_khz);
892
893
894 static unsigned long long cyc2ns_suspend;
895
896 void tsc_save_sched_clock_state(void)
897 {
898         if (!sched_clock_stable())
899                 return;
900
901         cyc2ns_suspend = sched_clock();
902 }
903
904 /*
905  * Even on processors with invariant TSC, TSC gets reset in some the
906  * ACPI system sleep states. And in some systems BIOS seem to reinit TSC to
907  * arbitrary value (still sync'd across cpu's) during resume from such sleep
908  * states. To cope up with this, recompute the cyc2ns_offset for each cpu so
909  * that sched_clock() continues from the point where it was left off during
910  * suspend.
911  */
912 void tsc_restore_sched_clock_state(void)
913 {
914         unsigned long long offset;
915         unsigned long flags;
916         int cpu;
917
918         if (!sched_clock_stable())
919                 return;
920
921         local_irq_save(flags);
922
923         /*
924          * We're coming out of suspend, there's no concurrency yet; don't
925          * bother being nice about the RCU stuff, just write to both
926          * data fields.
927          */
928
929         this_cpu_write(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, 0);
930         this_cpu_write(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, 0);
931
932         offset = cyc2ns_suspend - sched_clock();
933
934         for_each_possible_cpu(cpu) {
935                 per_cpu(cyc2ns.data[0].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
936                 per_cpu(cyc2ns.data[1].cyc2ns_offset, cpu) = offset;
937         }
938
939         local_irq_restore(flags);
940 }
941
942 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
943 /*
944  * Frequency scaling support. Adjust the TSC based timer when the CPU frequency
945  * changes.
946  *
947  * NOTE: On SMP the situation is not fixable in general, so simply mark the TSC
948  * as unstable and give up in those cases.
949  *
950  * Should fix up last_tsc too. Currently gettimeofday in the
951  * first tick after the change will be slightly wrong.
952  */
953
954 static unsigned int  ref_freq;
955 static unsigned long loops_per_jiffy_ref;
956 static unsigned long tsc_khz_ref;
957
958 static int time_cpufreq_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
959                                 void *data)
960 {
961         struct cpufreq_freqs *freq = data;
962
963         if (num_online_cpus() > 1) {
964                 mark_tsc_unstable("cpufreq changes on SMP");
965                 return 0;
966         }
967
968         if (!ref_freq) {
969                 ref_freq = freq->old;
970                 loops_per_jiffy_ref = boot_cpu_data.loops_per_jiffy;
971                 tsc_khz_ref = tsc_khz;
972         }
973
974         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
975             (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new)) {
976                 boot_cpu_data.loops_per_jiffy =
977                         cpufreq_scale(loops_per_jiffy_ref, ref_freq, freq->new);
978
979                 tsc_khz = cpufreq_scale(tsc_khz_ref, ref_freq, freq->new);
980                 if (!(freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS))
981                         mark_tsc_unstable("cpufreq changes");
982
983                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, freq->policy->cpu, rdtsc());
984         }
985
986         return 0;
987 }
988
989 static struct notifier_block time_cpufreq_notifier_block = {
990         .notifier_call  = time_cpufreq_notifier
991 };
992
993 static int __init cpufreq_register_tsc_scaling(void)
994 {
995         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
996                 return 0;
997         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
998                 return 0;
999         cpufreq_register_notifier(&time_cpufreq_notifier_block,
1000                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
1001         return 0;
1002 }
1003
1004 core_initcall(cpufreq_register_tsc_scaling);
1005
1006 #endif /* CONFIG_CPU_FREQ */
1007
1008 #define ART_CPUID_LEAF (0x15)
1009 #define ART_MIN_DENOMINATOR (1)
1010
1011
1012 /*
1013  * If ART is present detect the numerator:denominator to convert to TSC
1014  */
1015 static void __init detect_art(void)
1016 {
1017         unsigned int unused[2];
1018
1019         if (boot_cpu_data.cpuid_level < ART_CPUID_LEAF)
1020                 return;
1021
1022         /*
1023          * Don't enable ART in a VM, non-stop TSC and TSC_ADJUST required,
1024          * and the TSC counter resets must not occur asynchronously.
1025          */
1026         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_HYPERVISOR) ||
1027             !boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC) ||
1028             !boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_ADJUST) ||
1029             tsc_async_resets)
1030                 return;
1031
1032         cpuid(ART_CPUID_LEAF, &art_to_tsc_denominator,
1033               &art_to_tsc_numerator, unused, unused+1);
1034
1035         if (art_to_tsc_denominator < ART_MIN_DENOMINATOR)
1036                 return;
1037
1038         rdmsrl(MSR_IA32_TSC_ADJUST, art_to_tsc_offset);
1039
1040         /* Make this sticky over multiple CPU init calls */
1041         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_ART);
1042 }
1043
1044
1045 /* clocksource code */
1046
1047 static void tsc_resume(struct clocksource *cs)
1048 {
1049         tsc_verify_tsc_adjust(true);
1050 }
1051
1052 /*
1053  * We used to compare the TSC to the cycle_last value in the clocksource
1054  * structure to avoid a nasty time-warp. This can be observed in a
1055  * very small window right after one CPU updated cycle_last under
1056  * xtime/vsyscall_gtod lock and the other CPU reads a TSC value which
1057  * is smaller than the cycle_last reference value due to a TSC which
1058  * is slighty behind. This delta is nowhere else observable, but in
1059  * that case it results in a forward time jump in the range of hours
1060  * due to the unsigned delta calculation of the time keeping core
1061  * code, which is necessary to support wrapping clocksources like pm
1062  * timer.
1063  *
1064  * This sanity check is now done in the core timekeeping code.
1065  * checking the result of read_tsc() - cycle_last for being negative.
1066  * That works because CLOCKSOURCE_MASK(64) does not mask out any bit.
1067  */
1068 static u64 read_tsc(struct clocksource *cs)
1069 {
1070         return (u64)rdtsc_ordered();
1071 }
1072
1073 static void tsc_cs_mark_unstable(struct clocksource *cs)
1074 {
1075         if (tsc_unstable)
1076                 return;
1077
1078         tsc_unstable = 1;
1079         if (using_native_sched_clock())
1080                 clear_sched_clock_stable();
1081         disable_sched_clock_irqtime();
1082         pr_info("Marking TSC unstable due to clocksource watchdog\n");
1083 }
1084
1085 static void tsc_cs_tick_stable(struct clocksource *cs)
1086 {
1087         if (tsc_unstable)
1088                 return;
1089
1090         if (using_native_sched_clock())
1091                 sched_clock_tick_stable();
1092 }
1093
1094 /*
1095  * .mask MUST be CLOCKSOURCE_MASK(64). See comment above read_tsc()
1096  */
1097 static struct clocksource clocksource_tsc_early = {
1098         .name                   = "tsc-early",
1099         .rating                 = 299,
1100         .read                   = read_tsc,
1101         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1102         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1103                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
1104         .archdata               = { .vclock_mode = VCLOCK_TSC },
1105         .resume                 = tsc_resume,
1106         .mark_unstable          = tsc_cs_mark_unstable,
1107         .tick_stable            = tsc_cs_tick_stable,
1108         .list                   = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc_early.list),
1109 };
1110
1111 /*
1112  * Must mark VALID_FOR_HRES early such that when we unregister tsc_early
1113  * this one will immediately take over. We will only register if TSC has
1114  * been found good.
1115  */
1116 static struct clocksource clocksource_tsc = {
1117         .name                   = "tsc",
1118         .rating                 = 300,
1119         .read                   = read_tsc,
1120         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(64),
1121         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS |
1122                                   CLOCK_SOURCE_VALID_FOR_HRES |
1123                                   CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY,
1124         .archdata               = { .vclock_mode = VCLOCK_TSC },
1125         .resume                 = tsc_resume,
1126         .mark_unstable          = tsc_cs_mark_unstable,
1127         .tick_stable            = tsc_cs_tick_stable,
1128         .list                   = LIST_HEAD_INIT(clocksource_tsc.list),
1129 };
1130
1131 void mark_tsc_unstable(char *reason)
1132 {
1133         if (tsc_unstable)
1134                 return;
1135
1136         tsc_unstable = 1;
1137         if (using_native_sched_clock())
1138                 clear_sched_clock_stable();
1139         disable_sched_clock_irqtime();
1140         pr_info("Marking TSC unstable due to %s\n", reason);
1141
1142         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc_early);
1143         clocksource_mark_unstable(&clocksource_tsc);
1144 }
1145
1146 EXPORT_SYMBOL_GPL(mark_tsc_unstable);
1147
1148 static void __init check_system_tsc_reliable(void)
1149 {
1150 #if defined(CONFIG_MGEODEGX1) || defined(CONFIG_MGEODE_LX) || defined(CONFIG_X86_GENERIC)
1151         if (is_geode_lx()) {
1152                 /* RTSC counts during suspend */
1153 #define RTSC_SUSP 0x100
1154                 unsigned long res_low, res_high;
1155
1156                 rdmsr_safe(MSR_GEODE_BUSCONT_CONF0, &res_low, &res_high);
1157                 /* Geode_LX - the OLPC CPU has a very reliable TSC */
1158                 if (res_low & RTSC_SUSP)
1159                         tsc_clocksource_reliable = 1;
1160         }
1161 #endif
1162         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_RELIABLE))
1163                 tsc_clocksource_reliable = 1;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * Make an educated guess if the TSC is trustworthy and synchronized
1168  * over all CPUs.
1169  */
1170 int unsynchronized_tsc(void)
1171 {
1172         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || tsc_unstable)
1173                 return 1;
1174
1175 #ifdef CONFIG_SMP
1176         if (apic_is_clustered_box())
1177                 return 1;
1178 #endif
1179
1180         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC))
1181                 return 0;
1182
1183         if (tsc_clocksource_reliable)
1184                 return 0;
1185         /*
1186          * Intel systems are normally all synchronized.
1187          * Exceptions must mark TSC as unstable:
1188          */
1189         if (boot_cpu_data.x86_vendor != X86_VENDOR_INTEL) {
1190                 /* assume multi socket systems are not synchronized: */
1191                 if (num_possible_cpus() > 1)
1192                         return 1;
1193         }
1194
1195         return 0;
1196 }
1197
1198 /*
1199  * Convert ART to TSC given numerator/denominator found in detect_art()
1200  */
1201 struct system_counterval_t convert_art_to_tsc(u64 art)
1202 {
1203         u64 tmp, res, rem;
1204
1205         rem = do_div(art, art_to_tsc_denominator);
1206
1207         res = art * art_to_tsc_numerator;
1208         tmp = rem * art_to_tsc_numerator;
1209
1210         do_div(tmp, art_to_tsc_denominator);
1211         res += tmp + art_to_tsc_offset;
1212
1213         return (struct system_counterval_t) {.cs = art_related_clocksource,
1214                         .cycles = res};
1215 }
1216 EXPORT_SYMBOL(convert_art_to_tsc);
1217
1218 /**
1219  * convert_art_ns_to_tsc() - Convert ART in nanoseconds to TSC.
1220  * @art_ns: ART (Always Running Timer) in unit of nanoseconds
1221  *
1222  * PTM requires all timestamps to be in units of nanoseconds. When user
1223  * software requests a cross-timestamp, this function converts system timestamp
1224  * to TSC.
1225  *
1226  * This is valid when CPU feature flag X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ is set
1227  * indicating the tsc_khz is derived from CPUID[15H]. Drivers should check
1228  * that this flag is set before conversion to TSC is attempted.
1229  *
1230  * Return:
1231  * struct system_counterval_t - system counter value with the pointer to the
1232  *      corresponding clocksource
1233  *      @cycles:        System counter value
1234  *      @cs:            Clocksource corresponding to system counter value. Used
1235  *                      by timekeeping code to verify comparibility of two cycle
1236  *                      values.
1237  */
1238
1239 struct system_counterval_t convert_art_ns_to_tsc(u64 art_ns)
1240 {
1241         u64 tmp, res, rem;
1242
1243         rem = do_div(art_ns, USEC_PER_SEC);
1244
1245         res = art_ns * tsc_khz;
1246         tmp = rem * tsc_khz;
1247
1248         do_div(tmp, USEC_PER_SEC);
1249         res += tmp;
1250
1251         return (struct system_counterval_t) { .cs = art_related_clocksource,
1252                                               .cycles = res};
1253 }
1254 EXPORT_SYMBOL(convert_art_ns_to_tsc);
1255
1256
1257 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work);
1258 static DECLARE_DELAYED_WORK(tsc_irqwork, tsc_refine_calibration_work);
1259 /**
1260  * tsc_refine_calibration_work - Further refine tsc freq calibration
1261  * @work - ignored.
1262  *
1263  * This functions uses delayed work over a period of a
1264  * second to further refine the TSC freq value. Since this is
1265  * timer based, instead of loop based, we don't block the boot
1266  * process while this longer calibration is done.
1267  *
1268  * If there are any calibration anomalies (too many SMIs, etc),
1269  * or the refined calibration is off by 1% of the fast early
1270  * calibration, we throw out the new calibration and use the
1271  * early calibration.
1272  */
1273 static void tsc_refine_calibration_work(struct work_struct *work)
1274 {
1275         static u64 tsc_start = ULLONG_MAX, ref_start;
1276         static int hpet;
1277         u64 tsc_stop, ref_stop, delta;
1278         unsigned long freq;
1279         int cpu;
1280
1281         /* Don't bother refining TSC on unstable systems */
1282         if (tsc_unstable)
1283                 goto unreg;
1284
1285         /*
1286          * Since the work is started early in boot, we may be
1287          * delayed the first time we expire. So set the workqueue
1288          * again once we know timers are working.
1289          */
1290         if (tsc_start == ULLONG_MAX) {
1291 restart:
1292                 /*
1293                  * Only set hpet once, to avoid mixing hardware
1294                  * if the hpet becomes enabled later.
1295                  */
1296                 hpet = is_hpet_enabled();
1297                 tsc_start = tsc_read_refs(&ref_start, hpet);
1298                 schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, HZ);
1299                 return;
1300         }
1301
1302         tsc_stop = tsc_read_refs(&ref_stop, hpet);
1303
1304         /* hpet or pmtimer available ? */
1305         if (ref_start == ref_stop)
1306                 goto out;
1307
1308         /* Check, whether the sampling was disturbed */
1309         if (tsc_stop == ULLONG_MAX)
1310                 goto restart;
1311
1312         delta = tsc_stop - tsc_start;
1313         delta *= 1000000LL;
1314         if (hpet)
1315                 freq = calc_hpet_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1316         else
1317                 freq = calc_pmtimer_ref(delta, ref_start, ref_stop);
1318
1319         /* Make sure we're within 1% */
1320         if (abs(tsc_khz - freq) > tsc_khz/100)
1321                 goto out;
1322
1323         tsc_khz = freq;
1324         pr_info("Refined TSC clocksource calibration: %lu.%03lu MHz\n",
1325                 (unsigned long)tsc_khz / 1000,
1326                 (unsigned long)tsc_khz % 1000);
1327
1328         /* Inform the TSC deadline clockevent devices about the recalibration */
1329         lapic_update_tsc_freq();
1330
1331         /* Update the sched_clock() rate to match the clocksource one */
1332         for_each_possible_cpu(cpu)
1333                 set_cyc2ns_scale(tsc_khz, cpu, tsc_stop);
1334
1335 out:
1336         if (tsc_unstable)
1337                 goto unreg;
1338
1339         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))
1340                 art_related_clocksource = &clocksource_tsc;
1341         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1342 unreg:
1343         clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1344 }
1345
1346
1347 static int __init init_tsc_clocksource(void)
1348 {
1349         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC) || !tsc_khz)
1350                 return 0;
1351
1352         if (tsc_unstable)
1353                 goto unreg;
1354
1355         if (tsc_clocksource_reliable || no_tsc_watchdog)
1356                 clocksource_tsc.flags &= ~CLOCK_SOURCE_MUST_VERIFY;
1357
1358         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC_S3))
1359                 clocksource_tsc.flags |= CLOCK_SOURCE_SUSPEND_NONSTOP;
1360
1361         /*
1362          * When TSC frequency is known (retrieved via MSR or CPUID), we skip
1363          * the refined calibration and directly register it as a clocksource.
1364          */
1365         if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ)) {
1366                 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_ART))
1367                         art_related_clocksource = &clocksource_tsc;
1368                 clocksource_register_khz(&clocksource_tsc, tsc_khz);
1369 unreg:
1370                 clocksource_unregister(&clocksource_tsc_early);
1371                 return 0;
1372         }
1373
1374         schedule_delayed_work(&tsc_irqwork, 0);
1375         return 0;
1376 }
1377 /*
1378  * We use device_initcall here, to ensure we run after the hpet
1379  * is fully initialized, which may occur at fs_initcall time.
1380  */
1381 device_initcall(init_tsc_clocksource);
1382
1383 static bool __init determine_cpu_tsc_frequencies(bool early)
1384 {
1385         /* Make sure that cpu and tsc are not already calibrated */
1386         WARN_ON(cpu_khz || tsc_khz);
1387
1388         if (early) {
1389                 cpu_khz = x86_platform.calibrate_cpu();
1390                 tsc_khz = x86_platform.calibrate_tsc();
1391         } else {
1392                 /* We should not be here with non-native cpu calibration */
1393                 WARN_ON(x86_platform.calibrate_cpu != native_calibrate_cpu);
1394                 cpu_khz = pit_hpet_ptimer_calibrate_cpu();
1395         }
1396
1397         /*
1398          * Trust non-zero tsc_khz as authoritative,
1399          * and use it to sanity check cpu_khz,
1400          * which will be off if system timer is off.
1401          */
1402         if (tsc_khz == 0)
1403                 tsc_khz = cpu_khz;
1404         else if (abs(cpu_khz - tsc_khz) * 10 > tsc_khz)
1405                 cpu_khz = tsc_khz;
1406
1407         if (tsc_khz == 0)
1408                 return false;
1409
1410         pr_info("Detected %lu.%03lu MHz processor\n",
1411                 (unsigned long)cpu_khz / KHZ,
1412                 (unsigned long)cpu_khz % KHZ);
1413
1414         if (cpu_khz != tsc_khz) {
1415                 pr_info("Detected %lu.%03lu MHz TSC",
1416                         (unsigned long)tsc_khz / KHZ,
1417                         (unsigned long)tsc_khz % KHZ);
1418         }
1419         return true;
1420 }
1421
1422 static unsigned long __init get_loops_per_jiffy(void)
1423 {
1424         u64 lpj = (u64)tsc_khz * KHZ;
1425
1426         do_div(lpj, HZ);
1427         return lpj;
1428 }
1429
1430 static void __init tsc_enable_sched_clock(void)
1431 {
1432         /* Sanitize TSC ADJUST before cyc2ns gets initialized */
1433         tsc_store_and_check_tsc_adjust(true);
1434         cyc2ns_init_boot_cpu();
1435         static_branch_enable(&__use_tsc);
1436 }
1437
1438 void __init tsc_early_init(void)
1439 {
1440         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC))
1441                 return;
1442         /* Don't change UV TSC multi-chassis synchronization */
1443         if (is_early_uv_system())
1444                 return;
1445         if (!determine_cpu_tsc_frequencies(true))
1446                 return;
1447         loops_per_jiffy = get_loops_per_jiffy();
1448
1449         tsc_enable_sched_clock();
1450 }
1451
1452 void __init tsc_init(void)
1453 {
1454         /*
1455          * native_calibrate_cpu_early can only calibrate using methods that are
1456          * available early in boot.
1457          */
1458         if (x86_platform.calibrate_cpu == native_calibrate_cpu_early)
1459                 x86_platform.calibrate_cpu = native_calibrate_cpu;
1460
1461         if (!boot_cpu_has(X86_FEATURE_TSC)) {
1462                 setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1463                 return;
1464         }
1465
1466         if (!tsc_khz) {
1467                 /* We failed to determine frequencies earlier, try again */
1468                 if (!determine_cpu_tsc_frequencies(false)) {
1469                         mark_tsc_unstable("could not calculate TSC khz");
1470                         setup_clear_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_DEADLINE_TIMER);
1471                         return;
1472                 }
1473                 tsc_enable_sched_clock();
1474         }
1475
1476         cyc2ns_init_secondary_cpus();
1477
1478         if (!no_sched_irq_time)
1479                 enable_sched_clock_irqtime();
1480
1481         lpj_fine = get_loops_per_jiffy();
1482         use_tsc_delay();
1483
1484         check_system_tsc_reliable();
1485
1486         if (unsynchronized_tsc()) {
1487                 mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
1488                 return;
1489         }
1490
1491         clocksource_register_khz(&clocksource_tsc_early, tsc_khz);
1492         detect_art();
1493 }
1494
1495 #ifdef CONFIG_SMP
1496 /*
1497  * If we have a constant TSC and are using the TSC for the delay loop,
1498  * we can skip clock calibration if another cpu in the same socket has already
1499  * been calibrated. This assumes that CONSTANT_TSC applies to all
1500  * cpus in the socket - this should be a safe assumption.
1501  */
1502 unsigned long calibrate_delay_is_known(void)
1503 {
1504         int sibling, cpu = smp_processor_id();
1505         int constant_tsc = cpu_has(&cpu_data(cpu), X86_FEATURE_CONSTANT_TSC);
1506         const struct cpumask *mask = topology_core_cpumask(cpu);
1507
1508         if (!constant_tsc || !mask)
1509                 return 0;
1510
1511         sibling = cpumask_any_but(mask, cpu);
1512         if (sibling < nr_cpu_ids)
1513                 return cpu_data(sibling).loops_per_jiffy;
1514         return 0;
1515 }
1516 #endif