arch/mips/kernel/time.c

   1 /*
   2  * Copyright 2001 MontaVista Software Inc.
   3  * Author: Jun Sun, jsun@mvista.com or jsun@junsun.net
   4  * Copyright (c) 2003, 2004  Maciej W. Rozycki
   5  *
   6  * Common time service routines for MIPS machines. See
   7  * Documentation/mips/time.README.
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute  it and/or modify it
  10  * under  the terms of  the GNU General  Public License as published by the
  11  * Free Software Foundation;  either version 2 of the  License, or (at your
  12  * option) any later version.
  13  */
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/kernel.h>
  16 #include <linux/init.h>
  17 #include <linux/sched.h>
  18 #include <linux/param.h>
  19 #include <linux/time.h>
  20 #include <linux/timex.h>
  21 #include <linux/smp.h>
  22 #include <linux/kernel_stat.h>
  23 #include <linux/spinlock.h>
  24 #include <linux/interrupt.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26
  27 #include <asm/bootinfo.h>
  28 #include <asm/cache.h>
  29 #include <asm/compiler.h>
  30 #include <asm/cpu.h>
  31 #include <asm/cpu-features.h>
  32 #include <asm/div64.h>
  33 #include <asm/sections.h>
  34 #include <asm/time.h>
  35
  36 /*
  37  * The integer part of the number of usecs per jiffy is taken from tick,
  38  * but the fractional part is not recorded, so we calculate it using the
  39  * initial value of HZ.  This aids systems where tick isn't really an
  40  * integer (e.g. for HZ = 128).
  41  */
  42 #define USECS_PER_JIFFY         TICK_SIZE
  43 #define USECS_PER_JIFFY_FRAC    ((unsigned long)(u32)((1000000ULL << 32) / HZ))
  44
  45 #define TICK_SIZE       (tick_nsec / 1000)
  46
  47 /*
  48  * forward reference
  49  */
  50 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
  51
  52 /*
  53  * By default we provide the null RTC ops
  54  */
  55 static unsigned long null_rtc_get_time(void)
  56 {
  57         return mktime(2000, 1, 1, 0, 0, 0);
  58 }
  59
  60 static int null_rtc_set_time(unsigned long sec)
  61 {
  62         return 0;
  63 }
  64
  65 unsigned long (*rtc_mips_get_time)(void) = null_rtc_get_time;
  66 int (*rtc_mips_set_time)(unsigned long) = null_rtc_set_time;
  67 int (*rtc_mips_set_mmss)(unsigned long);
  68
  69
  70 /* how many counter cycles in a jiffy */
  71 static unsigned long cycles_per_jiffy __read_mostly;
  72
  73 /* expirelo is the count value for next CPU timer interrupt */
  74 static unsigned int expirelo;
  75
  76
  77 /*
  78  * Null timer ack for systems not needing one (e.g. i8254).
  79  */
  80 static void null_timer_ack(void) { /* nothing */ }
  81
  82 /*
  83  * Null high precision timer functions for systems lacking one.
  84  */
  85 static cycle_t null_hpt_read(void)
  86 {
  87         return 0;
  88 }
  89
  90 /*
  91  * Timer ack for an R4k-compatible timer of a known frequency.
  92  */
  93 static void c0_timer_ack(void)
  94 {
  95         unsigned int count;
  96
  97 #ifndef CONFIG_SOC_PNX8550      /* pnx8550 resets to zero */
  98         /* Ack this timer interrupt and set the next one.  */
  99         expirelo += cycles_per_jiffy;
 100 #endif
 101         write_c0_compare(expirelo);
 102
 103         /* Check to see if we have missed any timer interrupts.  */
 104         while (((count = read_c0_count()) - expirelo) < 0x7fffffff) {
 105                 /* missed_timer_count++; */
 106                 expirelo = count + cycles_per_jiffy;
 107                 write_c0_compare(expirelo);
 108         }
 109 }
 110
 111 /*
 112  * High precision timer functions for a R4k-compatible timer.
 113  */
 114 static cycle_t c0_hpt_read(void)
 115 {
 116         return read_c0_count();
 117 }
 118
 119 /* For use both as a high precision timer and an interrupt source.  */
 120 static void __init c0_hpt_timer_init(void)
 121 {
 122         expirelo = read_c0_count() + cycles_per_jiffy;
 123         write_c0_compare(expirelo);
 124 }
 125
 126 int (*mips_timer_state)(void);
 127 void (*mips_timer_ack)(void);
 128
 129 /* last time when xtime and rtc are sync'ed up */
 130 static long last_rtc_update;
 131
 132 /*
 133  * local_timer_interrupt() does profiling and process accounting
 134  * on a per-CPU basis.
 135  *
 136  * In UP mode, it is invoked from the (global) timer_interrupt.
 137  *
 138  * In SMP mode, it might invoked by per-CPU timer interrupt, or
 139  * a broadcasted inter-processor interrupt which itself is triggered
 140  * by the global timer interrupt.
 141  */
 142 void local_timer_interrupt(int irq, void *dev_id)
 143 {
 144         profile_tick(CPU_PROFILING);
 145         update_process_times(user_mode(get_irq_regs()));
 146 }
 147
 148 /*
 149  * High-level timer interrupt service routines.  This function
 150  * is set as irqaction->handler and is invoked through do_IRQ.
 151  */
 152 irqreturn_t timer_interrupt(int irq, void *dev_id)
 153 {
 154         write_seqlock(&xtime_lock);
 155
 156         mips_timer_ack();
 157
 158         /*
 159          * call the generic timer interrupt handling
 160          */
 161         do_timer(1);
 162
 163         /*
 164          * If we have an externally synchronized Linux clock, then update
 165          * CMOS clock accordingly every ~11 minutes. rtc_mips_set_time() has to be
 166          * called as close as possible to 500 ms before the new second starts.
 167          */
 168         if (ntp_synced() &&
 169             xtime.tv_sec > last_rtc_update + 660 &&
 170             (xtime.tv_nsec / 1000) >= 500000 - ((unsigned) TICK_SIZE) / 2 &&
 171             (xtime.tv_nsec / 1000) <= 500000 + ((unsigned) TICK_SIZE) / 2) {
 172                 if (rtc_mips_set_mmss(xtime.tv_sec) == 0) {
 173                         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
 174                 } else {
 175                         /* do it again in 60 s */
 176                         last_rtc_update = xtime.tv_sec - 600;
 177                 }
 178         }
 179
 180         write_sequnlock(&xtime_lock);
 181
 182         /*
 183          * In UP mode, we call local_timer_interrupt() to do profiling
 184          * and process accouting.
 185          *
 186          * In SMP mode, local_timer_interrupt() is invoked by appropriate
 187          * low-level local timer interrupt handler.
 188          */
 189         local_timer_interrupt(irq, dev_id);
 190
 191         return IRQ_HANDLED;
 192 }
 193
 194 int null_perf_irq(void)
 195 {
 196         return 0;
 197 }
 198
 199 int (*perf_irq)(void) = null_perf_irq;
 200
 201 EXPORT_SYMBOL(null_perf_irq);
 202 EXPORT_SYMBOL(perf_irq);
 203
 204 asmlinkage void ll_timer_interrupt(int irq)
 205 {
 206         int r2 = cpu_has_mips_r2;
 207
 208         irq_enter();
 209         kstat_this_cpu.irqs[irq]++;
 210
 211         /*
 212          * Suckage alert:
 213          * Before R2 of the architecture there was no way to see if a
 214          * performance counter interrupt was pending, so we have to run the
 215          * performance counter interrupt handler anyway.
 216          */
 217         if (!r2 || (read_c0_cause() & (1 << 26)))
 218                 if (perf_irq())
 219                         goto out;
 220
 221         /* we keep interrupt disabled all the time */
 222         if (!r2 || (read_c0_cause() & (1 << 30)))
 223                 timer_interrupt(irq, NULL);
 224
 225 out:
 226         irq_exit();
 227 }
 228
 229 asmlinkage void ll_local_timer_interrupt(int irq)
 230 {
 231         irq_enter();
 232         if (smp_processor_id() != 0)
 233                 kstat_this_cpu.irqs[irq]++;
 234
 235         /* we keep interrupt disabled all the time */
 236         local_timer_interrupt(irq, NULL);
 237
 238         irq_exit();
 239 }
 240
 241 /*
 242  * time_init() - it does the following things.
 243  *
 244  * 1) board_time_init() -
 245  *      a) (optional) set up RTC routines,
 246  *      b) (optional) calibrate and set the mips_hpt_frequency
 247  *          (only needed if you intended to use cpu counter as timer interrupt
 248  *           source)
 249  * 2) setup xtime based on rtc_mips_get_time().
 250  * 3) calculate a couple of cached variables for later usage
 251  * 4) plat_timer_setup() -
 252  *      a) (optional) over-write any choices made above by time_init().
 253  *      b) machine specific code should setup the timer irqaction.
 254  *      c) enable the timer interrupt
 255  */
 256
 257 void (*board_time_init)(void);
 258
 259 unsigned int mips_hpt_frequency;
 260
 261 static struct irqaction timer_irqaction = {
 262         .handler = timer_interrupt,
 263         .flags = IRQF_DISABLED,
 264         .name = "timer",
 265 };
 266
 267 static unsigned int __init calibrate_hpt(void)
 268 {
 269         cycle_t frequency, hpt_start, hpt_end, hpt_count, hz;
 270
 271         const int loops = HZ / 10;
 272         int log_2_loops = 0;
 273         int i;
 274
 275         /*
 276          * We want to calibrate for 0.1s, but to avoid a 64-bit
 277          * division we round the number of loops up to the nearest
 278          * power of 2.
 279          */
 280         while (loops > 1 << log_2_loops)
 281                 log_2_loops++;
 282         i = 1 << log_2_loops;
 283
 284         /*
 285          * Wait for a rising edge of the timer interrupt.
 286          */
 287         while (mips_timer_state());
 288         while (!mips_timer_state());
 289
 290         /*
 291          * Now see how many high precision timer ticks happen
 292          * during the calculated number of periods between timer
 293          * interrupts.
 294          */
 295         hpt_start = clocksource_mips.read();
 296         do {
 297                 while (mips_timer_state());
 298                 while (!mips_timer_state());
 299         } while (--i);
 300         hpt_end = clocksource_mips.read();
 301
 302         hpt_count = (hpt_end - hpt_start) & clocksource_mips.mask;
 303         hz = HZ;
 304         frequency = hpt_count * hz;
 305
 306         return frequency >> log_2_loops;
 307 }
 308
 309 struct clocksource clocksource_mips = {
 310         .name           = "MIPS",
 311         .mask           = 0xffffffff,
 312         .is_continuous  = 1,
 313 };
 314
 315 static void __init init_mips_clocksource(void)
 316 {
 317         u64 temp;
 318         u32 shift;
 319
 320         if (!mips_hpt_frequency || clocksource_mips.read == null_hpt_read)
 321                 return;
 322
 323         /* Calclate a somewhat reasonable rating value */
 324         clocksource_mips.rating = 200 + mips_hpt_frequency / 10000000;
 325         /* Find a shift value */
 326         for (shift = 32; shift > 0; shift--) {
 327                 temp = (u64) NSEC_PER_SEC << shift;
 328                 do_div(temp, mips_hpt_frequency);
 329                 if ((temp >> 32) == 0)
 330                         break;
 331         }
 332         clocksource_mips.shift = shift;
 333         clocksource_mips.mult = (u32)temp;
 334
 335         clocksource_register(&clocksource_mips);
 336 }
 337
 338 void __init time_init(void)
 339 {
 340         if (board_time_init)
 341                 board_time_init();
 342
 343         if (!rtc_mips_set_mmss)
 344                 rtc_mips_set_mmss = rtc_mips_set_time;
 345
 346         xtime.tv_sec = rtc_mips_get_time();
 347         xtime.tv_nsec = 0;
 348
 349         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 350                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
 351
 352         /* Choose appropriate high precision timer routines.  */
 353         if (!cpu_has_counter && !clocksource_mips.read)
 354                 /* No high precision timer -- sorry.  */
 355                 clocksource_mips.read = null_hpt_read;
 356         else if (!mips_hpt_frequency && !mips_timer_state) {
 357                 /* A high precision timer of unknown frequency.  */
 358                 if (!clocksource_mips.read)
 359                         /* No external high precision timer -- use R4k.  */
 360                         clocksource_mips.read = c0_hpt_read;
 361         } else {
 362                 /* We know counter frequency.  Or we can get it.  */
 363                 if (!clocksource_mips.read) {
 364                         /* No external high precision timer -- use R4k.  */
 365                         clocksource_mips.read = c0_hpt_read;
 366
 367                         if (!mips_timer_state) {
 368                                 /* No external timer interrupt -- use R4k.  */
 369                                 mips_timer_ack = c0_timer_ack;
 370                                 /* Calculate cache parameters.  */
 371                                 cycles_per_jiffy =
 372                                         (mips_hpt_frequency + HZ / 2) / HZ;
 373                                 /*
 374                                  * This sets up the high precision
 375                                  * timer for the first interrupt.
 376                                  */
 377                                 c0_hpt_timer_init();
 378                         }
 379                 }
 380                 if (!mips_hpt_frequency)
 381                         mips_hpt_frequency = calibrate_hpt();
 382
 383                 /* Report the high precision timer rate for a reference.  */
 384                 printk("Using %u.%03u MHz high precision timer.\n",
 385                        ((mips_hpt_frequency + 500) / 1000) / 1000,
 386                        ((mips_hpt_frequency + 500) / 1000) % 1000);
 387         }
 388
 389         if (!mips_timer_ack)
 390                 /* No timer interrupt ack (e.g. i8254).  */
 391                 mips_timer_ack = null_timer_ack;
 392
 393         /*
 394          * Call board specific timer interrupt setup.
 395          *
 396          * this pointer must be setup in machine setup routine.
 397          *
 398          * Even if a machine chooses to use a low-level timer interrupt,
 399          * it still needs to setup the timer_irqaction.
 400          * In that case, it might be better to set timer_irqaction.handler
 401          * to be NULL function so that we are sure the high-level code
 402          * is not invoked accidentally.
 403          */
 404         plat_timer_setup(&timer_irqaction);
 405
 406         init_mips_clocksource();
 407 }
 408
 409 #define FEBRUARY                2
 410 #define STARTOFTIME             1970
 411 #define SECDAY                  86400L
 412 #define SECYR                   (SECDAY * 365)
 413 #define leapyear(y)             ((!((y) % 4) && ((y) % 100)) || !((y) % 400))
 414 #define days_in_year(y)         (leapyear(y) ? 366 : 365)
 415 #define days_in_month(m)        (month_days[(m) - 1])
 416
 417 static int month_days[12] = {
 418         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
 419 };
 420
 421 void to_tm(unsigned long tim, struct rtc_time *tm)
 422 {
 423         long hms, day, gday;
 424         int i;
 425
 426         gday = day = tim / SECDAY;
 427         hms = tim % SECDAY;
 428
 429         /* Hours, minutes, seconds are easy */
 430         tm->tm_hour = hms / 3600;
 431         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
 432         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
 433
 434         /* Number of years in days */
 435         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
 436                 day -= days_in_year(i);
 437         tm->tm_year = i;
 438
 439         /* Number of months in days left */
 440         if (leapyear(tm->tm_year))
 441                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
 442         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
 443                 day -= days_in_month(i);
 444         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
 445         tm->tm_mon = i - 1;             /* tm_mon starts from 0 to 11 */
 446
 447         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
 448         tm->tm_mday = day + 1;
 449
 450         /*
 451          * Determine the day of week
 452          */
 453         tm->tm_wday = (gday + 4) % 7;   /* 1970/1/1 was Thursday */
 454 }
 455
 456 EXPORT_SYMBOL(rtc_lock);
 457 EXPORT_SYMBOL(to_tm);
 458 EXPORT_SYMBOL(rtc_mips_set_time);
 459 EXPORT_SYMBOL(rtc_mips_get_time);
 460
 461 unsigned long long sched_clock(void)
 462 {
 463         return (unsigned long long)jiffies*(1000000000/HZ);
 464 }