272cb826901d555757cf9e135d226508641e9f9c
[pandora-kernel.git] / 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
55 #include <asm/io.h>
56 #include <asm/processor.h>
57 #include <asm/nvram.h>
58 #include <asm/cache.h>
59 #include <asm/machdep.h>
60 #include <asm/uaccess.h>
61 #include <asm/time.h>
62 #include <asm/prom.h>
63 #include <asm/irq.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include <asm/smp.h>
66 #include <asm/vdso_datapage.h>
67 #ifdef CONFIG_PPC64
68 #include <asm/firmware.h>
69 #endif
70 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
71 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
72 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
73 #endif
74 #include <asm/smp.h>
75
76 /* keep track of when we need to update the rtc */
77 time_t last_rtc_update;
78 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
79 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
80 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
81 static unsigned long first_settimeofday = 1;
82 #endif
83
84 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
85 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
86
87 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
88
89 #ifdef CONFIG_PPC64
90 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
91 #else
92 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
93 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
94 #endif
95
96 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
97 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
98 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
99 unsigned long tb_ticks_per_sec;
100 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
101 u64 tb_to_xs;
102 unsigned tb_to_us;
103
104 #define TICKLEN_SCALE   TICK_LENGTH_SHIFT
105 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
106 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
107
108 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
109    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
110 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
111
112 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
113 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
114
115 u64 tb_to_ns_scale;
116 unsigned tb_to_ns_shift;
117
118 struct gettimeofday_struct do_gtod;
119
120 extern unsigned long wall_jiffies;
121
122 extern struct timezone sys_tz;
123 static long timezone_offset;
124
125 unsigned long ppc_proc_freq;
126 unsigned long ppc_tb_freq;
127
128 u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
129 unsigned long tb_last_stamp;
130
131 /*
132  * Note that on ppc32 this only stores the bottom 32 bits of
133  * the timebase value, but that's enough to tell when a jiffy
134  * has passed.
135  */
136 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, last_jiffy);
137
138 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
139 /*
140  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
141  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
142  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
143  */
144 u64 __cputime_jiffies_factor;
145 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
146 u64 __cputime_msec_factor;
147 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
148 u64 __cputime_sec_factor;
149 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
150 u64 __cputime_clockt_factor;
151 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
152
153 static void calc_cputime_factors(void)
154 {
155         struct div_result res;
156
157         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
158         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
159         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
160         __cputime_msec_factor = res.result_low;
161         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
162         __cputime_sec_factor = res.result_low;
163         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
164         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
165 }
166
167 /*
168  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
169  */
170 static u64 read_purr(void)
171 {
172         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
173                 return mfspr(SPRN_PURR);
174         return mftb();
175 }
176
177 /*
178  * Account time for a transition between system, hard irq
179  * or soft irq state.
180  */
181 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
182 {
183         u64 now, delta;
184         unsigned long flags;
185
186         local_irq_save(flags);
187         now = read_purr();
188         delta = now - get_paca()->startpurr;
189         get_paca()->startpurr = now;
190         if (!in_interrupt()) {
191                 delta += get_paca()->system_time;
192                 get_paca()->system_time = 0;
193         }
194         account_system_time(tsk, 0, delta);
195         local_irq_restore(flags);
196 }
197
198 /*
199  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
200  * by the exception entry and exit code to the generic process
201  * user and system time records.
202  * Must be called with interrupts disabled.
203  */
204 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
205 {
206         cputime_t utime;
207
208         utime = get_paca()->user_time;
209         get_paca()->user_time = 0;
210         account_user_time(tsk, utime);
211 }
212
213 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
214 {
215         int cpu = smp_processor_id();
216
217         account_process_vtime(current);
218         run_local_timers();
219         if (rcu_pending(cpu))
220                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
221         scheduler_tick();
222         run_posix_cpu_timers(current);
223 }
224
225 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
226 /*
227  * Stuff for accounting stolen time.
228  */
229 struct cpu_purr_data {
230         int     initialized;                    /* thread is running */
231         u64     tb0;                    /* timebase at origin time */
232         u64     purr0;                  /* PURR at origin time */
233         u64     tb;                     /* last TB value read */
234         u64     purr;                   /* last PURR value read */
235         u64     stolen;                 /* stolen time so far */
236         spinlock_t lock;
237 };
238
239 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
240
241 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
242 {
243         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
244
245         p->tb0 = mftb();
246         p->purr0 = mfspr(SPRN_PURR);
247         p->tb = p->tb0;
248         p->purr = 0;
249         wmb();
250         p->initialized = 1;
251 }
252
253 /*
254  * Called during boot when all cpus have come up.
255  */
256 void snapshot_timebases(void)
257 {
258         int cpu;
259
260         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
261                 return;
262         for_each_possible_cpu(cpu)
263                 spin_lock_init(&per_cpu(cpu_purr_data, cpu).lock);
264         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
265 }
266
267 void calculate_steal_time(void)
268 {
269         u64 tb, purr, t0;
270         s64 stolen;
271         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
272         int cpu;
273
274         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
275                 return;
276         cpu = smp_processor_id();
277         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
278         if (!pme->initialized)
279                 return;         /* this can happen in early boot */
280         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
281         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
282         spin_lock(&p0->lock);
283         tb = mftb();
284         purr = mfspr(SPRN_PURR) - pme->purr0;
285         if (!phim->initialized || !cpu_online(cpu ^ 1)) {
286                 stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
287         } else {
288                 t0 = pme->tb0;
289                 if (phim->tb0 < t0)
290                         t0 = phim->tb0;
291                 stolen = phim->tb - t0 - phim->purr - purr - p0->stolen;
292         }
293         if (stolen > 0) {
294                 account_steal_time(current, stolen);
295                 p0->stolen += stolen;
296         }
297         pme->tb = tb;
298         pme->purr = purr;
299         spin_unlock(&p0->lock);
300 }
301
302 /*
303  * Must be called before the cpu is added to the online map when
304  * a cpu is being brought up at runtime.
305  */
306 static void snapshot_purr(void)
307 {
308         int cpu;
309         u64 purr;
310         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
311         unsigned long flags;
312
313         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
314                 return;
315         cpu = smp_processor_id();
316         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
317         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
318         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
319         spin_lock_irqsave(&p0->lock, flags);
320         pme->tb = pme->tb0 = mftb();
321         purr = mfspr(SPRN_PURR);
322         if (!phim->initialized) {
323                 pme->purr = 0;
324                 pme->purr0 = purr;
325         } else {
326                 /* set p->purr and p->purr0 for no change in p0->stolen */
327                 pme->purr = phim->tb - phim->tb0 - phim->purr - p0->stolen;
328                 pme->purr0 = purr - pme->purr;
329         }
330         pme->initialized = 1;
331         spin_unlock_irqrestore(&p0->lock, flags);
332 }
333
334 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
335
336 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
337 #define calc_cputime_factors()
338 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
339 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
340 #endif
341
342 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
343 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
344 #endif
345
346 /*
347  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
348  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
349  */
350 void snapshot_timebase(void)
351 {
352         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb();
353         snapshot_purr();
354 }
355
356 void __delay(unsigned long loops)
357 {
358         unsigned long start;
359         int diff;
360
361         if (__USE_RTC()) {
362                 start = get_rtcl();
363                 do {
364                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
365                         diff = get_rtcl() - start;
366                         if (diff < 0)
367                                 diff += 1000000000;
368                 } while (diff < loops);
369         } else {
370                 start = get_tbl();
371                 while (get_tbl() - start < loops)
372                         HMT_low();
373                 HMT_medium();
374         }
375 }
376 EXPORT_SYMBOL(__delay);
377
378 void udelay(unsigned long usecs)
379 {
380         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
381 }
382 EXPORT_SYMBOL(udelay);
383
384 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
385 {
386         /*
387          * update the rtc when needed, this should be performed on the
388          * right fraction of a second. Half or full second ?
389          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
390          * Note that this update is basically only used through 
391          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
392          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
393          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
394          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
395          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
396          * resolution timers and decoupling time management from timer
397          * interrupts. This is also wrong on the clocks
398          * which require being written at the half second boundary.
399          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
400          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
401          */
402         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
403             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
404             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ) {
405                 struct rtc_time tm;
406                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
407                 tm.tm_year -= 1900;
408                 tm.tm_mon -= 1;
409                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
410                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
411                 else
412                         /* Try again one minute later */
413                         last_rtc_update += 60;
414         }
415 }
416
417 /*
418  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
419  */
420 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv)
421 {
422         unsigned long sec, usec;
423         u64 tb_ticks, xsec;
424         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
425         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
426
427         /*
428          * These calculations are faster (gets rid of divides)
429          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
430          * The conversion to microseconds at the end is done
431          * without a divide (and in fact, without a multiply)
432          */
433         temp_varp = do_gtod.varp;
434
435         /* Sampling the time base must be done after loading
436          * do_gtod.varp in order to avoid racing with update_gtod.
437          */
438         data_barrier(temp_varp);
439         tb_ticks = get_tb() - temp_varp->tb_orig_stamp;
440         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
441         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
442         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
443         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
444         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
445         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
446
447         tv->tv_sec = sec;
448         tv->tv_usec = usec;
449 }
450
451 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
452 {
453         if (__USE_RTC()) {
454                 /* do this the old way */
455                 unsigned long flags, seq;
456                 unsigned int sec, nsec, usec;
457
458                 do {
459                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
460                         sec = xtime.tv_sec;
461                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_stamp);
462                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
463                 usec = nsec / 1000;
464                 while (usec >= 1000000) {
465                         usec -= 1000000;
466                         ++sec;
467                 }
468                 tv->tv_sec = sec;
469                 tv->tv_usec = usec;
470                 return;
471         }
472         __do_gettimeofday(tv);
473 }
474
475 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
476
477 /*
478  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
479  * lock is needed to access and use these values in
480  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
481  * reasonable time elapses between changes, there will never
482  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
483  * between updates.
484  */
485 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
486                                u64 new_tb_to_xs)
487 {
488         unsigned temp_idx;
489         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
490
491         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
492         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
493
494         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
495         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
496         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
497         smp_mb();
498         do_gtod.varp = temp_varp;
499         do_gtod.var_idx = temp_idx;
500
501         /*
502          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
503          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
504          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
505          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
506          * the two values of tb_update_count match and are even then the
507          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
508          * loops back and reads them again until this criteria is met.
509          * We expect the caller to have done the first increment of
510          * vdso_data->tb_update_count already.
511          */
512         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
513         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
514         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
515         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
516         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
517         smp_wmb();
518         ++(vdso_data->tb_update_count);
519 }
520
521 /*
522  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
523  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
524  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
525  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
526  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
527  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
528  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
529  * the syscall
530  */
531 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
532 {
533         unsigned long offset;
534         u64 new_stamp_xsec;
535         u64 tlen, t2x;
536         u64 tb, xsec_old, xsec_new;
537         struct gettimeofday_vars *varp;
538
539         if (__USE_RTC())
540                 return;
541         tlen = current_tick_length();
542         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
543         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u)
544                 return;
545         if (tlen != last_tick_len) {
546                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
547                 last_tick_len = tlen;
548         } else
549                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
550         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
551         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
552         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
553
554         ++vdso_data->tb_update_count;
555         smp_mb();
556
557         /*
558          * Make sure time doesn't go backwards for userspace gettimeofday.
559          */
560         tb = get_tb();
561         varp = do_gtod.varp;
562         xsec_old = mulhdu(tb - varp->tb_orig_stamp, varp->tb_to_xs)
563                 + varp->stamp_xsec;
564         xsec_new = mulhdu(tb - cur_tb, t2x) + new_stamp_xsec;
565         if (xsec_new < xsec_old)
566                 new_stamp_xsec += xsec_old - xsec_new;
567
568         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
569 }
570
571 #ifdef CONFIG_SMP
572 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
573 {
574         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
575
576         if (in_lock_functions(pc))
577                 return regs->link;
578
579         return pc;
580 }
581 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
582 #endif
583
584 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
585
586 /* 
587  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
588  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
589  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
590  */
591
592 static void iSeries_tb_recal(void)
593 {
594         struct div_result divres;
595         unsigned long titan, tb;
596         tb = get_tb();
597         titan = HvCallXm_loadTod();
598         if ( iSeries_recal_titan ) {
599                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
600                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
601                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
602                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
603                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
604                 char sign = '+';                
605                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
606                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
607
608                 if ( tick_diff < 0 ) {
609                         tick_diff = -tick_diff;
610                         sign = '-';
611                 }
612                 if ( tick_diff ) {
613                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
614                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
615                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
616                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
617                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
618                                 calc_cputime_factors();
619                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
620                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
621                                 tb_to_xs = divres.result_low;
622                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
623                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
624                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
625                         }
626                         else {
627                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
628                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
629                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
630                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
631                         }
632                 }
633         }
634         iSeries_recal_titan = titan;
635         iSeries_recal_tb = tb;
636 }
637 #endif
638
639 /*
640  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
641  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
642  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
643  * decrementer is less than the current value in the hardware
644  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
645  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
646  * call will not be needed)
647  */
648
649 /*
650  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
651  * with interrupts disabled.
652  */
653 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
654 {
655         int next_dec;
656         int cpu = smp_processor_id();
657         unsigned long ticks;
658         u64 tb_next_jiffy;
659
660 #ifdef CONFIG_PPC32
661         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
662                 do_IRQ(regs);
663 #endif
664
665         irq_enter();
666
667         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
668         calculate_steal_time();
669
670 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
671         get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
672 #endif
673
674         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
675                >= tb_ticks_per_jiffy) {
676                 /* Update last_jiffy */
677                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
678                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
679                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
680                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
681
682                 /*
683                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
684                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
685                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
686                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
687                  * is the case.
688                  */
689                 if (!cpu_is_offline(cpu))
690                         account_process_time(regs);
691
692                 /*
693                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
694                  * should have been fixed up by now.
695                  */
696                 if (cpu != boot_cpuid)
697                         continue;
698
699                 write_seqlock(&xtime_lock);
700                 tb_next_jiffy = tb_last_jiffy + tb_ticks_per_jiffy;
701                 if (per_cpu(last_jiffy, cpu) >= tb_next_jiffy) {
702                         tb_last_jiffy = tb_next_jiffy;
703                         tb_last_stamp = per_cpu(last_jiffy, cpu);
704                         do_timer(regs);
705                         timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
706                         timer_check_rtc();
707                 }
708                 write_sequnlock(&xtime_lock);
709         }
710         
711         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
712         set_dec(next_dec);
713
714 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
715         if (hvlpevent_is_pending())
716                 process_hvlpevents(regs);
717 #endif
718
719 #ifdef CONFIG_PPC64
720         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
721         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
722                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
723                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
724         }
725 #endif
726
727         irq_exit();
728 }
729
730 void wakeup_decrementer(void)
731 {
732         unsigned long ticks;
733
734         /*
735          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
736          * so all we need to do is to reset the decrementer.
737          */
738         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
739         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
740                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
741         else
742                 ticks = 1;
743         set_dec(ticks);
744 }
745
746 #ifdef CONFIG_SMP
747 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
748 {
749         int i;
750         unsigned long half = tb_ticks_per_jiffy / 2;
751         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
752         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
753
754         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
755         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
756         /*
757          * The stolen time calculation for POWER5 shared-processor LPAR
758          * systems works better if the two threads' timebase interrupts
759          * are staggered by half a jiffy with respect to each other.
760          */
761         for_each_possible_cpu(i) {
762                 if (i == boot_cpuid)
763                         continue;
764                 if (i == (boot_cpuid ^ 1))
765                         per_cpu(last_jiffy, i) =
766                                 per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid) - half;
767                 else if (i & 1)
768                         per_cpu(last_jiffy, i) =
769                                 per_cpu(last_jiffy, i ^ 1) + half;
770                 else {
771                         previous_tb += offset;
772                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
773                 }
774         }
775 }
776 #endif
777
778 /*
779  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
780  *
781  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
782  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
783  * are 64-bit unsigned numbers.
784  */
785 unsigned long long sched_clock(void)
786 {
787         if (__USE_RTC())
788                 return get_rtc();
789         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
790 }
791
792 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
793 {
794         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
795         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
796         unsigned long flags;
797         u64 new_xsec;
798         unsigned long tb_delta;
799
800         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
801                 return -EINVAL;
802
803         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
804
805         /*
806          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
807          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
808          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
809          * to the system time, in which case there is no point in writing
810          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
811          * settimeofday to perform this operation.
812          */
813 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
814         if (first_settimeofday) {
815                 iSeries_tb_recal();
816                 first_settimeofday = 0;
817         }
818 #endif
819
820         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
821         ++vdso_data->tb_update_count;
822         smp_mb();
823
824         /*
825          * Subtract off the number of nanoseconds since the
826          * beginning of the last tick.
827          * Note that since we don't increment jiffies_64 anywhere other
828          * than in do_timer (since we don't have a lost tick problem),
829          * wall_jiffies will always be the same as jiffies,
830          * and therefore the (jiffies - wall_jiffies) computation
831          * has been removed.
832          */
833         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
834         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
835         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
836
837         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
838         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
839
840         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
841         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
842
843         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
844          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
845          */
846         last_rtc_update = new_sec - 658;
847
848         ntp_clear();
849
850         new_xsec = xtime.tv_nsec;
851         if (new_xsec != 0) {
852                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
853                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
854         }
855         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
856         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
857
858         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
859         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
860
861         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
862         clock_was_set();
863         return 0;
864 }
865
866 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
867
868 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
869 {
870         struct device_node *cpu;
871         const unsigned int *fp;
872         int found = 0;
873
874         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
875         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
876
877         if (cpu) {
878                 fp = get_property(cpu, name, NULL);
879                 if (fp) {
880                         found = 1;
881                         *val = 0;
882                         while (cells--)
883                                 *val = (*val << 32) | *fp++;
884                 }
885
886                 of_node_put(cpu);
887         }
888
889         return found;
890 }
891
892 void __init generic_calibrate_decr(void)
893 {
894         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
895
896         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
897             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
898
899                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
900                                 "(not found)\n");
901         }
902
903         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
904
905         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
906             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
907
908                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
909                                 "(not found)\n");
910         }
911
912 #ifdef CONFIG_BOOKE
913         /* Set the time base to zero */
914         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
915         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
916
917         /* Clear any pending timer interrupts */
918         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
919
920         /* Enable decrementer interrupt */
921         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
922 #endif
923 }
924
925 unsigned long get_boot_time(void)
926 {
927         struct rtc_time tm;
928
929         if (ppc_md.get_boot_time)
930                 return ppc_md.get_boot_time();
931         if (!ppc_md.get_rtc_time)
932                 return 0;
933         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
934         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
935                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
936 }
937
938 /* This function is only called on the boot processor */
939 void __init time_init(void)
940 {
941         unsigned long flags;
942         unsigned long tm = 0;
943         struct div_result res;
944         u64 scale, x;
945         unsigned shift;
946
947         if (ppc_md.time_init != NULL)
948                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
949
950         if (__USE_RTC()) {
951                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
952                 ppc_tb_freq = 1000000000;
953                 tb_last_stamp = get_rtcl();
954                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
955         } else {
956                 /* Normal PowerPC with timebase register */
957                 ppc_md.calibrate_decr();
958                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
959                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
960                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
961                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
962                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
963         }
964
965         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
966         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
967         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
968         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
969         calc_cputime_factors();
970
971         /*
972          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
973          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
974          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
975          * rounded up.
976          */
977         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
978         do_div(x, ppc_tb_freq);
979         tick_nsec = x;
980         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
981
982         /*
983          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
984          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
985          * It is computed as:
986          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
987          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
988          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
989          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
990          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
991          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
992          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
993          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
994          * since there are 2^20 xsec in a second.
995          */
996         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
997                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
998         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
999         ticklen_to_xs = res.result_low;
1000
1001         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
1002         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
1003
1004         /*
1005          * Compute scale factor for sched_clock.
1006          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1007          * which is the timebase frequency.
1008          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1009          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1010          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1011          * giving us the scale factor and shift count to use in
1012          * sched_clock().
1013          */
1014         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1015         scale = res.result_low;
1016         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1017                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1018                 res.result_high >>= 1;
1019         }
1020         tb_to_ns_scale = scale;
1021         tb_to_ns_shift = shift;
1022
1023         tm = get_boot_time();
1024
1025         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1026
1027         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1028         if (timezone_offset) {
1029                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1030                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1031                 tm -= timezone_offset;
1032         }
1033
1034         xtime.tv_sec = tm;
1035         xtime.tv_nsec = 0;
1036         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
1037         do_gtod.var_idx = 0;
1038         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1039         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
1040         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1041         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1042         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
1043         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
1044
1045         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1046         vdso_data->tb_update_count = 0;
1047         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1048         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1049         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1050
1051         time_freq = 0;
1052
1053         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
1054         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
1055                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
1056         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1057
1058         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1059         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1060 }
1061
1062
1063 #define FEBRUARY        2
1064 #define STARTOFTIME     1970
1065 #define SECDAY          86400L
1066 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1067 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1068                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1069 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1070 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1071
1072 static int month_days[12] = {
1073         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1074 };
1075
1076 /*
1077  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1078  */
1079 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1080 {
1081         int leapsToDate;
1082         int lastYear;
1083         int day;
1084         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1085
1086         lastYear = tm->tm_year - 1;
1087
1088         /*
1089          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1090          */
1091         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1092
1093         /*
1094          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1095          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1096          *
1097          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1098          */
1099         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1100
1101         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1102                    tm->tm_mday;
1103
1104         tm->tm_wday = day % 7;
1105 }
1106
1107 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1108 {
1109         register int    i;
1110         register long   hms, day;
1111
1112         day = tim / SECDAY;
1113         hms = tim % SECDAY;
1114
1115         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1116         tm->tm_hour = hms / 3600;
1117         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1118         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1119
1120         /* Number of years in days */
1121         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1122                 day -= days_in_year(i);
1123         tm->tm_year = i;
1124
1125         /* Number of months in days left */
1126         if (leapyear(tm->tm_year))
1127                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1128         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1129                 day -= days_in_month(i);
1130         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1131         tm->tm_mon = i;
1132
1133         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1134         tm->tm_mday = day + 1;
1135
1136         /*
1137          * Determine the day of week
1138          */
1139         GregorianDay(tm);
1140 }
1141
1142 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1143 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1144  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1145  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1146  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1147  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1148  * is measured but does not harm.
1149  */
1150 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1151 {
1152         unsigned mlt=0, tmp, err;
1153         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1154          * but safe and compact method to find the multiplier.
1155          */
1156   
1157         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1158                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1159                         mlt |= tmp;
1160         }
1161   
1162         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1163          * A side effect of this is that if outscale is too large
1164          * the returned value will be zero.
1165          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1166          * some might have been forgotten in the test however.
1167          */
1168   
1169         err = inscale * (mlt+1);
1170         if (err <= inscale/2)
1171                 mlt++;
1172         return mlt;
1173 }
1174
1175 /*
1176  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1177  * result.
1178  */
1179 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1180                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1181 {
1182         unsigned long a, b, c, d;
1183         unsigned long w, x, y, z;
1184         u64 ra, rb, rc;
1185
1186         a = dividend_high >> 32;
1187         b = dividend_high & 0xffffffff;
1188         c = dividend_low >> 32;
1189         d = dividend_low & 0xffffffff;
1190
1191         w = a / divisor;
1192         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1193
1194         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1195         x = ra;
1196
1197         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1198         y = rb;
1199
1200         do_div(rc, divisor);
1201         z = rc;
1202
1203         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1204         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1205
1206 }