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 #include <linux/delay.h>
  56 #include <linux/perf_event.h>
  57 #include <asm/trace.h>
  58
  59 #include <asm/io.h>
  60 #include <asm/processor.h>
  61 #include <asm/nvram.h>
  62 #include <asm/cache.h>
  63 #include <asm/machdep.h>
  64 #include <asm/uaccess.h>
  65 #include <asm/time.h>
  66 #include <asm/prom.h>
  67 #include <asm/irq.h>
  68 #include <asm/div64.h>
  69 #include <asm/smp.h>
  70 #include <asm/vdso_datapage.h>
  71 #include <asm/firmware.h>
  72 #include <asm/cputime.h>
  73 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
  74 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
  75 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
  76 #endif
  77
  78 /* powerpc clocksource/clockevent code */
  79
  80 #include <linux/clockchips.h>
  81 #include <linux/clocksource.h>
  82
  83 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *);
  84 static struct clocksource clocksource_rtc = {
  85         .name         = "rtc",
  86         .rating       = 400,
  87         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  88         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  89         .shift        = 22,
  90         .mult         = 0,      /* To be filled in */
  91         .read         = rtc_read,
  92 };
  93
  94 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *);
  95 static struct clocksource clocksource_timebase = {
  96         .name         = "timebase",
  97         .rating       = 400,
  98         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  99         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
 100         .shift        = 22,
 101         .mult         = 0,      /* To be filled in */
 102         .read         = timebase_read,
 103 };
 104
 105 #define DECREMENTER_MAX 0x7fffffff
 106
 107 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 108                                       struct clock_event_device *dev);
 109 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 110                                  struct clock_event_device *dev);
 111
 112 static struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
 113        .name           = "decrementer",
 114        .rating         = 200,
 115        .shift          = 0,     /* To be filled in */
 116        .mult           = 0,     /* To be filled in */
 117        .irq            = 0,
 118        .set_next_event = decrementer_set_next_event,
 119        .set_mode       = decrementer_set_mode,
 120        .features       = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
 121 };
 122
 123 struct decrementer_clock {
 124         struct clock_event_device event;
 125         u64 next_tb;
 126 };
 127
 128 static DEFINE_PER_CPU(struct decrementer_clock, decrementers);
 129
 130 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 131 static unsigned long __initdata iSeries_recal_titan;
 132 static signed long __initdata iSeries_recal_tb;
 133
 134 /* Forward declaration is only needed for iSereis compiles */
 135 static void __init clocksource_init(void);
 136 #endif
 137
 138 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
 139
 140 #ifdef CONFIG_PPC64
 141 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
 142 #else
 143 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
 144 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
 145 #endif
 146
 147 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
 148 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
 149 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
 150 unsigned long tb_ticks_per_sec;
 151 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
 152 u64 tb_to_xs;
 153 unsigned tb_to_us;
 154
 155 #define TICKLEN_SCALE   NTP_SCALE_SHIFT
 156 static u64 last_tick_len;       /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
 157 static u64 ticklen_to_xs;       /* 0.64 fraction */
 158
 159 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
 160    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
 161 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
 162
 163 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
 164 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
 165
 166 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
 167 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
 168 static unsigned long boot_tb __read_mostly;
 169
 170 extern struct timezone sys_tz;
 171 static long timezone_offset;
 172
 173 unsigned long ppc_proc_freq;
 174 EXPORT_SYMBOL(ppc_proc_freq);
 175 unsigned long ppc_tb_freq;
 176
 177 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
 178 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
 179
 180 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
 181 /*
 182  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
 183  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
 184  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
 185  */
 186 u64 __cputime_jiffies_factor;
 187 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
 188 u64 __cputime_msec_factor;
 189 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
 190 u64 __cputime_sec_factor;
 191 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
 192 u64 __cputime_clockt_factor;
 193 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
 194 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_last_delta);
 195 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_scaled_last_delta);
 196
 197 cputime_t cputime_one_jiffy;
 198
 199 static void calc_cputime_factors(void)
 200 {
 201         struct div_result res;
 202
 203         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 204         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
 205         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 206         __cputime_msec_factor = res.result_low;
 207         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 208         __cputime_sec_factor = res.result_low;
 209         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 210         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
 215  */
 216 static u64 read_purr(void)
 217 {
 218         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 219                 return mfspr(SPRN_PURR);
 220         return mftb();
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the purr
 225  */
 226 static u64 read_spurr(u64 purr)
 227 {
 228         /*
 229          * cpus without PURR won't have a SPURR
 230          * We already know the former when we use this, so tell gcc
 231          */
 232         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR) && cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
 233                 return mfspr(SPRN_SPURR);
 234         return purr;
 235 }
 236
 237 /*
 238  * Account time for a transition between system, hard irq
 239  * or soft irq state.
 240  */
 241 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
 242 {
 243         u64 now, nowscaled, delta, deltascaled, sys_time;
 244         unsigned long flags;
 245
 246         local_irq_save(flags);
 247         now = read_purr();
 248         nowscaled = read_spurr(now);
 249         delta = now - get_paca()->startpurr;
 250         deltascaled = nowscaled - get_paca()->startspurr;
 251         get_paca()->startpurr = now;
 252         get_paca()->startspurr = nowscaled;
 253         if (!in_interrupt()) {
 254                 /* deltascaled includes both user and system time.
 255                  * Hence scale it based on the purr ratio to estimate
 256                  * the system time */
 257                 sys_time = get_paca()->system_time;
 258                 if (get_paca()->user_time)
 259                         deltascaled = deltascaled * sys_time /
 260                              (sys_time + get_paca()->user_time);
 261                 delta += sys_time;
 262                 get_paca()->system_time = 0;
 263         }
 264         if (in_irq() || idle_task(smp_processor_id()) != tsk)
 265                 account_system_time(tsk, 0, delta, deltascaled);
 266         else
 267                 account_idle_time(delta);
 268         __get_cpu_var(cputime_last_delta) = delta;
 269         __get_cpu_var(cputime_scaled_last_delta) = deltascaled;
 270         local_irq_restore(flags);
 271 }
 272 EXPORT_SYMBOL_GPL(account_system_vtime);
 273
 274 /*
 275  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
 276  * by the exception entry and exit code to the generic process
 277  * user and system time records.
 278  * Must be called with interrupts disabled.
 279  */
 280 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
 281 {
 282         cputime_t utime, utimescaled;
 283
 284         utime = get_paca()->user_time;
 285         get_paca()->user_time = 0;
 286         utimescaled = cputime_to_scaled(utime);
 287         account_user_time(tsk, utime, utimescaled);
 288 }
 289
 290 /*
 291  * Stuff for accounting stolen time.
 292  */
 293 struct cpu_purr_data {
 294         int     initialized;                    /* thread is running */
 295         u64     tb;                     /* last TB value read */
 296         u64     purr;                   /* last PURR value read */
 297         u64     spurr;                  /* last SPURR value read */
 298 };
 299
 300 /*
 301  * Each entry in the cpu_purr_data array is manipulated only by its
 302  * "owner" cpu -- usually in the timer interrupt but also occasionally
 303  * in process context for cpu online.  As long as cpus do not touch
 304  * each others' cpu_purr_data, disabling local interrupts is
 305  * sufficient to serialize accesses.
 306  */
 307 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
 308
 309 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
 310 {
 311         unsigned long flags;
 312         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 313
 314         local_irq_save(flags);
 315         p->tb = get_tb_or_rtc();
 316         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
 317         wmb();
 318         p->initialized = 1;
 319         local_irq_restore(flags);
 320 }
 321
 322 /*
 323  * Called during boot when all cpus have come up.
 324  */
 325 void snapshot_timebases(void)
 326 {
 327         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 328                 return;
 329         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 1);
 330 }
 331
 332 /*
 333  * Must be called with interrupts disabled.
 334  */
 335 void calculate_steal_time(void)
 336 {
 337         u64 tb, purr;
 338         s64 stolen;
 339         struct cpu_purr_data *pme;
 340
 341         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 342         if (!pme->initialized)
 343                 return;         /* !CPU_FTR_PURR or early in early boot */
 344         tb = mftb();
 345         purr = mfspr(SPRN_PURR);
 346         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
 347         if (stolen > 0) {
 348                 if (idle_task(smp_processor_id()) != current)
 349                         account_steal_time(stolen);
 350                 else
 351                         account_idle_time(stolen);
 352         }
 353         pme->tb = tb;
 354         pme->purr = purr;
 355 }
 356
 357 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 358 /*
 359  * Must be called before the cpu is added to the online map when
 360  * a cpu is being brought up at runtime.
 361  */
 362 static void snapshot_purr(void)
 363 {
 364         struct cpu_purr_data *pme;
 365         unsigned long flags;
 366
 367         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 368                 return;
 369         local_irq_save(flags);
 370         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 371         pme->tb = mftb();
 372         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
 373         pme->initialized = 1;
 374         local_irq_restore(flags);
 375 }
 376
 377 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 378
 379 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
 380 #define calc_cputime_factors()
 381 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
 382 #endif
 383
 384 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
 385 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
 386 #endif
 387
 388 /*
 389  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
 390  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
 391  */
 392 void snapshot_timebase(void)
 393 {
 394         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb_or_rtc();
 395         snapshot_purr();
 396 }
 397
 398 void __delay(unsigned long loops)
 399 {
 400         unsigned long start;
 401         int diff;
 402
 403         if (__USE_RTC()) {
 404                 start = get_rtcl();
 405                 do {
 406                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 407                         diff = get_rtcl() - start;
 408                         if (diff < 0)
 409                                 diff += 1000000000;
 410                 } while (diff < loops);
 411         } else {
 412                 start = get_tbl();
 413                 while (get_tbl() - start < loops)
 414                         HMT_low();
 415                 HMT_medium();
 416         }
 417 }
 418 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 419
 420 void udelay(unsigned long usecs)
 421 {
 422         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 423 }
 424 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 425
 426 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
 427                                u64 new_tb_to_xs)
 428 {
 429         /*
 430          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 431          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 432          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 433          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 434          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 435          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 436          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 437          * We expect the caller to have done the first increment of
 438          * vdso_data->tb_update_count already.
 439          */
 440         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
 441         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 442         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 443         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
 444         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
 445         vdso_data->stamp_xtime = xtime;
 446         smp_wmb();
 447         ++(vdso_data->tb_update_count);
 448 }
 449
 450 #ifdef CONFIG_SMP
 451 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 452 {
 453         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 454
 455         if (in_lock_functions(pc))
 456                 return regs->link;
 457
 458         return pc;
 459 }
 460 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 461 #endif
 462
 463 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 464
 465 /*
 466  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
 467  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
 468  * returned by the service processor for the timebase frequency.
 469  */
 470
 471 static int __init iSeries_tb_recal(void)
 472 {
 473         struct div_result divres;
 474         unsigned long titan, tb;
 475
 476         /* Make sure we only run on iSeries */
 477         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 478                 return -ENODEV;
 479
 480         tb = get_tb();
 481         titan = HvCallXm_loadTod();
 482         if ( iSeries_recal_titan ) {
 483                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
 484                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
 485                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
 486                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy =
 487                         DIV_ROUND_CLOSEST(new_tb_ticks_per_sec, HZ);
 488                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
 489                 char sign = '+';
 490                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
 491                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
 492
 493                 if ( tick_diff < 0 ) {
 494                         tick_diff = -tick_diff;
 495                         sign = '-';
 496                 }
 497                 if ( tick_diff ) {
 498                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
 499                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
 500                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
 501                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
 502                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
 503                                 calc_cputime_factors();
 504                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
 505                                 tb_to_xs = divres.result_low;
 506                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 507                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
 508                                 setup_cputime_one_jiffy();
 509                         }
 510                         else {
 511                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
 512                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
 513                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
 514                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
 515                         }
 516                 }
 517         }
 518         iSeries_recal_titan = titan;
 519         iSeries_recal_tb = tb;
 520
 521         /* Called here as now we know accurate values for the timebase */
 522         clocksource_init();
 523         return 0;
 524 }
 525 late_initcall(iSeries_tb_recal);
 526
 527 /* Called from platform early init */
 528 void __init iSeries_time_init_early(void)
 529 {
 530         iSeries_recal_tb = get_tb();
 531         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
 532 }
 533 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
 534
 535 #if defined(CONFIG_PERF_EVENTS) && defined(CONFIG_PPC32)
 536 DEFINE_PER_CPU(u8, perf_event_pending);
 537
 538 void set_perf_event_pending(void)
 539 {
 540         get_cpu_var(perf_event_pending) = 1;
 541         set_dec(1);
 542         put_cpu_var(perf_event_pending);
 543 }
 544
 545 #define test_perf_event_pending()       __get_cpu_var(perf_event_pending)
 546 #define clear_perf_event_pending()      __get_cpu_var(perf_event_pending) = 0
 547
 548 #else  /* CONFIG_PERF_EVENTS && CONFIG_PPC32 */
 549
 550 #define test_perf_event_pending()       0
 551 #define clear_perf_event_pending()
 552
 553 #endif /* CONFIG_PERF_EVENTS && CONFIG_PPC32 */
 554
 555 /*
 556  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
 557  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
 558  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
 559  * decrementer is less than the current value in the hardware
 560  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
 561  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
 562  * call will not be needed)
 563  */
 564
 565 /*
 566  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 567  * with interrupts disabled.
 568  */
 569 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 570 {
 571         struct pt_regs *old_regs;
 572         struct decrementer_clock *decrementer =  &__get_cpu_var(decrementers);
 573         struct clock_event_device *evt = &decrementer->event;
 574         u64 now;
 575
 576         trace_timer_interrupt_entry(regs);
 577
 578         __get_cpu_var(irq_stat).timer_irqs++;
 579
 580         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 581          * some CPUs will continuue to take decrementer exceptions */
 582         set_dec(DECREMENTER_MAX);
 583
 584 #ifdef CONFIG_PPC32
 585         if (test_perf_event_pending()) {
 586                 clear_perf_event_pending();
 587                 perf_event_do_pending();
 588         }
 589         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 590                 do_IRQ(regs);
 591 #endif
 592
 593         now = get_tb_or_rtc();
 594         if (now < decrementer->next_tb) {
 595                 /* not time for this event yet */
 596                 now = decrementer->next_tb - now;
 597                 if (now <= DECREMENTER_MAX)
 598                         set_dec((int)now);
 599                 trace_timer_interrupt_exit(regs);
 600                 return;
 601         }
 602         old_regs = set_irq_regs(regs);
 603         irq_enter();
 604
 605         calculate_steal_time();
 606
 607 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 608         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 609                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
 610 #endif
 611
 612         if (evt->event_handler)
 613                 evt->event_handler(evt);
 614
 615 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 616         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
 617                 process_hvlpevents();
 618 #endif
 619
 620 #ifdef CONFIG_PPC64
 621         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 622         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 623                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
 624                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 625         }
 626 #endif
 627
 628         irq_exit();
 629         set_irq_regs(old_regs);
 630
 631         trace_timer_interrupt_exit(regs);
 632 }
 633
 634 void wakeup_decrementer(void)
 635 {
 636         unsigned long ticks;
 637
 638         /*
 639          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
 640          * so all we need to do is to reset the decrementer.
 641          */
 642         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
 643         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
 644                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
 645         else
 646                 ticks = 1;
 647         set_dec(ticks);
 648 }
 649
 650 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 651 void generic_suspend_disable_irqs(void)
 652 {
 653         preempt_disable();
 654
 655         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 656          * with suspending.
 657          */
 658
 659         set_dec(0x7fffffff);
 660         local_irq_disable();
 661         set_dec(0x7fffffff);
 662 }
 663
 664 void generic_suspend_enable_irqs(void)
 665 {
 666         wakeup_decrementer();
 667
 668         local_irq_enable();
 669         preempt_enable();
 670 }
 671
 672 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 673 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 674 {
 675         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 676                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 677         generic_suspend_disable_irqs();
 678 }
 679
 680 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 681 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 682 {
 683         generic_suspend_enable_irqs();
 684         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 685                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 686 }
 687 #endif
 688
 689 #ifdef CONFIG_SMP
 690 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
 691 {
 692         int i;
 693         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
 694
 695         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
 696         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
 697
 698         for_each_possible_cpu(i) {
 699                 if (i == boot_cpuid)
 700                         continue;
 701                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
 702         }
 703 }
 704 #endif
 705
 706 /*
 707  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 708  *
 709  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 710  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 711  * are 64-bit unsigned numbers.
 712  */
 713 unsigned long long sched_clock(void)
 714 {
 715         if (__USE_RTC())
 716                 return get_rtc();
 717         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 718 }
 719
 720 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 721 {
 722         struct device_node *cpu;
 723         const unsigned int *fp;
 724         int found = 0;
 725
 726         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 727         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 728
 729         if (cpu) {
 730                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 731                 if (fp) {
 732                         found = 1;
 733                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 734                 }
 735
 736                 of_node_put(cpu);
 737         }
 738
 739         return found;
 740 }
 741
 742 /* should become __cpuinit when secondary_cpu_time_init also is */
 743 void start_cpu_decrementer(void)
 744 {
 745 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 746         /* Clear any pending timer interrupts */
 747         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 748
 749         /* Enable decrementer interrupt */
 750         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
 751 #endif /* defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x) */
 752 }
 753
 754 void __init generic_calibrate_decr(void)
 755 {
 756         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 757
 758         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 759             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 760
 761                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 762                                 "(not found)\n");
 763         }
 764
 765         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 766
 767         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 768             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 769
 770                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 771                                 "(not found)\n");
 772         }
 773 }
 774
 775 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 776 {
 777         struct rtc_time tm;
 778
 779         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 780                 return 0;
 781
 782         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 783         tm.tm_year -= 1900;
 784         tm.tm_mon -= 1;
 785
 786         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 787 }
 788
 789 static void __read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 790 {
 791         struct rtc_time tm;
 792         static int first = 1;
 793
 794         ts->tv_nsec = 0;
 795         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 796         if (first) {
 797                 first = 0;
 798                 if (ppc_md.time_init)
 799                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 800
 801                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 802                 if (ppc_md.get_boot_time) {
 803                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
 804                         return;
 805                 }
 806         }
 807         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
 808                 ts->tv_sec = 0;
 809                 return;
 810         }
 811         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 812
 813         ts->tv_sec = mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 814                             tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 815 }
 816
 817 void read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 818 {
 819         __read_persistent_clock(ts);
 820
 821         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
 822         if (ts->tv_sec < 0) {
 823                 ts->tv_sec = 0;
 824                 ts->tv_nsec = 0;
 825         }
 826
 827 }
 828
 829 /* clocksource code */
 830 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *cs)
 831 {
 832         return (cycle_t)get_rtc();
 833 }
 834
 835 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *cs)
 836 {
 837         return (cycle_t)get_tb();
 838 }
 839
 840 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock,
 841                      u32 mult)
 842 {
 843         u64 t2x, stamp_xsec;
 844
 845         if (clock != &clocksource_timebase)
 846                 return;
 847
 848         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 849         ++vdso_data->tb_update_count;
 850         smp_mb();
 851
 852         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
 853         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
 854         t2x = (u64) mult * 4611686018ULL;
 855         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 856         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
 857         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 858         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
 859 }
 860
 861 void update_vsyscall_tz(void)
 862 {
 863         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 864         ++vdso_data->tb_update_count;
 865         smp_mb();
 866         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 867         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 868         smp_mb();
 869         ++vdso_data->tb_update_count;
 870 }
 871
 872 static void __init clocksource_init(void)
 873 {
 874         struct clocksource *clock;
 875
 876         if (__USE_RTC())
 877                 clock = &clocksource_rtc;
 878         else
 879                 clock = &clocksource_timebase;
 880
 881         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
 882
 883         if (clocksource_register(clock)) {
 884                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 885                        clock->name);
 886                 return;
 887         }
 888
 889         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 890                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 891 }
 892
 893 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 894                                       struct clock_event_device *dev)
 895 {
 896         __get_cpu_var(decrementers).next_tb = get_tb_or_rtc() + evt;
 897         set_dec(evt);
 898         return 0;
 899 }
 900
 901 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 902                                  struct clock_event_device *dev)
 903 {
 904         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
 905                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
 906 }
 907
 908 static inline uint64_t div_sc64(unsigned long ticks, unsigned long nsec,
 909                                 int shift)
 910 {
 911         uint64_t tmp = ((uint64_t)ticks) << shift;
 912
 913         do_div(tmp, nsec);
 914         return tmp;
 915 }
 916
 917 static void __init setup_clockevent_multiplier(unsigned long hz)
 918 {
 919         u64 mult, shift = 32;
 920
 921         while (1) {
 922                 mult = div_sc64(hz, NSEC_PER_SEC, shift);
 923                 if (mult && (mult >> 32UL) == 0UL)
 924                         break;
 925
 926                 shift--;
 927         }
 928
 929         decrementer_clockevent.shift = shift;
 930         decrementer_clockevent.mult = mult;
 931 }
 932
 933 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 934 {
 935         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu).event;
 936
 937         *dec = decrementer_clockevent;
 938         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
 939
 940         printk_once(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%x] shift[%d] cpu[%d]\n",
 941                     dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 942
 943         clockevents_register_device(dec);
 944 }
 945
 946 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
 947 {
 948         int cpu = smp_processor_id();
 949
 950         setup_clockevent_multiplier(ppc_tb_freq);
 951         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 952                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
 953         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
 954                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
 955
 956         register_decrementer_clockevent(cpu);
 957 }
 958
 959 void secondary_cpu_time_init(void)
 960 {
 961         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
 962          * such as BookE
 963          */
 964         start_cpu_decrementer();
 965
 966         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
 967          * call here ! */
 968         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
 969 }
 970
 971 /* This function is only called on the boot processor */
 972 void __init time_init(void)
 973 {
 974         unsigned long flags;
 975         struct div_result res;
 976         u64 scale, x;
 977         unsigned shift;
 978
 979         if (__USE_RTC()) {
 980                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
 981                 ppc_tb_freq = 1000000000;
 982                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
 983         } else {
 984                 /* Normal PowerPC with timebase register */
 985                 ppc_md.calibrate_decr();
 986                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
 987                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
 988                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
 989                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
 990                 tb_last_jiffy = get_tb();
 991         }
 992
 993         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
 994         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
 995         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
 996         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
 997         calc_cputime_factors();
 998         setup_cputime_one_jiffy();
 999
1000         /*
1001          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
1002          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
1003          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
1004          * rounded up.
1005          */
1006         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
1007         do_div(x, ppc_tb_freq);
1008         tick_nsec = x;
1009         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
1010
1011         /*
1012          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
1013          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
1014          * It is computed as:
1015          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
1016          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
1017          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
1018          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
1019          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
1020          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
1021          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
1022          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
1023          * since there are 2^20 xsec in a second.
1024          */
1025         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
1026                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
1027         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
1028         ticklen_to_xs = res.result_low;
1029
1030         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
1031         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
1032
1033         /*
1034          * Compute scale factor for sched_clock.
1035          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1036          * which is the timebase frequency.
1037          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1038          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1039          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1040          * giving us the scale factor and shift count to use in
1041          * sched_clock().
1042          */
1043         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1044         scale = res.result_low;
1045         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1046                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1047                 res.result_high >>= 1;
1048         }
1049         tb_to_ns_scale = scale;
1050         tb_to_ns_shift = shift;
1051         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1052         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1053
1054         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1055
1056         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1057         if (timezone_offset) {
1058                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1059                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1060         }
1061
1062         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1063         vdso_data->tb_update_count = 0;
1064         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1065         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1066         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1067
1068         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1069
1070         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1071          * such as BookE
1072          */
1073         start_cpu_decrementer();
1074
1075         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
1076         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
1077                 clocksource_init();
1078
1079         init_decrementer_clockevent();
1080 }
1081
1082
1083 #define FEBRUARY        2
1084 #define STARTOFTIME     1970
1085 #define SECDAY          86400L
1086 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1087 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1088                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1089 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1090 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1091
1092 static int month_days[12] = {
1093         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1094 };
1095
1096 /*
1097  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1098  */
1099 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1100 {
1101         int leapsToDate;
1102         int lastYear;
1103         int day;
1104         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1105
1106         lastYear = tm->tm_year - 1;
1107
1108         /*
1109          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1110          */
1111         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1112
1113         /*
1114          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1115          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1116          *
1117          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1118          */
1119         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1120
1121         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1122                    tm->tm_mday;
1123
1124         tm->tm_wday = day % 7;
1125 }
1126
1127 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1128 {
1129         register int    i;
1130         register long   hms, day;
1131
1132         day = tim / SECDAY;
1133         hms = tim % SECDAY;
1134
1135         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1136         tm->tm_hour = hms / 3600;
1137         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1138         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1139
1140         /* Number of years in days */
1141         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1142                 day -= days_in_year(i);
1143         tm->tm_year = i;
1144
1145         /* Number of months in days left */
1146         if (leapyear(tm->tm_year))
1147                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1148         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1149                 day -= days_in_month(i);
1150         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1151         tm->tm_mon = i;
1152
1153         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1154         tm->tm_mday = day + 1;
1155
1156         /*
1157          * Determine the day of week
1158          */
1159         GregorianDay(tm);
1160 }
1161
1162 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1163 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1164  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1165  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1166  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1167  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1168  * is measured but does not harm.
1169  */
1170 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1171 {
1172         unsigned mlt=0, tmp, err;
1173         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1174          * but safe and compact method to find the multiplier.
1175          */
1176
1177         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1178                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1179                         mlt |= tmp;
1180         }
1181
1182         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1183          * A side effect of this is that if outscale is too large
1184          * the returned value will be zero.
1185          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1186          * some might have been forgotten in the test however.
1187          */
1188
1189         err = inscale * (mlt+1);
1190         if (err <= inscale/2)
1191                 mlt++;
1192         return mlt;
1193 }
1194
1195 /*
1196  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1197  * result.
1198  */
1199 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1200                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1201 {
1202         unsigned long a, b, c, d;
1203         unsigned long w, x, y, z;
1204         u64 ra, rb, rc;
1205
1206         a = dividend_high >> 32;
1207         b = dividend_high & 0xffffffff;
1208         c = dividend_low >> 32;
1209         d = dividend_low & 0xffffffff;
1210
1211         w = a / divisor;
1212         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1213
1214         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1215         x = ra;
1216
1217         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1218         y = rb;
1219
1220         do_div(rc, divisor);
1221         z = rc;
1222
1223         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1224         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1225
1226 }
1227
1228 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1229 void calibrate_delay(void)
1230 {
1231         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1232          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1233          */
1234         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1235 }
1236
1237 static int __init rtc_init(void)
1238 {
1239         struct platform_device *pdev;
1240
1241         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1242                 return -ENODEV;
1243
1244         pdev = platform_device_register_simple("rtc-generic", -1, NULL, 0);
1245         if (IS_ERR(pdev))
1246                 return PTR_ERR(pdev);
1247
1248         return 0;
1249 }
1250
1251 module_init(rtc_init);