linux内核calibrate_delay函数实现分析
calibrate_delay（）函数可以计算出cpu在一秒钟内执行了多少次一个极短的循环，最终计算出来的值赋给变量loop_per_jiffs，经过处理后得到BogoMIPS 值，Bogo是Bogus(伪)的意思，MIPS是millions of instructions per second(百万条指令每秒)的缩写。这样我们就知道了其实这个函数是linux内核中一个cpu性能测试函数。对于内核延时函数，关键点就是loop_per_jiffs,udelay函数就是利用这个变量计算出自己延时所需要的短循环。来实现微秒级延时。由于内核对这个数值的要求不高，所以内 核使用了一个十分简单而有效的算法用于得到这个值。如果你想了解自己机器的BogoMIPS，你可以察看 /proc/cpuinfo文件中的bogomips。让我们一起来看看 calibrate_delay函数是怎么完成工作的。
下面是2.6.21版本内核下calibrate_delay的源代码，这个函数是在内核启动函数start_kernel中调用。
108 /*
109 * This is the number of bits of precision for the loops_per_jiffy. Each
110 * bit takes on average 1.5/HZ seconds. This (like the original) is a little
111 * better than 1%
112 */
113 #define LPS_PREC 8
114
115 void __devinit calibrate_delay(void)
116 {
117 unsigned long ticks, loopbit;
118 int lps_precision = LPS_PREC;
119
120 if (preset_lpj) {
121 loops_per_jiffy = preset_lpj;
122 printk("Calibrating delay loop (skipped)... "
123 "%lu.%02lu BogoMIPS preset\n",
124 loops_per_jiffy/(500000/HZ),
125 (loops_per_jiffy/(5000/HZ)) % 100);
126 } else if ((loops_per_jiffy = calibrate_delay_direct()) != 0) {
127 printk("Calibrating delay using timer specific routine.. ");
128 printk("%lu.%02lu BogoMIPS (lpj=%lu)\n",
129 loops_per_jiffy/(500000/HZ),
130 (loops_per_jiffy/(5000/HZ)) % 100,
131 loops_per_jiffy);
132 } else {
133 loops_per_jiffy = (1<<12);
134
135 printk(KERN_DEBUG "Calibrating delay loop... ");
136 while ((loops_per_jiffy <<= 1) != 0) {
137 /* wait for "start of" clock tick */
138 ticks = jiffies;
139 while (ticks == jiffies)
140 /* nothing */;
141 /* Go .. */
142 ticks = jiffies;
143 __delay(loops_per_jiffy);
144 ticks = jiffies - ticks;
145 if (ticks)
146 break;
147 }
148
149 /*
150 * Do a binary approximation to get loops_per_jiffy set to
151 * equal one clock (up to lps_precision bits)
152 */
153 loops_per_jiffy >>= 1;
154 loopbit = loops_per_jiffy;
155 while (lps_precision-- && (loopbit >>= 1)) {
156 loops_per_jiffy |= loopbit;
157 ticks = jiffies;
158 while (ticks == jiffies)
159 /* nothing */;
160 ticks = jiffies;
161 __delay(loops_per_jiffy);
162 if (jiffies != ticks) /* longer than 1 tick */
163 loops_per_jiffy &= ~loopbit;
164 }
165
166 /* Round the value and print it */
167 printk("%lu.%02lu BogoMIPS (lpj=%lu)\n",
168 loops_per_jiffy/(500000/HZ),
169 (loops_per_jiffy/(5000/HZ)) % 100,
170 loops_per_jiffy);
171 }
172
173 }
118行 定义计算BogoMIPS的精度变量lps_precision，这个值越大，则计算出的lpj以及BogoMIPS越精确。
120行 present_lpj是内核一个启动参数，可以在内核启动时指定该值大小，从而指定lpj值，这里我们不指定，而是内核自己计算，所以lps_precision=0，不走该分支
126行 调用calibrate_delay_direct来计算lpj值，这个函数特定于不同cpu平台实现，利用cpu的计数器来实现，查看这个函数实现，比如x86就利用rdtscll来读取tsc时间戳计数器来实现，但是该内核下mips没有实现利用计数器的函数，虽然mips处理器cp0的9号寄存器可以作为高精度计数器来使用。所以mips下宏ARCH_HAS_READ_CURRENT_TIMER为0，条件编译，calibrate_delay_direct直接返回0.跳到下一分支。
133行 loops_per_jiffy是该函数核心，为每jiffy执行一个极短的循环的次数，先赋一个初始值。133行-146行，是第一次计算loops_per_jiffy的值，这次计算只是一个粗略的计算，为下面的计算打好基础。
136行，loops_per_jiffy每次循环增大一倍。
137行-142行，这里是用于等待一个新的定时器滴答的开始。也算是验证一下处理器时钟中断是否正常产生。产生时钟中断，jiffy增长1个，则跳出循环，往下执行。
142行-146行，在一个滴答的开始时， 立即重复执行一个极短的循环，当一个滴答结束时，这个循环执行了多少次就是我们要求的初步的loops_per_jiffy的值。 也就是当重复短循环结束后如果jiffs增加，则说明这个循环次数是一个jiffy短循环次数估值，如果jiffy没有增加，则loops_per_jiffy再翻倍测试。
这 个值误差太大，所以我们还要经过第二次计算。这里还要注意的是通过上面的分析,我们可以知道更加精确的loops_per_jiffy的值应该在现在的值与上次值也就是它的一半之间。149行-164行 这里开始就是第二次计算了。它用经典的折半查找法在我们上面所说的范围内计算出了更精确的loops_per_jiffy的值。
153行 确定折半查找范围的最小值，就是上面粗略计算出来loop_per_jiffy的一半，把它称为起点。
154行 定义查找范围loopbit，这样我们就可以看到更精确的loop_per_jiffy值在“起点”与“起点加范围（终点）”之间。
156行 进入循环，将查找范围减半，也就是loop_per_jiffy加loopbit。
157行-162行 跟前面算法一样测试，在重复循环后，如果jiffy不变，也就是jiffy=ticks。说明现在的loop_per_jiffy延时过短，那么精确的loop_per_jiffy应该比现在的loop_per_jiffy（也就是粗略计算值和它一半值的中间值）大，再次进入循环。loop_per_jiffy再增加它和粗略值的距离的一半，它将是通过不断的折半方式向前增大。直到jiffy不等于ticks，这说明延时过长，说明 loops_per_jiffy的值大了，163行将loop_per_jiffy的值重新返回原起点，当再次进入循环，由于范围减半，故可以达到减小的效果。通过不断折半向下减小。
但是从这里我们可以看出它好像是个死循环，所以加入了lps_precision变量，来控制循环，即LPS_PREC越大， 循环次数越多，越精确。总的说来，它首先将loop_per_jiffy的值定为原估算值的1/2,作为起点值(我这样称呼它),以估算值 为终点值.然后找出起点值到终点值的中间值.用上面相同的方法执行一段时间的延时循环.如果延时超过了一个tick,说明loop_per_jiffy值偏 大,则仍以原起点值为起点值,以原中间值为终点值,以起点值和终点值的中间为中间值继续进行查找,如果没有超过一个tick,说明 loop_per_jiffy偏小,则以原中间值为起点值,以原终点值为终点值继续查找。根据loop_per_jiffy计算出BogoMIPS，并打印。
这就是calibrate_delay函数的实现，这里最终就会产生loop_per_jiffy全部变量来保存单jiffy的短循环数。
udelay实现就利用了lpj这个变量，在delay.h中定义如下：
82 #define __udelay_val cpu_data[raw_smp_processor_id()].udelay_val
83
84 #define udelay(usecs) __udelay((usecs),__udelay_val)
这个__udelay_val就是lpj的值，在start_kernel中调用check_debugs中江lpj的值付给了udelay_val。
udelay实现还需要具体分析。
ndelay和mdelay都是依赖于udelay实现的。mdelay好说就是udelay的1000倍即可。看一下ndelay实现如下：
34 #ifndef ndelay
35 #define ndelay(x) udelay(((x)+999)/1000)
36 #endif
从这个实现看，在mips架构下没有实现ndelay，ndelay并不能精确到纳秒。