arch/powerpc/kernel/time.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Common time routines among all ppc machines.
   4  *
   5  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
   6  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
   7  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
   8  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
   9  *
  10  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
  11  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
  12  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
  13  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
  14  * on SMP then, nap and doze are OK).
  15  *
  16  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
  17  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
  18  *
  19  * TODO (not necessarily in this file):
  20  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
  21  * measurement at boot time.
  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
  30 #include <linux/errno.h>
  31 #include <linux/export.h>
  32 #include <linux/sched.h>
  33 #include <linux/sched/clock.h>
  34 #include <linux/kernel.h>
  35 #include <linux/param.h>
  36 #include <linux/string.h>
  37 #include <linux/mm.h>
  38 #include <linux/interrupt.h>
  39 #include <linux/timex.h>
  40 #include <linux/kernel_stat.h>
  41 #include <linux/time.h>
  42 #include <linux/init.h>
  43 #include <linux/profile.h>
  44 #include <linux/cpu.h>
  45 #include <linux/security.h>
  46 #include <linux/percpu.h>
  47 #include <linux/rtc.h>
  48 #include <linux/jiffies.h>
  49 #include <linux/posix-timers.h>
  50 #include <linux/irq.h>
  51 #include <linux/delay.h>
  52 #include <linux/irq_work.h>
  53 #include <linux/clk-provider.h>
  54 #include <linux/suspend.h>
  55 #include <linux/sched/cputime.h>
  56 #include <linux/processor.h>
  57 #include <asm/trace.h>
  58
  59 #include <asm/io.h>
  60 #include <asm/nvram.h>
  61 #include <asm/cache.h>
  62 #include <asm/machdep.h>
  63 #include <linux/uaccess.h>
  64 #include <asm/time.h>
  65 #include <asm/prom.h>
  66 #include <asm/irq.h>
  67 #include <asm/div64.h>
  68 #include <asm/smp.h>
  69 #include <asm/vdso_datapage.h>
  70 #include <asm/firmware.h>
  71 #include <asm/asm-prototypes.h>
  72
  73 /* powerpc clocksource/clockevent code */
  74
  75 #include <linux/clockchips.h>
  76 #include <linux/timekeeper_internal.h>
  77
  78 static u64 rtc_read(struct clocksource *);
  79 static struct clocksource clocksource_rtc = {
  80         .name         = "rtc",
  81         .rating       = 400,
  82         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  83         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  84         .read         = rtc_read,
  85 };
  86
  87 static u64 timebase_read(struct clocksource *);
  88 static struct clocksource clocksource_timebase = {
  89         .name         = "timebase",
  90         .rating       = 400,
  91         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  92         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  93         .read         = timebase_read,
  94 };
  95
  96 #define DECREMENTER_DEFAULT_MAX 0x7FFFFFFF
  97 u64 decrementer_max = DECREMENTER_DEFAULT_MAX;
  98
  99 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 100                                       struct clock_event_device *dev);
 101 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *evt);
 102
 103 struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
 104         .name                   = "decrementer",
 105         .rating                 = 200,
 106         .irq                    = 0,
 107         .set_next_event         = decrementer_set_next_event,
 108         .set_state_oneshot_stopped = decrementer_shutdown,
 109         .set_state_shutdown     = decrementer_shutdown,
 110         .tick_resume            = decrementer_shutdown,
 111         .features               = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
 112                                   CLOCK_EVT_FEAT_C3STOP,
 113 };
 114 EXPORT_SYMBOL(decrementer_clockevent);
 115
 116 DEFINE_PER_CPU(u64, decrementers_next_tb);
 117 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, decrementers);
 118
 119 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
 120
 121 #ifdef CONFIG_PPC64
 122 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
 123 #else
 124 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
 125 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
 126 #endif
 127
 128 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
 129 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
 130 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
 131 unsigned long tb_ticks_per_sec;
 132 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
 133
 134 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
 135 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
 136
 137 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
 138 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
 139 static u64 boot_tb __read_mostly;
 140
 141 extern struct timezone sys_tz;
 142 static long timezone_offset;
 143
 144 unsigned long ppc_proc_freq;
 145 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_proc_freq);
 146 unsigned long ppc_tb_freq;
 147 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_tb_freq);
 148
 149 bool tb_invalid;
 150
 151 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 152 /*
 153  * Factor for converting from cputime_t (timebase ticks) to
 154  * microseconds. This is stored as 0.64 fixed-point binary fraction.
 155  */
 156 u64 __cputime_usec_factor;
 157 EXPORT_SYMBOL(__cputime_usec_factor);
 158
 159 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 160 void (*dtl_consumer)(struct dtl_entry *, u64);
 161 #endif
 162
 163 static void calc_cputime_factors(void)
 164 {
 165         struct div_result res;
 166
 167         div128_by_32(1000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 168         __cputime_usec_factor = res.result_low;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the PURR,
 173  * or if that doesn't exist return the timebase value passed in.
 174  */
 175 static inline unsigned long read_spurr(unsigned long tb)
 176 {
 177         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
 178                 return mfspr(SPRN_SPURR);
 179         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 180                 return mfspr(SPRN_PURR);
 181         return tb;
 182 }
 183
 184 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 185
 186 /*
 187  * Scan the dispatch trace log and count up the stolen time.
 188  * Should be called with interrupts disabled.
 189  */
 190 static u64 scan_dispatch_log(u64 stop_tb)
 191 {
 192         u64 i = local_paca->dtl_ridx;
 193         struct dtl_entry *dtl = local_paca->dtl_curr;
 194         struct dtl_entry *dtl_end = local_paca->dispatch_log_end;
 195         struct lppaca *vpa = local_paca->lppaca_ptr;
 196         u64 tb_delta;
 197         u64 stolen = 0;
 198         u64 dtb;
 199
 200         if (!dtl)
 201                 return 0;
 202
 203         if (i == be64_to_cpu(vpa->dtl_idx))
 204                 return 0;
 205         while (i < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 206                 dtb = be64_to_cpu(dtl->timebase);
 207                 tb_delta = be32_to_cpu(dtl->enqueue_to_dispatch_time) +
 208                         be32_to_cpu(dtl->ready_to_enqueue_time);
 209                 barrier();
 210                 if (i + N_DISPATCH_LOG < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 211                         /* buffer has overflowed */
 212                         i = be64_to_cpu(vpa->dtl_idx) - N_DISPATCH_LOG;
 213                         dtl = local_paca->dispatch_log + (i % N_DISPATCH_LOG);
 214                         continue;
 215                 }
 216                 if (dtb > stop_tb)
 217                         break;
 218                 if (dtl_consumer)
 219                         dtl_consumer(dtl, i);
 220                 stolen += tb_delta;
 221                 ++i;
 222                 ++dtl;
 223                 if (dtl == dtl_end)
 224                         dtl = local_paca->dispatch_log;
 225         }
 226         local_paca->dtl_ridx = i;
 227         local_paca->dtl_curr = dtl;
 228         return stolen;
 229 }
 230
 231 /*
 232  * Accumulate stolen time by scanning the dispatch trace log.
 233  * Called on entry from user mode.
 234  */
 235 void accumulate_stolen_time(void)
 236 {
 237         u64 sst, ust;
 238         unsigned long save_irq_soft_mask = irq_soft_mask_return();
 239         struct cpu_accounting_data *acct = &local_paca->accounting;
 240
 241         /* We are called early in the exception entry, before
 242          * soft/hard_enabled are sync'ed to the expected state
 243          * for the exception. We are hard disabled but the PACA
 244          * needs to reflect that so various debug stuff doesn't
 245          * complain
 246          */
 247         irq_soft_mask_set(IRQS_DISABLED);
 248
 249         sst = scan_dispatch_log(acct->starttime_user);
 250         ust = scan_dispatch_log(acct->starttime);
 251         acct->stime -= sst;
 252         acct->utime -= ust;
 253         acct->steal_time += ust + sst;
 254
 255         irq_soft_mask_set(save_irq_soft_mask);
 256 }
 257
 258 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 259 {
 260         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR))
 261                 return 0;
 262
 263         if (get_paca()->dtl_ridx != be64_to_cpu(get_lppaca()->dtl_idx))
 264                 return scan_dispatch_log(stop_tb);
 265
 266         return 0;
 267 }
 268
 269 #else /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 270 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 271 {
 272         return 0;
 273 }
 274
 275 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 276
 277 /*
 278  * Account time for a transition between system, hard irq
 279  * or soft irq state.
 280  */
 281 static unsigned long vtime_delta_scaled(struct cpu_accounting_data *acct,
 282                                         unsigned long now, unsigned long stime)
 283 {
 284         unsigned long stime_scaled = 0;
 285 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_SCALED_CPUTIME
 286         unsigned long nowscaled, deltascaled;
 287         unsigned long utime, utime_scaled;
 288
 289         nowscaled = read_spurr(now);
 290         deltascaled = nowscaled - acct->startspurr;
 291         acct->startspurr = nowscaled;
 292         utime = acct->utime - acct->utime_sspurr;
 293         acct->utime_sspurr = acct->utime;
 294
 295         /*
 296          * Because we don't read the SPURR on every kernel entry/exit,
 297          * deltascaled includes both user and system SPURR ticks.
 298          * Apportion these ticks to system SPURR ticks and user
 299          * SPURR ticks in the same ratio as the system time (delta)
 300          * and user time (udelta) values obtained from the timebase
 301          * over the same interval.  The system ticks get accounted here;
 302          * the user ticks get saved up in paca->user_time_scaled to be
 303          * used by account_process_tick.
 304          */
 305         stime_scaled = stime;
 306         utime_scaled = utime;
 307         if (deltascaled != stime + utime) {
 308                 if (utime) {
 309                         stime_scaled = deltascaled * stime / (stime + utime);
 310                         utime_scaled = deltascaled - stime_scaled;
 311                 } else {
 312                         stime_scaled = deltascaled;
 313                 }
 314         }
 315         acct->utime_scaled += utime_scaled;
 316 #endif
 317
 318         return stime_scaled;
 319 }
 320
 321 static unsigned long vtime_delta(struct task_struct *tsk,
 322                                  unsigned long *stime_scaled,
 323                                  unsigned long *steal_time)
 324 {
 325         unsigned long now, stime;
 326         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 327
 328         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 329
 330         now = mftb();
 331         stime = now - acct->starttime;
 332         acct->starttime = now;
 333
 334         *stime_scaled = vtime_delta_scaled(acct, now, stime);
 335
 336         *steal_time = calculate_stolen_time(now);
 337
 338         return stime;
 339 }
 340
 341 void vtime_account_system(struct task_struct *tsk)
 342 {
 343         unsigned long stime, stime_scaled, steal_time;
 344         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 345
 346         stime = vtime_delta(tsk, &stime_scaled, &steal_time);
 347
 348         stime -= min(stime, steal_time);
 349         acct->steal_time += steal_time;
 350
 351         if ((tsk->flags & PF_VCPU) && !irq_count()) {
 352                 acct->gtime += stime;
 353 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_SCALED_CPUTIME
 354                 acct->utime_scaled += stime_scaled;
 355 #endif
 356         } else {
 357                 if (hardirq_count())
 358                         acct->hardirq_time += stime;
 359                 else if (in_serving_softirq())
 360                         acct->softirq_time += stime;
 361                 else
 362                         acct->stime += stime;
 363
 364 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_SCALED_CPUTIME
 365                 acct->stime_scaled += stime_scaled;
 366 #endif
 367         }
 368 }
 369 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_system);
 370
 371 void vtime_account_idle(struct task_struct *tsk)
 372 {
 373         unsigned long stime, stime_scaled, steal_time;
 374         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 375
 376         stime = vtime_delta(tsk, &stime_scaled, &steal_time);
 377         acct->idle_time += stime + steal_time;
 378 }
 379
 380 static void vtime_flush_scaled(struct task_struct *tsk,
 381                                struct cpu_accounting_data *acct)
 382 {
 383 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_SCALED_CPUTIME
 384         if (acct->utime_scaled)
 385                 tsk->utimescaled += cputime_to_nsecs(acct->utime_scaled);
 386         if (acct->stime_scaled)
 387                 tsk->stimescaled += cputime_to_nsecs(acct->stime_scaled);
 388
 389         acct->utime_scaled = 0;
 390         acct->utime_sspurr = 0;
 391         acct->stime_scaled = 0;
 392 #endif
 393 }
 394
 395 /*
 396  * Account the whole cputime accumulated in the paca
 397  * Must be called with interrupts disabled.
 398  * Assumes that vtime_account_system/idle() has been called
 399  * recently (i.e. since the last entry from usermode) so that
 400  * get_paca()->user_time_scaled is up to date.
 401  */
 402 void vtime_flush(struct task_struct *tsk)
 403 {
 404         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 405
 406         if (acct->utime)
 407                 account_user_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->utime));
 408
 409         if (acct->gtime)
 410                 account_guest_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->gtime));
 411
 412         if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_SPLPAR) && acct->steal_time) {
 413                 account_steal_time(cputime_to_nsecs(acct->steal_time));
 414                 acct->steal_time = 0;
 415         }
 416
 417         if (acct->idle_time)
 418                 account_idle_time(cputime_to_nsecs(acct->idle_time));
 419
 420         if (acct->stime)
 421                 account_system_index_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->stime),
 422                                           CPUTIME_SYSTEM);
 423
 424         if (acct->hardirq_time)
 425                 account_system_index_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->hardirq_time),
 426                                           CPUTIME_IRQ);
 427         if (acct->softirq_time)
 428                 account_system_index_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->softirq_time),
 429                                           CPUTIME_SOFTIRQ);
 430
 431         vtime_flush_scaled(tsk, acct);
 432
 433         acct->utime = 0;
 434         acct->gtime = 0;
 435         acct->idle_time = 0;
 436         acct->stime = 0;
 437         acct->hardirq_time = 0;
 438         acct->softirq_time = 0;
 439 }
 440
 441 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE */
 442 #define calc_cputime_factors()
 443 #endif
 444
 445 void __delay(unsigned long loops)
 446 {
 447         unsigned long start;
 448         int diff;
 449
 450         spin_begin();
 451         if (__USE_RTC()) {
 452                 start = get_rtcl();
 453                 do {
 454                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 455                         diff = get_rtcl() - start;
 456                         if (diff < 0)
 457                                 diff += 1000000000;
 458                         spin_cpu_relax();
 459                 } while (diff < loops);
 460         } else if (tb_invalid) {
 461                 /*
 462                  * TB is in error state and isn't ticking anymore.
 463                  * HMI handler was unable to recover from TB error.
 464                  * Return immediately, so that kernel won't get stuck here.
 465                  */
 466                 spin_cpu_relax();
 467         } else {
 468                 start = get_tbl();
 469                 while (get_tbl() - start < loops)
 470                         spin_cpu_relax();
 471         }
 472         spin_end();
 473 }
 474 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 475
 476 void udelay(unsigned long usecs)
 477 {
 478         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 479 }
 480 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 481
 482 #ifdef CONFIG_SMP
 483 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 484 {
 485         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 486
 487         if (in_lock_functions(pc))
 488                 return regs->link;
 489
 490         return pc;
 491 }
 492 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 493 #endif
 494
 495 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 496
 497 /*
 498  * 64-bit uses a byte in the PACA, 32-bit uses a per-cpu variable...
 499  */
 500 #ifdef CONFIG_PPC64
 501 static inline unsigned long test_irq_work_pending(void)
 502 {
 503         unsigned long x;
 504
 505         asm volatile("lbz %0,%1(13)"
 506                 : "=r" (x)
 507                 : "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 508         return x;
 509 }
 510
 511 static inline void set_irq_work_pending_flag(void)
 512 {
 513         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 514                 "r" (1),
 515                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 516 }
 517
 518 static inline void clear_irq_work_pending(void)
 519 {
 520         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 521                 "r" (0),
 522                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 523 }
 524
 525 void arch_irq_work_raise(void)
 526 {
 527         preempt_disable();
 528         set_irq_work_pending_flag();
 529         /*
 530          * Non-nmi code running with interrupts disabled will replay
 531          * irq_happened before it re-enables interrupts, so setthe
 532          * decrementer there instead of causing a hardware exception
 533          * which would immediately hit the masked interrupt handler
 534          * and have the net effect of setting the decrementer in
 535          * irq_happened.
 536          *
 537          * NMI interrupts can not check this when they return, so the
 538          * decrementer hardware exception is raised, which will fire
 539          * when interrupts are next enabled.
 540          *
 541          * BookE does not support this yet, it must audit all NMI
 542          * interrupt handlers to ensure they call nmi_enter() so this
 543          * check would be correct.
 544          */
 545         if (IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) || !irqs_disabled() || in_nmi()) {
 546                 set_dec(1);
 547         } else {
 548                 hard_irq_disable();
 549                 local_paca->irq_happened |= PACA_IRQ_DEC;
 550         }
 551         preempt_enable();
 552 }
 553
 554 #else /* 32-bit */
 555
 556 DEFINE_PER_CPU(u8, irq_work_pending);
 557
 558 #define set_irq_work_pending_flag()     __this_cpu_write(irq_work_pending, 1)
 559 #define test_irq_work_pending()         __this_cpu_read(irq_work_pending)
 560 #define clear_irq_work_pending()        __this_cpu_write(irq_work_pending, 0)
 561
 562 void arch_irq_work_raise(void)
 563 {
 564         preempt_disable();
 565         set_irq_work_pending_flag();
 566         set_dec(1);
 567         preempt_enable();
 568 }
 569
 570 #endif /* 32 vs 64 bit */
 571
 572 #else  /* CONFIG_IRQ_WORK */
 573
 574 #define test_irq_work_pending() 0
 575 #define clear_irq_work_pending()
 576
 577 #endif /* CONFIG_IRQ_WORK */
 578
 579 /*
 580  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 581  * with interrupts disabled.
 582  */
 583 void timer_interrupt(struct pt_regs *regs)
 584 {
 585         struct clock_event_device *evt = this_cpu_ptr(&decrementers);
 586         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 587         struct pt_regs *old_regs;
 588         u64 now;
 589
 590         /* Some implementations of hotplug will get timer interrupts while
 591          * offline, just ignore these and we also need to set
 592          * decrementers_next_tb as MAX to make sure __check_irq_replay
 593          * don't replay timer interrupt when return, otherwise we'll trap
 594          * here infinitely :(
 595          */
 596         if (unlikely(!cpu_online(smp_processor_id()))) {
 597                 *next_tb = ~(u64)0;
 598                 set_dec(decrementer_max);
 599                 return;
 600         }
 601
 602         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 603          * some CPUs will continue to take decrementer exceptions. When the
 604          * PPC_WATCHDOG (decrementer based) is configured, keep this at most
 605          * 31 bits, which is about 4 seconds on most systems, which gives
 606          * the watchdog a chance of catching timer interrupt hard lockups.
 607          */
 608         if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_WATCHDOG))
 609                 set_dec(0x7fffffff);
 610         else
 611                 set_dec(decrementer_max);
 612
 613         /* Conditionally hard-enable interrupts now that the DEC has been
 614          * bumped to its maximum value
 615          */
 616         may_hard_irq_enable();
 617
 618
 619 #if defined(CONFIG_PPC32) && defined(CONFIG_PPC_PMAC)
 620         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 621                 do_IRQ(regs);
 622 #endif
 623
 624         old_regs = set_irq_regs(regs);
 625         irq_enter();
 626         trace_timer_interrupt_entry(regs);
 627
 628         if (test_irq_work_pending()) {
 629                 clear_irq_work_pending();
 630                 irq_work_run();
 631         }
 632
 633         now = get_tb_or_rtc();
 634         if (now >= *next_tb) {
 635                 *next_tb = ~(u64)0;
 636                 if (evt->event_handler)
 637                         evt->event_handler(evt);
 638                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_event);
 639         } else {
 640                 now = *next_tb - now;
 641                 if (now <= decrementer_max)
 642                         set_dec(now);
 643                 /* We may have raced with new irq work */
 644                 if (test_irq_work_pending())
 645                         set_dec(1);
 646                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_others);
 647         }
 648
 649         trace_timer_interrupt_exit(regs);
 650         irq_exit();
 651         set_irq_regs(old_regs);
 652 }
 653 EXPORT_SYMBOL(timer_interrupt);
 654
 655 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 656 void timer_broadcast_interrupt(void)
 657 {
 658         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 659
 660         *next_tb = ~(u64)0;
 661         tick_receive_broadcast();
 662         __this_cpu_inc(irq_stat.broadcast_irqs_event);
 663 }
 664 #endif
 665
 666 /*
 667  * Hypervisor decrementer interrupts shouldn't occur but are sometimes
 668  * left pending on exit from a KVM guest.  We don't need to do anything
 669  * to clear them, as they are edge-triggered.
 670  */
 671 void hdec_interrupt(struct pt_regs *regs)
 672 {
 673 }
 674
 675 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 676 static void generic_suspend_disable_irqs(void)
 677 {
 678         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 679          * with suspending.
 680          */
 681
 682         set_dec(decrementer_max);
 683         local_irq_disable();
 684         set_dec(decrementer_max);
 685 }
 686
 687 static void generic_suspend_enable_irqs(void)
 688 {
 689         local_irq_enable();
 690 }
 691
 692 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 693 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 694 {
 695         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 696                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 697         generic_suspend_disable_irqs();
 698 }
 699
 700 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 701 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 702 {
 703         generic_suspend_enable_irqs();
 704         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 705                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 706 }
 707 #endif
 708
 709 unsigned long long tb_to_ns(unsigned long long ticks)
 710 {
 711         return mulhdu(ticks, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 712 }
 713 EXPORT_SYMBOL_GPL(tb_to_ns);
 714
 715 /*
 716  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 717  *
 718  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 719  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 720  * are 64-bit unsigned numbers.
 721  */
 722 notrace unsigned long long sched_clock(void)
 723 {
 724         if (__USE_RTC())
 725                 return get_rtc();
 726         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 727 }
 728
 729
 730 #ifdef CONFIG_PPC_PSERIES
 731
 732 /*
 733  * Running clock - attempts to give a view of time passing for a virtualised
 734  * kernels.
 735  * Uses the VTB register if available otherwise a next best guess.
 736  */
 737 unsigned long long running_clock(void)
 738 {
 739         /*
 740          * Don't read the VTB as a host since KVM does not switch in host
 741          * timebase into the VTB when it takes a guest off the CPU, reading the
 742          * VTB would result in reading 'last switched out' guest VTB.
 743          *
 744          * Host kernels are often compiled with CONFIG_PPC_PSERIES checked, it
 745          * would be unsafe to rely only on the #ifdef above.
 746          */
 747         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR) &&
 748             cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_207S))
 749                 return mulhdu(get_vtb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 750
 751         /*
 752          * This is a next best approximation without a VTB.
 753          * On a host which is running bare metal there should never be any stolen
 754          * time and on a host which doesn't do any virtualisation TB *should* equal
 755          * VTB so it makes no difference anyway.
 756          */
 757         return local_clock() - kcpustat_this_cpu->cpustat[CPUTIME_STEAL];
 758 }
 759 #endif
 760
 761 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 762 {
 763         struct device_node *cpu;
 764         const __be32 *fp;
 765         int found = 0;
 766
 767         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 768         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 769
 770         if (cpu) {
 771                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 772                 if (fp) {
 773                         found = 1;
 774                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 775                 }
 776
 777                 of_node_put(cpu);
 778         }
 779
 780         return found;
 781 }
 782
 783 static void start_cpu_decrementer(void)
 784 {
 785 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 786         unsigned int tcr;
 787
 788         /* Clear any pending timer interrupts */
 789         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 790
 791         tcr = mfspr(SPRN_TCR);
 792         /*
 793          * The watchdog may have already been enabled by u-boot. So leave
 794          * TRC[WP] (Watchdog Period) alone.
 795          */
 796         tcr &= TCR_WP_MASK;     /* Clear all bits except for TCR[WP] */
 797         tcr |= TCR_DIE;         /* Enable decrementer */
 798         mtspr(SPRN_TCR, tcr);
 799 #endif
 800 }
 801
 802 void __init generic_calibrate_decr(void)
 803 {
 804         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 805
 806         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 807             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 808
 809                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 810                                 "(not found)\n");
 811         }
 812
 813         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 814
 815         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 816             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 817
 818                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 819                                 "(not found)\n");
 820         }
 821 }
 822
 823 int update_persistent_clock64(struct timespec64 now)
 824 {
 825         struct rtc_time tm;
 826
 827         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 828                 return -ENODEV;
 829
 830         rtc_time64_to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 831
 832         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 833 }
 834
 835 static void __read_persistent_clock(struct timespec64 *ts)
 836 {
 837         struct rtc_time tm;
 838         static int first = 1;
 839
 840         ts->tv_nsec = 0;
 841         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 842         if (first) {
 843                 first = 0;
 844                 if (ppc_md.time_init)
 845                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 846
 847                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 848                 if (ppc_md.get_boot_time) {
 849                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
 850                         return;
 851                 }
 852         }
 853         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
 854                 ts->tv_sec = 0;
 855                 return;
 856         }
 857         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 858
 859         ts->tv_sec = rtc_tm_to_time64(&tm);
 860 }
 861
 862 void read_persistent_clock64(struct timespec64 *ts)
 863 {
 864         __read_persistent_clock(ts);
 865
 866         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
 867         if (ts->tv_sec < 0) {
 868                 ts->tv_sec = 0;
 869                 ts->tv_nsec = 0;
 870         }
 871
 872 }
 873
 874 /* clocksource code */
 875 static notrace u64 rtc_read(struct clocksource *cs)
 876 {
 877         return (u64)get_rtc();
 878 }
 879
 880 static notrace u64 timebase_read(struct clocksource *cs)
 881 {
 882         return (u64)get_tb();
 883 }
 884
 885
 886 void update_vsyscall(struct timekeeper *tk)
 887 {
 888         struct timespec xt;
 889         struct clocksource *clock = tk->tkr_mono.clock;
 890         u32 mult = tk->tkr_mono.mult;
 891         u32 shift = tk->tkr_mono.shift;
 892         u64 cycle_last = tk->tkr_mono.cycle_last;
 893         u64 new_tb_to_xs, new_stamp_xsec;
 894         u64 frac_sec;
 895
 896         if (clock != &clocksource_timebase)
 897                 return;
 898
 899         xt.tv_sec = tk->xtime_sec;
 900         xt.tv_nsec = (long)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
 901
 902         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 903         ++vdso_data->tb_update_count;
 904         smp_mb();
 905
 906         /*
 907          * This computes ((2^20 / 1e9) * mult) >> shift as a
 908          * 0.64 fixed-point fraction.
 909          * The computation in the else clause below won't overflow
 910          * (as long as the timebase frequency is >= 1.049 MHz)
 911          * but loses precision because we lose the low bits of the constant
 912          * in the shift.  Note that 19342813113834067 ~= 2^(20+64) / 1e9.
 913          * For a shift of 24 the error is about 0.5e-9, or about 0.5ns
 914          * over a second.  (Shift values are usually 22, 23 or 24.)
 915          * For high frequency clocks such as the 512MHz timebase clock
 916          * on POWER[6789], the mult value is small (e.g. 32768000)
 917          * and so we can shift the constant by 16 initially
 918          * (295147905179 ~= 2^(20+64-16) / 1e9) and then do the
 919          * remaining shifts after the multiplication, which gives a
 920          * more accurate result (e.g. with mult = 32768000, shift = 24,
 921          * the error is only about 1.2e-12, or 0.7ns over 10 minutes).
 922          */
 923         if (mult <= 62500000 && clock->shift >= 16)
 924                 new_tb_to_xs = ((u64) mult * 295147905179ULL) >> (clock->shift - 16);
 925         else
 926                 new_tb_to_xs = (u64) mult * (19342813113834067ULL >> clock->shift);
 927
 928         /*
 929          * Compute the fractional second in units of 2^-32 seconds.
 930          * The fractional second is tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift
 931          * in nanoseconds, so multiplying that by 2^32 / 1e9 gives
 932          * it in units of 2^-32 seconds.
 933          * We assume shift <= 32 because clocks_calc_mult_shift()
 934          * generates shift values in the range 0 - 32.
 935          */
 936         frac_sec = tk->tkr_mono.xtime_nsec << (32 - shift);
 937         do_div(frac_sec, NSEC_PER_SEC);
 938
 939         /*
 940          * Work out new stamp_xsec value for any legacy users of systemcfg.
 941          * stamp_xsec is in units of 2^-20 seconds.
 942          */
 943         new_stamp_xsec = frac_sec >> 12;
 944         new_stamp_xsec += tk->xtime_sec * XSEC_PER_SEC;
 945
 946         /*
 947          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 948          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 949          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 950          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 951          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 952          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 953          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 954          */
 955         vdso_data->tb_orig_stamp = cycle_last;
 956         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 957         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 958         vdso_data->wtom_clock_sec = tk->wall_to_monotonic.tv_sec;
 959         vdso_data->wtom_clock_nsec = tk->wall_to_monotonic.tv_nsec;
 960         vdso_data->stamp_xtime = xt;
 961         vdso_data->stamp_sec_fraction = frac_sec;
 962         smp_wmb();
 963         ++(vdso_data->tb_update_count);
 964 }
 965
 966 void update_vsyscall_tz(void)
 967 {
 968         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 969         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 970 }
 971
 972 static void __init clocksource_init(void)
 973 {
 974         struct clocksource *clock;
 975
 976         if (__USE_RTC())
 977                 clock = &clocksource_rtc;
 978         else
 979                 clock = &clocksource_timebase;
 980
 981         if (clocksource_register_hz(clock, tb_ticks_per_sec)) {
 982                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 983                        clock->name);
 984                 return;
 985         }
 986
 987         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 988                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 989 }
 990
 991 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 992                                       struct clock_event_device *dev)
 993 {
 994         __this_cpu_write(decrementers_next_tb, get_tb_or_rtc() + evt);
 995         set_dec(evt);
 996
 997         /* We may have raced with new irq work */
 998         if (test_irq_work_pending())
 999                 set_dec(1);
1000
1001         return 0;
1002 }
1003
1004 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *dev)
1005 {
1006         decrementer_set_next_event(decrementer_max, dev);
1007         return 0;
1008 }
1009
1010 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
1011 {
1012         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu);
1013
1014         *dec = decrementer_clockevent;
1015         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
1016
1017         clockevents_config_and_register(dec, ppc_tb_freq, 2, decrementer_max);
1018
1019         printk_once(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%x] shift[%d] cpu[%d]\n",
1020                     dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
1021
1022         /* Set values for KVM, see kvm_emulate_dec() */
1023         decrementer_clockevent.mult = dec->mult;
1024         decrementer_clockevent.shift = dec->shift;
1025 }
1026
1027 static void enable_large_decrementer(void)
1028 {
1029         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
1030                 return;
1031
1032         if (decrementer_max <= DECREMENTER_DEFAULT_MAX)
1033                 return;
1034
1035         /*
1036          * If we're running as the hypervisor we need to enable the LD manually
1037          * otherwise firmware should have done it for us.
1038          */
1039         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
1040                 mtspr(SPRN_LPCR, mfspr(SPRN_LPCR) | LPCR_LD);
1041 }
1042
1043 static void __init set_decrementer_max(void)
1044 {
1045         struct device_node *cpu;
1046         u32 bits = 32;
1047
1048         /* Prior to ISAv3 the decrementer is always 32 bit */
1049         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
1050                 return;
1051
1052         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
1053
1054         if (of_property_read_u32(cpu, "ibm,dec-bits", &bits) == 0) {
1055                 if (bits > 64 || bits < 32) {
1056                         pr_warn("time_init: firmware supplied invalid ibm,dec-bits");
1057                         bits = 32;
1058                 }
1059
1060                 /* calculate the signed maximum given this many bits */
1061                 decrementer_max = (1ul << (bits - 1)) - 1;
1062         }
1063
1064         of_node_put(cpu);
1065
1066         pr_info("time_init: %u bit decrementer (max: %llx)\n",
1067                 bits, decrementer_max);
1068 }
1069
1070 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
1071 {
1072         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
1073 }
1074
1075 void secondary_cpu_time_init(void)
1076 {
1077         /* Enable and test the large decrementer for this cpu */
1078         enable_large_decrementer();
1079
1080         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1081          * such as BookE
1082          */
1083         start_cpu_decrementer();
1084
1085         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
1086          * call here ! */
1087         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
1088 }
1089
1090 /* This function is only called on the boot processor */
1091 void __init time_init(void)
1092 {
1093         struct div_result res;
1094         u64 scale;
1095         unsigned shift;
1096
1097         if (__USE_RTC()) {
1098                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
1099                 ppc_tb_freq = 1000000000;
1100         } else {
1101                 /* Normal PowerPC with timebase register */
1102                 ppc_md.calibrate_decr();
1103                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
1104                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
1105                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
1106                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
1107         }
1108
1109         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
1110         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
1111         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
1112         calc_cputime_factors();
1113
1114         /*
1115          * Compute scale factor for sched_clock.
1116          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1117          * which is the timebase frequency.
1118          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1119          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1120          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1121          * giving us the scale factor and shift count to use in
1122          * sched_clock().
1123          */
1124         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1125         scale = res.result_low;
1126         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1127                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1128                 res.result_high >>= 1;
1129         }
1130         tb_to_ns_scale = scale;
1131         tb_to_ns_shift = shift;
1132         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1133         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1134
1135         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1136         if (timezone_offset) {
1137                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1138                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1139         }
1140
1141         vdso_data->tb_update_count = 0;
1142         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1143
1144         /* initialise and enable the large decrementer (if we have one) */
1145         set_decrementer_max();
1146         enable_large_decrementer();
1147
1148         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1149          * such as BookE
1150          */
1151         start_cpu_decrementer();
1152
1153         /* Register the clocksource */
1154         clocksource_init();
1155
1156         init_decrementer_clockevent();
1157         tick_setup_hrtimer_broadcast();
1158
1159 #ifdef CONFIG_COMMON_CLK
1160         of_clk_init(NULL);
1161 #endif
1162 }
1163
1164 /*
1165  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1166  * result.
1167  */
1168 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1169                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1170 {
1171         unsigned long a, b, c, d;
1172         unsigned long w, x, y, z;
1173         u64 ra, rb, rc;
1174
1175         a = dividend_high >> 32;
1176         b = dividend_high & 0xffffffff;
1177         c = dividend_low >> 32;
1178         d = dividend_low & 0xffffffff;
1179
1180         w = a / divisor;
1181         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1182
1183         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1184         x = ra;
1185
1186         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1187         y = rb;
1188
1189         do_div(rc, divisor);
1190         z = rc;
1191
1192         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1193         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1194
1195 }
1196
1197 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1198 void calibrate_delay(void)
1199 {
1200         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1201          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1202          */
1203         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1204 }
1205
1206 #if IS_ENABLED(CONFIG_RTC_DRV_GENERIC)
1207 static int rtc_generic_get_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1208 {
1209         ppc_md.get_rtc_time(tm);
1210         return 0;
1211 }
1212
1213 static int rtc_generic_set_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1214 {
1215         if (!ppc_md.set_rtc_time)
1216                 return -EOPNOTSUPP;
1217
1218         if (ppc_md.set_rtc_time(tm) < 0)
1219                 return -EOPNOTSUPP;
1220
1221         return 0;
1222 }
1223
1224 static const struct rtc_class_ops rtc_generic_ops = {
1225         .read_time = rtc_generic_get_time,
1226         .set_time = rtc_generic_set_time,
1227 };
1228
1229 static int __init rtc_init(void)
1230 {
1231         struct platform_device *pdev;
1232
1233         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1234                 return -ENODEV;
1235
1236         pdev = platform_device_register_data(NULL, "rtc-generic", -1,
1237                                              &rtc_generic_ops,
1238                                              sizeof(rtc_generic_ops));
1239
1240         return PTR_ERR_OR_ZERO(pdev);
1241 }
1242
1243 device_initcall(rtc_init);
1244 #endif