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 =
 483                         DIV_ROUND_CLOSEST(new_tb_ticks_per_sec, HZ);
 484                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
 485                 char sign = '+';
 486                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
 487                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
 488
 489                 if ( tick_diff < 0 ) {
 490                         tick_diff = -tick_diff;
 491                         sign = '-';
 492                 }
 493                 if ( tick_diff ) {
 494                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
 495                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
 496                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
 497                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
 498                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
 499                                 calc_cputime_factors();
 500                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
 501                                 tb_to_xs = divres.result_low;
 502                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 503                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
 504                         }
 505                         else {
 506                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
 507                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
 508                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
 509                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
 510                         }
 511                 }
 512         }
 513         iSeries_recal_titan = titan;
 514         iSeries_recal_tb = tb;
 515
 516         /* Called here as now we know accurate values for the timebase */
 517         clocksource_init();
 518         return 0;
 519 }
 520 late_initcall(iSeries_tb_recal);
 521
 522 /* Called from platform early init */
 523 void __init iSeries_time_init_early(void)
 524 {
 525         iSeries_recal_tb = get_tb();
 526         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
 527 }
 528 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
 529
 530 #if defined(CONFIG_PERF_COUNTERS) && defined(CONFIG_PPC32)
 531 DEFINE_PER_CPU(u8, perf_counter_pending);
 532
 533 void set_perf_counter_pending(void)
 534 {
 535         get_cpu_var(perf_counter_pending) = 1;
 536         set_dec(1);
 537         put_cpu_var(perf_counter_pending);
 538 }
 539
 540 #define test_perf_counter_pending()     __get_cpu_var(perf_counter_pending)
 541 #define clear_perf_counter_pending()    __get_cpu_var(perf_counter_pending) = 0
 542
 543 #else  /* CONFIG_PERF_COUNTERS && CONFIG_PPC32 */
 544
 545 #define test_perf_counter_pending()     0
 546 #define clear_perf_counter_pending()
 547
 548 #endif /* CONFIG_PERF_COUNTERS && CONFIG_PPC32 */
 549
 550 /*
 551  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
 552  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
 553  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
 554  * decrementer is less than the current value in the hardware
 555  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
 556  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
 557  * call will not be needed)
 558  */
 559
 560 /*
 561  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 562  * with interrupts disabled.
 563  */
 564 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 565 {
 566         struct pt_regs *old_regs;
 567         struct decrementer_clock *decrementer =  &__get_cpu_var(decrementers);
 568         struct clock_event_device *evt = &decrementer->event;
 569         u64 now;
 570
 571         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 572          * some CPUs will continuue to take decrementer exceptions */
 573         set_dec(DECREMENTER_MAX);
 574
 575 #ifdef CONFIG_PPC32
 576         if (test_perf_counter_pending()) {
 577                 clear_perf_counter_pending();
 578                 perf_counter_do_pending();
 579         }
 580         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 581                 do_IRQ(regs);
 582 #endif
 583
 584         now = get_tb_or_rtc();
 585         if (now < decrementer->next_tb) {
 586                 /* not time for this event yet */
 587                 now = decrementer->next_tb - now;
 588                 if (now <= DECREMENTER_MAX)
 589                         set_dec((int)now);
 590                 return;
 591         }
 592         old_regs = set_irq_regs(regs);
 593         irq_enter();
 594
 595         calculate_steal_time();
 596
 597 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 598         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 599                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
 600 #endif
 601
 602         if (evt->event_handler)
 603                 evt->event_handler(evt);
 604
 605 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 606         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
 607                 process_hvlpevents();
 608 #endif
 609
 610 #ifdef CONFIG_PPC64
 611         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 612         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 613                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
 614                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 615         }
 616 #endif
 617
 618         irq_exit();
 619         set_irq_regs(old_regs);
 620 }
 621
 622 void wakeup_decrementer(void)
 623 {
 624         unsigned long ticks;
 625
 626         /*
 627          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
 628          * so all we need to do is to reset the decrementer.
 629          */
 630         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
 631         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
 632                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
 633         else
 634                 ticks = 1;
 635         set_dec(ticks);
 636 }
 637
 638 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 639 void generic_suspend_disable_irqs(void)
 640 {
 641         preempt_disable();
 642
 643         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 644          * with suspending.
 645          */
 646
 647         set_dec(0x7fffffff);
 648         local_irq_disable();
 649         set_dec(0x7fffffff);
 650 }
 651
 652 void generic_suspend_enable_irqs(void)
 653 {
 654         wakeup_decrementer();
 655
 656         local_irq_enable();
 657         preempt_enable();
 658 }
 659
 660 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 661 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 662 {
 663         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 664                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 665         generic_suspend_disable_irqs();
 666 }
 667
 668 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 669 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 670 {
 671         generic_suspend_enable_irqs();
 672         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 673                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 674 }
 675 #endif
 676
 677 #ifdef CONFIG_SMP
 678 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
 679 {
 680         int i;
 681         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
 682
 683         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
 684         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
 685
 686         for_each_possible_cpu(i) {
 687                 if (i == boot_cpuid)
 688                         continue;
 689                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
 690         }
 691 }
 692 #endif
 693
 694 /*
 695  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 696  *
 697  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 698  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 699  * are 64-bit unsigned numbers.
 700  */
 701 unsigned long long sched_clock(void)
 702 {
 703         if (__USE_RTC())
 704                 return get_rtc();
 705         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 706 }
 707
 708 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 709 {
 710         struct device_node *cpu;
 711         const unsigned int *fp;
 712         int found = 0;
 713
 714         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 715         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 716
 717         if (cpu) {
 718                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 719                 if (fp) {
 720                         found = 1;
 721                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 722                 }
 723
 724                 of_node_put(cpu);
 725         }
 726
 727         return found;
 728 }
 729
 730 /* should become __cpuinit when secondary_cpu_time_init also is */
 731 void start_cpu_decrementer(void)
 732 {
 733 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 734         /* Clear any pending timer interrupts */
 735         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 736
 737         /* Enable decrementer interrupt */
 738         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
 739 #endif /* defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x) */
 740 }
 741
 742 void __init generic_calibrate_decr(void)
 743 {
 744         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 745
 746         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 747             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 748
 749                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 750                                 "(not found)\n");
 751         }
 752
 753         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 754
 755         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 756             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 757
 758                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 759                                 "(not found)\n");
 760         }
 761 }
 762
 763 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 764 {
 765         struct rtc_time tm;
 766
 767         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 768                 return 0;
 769
 770         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 771         tm.tm_year -= 1900;
 772         tm.tm_mon -= 1;
 773
 774         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 775 }
 776
 777 unsigned long read_persistent_clock(void)
 778 {
 779         struct rtc_time tm;
 780         static int first = 1;
 781
 782         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 783         if (first) {
 784                 first = 0;
 785                 if (ppc_md.time_init)
 786                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 787
 788                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 789                 if (ppc_md.get_boot_time)
 790                         return ppc_md.get_boot_time() -timezone_offset;
 791         }
 792         if (!ppc_md.get_rtc_time)
 793                 return 0;
 794         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 795         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 796                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 797 }
 798
 799 /* clocksource code */
 800 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *cs)
 801 {
 802         return (cycle_t)get_rtc();
 803 }
 804
 805 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *cs)
 806 {
 807         return (cycle_t)get_tb();
 808 }
 809
 810 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock)
 811 {
 812         u64 t2x, stamp_xsec;
 813
 814         if (clock != &clocksource_timebase)
 815                 return;
 816
 817         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 818         ++vdso_data->tb_update_count;
 819         smp_mb();
 820
 821         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
 822         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
 823         t2x = (u64) clock->mult * 4611686018ULL;
 824         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 825         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
 826         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 827         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
 828 }
 829
 830 void update_vsyscall_tz(void)
 831 {
 832         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 833         ++vdso_data->tb_update_count;
 834         smp_mb();
 835         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 836         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 837         smp_mb();
 838         ++vdso_data->tb_update_count;
 839 }
 840
 841 static void __init clocksource_init(void)
 842 {
 843         struct clocksource *clock;
 844
 845         if (__USE_RTC())
 846                 clock = &clocksource_rtc;
 847         else
 848                 clock = &clocksource_timebase;
 849
 850         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
 851
 852         if (clocksource_register(clock)) {
 853                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 854                        clock->name);
 855                 return;
 856         }
 857
 858         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 859                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 860 }
 861
 862 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 863                                       struct clock_event_device *dev)
 864 {
 865         __get_cpu_var(decrementers).next_tb = get_tb_or_rtc() + evt;
 866         set_dec(evt);
 867         return 0;
 868 }
 869
 870 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 871                                  struct clock_event_device *dev)
 872 {
 873         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
 874                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
 875 }
 876
 877 static void __init setup_clockevent_multiplier(unsigned long hz)
 878 {
 879         u64 mult, shift = 32;
 880
 881         while (1) {
 882                 mult = div_sc(hz, NSEC_PER_SEC, shift);
 883                 if (mult && (mult >> 32UL) == 0UL)
 884                         break;
 885
 886                 shift--;
 887         }
 888
 889         decrementer_clockevent.shift = shift;
 890         decrementer_clockevent.mult = mult;
 891 }
 892
 893 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 894 {
 895         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu).event;
 896
 897         *dec = decrementer_clockevent;
 898         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
 899
 900         printk(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%lx] shift[%d] cpu[%d]\n",
 901                dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 902
 903         clockevents_register_device(dec);
 904 }
 905
 906 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
 907 {
 908         int cpu = smp_processor_id();
 909
 910         setup_clockevent_multiplier(ppc_tb_freq);
 911         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 912                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
 913         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
 914                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
 915
 916         register_decrementer_clockevent(cpu);
 917 }
 918
 919 void secondary_cpu_time_init(void)
 920 {
 921         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
 922          * such as BookE
 923          */
 924         start_cpu_decrementer();
 925
 926         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
 927          * call here ! */
 928         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
 929 }
 930
 931 /* This function is only called on the boot processor */
 932 void __init time_init(void)
 933 {
 934         unsigned long flags;
 935         struct div_result res;
 936         u64 scale, x;
 937         unsigned shift;
 938
 939         if (__USE_RTC()) {
 940                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
 941                 ppc_tb_freq = 1000000000;
 942                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
 943         } else {
 944                 /* Normal PowerPC with timebase register */
 945                 ppc_md.calibrate_decr();
 946                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
 947                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
 948                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
 949                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
 950                 tb_last_jiffy = get_tb();
 951         }
 952
 953         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
 954         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
 955         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
 956         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
 957         calc_cputime_factors();
 958
 959         /*
 960          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
 961          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
 962          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
 963          * rounded up.
 964          */
 965         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
 966         do_div(x, ppc_tb_freq);
 967         tick_nsec = x;
 968         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
 969
 970         /*
 971          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
 972          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
 973          * It is computed as:
 974          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
 975          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
 976          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
 977          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
 978          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
 979          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
 980          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
 981          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
 982          * since there are 2^20 xsec in a second.
 983          */
 984         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
 985                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
 986         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
 987         ticklen_to_xs = res.result_low;
 988
 989         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
 990         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
 991
 992         /*
 993          * Compute scale factor for sched_clock.
 994          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
 995          * which is the timebase frequency.
 996          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
 997          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
 998          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
 999          * giving us the scale factor and shift count to use in
1000          * sched_clock().
1001          */
1002         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1003         scale = res.result_low;
1004         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1005                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1006                 res.result_high >>= 1;
1007         }
1008         tb_to_ns_scale = scale;
1009         tb_to_ns_shift = shift;
1010         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1011         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1012
1013         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1014
1015         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1016         if (timezone_offset) {
1017                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1018                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1019         }
1020
1021         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1022         vdso_data->tb_update_count = 0;
1023         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1024         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1025         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1026
1027         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1028
1029         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1030          * such as BookE
1031          */
1032         start_cpu_decrementer();
1033
1034         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
1035         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
1036                 clocksource_init();
1037
1038         init_decrementer_clockevent();
1039 }
1040
1041
1042 #define FEBRUARY        2
1043 #define STARTOFTIME     1970
1044 #define SECDAY          86400L
1045 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1046 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1047                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1048 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1049 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1050
1051 static int month_days[12] = {
1052         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1053 };
1054
1055 /*
1056  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1057  */
1058 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1059 {
1060         int leapsToDate;
1061         int lastYear;
1062         int day;
1063         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1064
1065         lastYear = tm->tm_year - 1;
1066
1067         /*
1068          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1069          */
1070         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1071
1072         /*
1073          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1074          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1075          *
1076          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1077          */
1078         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1079
1080         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1081                    tm->tm_mday;
1082
1083         tm->tm_wday = day % 7;
1084 }
1085
1086 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1087 {
1088         register int    i;
1089         register long   hms, day;
1090
1091         day = tim / SECDAY;
1092         hms = tim % SECDAY;
1093
1094         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1095         tm->tm_hour = hms / 3600;
1096         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1097         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1098
1099         /* Number of years in days */
1100         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1101                 day -= days_in_year(i);
1102         tm->tm_year = i;
1103
1104         /* Number of months in days left */
1105         if (leapyear(tm->tm_year))
1106                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1107         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1108                 day -= days_in_month(i);
1109         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1110         tm->tm_mon = i;
1111
1112         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1113         tm->tm_mday = day + 1;
1114
1115         /*
1116          * Determine the day of week
1117          */
1118         GregorianDay(tm);
1119 }
1120
1121 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1122 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1123  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1124  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1125  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1126  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1127  * is measured but does not harm.
1128  */
1129 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1130 {
1131         unsigned mlt=0, tmp, err;
1132         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1133          * but safe and compact method to find the multiplier.
1134          */
1135
1136         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1137                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1138                         mlt |= tmp;
1139         }
1140
1141         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1142          * A side effect of this is that if outscale is too large
1143          * the returned value will be zero.
1144          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1145          * some might have been forgotten in the test however.
1146          */
1147
1148         err = inscale * (mlt+1);
1149         if (err <= inscale/2)
1150                 mlt++;
1151         return mlt;
1152 }
1153
1154 /*
1155  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1156  * result.
1157  */
1158 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1159                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1160 {
1161         unsigned long a, b, c, d;
1162         unsigned long w, x, y, z;
1163         u64 ra, rb, rc;
1164
1165         a = dividend_high >> 32;
1166         b = dividend_high & 0xffffffff;
1167         c = dividend_low >> 32;
1168         d = dividend_low & 0xffffffff;
1169
1170         w = a / divisor;
1171         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1172
1173         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1174         x = ra;
1175
1176         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1177         y = rb;
1178
1179         do_div(rc, divisor);
1180         z = rc;
1181
1182         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1183         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1184
1185 }
1186
1187 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1188 void calibrate_delay(void)
1189 {
1190         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1191          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1192          */
1193         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1194 }
1195
1196 static int __init rtc_init(void)
1197 {
1198         struct platform_device *pdev;
1199
1200         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1201                 return -ENODEV;
1202
1203         pdev = platform_device_register_simple("rtc-generic", -1, NULL, 0);
1204         if (IS_ERR(pdev))
1205                 return PTR_ERR(pdev);
1206
1207         return 0;
1208 }
1209
1210 module_init(rtc_init);