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