arch/x86_64/kernel/time.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/x86-64/kernel/time.c
   3  *
   4  *  "High Precision Event Timer" based timekeeping.
   5  *
   6  *  Copyright (c) 1991,1992,1995  Linus Torvalds
   7  *  Copyright (c) 1994  Alan Modra
   8  *  Copyright (c) 1995  Markus Kuhn
   9  *  Copyright (c) 1996  Ingo Molnar
  10  *  Copyright (c) 1998  Andrea Arcangeli
  11  *  Copyright (c) 2002,2006  Vojtech Pavlik
  12  *  Copyright (c) 2003  Andi Kleen
  13  *  RTC support code taken from arch/i386/kernel/timers/time_hpet.c
  14  */
  15
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/sched.h>
  18 #include <linux/interrupt.h>
  19 #include <linux/init.h>
  20 #include <linux/mc146818rtc.h>
  21 #include <linux/time.h>
  22 #include <linux/ioport.h>
  23 #include <linux/module.h>
  24 #include <linux/device.h>
  25 #include <linux/sysdev.h>
  26 #include <linux/bcd.h>
  27 #include <linux/notifier.h>
  28 #include <linux/cpu.h>
  29 #include <linux/kallsyms.h>
  30 #include <linux/acpi.h>
  31 #ifdef CONFIG_ACPI
  32 #include <acpi/achware.h>       /* for PM timer frequency */
  33 #include <acpi/acpi_bus.h>
  34 #endif
  35 #include <asm/8253pit.h>
  36 #include <asm/pgtable.h>
  37 #include <asm/vsyscall.h>
  38 #include <asm/timex.h>
  39 #include <asm/proto.h>
  40 #include <asm/hpet.h>
  41 #include <asm/sections.h>
  42 #include <linux/hpet.h>
  43 #include <asm/apic.h>
  44 #include <asm/hpet.h>
  45 #include <asm/mpspec.h>
  46 #include <asm/nmi.h>
  47
  48 static char *timename = NULL;
  49
  50 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
  51 EXPORT_SYMBOL(rtc_lock);
  52 DEFINE_SPINLOCK(i8253_lock);
  53
  54 volatile unsigned long __jiffies __section_jiffies = INITIAL_JIFFIES;
  55
  56 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
  57 {
  58         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
  59
  60         /* Assume the lock function has either no stack frame or a copy
  61            of eflags from PUSHF
  62            Eflags always has bits 22 and up cleared unlike kernel addresses. */
  63         if (!user_mode(regs) && in_lock_functions(pc)) {
  64                 unsigned long *sp = (unsigned long *)regs->rsp;
  65                 if (sp[0] >> 22)
  66                         return sp[0];
  67                 if (sp[1] >> 22)
  68                         return sp[1];
  69         }
  70         return pc;
  71 }
  72 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
  73
  74 /*
  75  * In order to set the CMOS clock precisely, set_rtc_mmss has to be called 500
  76  * ms after the second nowtime has started, because when nowtime is written
  77  * into the registers of the CMOS clock, it will jump to the next second
  78  * precisely 500 ms later. Check the Motorola MC146818A or Dallas DS12887 data
  79  * sheet for details.
  80  */
  81
  82 static void set_rtc_mmss(unsigned long nowtime)
  83 {
  84         int real_seconds, real_minutes, cmos_minutes;
  85         unsigned char control, freq_select;
  86
  87 /*
  88  * IRQs are disabled when we're called from the timer interrupt,
  89  * no need for spin_lock_irqsave()
  90  */
  91
  92         spin_lock(&rtc_lock);
  93
  94 /*
  95  * Tell the clock it's being set and stop it.
  96  */
  97
  98         control = CMOS_READ(RTC_CONTROL);
  99         CMOS_WRITE(control | RTC_SET, RTC_CONTROL);
 100
 101         freq_select = CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT);
 102         CMOS_WRITE(freq_select | RTC_DIV_RESET2, RTC_FREQ_SELECT);
 103
 104         cmos_minutes = CMOS_READ(RTC_MINUTES);
 105                 BCD_TO_BIN(cmos_minutes);
 106
 107 /*
 108  * since we're only adjusting minutes and seconds, don't interfere with hour
 109  * overflow. This avoids messing with unknown time zones but requires your RTC
 110  * not to be off by more than 15 minutes. Since we're calling it only when
 111  * our clock is externally synchronized using NTP, this shouldn't be a problem.
 112  */
 113
 114         real_seconds = nowtime % 60;
 115         real_minutes = nowtime / 60;
 116         if (((abs(real_minutes - cmos_minutes) + 15) / 30) & 1)
 117                 real_minutes += 30;             /* correct for half hour time zone */
 118         real_minutes %= 60;
 119
 120         if (abs(real_minutes - cmos_minutes) >= 30) {
 121                 printk(KERN_WARNING "time.c: can't update CMOS clock "
 122                        "from %d to %d\n", cmos_minutes, real_minutes);
 123         } else {
 124                 BIN_TO_BCD(real_seconds);
 125                 BIN_TO_BCD(real_minutes);
 126                 CMOS_WRITE(real_seconds, RTC_SECONDS);
 127                 CMOS_WRITE(real_minutes, RTC_MINUTES);
 128         }
 129
 130 /*
 131  * The following flags have to be released exactly in this order, otherwise the
 132  * DS12887 (popular MC146818A clone with integrated battery and quartz) will
 133  * not reset the oscillator and will not update precisely 500 ms later. You
 134  * won't find this mentioned in the Dallas Semiconductor data sheets, but who
 135  * believes data sheets anyway ... -- Markus Kuhn
 136  */
 137
 138         CMOS_WRITE(control, RTC_CONTROL);
 139         CMOS_WRITE(freq_select, RTC_FREQ_SELECT);
 140
 141         spin_unlock(&rtc_lock);
 142 }
 143
 144
 145 void main_timer_handler(void)
 146 {
 147         static unsigned long rtc_update = 0;
 148 /*
 149  * Here we are in the timer irq handler. We have irqs locally disabled (so we
 150  * don't need spin_lock_irqsave()) but we don't know if the timer_bh is running
 151  * on the other CPU, so we need a lock. We also need to lock the vsyscall
 152  * variables, because both do_timer() and us change them -arca+vojtech
 153  */
 154
 155         write_seqlock(&xtime_lock);
 156
 157 /*
 158  * Do the timer stuff.
 159  */
 160
 161         do_timer(1);
 162 #ifndef CONFIG_SMP
 163         update_process_times(user_mode(get_irq_regs()));
 164 #endif
 165
 166 /*
 167  * In the SMP case we use the local APIC timer interrupt to do the profiling,
 168  * except when we simulate SMP mode on a uniprocessor system, in that case we
 169  * have to call the local interrupt handler.
 170  */
 171
 172         if (!using_apic_timer)
 173                 smp_local_timer_interrupt();
 174
 175 /*
 176  * If we have an externally synchronized Linux clock, then update CMOS clock
 177  * accordingly every ~11 minutes. set_rtc_mmss() will be called in the jiffy
 178  * closest to exactly 500 ms before the next second. If the update fails, we
 179  * don't care, as it'll be updated on the next turn, and the problem (time way
 180  * off) isn't likely to go away much sooner anyway.
 181  */
 182
 183         if (ntp_synced() && xtime.tv_sec > rtc_update &&
 184                 abs(xtime.tv_nsec - 500000000) <= tick_nsec / 2) {
 185                 set_rtc_mmss(xtime.tv_sec);
 186                 rtc_update = xtime.tv_sec + 660;
 187         }
 188
 189         write_sequnlock(&xtime_lock);
 190 }
 191
 192 static irqreturn_t timer_interrupt(int irq, void *dev_id)
 193 {
 194         if (apic_runs_main_timer > 1)
 195                 return IRQ_HANDLED;
 196         main_timer_handler();
 197         if (using_apic_timer)
 198                 smp_send_timer_broadcast_ipi();
 199         return IRQ_HANDLED;
 200 }
 201
 202 static unsigned long get_cmos_time(void)
 203 {
 204         unsigned int year, mon, day, hour, min, sec;
 205         unsigned long flags;
 206         unsigned century = 0;
 207
 208         spin_lock_irqsave(&rtc_lock, flags);
 209
 210         do {
 211                 sec = CMOS_READ(RTC_SECONDS);
 212                 min = CMOS_READ(RTC_MINUTES);
 213                 hour = CMOS_READ(RTC_HOURS);
 214                 day = CMOS_READ(RTC_DAY_OF_MONTH);
 215                 mon = CMOS_READ(RTC_MONTH);
 216                 year = CMOS_READ(RTC_YEAR);
 217 #ifdef CONFIG_ACPI
 218                 if (acpi_gbl_FADT.header.revision >= FADT2_REVISION_ID &&
 219                                         acpi_gbl_FADT.century)
 220                         century = CMOS_READ(acpi_gbl_FADT.century);
 221 #endif
 222         } while (sec != CMOS_READ(RTC_SECONDS));
 223
 224         spin_unlock_irqrestore(&rtc_lock, flags);
 225
 226         /*
 227          * We know that x86-64 always uses BCD format, no need to check the
 228          * config register.
 229          */
 230
 231         BCD_TO_BIN(sec);
 232         BCD_TO_BIN(min);
 233         BCD_TO_BIN(hour);
 234         BCD_TO_BIN(day);
 235         BCD_TO_BIN(mon);
 236         BCD_TO_BIN(year);
 237
 238         if (century) {
 239                 BCD_TO_BIN(century);
 240                 year += century * 100;
 241                 printk(KERN_INFO "Extended CMOS year: %d\n", century * 100);
 242         } else {
 243                 /*
 244                  * x86-64 systems only exists since 2002.
 245                  * This will work up to Dec 31, 2100
 246                  */
 247                 year += 2000;
 248         }
 249
 250         return mktime(year, mon, day, hour, min, sec);
 251 }
 252
 253 /* calibrate_cpu is used on systems with fixed rate TSCs to determine
 254  * processor frequency */
 255 #define TICK_COUNT 100000000
 256 static unsigned int __init tsc_calibrate_cpu_khz(void)
 257 {
 258        int tsc_start, tsc_now;
 259        int i, no_ctr_free;
 260        unsigned long evntsel3 = 0, pmc3 = 0, pmc_now = 0;
 261        unsigned long flags;
 262
 263        for (i = 0; i < 4; i++)
 264                if (avail_to_resrv_perfctr_nmi_bit(i))
 265                        break;
 266        no_ctr_free = (i == 4);
 267        if (no_ctr_free) {
 268                i = 3;
 269                rdmsrl(MSR_K7_EVNTSEL3, evntsel3);
 270                wrmsrl(MSR_K7_EVNTSEL3, 0);
 271                rdmsrl(MSR_K7_PERFCTR3, pmc3);
 272        } else {
 273                reserve_perfctr_nmi(MSR_K7_PERFCTR0 + i);
 274                reserve_evntsel_nmi(MSR_K7_EVNTSEL0 + i);
 275        }
 276        local_irq_save(flags);
 277        /* start meauring cycles, incrementing from 0 */
 278        wrmsrl(MSR_K7_PERFCTR0 + i, 0);
 279        wrmsrl(MSR_K7_EVNTSEL0 + i, 1 << 22 | 3 << 16 | 0x76);
 280        rdtscl(tsc_start);
 281        do {
 282                rdmsrl(MSR_K7_PERFCTR0 + i, pmc_now);
 283                tsc_now = get_cycles_sync();
 284        } while ((tsc_now - tsc_start) < TICK_COUNT);
 285
 286        local_irq_restore(flags);
 287        if (no_ctr_free) {
 288                wrmsrl(MSR_K7_EVNTSEL3, 0);
 289                wrmsrl(MSR_K7_PERFCTR3, pmc3);
 290                wrmsrl(MSR_K7_EVNTSEL3, evntsel3);
 291        } else {
 292                release_perfctr_nmi(MSR_K7_PERFCTR0 + i);
 293                release_evntsel_nmi(MSR_K7_EVNTSEL0 + i);
 294        }
 295
 296        return pmc_now * tsc_khz / (tsc_now - tsc_start);
 297 }
 298
 299 /*
 300  * pit_calibrate_tsc() uses the speaker output (channel 2) of
 301  * the PIT. This is better than using the timer interrupt output,
 302  * because we can read the value of the speaker with just one inb(),
 303  * where we need three i/o operations for the interrupt channel.
 304  * We count how many ticks the TSC does in 50 ms.
 305  */
 306
 307 static unsigned int __init pit_calibrate_tsc(void)
 308 {
 309         unsigned long start, end;
 310         unsigned long flags;
 311
 312         spin_lock_irqsave(&i8253_lock, flags);
 313
 314         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
 315
 316         outb(0xb0, 0x43);
 317         outb((PIT_TICK_RATE / (1000 / 50)) & 0xff, 0x42);
 318         outb((PIT_TICK_RATE / (1000 / 50)) >> 8, 0x42);
 319         start = get_cycles_sync();
 320         while ((inb(0x61) & 0x20) == 0);
 321         end = get_cycles_sync();
 322
 323         spin_unlock_irqrestore(&i8253_lock, flags);
 324
 325         return (end - start) / 50;
 326 }
 327
 328 #define PIT_MODE 0x43
 329 #define PIT_CH0  0x40
 330
 331 static void __pit_init(int val, u8 mode)
 332 {
 333         unsigned long flags;
 334
 335         spin_lock_irqsave(&i8253_lock, flags);
 336         outb_p(mode, PIT_MODE);
 337         outb_p(val & 0xff, PIT_CH0);    /* LSB */
 338         outb_p(val >> 8, PIT_CH0);      /* MSB */
 339         spin_unlock_irqrestore(&i8253_lock, flags);
 340 }
 341
 342 void __init pit_init(void)
 343 {
 344         __pit_init(LATCH, 0x34); /* binary, mode 2, LSB/MSB, ch 0 */
 345 }
 346
 347 void pit_stop_interrupt(void)
 348 {
 349         __pit_init(0, 0x30); /* mode 0 */
 350 }
 351
 352 void stop_timer_interrupt(void)
 353 {
 354         char *name;
 355         if (hpet_address) {
 356                 name = "HPET";
 357                 hpet_timer_stop_set_go(0);
 358         } else {
 359                 name = "PIT";
 360                 pit_stop_interrupt();
 361         }
 362         printk(KERN_INFO "timer: %s interrupt stopped.\n", name);
 363 }
 364
 365 static struct irqaction irq0 = {
 366         timer_interrupt, IRQF_DISABLED, CPU_MASK_NONE, "timer", NULL, NULL
 367 };
 368
 369 void __init time_init(void)
 370 {
 371         if (nohpet)
 372                 hpet_address = 0;
 373         xtime.tv_sec = get_cmos_time();
 374         xtime.tv_nsec = 0;
 375
 376         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 377                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
 378
 379         if (hpet_arch_init())
 380                 hpet_address = 0;
 381
 382         if (hpet_use_timer) {
 383                 /* set tick_nsec to use the proper rate for HPET */
 384                 tick_nsec = TICK_NSEC_HPET;
 385                 tsc_khz = hpet_calibrate_tsc();
 386                 timename = "HPET";
 387         } else {
 388                 pit_init();
 389                 tsc_khz = pit_calibrate_tsc();
 390                 timename = "PIT";
 391         }
 392
 393         cpu_khz = tsc_khz;
 394         if (cpu_has(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_CONSTANT_TSC) &&
 395                 boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
 396                 boot_cpu_data.x86 == 16)
 397                 cpu_khz = tsc_calibrate_cpu_khz();
 398
 399         if (unsynchronized_tsc())
 400                 mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
 401
 402         if (cpu_has(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_RDTSCP))
 403                 vgetcpu_mode = VGETCPU_RDTSCP;
 404         else
 405                 vgetcpu_mode = VGETCPU_LSL;
 406
 407         set_cyc2ns_scale(tsc_khz);
 408         printk(KERN_INFO "time.c: Detected %d.%03d MHz processor.\n",
 409                 cpu_khz / 1000, cpu_khz % 1000);
 410         init_tsc_clocksource();
 411
 412         setup_irq(0, &irq0);
 413 }
 414
 415
 416 static long clock_cmos_diff;
 417 static unsigned long sleep_start;
 418
 419 /*
 420  * sysfs support for the timer.
 421  */
 422
 423 static int timer_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 424 {
 425         /*
 426          * Estimate time zone so that set_time can update the clock
 427          */
 428         long cmos_time =  get_cmos_time();
 429
 430         clock_cmos_diff = -cmos_time;
 431         clock_cmos_diff += get_seconds();
 432         sleep_start = cmos_time;
 433         return 0;
 434 }
 435
 436 static int timer_resume(struct sys_device *dev)
 437 {
 438         unsigned long flags;
 439         unsigned long sec;
 440         unsigned long ctime = get_cmos_time();
 441         long sleep_length = (ctime - sleep_start) * HZ;
 442
 443         if (sleep_length < 0) {
 444                 printk(KERN_WARNING "Time skew detected in timer resume!\n");
 445                 /* The time after the resume must not be earlier than the time
 446                  * before the suspend or some nasty things will happen
 447                  */
 448                 sleep_length = 0;
 449                 ctime = sleep_start;
 450         }
 451         if (hpet_address)
 452                 hpet_reenable();
 453         else
 454                 i8254_timer_resume();
 455
 456         sec = ctime + clock_cmos_diff;
 457         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock,flags);
 458         xtime.tv_sec = sec;
 459         xtime.tv_nsec = 0;
 460         jiffies += sleep_length;
 461         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock,flags);
 462         touch_softlockup_watchdog();
 463         return 0;
 464 }
 465
 466 static struct sysdev_class timer_sysclass = {
 467         .resume = timer_resume,
 468         .suspend = timer_suspend,
 469         set_kset_name("timer"),
 470 };
 471
 472 /* XXX this sysfs stuff should probably go elsewhere later -john */
 473 static struct sys_device device_timer = {
 474         .id     = 0,
 475         .cls    = &timer_sysclass,
 476 };
 477
 478 static int time_init_device(void)
 479 {
 480         int error = sysdev_class_register(&timer_sysclass);
 481         if (!error)
 482                 error = sysdev_register(&device_timer);
 483         return error;
 484 }
 485
 486 device_initcall(time_init_device);