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
  56 #include <asm/io.h>
  57 #include <asm/processor.h>
  58 #include <asm/nvram.h>
  59 #include <asm/cache.h>
  60 #include <asm/machdep.h>
  61 #include <asm/uaccess.h>
  62 #include <asm/time.h>
  63 #include <asm/prom.h>
  64 #include <asm/irq.h>
  65 #include <asm/div64.h>
  66 #include <asm/smp.h>
  67 #include <asm/vdso_datapage.h>
  68 #include <asm/firmware.h>
  69 #include <asm/cputime.h>
  70 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
  71 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
  72 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
  73 #endif
  74
  75 /* powerpc clocksource/clockevent code */
  76
  77 #include <linux/clockchips.h>
  78 #include <linux/clocksource.h>
  79
  80 static cycle_t rtc_read(void);
  81 static struct clocksource clocksource_rtc = {
  82         .name         = "rtc",
  83         .rating       = 400,
  84         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  85         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  86         .shift        = 22,
  87         .mult         = 0,      /* To be filled in */
  88         .read         = rtc_read,
  89 };
  90
  91 static cycle_t timebase_read(void);
  92 static struct clocksource clocksource_timebase = {
  93         .name         = "timebase",
  94         .rating       = 400,
  95         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  96         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  97         .shift        = 22,
  98         .mult         = 0,      /* To be filled in */
  99         .read         = timebase_read,
 100 };
 101
 102 #define DECREMENTER_MAX 0x7fffffff
 103
 104 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 105                                       struct clock_event_device *dev);
 106 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 107                                  struct clock_event_device *dev);
 108
 109 static struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
 110        .name           = "decrementer",
 111        .rating         = 200,
 112        .shift          = 16,
 113        .mult           = 0,     /* To be filled in */
 114        .irq            = 0,
 115        .set_next_event = decrementer_set_next_event,
 116        .set_mode       = decrementer_set_mode,
 117        .features       = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
 118 };
 119
 120 struct decrementer_clock {
 121         struct clock_event_device event;
 122         u64 next_tb;
 123 };
 124
 125 static DEFINE_PER_CPU(struct decrementer_clock, decrementers);
 126
 127 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 128 static unsigned long __initdata iSeries_recal_titan;
 129 static signed long __initdata iSeries_recal_tb;
 130
 131 /* Forward declaration is only needed for iSereis compiles */
 132 void __init clocksource_init(void);
 133 #endif
 134
 135 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
 136
 137 #ifdef CONFIG_PPC64
 138 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
 139 #else
 140 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
 141 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
 142 #endif
 143
 144 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
 145 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
 146 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
 147 unsigned long tb_ticks_per_sec;
 148 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
 149 u64 tb_to_xs;
 150 unsigned tb_to_us;
 151
 152 #define TICKLEN_SCALE   NTP_SCALE_SHIFT
 153 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
 154 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
 155
 156 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
 157    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
 158 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
 159
 160 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
 161 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
 162
 163 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
 164 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
 165 static unsigned long boot_tb __read_mostly;
 166
 167 struct gettimeofday_struct do_gtod;
 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         account_system_time(tsk, 0, delta);
 262         account_system_time_scaled(tsk, deltascaled);
 263         per_cpu(cputime_last_delta, smp_processor_id()) = delta;
 264         per_cpu(cputime_scaled_last_delta, smp_processor_id()) = deltascaled;
 265         local_irq_restore(flags);
 266 }
 267
 268 /*
 269  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
 270  * by the exception entry and exit code to the generic process
 271  * user and system time records.
 272  * Must be called with interrupts disabled.
 273  */
 274 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
 275 {
 276         cputime_t utime, utimescaled;
 277
 278         utime = get_paca()->user_time;
 279         get_paca()->user_time = 0;
 280         account_user_time(tsk, utime);
 281
 282         utimescaled = cputime_to_scaled(utime);
 283         account_user_time_scaled(tsk, 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                 account_steal_time(current, stolen);
 345         pme->tb = tb;
 346         pme->purr = purr;
 347 }
 348
 349 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 350 /*
 351  * Must be called before the cpu is added to the online map when
 352  * a cpu is being brought up at runtime.
 353  */
 354 static void snapshot_purr(void)
 355 {
 356         struct cpu_purr_data *pme;
 357         unsigned long flags;
 358
 359         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 360                 return;
 361         local_irq_save(flags);
 362         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 363         pme->tb = mftb();
 364         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
 365         pme->initialized = 1;
 366         local_irq_restore(flags);
 367 }
 368
 369 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 370
 371 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
 372 #define calc_cputime_factors()
 373 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
 374 #endif
 375
 376 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
 377 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
 378 #endif
 379
 380 /*
 381  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
 382  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
 383  */
 384 void snapshot_timebase(void)
 385 {
 386         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb_or_rtc();
 387         snapshot_purr();
 388 }
 389
 390 void __delay(unsigned long loops)
 391 {
 392         unsigned long start;
 393         int diff;
 394
 395         if (__USE_RTC()) {
 396                 start = get_rtcl();
 397                 do {
 398                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 399                         diff = get_rtcl() - start;
 400                         if (diff < 0)
 401                                 diff += 1000000000;
 402                 } while (diff < loops);
 403         } else {
 404                 start = get_tbl();
 405                 while (get_tbl() - start < loops)
 406                         HMT_low();
 407                 HMT_medium();
 408         }
 409 }
 410 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 411
 412 void udelay(unsigned long usecs)
 413 {
 414         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 415 }
 416 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 417
 418
 419 /*
 420  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
 421  * lock is needed to access and use these values in
 422  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
 423  * reasonable time elapses between changes, there will never
 424  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
 425  * between updates.
 426  */
 427 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
 428                                u64 new_tb_to_xs)
 429 {
 430         unsigned temp_idx;
 431         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
 432
 433         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
 434         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
 435
 436         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 437         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
 438         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 439         smp_mb();
 440         do_gtod.varp = temp_varp;
 441         do_gtod.var_idx = temp_idx;
 442
 443         /*
 444          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 445          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 446          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 447          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 448          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 449          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 450          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 451          * We expect the caller to have done the first increment of
 452          * vdso_data->tb_update_count already.
 453          */
 454         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
 455         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 456         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 457         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
 458         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
 459         smp_wmb();
 460         ++(vdso_data->tb_update_count);
 461 }
 462
 463 #ifdef CONFIG_SMP
 464 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 465 {
 466         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 467
 468         if (in_lock_functions(pc))
 469                 return regs->link;
 470
 471         return pc;
 472 }
 473 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 474 #endif
 475
 476 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 477
 478 /*
 479  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
 480  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
 481  * returned by the service processor for the timebase frequency.
 482  */
 483
 484 static int __init iSeries_tb_recal(void)
 485 {
 486         struct div_result divres;
 487         unsigned long titan, tb;
 488
 489         /* Make sure we only run on iSeries */
 490         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 491                 return -ENODEV;
 492
 493         tb = get_tb();
 494         titan = HvCallXm_loadTod();
 495         if ( iSeries_recal_titan ) {
 496                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
 497                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
 498                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
 499                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
 500                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
 501                 char sign = '+';
 502                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
 503                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
 504
 505                 if ( tick_diff < 0 ) {
 506                         tick_diff = -tick_diff;
 507                         sign = '-';
 508                 }
 509                 if ( tick_diff ) {
 510                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
 511                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
 512                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
 513                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
 514                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
 515                                 calc_cputime_factors();
 516                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
 517                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 518                                 tb_to_xs = divres.result_low;
 519                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
 520                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 521                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
 522                         }
 523                         else {
 524                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
 525                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
 526                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
 527                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
 528                         }
 529                 }
 530         }
 531         iSeries_recal_titan = titan;
 532         iSeries_recal_tb = tb;
 533
 534         /* Called here as now we know accurate values for the timebase */
 535         clocksource_init();
 536         return 0;
 537 }
 538 late_initcall(iSeries_tb_recal);
 539
 540 /* Called from platform early init */
 541 void __init iSeries_time_init_early(void)
 542 {
 543         iSeries_recal_tb = get_tb();
 544         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
 545 }
 546 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
 547
 548 /*
 549  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
 550  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
 551  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
 552  * decrementer is less than the current value in the hardware
 553  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
 554  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
 555  * call will not be needed)
 556  */
 557
 558 /*
 559  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 560  * with interrupts disabled.
 561  */
 562 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 563 {
 564         struct pt_regs *old_regs;
 565         struct decrementer_clock *decrementer =  &__get_cpu_var(decrementers);
 566         struct clock_event_device *evt = &decrementer->event;
 567         u64 now;
 568
 569         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 570          * some CPUs will continuue to take decrementer exceptions */
 571         set_dec(DECREMENTER_MAX);
 572
 573 #ifdef CONFIG_PPC32
 574         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 575                 do_IRQ(regs);
 576 #endif
 577
 578         now = get_tb_or_rtc();
 579         if (now < decrementer->next_tb) {
 580                 /* not time for this event yet */
 581                 now = decrementer->next_tb - now;
 582                 if (now <= DECREMENTER_MAX)
 583                         set_dec((int)now);
 584                 return;
 585         }
 586         old_regs = set_irq_regs(regs);
 587         irq_enter();
 588
 589         calculate_steal_time();
 590
 591 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 592         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 593                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
 594 #endif
 595
 596         if (evt->event_handler)
 597                 evt->event_handler(evt);
 598
 599 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 600         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
 601                 process_hvlpevents();
 602 #endif
 603
 604 #ifdef CONFIG_PPC64
 605         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 606         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 607                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
 608                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 609         }
 610 #endif
 611
 612         irq_exit();
 613         set_irq_regs(old_regs);
 614 }
 615
 616 void wakeup_decrementer(void)
 617 {
 618         unsigned long ticks;
 619
 620         /*
 621          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
 622          * so all we need to do is to reset the decrementer.
 623          */
 624         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
 625         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
 626                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
 627         else
 628                 ticks = 1;
 629         set_dec(ticks);
 630 }
 631
 632 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 633 void generic_suspend_disable_irqs(void)
 634 {
 635         preempt_disable();
 636
 637         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 638          * with suspending.
 639          */
 640
 641         set_dec(0x7fffffff);
 642         local_irq_disable();
 643         set_dec(0x7fffffff);
 644 }
 645
 646 void generic_suspend_enable_irqs(void)
 647 {
 648         wakeup_decrementer();
 649
 650         local_irq_enable();
 651         preempt_enable();
 652 }
 653
 654 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 655 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 656 {
 657         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 658                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 659         generic_suspend_disable_irqs();
 660 }
 661
 662 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 663 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 664 {
 665         generic_suspend_enable_irqs();
 666         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 667                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 668 }
 669 #endif
 670
 671 #ifdef CONFIG_SMP
 672 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
 673 {
 674         int i;
 675         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
 676
 677         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
 678         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
 679
 680         for_each_possible_cpu(i) {
 681                 if (i == boot_cpuid)
 682                         continue;
 683                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
 684         }
 685 }
 686 #endif
 687
 688 /*
 689  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 690  *
 691  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 692  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 693  * are 64-bit unsigned numbers.
 694  */
 695 unsigned long long sched_clock(void)
 696 {
 697         if (__USE_RTC())
 698                 return get_rtc();
 699         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 700 }
 701
 702 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 703 {
 704         struct device_node *cpu;
 705         const unsigned int *fp;
 706         int found = 0;
 707
 708         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 709         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 710
 711         if (cpu) {
 712                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 713                 if (fp) {
 714                         found = 1;
 715                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 716                 }
 717
 718                 of_node_put(cpu);
 719         }
 720
 721         return found;
 722 }
 723
 724 void __init generic_calibrate_decr(void)
 725 {
 726         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 727
 728         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 729             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 730
 731                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 732                                 "(not found)\n");
 733         }
 734
 735         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 736
 737         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 738             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 739
 740                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 741                                 "(not found)\n");
 742         }
 743
 744 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 745         /* Set the time base to zero */
 746         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
 747         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
 748
 749         /* Clear any pending timer interrupts */
 750         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 751
 752         /* Enable decrementer interrupt */
 753         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
 754 #endif
 755 }
 756
 757 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 758 {
 759         struct rtc_time tm;
 760
 761         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 762                 return 0;
 763
 764         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 765         tm.tm_year -= 1900;
 766         tm.tm_mon -= 1;
 767
 768         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 769 }
 770
 771 unsigned long read_persistent_clock(void)
 772 {
 773         struct rtc_time tm;
 774         static int first = 1;
 775
 776         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 777         if (first) {
 778                 first = 0;
 779                 if (ppc_md.time_init)
 780                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 781
 782                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 783                 if (ppc_md.get_boot_time)
 784                         return ppc_md.get_boot_time() -timezone_offset;
 785         }
 786         if (!ppc_md.get_rtc_time)
 787                 return 0;
 788         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 789         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 790                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 791 }
 792
 793 /* clocksource code */
 794 static cycle_t rtc_read(void)
 795 {
 796         return (cycle_t)get_rtc();
 797 }
 798
 799 static cycle_t timebase_read(void)
 800 {
 801         return (cycle_t)get_tb();
 802 }
 803
 804 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock)
 805 {
 806         u64 t2x, stamp_xsec;
 807
 808         if (clock != &clocksource_timebase)
 809                 return;
 810
 811         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 812         ++vdso_data->tb_update_count;
 813         smp_mb();
 814
 815         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
 816         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
 817         t2x = (u64) clock->mult * 4611686018ULL;
 818         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 819         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
 820         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 821         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
 822 }
 823
 824 void update_vsyscall_tz(void)
 825 {
 826         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 827         ++vdso_data->tb_update_count;
 828         smp_mb();
 829         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 830         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 831         smp_mb();
 832         ++vdso_data->tb_update_count;
 833 }
 834
 835 void __init clocksource_init(void)
 836 {
 837         struct clocksource *clock;
 838
 839         if (__USE_RTC())
 840                 clock = &clocksource_rtc;
 841         else
 842                 clock = &clocksource_timebase;
 843
 844         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
 845
 846         if (clocksource_register(clock)) {
 847                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 848                        clock->name);
 849                 return;
 850         }
 851
 852         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 853                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 854 }
 855
 856 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 857                                       struct clock_event_device *dev)
 858 {
 859         __get_cpu_var(decrementers).next_tb = get_tb_or_rtc() + evt;
 860         set_dec(evt);
 861         return 0;
 862 }
 863
 864 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 865                                  struct clock_event_device *dev)
 866 {
 867         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
 868                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
 869 }
 870
 871 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 872 {
 873         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu).event;
 874
 875         *dec = decrementer_clockevent;
 876         dec->cpumask = cpumask_of_cpu(cpu);
 877
 878         printk(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%lx] shift[%d] cpu[%d]\n",
 879                dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 880
 881         clockevents_register_device(dec);
 882 }
 883
 884 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
 885 {
 886         int cpu = smp_processor_id();
 887
 888         decrementer_clockevent.mult = div_sc(ppc_tb_freq, NSEC_PER_SEC,
 889                                              decrementer_clockevent.shift);
 890         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 891                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
 892         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
 893                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
 894
 895         register_decrementer_clockevent(cpu);
 896 }
 897
 898 void secondary_cpu_time_init(void)
 899 {
 900         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
 901          * call here ! */
 902         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
 903 }
 904
 905 /* This function is only called on the boot processor */
 906 void __init time_init(void)
 907 {
 908         unsigned long flags;
 909         struct div_result res;
 910         u64 scale, x;
 911         unsigned shift;
 912
 913         if (__USE_RTC()) {
 914                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
 915                 ppc_tb_freq = 1000000000;
 916                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
 917         } else {
 918                 /* Normal PowerPC with timebase register */
 919                 ppc_md.calibrate_decr();
 920                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
 921                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
 922                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
 923                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
 924                 tb_last_jiffy = get_tb();
 925         }
 926
 927         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
 928         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
 929         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
 930         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
 931         calc_cputime_factors();
 932
 933         /*
 934          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
 935          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
 936          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
 937          * rounded up.
 938          */
 939         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
 940         do_div(x, ppc_tb_freq);
 941         tick_nsec = x;
 942         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
 943
 944         /*
 945          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
 946          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
 947          * It is computed as:
 948          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
 949          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
 950          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
 951          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
 952          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
 953          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
 954          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
 955          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
 956          * since there are 2^20 xsec in a second.
 957          */
 958         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
 959                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
 960         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
 961         ticklen_to_xs = res.result_low;
 962
 963         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
 964         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
 965
 966         /*
 967          * Compute scale factor for sched_clock.
 968          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
 969          * which is the timebase frequency.
 970          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
 971          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
 972          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
 973          * giving us the scale factor and shift count to use in
 974          * sched_clock().
 975          */
 976         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 977         scale = res.result_low;
 978         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
 979                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
 980                 res.result_high >>= 1;
 981         }
 982         tb_to_ns_scale = scale;
 983         tb_to_ns_shift = shift;
 984         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
 985         boot_tb = get_tb_or_rtc();
 986
 987         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 988
 989         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
 990         if (timezone_offset) {
 991                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
 992                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
 993         }
 994
 995         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
 996         do_gtod.var_idx = 0;
 997         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
 998         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
 999         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1000         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1001         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
1002         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
1003
1004         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1005         vdso_data->tb_update_count = 0;
1006         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1007         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1008         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1009
1010         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1011
1012         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
1013         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
1014                 clocksource_init();
1015
1016         init_decrementer_clockevent();
1017 }
1018
1019
1020 #define FEBRUARY        2
1021 #define STARTOFTIME     1970
1022 #define SECDAY          86400L
1023 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1024 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1025                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1026 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1027 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1028
1029 static int month_days[12] = {
1030         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1031 };
1032
1033 /*
1034  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1035  */
1036 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1037 {
1038         int leapsToDate;
1039         int lastYear;
1040         int day;
1041         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1042
1043         lastYear = tm->tm_year - 1;
1044
1045         /*
1046          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1047          */
1048         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1049
1050         /*
1051          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1052          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1053          *
1054          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1055          */
1056         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1057
1058         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1059                    tm->tm_mday;
1060
1061         tm->tm_wday = day % 7;
1062 }
1063
1064 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1065 {
1066         register int    i;
1067         register long   hms, day;
1068
1069         day = tim / SECDAY;
1070         hms = tim % SECDAY;
1071
1072         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1073         tm->tm_hour = hms / 3600;
1074         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1075         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1076
1077         /* Number of years in days */
1078         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1079                 day -= days_in_year(i);
1080         tm->tm_year = i;
1081
1082         /* Number of months in days left */
1083         if (leapyear(tm->tm_year))
1084                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1085         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1086                 day -= days_in_month(i);
1087         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1088         tm->tm_mon = i;
1089
1090         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1091         tm->tm_mday = day + 1;
1092
1093         /*
1094          * Determine the day of week
1095          */
1096         GregorianDay(tm);
1097 }
1098
1099 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1100 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1101  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1102  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1103  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1104  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1105  * is measured but does not harm.
1106  */
1107 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1108 {
1109         unsigned mlt=0, tmp, err;
1110         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1111          * but safe and compact method to find the multiplier.
1112          */
1113
1114         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1115                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1116                         mlt |= tmp;
1117         }
1118
1119         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1120          * A side effect of this is that if outscale is too large
1121          * the returned value will be zero.
1122          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1123          * some might have been forgotten in the test however.
1124          */
1125
1126         err = inscale * (mlt+1);
1127         if (err <= inscale/2)
1128                 mlt++;
1129         return mlt;
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1134  * result.
1135  */
1136 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1137                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1138 {
1139         unsigned long a, b, c, d;
1140         unsigned long w, x, y, z;
1141         u64 ra, rb, rc;
1142
1143         a = dividend_high >> 32;
1144         b = dividend_high & 0xffffffff;
1145         c = dividend_low >> 32;
1146         d = dividend_low & 0xffffffff;
1147
1148         w = a / divisor;
1149         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1150
1151         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1152         x = ra;
1153
1154         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1155         y = rb;
1156
1157         do_div(rc, divisor);
1158         z = rc;
1159
1160         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1161         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1162
1163 }