sys/sparc64/sparc64/tick.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2001 Jake Burkholder.
   3  * Copyright (c) 2005, 2008 Marius Strobl <marius@FreeBSD.org>
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  *
  15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  25  * SUCH DAMAGE.
  26  */
  27
  28 #include <sys/cdefs.h>
  29 __FBSDID("$FreeBSD$");
  30
  31 #include <sys/param.h>
  32 #include <sys/systm.h>
  33 #include <sys/kernel.h>
  34 #include <sys/lock.h>
  35 #include <sys/mutex.h>
  36 #include <sys/pcpu.h>
  37 #include <sys/proc.h>
  38 #include <sys/sched.h>
  39 #include <sys/smp.h>
  40 #include <sys/sysctl.h>
  41 #include <sys/timeet.h>
  42 #include <sys/timetc.h>
  43
  44 #include <dev/ofw/openfirm.h>
  45
  46 #include <vm/vm.h>
  47 #include <vm/pmap.h>
  48
  49 #include <machine/cpu.h>
  50 #include <machine/frame.h>
  51 #include <machine/intr_machdep.h>
  52 #include <machine/smp.h>
  53 #include <machine/tick.h>
  54 #include <machine/ver.h>
  55
  56 #define TICK_QUALITY_MP 10
  57 #define TICK_QUALITY_UP 1000
  58
  59 static SYSCTL_NODE(_machdep, OID_AUTO, tick, CTLFLAG_RD, 0, "tick statistics");
  60
  61 static int adjust_edges = 0;
  62 SYSCTL_INT(_machdep_tick, OID_AUTO, adjust_edges, CTLFLAG_RD, &adjust_edges,
  63     0, "total number of times tick interrupts got more than 12.5% behind");
  64
  65 static int adjust_excess = 0;
  66 SYSCTL_INT(_machdep_tick, OID_AUTO, adjust_excess, CTLFLAG_RD, &adjust_excess,
  67     0, "total number of ignored tick interrupts");
  68
  69 static int adjust_missed = 0;
  70 SYSCTL_INT(_machdep_tick, OID_AUTO, adjust_missed, CTLFLAG_RD, &adjust_missed,
  71     0, "total number of missed tick interrupts");
  72
  73 static int adjust_ticks = 0;
  74 SYSCTL_INT(_machdep_tick, OID_AUTO, adjust_ticks, CTLFLAG_RD, &adjust_ticks,
  75     0, "total number of tick interrupts with adjustment");
  76
  77 u_int tick_et_use_stick = 0;
  78 SYSCTL_INT(_machdep_tick, OID_AUTO, tick_et_use_stick, CTLFLAG_RD,
  79     &tick_et_use_stick, 0, "tick event timer uses STICK instead of TICK");
  80
  81 typedef uint64_t rd_tick_t(void);
  82 static rd_tick_t *rd_tick;
  83 typedef void wr_tick_cmpr_t(uint64_t);
  84 static wr_tick_cmpr_t *wr_tick_cmpr;
  85
  86 static struct timecounter stick_tc;
  87 static struct eventtimer tick_et;
  88 static struct timecounter tick_tc;
  89
  90 #ifdef SMP
  91 static timecounter_get_t stick_get_timecount_mp;
  92 #endif
  93 static timecounter_get_t stick_get_timecount_up;
  94 static rd_tick_t stick_rd;
  95 static wr_tick_cmpr_t stick_wr_cmpr;
  96 static int tick_et_start(struct eventtimer *et, sbintime_t first,
  97     sbintime_t period);
  98 static int tick_et_stop(struct eventtimer *et);
  99 #ifdef SMP
 100 static timecounter_get_t tick_get_timecount_mp;
 101 #endif
 102 static timecounter_get_t tick_get_timecount_up;
 103 static void tick_intr(struct trapframe *tf);
 104 static inline void tick_process(struct trapframe *tf);
 105 static rd_tick_t tick_rd;
 106 static wr_tick_cmpr_t tick_wr_cmpr;
 107 static wr_tick_cmpr_t tick_wr_cmpr_bbwar;
 108 static uint64_t tick_cputicks(void);
 109
 110 static uint64_t
 111 stick_rd(void)
 112 {
 113
 114         return (rdstick());
 115 }
 116
 117 static void
 118 stick_wr_cmpr(uint64_t tick)
 119 {
 120
 121         wrstickcmpr(tick, 0);
 122 }
 123
 124 static uint64_t
 125 tick_rd(void)
 126 {
 127
 128         return (rd(tick));
 129 }
 130
 131 static void
 132 tick_wr_cmpr(uint64_t tick_cmpr)
 133 {
 134
 135         wrtickcmpr(tick_cmpr, 0);
 136 }
 137
 138 static void
 139 tick_wr_cmpr_bbwar(uint64_t tick_cmpr)
 140 {
 141
 142         wrtickcmpr_bbwar(tick_cmpr, 0);
 143 }
 144
 145 static uint64_t
 146 tick_cputicks(void)
 147 {
 148
 149         return (rd(tick));
 150 }
 151
 152 void
 153 cpu_initclocks(void)
 154 {
 155         uint32_t clock, sclock;
 156
 157         clock = PCPU_GET(clock);
 158         sclock = 0;
 159         if (PCPU_GET(impl) == CPU_IMPL_SPARC64V ||
 160             PCPU_GET(impl) >= CPU_IMPL_ULTRASPARCIII) {
 161                 if (OF_getprop(OF_peer(0), "stick-frequency", &sclock,
 162                     sizeof(sclock)) == -1) {
 163                         panic("%s: could not determine STICK frequency",
 164                             __func__);
 165                 }
 166         }
 167         /*
 168          * Given that the STICK timers typically are driven at rather low
 169          * frequencies they shouldn't be used except when really necessary.
 170          */
 171         if (tick_et_use_stick != 0) {
 172                 rd_tick = stick_rd;
 173                 wr_tick_cmpr = stick_wr_cmpr;
 174                 /*
 175                  * We don't provide a CPU ticker as long as the frequency
 176                  * supplied isn't actually used per-CPU.
 177                  */
 178         } else {
 179                 rd_tick = tick_rd;
 180                 if (PCPU_GET(impl) >= CPU_IMPL_ULTRASPARCI &&
 181                     PCPU_GET(impl) < CPU_IMPL_ULTRASPARCIII)
 182                         wr_tick_cmpr = tick_wr_cmpr_bbwar;
 183                 else
 184                         wr_tick_cmpr = tick_wr_cmpr;
 185                 set_cputicker(tick_cputicks, clock, 0);
 186         }
 187         intr_setup(PIL_TICK, tick_intr, -1, NULL, NULL);
 188
 189         /*
 190          * Initialize the (S)TICK-based timecounter(s).
 191          * Note that we (try to) sync the (S)TICK timers of APs with the BSP
 192          * during their startup but not afterwards.  The resulting drift can
 193          * cause problems when the time is calculated based on (S)TICK values
 194          * read on different CPUs.  Thus we always read the register on the
 195          * BSP (if necessary via an IPI as sched_bind(9) isn't available in
 196          * all circumstances) and use a low quality for the otherwise high
 197          * quality (S)TICK timers in the MP case.
 198          */
 199         tick_tc.tc_get_timecount = tick_get_timecount_up;
 200         tick_tc.tc_counter_mask = ~0u;
 201         tick_tc.tc_frequency = clock;
 202         tick_tc.tc_name = "tick";
 203         tick_tc.tc_quality = TICK_QUALITY_UP;
 204 #ifdef SMP
 205         if (cpu_mp_probe()) {
 206                 tick_tc.tc_get_timecount = tick_get_timecount_mp;
 207                 tick_tc.tc_quality = TICK_QUALITY_MP;
 208         }
 209 #endif
 210         tc_init(&tick_tc);
 211         if (sclock != 0) {
 212                 stick_tc.tc_get_timecount = stick_get_timecount_up;
 213                 stick_tc.tc_counter_mask = ~0u;
 214                 stick_tc.tc_frequency = sclock;
 215                 stick_tc.tc_name = "stick";
 216                 stick_tc.tc_quality = TICK_QUALITY_UP;
 217 #ifdef SMP
 218                 if (cpu_mp_probe()) {
 219                         stick_tc.tc_get_timecount = stick_get_timecount_mp;
 220                         stick_tc.tc_quality = TICK_QUALITY_MP;
 221                 }
 222 #endif
 223                 tc_init(&stick_tc);
 224         }
 225         tick_et.et_name = tick_et_use_stick ? "stick" : "tick";
 226         tick_et.et_flags = ET_FLAGS_PERIODIC | ET_FLAGS_ONESHOT |
 227             ET_FLAGS_PERCPU;
 228         tick_et.et_quality = 1000;
 229         tick_et.et_frequency = tick_et_use_stick ? sclock : clock;
 230         tick_et.et_min_period = 0x00010000LLU; /* To be safe. */
 231         tick_et.et_max_period = (0xfffffffeLLU << 32) / tick_et.et_frequency;
 232         tick_et.et_start = tick_et_start;
 233         tick_et.et_stop = tick_et_stop;
 234         tick_et.et_priv = NULL;
 235         et_register(&tick_et);
 236
 237         cpu_initclocks_bsp();
 238 }
 239
 240 static inline void
 241 tick_process(struct trapframe *tf)
 242 {
 243         struct trapframe *oldframe;
 244         struct thread *td;
 245
 246         td = curthread;
 247         td->td_intr_nesting_level++;
 248         critical_enter();
 249         if (tick_et.et_active) {
 250                 oldframe = td->td_intr_frame;
 251                 td->td_intr_frame = tf;
 252                 tick_et.et_event_cb(&tick_et, tick_et.et_arg);
 253                 td->td_intr_frame = oldframe;
 254         }
 255         td->td_intr_nesting_level--;
 256         critical_exit();
 257 }
 258
 259 static void
 260 tick_intr(struct trapframe *tf)
 261 {
 262         u_long adj, ref, tick, tick_increment;
 263         long delta;
 264         register_t s;
 265         int count;
 266
 267         tick_increment = PCPU_GET(tickincrement);
 268         if (tick_increment != 0) {
 269                 /*
 270                  * NB: the sequence of reading the (S)TICK register,
 271                  * calculating the value of the next tick and writing it to
 272                  * the (S)TICK_COMPARE register must not be interrupted, not
 273                  * even by an IPI, otherwise a value that is in the past could
 274                  * be written in the worst case and thus causing the periodic
 275                  * timer to stop.
 276                  */
 277                 s = intr_disable();
 278                 adj = PCPU_GET(tickadj);
 279                 tick = rd_tick();
 280                 wr_tick_cmpr(tick + tick_increment - adj);
 281                 intr_restore(s);
 282                 ref = PCPU_GET(tickref);
 283                 delta = tick - ref;
 284                 count = 0;
 285                 while (delta >= tick_increment) {
 286                         tick_process(tf);
 287                         delta -= tick_increment;
 288                         ref += tick_increment;
 289                         if (adj != 0)
 290                                 adjust_ticks++;
 291                         count++;
 292                 }
 293                 if (count > 0) {
 294                         adjust_missed += count - 1;
 295                         if (delta > (tick_increment >> 3)) {
 296                                 if (adj == 0)
 297                                         adjust_edges++;
 298                                 adj = tick_increment >> 4;
 299                         } else
 300                                 adj = 0;
 301                 } else {
 302                         adj = 0;
 303                         adjust_excess++;
 304                 }
 305                 PCPU_SET(tickref, ref);
 306                 PCPU_SET(tickadj, adj);
 307         } else
 308                 tick_process(tf);
 309 }
 310
 311 static u_int
 312 stick_get_timecount_up(struct timecounter *tc)
 313 {
 314
 315         return ((u_int)rdstick());
 316 }
 317
 318 static u_int
 319 tick_get_timecount_up(struct timecounter *tc)
 320 {
 321
 322         return ((u_int)rd(tick));
 323 }
 324
 325 #ifdef SMP
 326 static u_int
 327 stick_get_timecount_mp(struct timecounter *tc)
 328 {
 329         u_long stick;
 330
 331         sched_pin();
 332         if (curcpu == 0)
 333                 stick = rdstick();
 334         else
 335                 ipi_wait(ipi_rd(0, tl_ipi_stick_rd, &stick));
 336         sched_unpin();
 337         return (stick);
 338 }
 339
 340 static u_int
 341 tick_get_timecount_mp(struct timecounter *tc)
 342 {
 343         u_long tick;
 344
 345         sched_pin();
 346         if (curcpu == 0)
 347                 tick = rd(tick);
 348         else
 349                 ipi_wait(ipi_rd(0, tl_ipi_tick_rd, &tick));
 350         sched_unpin();
 351         return (tick);
 352 }
 353 #endif
 354
 355 static int
 356 tick_et_start(struct eventtimer *et, sbintime_t first, sbintime_t period)
 357 {
 358         u_long base, div, fdiv;
 359         register_t s;
 360
 361         if (period != 0)
 362                 div = (tick_et.et_frequency * period) >> 32;
 363         else
 364                 div = 0;
 365         if (first != 0)
 366                 fdiv = (tick_et.et_frequency * first) >> 32;
 367         else
 368                 fdiv = div;
 369         PCPU_SET(tickincrement, div);
 370
 371         /*
 372          * Try to make the (S)TICK interrupts as synchronously as possible
 373          * on all CPUs to avoid inaccuracies for migrating processes.  Leave
 374          * out one tick to make sure that it is not missed.
 375          */
 376         s = intr_disable();
 377         base = rd_tick();
 378         if (div != 0) {
 379                 PCPU_SET(tickadj, 0);
 380                 base = roundup(base, div);
 381         }
 382         PCPU_SET(tickref, base);
 383         wr_tick_cmpr(base + fdiv);
 384         intr_restore(s);
 385         return (0);
 386 }
 387
 388 static int
 389 tick_et_stop(struct eventtimer *et)
 390 {
 391
 392         PCPU_SET(tickincrement, 0);
 393         tick_stop(PCPU_GET(impl));
 394         return (0);
 395 }
 396
 397 void
 398 tick_clear(u_int cpu_impl)
 399 {
 400
 401         if (cpu_impl == CPU_IMPL_SPARC64V ||
 402             cpu_impl >= CPU_IMPL_ULTRASPARCIII)
 403                 wrstick(0, 0);
 404         wrpr(tick, 0, 0);
 405 }
 406
 407 void
 408 tick_stop(u_int cpu_impl)
 409 {
 410
 411         if (cpu_impl == CPU_IMPL_SPARC64V ||
 412             cpu_impl >= CPU_IMPL_ULTRASPARCIII)
 413                 wrstickcmpr(1L << 63, 0);
 414         wrtickcmpr(1L << 63, 0);
 415 }