Merge remote-tracking branches 'spi/topic/devprop', 'spi/topic/fsl', 'spi/topic/fsl...
[sfrench/cifs-2.6.git] / include / linux / jiffies.h
1 #ifndef _LINUX_JIFFIES_H
2 #define _LINUX_JIFFIES_H
3
4 #include <linux/math64.h>
5 #include <linux/kernel.h>
6 #include <linux/types.h>
7 #include <linux/time.h>
8 #include <linux/timex.h>
9 #include <asm/param.h>                  /* for HZ */
10 #include <generated/timeconst.h>
11
12 /*
13  * The following defines establish the engineering parameters of the PLL
14  * model. The HZ variable establishes the timer interrupt frequency, 100 Hz
15  * for the SunOS kernel, 256 Hz for the Ultrix kernel and 1024 Hz for the
16  * OSF/1 kernel. The SHIFT_HZ define expresses the same value as the
17  * nearest power of two in order to avoid hardware multiply operations.
18  */
19 #if HZ >= 12 && HZ < 24
20 # define SHIFT_HZ       4
21 #elif HZ >= 24 && HZ < 48
22 # define SHIFT_HZ       5
23 #elif HZ >= 48 && HZ < 96
24 # define SHIFT_HZ       6
25 #elif HZ >= 96 && HZ < 192
26 # define SHIFT_HZ       7
27 #elif HZ >= 192 && HZ < 384
28 # define SHIFT_HZ       8
29 #elif HZ >= 384 && HZ < 768
30 # define SHIFT_HZ       9
31 #elif HZ >= 768 && HZ < 1536
32 # define SHIFT_HZ       10
33 #elif HZ >= 1536 && HZ < 3072
34 # define SHIFT_HZ       11
35 #elif HZ >= 3072 && HZ < 6144
36 # define SHIFT_HZ       12
37 #elif HZ >= 6144 && HZ < 12288
38 # define SHIFT_HZ       13
39 #else
40 # error Invalid value of HZ.
41 #endif
42
43 /* Suppose we want to divide two numbers NOM and DEN: NOM/DEN, then we can
44  * improve accuracy by shifting LSH bits, hence calculating:
45  *     (NOM << LSH) / DEN
46  * This however means trouble for large NOM, because (NOM << LSH) may no
47  * longer fit in 32 bits. The following way of calculating this gives us
48  * some slack, under the following conditions:
49  *   - (NOM / DEN) fits in (32 - LSH) bits.
50  *   - (NOM % DEN) fits in (32 - LSH) bits.
51  */
52 #define SH_DIV(NOM,DEN,LSH) (   (((NOM) / (DEN)) << (LSH))              \
53                              + ((((NOM) % (DEN)) << (LSH)) + (DEN) / 2) / (DEN))
54
55 /* LATCH is used in the interval timer and ftape setup. */
56 #define LATCH ((CLOCK_TICK_RATE + HZ/2) / HZ)   /* For divider */
57
58 extern int register_refined_jiffies(long clock_tick_rate);
59
60 /* TICK_NSEC is the time between ticks in nsec assuming SHIFTED_HZ */
61 #define TICK_NSEC ((NSEC_PER_SEC+HZ/2)/HZ)
62
63 /* TICK_USEC is the time between ticks in usec assuming fake USER_HZ */
64 #define TICK_USEC ((1000000UL + USER_HZ/2) / USER_HZ)
65
66 /* some arch's have a small-data section that can be accessed register-relative
67  * but that can only take up to, say, 4-byte variables. jiffies being part of
68  * an 8-byte variable may not be correctly accessed unless we force the issue
69  */
70 #define __jiffy_data  __attribute__((section(".data")))
71
72 /*
73  * The 64-bit value is not atomic - you MUST NOT read it
74  * without sampling the sequence number in jiffies_lock.
75  * get_jiffies_64() will do this for you as appropriate.
76  */
77 extern u64 __jiffy_data jiffies_64;
78 extern unsigned long volatile __jiffy_data jiffies;
79
80 #if (BITS_PER_LONG < 64)
81 u64 get_jiffies_64(void);
82 #else
83 static inline u64 get_jiffies_64(void)
84 {
85         return (u64)jiffies;
86 }
87 #endif
88
89 /*
90  *      These inlines deal with timer wrapping correctly. You are 
91  *      strongly encouraged to use them
92  *      1. Because people otherwise forget
93  *      2. Because if the timer wrap changes in future you won't have to
94  *         alter your driver code.
95  *
96  * time_after(a,b) returns true if the time a is after time b.
97  *
98  * Do this with "<0" and ">=0" to only test the sign of the result. A
99  * good compiler would generate better code (and a really good compiler
100  * wouldn't care). Gcc is currently neither.
101  */
102 #define time_after(a,b)         \
103         (typecheck(unsigned long, a) && \
104          typecheck(unsigned long, b) && \
105          ((long)((b) - (a)) < 0))
106 #define time_before(a,b)        time_after(b,a)
107
108 #define time_after_eq(a,b)      \
109         (typecheck(unsigned long, a) && \
110          typecheck(unsigned long, b) && \
111          ((long)((a) - (b)) >= 0))
112 #define time_before_eq(a,b)     time_after_eq(b,a)
113
114 /*
115  * Calculate whether a is in the range of [b, c].
116  */
117 #define time_in_range(a,b,c) \
118         (time_after_eq(a,b) && \
119          time_before_eq(a,c))
120
121 /*
122  * Calculate whether a is in the range of [b, c).
123  */
124 #define time_in_range_open(a,b,c) \
125         (time_after_eq(a,b) && \
126          time_before(a,c))
127
128 /* Same as above, but does so with platform independent 64bit types.
129  * These must be used when utilizing jiffies_64 (i.e. return value of
130  * get_jiffies_64() */
131 #define time_after64(a,b)       \
132         (typecheck(__u64, a) && \
133          typecheck(__u64, b) && \
134          ((__s64)((b) - (a)) < 0))
135 #define time_before64(a,b)      time_after64(b,a)
136
137 #define time_after_eq64(a,b)    \
138         (typecheck(__u64, a) && \
139          typecheck(__u64, b) && \
140          ((__s64)((a) - (b)) >= 0))
141 #define time_before_eq64(a,b)   time_after_eq64(b,a)
142
143 #define time_in_range64(a, b, c) \
144         (time_after_eq64(a, b) && \
145          time_before_eq64(a, c))
146
147 /*
148  * These four macros compare jiffies and 'a' for convenience.
149  */
150
151 /* time_is_before_jiffies(a) return true if a is before jiffies */
152 #define time_is_before_jiffies(a) time_after(jiffies, a)
153 #define time_is_before_jiffies64(a) time_after64(get_jiffies_64(), a)
154
155 /* time_is_after_jiffies(a) return true if a is after jiffies */
156 #define time_is_after_jiffies(a) time_before(jiffies, a)
157 #define time_is_after_jiffies64(a) time_before64(get_jiffies_64(), a)
158
159 /* time_is_before_eq_jiffies(a) return true if a is before or equal to jiffies*/
160 #define time_is_before_eq_jiffies(a) time_after_eq(jiffies, a)
161 #define time_is_before_eq_jiffies64(a) time_after_eq64(get_jiffies_64(), a)
162
163 /* time_is_after_eq_jiffies(a) return true if a is after or equal to jiffies*/
164 #define time_is_after_eq_jiffies(a) time_before_eq(jiffies, a)
165 #define time_is_after_eq_jiffies64(a) time_before_eq64(get_jiffies_64(), a)
166
167 /*
168  * Have the 32 bit jiffies value wrap 5 minutes after boot
169  * so jiffies wrap bugs show up earlier.
170  */
171 #define INITIAL_JIFFIES ((unsigned long)(unsigned int) (-300*HZ))
172
173 /*
174  * Change timeval to jiffies, trying to avoid the
175  * most obvious overflows..
176  *
177  * And some not so obvious.
178  *
179  * Note that we don't want to return LONG_MAX, because
180  * for various timeout reasons we often end up having
181  * to wait "jiffies+1" in order to guarantee that we wait
182  * at _least_ "jiffies" - so "jiffies+1" had better still
183  * be positive.
184  */
185 #define MAX_JIFFY_OFFSET ((LONG_MAX >> 1)-1)
186
187 extern unsigned long preset_lpj;
188
189 /*
190  * We want to do realistic conversions of time so we need to use the same
191  * values the update wall clock code uses as the jiffies size.  This value
192  * is: TICK_NSEC (which is defined in timex.h).  This
193  * is a constant and is in nanoseconds.  We will use scaled math
194  * with a set of scales defined here as SEC_JIFFIE_SC,  USEC_JIFFIE_SC and
195  * NSEC_JIFFIE_SC.  Note that these defines contain nothing but
196  * constants and so are computed at compile time.  SHIFT_HZ (computed in
197  * timex.h) adjusts the scaling for different HZ values.
198
199  * Scaled math???  What is that?
200  *
201  * Scaled math is a way to do integer math on values that would,
202  * otherwise, either overflow, underflow, or cause undesired div
203  * instructions to appear in the execution path.  In short, we "scale"
204  * up the operands so they take more bits (more precision, less
205  * underflow), do the desired operation and then "scale" the result back
206  * by the same amount.  If we do the scaling by shifting we avoid the
207  * costly mpy and the dastardly div instructions.
208
209  * Suppose, for example, we want to convert from seconds to jiffies
210  * where jiffies is defined in nanoseconds as NSEC_PER_JIFFIE.  The
211  * simple math is: jiff = (sec * NSEC_PER_SEC) / NSEC_PER_JIFFIE; We
212  * observe that (NSEC_PER_SEC / NSEC_PER_JIFFIE) is a constant which we
213  * might calculate at compile time, however, the result will only have
214  * about 3-4 bits of precision (less for smaller values of HZ).
215  *
216  * So, we scale as follows:
217  * jiff = (sec) * (NSEC_PER_SEC / NSEC_PER_JIFFIE);
218  * jiff = ((sec) * ((NSEC_PER_SEC * SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE)) / SCALE;
219  * Then we make SCALE a power of two so:
220  * jiff = ((sec) * ((NSEC_PER_SEC << SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE)) >> SCALE;
221  * Now we define:
222  * #define SEC_CONV = ((NSEC_PER_SEC << SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE))
223  * jiff = (sec * SEC_CONV) >> SCALE;
224  *
225  * Often the math we use will expand beyond 32-bits so we tell C how to
226  * do this and pass the 64-bit result of the mpy through the ">> SCALE"
227  * which should take the result back to 32-bits.  We want this expansion
228  * to capture as much precision as possible.  At the same time we don't
229  * want to overflow so we pick the SCALE to avoid this.  In this file,
230  * that means using a different scale for each range of HZ values (as
231  * defined in timex.h).
232  *
233  * For those who want to know, gcc will give a 64-bit result from a "*"
234  * operator if the result is a long long AND at least one of the
235  * operands is cast to long long (usually just prior to the "*" so as
236  * not to confuse it into thinking it really has a 64-bit operand,
237  * which, buy the way, it can do, but it takes more code and at least 2
238  * mpys).
239
240  * We also need to be aware that one second in nanoseconds is only a
241  * couple of bits away from overflowing a 32-bit word, so we MUST use
242  * 64-bits to get the full range time in nanoseconds.
243
244  */
245
246 /*
247  * Here are the scales we will use.  One for seconds, nanoseconds and
248  * microseconds.
249  *
250  * Within the limits of cpp we do a rough cut at the SEC_JIFFIE_SC and
251  * check if the sign bit is set.  If not, we bump the shift count by 1.
252  * (Gets an extra bit of precision where we can use it.)
253  * We know it is set for HZ = 1024 and HZ = 100 not for 1000.
254  * Haven't tested others.
255
256  * Limits of cpp (for #if expressions) only long (no long long), but
257  * then we only need the most signicant bit.
258  */
259
260 #define SEC_JIFFIE_SC (31 - SHIFT_HZ)
261 #if !((((NSEC_PER_SEC << 2) / TICK_NSEC) << (SEC_JIFFIE_SC - 2)) & 0x80000000)
262 #undef SEC_JIFFIE_SC
263 #define SEC_JIFFIE_SC (32 - SHIFT_HZ)
264 #endif
265 #define NSEC_JIFFIE_SC (SEC_JIFFIE_SC + 29)
266 #define SEC_CONVERSION ((unsigned long)((((u64)NSEC_PER_SEC << SEC_JIFFIE_SC) +\
267                                 TICK_NSEC -1) / (u64)TICK_NSEC))
268
269 #define NSEC_CONVERSION ((unsigned long)((((u64)1 << NSEC_JIFFIE_SC) +\
270                                         TICK_NSEC -1) / (u64)TICK_NSEC))
271 /*
272  * The maximum jiffie value is (MAX_INT >> 1).  Here we translate that
273  * into seconds.  The 64-bit case will overflow if we are not careful,
274  * so use the messy SH_DIV macro to do it.  Still all constants.
275  */
276 #if BITS_PER_LONG < 64
277 # define MAX_SEC_IN_JIFFIES \
278         (long)((u64)((u64)MAX_JIFFY_OFFSET * TICK_NSEC) / NSEC_PER_SEC)
279 #else   /* take care of overflow on 64 bits machines */
280 # define MAX_SEC_IN_JIFFIES \
281         (SH_DIV((MAX_JIFFY_OFFSET >> SEC_JIFFIE_SC) * TICK_NSEC, NSEC_PER_SEC, 1) - 1)
282
283 #endif
284
285 /*
286  * Convert various time units to each other:
287  */
288 extern unsigned int jiffies_to_msecs(const unsigned long j);
289 extern unsigned int jiffies_to_usecs(const unsigned long j);
290
291 static inline u64 jiffies_to_nsecs(const unsigned long j)
292 {
293         return (u64)jiffies_to_usecs(j) * NSEC_PER_USEC;
294 }
295
296 extern u64 jiffies64_to_nsecs(u64 j);
297
298 extern unsigned long __msecs_to_jiffies(const unsigned int m);
299 #if HZ <= MSEC_PER_SEC && !(MSEC_PER_SEC % HZ)
300 /*
301  * HZ is equal to or smaller than 1000, and 1000 is a nice round
302  * multiple of HZ, divide with the factor between them, but round
303  * upwards:
304  */
305 static inline unsigned long _msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
306 {
307         return (m + (MSEC_PER_SEC / HZ) - 1) / (MSEC_PER_SEC / HZ);
308 }
309 #elif HZ > MSEC_PER_SEC && !(HZ % MSEC_PER_SEC)
310 /*
311  * HZ is larger than 1000, and HZ is a nice round multiple of 1000 -
312  * simply multiply with the factor between them.
313  *
314  * But first make sure the multiplication result cannot overflow:
315  */
316 static inline unsigned long _msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
317 {
318         if (m > jiffies_to_msecs(MAX_JIFFY_OFFSET))
319                 return MAX_JIFFY_OFFSET;
320         return m * (HZ / MSEC_PER_SEC);
321 }
322 #else
323 /*
324  * Generic case - multiply, round and divide. But first check that if
325  * we are doing a net multiplication, that we wouldn't overflow:
326  */
327 static inline unsigned long _msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
328 {
329         if (HZ > MSEC_PER_SEC && m > jiffies_to_msecs(MAX_JIFFY_OFFSET))
330                 return MAX_JIFFY_OFFSET;
331
332         return (MSEC_TO_HZ_MUL32 * m + MSEC_TO_HZ_ADJ32) >> MSEC_TO_HZ_SHR32;
333 }
334 #endif
335 /**
336  * msecs_to_jiffies: - convert milliseconds to jiffies
337  * @m:  time in milliseconds
338  *
339  * conversion is done as follows:
340  *
341  * - negative values mean 'infinite timeout' (MAX_JIFFY_OFFSET)
342  *
343  * - 'too large' values [that would result in larger than
344  *   MAX_JIFFY_OFFSET values] mean 'infinite timeout' too.
345  *
346  * - all other values are converted to jiffies by either multiplying
347  *   the input value by a factor or dividing it with a factor and
348  *   handling any 32-bit overflows.
349  *   for the details see __msecs_to_jiffies()
350  *
351  * msecs_to_jiffies() checks for the passed in value being a constant
352  * via __builtin_constant_p() allowing gcc to eliminate most of the
353  * code, __msecs_to_jiffies() is called if the value passed does not
354  * allow constant folding and the actual conversion must be done at
355  * runtime.
356  * the HZ range specific helpers _msecs_to_jiffies() are called both
357  * directly here and from __msecs_to_jiffies() in the case where
358  * constant folding is not possible.
359  */
360 static __always_inline unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
361 {
362         if (__builtin_constant_p(m)) {
363                 if ((int)m < 0)
364                         return MAX_JIFFY_OFFSET;
365                 return _msecs_to_jiffies(m);
366         } else {
367                 return __msecs_to_jiffies(m);
368         }
369 }
370
371 extern unsigned long __usecs_to_jiffies(const unsigned int u);
372 #if !(USEC_PER_SEC % HZ)
373 static inline unsigned long _usecs_to_jiffies(const unsigned int u)
374 {
375         return (u + (USEC_PER_SEC / HZ) - 1) / (USEC_PER_SEC / HZ);
376 }
377 #else
378 static inline unsigned long _usecs_to_jiffies(const unsigned int u)
379 {
380         return (USEC_TO_HZ_MUL32 * u + USEC_TO_HZ_ADJ32)
381                 >> USEC_TO_HZ_SHR32;
382 }
383 #endif
384
385 /**
386  * usecs_to_jiffies: - convert microseconds to jiffies
387  * @u:  time in microseconds
388  *
389  * conversion is done as follows:
390  *
391  * - 'too large' values [that would result in larger than
392  *   MAX_JIFFY_OFFSET values] mean 'infinite timeout' too.
393  *
394  * - all other values are converted to jiffies by either multiplying
395  *   the input value by a factor or dividing it with a factor and
396  *   handling any 32-bit overflows as for msecs_to_jiffies.
397  *
398  * usecs_to_jiffies() checks for the passed in value being a constant
399  * via __builtin_constant_p() allowing gcc to eliminate most of the
400  * code, __usecs_to_jiffies() is called if the value passed does not
401  * allow constant folding and the actual conversion must be done at
402  * runtime.
403  * the HZ range specific helpers _usecs_to_jiffies() are called both
404  * directly here and from __msecs_to_jiffies() in the case where
405  * constant folding is not possible.
406  */
407 static __always_inline unsigned long usecs_to_jiffies(const unsigned int u)
408 {
409         if (__builtin_constant_p(u)) {
410                 if (u > jiffies_to_usecs(MAX_JIFFY_OFFSET))
411                         return MAX_JIFFY_OFFSET;
412                 return _usecs_to_jiffies(u);
413         } else {
414                 return __usecs_to_jiffies(u);
415         }
416 }
417
418 extern unsigned long timespec64_to_jiffies(const struct timespec64 *value);
419 extern void jiffies_to_timespec64(const unsigned long jiffies,
420                                   struct timespec64 *value);
421 static inline unsigned long timespec_to_jiffies(const struct timespec *value)
422 {
423         struct timespec64 ts = timespec_to_timespec64(*value);
424
425         return timespec64_to_jiffies(&ts);
426 }
427
428 static inline void jiffies_to_timespec(const unsigned long jiffies,
429                                        struct timespec *value)
430 {
431         struct timespec64 ts;
432
433         jiffies_to_timespec64(jiffies, &ts);
434         *value = timespec64_to_timespec(ts);
435 }
436
437 extern unsigned long timeval_to_jiffies(const struct timeval *value);
438 extern void jiffies_to_timeval(const unsigned long jiffies,
439                                struct timeval *value);
440
441 extern clock_t jiffies_to_clock_t(unsigned long x);
442 static inline clock_t jiffies_delta_to_clock_t(long delta)
443 {
444         return jiffies_to_clock_t(max(0L, delta));
445 }
446
447 extern unsigned long clock_t_to_jiffies(unsigned long x);
448 extern u64 jiffies_64_to_clock_t(u64 x);
449 extern u64 nsec_to_clock_t(u64 x);
450 extern u64 nsecs_to_jiffies64(u64 n);
451 extern unsigned long nsecs_to_jiffies(u64 n);
452
453 #define TIMESTAMP_SIZE  30
454
455 #endif