Linux-2.6.12-rc2
[linux-2.6.git] / arch / i386 / kernel / time.c
1 /*
2  *  linux/arch/i386/kernel/time.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1995  Linus Torvalds
5  *
6  * This file contains the PC-specific time handling details:
7  * reading the RTC at bootup, etc..
8  * 1994-07-02    Alan Modra
9  *      fixed set_rtc_mmss, fixed time.year for >= 2000, new mktime
10  * 1995-03-26    Markus Kuhn
11  *      fixed 500 ms bug at call to set_rtc_mmss, fixed DS12887
12  *      precision CMOS clock update
13  * 1996-05-03    Ingo Molnar
14  *      fixed time warps in do_[slow|fast]_gettimeoffset()
15  * 1997-09-10   Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
16  *              "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
17  * 1998-09-05    (Various)
18  *      More robust do_fast_gettimeoffset() algorithm implemented
19  *      (works with APM, Cyrix 6x86MX and Centaur C6),
20  *      monotonic gettimeofday() with fast_get_timeoffset(),
21  *      drift-proof precision TSC calibration on boot
22  *      (C. Scott Ananian <cananian@alumni.princeton.edu>, Andrew D.
23  *      Balsa <andrebalsa@altern.org>, Philip Gladstone <philip@raptor.com>;
24  *      ported from 2.0.35 Jumbo-9 by Michael Krause <m.krause@tu-harburg.de>).
25  * 1998-12-16    Andrea Arcangeli
26  *      Fixed Jumbo-9 code in 2.1.131: do_gettimeofday was missing 1 jiffy
27  *      because was not accounting lost_ticks.
28  * 1998-12-24 Copyright (C) 1998  Andrea Arcangeli
29  *      Fixed a xtime SMP race (we need the xtime_lock rw spinlock to
30  *      serialize accesses to xtime/lost_ticks).
31  */
32
33 #include <linux/errno.h>
34 #include <linux/sched.h>
35 #include <linux/kernel.h>
36 #include <linux/param.h>
37 #include <linux/string.h>
38 #include <linux/mm.h>
39 #include <linux/interrupt.h>
40 #include <linux/time.h>
41 #include <linux/delay.h>
42 #include <linux/init.h>
43 #include <linux/smp.h>
44 #include <linux/module.h>
45 #include <linux/sysdev.h>
46 #include <linux/bcd.h>
47 #include <linux/efi.h>
48 #include <linux/mca.h>
49
50 #include <asm/io.h>
51 #include <asm/smp.h>
52 #include <asm/irq.h>
53 #include <asm/msr.h>
54 #include <asm/delay.h>
55 #include <asm/mpspec.h>
56 #include <asm/uaccess.h>
57 #include <asm/processor.h>
58 #include <asm/timer.h>
59
60 #include "mach_time.h"
61
62 #include <linux/timex.h>
63 #include <linux/config.h>
64
65 #include <asm/hpet.h>
66
67 #include <asm/arch_hooks.h>
68
69 #include "io_ports.h"
70
71 extern spinlock_t i8259A_lock;
72 int pit_latch_buggy;              /* extern */
73
74 #include "do_timer.h"
75
76 u64 jiffies_64 = INITIAL_JIFFIES;
77
78 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
79
80 unsigned long cpu_khz;  /* Detected as we calibrate the TSC */
81
82 extern unsigned long wall_jiffies;
83
84 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
85
86 DEFINE_SPINLOCK(i8253_lock);
87 EXPORT_SYMBOL(i8253_lock);
88
89 struct timer_opts *cur_timer = &timer_none;
90
91 /*
92  * This is a special lock that is owned by the CPU and holds the index
93  * register we are working with.  It is required for NMI access to the
94  * CMOS/RTC registers.  See include/asm-i386/mc146818rtc.h for details.
95  */
96 volatile unsigned long cmos_lock = 0;
97 EXPORT_SYMBOL(cmos_lock);
98
99 /* Routines for accessing the CMOS RAM/RTC. */
100 unsigned char rtc_cmos_read(unsigned char addr)
101 {
102         unsigned char val;
103         lock_cmos_prefix(addr);
104         outb_p(addr, RTC_PORT(0));
105         val = inb_p(RTC_PORT(1));
106         lock_cmos_suffix(addr);
107         return val;
108 }
109 EXPORT_SYMBOL(rtc_cmos_read);
110
111 void rtc_cmos_write(unsigned char val, unsigned char addr)
112 {
113         lock_cmos_prefix(addr);
114         outb_p(addr, RTC_PORT(0));
115         outb_p(val, RTC_PORT(1));
116         lock_cmos_suffix(addr);
117 }
118 EXPORT_SYMBOL(rtc_cmos_write);
119
120 /*
121  * This version of gettimeofday has microsecond resolution
122  * and better than microsecond precision on fast x86 machines with TSC.
123  */
124 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
125 {
126         unsigned long seq;
127         unsigned long usec, sec;
128         unsigned long max_ntp_tick;
129
130         do {
131                 unsigned long lost;
132
133                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
134
135                 usec = cur_timer->get_offset();
136                 lost = jiffies - wall_jiffies;
137
138                 /*
139                  * If time_adjust is negative then NTP is slowing the clock
140                  * so make sure not to go into next possible interval.
141                  * Better to lose some accuracy than have time go backwards..
142                  */
143                 if (unlikely(time_adjust < 0)) {
144                         max_ntp_tick = (USEC_PER_SEC / HZ) - tickadj;
145                         usec = min(usec, max_ntp_tick);
146
147                         if (lost)
148                                 usec += lost * max_ntp_tick;
149                 }
150                 else if (unlikely(lost))
151                         usec += lost * (USEC_PER_SEC / HZ);
152
153                 sec = xtime.tv_sec;
154                 usec += (xtime.tv_nsec / 1000);
155         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
156
157         while (usec >= 1000000) {
158                 usec -= 1000000;
159                 sec++;
160         }
161
162         tv->tv_sec = sec;
163         tv->tv_usec = usec;
164 }
165
166 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
167
168 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
169 {
170         time_t wtm_sec, sec = tv->tv_sec;
171         long wtm_nsec, nsec = tv->tv_nsec;
172
173         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
174                 return -EINVAL;
175
176         write_seqlock_irq(&xtime_lock);
177         /*
178          * This is revolting. We need to set "xtime" correctly. However, the
179          * value in this location is the value at the most recent update of
180          * wall time.  Discover what correction gettimeofday() would have
181          * made, and then undo it!
182          */
183         nsec -= cur_timer->get_offset() * NSEC_PER_USEC;
184         nsec -= (jiffies - wall_jiffies) * TICK_NSEC;
185
186         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - sec);
187         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - nsec);
188
189         set_normalized_timespec(&xtime, sec, nsec);
190         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
191
192         time_adjust = 0;                /* stop active adjtime() */
193         time_status |= STA_UNSYNC;
194         time_maxerror = NTP_PHASE_LIMIT;
195         time_esterror = NTP_PHASE_LIMIT;
196         write_sequnlock_irq(&xtime_lock);
197         clock_was_set();
198         return 0;
199 }
200
201 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
202
203 static int set_rtc_mmss(unsigned long nowtime)
204 {
205         int retval;
206
207         WARN_ON(irqs_disabled());
208
209         /* gets recalled with irq locally disabled */
210         spin_lock_irq(&rtc_lock);
211         if (efi_enabled)
212                 retval = efi_set_rtc_mmss(nowtime);
213         else
214                 retval = mach_set_rtc_mmss(nowtime);
215         spin_unlock_irq(&rtc_lock);
216
217         return retval;
218 }
219
220
221 int timer_ack;
222
223 /* monotonic_clock(): returns # of nanoseconds passed since time_init()
224  *              Note: This function is required to return accurate
225  *              time even in the absence of multiple timer ticks.
226  */
227 unsigned long long monotonic_clock(void)
228 {
229         return cur_timer->monotonic_clock();
230 }
231 EXPORT_SYMBOL(monotonic_clock);
232
233 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_FRAME_POINTER)
234 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
235 {
236         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
237
238         if (in_lock_functions(pc))
239                 return *(unsigned long *)(regs->ebp + 4);
240
241         return pc;
242 }
243 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
244 #endif
245
246 /*
247  * timer_interrupt() needs to keep up the real-time clock,
248  * as well as call the "do_timer()" routine every clocktick
249  */
250 static inline void do_timer_interrupt(int irq, void *dev_id,
251                                         struct pt_regs *regs)
252 {
253 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
254         if (timer_ack) {
255                 /*
256                  * Subtle, when I/O APICs are used we have to ack timer IRQ
257                  * manually to reset the IRR bit for do_slow_gettimeoffset().
258                  * This will also deassert NMI lines for the watchdog if run
259                  * on an 82489DX-based system.
260                  */
261                 spin_lock(&i8259A_lock);
262                 outb(0x0c, PIC_MASTER_OCW3);
263                 /* Ack the IRQ; AEOI will end it automatically. */
264                 inb(PIC_MASTER_POLL);
265                 spin_unlock(&i8259A_lock);
266         }
267 #endif
268
269         do_timer_interrupt_hook(regs);
270
271
272         if (MCA_bus) {
273                 /* The PS/2 uses level-triggered interrupts.  You can't
274                 turn them off, nor would you want to (any attempt to
275                 enable edge-triggered interrupts usually gets intercepted by a
276                 special hardware circuit).  Hence we have to acknowledge
277                 the timer interrupt.  Through some incredibly stupid
278                 design idea, the reset for IRQ 0 is done by setting the
279                 high bit of the PPI port B (0x61).  Note that some PS/2s,
280                 notably the 55SX, work fine if this is removed.  */
281
282                 irq = inb_p( 0x61 );    /* read the current state */
283                 outb_p( irq|0x80, 0x61 );       /* reset the IRQ */
284         }
285 }
286
287 /*
288  * This is the same as the above, except we _also_ save the current
289  * Time Stamp Counter value at the time of the timer interrupt, so that
290  * we later on can estimate the time of day more exactly.
291  */
292 irqreturn_t timer_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
293 {
294         /*
295          * Here we are in the timer irq handler. We just have irqs locally
296          * disabled but we don't know if the timer_bh is running on the other
297          * CPU. We need to avoid to SMP race with it. NOTE: we don' t need
298          * the irq version of write_lock because as just said we have irq
299          * locally disabled. -arca
300          */
301         write_seqlock(&xtime_lock);
302
303         cur_timer->mark_offset();
304  
305         do_timer_interrupt(irq, NULL, regs);
306
307         write_sequnlock(&xtime_lock);
308         return IRQ_HANDLED;
309 }
310
311 /* not static: needed by APM */
312 unsigned long get_cmos_time(void)
313 {
314         unsigned long retval;
315
316         spin_lock(&rtc_lock);
317
318         if (efi_enabled)
319                 retval = efi_get_time();
320         else
321                 retval = mach_get_cmos_time();
322
323         spin_unlock(&rtc_lock);
324
325         return retval;
326 }
327 static void sync_cmos_clock(unsigned long dummy);
328
329 static struct timer_list sync_cmos_timer =
330                                       TIMER_INITIALIZER(sync_cmos_clock, 0, 0);
331
332 static void sync_cmos_clock(unsigned long dummy)
333 {
334         struct timeval now, next;
335         int fail = 1;
336
337         /*
338          * If we have an externally synchronized Linux clock, then update
339          * CMOS clock accordingly every ~11 minutes. Set_rtc_mmss() has to be
340          * called as close as possible to 500 ms before the new second starts.
341          * This code is run on a timer.  If the clock is set, that timer
342          * may not expire at the correct time.  Thus, we adjust...
343          */
344         if ((time_status & STA_UNSYNC) != 0)
345                 /*
346                  * Not synced, exit, do not restart a timer (if one is
347                  * running, let it run out).
348                  */
349                 return;
350
351         do_gettimeofday(&now);
352         if (now.tv_usec >= USEC_AFTER - ((unsigned) TICK_SIZE) / 2 &&
353             now.tv_usec <= USEC_BEFORE + ((unsigned) TICK_SIZE) / 2)
354                 fail = set_rtc_mmss(now.tv_sec);
355
356         next.tv_usec = USEC_AFTER - now.tv_usec;
357         if (next.tv_usec <= 0)
358                 next.tv_usec += USEC_PER_SEC;
359
360         if (!fail)
361                 next.tv_sec = 659;
362         else
363                 next.tv_sec = 0;
364
365         if (next.tv_usec >= USEC_PER_SEC) {
366                 next.tv_sec++;
367                 next.tv_usec -= USEC_PER_SEC;
368         }
369         mod_timer(&sync_cmos_timer, jiffies + timeval_to_jiffies(&next));
370 }
371
372 void notify_arch_cmos_timer(void)
373 {
374         mod_timer(&sync_cmos_timer, jiffies + 1);
375 }
376
377 static long clock_cmos_diff, sleep_start;
378
379 static int timer_suspend(struct sys_device *dev, u32 state)
380 {
381         /*
382          * Estimate time zone so that set_time can update the clock
383          */
384         clock_cmos_diff = -get_cmos_time();
385         clock_cmos_diff += get_seconds();
386         sleep_start = get_cmos_time();
387         return 0;
388 }
389
390 static int timer_resume(struct sys_device *dev)
391 {
392         unsigned long flags;
393         unsigned long sec;
394         unsigned long sleep_length;
395
396 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
397         if (is_hpet_enabled())
398                 hpet_reenable();
399 #endif
400         sec = get_cmos_time() + clock_cmos_diff;
401         sleep_length = (get_cmos_time() - sleep_start) * HZ;
402         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
403         xtime.tv_sec = sec;
404         xtime.tv_nsec = 0;
405         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
406         jiffies += sleep_length;
407         wall_jiffies += sleep_length;
408         return 0;
409 }
410
411 static struct sysdev_class timer_sysclass = {
412         .resume = timer_resume,
413         .suspend = timer_suspend,
414         set_kset_name("timer"),
415 };
416
417
418 /* XXX this driverfs stuff should probably go elsewhere later -john */
419 static struct sys_device device_timer = {
420         .id     = 0,
421         .cls    = &timer_sysclass,
422 };
423
424 static int time_init_device(void)
425 {
426         int error = sysdev_class_register(&timer_sysclass);
427         if (!error)
428                 error = sysdev_register(&device_timer);
429         return error;
430 }
431
432 device_initcall(time_init_device);
433
434 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
435 extern void (*late_time_init)(void);
436 /* Duplicate of time_init() below, with hpet_enable part added */
437 static void __init hpet_time_init(void)
438 {
439         xtime.tv_sec = get_cmos_time();
440         xtime.tv_nsec = (INITIAL_JIFFIES % HZ) * (NSEC_PER_SEC / HZ);
441         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
442                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
443
444         if (hpet_enable() >= 0) {
445                 printk("Using HPET for base-timer\n");
446         }
447
448         cur_timer = select_timer();
449         printk(KERN_INFO "Using %s for high-res timesource\n",cur_timer->name);
450
451         time_init_hook();
452 }
453 #endif
454
455 void __init time_init(void)
456 {
457 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
458         if (is_hpet_capable()) {
459                 /*
460                  * HPET initialization needs to do memory-mapped io. So, let
461                  * us do a late initialization after mem_init().
462                  */
463                 late_time_init = hpet_time_init;
464                 return;
465         }
466 #endif
467         xtime.tv_sec = get_cmos_time();
468         xtime.tv_nsec = (INITIAL_JIFFIES % HZ) * (NSEC_PER_SEC / HZ);
469         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
470                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
471
472         cur_timer = select_timer();
473         printk(KERN_INFO "Using %s for high-res timesource\n",cur_timer->name);
474
475         time_init_hook();
476 }