arch/i386/kernel/time.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/i386/kernel/time.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1995  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  * 1996-05-03    Ingo Molnar
  14  *      fixed time warps in do_[slow|fast]_gettimeoffset()
  15  * 1997-09-10   Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
  16  *              "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
  17  * 1998-09-05    (Various)
  18  *      More robust do_fast_gettimeoffset() algorithm implemented
  19  *      (works with APM, Cyrix 6x86MX and Centaur C6),
  20  *      monotonic gettimeofday() with fast_get_timeoffset(),
  21  *      drift-proof precision TSC calibration on boot
  22  *      (C. Scott Ananian <cananian@alumni.princeton.edu>, Andrew D.
  23  *      Balsa <andrebalsa@altern.org>, Philip Gladstone <philip@raptor.com>;
  24  *      ported from 2.0.35 Jumbo-9 by Michael Krause <m.krause@tu-harburg.de>).
  25  * 1998-12-16    Andrea Arcangeli
  26  *      Fixed Jumbo-9 code in 2.1.131: do_gettimeofday was missing 1 jiffy
  27  *      because was not accounting lost_ticks.
  28  * 1998-12-24 Copyright (C) 1998  Andrea Arcangeli
  29  *      Fixed a xtime SMP race (we need the xtime_lock rw spinlock to
  30  *      serialize accesses to xtime/lost_ticks).
  31  */
  32
  33 #include <linux/errno.h>
  34 #include <linux/sched.h>
  35 #include <linux/kernel.h>
  36 #include <linux/param.h>
  37 #include <linux/string.h>
  38 #include <linux/mm.h>
  39 #include <linux/interrupt.h>
  40 #include <linux/time.h>
  41 #include <linux/delay.h>
  42 #include <linux/init.h>
  43 #include <linux/smp.h>
  44 #include <linux/module.h>
  45 #include <linux/sysdev.h>
  46 #include <linux/bcd.h>
  47 #include <linux/efi.h>
  48 #include <linux/mca.h>
  49
  50 #include <asm/io.h>
  51 #include <asm/smp.h>
  52 #include <asm/irq.h>
  53 #include <asm/msr.h>
  54 #include <asm/delay.h>
  55 #include <asm/mpspec.h>
  56 #include <asm/uaccess.h>
  57 #include <asm/processor.h>
  58 #include <asm/timer.h>
  59
  60 #include "mach_time.h"
  61
  62 #include <linux/timex.h>
  63 #include <linux/config.h>
  64
  65 #include <asm/hpet.h>
  66
  67 #include <asm/arch_hooks.h>
  68
  69 #include "io_ports.h"
  70
  71 #include <asm/i8259.h>
  72
  73 int pit_latch_buggy;              /* extern */
  74
  75 #include "do_timer.h"
  76
  77 u64 jiffies_64 = INITIAL_JIFFIES;
  78
  79 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
  80
  81 unsigned int cpu_khz;   /* Detected as we calibrate the TSC */
  82 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
  83
  84 extern unsigned long wall_jiffies;
  85
  86 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
  87 EXPORT_SYMBOL(rtc_lock);
  88
  89 #include <asm/i8253.h>
  90
  91 DEFINE_SPINLOCK(i8253_lock);
  92 EXPORT_SYMBOL(i8253_lock);
  93
  94 struct timer_opts *cur_timer = &timer_none;
  95
  96 /*
  97  * This is a special lock that is owned by the CPU and holds the index
  98  * register we are working with.  It is required for NMI access to the
  99  * CMOS/RTC registers.  See include/asm-i386/mc146818rtc.h for details.
 100  */
 101 volatile unsigned long cmos_lock = 0;
 102 EXPORT_SYMBOL(cmos_lock);
 103
 104 /* Routines for accessing the CMOS RAM/RTC. */
 105 unsigned char rtc_cmos_read(unsigned char addr)
 106 {
 107         unsigned char val;
 108         lock_cmos_prefix(addr);
 109         outb_p(addr, RTC_PORT(0));
 110         val = inb_p(RTC_PORT(1));
 111         lock_cmos_suffix(addr);
 112         return val;
 113 }
 114 EXPORT_SYMBOL(rtc_cmos_read);
 115
 116 void rtc_cmos_write(unsigned char val, unsigned char addr)
 117 {
 118         lock_cmos_prefix(addr);
 119         outb_p(addr, RTC_PORT(0));
 120         outb_p(val, RTC_PORT(1));
 121         lock_cmos_suffix(addr);
 122 }
 123 EXPORT_SYMBOL(rtc_cmos_write);
 124
 125 /*
 126  * This version of gettimeofday has microsecond resolution
 127  * and better than microsecond precision on fast x86 machines with TSC.
 128  */
 129 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
 130 {
 131         unsigned long seq;
 132         unsigned long usec, sec;
 133         unsigned long max_ntp_tick;
 134
 135         do {
 136                 unsigned long lost;
 137
 138                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 139
 140                 usec = cur_timer->get_offset();
 141                 lost = jiffies - wall_jiffies;
 142
 143                 /*
 144                  * If time_adjust is negative then NTP is slowing the clock
 145                  * so make sure not to go into next possible interval.
 146                  * Better to lose some accuracy than have time go backwards..
 147                  */
 148                 if (unlikely(time_adjust < 0)) {
 149                         max_ntp_tick = (USEC_PER_SEC / HZ) - tickadj;
 150                         usec = min(usec, max_ntp_tick);
 151
 152                         if (lost)
 153                                 usec += lost * max_ntp_tick;
 154                 }
 155                 else if (unlikely(lost))
 156                         usec += lost * (USEC_PER_SEC / HZ);
 157
 158                 sec = xtime.tv_sec;
 159                 usec += (xtime.tv_nsec / 1000);
 160         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 161
 162         while (usec >= 1000000) {
 163                 usec -= 1000000;
 164                 sec++;
 165         }
 166
 167         tv->tv_sec = sec;
 168         tv->tv_usec = usec;
 169 }
 170
 171 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
 172
 173 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
 174 {
 175         time_t wtm_sec, sec = tv->tv_sec;
 176         long wtm_nsec, nsec = tv->tv_nsec;
 177
 178         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
 179                 return -EINVAL;
 180
 181         write_seqlock_irq(&xtime_lock);
 182         /*
 183          * This is revolting. We need to set "xtime" correctly. However, the
 184          * value in this location is the value at the most recent update of
 185          * wall time.  Discover what correction gettimeofday() would have
 186          * made, and then undo it!
 187          */
 188         nsec -= cur_timer->get_offset() * NSEC_PER_USEC;
 189         nsec -= (jiffies - wall_jiffies) * TICK_NSEC;
 190
 191         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - sec);
 192         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - nsec);
 193
 194         set_normalized_timespec(&xtime, sec, nsec);
 195         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
 196
 197         time_adjust = 0;                /* stop active adjtime() */
 198         time_status |= STA_UNSYNC;
 199         time_maxerror = NTP_PHASE_LIMIT;
 200         time_esterror = NTP_PHASE_LIMIT;
 201         write_sequnlock_irq(&xtime_lock);
 202         clock_was_set();
 203         return 0;
 204 }
 205
 206 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
 207
 208 static int set_rtc_mmss(unsigned long nowtime)
 209 {
 210         int retval;
 211
 212         WARN_ON(irqs_disabled());
 213
 214         /* gets recalled with irq locally disabled */
 215         spin_lock_irq(&rtc_lock);
 216         if (efi_enabled)
 217                 retval = efi_set_rtc_mmss(nowtime);
 218         else
 219                 retval = mach_set_rtc_mmss(nowtime);
 220         spin_unlock_irq(&rtc_lock);
 221
 222         return retval;
 223 }
 224
 225
 226 int timer_ack;
 227
 228 /* monotonic_clock(): returns # of nanoseconds passed since time_init()
 229  *              Note: This function is required to return accurate
 230  *              time even in the absence of multiple timer ticks.
 231  */
 232 unsigned long long monotonic_clock(void)
 233 {
 234         return cur_timer->monotonic_clock();
 235 }
 236 EXPORT_SYMBOL(monotonic_clock);
 237
 238 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_FRAME_POINTER)
 239 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 240 {
 241         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 242
 243         if (in_lock_functions(pc))
 244                 return *(unsigned long *)(regs->ebp + 4);
 245
 246         return pc;
 247 }
 248 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 249 #endif
 250
 251 /*
 252  * timer_interrupt() needs to keep up the real-time clock,
 253  * as well as call the "do_timer()" routine every clocktick
 254  */
 255 static inline void do_timer_interrupt(int irq, void *dev_id,
 256                                         struct pt_regs *regs)
 257 {
 258 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
 259         if (timer_ack) {
 260                 /*
 261                  * Subtle, when I/O APICs are used we have to ack timer IRQ
 262                  * manually to reset the IRR bit for do_slow_gettimeoffset().
 263                  * This will also deassert NMI lines for the watchdog if run
 264                  * on an 82489DX-based system.
 265                  */
 266                 spin_lock(&i8259A_lock);
 267                 outb(0x0c, PIC_MASTER_OCW3);
 268                 /* Ack the IRQ; AEOI will end it automatically. */
 269                 inb(PIC_MASTER_POLL);
 270                 spin_unlock(&i8259A_lock);
 271         }
 272 #endif
 273
 274         do_timer_interrupt_hook(regs);
 275
 276
 277         if (MCA_bus) {
 278                 /* The PS/2 uses level-triggered interrupts.  You can't
 279                 turn them off, nor would you want to (any attempt to
 280                 enable edge-triggered interrupts usually gets intercepted by a
 281                 special hardware circuit).  Hence we have to acknowledge
 282                 the timer interrupt.  Through some incredibly stupid
 283                 design idea, the reset for IRQ 0 is done by setting the
 284                 high bit of the PPI port B (0x61).  Note that some PS/2s,
 285                 notably the 55SX, work fine if this is removed.  */
 286
 287                 irq = inb_p( 0x61 );    /* read the current state */
 288                 outb_p( irq|0x80, 0x61 );       /* reset the IRQ */
 289         }
 290 }
 291
 292 /*
 293  * This is the same as the above, except we _also_ save the current
 294  * Time Stamp Counter value at the time of the timer interrupt, so that
 295  * we later on can estimate the time of day more exactly.
 296  */
 297 irqreturn_t timer_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
 298 {
 299         /*
 300          * Here we are in the timer irq handler. We just have irqs locally
 301          * disabled but we don't know if the timer_bh is running on the other
 302          * CPU. We need to avoid to SMP race with it. NOTE: we don' t need
 303          * the irq version of write_lock because as just said we have irq
 304          * locally disabled. -arca
 305          */
 306         write_seqlock(&xtime_lock);
 307
 308         cur_timer->mark_offset();
 309
 310         do_timer_interrupt(irq, NULL, regs);
 311
 312         write_sequnlock(&xtime_lock);
 313         return IRQ_HANDLED;
 314 }
 315
 316 /* not static: needed by APM */
 317 unsigned long get_cmos_time(void)
 318 {
 319         unsigned long retval;
 320
 321         spin_lock(&rtc_lock);
 322
 323         if (efi_enabled)
 324                 retval = efi_get_time();
 325         else
 326                 retval = mach_get_cmos_time();
 327
 328         spin_unlock(&rtc_lock);
 329
 330         return retval;
 331 }
 332 EXPORT_SYMBOL(get_cmos_time);
 333
 334 static void sync_cmos_clock(unsigned long dummy);
 335
 336 static struct timer_list sync_cmos_timer =
 337                                       TIMER_INITIALIZER(sync_cmos_clock, 0, 0);
 338
 339 static void sync_cmos_clock(unsigned long dummy)
 340 {
 341         struct timeval now, next;
 342         int fail = 1;
 343
 344         /*
 345          * If we have an externally synchronized Linux clock, then update
 346          * CMOS clock accordingly every ~11 minutes. Set_rtc_mmss() has to be
 347          * called as close as possible to 500 ms before the new second starts.
 348          * This code is run on a timer.  If the clock is set, that timer
 349          * may not expire at the correct time.  Thus, we adjust...
 350          */
 351         if ((time_status & STA_UNSYNC) != 0)
 352                 /*
 353                  * Not synced, exit, do not restart a timer (if one is
 354                  * running, let it run out).
 355                  */
 356                 return;
 357
 358         do_gettimeofday(&now);
 359         if (now.tv_usec >= USEC_AFTER - ((unsigned) TICK_SIZE) / 2 &&
 360             now.tv_usec <= USEC_BEFORE + ((unsigned) TICK_SIZE) / 2)
 361                 fail = set_rtc_mmss(now.tv_sec);
 362
 363         next.tv_usec = USEC_AFTER - now.tv_usec;
 364         if (next.tv_usec <= 0)
 365                 next.tv_usec += USEC_PER_SEC;
 366
 367         if (!fail)
 368                 next.tv_sec = 659;
 369         else
 370                 next.tv_sec = 0;
 371
 372         if (next.tv_usec >= USEC_PER_SEC) {
 373                 next.tv_sec++;
 374                 next.tv_usec -= USEC_PER_SEC;
 375         }
 376         mod_timer(&sync_cmos_timer, jiffies + timeval_to_jiffies(&next));
 377 }
 378
 379 void notify_arch_cmos_timer(void)
 380 {
 381         mod_timer(&sync_cmos_timer, jiffies + 1);
 382 }
 383
 384 static long clock_cmos_diff, sleep_start;
 385
 386 static int timer_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 387 {
 388         /*
 389          * Estimate time zone so that set_time can update the clock
 390          */
 391         clock_cmos_diff = -get_cmos_time();
 392         clock_cmos_diff += get_seconds();
 393         sleep_start = get_cmos_time();
 394         return 0;
 395 }
 396
 397 static int timer_resume(struct sys_device *dev)
 398 {
 399         unsigned long flags;
 400         unsigned long sec;
 401         unsigned long sleep_length;
 402
 403 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
 404         if (is_hpet_enabled())
 405                 hpet_reenable();
 406 #endif
 407         sec = get_cmos_time() + clock_cmos_diff;
 408         sleep_length = (get_cmos_time() - sleep_start) * HZ;
 409         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 410         xtime.tv_sec = sec;
 411         xtime.tv_nsec = 0;
 412         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 413         jiffies += sleep_length;
 414         wall_jiffies += sleep_length;
 415         return 0;
 416 }
 417
 418 static struct sysdev_class timer_sysclass = {
 419         .resume = timer_resume,
 420         .suspend = timer_suspend,
 421         set_kset_name("timer"),
 422 };
 423
 424
 425 /* XXX this driverfs stuff should probably go elsewhere later -john */
 426 static struct sys_device device_timer = {
 427         .id     = 0,
 428         .cls    = &timer_sysclass,
 429 };
 430
 431 static int time_init_device(void)
 432 {
 433         int error = sysdev_class_register(&timer_sysclass);
 434         if (!error)
 435                 error = sysdev_register(&device_timer);
 436         return error;
 437 }
 438
 439 device_initcall(time_init_device);
 440
 441 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
 442 extern void (*late_time_init)(void);
 443 /* Duplicate of time_init() below, with hpet_enable part added */
 444 static void __init hpet_time_init(void)
 445 {
 446         xtime.tv_sec = get_cmos_time();
 447         xtime.tv_nsec = (INITIAL_JIFFIES % HZ) * (NSEC_PER_SEC / HZ);
 448         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 449                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
 450
 451         if ((hpet_enable() >= 0) && hpet_use_timer) {
 452                 printk("Using HPET for base-timer\n");
 453         }
 454
 455         cur_timer = select_timer();
 456         printk(KERN_INFO "Using %s for high-res timesource\n",cur_timer->name);
 457
 458         time_init_hook();
 459 }
 460 #endif
 461
 462 void __init time_init(void)
 463 {
 464 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
 465         if (is_hpet_capable()) {
 466                 /*
 467                  * HPET initialization needs to do memory-mapped io. So, let
 468                  * us do a late initialization after mem_init().
 469                  */
 470                 late_time_init = hpet_time_init;
 471                 return;
 472         }
 473 #endif
 474         xtime.tv_sec = get_cmos_time();
 475         xtime.tv_nsec = (INITIAL_JIFFIES % HZ) * (NSEC_PER_SEC / HZ);
 476         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 477                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
 478
 479         cur_timer = select_timer();
 480         printk(KERN_INFO "Using %s for high-res timesource\n",cur_timer->name);
 481
 482         time_init_hook();
 483 }