1b16b9a3e49a57dbc0e444e230528763b1faa762
[linux-2.6.git] / arch / powerpc / kernel / time.c
1 /*
2  * Common time routines among all ppc machines.
3  *
4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
8  *
9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
13  * on SMP then, nap and doze are OK).
14  * 
15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
17  *
18  * TODO (not necessarily in this file):
19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
20  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
21  * against the Titan chip's clock.)
22  * - for astronomical applications: add a new function to get
23  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
24  * a new timestamp format and a good name.
25  *
26  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
27  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
28  *
29  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
30  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
31  *      as published by the Free Software Foundation; either version
32  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
33  */
34
35 #include <linux/errno.h>
36 #include <linux/module.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/kernel.h>
39 #include <linux/param.h>
40 #include <linux/string.h>
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/timex.h>
44 #include <linux/kernel_stat.h>
45 #include <linux/time.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/profile.h>
48 #include <linux/cpu.h>
49 #include <linux/security.h>
50 #include <linux/percpu.h>
51 #include <linux/rtc.h>
52 #include <linux/jiffies.h>
53 #include <linux/posix-timers.h>
54 #include <linux/irq.h>
55 #include <linux/delay.h>
56 #include <linux/perf_event.h>
57 #include <asm/trace.h>
58
59 #include <asm/io.h>
60 #include <asm/processor.h>
61 #include <asm/nvram.h>
62 #include <asm/cache.h>
63 #include <asm/machdep.h>
64 #include <asm/uaccess.h>
65 #include <asm/time.h>
66 #include <asm/prom.h>
67 #include <asm/irq.h>
68 #include <asm/div64.h>
69 #include <asm/smp.h>
70 #include <asm/vdso_datapage.h>
71 #include <asm/firmware.h>
72 #include <asm/cputime.h>
73 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
74 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
75 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
76 #endif
77
78 /* powerpc clocksource/clockevent code */
79
80 #include <linux/clockchips.h>
81 #include <linux/clocksource.h>
82
83 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *);
84 static struct clocksource clocksource_rtc = {
85         .name         = "rtc",
86         .rating       = 400,
87         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
88         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
89         .shift        = 22,
90         .mult         = 0,      /* To be filled in */
91         .read         = rtc_read,
92 };
93
94 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *);
95 static struct clocksource clocksource_timebase = {
96         .name         = "timebase",
97         .rating       = 400,
98         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
99         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
100         .shift        = 22,
101         .mult         = 0,      /* To be filled in */
102         .read         = timebase_read,
103 };
104
105 #define DECREMENTER_MAX 0x7fffffff
106
107 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
108                                       struct clock_event_device *dev);
109 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
110                                  struct clock_event_device *dev);
111
112 static struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
113        .name           = "decrementer",
114        .rating         = 200,
115        .shift          = 0,     /* To be filled in */
116        .mult           = 0,     /* To be filled in */
117        .irq            = 0,
118        .set_next_event = decrementer_set_next_event,
119        .set_mode       = decrementer_set_mode,
120        .features       = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
121 };
122
123 struct decrementer_clock {
124         struct clock_event_device event;
125         u64 next_tb;
126 };
127
128 static DEFINE_PER_CPU(struct decrementer_clock, decrementers);
129
130 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
131 static unsigned long __initdata iSeries_recal_titan;
132 static signed long __initdata iSeries_recal_tb;
133
134 /* Forward declaration is only needed for iSereis compiles */
135 static void __init clocksource_init(void);
136 #endif
137
138 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
139
140 #ifdef CONFIG_PPC64
141 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
142 #else
143 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
144 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
145 #endif
146
147 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
148 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
149 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
150 unsigned long tb_ticks_per_sec;
151 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
152 u64 tb_to_xs;
153 unsigned tb_to_us;
154
155 #define TICKLEN_SCALE   NTP_SCALE_SHIFT
156 static u64 last_tick_len;       /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
157 static u64 ticklen_to_xs;       /* 0.64 fraction */
158
159 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
160    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
161 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
162
163 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
164 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
165
166 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
167 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
168 static unsigned long boot_tb __read_mostly;
169
170 extern struct timezone sys_tz;
171 static long timezone_offset;
172
173 unsigned long ppc_proc_freq;
174 EXPORT_SYMBOL(ppc_proc_freq);
175 unsigned long ppc_tb_freq;
176
177 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
178 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
179
180 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
181 /*
182  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
183  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
184  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
185  */
186 u64 __cputime_jiffies_factor;
187 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
188 u64 __cputime_msec_factor;
189 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
190 u64 __cputime_sec_factor;
191 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
192 u64 __cputime_clockt_factor;
193 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
194 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_last_delta);
195 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_scaled_last_delta);
196
197 cputime_t cputime_one_jiffy;
198
199 static void calc_cputime_factors(void)
200 {
201         struct div_result res;
202
203         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
204         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
205         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
206         __cputime_msec_factor = res.result_low;
207         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
208         __cputime_sec_factor = res.result_low;
209         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
210         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
211 }
212
213 /*
214  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
215  */
216 static u64 read_purr(void)
217 {
218         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
219                 return mfspr(SPRN_PURR);
220         return mftb();
221 }
222
223 /*
224  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the purr
225  */
226 static u64 read_spurr(u64 purr)
227 {
228         /*
229          * cpus without PURR won't have a SPURR
230          * We already know the former when we use this, so tell gcc
231          */
232         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR) && cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
233                 return mfspr(SPRN_SPURR);
234         return purr;
235 }
236
237 /*
238  * Account time for a transition between system, hard irq
239  * or soft irq state.
240  */
241 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
242 {
243         u64 now, nowscaled, delta, deltascaled, sys_time;
244         unsigned long flags;
245
246         local_irq_save(flags);
247         now = read_purr();
248         nowscaled = read_spurr(now);
249         delta = now - get_paca()->startpurr;
250         deltascaled = nowscaled - get_paca()->startspurr;
251         get_paca()->startpurr = now;
252         get_paca()->startspurr = nowscaled;
253         if (!in_interrupt()) {
254                 /* deltascaled includes both user and system time.
255                  * Hence scale it based on the purr ratio to estimate
256                  * the system time */
257                 sys_time = get_paca()->system_time;
258                 if (get_paca()->user_time)
259                         deltascaled = deltascaled * sys_time /
260                              (sys_time + get_paca()->user_time);
261                 delta += sys_time;
262                 get_paca()->system_time = 0;
263         }
264         if (in_irq() || idle_task(smp_processor_id()) != tsk)
265                 account_system_time(tsk, 0, delta, deltascaled);
266         else
267                 account_idle_time(delta);
268         __get_cpu_var(cputime_last_delta) = delta;
269         __get_cpu_var(cputime_scaled_last_delta) = deltascaled;
270         local_irq_restore(flags);
271 }
272 EXPORT_SYMBOL_GPL(account_system_vtime);
273
274 /*
275  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
276  * by the exception entry and exit code to the generic process
277  * user and system time records.
278  * Must be called with interrupts disabled.
279  */
280 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
281 {
282         cputime_t utime, utimescaled;
283
284         utime = get_paca()->user_time;
285         get_paca()->user_time = 0;
286         utimescaled = cputime_to_scaled(utime);
287         account_user_time(tsk, utime, utimescaled);
288 }
289
290 /*
291  * Stuff for accounting stolen time.
292  */
293 struct cpu_purr_data {
294         int     initialized;                    /* thread is running */
295         u64     tb;                     /* last TB value read */
296         u64     purr;                   /* last PURR value read */
297         u64     spurr;                  /* last SPURR value read */
298 };
299
300 /*
301  * Each entry in the cpu_purr_data array is manipulated only by its
302  * "owner" cpu -- usually in the timer interrupt but also occasionally
303  * in process context for cpu online.  As long as cpus do not touch
304  * each others' cpu_purr_data, disabling local interrupts is
305  * sufficient to serialize accesses.
306  */
307 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
308
309 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
310 {
311         unsigned long flags;
312         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
313
314         local_irq_save(flags);
315         p->tb = get_tb_or_rtc();
316         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
317         wmb();
318         p->initialized = 1;
319         local_irq_restore(flags);
320 }
321
322 /*
323  * Called during boot when all cpus have come up.
324  */
325 void snapshot_timebases(void)
326 {
327         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
328                 return;
329         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 1);
330 }
331
332 /*
333  * Must be called with interrupts disabled.
334  */
335 void calculate_steal_time(void)
336 {
337         u64 tb, purr;
338         s64 stolen;
339         struct cpu_purr_data *pme;
340
341         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
342         if (!pme->initialized)
343                 return;         /* !CPU_FTR_PURR or early in early boot */
344         tb = mftb();
345         purr = mfspr(SPRN_PURR);
346         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
347         if (stolen > 0) {
348                 if (idle_task(smp_processor_id()) != current)
349                         account_steal_time(stolen);
350                 else
351                         account_idle_time(stolen);
352         }
353         pme->tb = tb;
354         pme->purr = purr;
355 }
356
357 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
358 /*
359  * Must be called before the cpu is added to the online map when
360  * a cpu is being brought up at runtime.
361  */
362 static void snapshot_purr(void)
363 {
364         struct cpu_purr_data *pme;
365         unsigned long flags;
366
367         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
368                 return;
369         local_irq_save(flags);
370         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
371         pme->tb = mftb();
372         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
373         pme->initialized = 1;
374         local_irq_restore(flags);
375 }
376
377 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
378
379 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
380 #define calc_cputime_factors()
381 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
382 #endif
383
384 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
385 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
386 #endif
387
388 /*
389  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
390  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
391  */
392 void snapshot_timebase(void)
393 {
394         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb_or_rtc();
395         snapshot_purr();
396 }
397
398 void __delay(unsigned long loops)
399 {
400         unsigned long start;
401         int diff;
402
403         if (__USE_RTC()) {
404                 start = get_rtcl();
405                 do {
406                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
407                         diff = get_rtcl() - start;
408                         if (diff < 0)
409                                 diff += 1000000000;
410                 } while (diff < loops);
411         } else {
412                 start = get_tbl();
413                 while (get_tbl() - start < loops)
414                         HMT_low();
415                 HMT_medium();
416         }
417 }
418 EXPORT_SYMBOL(__delay);
419
420 void udelay(unsigned long usecs)
421 {
422         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
423 }
424 EXPORT_SYMBOL(udelay);
425
426 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
427                                u64 new_tb_to_xs)
428 {
429         /*
430          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
431          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
432          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
433          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
434          * the two values of tb_update_count match and are even then the
435          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
436          * loops back and reads them again until this criteria is met.
437          * We expect the caller to have done the first increment of
438          * vdso_data->tb_update_count already.
439          */
440         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
441         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
442         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
443         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
444         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
445         vdso_data->stamp_xtime = xtime;
446         smp_wmb();
447         ++(vdso_data->tb_update_count);
448 }
449
450 #ifdef CONFIG_SMP
451 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
452 {
453         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
454
455         if (in_lock_functions(pc))
456                 return regs->link;
457
458         return pc;
459 }
460 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
461 #endif
462
463 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
464
465 /* 
466  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
467  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
468  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
469  */
470
471 static int __init iSeries_tb_recal(void)
472 {
473         struct div_result divres;
474         unsigned long titan, tb;
475
476         /* Make sure we only run on iSeries */
477         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
478                 return -ENODEV;
479
480         tb = get_tb();
481         titan = HvCallXm_loadTod();
482         if ( iSeries_recal_titan ) {
483                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
484                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
485                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
486                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy =
487                         DIV_ROUND_CLOSEST(new_tb_ticks_per_sec, HZ);
488                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
489                 char sign = '+';                
490                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
491                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
492
493                 if ( tick_diff < 0 ) {
494                         tick_diff = -tick_diff;
495                         sign = '-';
496                 }
497                 if ( tick_diff ) {
498                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
499                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
500                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
501                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
502                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
503                                 calc_cputime_factors();
504                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
505                                 tb_to_xs = divres.result_low;
506                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
507                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
508                                 setup_cputime_one_jiffy();
509                         }
510                         else {
511                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
512                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
513                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
514                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
515                         }
516                 }
517         }
518         iSeries_recal_titan = titan;
519         iSeries_recal_tb = tb;
520
521         /* Called here as now we know accurate values for the timebase */
522         clocksource_init();
523         return 0;
524 }
525 late_initcall(iSeries_tb_recal);
526
527 /* Called from platform early init */
528 void __init iSeries_time_init_early(void)
529 {
530         iSeries_recal_tb = get_tb();
531         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
532 }
533 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
534
535 #if defined(CONFIG_PERF_EVENTS) && defined(CONFIG_PPC32)
536 DEFINE_PER_CPU(u8, perf_event_pending);
537
538 void set_perf_event_pending(void)
539 {
540         get_cpu_var(perf_event_pending) = 1;
541         set_dec(1);
542         put_cpu_var(perf_event_pending);
543 }
544
545 #define test_perf_event_pending()       __get_cpu_var(perf_event_pending)
546 #define clear_perf_event_pending()      __get_cpu_var(perf_event_pending) = 0
547
548 #else  /* CONFIG_PERF_EVENTS && CONFIG_PPC32 */
549
550 #define test_perf_event_pending()       0
551 #define clear_perf_event_pending()
552
553 #endif /* CONFIG_PERF_EVENTS && CONFIG_PPC32 */
554
555 /*
556  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
557  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
558  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
559  * decrementer is less than the current value in the hardware
560  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
561  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
562  * call will not be needed)
563  */
564
565 /*
566  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
567  * with interrupts disabled.
568  */
569 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
570 {
571         struct pt_regs *old_regs;
572         struct decrementer_clock *decrementer =  &__get_cpu_var(decrementers);
573         struct clock_event_device *evt = &decrementer->event;
574         u64 now;
575
576         trace_timer_interrupt_entry(regs);
577
578         __get_cpu_var(irq_stat).timer_irqs++;
579
580         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
581          * some CPUs will continuue to take decrementer exceptions */
582         set_dec(DECREMENTER_MAX);
583
584 #ifdef CONFIG_PPC32
585         if (test_perf_event_pending()) {
586                 clear_perf_event_pending();
587                 perf_event_do_pending();
588         }
589         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
590                 do_IRQ(regs);
591 #endif
592
593         now = get_tb_or_rtc();
594         if (now < decrementer->next_tb) {
595                 /* not time for this event yet */
596                 now = decrementer->next_tb - now;
597                 if (now <= DECREMENTER_MAX)
598                         set_dec((int)now);
599                 trace_timer_interrupt_exit(regs);
600                 return;
601         }
602         old_regs = set_irq_regs(regs);
603         irq_enter();
604
605         calculate_steal_time();
606
607 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
608         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
609                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
610 #endif
611
612         if (evt->event_handler)
613                 evt->event_handler(evt);
614
615 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
616         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
617                 process_hvlpevents();
618 #endif
619
620 #ifdef CONFIG_PPC64
621         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
622         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
623                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
624                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
625         }
626 #endif
627
628         irq_exit();
629         set_irq_regs(old_regs);
630
631         trace_timer_interrupt_exit(regs);
632 }
633
634 void wakeup_decrementer(void)
635 {
636         unsigned long ticks;
637
638         /*
639          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
640          * so all we need to do is to reset the decrementer.
641          */
642         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
643         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
644                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
645         else
646                 ticks = 1;
647         set_dec(ticks);
648 }
649
650 #ifdef CONFIG_SUSPEND
651 void generic_suspend_disable_irqs(void)
652 {
653         preempt_disable();
654
655         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
656          * with suspending.
657          */
658
659         set_dec(0x7fffffff);
660         local_irq_disable();
661         set_dec(0x7fffffff);
662 }
663
664 void generic_suspend_enable_irqs(void)
665 {
666         wakeup_decrementer();
667
668         local_irq_enable();
669         preempt_enable();
670 }
671
672 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
673 void arch_suspend_disable_irqs(void)
674 {
675         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
676                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
677         generic_suspend_disable_irqs();
678 }
679
680 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
681 void arch_suspend_enable_irqs(void)
682 {
683         generic_suspend_enable_irqs();
684         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
685                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
686 }
687 #endif
688
689 #ifdef CONFIG_SMP
690 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
691 {
692         int i;
693         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
694
695         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
696         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
697
698         for_each_possible_cpu(i) {
699                 if (i == boot_cpuid)
700                         continue;
701                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
702         }
703 }
704 #endif
705
706 /*
707  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
708  *
709  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
710  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
711  * are 64-bit unsigned numbers.
712  */
713 unsigned long long sched_clock(void)
714 {
715         if (__USE_RTC())
716                 return get_rtc();
717         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
718 }
719
720 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
721 {
722         struct device_node *cpu;
723         const unsigned int *fp;
724         int found = 0;
725
726         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
727         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
728
729         if (cpu) {
730                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
731                 if (fp) {
732                         found = 1;
733                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
734                 }
735
736                 of_node_put(cpu);
737         }
738
739         return found;
740 }
741
742 /* should become __cpuinit when secondary_cpu_time_init also is */
743 void start_cpu_decrementer(void)
744 {
745 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
746         /* Clear any pending timer interrupts */
747         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
748
749         /* Enable decrementer interrupt */
750         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
751 #endif /* defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x) */
752 }
753
754 void __init generic_calibrate_decr(void)
755 {
756         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
757
758         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
759             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
760
761                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
762                                 "(not found)\n");
763         }
764
765         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
766
767         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
768             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
769
770                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
771                                 "(not found)\n");
772         }
773 }
774
775 int update_persistent_clock(struct timespec now)
776 {
777         struct rtc_time tm;
778
779         if (!ppc_md.set_rtc_time)
780                 return 0;
781
782         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
783         tm.tm_year -= 1900;
784         tm.tm_mon -= 1;
785
786         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
787 }
788
789 static void __read_persistent_clock(struct timespec *ts)
790 {
791         struct rtc_time tm;
792         static int first = 1;
793
794         ts->tv_nsec = 0;
795         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
796         if (first) {
797                 first = 0;
798                 if (ppc_md.time_init)
799                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
800
801                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
802                 if (ppc_md.get_boot_time) {
803                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
804                         return;
805                 }
806         }
807         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
808                 ts->tv_sec = 0;
809                 return;
810         }
811         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
812
813         ts->tv_sec = mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
814                             tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
815 }
816
817 void read_persistent_clock(struct timespec *ts)
818 {
819         __read_persistent_clock(ts);
820
821         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
822         if (ts->tv_sec < 0) {
823                 ts->tv_sec = 0;
824                 ts->tv_nsec = 0;
825         }
826                 
827 }
828
829 /* clocksource code */
830 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *cs)
831 {
832         return (cycle_t)get_rtc();
833 }
834
835 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *cs)
836 {
837         return (cycle_t)get_tb();
838 }
839
840 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock,
841                      u32 mult)
842 {
843         u64 t2x, stamp_xsec;
844
845         if (clock != &clocksource_timebase)
846                 return;
847
848         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
849         ++vdso_data->tb_update_count;
850         smp_mb();
851
852         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
853         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
854         t2x = (u64) mult * 4611686018ULL;
855         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
856         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
857         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
858         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
859 }
860
861 void update_vsyscall_tz(void)
862 {
863         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
864         ++vdso_data->tb_update_count;
865         smp_mb();
866         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
867         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
868         smp_mb();
869         ++vdso_data->tb_update_count;
870 }
871
872 static void __init clocksource_init(void)
873 {
874         struct clocksource *clock;
875
876         if (__USE_RTC())
877                 clock = &clocksource_rtc;
878         else
879                 clock = &clocksource_timebase;
880
881         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
882
883         if (clocksource_register(clock)) {
884                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
885                        clock->name);
886                 return;
887         }
888
889         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
890                clock->name, clock->mult, clock->shift);
891 }
892
893 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
894                                       struct clock_event_device *dev)
895 {
896         __get_cpu_var(decrementers).next_tb = get_tb_or_rtc() + evt;
897         set_dec(evt);
898         return 0;
899 }
900
901 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
902                                  struct clock_event_device *dev)
903 {
904         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
905                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
906 }
907
908 static inline uint64_t div_sc64(unsigned long ticks, unsigned long nsec,
909                                 int shift)
910 {
911         uint64_t tmp = ((uint64_t)ticks) << shift;
912
913         do_div(tmp, nsec);
914         return tmp;
915 }
916
917 static void __init setup_clockevent_multiplier(unsigned long hz)
918 {
919         u64 mult, shift = 32;
920
921         while (1) {
922                 mult = div_sc64(hz, NSEC_PER_SEC, shift);
923                 if (mult && (mult >> 32UL) == 0UL)
924                         break;
925
926                 shift--;
927         }
928
929         decrementer_clockevent.shift = shift;
930         decrementer_clockevent.mult = mult;
931 }
932
933 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
934 {
935         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu).event;
936
937         *dec = decrementer_clockevent;
938         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
939
940         printk_once(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%x] shift[%d] cpu[%d]\n",
941                     dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
942
943         clockevents_register_device(dec);
944 }
945
946 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
947 {
948         int cpu = smp_processor_id();
949
950         setup_clockevent_multiplier(ppc_tb_freq);
951         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
952                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
953         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
954                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
955
956         register_decrementer_clockevent(cpu);
957 }
958
959 void secondary_cpu_time_init(void)
960 {
961         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
962          * such as BookE
963          */
964         start_cpu_decrementer();
965
966         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
967          * call here ! */
968         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
969 }
970
971 /* This function is only called on the boot processor */
972 void __init time_init(void)
973 {
974         unsigned long flags;
975         struct div_result res;
976         u64 scale, x;
977         unsigned shift;
978
979         if (__USE_RTC()) {
980                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
981                 ppc_tb_freq = 1000000000;
982                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
983         } else {
984                 /* Normal PowerPC with timebase register */
985                 ppc_md.calibrate_decr();
986                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
987                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
988                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
989                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
990                 tb_last_jiffy = get_tb();
991         }
992
993         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
994         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
995         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
996         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
997         calc_cputime_factors();
998         setup_cputime_one_jiffy();
999
1000         /*
1001          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
1002          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
1003          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
1004          * rounded up.
1005          */
1006         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
1007         do_div(x, ppc_tb_freq);
1008         tick_nsec = x;
1009         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
1010
1011         /*
1012          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
1013          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
1014          * It is computed as:
1015          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
1016          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
1017          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
1018          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
1019          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
1020          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
1021          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
1022          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
1023          * since there are 2^20 xsec in a second.
1024          */
1025         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
1026                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
1027         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
1028         ticklen_to_xs = res.result_low;
1029
1030         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
1031         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
1032
1033         /*
1034          * Compute scale factor for sched_clock.
1035          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1036          * which is the timebase frequency.
1037          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1038          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1039          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1040          * giving us the scale factor and shift count to use in
1041          * sched_clock().
1042          */
1043         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1044         scale = res.result_low;
1045         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1046                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1047                 res.result_high >>= 1;
1048         }
1049         tb_to_ns_scale = scale;
1050         tb_to_ns_shift = shift;
1051         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1052         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1053
1054         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1055
1056         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1057         if (timezone_offset) {
1058                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1059                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1060         }
1061
1062         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1063         vdso_data->tb_update_count = 0;
1064         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1065         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1066         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1067
1068         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1069
1070         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1071          * such as BookE
1072          */
1073         start_cpu_decrementer();
1074
1075         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
1076         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
1077                 clocksource_init();
1078
1079         init_decrementer_clockevent();
1080 }
1081
1082
1083 #define FEBRUARY        2
1084 #define STARTOFTIME     1970
1085 #define SECDAY          86400L
1086 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1087 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1088                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1089 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1090 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1091
1092 static int month_days[12] = {
1093         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1094 };
1095
1096 /*
1097  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1098  */
1099 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1100 {
1101         int leapsToDate;
1102         int lastYear;
1103         int day;
1104         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1105
1106         lastYear = tm->tm_year - 1;
1107
1108         /*
1109          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1110          */
1111         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1112
1113         /*
1114          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1115          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1116          *
1117          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1118          */
1119         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1120
1121         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1122                    tm->tm_mday;
1123
1124         tm->tm_wday = day % 7;
1125 }
1126
1127 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1128 {
1129         register int    i;
1130         register long   hms, day;
1131
1132         day = tim / SECDAY;
1133         hms = tim % SECDAY;
1134
1135         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1136         tm->tm_hour = hms / 3600;
1137         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1138         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1139
1140         /* Number of years in days */
1141         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1142                 day -= days_in_year(i);
1143         tm->tm_year = i;
1144
1145         /* Number of months in days left */
1146         if (leapyear(tm->tm_year))
1147                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1148         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1149                 day -= days_in_month(i);
1150         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1151         tm->tm_mon = i;
1152
1153         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1154         tm->tm_mday = day + 1;
1155
1156         /*
1157          * Determine the day of week
1158          */
1159         GregorianDay(tm);
1160 }
1161
1162 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1163 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1164  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1165  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1166  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1167  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1168  * is measured but does not harm.
1169  */
1170 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1171 {
1172         unsigned mlt=0, tmp, err;
1173         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1174          * but safe and compact method to find the multiplier.
1175          */
1176   
1177         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1178                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1179                         mlt |= tmp;
1180         }
1181   
1182         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1183          * A side effect of this is that if outscale is too large
1184          * the returned value will be zero.
1185          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1186          * some might have been forgotten in the test however.
1187          */
1188   
1189         err = inscale * (mlt+1);
1190         if (err <= inscale/2)
1191                 mlt++;
1192         return mlt;
1193 }
1194
1195 /*
1196  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1197  * result.
1198  */
1199 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1200                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1201 {
1202         unsigned long a, b, c, d;
1203         unsigned long w, x, y, z;
1204         u64 ra, rb, rc;
1205
1206         a = dividend_high >> 32;
1207         b = dividend_high & 0xffffffff;
1208         c = dividend_low >> 32;
1209         d = dividend_low & 0xffffffff;
1210
1211         w = a / divisor;
1212         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1213
1214         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1215         x = ra;
1216
1217         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1218         y = rb;
1219
1220         do_div(rc, divisor);
1221         z = rc;
1222
1223         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1224         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1225
1226 }
1227
1228 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1229 void calibrate_delay(void)
1230 {
1231         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1232          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1233          */
1234         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1235 }
1236
1237 static int __init rtc_init(void)
1238 {
1239         struct platform_device *pdev;
1240
1241         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1242                 return -ENODEV;
1243
1244         pdev = platform_device_register_simple("rtc-generic", -1, NULL, 0);
1245         if (IS_ERR(pdev))
1246                 return PTR_ERR(pdev);
1247
1248         return 0;
1249 }
1250
1251 module_init(rtc_init);