arch/alpha/kernel/time.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/alpha/kernel/time.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1995, 1999, 2000  Linus Torvalds
   5  *
   6  * This file contains the PC-specific time handling details:
   7  * reading the RTC at bootup, etc..
   8  * 1994-07-02    Alan Modra
   9  *      fixed set_rtc_mmss, fixed time.year for >= 2000, new mktime
  10  * 1995-03-26    Markus Kuhn
  11  *      fixed 500 ms bug at call to set_rtc_mmss, fixed DS12887
  12  *      precision CMOS clock update
  13  * 1997-09-10   Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
  14  *              "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
  15  * 1997-01-09    Adrian Sun
  16  *      use interval timer if CONFIG_RTC=y
  17  * 1997-10-29    John Bowman (bowman@math.ualberta.ca)
  18  *      fixed tick loss calculation in timer_interrupt
  19  *      (round system clock to nearest tick instead of truncating)
  20  *      fixed algorithm in time_init for getting time from CMOS clock
  21  * 1999-04-16   Thorsten Kranzkowski (dl8bcu@gmx.net)
  22  *      fixed algorithm in do_gettimeofday() for calculating the precise time
  23  *      from processor cycle counter (now taking lost_ticks into account)
  24  * 2000-08-13   Jan-Benedict Glaw <jbglaw@lug-owl.de>
  25  *      Fixed time_init to be aware of epoches != 1900. This prevents
  26  *      booting up in 2048 for me;) Code is stolen from rtc.c.
  27  * 2003-06-03   R. Scott Bailey <scott.bailey@eds.com>
  28  *      Tighten sanity in time_init from 1% (10,000 PPM) to 250 PPM
  29  */
  30 #include <linux/errno.h>
  31 #include <linux/module.h>
  32 #include <linux/sched.h>
  33 #include <linux/kernel.h>
  34 #include <linux/param.h>
  35 #include <linux/string.h>
  36 #include <linux/mm.h>
  37 #include <linux/delay.h>
  38 #include <linux/ioport.h>
  39 #include <linux/irq.h>
  40 #include <linux/interrupt.h>
  41 #include <linux/init.h>
  42 #include <linux/bcd.h>
  43 #include <linux/profile.h>
  44 #include <linux/irq_work.h>
  45
  46 #include <asm/uaccess.h>
  47 #include <asm/io.h>
  48 #include <asm/hwrpb.h>
  49 #include <asm/8253pit.h>
  50 #include <asm/rtc.h>
  51
  52 #include <linux/mc146818rtc.h>
  53 #include <linux/time.h>
  54 #include <linux/timex.h>
  55 #include <linux/clocksource.h>
  56
  57 #include "proto.h"
  58 #include "irq_impl.h"
  59
  60 static int set_rtc_mmss(unsigned long);
  61
  62 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
  63 EXPORT_SYMBOL(rtc_lock);
  64
  65 #define TICK_SIZE (tick_nsec / 1000)
  66
  67 /*
  68  * Shift amount by which scaled_ticks_per_cycle is scaled.  Shifting
  69  * by 48 gives us 16 bits for HZ while keeping the accuracy good even
  70  * for large CPU clock rates.
  71  */
  72 #define FIX_SHIFT       48
  73
  74 /* lump static variables together for more efficient access: */
  75 static struct {
  76         /* cycle counter last time it got invoked */
  77         __u32 last_time;
  78         /* ticks/cycle * 2^48 */
  79         unsigned long scaled_ticks_per_cycle;
  80         /* partial unused tick */
  81         unsigned long partial_tick;
  82 } state;
  83
  84 unsigned long est_cycle_freq;
  85
  86 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
  87
  88 DEFINE_PER_CPU(u8, irq_work_pending);
  89
  90 #define set_irq_work_pending_flag()  __get_cpu_var(irq_work_pending) = 1
  91 #define test_irq_work_pending()      __get_cpu_var(irq_work_pending)
  92 #define clear_irq_work_pending()     __get_cpu_var(irq_work_pending) = 0
  93
  94 void set_irq_work_pending(void)
  95 {
  96         set_irq_work_pending_flag();
  97 }
  98
  99 #else  /* CONFIG_IRQ_WORK */
 100
 101 #define test_irq_work_pending()      0
 102 #define clear_irq_work_pending()
 103
 104 #endif /* CONFIG_IRQ_WORK */
 105
 106
 107 static inline __u32 rpcc(void)
 108 {
 109     __u32 result;
 110     asm volatile ("rpcc %0" : "=r"(result));
 111     return result;
 112 }
 113
 114 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 115 {
 116         return set_rtc_mmss(now.tv_sec);
 117 }
 118
 119 void read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 120 {
 121         unsigned int year, mon, day, hour, min, sec, epoch;
 122
 123         sec = CMOS_READ(RTC_SECONDS);
 124         min = CMOS_READ(RTC_MINUTES);
 125         hour = CMOS_READ(RTC_HOURS);
 126         day = CMOS_READ(RTC_DAY_OF_MONTH);
 127         mon = CMOS_READ(RTC_MONTH);
 128         year = CMOS_READ(RTC_YEAR);
 129
 130         if (!(CMOS_READ(RTC_CONTROL) & RTC_DM_BINARY) || RTC_ALWAYS_BCD) {
 131                 sec = bcd2bin(sec);
 132                 min = bcd2bin(min);
 133                 hour = bcd2bin(hour);
 134                 day = bcd2bin(day);
 135                 mon = bcd2bin(mon);
 136                 year = bcd2bin(year);
 137         }
 138
 139         /* PC-like is standard; used for year >= 70 */
 140         epoch = 1900;
 141         if (year < 20)
 142                 epoch = 2000;
 143         else if (year >= 20 && year < 48)
 144                 /* NT epoch */
 145                 epoch = 1980;
 146         else if (year >= 48 && year < 70)
 147                 /* Digital UNIX epoch */
 148                 epoch = 1952;
 149
 150         printk(KERN_INFO "Using epoch = %d\n", epoch);
 151
 152         if ((year += epoch) < 1970)
 153                 year += 100;
 154
 155         ts->tv_sec = mktime(year, mon, day, hour, min, sec);
 156         ts->tv_nsec = 0;
 157 }
 158
 159
 160
 161 /*
 162  * timer_interrupt() needs to keep up the real-time clock,
 163  * as well as call the "xtime_update()" routine every clocktick
 164  */
 165 irqreturn_t timer_interrupt(int irq, void *dev)
 166 {
 167         unsigned long delta;
 168         __u32 now;
 169         long nticks;
 170
 171 #ifndef CONFIG_SMP
 172         /* Not SMP, do kernel PC profiling here.  */
 173         profile_tick(CPU_PROFILING);
 174 #endif
 175
 176         /*
 177          * Calculate how many ticks have passed since the last update,
 178          * including any previous partial leftover.  Save any resulting
 179          * fraction for the next pass.
 180          */
 181         now = rpcc();
 182         delta = now - state.last_time;
 183         state.last_time = now;
 184         delta = delta * state.scaled_ticks_per_cycle + state.partial_tick;
 185         state.partial_tick = delta & ((1UL << FIX_SHIFT) - 1);
 186         nticks = delta >> FIX_SHIFT;
 187
 188         if (nticks)
 189                 xtime_update(nticks);
 190
 191         if (test_irq_work_pending()) {
 192                 clear_irq_work_pending();
 193                 irq_work_run();
 194         }
 195
 196 #ifndef CONFIG_SMP
 197         while (nticks--)
 198                 update_process_times(user_mode(get_irq_regs()));
 199 #endif
 200
 201         return IRQ_HANDLED;
 202 }
 203
 204 void __init
 205 common_init_rtc(void)
 206 {
 207         unsigned char x;
 208
 209         /* Reset periodic interrupt frequency.  */
 210         x = CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT) & 0x3f;
 211         /* Test includes known working values on various platforms
 212            where 0x26 is wrong; we refuse to change those. */
 213         if (x != 0x26 && x != 0x25 && x != 0x19 && x != 0x06) {
 214                 printk("Setting RTC_FREQ to 1024 Hz (%x)\n", x);
 215                 CMOS_WRITE(0x26, RTC_FREQ_SELECT);
 216         }
 217
 218         /* Turn on periodic interrupts.  */
 219         x = CMOS_READ(RTC_CONTROL);
 220         if (!(x & RTC_PIE)) {
 221                 printk("Turning on RTC interrupts.\n");
 222                 x |= RTC_PIE;
 223                 x &= ~(RTC_AIE | RTC_UIE);
 224                 CMOS_WRITE(x, RTC_CONTROL);
 225         }
 226         (void) CMOS_READ(RTC_INTR_FLAGS);
 227
 228         outb(0x36, 0x43);       /* pit counter 0: system timer */
 229         outb(0x00, 0x40);
 230         outb(0x00, 0x40);
 231
 232         outb(0xb6, 0x43);       /* pit counter 2: speaker */
 233         outb(0x31, 0x42);
 234         outb(0x13, 0x42);
 235
 236         init_rtc_irq();
 237 }
 238
 239 unsigned int common_get_rtc_time(struct rtc_time *time)
 240 {
 241         return __get_rtc_time(time);
 242 }
 243
 244 int common_set_rtc_time(struct rtc_time *time)
 245 {
 246         return __set_rtc_time(time);
 247 }
 248
 249 /* Validate a computed cycle counter result against the known bounds for
 250    the given processor core.  There's too much brokenness in the way of
 251    timing hardware for any one method to work everywhere.  :-(
 252
 253    Return 0 if the result cannot be trusted, otherwise return the argument.  */
 254
 255 static unsigned long __init
 256 validate_cc_value(unsigned long cc)
 257 {
 258         static struct bounds {
 259                 unsigned int min, max;
 260         } cpu_hz[] __initdata = {
 261                 [EV3_CPU]    = {   50000000,  200000000 },      /* guess */
 262                 [EV4_CPU]    = {  100000000,  300000000 },
 263                 [LCA4_CPU]   = {  100000000,  300000000 },      /* guess */
 264                 [EV45_CPU]   = {  200000000,  300000000 },
 265                 [EV5_CPU]    = {  250000000,  433000000 },
 266                 [EV56_CPU]   = {  333000000,  667000000 },
 267                 [PCA56_CPU]  = {  400000000,  600000000 },      /* guess */
 268                 [PCA57_CPU]  = {  500000000,  600000000 },      /* guess */
 269                 [EV6_CPU]    = {  466000000,  600000000 },
 270                 [EV67_CPU]   = {  600000000,  750000000 },
 271                 [EV68AL_CPU] = {  750000000,  940000000 },
 272                 [EV68CB_CPU] = { 1000000000, 1333333333 },
 273                 /* None of the following are shipping as of 2001-11-01.  */
 274                 [EV68CX_CPU] = { 1000000000, 1700000000 },      /* guess */
 275                 [EV69_CPU]   = { 1000000000, 1700000000 },      /* guess */
 276                 [EV7_CPU]    = {  800000000, 1400000000 },      /* guess */
 277                 [EV79_CPU]   = { 1000000000, 2000000000 },      /* guess */
 278         };
 279
 280         /* Allow for some drift in the crystal.  10MHz is more than enough.  */
 281         const unsigned int deviation = 10000000;
 282
 283         struct percpu_struct *cpu;
 284         unsigned int index;
 285
 286         cpu = (struct percpu_struct *)((char*)hwrpb + hwrpb->processor_offset);
 287         index = cpu->type & 0xffffffff;
 288
 289         /* If index out of bounds, no way to validate.  */
 290         if (index >= ARRAY_SIZE(cpu_hz))
 291                 return cc;
 292
 293         /* If index contains no data, no way to validate.  */
 294         if (cpu_hz[index].max == 0)
 295                 return cc;
 296
 297         if (cc < cpu_hz[index].min - deviation
 298             || cc > cpu_hz[index].max + deviation)
 299                 return 0;
 300
 301         return cc;
 302 }
 303
 304
 305 /*
 306  * Calibrate CPU clock using legacy 8254 timer/counter. Stolen from
 307  * arch/i386/time.c.
 308  */
 309
 310 #define CALIBRATE_LATCH 0xffff
 311 #define TIMEOUT_COUNT   0x100000
 312
 313 static unsigned long __init
 314 calibrate_cc_with_pit(void)
 315 {
 316         int cc, count = 0;
 317
 318         /* Set the Gate high, disable speaker */
 319         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
 320
 321         /*
 322          * Now let's take care of CTC channel 2
 323          *
 324          * Set the Gate high, program CTC channel 2 for mode 0,
 325          * (interrupt on terminal count mode), binary count,
 326          * load 5 * LATCH count, (LSB and MSB) to begin countdown.
 327          */
 328         outb(0xb0, 0x43);               /* binary, mode 0, LSB/MSB, Ch 2 */
 329         outb(CALIBRATE_LATCH & 0xff, 0x42);     /* LSB of count */
 330         outb(CALIBRATE_LATCH >> 8, 0x42);       /* MSB of count */
 331
 332         cc = rpcc();
 333         do {
 334                 count++;
 335         } while ((inb(0x61) & 0x20) == 0 && count < TIMEOUT_COUNT);
 336         cc = rpcc() - cc;
 337
 338         /* Error: ECTCNEVERSET or ECPUTOOFAST.  */
 339         if (count <= 1 || count == TIMEOUT_COUNT)
 340                 return 0;
 341
 342         return ((long)cc * PIT_TICK_RATE) / (CALIBRATE_LATCH + 1);
 343 }
 344
 345 /* The Linux interpretation of the CMOS clock register contents:
 346    When the Update-In-Progress (UIP) flag goes from 1 to 0, the
 347    RTC registers show the second which has precisely just started.
 348    Let's hope other operating systems interpret the RTC the same way.  */
 349
 350 static unsigned long __init
 351 rpcc_after_update_in_progress(void)
 352 {
 353         do { } while (!(CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT) & RTC_UIP));
 354         do { } while (CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT) & RTC_UIP);
 355
 356         return rpcc();
 357 }
 358
 359 #ifndef CONFIG_SMP
 360 /* Until and unless we figure out how to get cpu cycle counters
 361    in sync and keep them there, we can't use the rpcc.  */
 362 static cycle_t read_rpcc(struct clocksource *cs)
 363 {
 364         cycle_t ret = (cycle_t)rpcc();
 365         return ret;
 366 }
 367
 368 static struct clocksource clocksource_rpcc = {
 369         .name                   = "rpcc",
 370         .rating                 = 300,
 371         .read                   = read_rpcc,
 372         .mask                   = CLOCKSOURCE_MASK(32),
 373         .flags                  = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS
 374 };
 375
 376 static inline void register_rpcc_clocksource(long cycle_freq)
 377 {
 378         clocksource_calc_mult_shift(&clocksource_rpcc, cycle_freq, 4);
 379         clocksource_register(&clocksource_rpcc);
 380 }
 381 #else /* !CONFIG_SMP */
 382 static inline void register_rpcc_clocksource(long cycle_freq)
 383 {
 384 }
 385 #endif /* !CONFIG_SMP */
 386
 387 void __init
 388 time_init(void)
 389 {
 390         unsigned int cc1, cc2;
 391         unsigned long cycle_freq, tolerance;
 392         long diff;
 393
 394         /* Calibrate CPU clock -- attempt #1.  */
 395         if (!est_cycle_freq)
 396                 est_cycle_freq = validate_cc_value(calibrate_cc_with_pit());
 397
 398         cc1 = rpcc();
 399
 400         /* Calibrate CPU clock -- attempt #2.  */
 401         if (!est_cycle_freq) {
 402                 cc1 = rpcc_after_update_in_progress();
 403                 cc2 = rpcc_after_update_in_progress();
 404                 est_cycle_freq = validate_cc_value(cc2 - cc1);
 405                 cc1 = cc2;
 406         }
 407
 408         cycle_freq = hwrpb->cycle_freq;
 409         if (est_cycle_freq) {
 410                 /* If the given value is within 250 PPM of what we calculated,
 411                    accept it.  Otherwise, use what we found.  */
 412                 tolerance = cycle_freq / 4000;
 413                 diff = cycle_freq - est_cycle_freq;
 414                 if (diff < 0)
 415                         diff = -diff;
 416                 if ((unsigned long)diff > tolerance) {
 417                         cycle_freq = est_cycle_freq;
 418                         printk("HWRPB cycle frequency bogus.  "
 419                                "Estimated %lu Hz\n", cycle_freq);
 420                 } else {
 421                         est_cycle_freq = 0;
 422                 }
 423         } else if (! validate_cc_value (cycle_freq)) {
 424                 printk("HWRPB cycle frequency bogus, "
 425                        "and unable to estimate a proper value!\n");
 426         }
 427
 428         /* From John Bowman <bowman@math.ualberta.ca>: allow the values
 429            to settle, as the Update-In-Progress bit going low isn't good
 430            enough on some hardware.  2ms is our guess; we haven't found
 431            bogomips yet, but this is close on a 500Mhz box.  */
 432         __delay(1000000);
 433
 434
 435         if (HZ > (1<<16)) {
 436                 extern void __you_loose (void);
 437                 __you_loose();
 438         }
 439
 440         register_rpcc_clocksource(cycle_freq);
 441
 442         state.last_time = cc1;
 443         state.scaled_ticks_per_cycle
 444                 = ((unsigned long) HZ << FIX_SHIFT) / cycle_freq;
 445         state.partial_tick = 0L;
 446
 447         /* Startup the timer source. */
 448         alpha_mv.init_rtc();
 449 }
 450
 451 /*
 452  * In order to set the CMOS clock precisely, set_rtc_mmss has to be
 453  * called 500 ms after the second nowtime has started, because when
 454  * nowtime is written into the registers of the CMOS clock, it will
 455  * jump to the next second precisely 500 ms later. Check the Motorola
 456  * MC146818A or Dallas DS12887 data sheet for details.
 457  *
 458  * BUG: This routine does not handle hour overflow properly; it just
 459  *      sets the minutes. Usually you won't notice until after reboot!
 460  */
 461
 462
 463 static int
 464 set_rtc_mmss(unsigned long nowtime)
 465 {
 466         int retval = 0;
 467         int real_seconds, real_minutes, cmos_minutes;
 468         unsigned char save_control, save_freq_select;
 469
 470         /* irq are locally disabled here */
 471         spin_lock(&rtc_lock);
 472         /* Tell the clock it's being set */
 473         save_control = CMOS_READ(RTC_CONTROL);
 474         CMOS_WRITE((save_control|RTC_SET), RTC_CONTROL);
 475
 476         /* Stop and reset prescaler */
 477         save_freq_select = CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT);
 478         CMOS_WRITE((save_freq_select|RTC_DIV_RESET2), RTC_FREQ_SELECT);
 479
 480         cmos_minutes = CMOS_READ(RTC_MINUTES);
 481         if (!(save_control & RTC_DM_BINARY) || RTC_ALWAYS_BCD)
 482                 cmos_minutes = bcd2bin(cmos_minutes);
 483
 484         /*
 485          * since we're only adjusting minutes and seconds,
 486          * don't interfere with hour overflow. This avoids
 487          * messing with unknown time zones but requires your
 488          * RTC not to be off by more than 15 minutes
 489          */
 490         real_seconds = nowtime % 60;
 491         real_minutes = nowtime / 60;
 492         if (((abs(real_minutes - cmos_minutes) + 15)/30) & 1) {
 493                 /* correct for half hour time zone */
 494                 real_minutes += 30;
 495         }
 496         real_minutes %= 60;
 497
 498         if (abs(real_minutes - cmos_minutes) < 30) {
 499                 if (!(save_control & RTC_DM_BINARY) || RTC_ALWAYS_BCD) {
 500                         real_seconds = bin2bcd(real_seconds);
 501                         real_minutes = bin2bcd(real_minutes);
 502                 }
 503                 CMOS_WRITE(real_seconds,RTC_SECONDS);
 504                 CMOS_WRITE(real_minutes,RTC_MINUTES);
 505         } else {
 506                 printk_once(KERN_NOTICE
 507                        "set_rtc_mmss: can't update from %d to %d\n",
 508                        cmos_minutes, real_minutes);
 509                 retval = -1;
 510         }
 511
 512         /* The following flags have to be released exactly in this order,
 513          * otherwise the DS12887 (popular MC146818A clone with integrated
 514          * battery and quartz) will not reset the oscillator and will not
 515          * update precisely 500 ms later. You won't find this mentioned in
 516          * the Dallas Semiconductor data sheets, but who believes data
 517          * sheets anyway ...                           -- Markus Kuhn
 518          */
 519         CMOS_WRITE(save_control, RTC_CONTROL);
 520         CMOS_WRITE(save_freq_select, RTC_FREQ_SELECT);
 521         spin_unlock(&rtc_lock);
 522
 523         return retval;
 524 }