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