arch/x86/kernel/time_64.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/i8253.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 #include <asm/vgtod.h>
  48
  49 static char *timename = NULL;
  50
  51 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
  52 EXPORT_SYMBOL(rtc_lock);
  53 DEFINE_SPINLOCK(i8253_lock);
  54 EXPORT_SYMBOL(i8253_lock);
  55
  56 volatile unsigned long __jiffies __section_jiffies = INITIAL_JIFFIES;
  57
  58 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
  59 {
  60         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
  61
  62         /* Assume the lock function has either no stack frame or a copy
  63            of eflags from PUSHF
  64            Eflags always has bits 22 and up cleared unlike kernel addresses. */
  65         if (!user_mode(regs) && in_lock_functions(pc)) {
  66                 unsigned long *sp = (unsigned long *)regs->rsp;
  67                 if (sp[0] >> 22)
  68                         return sp[0];
  69                 if (sp[1] >> 22)
  70                         return sp[1];
  71         }
  72         return pc;
  73 }
  74 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
  75
  76 /*
  77  * In order to set the CMOS clock precisely, set_rtc_mmss has to be called 500
  78  * ms after the second nowtime has started, because when nowtime is written
  79  * into the registers of the CMOS clock, it will jump to the next second
  80  * precisely 500 ms later. Check the Motorola MC146818A or Dallas DS12887 data
  81  * sheet for details.
  82  */
  83
  84 static int set_rtc_mmss(unsigned long nowtime)
  85 {
  86         int retval = 0;
  87         int real_seconds, real_minutes, cmos_minutes;
  88         unsigned char control, freq_select;
  89
  90 /*
  91  * IRQs are disabled when we're called from the timer interrupt,
  92  * no need for spin_lock_irqsave()
  93  */
  94
  95         spin_lock(&rtc_lock);
  96
  97 /*
  98  * Tell the clock it's being set and stop it.
  99  */
 100
 101         control = CMOS_READ(RTC_CONTROL);
 102         CMOS_WRITE(control | RTC_SET, RTC_CONTROL);
 103
 104         freq_select = CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT);
 105         CMOS_WRITE(freq_select | RTC_DIV_RESET2, RTC_FREQ_SELECT);
 106
 107         cmos_minutes = CMOS_READ(RTC_MINUTES);
 108                 BCD_TO_BIN(cmos_minutes);
 109
 110 /*
 111  * since we're only adjusting minutes and seconds, don't interfere with hour
 112  * overflow. This avoids messing with unknown time zones but requires your RTC
 113  * not to be off by more than 15 minutes. Since we're calling it only when
 114  * our clock is externally synchronized using NTP, this shouldn't be a problem.
 115  */
 116
 117         real_seconds = nowtime % 60;
 118         real_minutes = nowtime / 60;
 119         if (((abs(real_minutes - cmos_minutes) + 15) / 30) & 1)
 120                 real_minutes += 30;             /* correct for half hour time zone */
 121         real_minutes %= 60;
 122
 123         if (abs(real_minutes - cmos_minutes) >= 30) {
 124                 printk(KERN_WARNING "time.c: can't update CMOS clock "
 125                        "from %d to %d\n", cmos_minutes, real_minutes);
 126                 retval = -1;
 127         } else {
 128                 BIN_TO_BCD(real_seconds);
 129                 BIN_TO_BCD(real_minutes);
 130                 CMOS_WRITE(real_seconds, RTC_SECONDS);
 131                 CMOS_WRITE(real_minutes, RTC_MINUTES);
 132         }
 133
 134 /*
 135  * The following flags have to be released exactly in this order, otherwise the
 136  * DS12887 (popular MC146818A clone with integrated battery and quartz) will
 137  * not reset the oscillator and will not update precisely 500 ms later. You
 138  * won't find this mentioned in the Dallas Semiconductor data sheets, but who
 139  * believes data sheets anyway ... -- Markus Kuhn
 140  */
 141
 142         CMOS_WRITE(control, RTC_CONTROL);
 143         CMOS_WRITE(freq_select, RTC_FREQ_SELECT);
 144
 145         spin_unlock(&rtc_lock);
 146
 147         return retval;
 148 }
 149
 150 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 151 {
 152         return set_rtc_mmss(now.tv_sec);
 153 }
 154
 155 void main_timer_handler(void)
 156 {
 157 /*
 158  * Here we are in the timer irq handler. We have irqs locally disabled (so we
 159  * don't need spin_lock_irqsave()) but we don't know if the timer_bh is running
 160  * on the other CPU, so we need a lock. We also need to lock the vsyscall
 161  * variables, because both do_timer() and us change them -arca+vojtech
 162  */
 163
 164         write_seqlock(&xtime_lock);
 165
 166 /*
 167  * Do the timer stuff.
 168  */
 169
 170         do_timer(1);
 171 #ifndef CONFIG_SMP
 172         update_process_times(user_mode(get_irq_regs()));
 173 #endif
 174
 175 /*
 176  * In the SMP case we use the local APIC timer interrupt to do the profiling,
 177  * except when we simulate SMP mode on a uniprocessor system, in that case we
 178  * have to call the local interrupt handler.
 179  */
 180
 181         if (!using_apic_timer)
 182                 smp_local_timer_interrupt();
 183
 184         write_sequnlock(&xtime_lock);
 185 }
 186
 187 static irqreturn_t timer_interrupt(int irq, void *dev_id)
 188 {
 189         if (apic_runs_main_timer > 1)
 190                 return IRQ_HANDLED;
 191         main_timer_handler();
 192         if (using_apic_timer)
 193                 smp_send_timer_broadcast_ipi();
 194         return IRQ_HANDLED;
 195 }
 196
 197 unsigned long read_persistent_clock(void)
 198 {
 199         unsigned int year, mon, day, hour, min, sec;
 200         unsigned long flags;
 201         unsigned century = 0;
 202
 203         spin_lock_irqsave(&rtc_lock, flags);
 204
 205         do {
 206                 sec = CMOS_READ(RTC_SECONDS);
 207                 min = CMOS_READ(RTC_MINUTES);
 208                 hour = CMOS_READ(RTC_HOURS);
 209                 day = CMOS_READ(RTC_DAY_OF_MONTH);
 210                 mon = CMOS_READ(RTC_MONTH);
 211                 year = CMOS_READ(RTC_YEAR);
 212 #ifdef CONFIG_ACPI
 213                 if (acpi_gbl_FADT.header.revision >= FADT2_REVISION_ID &&
 214                                         acpi_gbl_FADT.century)
 215                         century = CMOS_READ(acpi_gbl_FADT.century);
 216 #endif
 217         } while (sec != CMOS_READ(RTC_SECONDS));
 218
 219         spin_unlock_irqrestore(&rtc_lock, flags);
 220
 221         /*
 222          * We know that x86-64 always uses BCD format, no need to check the
 223          * config register.
 224          */
 225
 226         BCD_TO_BIN(sec);
 227         BCD_TO_BIN(min);
 228         BCD_TO_BIN(hour);
 229         BCD_TO_BIN(day);
 230         BCD_TO_BIN(mon);
 231         BCD_TO_BIN(year);
 232
 233         if (century) {
 234                 BCD_TO_BIN(century);
 235                 year += century * 100;
 236                 printk(KERN_INFO "Extended CMOS year: %d\n", century * 100);
 237         } else {
 238                 /*
 239                  * x86-64 systems only exists since 2002.
 240                  * This will work up to Dec 31, 2100
 241                  */
 242                 year += 2000;
 243         }
 244
 245         return mktime(year, mon, day, hour, min, sec);
 246 }
 247
 248 /* calibrate_cpu is used on systems with fixed rate TSCs to determine
 249  * processor frequency */
 250 #define TICK_COUNT 100000000
 251 static unsigned int __init tsc_calibrate_cpu_khz(void)
 252 {
 253         int tsc_start, tsc_now;
 254         int i, no_ctr_free;
 255         unsigned long evntsel3 = 0, pmc3 = 0, pmc_now = 0;
 256         unsigned long flags;
 257
 258         for (i = 0; i < 4; i++)
 259                 if (avail_to_resrv_perfctr_nmi_bit(i))
 260                         break;
 261         no_ctr_free = (i == 4);
 262         if (no_ctr_free) {
 263                 i = 3;
 264                 rdmsrl(MSR_K7_EVNTSEL3, evntsel3);
 265                 wrmsrl(MSR_K7_EVNTSEL3, 0);
 266                 rdmsrl(MSR_K7_PERFCTR3, pmc3);
 267         } else {
 268                 reserve_perfctr_nmi(MSR_K7_PERFCTR0 + i);
 269                 reserve_evntsel_nmi(MSR_K7_EVNTSEL0 + i);
 270         }
 271         local_irq_save(flags);
 272         /* start meauring cycles, incrementing from 0 */
 273         wrmsrl(MSR_K7_PERFCTR0 + i, 0);
 274         wrmsrl(MSR_K7_EVNTSEL0 + i, 1 << 22 | 3 << 16 | 0x76);
 275         rdtscl(tsc_start);
 276         do {
 277                 rdmsrl(MSR_K7_PERFCTR0 + i, pmc_now);
 278                 tsc_now = get_cycles_sync();
 279         } while ((tsc_now - tsc_start) < TICK_COUNT);
 280
 281         local_irq_restore(flags);
 282         if (no_ctr_free) {
 283                 wrmsrl(MSR_K7_EVNTSEL3, 0);
 284                 wrmsrl(MSR_K7_PERFCTR3, pmc3);
 285                 wrmsrl(MSR_K7_EVNTSEL3, evntsel3);
 286         } else {
 287                 release_perfctr_nmi(MSR_K7_PERFCTR0 + i);
 288                 release_evntsel_nmi(MSR_K7_EVNTSEL0 + i);
 289         }
 290
 291         return pmc_now * tsc_khz / (tsc_now - tsc_start);
 292 }
 293
 294 static void __pit_init(int val, u8 mode)
 295 {
 296         unsigned long flags;
 297
 298         spin_lock_irqsave(&i8253_lock, flags);
 299         outb_p(mode, PIT_MODE);
 300         outb_p(val & 0xff, PIT_CH0);    /* LSB */
 301         outb_p(val >> 8, PIT_CH0);      /* MSB */
 302         spin_unlock_irqrestore(&i8253_lock, flags);
 303 }
 304
 305 void __init pit_init(void)
 306 {
 307         __pit_init(LATCH, 0x34); /* binary, mode 2, LSB/MSB, ch 0 */
 308 }
 309
 310 void pit_stop_interrupt(void)
 311 {
 312         __pit_init(0, 0x30); /* mode 0 */
 313 }
 314
 315 void stop_timer_interrupt(void)
 316 {
 317         char *name;
 318         if (hpet_address) {
 319                 name = "HPET";
 320                 hpet_timer_stop_set_go(0);
 321         } else {
 322                 name = "PIT";
 323                 pit_stop_interrupt();
 324         }
 325         printk(KERN_INFO "timer: %s interrupt stopped.\n", name);
 326 }
 327
 328 static struct irqaction irq0 = {
 329         .handler        = timer_interrupt,
 330         .flags          = IRQF_DISABLED | IRQF_IRQPOLL | IRQF_NOBALANCING,
 331         .mask           = CPU_MASK_NONE,
 332         .name           = "timer"
 333 };
 334
 335 void __init time_init(void)
 336 {
 337         if (nohpet)
 338                 hpet_address = 0;
 339
 340         if (hpet_arch_init())
 341                 hpet_address = 0;
 342
 343         if (hpet_use_timer) {
 344                 /* set tick_nsec to use the proper rate for HPET */
 345                 tick_nsec = TICK_NSEC_HPET;
 346                 timename = "HPET";
 347         } else {
 348                 pit_init();
 349                 timename = "PIT";
 350         }
 351
 352         tsc_calibrate();
 353
 354         cpu_khz = tsc_khz;
 355         if (cpu_has(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_CONSTANT_TSC) &&
 356                 boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
 357                 boot_cpu_data.x86 == 16)
 358                 cpu_khz = tsc_calibrate_cpu_khz();
 359
 360         if (unsynchronized_tsc())
 361                 mark_tsc_unstable("TSCs unsynchronized");
 362
 363         if (cpu_has(&boot_cpu_data, X86_FEATURE_RDTSCP))
 364                 vgetcpu_mode = VGETCPU_RDTSCP;
 365         else
 366                 vgetcpu_mode = VGETCPU_LSL;
 367
 368         set_cyc2ns_scale(tsc_khz);
 369         printk(KERN_INFO "time.c: Detected %d.%03d MHz processor.\n",
 370                 cpu_khz / 1000, cpu_khz % 1000);
 371         init_tsc_clocksource();
 372
 373         setup_irq(0, &irq0);
 374 }
 375
 376 /*
 377  * sysfs support for the timer.
 378  */
 379
 380 static int timer_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 381 {
 382         return 0;
 383 }
 384
 385 static int timer_resume(struct sys_device *dev)
 386 {
 387         if (hpet_address)
 388                 hpet_reenable();
 389         else
 390                 i8254_timer_resume();
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 static struct sysdev_class timer_sysclass = {
 395         .resume = timer_resume,
 396         .suspend = timer_suspend,
 397         set_kset_name("timer"),
 398 };
 399
 400 /* XXX this sysfs stuff should probably go elsewhere later -john */
 401 static struct sys_device device_timer = {
 402         .id     = 0,
 403         .cls    = &timer_sysclass,
 404 };
 405
 406 static int time_init_device(void)
 407 {
 408         int error = sysdev_class_register(&timer_sysclass);
 409         if (!error)
 410                 error = sysdev_register(&device_timer);
 411         return error;
 412 }
 413
 414 device_initcall(time_init_device);