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((int)now);
 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
 592 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 593         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
 594                 process_hvlpevents();
 595 #endif
 596
 597 #ifdef CONFIG_PPC64
 598         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 599         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 600                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
 601                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 602         }
 603 #endif
 604
 605         irq_exit();
 606         set_irq_regs(old_regs);
 607 }
 608
 609 void wakeup_decrementer(void)
 610 {
 611         unsigned long ticks;
 612
 613         /*
 614          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
 615          * so all we need to do is to reset the decrementer.
 616          */
 617         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
 618         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
 619                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
 620         else
 621                 ticks = 1;
 622         set_dec(ticks);
 623 }
 624
 625 #ifdef CONFIG_SMP
 626 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
 627 {
 628         int i;
 629         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
 630
 631         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
 632         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
 633
 634         for_each_possible_cpu(i) {
 635                 if (i == boot_cpuid)
 636                         continue;
 637                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
 638         }
 639 }
 640 #endif
 641
 642 /*
 643  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 644  *
 645  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 646  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 647  * are 64-bit unsigned numbers.
 648  */
 649 unsigned long long sched_clock(void)
 650 {
 651         if (__USE_RTC())
 652                 return get_rtc();
 653         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 654 }
 655
 656 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 657 {
 658         struct device_node *cpu;
 659         const unsigned int *fp;
 660         int found = 0;
 661
 662         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 663         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 664
 665         if (cpu) {
 666                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 667                 if (fp) {
 668                         found = 1;
 669                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 670                 }
 671
 672                 of_node_put(cpu);
 673         }
 674
 675         return found;
 676 }
 677
 678 void __init generic_calibrate_decr(void)
 679 {
 680         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 681
 682         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 683             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 684
 685                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 686                                 "(not found)\n");
 687         }
 688
 689         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 690
 691         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 692             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 693
 694                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 695                                 "(not found)\n");
 696         }
 697
 698 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 699         /* Set the time base to zero */
 700         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
 701         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
 702
 703         /* Clear any pending timer interrupts */
 704         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 705
 706         /* Enable decrementer interrupt */
 707         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
 708 #endif
 709 }
 710
 711 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 712 {
 713         struct rtc_time tm;
 714
 715         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 716                 return 0;
 717
 718         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 719         tm.tm_year -= 1900;
 720         tm.tm_mon -= 1;
 721
 722         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 723 }
 724
 725 unsigned long read_persistent_clock(void)
 726 {
 727         struct rtc_time tm;
 728         static int first = 1;
 729
 730         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 731         if (first) {
 732                 first = 0;
 733                 if (ppc_md.time_init)
 734                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 735
 736                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 737                 if (ppc_md.get_boot_time)
 738                         return ppc_md.get_boot_time() -timezone_offset;
 739         }
 740         if (!ppc_md.get_rtc_time)
 741                 return 0;
 742         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 743         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 744                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 745 }
 746
 747 /* clocksource code */
 748 static cycle_t rtc_read(void)
 749 {
 750         return (cycle_t)get_rtc();
 751 }
 752
 753 static cycle_t timebase_read(void)
 754 {
 755         return (cycle_t)get_tb();
 756 }
 757
 758 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock)
 759 {
 760         u64 t2x, stamp_xsec;
 761
 762         if (clock != &clocksource_timebase)
 763                 return;
 764
 765         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 766         ++vdso_data->tb_update_count;
 767         smp_mb();
 768
 769         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
 770         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
 771         t2x = (u64) clock->mult * 4611686018ULL;
 772         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 773         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
 774         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 775         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
 776 }
 777
 778 void update_vsyscall_tz(void)
 779 {
 780         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 781         ++vdso_data->tb_update_count;
 782         smp_mb();
 783         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 784         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 785         smp_mb();
 786         ++vdso_data->tb_update_count;
 787 }
 788
 789 void __init clocksource_init(void)
 790 {
 791         struct clocksource *clock;
 792
 793         if (__USE_RTC())
 794                 clock = &clocksource_rtc;
 795         else
 796                 clock = &clocksource_timebase;
 797
 798         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
 799
 800         if (clocksource_register(clock)) {
 801                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 802                        clock->name);
 803                 return;
 804         }
 805
 806         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 807                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 808 }
 809
 810 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 811                                       struct clock_event_device *dev)
 812 {
 813         __get_cpu_var(decrementer_next_tb) = get_tb_or_rtc() + evt;
 814         set_dec(evt);
 815         return 0;
 816 }
 817
 818 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 819                                  struct clock_event_device *dev)
 820 {
 821         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
 822                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
 823 }
 824
 825 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 826 {
 827         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu);
 828
 829         *dec = decrementer_clockevent;
 830         dec->cpumask = cpumask_of_cpu(cpu);
 831
 832         printk(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%lx] shift[%d] cpu[%d]\n",
 833                dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 834
 835         clockevents_register_device(dec);
 836 }
 837
 838 void init_decrementer_clockevent(void)
 839 {
 840         int cpu = smp_processor_id();
 841
 842         decrementer_clockevent.mult = div_sc(ppc_tb_freq, NSEC_PER_SEC,
 843                                              decrementer_clockevent.shift);
 844         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 845                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
 846         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
 847                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
 848
 849         register_decrementer_clockevent(cpu);
 850 }
 851
 852 void secondary_cpu_time_init(void)
 853 {
 854         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
 855          * call here ! */
 856         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
 857 }
 858
 859 /* This function is only called on the boot processor */
 860 void __init time_init(void)
 861 {
 862         unsigned long flags;
 863         struct div_result res;
 864         u64 scale, x;
 865         unsigned shift;
 866
 867         if (__USE_RTC()) {
 868                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
 869                 ppc_tb_freq = 1000000000;
 870                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
 871         } else {
 872                 /* Normal PowerPC with timebase register */
 873                 ppc_md.calibrate_decr();
 874                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
 875                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
 876                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
 877                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
 878                 tb_last_jiffy = get_tb();
 879         }
 880
 881         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
 882         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
 883         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
 884         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
 885         calc_cputime_factors();
 886
 887         /*
 888          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
 889          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
 890          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
 891          * rounded up.
 892          */
 893         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
 894         do_div(x, ppc_tb_freq);
 895         tick_nsec = x;
 896         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
 897
 898         /*
 899          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
 900          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
 901          * It is computed as:
 902          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
 903          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
 904          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
 905          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
 906          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
 907          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
 908          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
 909          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
 910          * since there are 2^20 xsec in a second.
 911          */
 912         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
 913                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
 914         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
 915         ticklen_to_xs = res.result_low;
 916
 917         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
 918         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
 919
 920         /*
 921          * Compute scale factor for sched_clock.
 922          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
 923          * which is the timebase frequency.
 924          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
 925          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
 926          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
 927          * giving us the scale factor and shift count to use in
 928          * sched_clock().
 929          */
 930         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 931         scale = res.result_low;
 932         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
 933                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
 934                 res.result_high >>= 1;
 935         }
 936         tb_to_ns_scale = scale;
 937         tb_to_ns_shift = shift;
 938         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
 939         boot_tb = get_tb_or_rtc();
 940
 941         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 942
 943         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
 944         if (timezone_offset) {
 945                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
 946                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
 947         }
 948
 949         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
 950         do_gtod.var_idx = 0;
 951         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
 952         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
 953         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 954         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 955         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
 956         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
 957
 958         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
 959         vdso_data->tb_update_count = 0;
 960         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 961         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 962         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
 963
 964         time_freq = 0;
 965
 966         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 967
 968         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
 969         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 970                 clocksource_init();
 971
 972         init_decrementer_clockevent();
 973 }
 974
 975
 976 #define FEBRUARY        2
 977 #define STARTOFTIME     1970
 978 #define SECDAY          86400L
 979 #define SECYR           (SECDAY * 365)
 980 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
 981                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
 982 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
 983 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
 984
 985 static int month_days[12] = {
 986         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
 987 };
 988
 989 /*
 990  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
 991  */
 992 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
 993 {
 994         int leapsToDate;
 995         int lastYear;
 996         int day;
 997         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
 998
 999         lastYear = tm->tm_year - 1;
1000
1001         /*
1002          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1003          */
1004         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1005
1006         /*
1007          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1008          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1009          *
1010          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1011          */
1012         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1013
1014         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1015                    tm->tm_mday;
1016
1017         tm->tm_wday = day % 7;
1018 }
1019
1020 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1021 {
1022         register int    i;
1023         register long   hms, day;
1024
1025         day = tim / SECDAY;
1026         hms = tim % SECDAY;
1027
1028         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1029         tm->tm_hour = hms / 3600;
1030         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1031         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1032
1033         /* Number of years in days */
1034         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1035                 day -= days_in_year(i);
1036         tm->tm_year = i;
1037
1038         /* Number of months in days left */
1039         if (leapyear(tm->tm_year))
1040                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1041         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1042                 day -= days_in_month(i);
1043         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1044         tm->tm_mon = i;
1045
1046         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1047         tm->tm_mday = day + 1;
1048
1049         /*
1050          * Determine the day of week
1051          */
1052         GregorianDay(tm);
1053 }
1054
1055 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1056 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1057  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1058  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1059  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1060  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1061  * is measured but does not harm.
1062  */
1063 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1064 {
1065         unsigned mlt=0, tmp, err;
1066         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1067          * but safe and compact method to find the multiplier.
1068          */
1069
1070         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1071                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1072                         mlt |= tmp;
1073         }
1074
1075         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1076          * A side effect of this is that if outscale is too large
1077          * the returned value will be zero.
1078          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1079          * some might have been forgotten in the test however.
1080          */
1081
1082         err = inscale * (mlt+1);
1083         if (err <= inscale/2)
1084                 mlt++;
1085         return mlt;
1086 }
1087
1088 /*
1089  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1090  * result.
1091  */
1092 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1093                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1094 {
1095         unsigned long a, b, c, d;
1096         unsigned long w, x, y, z;
1097         u64 ra, rb, rc;
1098
1099         a = dividend_high >> 32;
1100         b = dividend_high & 0xffffffff;
1101         c = dividend_low >> 32;
1102         d = dividend_low & 0xffffffff;
1103
1104         w = a / divisor;
1105         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1106
1107         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1108         x = ra;
1109
1110         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1111         y = rb;
1112
1113         do_div(rc, divisor);
1114         z = rc;
1115
1116         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1117         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1118
1119 }