arch/powerpc/kernel/time.c

   1 /*
   2  * Common time routines among all ppc machines.
   3  *
   4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
   5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
   6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
   7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
   8  *
   9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
  10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
  11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
  12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
  13  * on SMP then, nap and doze are OK).
  14  *
  15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
  16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
  17  *
  18  * TODO (not necessarily in this file):
  19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
  20  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
  21  * against the Titan chip's clock.)
  22  * - for astronomical applications: add a new function to get
  23  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
  24  * a new timestamp format and a good name.
  25  *
  26  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
  27  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
  28  *
  29  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
  30  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
  31  *      as published by the Free Software Foundation; either version
  32  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
  33  */
  34
  35 #include <linux/errno.h>
  36 #include <linux/module.h>
  37 #include <linux/sched.h>
  38 #include <linux/kernel.h>
  39 #include <linux/param.h>
  40 #include <linux/string.h>
  41 #include <linux/mm.h>
  42 #include <linux/interrupt.h>
  43 #include <linux/timex.h>
  44 #include <linux/kernel_stat.h>
  45 #include <linux/time.h>
  46 #include <linux/init.h>
  47 #include <linux/profile.h>
  48 #include <linux/cpu.h>
  49 #include <linux/security.h>
  50 #include <linux/percpu.h>
  51 #include <linux/rtc.h>
  52 #include <linux/jiffies.h>
  53 #include <linux/posix-timers.h>
  54 #include <linux/irq.h>
  55
  56 #include <asm/io.h>
  57 #include <asm/processor.h>
  58 #include <asm/nvram.h>
  59 #include <asm/cache.h>
  60 #include <asm/machdep.h>
  61 #include <asm/uaccess.h>
  62 #include <asm/time.h>
  63 #include <asm/prom.h>
  64 #include <asm/irq.h>
  65 #include <asm/div64.h>
  66 #include <asm/smp.h>
  67 #include <asm/vdso_datapage.h>
  68 #include <asm/firmware.h>
  69 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
  70 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
  71 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
  72 #endif
  73
  74 /* powerpc clocksource/clockevent code */
  75
  76 #include <linux/clockchips.h>
  77 #include <linux/clocksource.h>
  78
  79 static cycle_t rtc_read(void);
  80 static struct clocksource clocksource_rtc = {
  81         .name         = "rtc",
  82         .rating       = 400,
  83         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  84         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  85         .shift        = 22,
  86         .mult         = 0,      /* To be filled in */
  87         .read         = rtc_read,
  88 };
  89
  90 static cycle_t timebase_read(void);
  91 static struct clocksource clocksource_timebase = {
  92         .name         = "timebase",
  93         .rating       = 400,
  94         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  95         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  96         .shift        = 22,
  97         .mult         = 0,      /* To be filled in */
  98         .read         = timebase_read,
  99 };
 100
 101 #define DECREMENTER_MAX 0x7fffffff
 102
 103 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 104                                       struct clock_event_device *dev);
 105 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 106                                  struct clock_event_device *dev);
 107
 108 static struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
 109        .name           = "decrementer",
 110        .rating         = 200,
 111        .shift          = 16,
 112        .mult           = 0,     /* To be filled in */
 113        .irq            = 0,
 114        .set_next_event = decrementer_set_next_event,
 115        .set_mode       = decrementer_set_mode,
 116        .features       = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
 117 };
 118
 119 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, decrementers);
 120 void init_decrementer_clockevent(void);
 121 static DEFINE_PER_CPU(u64, decrementer_next_tb);
 122
 123 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 124 static unsigned long __initdata iSeries_recal_titan;
 125 static signed long __initdata iSeries_recal_tb;
 126
 127 /* Forward declaration is only needed for iSereis compiles */
 128 void __init clocksource_init(void);
 129 #endif
 130
 131 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
 132
 133 #ifdef CONFIG_PPC64
 134 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
 135 #else
 136 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
 137 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
 138 #endif
 139
 140 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
 141 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
 142 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
 143 unsigned long tb_ticks_per_sec;
 144 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
 145 u64 tb_to_xs;
 146 unsigned tb_to_us;
 147
 148 #define TICKLEN_SCALE   TICK_LENGTH_SHIFT
 149 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
 150 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
 151
 152 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
 153    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
 154 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
 155
 156 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
 157 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
 158
 159 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
 160 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
 161 static unsigned long boot_tb __read_mostly;
 162
 163 struct gettimeofday_struct do_gtod;
 164
 165 extern struct timezone sys_tz;
 166 static long timezone_offset;
 167
 168 unsigned long ppc_proc_freq;
 169 EXPORT_SYMBOL(ppc_proc_freq);
 170 unsigned long ppc_tb_freq;
 171
 172 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
 173 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
 174
 175 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
 176 /*
 177  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
 178  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
 179  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
 180  */
 181 u64 __cputime_jiffies_factor;
 182 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
 183 u64 __cputime_msec_factor;
 184 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
 185 u64 __cputime_sec_factor;
 186 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
 187 u64 __cputime_clockt_factor;
 188 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
 189
 190 static void calc_cputime_factors(void)
 191 {
 192         struct div_result res;
 193
 194         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 195         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
 196         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 197         __cputime_msec_factor = res.result_low;
 198         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 199         __cputime_sec_factor = res.result_low;
 200         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 201         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
 202 }
 203
 204 /*
 205  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
 206  */
 207 static u64 read_purr(void)
 208 {
 209         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 210                 return mfspr(SPRN_PURR);
 211         return mftb();
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the purr
 216  */
 217 static u64 read_spurr(u64 purr)
 218 {
 219         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
 220                 return mfspr(SPRN_SPURR);
 221         return purr;
 222 }
 223
 224 /*
 225  * Account time for a transition between system, hard irq
 226  * or soft irq state.
 227  */
 228 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
 229 {
 230         u64 now, nowscaled, delta, deltascaled;
 231         unsigned long flags;
 232
 233         local_irq_save(flags);
 234         now = read_purr();
 235         delta = now - get_paca()->startpurr;
 236         get_paca()->startpurr = now;
 237         nowscaled = read_spurr(now);
 238         deltascaled = nowscaled - get_paca()->startspurr;
 239         get_paca()->startspurr = nowscaled;
 240         if (!in_interrupt()) {
 241                 /* deltascaled includes both user and system time.
 242                  * Hence scale it based on the purr ratio to estimate
 243                  * the system time */
 244                 deltascaled = deltascaled * get_paca()->system_time /
 245                         (get_paca()->system_time + get_paca()->user_time);
 246                 delta += get_paca()->system_time;
 247                 get_paca()->system_time = 0;
 248         }
 249         account_system_time(tsk, 0, delta);
 250         get_paca()->purrdelta = delta;
 251         account_system_time_scaled(tsk, deltascaled);
 252         get_paca()->spurrdelta = deltascaled;
 253         local_irq_restore(flags);
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
 258  * by the exception entry and exit code to the generic process
 259  * user and system time records.
 260  * Must be called with interrupts disabled.
 261  */
 262 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
 263 {
 264         cputime_t utime, utimescaled;
 265
 266         utime = get_paca()->user_time;
 267         get_paca()->user_time = 0;
 268         account_user_time(tsk, utime);
 269
 270         /* Estimate the scaled utime by scaling the real utime based
 271          * on the last spurr to purr ratio */
 272         utimescaled = utime * get_paca()->spurrdelta / get_paca()->purrdelta;
 273         get_paca()->spurrdelta = get_paca()->purrdelta = 0;
 274         account_user_time_scaled(tsk, utimescaled);
 275 }
 276
 277 /*
 278  * Stuff for accounting stolen time.
 279  */
 280 struct cpu_purr_data {
 281         int     initialized;                    /* thread is running */
 282         u64     tb;                     /* last TB value read */
 283         u64     purr;                   /* last PURR value read */
 284         u64     spurr;                  /* last SPURR value read */
 285 };
 286
 287 /*
 288  * Each entry in the cpu_purr_data array is manipulated only by its
 289  * "owner" cpu -- usually in the timer interrupt but also occasionally
 290  * in process context for cpu online.  As long as cpus do not touch
 291  * each others' cpu_purr_data, disabling local interrupts is
 292  * sufficient to serialize accesses.
 293  */
 294 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
 295
 296 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
 297 {
 298         unsigned long flags;
 299         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 300
 301         local_irq_save(flags);
 302         p->tb = get_tb_or_rtc();
 303         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
 304         wmb();
 305         p->initialized = 1;
 306         local_irq_restore(flags);
 307 }
 308
 309 /*
 310  * Called during boot when all cpus have come up.
 311  */
 312 void snapshot_timebases(void)
 313 {
 314         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 315                 return;
 316         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
 317 }
 318
 319 /*
 320  * Must be called with interrupts disabled.
 321  */
 322 void calculate_steal_time(void)
 323 {
 324         u64 tb, purr;
 325         s64 stolen;
 326         struct cpu_purr_data *pme;
 327
 328         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 329                 return;
 330         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, smp_processor_id());
 331         if (!pme->initialized)
 332                 return;         /* this can happen in early boot */
 333         tb = mftb();
 334         purr = mfspr(SPRN_PURR);
 335         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
 336         if (stolen > 0)
 337                 account_steal_time(current, stolen);
 338         pme->tb = tb;
 339         pme->purr = purr;
 340 }
 341
 342 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 343 /*
 344  * Must be called before the cpu is added to the online map when
 345  * a cpu is being brought up at runtime.
 346  */
 347 static void snapshot_purr(void)
 348 {
 349         struct cpu_purr_data *pme;
 350         unsigned long flags;
 351
 352         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 353                 return;
 354         local_irq_save(flags);
 355         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, smp_processor_id());
 356         pme->tb = mftb();
 357         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
 358         pme->initialized = 1;
 359         local_irq_restore(flags);
 360 }
 361
 362 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 363
 364 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
 365 #define calc_cputime_factors()
 366 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
 367 #endif
 368
 369 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
 370 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
 371 #endif
 372
 373 /*
 374  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
 375  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
 376  */
 377 void snapshot_timebase(void)
 378 {
 379         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb_or_rtc();
 380         snapshot_purr();
 381 }
 382
 383 void __delay(unsigned long loops)
 384 {
 385         unsigned long start;
 386         int diff;
 387
 388         if (__USE_RTC()) {
 389                 start = get_rtcl();
 390                 do {
 391                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 392                         diff = get_rtcl() - start;
 393                         if (diff < 0)
 394                                 diff += 1000000000;
 395                 } while (diff < loops);
 396         } else {
 397                 start = get_tbl();
 398                 while (get_tbl() - start < loops)
 399                         HMT_low();
 400                 HMT_medium();
 401         }
 402 }
 403 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 404
 405 void udelay(unsigned long usecs)
 406 {
 407         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 408 }
 409 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 410
 411
 412 /*
 413  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
 414  * lock is needed to access and use these values in
 415  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
 416  * reasonable time elapses between changes, there will never
 417  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
 418  * between updates.
 419  */
 420 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
 421                                u64 new_tb_to_xs)
 422 {
 423         unsigned temp_idx;
 424         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
 425
 426         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
 427         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
 428
 429         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 430         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
 431         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 432         smp_mb();
 433         do_gtod.varp = temp_varp;
 434         do_gtod.var_idx = temp_idx;
 435
 436         /*
 437          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 438          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 439          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 440          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 441          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 442          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 443          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 444          * We expect the caller to have done the first increment of
 445          * vdso_data->tb_update_count already.
 446          */
 447         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
 448         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 449         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 450         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
 451         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
 452         smp_wmb();
 453         ++(vdso_data->tb_update_count);
 454 }
 455
 456 #ifdef CONFIG_SMP
 457 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 458 {
 459         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 460
 461         if (in_lock_functions(pc))
 462                 return regs->link;
 463
 464         return pc;
 465 }
 466 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 467 #endif
 468
 469 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 470
 471 /*
 472  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
 473  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
 474  * returned by the service processor for the timebase frequency.
 475  */
 476
 477 static int __init iSeries_tb_recal(void)
 478 {
 479         struct div_result divres;
 480         unsigned long titan, tb;
 481
 482         /* Make sure we only run on iSeries */
 483         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 484                 return -ENODEV;
 485
 486         tb = get_tb();
 487         titan = HvCallXm_loadTod();
 488         if ( iSeries_recal_titan ) {
 489                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
 490                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
 491                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
 492                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
 493                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
 494                 char sign = '+';
 495                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
 496                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
 497
 498                 if ( tick_diff < 0 ) {
 499                         tick_diff = -tick_diff;
 500                         sign = '-';
 501                 }
 502                 if ( tick_diff ) {
 503                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
 504                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
 505                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
 506                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
 507                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
 508                                 calc_cputime_factors();
 509                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
 510                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 511                                 tb_to_xs = divres.result_low;
 512                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
 513                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 514                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
 515                         }
 516                         else {
 517                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
 518                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
 519                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
 520                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
 521                         }
 522                 }
 523         }
 524         iSeries_recal_titan = titan;
 525         iSeries_recal_tb = tb;
 526
 527         /* Called here as now we know accurate values for the timebase */
 528         clocksource_init();
 529         return 0;
 530 }
 531 late_initcall(iSeries_tb_recal);
 532
 533 /* Called from platform early init */
 534 void __init iSeries_time_init_early(void)
 535 {
 536         iSeries_recal_tb = get_tb();
 537         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
 538 }
 539 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
 540
 541 /*
 542  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
 543  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
 544  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
 545  * decrementer is less than the current value in the hardware
 546  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
 547  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
 548  * call will not be needed)
 549  */
 550
 551 /*
 552  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 553  * with interrupts disabled.
 554  */
 555 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 556 {
 557         struct pt_regs *old_regs;
 558         int cpu = smp_processor_id();
 559         struct clock_event_device *evt = &per_cpu(decrementers, cpu);
 560         u64 now;
 561
 562         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 563          * some CPUs will continuue to take decrementer exceptions */
 564         set_dec(DECREMENTER_MAX);
 565
 566 #ifdef CONFIG_PPC32
 567         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 568                 do_IRQ(regs);
 569 #endif
 570
 571         now = get_tb_or_rtc();
 572         if (now < per_cpu(decrementer_next_tb, cpu)) {
 573                 /* not time for this event yet */
 574                 now = per_cpu(decrementer_next_tb, cpu) - now;
 575                 if (now <= DECREMENTER_MAX)
 576                         set_dec((unsigned int)now - 1);
 577                 return;
 578         }
 579         old_regs = set_irq_regs(regs);
 580         irq_enter();
 581
 582         calculate_steal_time();
 583
 584 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 585         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 586                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
 587 #endif
 588
 589         if (evt->event_handler)
 590                 evt->event_handler(evt);
 591         else
 592                 evt->set_next_event(DECREMENTER_MAX, evt);
 593
 594 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 595         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
 596                 process_hvlpevents();
 597 #endif
 598
 599 #ifdef CONFIG_PPC64
 600         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 601         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 602                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
 603                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 604         }
 605 #endif
 606
 607         irq_exit();
 608         set_irq_regs(old_regs);
 609 }
 610
 611 void wakeup_decrementer(void)
 612 {
 613         unsigned long ticks;
 614
 615         /*
 616          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
 617          * so all we need to do is to reset the decrementer.
 618          */
 619         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
 620         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
 621                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
 622         else
 623                 ticks = 1;
 624         set_dec(ticks);
 625 }
 626
 627 #ifdef CONFIG_SMP
 628 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
 629 {
 630         int i;
 631         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
 632
 633         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
 634         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
 635
 636         for_each_possible_cpu(i) {
 637                 if (i == boot_cpuid)
 638                         continue;
 639                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
 640         }
 641 }
 642 #endif
 643
 644 /*
 645  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 646  *
 647  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 648  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 649  * are 64-bit unsigned numbers.
 650  */
 651 unsigned long long sched_clock(void)
 652 {
 653         if (__USE_RTC())
 654                 return get_rtc();
 655         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 656 }
 657
 658 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 659 {
 660         struct device_node *cpu;
 661         const unsigned int *fp;
 662         int found = 0;
 663
 664         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 665         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 666
 667         if (cpu) {
 668                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 669                 if (fp) {
 670                         found = 1;
 671                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 672                 }
 673
 674                 of_node_put(cpu);
 675         }
 676
 677         return found;
 678 }
 679
 680 void __init generic_calibrate_decr(void)
 681 {
 682         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 683
 684         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 685             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 686
 687                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 688                                 "(not found)\n");
 689         }
 690
 691         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 692
 693         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 694             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 695
 696                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 697                                 "(not found)\n");
 698         }
 699
 700 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 701         /* Set the time base to zero */
 702         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
 703         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
 704
 705         /* Clear any pending timer interrupts */
 706         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 707
 708         /* Enable decrementer interrupt */
 709         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
 710 #endif
 711 }
 712
 713 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 714 {
 715         struct rtc_time tm;
 716
 717         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 718                 return 0;
 719
 720         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 721         tm.tm_year -= 1900;
 722         tm.tm_mon -= 1;
 723
 724         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 725 }
 726
 727 unsigned long read_persistent_clock(void)
 728 {
 729         struct rtc_time tm;
 730         static int first = 1;
 731
 732         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 733         if (first) {
 734                 first = 0;
 735                 if (ppc_md.time_init)
 736                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 737
 738                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 739                 if (ppc_md.get_boot_time)
 740                         return ppc_md.get_boot_time() -timezone_offset;
 741         }
 742         if (!ppc_md.get_rtc_time)
 743                 return 0;
 744         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 745         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 746                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 747 }
 748
 749 /* clocksource code */
 750 static cycle_t rtc_read(void)
 751 {
 752         return (cycle_t)get_rtc();
 753 }
 754
 755 static cycle_t timebase_read(void)
 756 {
 757         return (cycle_t)get_tb();
 758 }
 759
 760 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock)
 761 {
 762         u64 t2x, stamp_xsec;
 763
 764         if (clock != &clocksource_timebase)
 765                 return;
 766
 767         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 768         ++vdso_data->tb_update_count;
 769         smp_mb();
 770
 771         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
 772         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
 773         t2x = (u64) clock->mult * 4611686018ULL;
 774         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 775         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
 776         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 777         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
 778 }
 779
 780 void update_vsyscall_tz(void)
 781 {
 782         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 783         ++vdso_data->tb_update_count;
 784         smp_mb();
 785         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 786         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 787         smp_mb();
 788         ++vdso_data->tb_update_count;
 789 }
 790
 791 void __init clocksource_init(void)
 792 {
 793         struct clocksource *clock;
 794
 795         if (__USE_RTC())
 796                 clock = &clocksource_rtc;
 797         else
 798                 clock = &clocksource_timebase;
 799
 800         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
 801
 802         if (clocksource_register(clock)) {
 803                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 804                        clock->name);
 805                 return;
 806         }
 807
 808         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 809                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 810 }
 811
 812 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 813                                       struct clock_event_device *dev)
 814 {
 815         __get_cpu_var(decrementer_next_tb) = get_tb_or_rtc() + evt;
 816         /* The decrementer interrupts on the 0 -> -1 transition */
 817         if (evt)
 818                 --evt;
 819         set_dec(evt);
 820         return 0;
 821 }
 822
 823 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 824                                  struct clock_event_device *dev)
 825 {
 826         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
 827                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
 828 }
 829
 830 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 831 {
 832         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu);
 833
 834         *dec = decrementer_clockevent;
 835         dec->cpumask = cpumask_of_cpu(cpu);
 836
 837         printk(KERN_INFO "clockevent: %s mult[%lx] shift[%d] cpu[%d]\n",
 838                dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 839
 840         clockevents_register_device(dec);
 841 }
 842
 843 void init_decrementer_clockevent(void)
 844 {
 845         int cpu = smp_processor_id();
 846
 847         decrementer_clockevent.mult = div_sc(ppc_tb_freq, NSEC_PER_SEC,
 848                                              decrementer_clockevent.shift);
 849         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 850                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
 851         decrementer_clockevent.min_delta_ns = 1000;
 852
 853         register_decrementer_clockevent(cpu);
 854 }
 855
 856 void secondary_cpu_time_init(void)
 857 {
 858         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
 859          * call here ! */
 860         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
 861 }
 862
 863 /* This function is only called on the boot processor */
 864 void __init time_init(void)
 865 {
 866         unsigned long flags;
 867         struct div_result res;
 868         u64 scale, x;
 869         unsigned shift;
 870
 871         if (__USE_RTC()) {
 872                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
 873                 ppc_tb_freq = 1000000000;
 874                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
 875         } else {
 876                 /* Normal PowerPC with timebase register */
 877                 ppc_md.calibrate_decr();
 878                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
 879                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
 880                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
 881                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
 882                 tb_last_jiffy = get_tb();
 883         }
 884
 885         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
 886         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
 887         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
 888         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
 889         calc_cputime_factors();
 890
 891         /*
 892          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
 893          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
 894          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
 895          * rounded up.
 896          */
 897         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
 898         do_div(x, ppc_tb_freq);
 899         tick_nsec = x;
 900         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
 901
 902         /*
 903          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
 904          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
 905          * It is computed as:
 906          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
 907          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
 908          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
 909          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
 910          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
 911          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
 912          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
 913          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
 914          * since there are 2^20 xsec in a second.
 915          */
 916         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
 917                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
 918         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
 919         ticklen_to_xs = res.result_low;
 920
 921         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
 922         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
 923
 924         /*
 925          * Compute scale factor for sched_clock.
 926          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
 927          * which is the timebase frequency.
 928          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
 929          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
 930          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
 931          * giving us the scale factor and shift count to use in
 932          * sched_clock().
 933          */
 934         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 935         scale = res.result_low;
 936         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
 937                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
 938                 res.result_high >>= 1;
 939         }
 940         tb_to_ns_scale = scale;
 941         tb_to_ns_shift = shift;
 942         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
 943         boot_tb = get_tb_or_rtc();
 944
 945         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 946
 947         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
 948         if (timezone_offset) {
 949                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
 950                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
 951         }
 952
 953         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
 954         do_gtod.var_idx = 0;
 955         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
 956         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
 957         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 958         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 959         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
 960         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
 961
 962         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
 963         vdso_data->tb_update_count = 0;
 964         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 965         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 966         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
 967
 968         time_freq = 0;
 969
 970         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 971
 972         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
 973         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 974                 clocksource_init();
 975
 976         init_decrementer_clockevent();
 977 }
 978
 979
 980 #define FEBRUARY        2
 981 #define STARTOFTIME     1970
 982 #define SECDAY          86400L
 983 #define SECYR           (SECDAY * 365)
 984 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
 985                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
 986 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
 987 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
 988
 989 static int month_days[12] = {
 990         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
 991 };
 992
 993 /*
 994  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
 995  */
 996 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
 997 {
 998         int leapsToDate;
 999         int lastYear;
1000         int day;
1001         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1002
1003         lastYear = tm->tm_year - 1;
1004
1005         /*
1006          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1007          */
1008         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1009
1010         /*
1011          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1012          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1013          *
1014          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1015          */
1016         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1017
1018         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1019                    tm->tm_mday;
1020
1021         tm->tm_wday = day % 7;
1022 }
1023
1024 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1025 {
1026         register int    i;
1027         register long   hms, day;
1028
1029         day = tim / SECDAY;
1030         hms = tim % SECDAY;
1031
1032         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1033         tm->tm_hour = hms / 3600;
1034         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1035         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1036
1037         /* Number of years in days */
1038         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1039                 day -= days_in_year(i);
1040         tm->tm_year = i;
1041
1042         /* Number of months in days left */
1043         if (leapyear(tm->tm_year))
1044                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1045         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1046                 day -= days_in_month(i);
1047         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1048         tm->tm_mon = i;
1049
1050         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1051         tm->tm_mday = day + 1;
1052
1053         /*
1054          * Determine the day of week
1055          */
1056         GregorianDay(tm);
1057 }
1058
1059 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1060 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1061  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1062  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1063  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1064  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1065  * is measured but does not harm.
1066  */
1067 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1068 {
1069         unsigned mlt=0, tmp, err;
1070         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1071          * but safe and compact method to find the multiplier.
1072          */
1073
1074         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1075                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1076                         mlt |= tmp;
1077         }
1078
1079         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1080          * A side effect of this is that if outscale is too large
1081          * the returned value will be zero.
1082          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1083          * some might have been forgotten in the test however.
1084          */
1085
1086         err = inscale * (mlt+1);
1087         if (err <= inscale/2)
1088                 mlt++;
1089         return mlt;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1094  * result.
1095  */
1096 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1097                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1098 {
1099         unsigned long a, b, c, d;
1100         unsigned long w, x, y, z;
1101         u64 ra, rb, rc;
1102
1103         a = dividend_high >> 32;
1104         b = dividend_high & 0xffffffff;
1105         c = dividend_low >> 32;
1106         d = dividend_low & 0xffffffff;
1107
1108         w = a / divisor;
1109         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1110
1111         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1112         x = ra;
1113
1114         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1115         y = rb;
1116
1117         do_div(rc, divisor);
1118         z = rc;
1119
1120         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1121         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1122
1123 }