Per-cpu timer control for oprofile sampling
[akaros.git] / kern / src / time.c
1 #include <arch/arch.h>
2 #include <time.h>
3 #include <stdio.h>
4 #include <schedule.h>
5 #include <multiboot.h>
6 #include <pmap.h>
7 #include <smp.h>
8
9 /* Determines the overhead of tsc timing.  Note the start/stop calls are
10  * inlined, so we're trying to determine the lowest amount of overhead
11  * attainable by using the TSC (or whatever timing source).
12  *
13  * For more detailed TSC measurements, use test_rdtsc() in k/a/i/rdtsc_test.c */
14 void train_timing() 
15 {
16         uint64_t min_overhead = UINT64_MAX;
17         uint64_t max_overhead = 0;
18         uint64_t time, diff;
19         int8_t irq_state = 0;
20
21         /* Reset this, in case we run it again.  The use of start/stop to determine
22          * the overhead relies on timing_overhead being 0. */
23         system_timing.timing_overhead = 0;
24         /* timing might use cpuid, in which case we warm it up to avoid some extra
25          * variance */
26         time = start_timing();
27         diff = stop_timing(time);
28         time = start_timing();
29         diff = stop_timing(time);
30         time = start_timing();
31         diff = stop_timing(time);
32         disable_irqsave(&irq_state);
33         for (int i = 0; i < 10000; i++) {
34                 time = start_timing();
35                 diff = stop_timing(time);
36                 min_overhead = MIN(min_overhead, diff);
37                 max_overhead = MAX(max_overhead, diff);
38         }
39         enable_irqsave(&irq_state);
40         system_timing.timing_overhead = min_overhead;
41         printk("TSC overhead (Min: %llu, Max: %llu)\n", min_overhead, max_overhead);
42 }
43
44 void udelay_sched(uint64_t usec)
45 {
46         struct timer_chain *tchain = &per_cpu_info[core_id()].tchain;
47         struct alarm_waiter a_waiter;
48         init_awaiter(&a_waiter, 0);
49         set_awaiter_rel(&a_waiter, usec);
50         set_alarm(tchain, &a_waiter);
51         sleep_on_awaiter(&a_waiter);
52 }
53
54 /* Convenience wrapper called when a core's timer interrupt goes off.  Not to be
55  * confused with global timers (like the PIC).  Do not put your code here.  If
56  * you want something to happen in the future, set an alarm. */
57 void timer_interrupt(struct hw_trapframe *hw_tf, void *data)
58 {
59         __trigger_tchain(&per_cpu_info[core_id()].tchain, hw_tf);
60 }
61
62 /* We can overflow/wraparound when we multiply up, but we have to divide last,
63  * or else we lose precision.  If we're too big and will overflow, we'll
64  * sacrifice precision for correctness, and degrade to the next lower level
65  * (losing 3 digits worth).  The recursive case shouldn't overflow, since it
66  * called something that scaled down the tsc_time by more than 1000. */
67 uint64_t tsc2sec(uint64_t tsc_time)
68 {
69         return tsc_time / system_timing.tsc_freq;
70 }
71
72 uint64_t tsc2msec(uint64_t tsc_time)
73 {
74         if (mult_will_overflow_u64(tsc_time, 1000))
75                 return tsc2sec(tsc_time) * 1000;
76         else 
77                 return (tsc_time * 1000) / system_timing.tsc_freq;
78 }
79
80 uint64_t tsc2usec(uint64_t tsc_time)
81 {
82         if (mult_will_overflow_u64(tsc_time, 1000000))
83                 return tsc2msec(tsc_time) * 1000;
84         else
85                 return (tsc_time * 1000000) / system_timing.tsc_freq;
86 }
87
88 uint64_t tsc2nsec(uint64_t tsc_time)
89 {
90         if (mult_will_overflow_u64(tsc_time, 1000000000))
91                 return tsc2usec(tsc_time) * 1000;
92         else
93                 return (tsc_time * 1000000000) / system_timing.tsc_freq;
94 }
95
96 uint64_t sec2tsc(uint64_t sec)
97 {
98         if (mult_will_overflow_u64(sec, system_timing.tsc_freq)) {
99                 /* in this case, we simply can't express the number of ticks */
100                 warn("Wraparound in sec2tsc(), rounding up");
101                 return (uint64_t)(-1);
102         } else {
103                 return sec * system_timing.tsc_freq;
104         }
105 }
106
107 uint64_t msec2tsc(uint64_t msec)
108 {
109         if (mult_will_overflow_u64(msec, system_timing.tsc_freq))
110                 return sec2tsc(msec / 1000);
111         else
112                 return (msec * system_timing.tsc_freq) / 1000;
113 }
114
115 uint64_t usec2tsc(uint64_t usec)
116 {
117         if (mult_will_overflow_u64(usec, system_timing.tsc_freq))
118                 return msec2tsc(usec / 1000);
119         else
120                 return (usec * system_timing.tsc_freq) / 1000000;
121 }
122
123 uint64_t nsec2tsc(uint64_t nsec)
124 {
125         if (mult_will_overflow_u64(nsec, system_timing.tsc_freq))
126                 return usec2tsc(nsec / 1000);
127         else
128                 return (nsec * system_timing.tsc_freq) / 1000000000;
129 }
130
131 uint64_t epoch_seconds(void)
132 {
133         /* TODO: figure out what epoch time TSC == 0 is */
134         uint64_t boot_sec = 1242129600; /* nanwan's birthday */
135         return tsc2sec(read_tsc()) + boot_sec;
136 }
137
138 void tsc2timespec(uint64_t tsc_time, struct timespec *ts)
139 {
140         ts->tv_sec = tsc2sec(tsc_time);
141         /* subtract off everything but the remainder */
142         tsc_time -= sec2tsc(ts->tv_sec);
143         ts->tv_nsec = tsc2nsec(tsc_time);
144 }