IRQ: Maintain regs pointer globally rather than passing to IRQ handlers
[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 #ifdef CONFIG_PPC64
69 #include <asm/firmware.h>
70 #endif
71 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
72 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
73 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
74 #endif
75 #include <asm/smp.h>
76
77 /* keep track of when we need to update the rtc */
78 time_t last_rtc_update;
79 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
80 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
81 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
82 static unsigned long first_settimeofday = 1;
83 #endif
84
85 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
86 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
87
88 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
89
90 #ifdef CONFIG_PPC64
91 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
92 #else
93 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
94 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
95 #endif
96
97 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
98 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
99 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
100 unsigned long tb_ticks_per_sec;
101 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
102 u64 tb_to_xs;
103 unsigned tb_to_us;
104
105 #define TICKLEN_SCALE   TICK_LENGTH_SHIFT
106 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
107 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
108
109 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
110    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
111 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
112
113 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
114 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
115
116 u64 tb_to_ns_scale;
117 unsigned tb_to_ns_shift;
118
119 struct gettimeofday_struct do_gtod;
120
121 extern struct timezone sys_tz;
122 static long timezone_offset;
123
124 unsigned long ppc_proc_freq;
125 unsigned long ppc_tb_freq;
126
127 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
128 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
129
130 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
131 /*
132  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
133  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
134  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
135  */
136 u64 __cputime_jiffies_factor;
137 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
138 u64 __cputime_msec_factor;
139 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
140 u64 __cputime_sec_factor;
141 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
142 u64 __cputime_clockt_factor;
143 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
144
145 static void calc_cputime_factors(void)
146 {
147         struct div_result res;
148
149         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
150         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
151         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
152         __cputime_msec_factor = res.result_low;
153         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
154         __cputime_sec_factor = res.result_low;
155         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
156         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
157 }
158
159 /*
160  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
161  */
162 static u64 read_purr(void)
163 {
164         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
165                 return mfspr(SPRN_PURR);
166         return mftb();
167 }
168
169 /*
170  * Account time for a transition between system, hard irq
171  * or soft irq state.
172  */
173 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
174 {
175         u64 now, delta;
176         unsigned long flags;
177
178         local_irq_save(flags);
179         now = read_purr();
180         delta = now - get_paca()->startpurr;
181         get_paca()->startpurr = now;
182         if (!in_interrupt()) {
183                 delta += get_paca()->system_time;
184                 get_paca()->system_time = 0;
185         }
186         account_system_time(tsk, 0, delta);
187         local_irq_restore(flags);
188 }
189
190 /*
191  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
192  * by the exception entry and exit code to the generic process
193  * user and system time records.
194  * Must be called with interrupts disabled.
195  */
196 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
197 {
198         cputime_t utime;
199
200         utime = get_paca()->user_time;
201         get_paca()->user_time = 0;
202         account_user_time(tsk, utime);
203 }
204
205 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
206 {
207         int cpu = smp_processor_id();
208
209         account_process_vtime(current);
210         run_local_timers();
211         if (rcu_pending(cpu))
212                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
213         scheduler_tick();
214         run_posix_cpu_timers(current);
215 }
216
217 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
218 /*
219  * Stuff for accounting stolen time.
220  */
221 struct cpu_purr_data {
222         int     initialized;                    /* thread is running */
223         u64     tb0;                    /* timebase at origin time */
224         u64     purr0;                  /* PURR at origin time */
225         u64     tb;                     /* last TB value read */
226         u64     purr;                   /* last PURR value read */
227         u64     stolen;                 /* stolen time so far */
228         spinlock_t lock;
229 };
230
231 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
232
233 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
234 {
235         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
236
237         p->tb0 = mftb();
238         p->purr0 = mfspr(SPRN_PURR);
239         p->tb = p->tb0;
240         p->purr = 0;
241         wmb();
242         p->initialized = 1;
243 }
244
245 /*
246  * Called during boot when all cpus have come up.
247  */
248 void snapshot_timebases(void)
249 {
250         int cpu;
251
252         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
253                 return;
254         for_each_possible_cpu(cpu)
255                 spin_lock_init(&per_cpu(cpu_purr_data, cpu).lock);
256         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
257 }
258
259 void calculate_steal_time(void)
260 {
261         u64 tb, purr, t0;
262         s64 stolen;
263         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
264         int cpu;
265
266         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
267                 return;
268         cpu = smp_processor_id();
269         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
270         if (!pme->initialized)
271                 return;         /* this can happen in early boot */
272         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
273         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
274         spin_lock(&p0->lock);
275         tb = mftb();
276         purr = mfspr(SPRN_PURR) - pme->purr0;
277         if (!phim->initialized || !cpu_online(cpu ^ 1)) {
278                 stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
279         } else {
280                 t0 = pme->tb0;
281                 if (phim->tb0 < t0)
282                         t0 = phim->tb0;
283                 stolen = phim->tb - t0 - phim->purr - purr - p0->stolen;
284         }
285         if (stolen > 0) {
286                 account_steal_time(current, stolen);
287                 p0->stolen += stolen;
288         }
289         pme->tb = tb;
290         pme->purr = purr;
291         spin_unlock(&p0->lock);
292 }
293
294 /*
295  * Must be called before the cpu is added to the online map when
296  * a cpu is being brought up at runtime.
297  */
298 static void snapshot_purr(void)
299 {
300         int cpu;
301         u64 purr;
302         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
303         unsigned long flags;
304
305         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
306                 return;
307         cpu = smp_processor_id();
308         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
309         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
310         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
311         spin_lock_irqsave(&p0->lock, flags);
312         pme->tb = pme->tb0 = mftb();
313         purr = mfspr(SPRN_PURR);
314         if (!phim->initialized) {
315                 pme->purr = 0;
316                 pme->purr0 = purr;
317         } else {
318                 /* set p->purr and p->purr0 for no change in p0->stolen */
319                 pme->purr = phim->tb - phim->tb0 - phim->purr - p0->stolen;
320                 pme->purr0 = purr - pme->purr;
321         }
322         pme->initialized = 1;
323         spin_unlock_irqrestore(&p0->lock, flags);
324 }
325
326 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
327
328 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
329 #define calc_cputime_factors()
330 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
331 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
332 #endif
333
334 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
335 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
336 #endif
337
338 /*
339  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
340  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
341  */
342 void snapshot_timebase(void)
343 {
344         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb();
345         snapshot_purr();
346 }
347
348 void __delay(unsigned long loops)
349 {
350         unsigned long start;
351         int diff;
352
353         if (__USE_RTC()) {
354                 start = get_rtcl();
355                 do {
356                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
357                         diff = get_rtcl() - start;
358                         if (diff < 0)
359                                 diff += 1000000000;
360                 } while (diff < loops);
361         } else {
362                 start = get_tbl();
363                 while (get_tbl() - start < loops)
364                         HMT_low();
365                 HMT_medium();
366         }
367 }
368 EXPORT_SYMBOL(__delay);
369
370 void udelay(unsigned long usecs)
371 {
372         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
373 }
374 EXPORT_SYMBOL(udelay);
375
376 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
377 {
378         /*
379          * update the rtc when needed, this should be performed on the
380          * right fraction of a second. Half or full second ?
381          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
382          * Note that this update is basically only used through 
383          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
384          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
385          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
386          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
387          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
388          * resolution timers and decoupling time management from timer
389          * interrupts. This is also wrong on the clocks
390          * which require being written at the half second boundary.
391          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
392          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
393          */
394         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
395             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
396             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ) {
397                 struct rtc_time tm;
398                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
399                 tm.tm_year -= 1900;
400                 tm.tm_mon -= 1;
401                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
402                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
403                 else
404                         /* Try again one minute later */
405                         last_rtc_update += 60;
406         }
407 }
408
409 /*
410  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
411  */
412 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv)
413 {
414         unsigned long sec, usec;
415         u64 tb_ticks, xsec;
416         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
417         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
418
419         /*
420          * These calculations are faster (gets rid of divides)
421          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
422          * The conversion to microseconds at the end is done
423          * without a divide (and in fact, without a multiply)
424          */
425         temp_varp = do_gtod.varp;
426
427         /* Sampling the time base must be done after loading
428          * do_gtod.varp in order to avoid racing with update_gtod.
429          */
430         data_barrier(temp_varp);
431         tb_ticks = get_tb() - temp_varp->tb_orig_stamp;
432         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
433         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
434         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
435         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
436         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
437         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
438
439         tv->tv_sec = sec;
440         tv->tv_usec = usec;
441 }
442
443 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
444 {
445         if (__USE_RTC()) {
446                 /* do this the old way */
447                 unsigned long flags, seq;
448                 unsigned int sec, nsec, usec;
449
450                 do {
451                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
452                         sec = xtime.tv_sec;
453                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
454                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
455                 usec = nsec / 1000;
456                 while (usec >= 1000000) {
457                         usec -= 1000000;
458                         ++sec;
459                 }
460                 tv->tv_sec = sec;
461                 tv->tv_usec = usec;
462                 return;
463         }
464         __do_gettimeofday(tv);
465 }
466
467 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
468
469 /*
470  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
471  * lock is needed to access and use these values in
472  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
473  * reasonable time elapses between changes, there will never
474  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
475  * between updates.
476  */
477 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
478                                u64 new_tb_to_xs)
479 {
480         unsigned temp_idx;
481         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
482
483         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
484         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
485
486         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
487         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
488         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
489         smp_mb();
490         do_gtod.varp = temp_varp;
491         do_gtod.var_idx = temp_idx;
492
493         /*
494          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
495          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
496          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
497          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
498          * the two values of tb_update_count match and are even then the
499          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
500          * loops back and reads them again until this criteria is met.
501          * We expect the caller to have done the first increment of
502          * vdso_data->tb_update_count already.
503          */
504         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
505         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
506         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
507         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
508         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
509         smp_wmb();
510         ++(vdso_data->tb_update_count);
511 }
512
513 /*
514  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
515  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
516  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
517  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
518  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
519  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
520  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
521  * the syscall
522  */
523 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
524 {
525         unsigned long offset;
526         u64 new_stamp_xsec;
527         u64 tlen, t2x;
528         u64 tb, xsec_old, xsec_new;
529         struct gettimeofday_vars *varp;
530
531         if (__USE_RTC())
532                 return;
533         tlen = current_tick_length();
534         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
535         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u)
536                 return;
537         if (tlen != last_tick_len) {
538                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
539                 last_tick_len = tlen;
540         } else
541                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
542         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
543         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
544         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
545
546         ++vdso_data->tb_update_count;
547         smp_mb();
548
549         /*
550          * Make sure time doesn't go backwards for userspace gettimeofday.
551          */
552         tb = get_tb();
553         varp = do_gtod.varp;
554         xsec_old = mulhdu(tb - varp->tb_orig_stamp, varp->tb_to_xs)
555                 + varp->stamp_xsec;
556         xsec_new = mulhdu(tb - cur_tb, t2x) + new_stamp_xsec;
557         if (xsec_new < xsec_old)
558                 new_stamp_xsec += xsec_old - xsec_new;
559
560         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
561 }
562
563 #ifdef CONFIG_SMP
564 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
565 {
566         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
567
568         if (in_lock_functions(pc))
569                 return regs->link;
570
571         return pc;
572 }
573 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
574 #endif
575
576 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
577
578 /* 
579  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
580  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
581  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
582  */
583
584 static void iSeries_tb_recal(void)
585 {
586         struct div_result divres;
587         unsigned long titan, tb;
588         tb = get_tb();
589         titan = HvCallXm_loadTod();
590         if ( iSeries_recal_titan ) {
591                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
592                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
593                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
594                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
595                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
596                 char sign = '+';                
597                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
598                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
599
600                 if ( tick_diff < 0 ) {
601                         tick_diff = -tick_diff;
602                         sign = '-';
603                 }
604                 if ( tick_diff ) {
605                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
606                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
607                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
608                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
609                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
610                                 calc_cputime_factors();
611                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
612                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
613                                 tb_to_xs = divres.result_low;
614                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
615                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
616                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
617                         }
618                         else {
619                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
620                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
621                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
622                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
623                         }
624                 }
625         }
626         iSeries_recal_titan = titan;
627         iSeries_recal_tb = tb;
628 }
629 #endif
630
631 /*
632  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
633  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
634  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
635  * decrementer is less than the current value in the hardware
636  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
637  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
638  * call will not be needed)
639  */
640
641 /*
642  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
643  * with interrupts disabled.
644  */
645 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
646 {
647         struct pt_regs *old_regs;
648         int next_dec;
649         int cpu = smp_processor_id();
650         unsigned long ticks;
651         u64 tb_next_jiffy;
652
653 #ifdef CONFIG_PPC32
654         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
655                 do_IRQ(regs);
656 #endif
657
658         old_regs = set_irq_regs(regs);
659         irq_enter();
660
661         profile_tick(CPU_PROFILING);
662         calculate_steal_time();
663
664 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
665         get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
666 #endif
667
668         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
669                >= tb_ticks_per_jiffy) {
670                 /* Update last_jiffy */
671                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
672                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
673                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
674                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
675
676                 /*
677                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
678                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
679                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
680                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
681                  * is the case.
682                  */
683                 if (!cpu_is_offline(cpu))
684                         account_process_time(regs);
685
686                 /*
687                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
688                  * should have been fixed up by now.
689                  */
690                 if (cpu != boot_cpuid)
691                         continue;
692
693                 write_seqlock(&xtime_lock);
694                 tb_next_jiffy = tb_last_jiffy + tb_ticks_per_jiffy;
695                 if (per_cpu(last_jiffy, cpu) >= tb_next_jiffy) {
696                         tb_last_jiffy = tb_next_jiffy;
697                         do_timer(1);
698                         timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
699                         timer_check_rtc();
700                 }
701                 write_sequnlock(&xtime_lock);
702         }
703         
704         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
705         set_dec(next_dec);
706
707 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
708         if (hvlpevent_is_pending())
709                 process_hvlpevents(regs);
710 #endif
711
712 #ifdef CONFIG_PPC64
713         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
714         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
715                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
716                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
717         }
718 #endif
719
720         irq_exit();
721         set_irq_regs(old_regs);
722 }
723
724 void wakeup_decrementer(void)
725 {
726         unsigned long ticks;
727
728         /*
729          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
730          * so all we need to do is to reset the decrementer.
731          */
732         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
733         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
734                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
735         else
736                 ticks = 1;
737         set_dec(ticks);
738 }
739
740 #ifdef CONFIG_SMP
741 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
742 {
743         int i;
744         unsigned long half = tb_ticks_per_jiffy / 2;
745         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
746         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
747
748         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
749         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
750         /*
751          * The stolen time calculation for POWER5 shared-processor LPAR
752          * systems works better if the two threads' timebase interrupts
753          * are staggered by half a jiffy with respect to each other.
754          */
755         for_each_possible_cpu(i) {
756                 if (i == boot_cpuid)
757                         continue;
758                 if (i == (boot_cpuid ^ 1))
759                         per_cpu(last_jiffy, i) =
760                                 per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid) - half;
761                 else if (i & 1)
762                         per_cpu(last_jiffy, i) =
763                                 per_cpu(last_jiffy, i ^ 1) + half;
764                 else {
765                         previous_tb += offset;
766                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
767                 }
768         }
769 }
770 #endif
771
772 /*
773  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
774  *
775  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
776  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
777  * are 64-bit unsigned numbers.
778  */
779 unsigned long long sched_clock(void)
780 {
781         if (__USE_RTC())
782                 return get_rtc();
783         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
784 }
785
786 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
787 {
788         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
789         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
790         unsigned long flags;
791         u64 new_xsec;
792         unsigned long tb_delta;
793
794         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
795                 return -EINVAL;
796
797         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
798
799         /*
800          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
801          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
802          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
803          * to the system time, in which case there is no point in writing
804          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
805          * settimeofday to perform this operation.
806          */
807 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
808         if (first_settimeofday) {
809                 iSeries_tb_recal();
810                 first_settimeofday = 0;
811         }
812 #endif
813
814         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
815         ++vdso_data->tb_update_count;
816         smp_mb();
817
818         /*
819          * Subtract off the number of nanoseconds since the
820          * beginning of the last tick.
821          */
822         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
823         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
824         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
825
826         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
827         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
828
829         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
830         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
831
832         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
833          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
834          */
835         last_rtc_update = new_sec - 658;
836
837         ntp_clear();
838
839         new_xsec = xtime.tv_nsec;
840         if (new_xsec != 0) {
841                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
842                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
843         }
844         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
845         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
846
847         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
848         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
849
850         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
851         clock_was_set();
852         return 0;
853 }
854
855 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
856
857 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
858 {
859         struct device_node *cpu;
860         const unsigned int *fp;
861         int found = 0;
862
863         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
864         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
865
866         if (cpu) {
867                 fp = get_property(cpu, name, NULL);
868                 if (fp) {
869                         found = 1;
870                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
871                 }
872
873                 of_node_put(cpu);
874         }
875
876         return found;
877 }
878
879 void __init generic_calibrate_decr(void)
880 {
881         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
882
883         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
884             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
885
886                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
887                                 "(not found)\n");
888         }
889
890         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
891
892         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
893             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
894
895                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
896                                 "(not found)\n");
897         }
898
899 #ifdef CONFIG_BOOKE
900         /* Set the time base to zero */
901         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
902         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
903
904         /* Clear any pending timer interrupts */
905         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
906
907         /* Enable decrementer interrupt */
908         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
909 #endif
910 }
911
912 unsigned long get_boot_time(void)
913 {
914         struct rtc_time tm;
915
916         if (ppc_md.get_boot_time)
917                 return ppc_md.get_boot_time();
918         if (!ppc_md.get_rtc_time)
919                 return 0;
920         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
921         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
922                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
923 }
924
925 /* This function is only called on the boot processor */
926 void __init time_init(void)
927 {
928         unsigned long flags;
929         unsigned long tm = 0;
930         struct div_result res;
931         u64 scale, x;
932         unsigned shift;
933
934         if (ppc_md.time_init != NULL)
935                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
936
937         if (__USE_RTC()) {
938                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
939                 ppc_tb_freq = 1000000000;
940                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
941         } else {
942                 /* Normal PowerPC with timebase register */
943                 ppc_md.calibrate_decr();
944                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
945                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
946                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
947                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
948                 tb_last_jiffy = get_tb();
949         }
950
951         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
952         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
953         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
954         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
955         calc_cputime_factors();
956
957         /*
958          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
959          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
960          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
961          * rounded up.
962          */
963         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
964         do_div(x, ppc_tb_freq);
965         tick_nsec = x;
966         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
967
968         /*
969          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
970          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
971          * It is computed as:
972          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
973          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
974          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
975          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
976          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
977          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
978          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
979          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
980          * since there are 2^20 xsec in a second.
981          */
982         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
983                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
984         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
985         ticklen_to_xs = res.result_low;
986
987         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
988         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
989
990         /*
991          * Compute scale factor for sched_clock.
992          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
993          * which is the timebase frequency.
994          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
995          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
996          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
997          * giving us the scale factor and shift count to use in
998          * sched_clock().
999          */
1000         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1001         scale = res.result_low;
1002         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1003                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1004                 res.result_high >>= 1;
1005         }
1006         tb_to_ns_scale = scale;
1007         tb_to_ns_shift = shift;
1008
1009         tm = get_boot_time();
1010
1011         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1012
1013         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1014         if (timezone_offset) {
1015                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1016                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1017                 tm -= timezone_offset;
1018         }
1019
1020         xtime.tv_sec = tm;
1021         xtime.tv_nsec = 0;
1022         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
1023         do_gtod.var_idx = 0;
1024         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1025         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
1026         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1027         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1028         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
1029         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
1030
1031         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1032         vdso_data->tb_update_count = 0;
1033         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1034         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1035         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1036
1037         time_freq = 0;
1038
1039         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
1040         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
1041                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
1042         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1043
1044         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1045         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1046 }
1047
1048 #ifdef CONFIG_RTC_CLASS
1049 static int set_rtc_class_time(struct rtc_time *tm)
1050 {
1051         int err;
1052         struct class_device *class_dev =
1053                 rtc_class_open(CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE);
1054
1055         if (class_dev == NULL)
1056                 return -ENODEV;
1057
1058         err = rtc_set_time(class_dev, tm);
1059
1060         rtc_class_close(class_dev);
1061
1062         return 0;
1063 }
1064
1065 static void get_rtc_class_time(struct rtc_time *tm)
1066 {
1067         int err;
1068         struct class_device *class_dev =
1069                 rtc_class_open(CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE);
1070
1071         if (class_dev == NULL)
1072                 return;
1073
1074         err = rtc_read_time(class_dev, tm);
1075
1076         rtc_class_close(class_dev);
1077
1078         return;
1079 }
1080
1081 int __init rtc_class_hookup(void)
1082 {
1083         ppc_md.get_rtc_time = get_rtc_class_time;
1084         ppc_md.set_rtc_time = set_rtc_class_time;
1085
1086         return 0;
1087 }
1088 #endif /* CONFIG_RTC_CLASS */
1089
1090
1091 #define FEBRUARY        2
1092 #define STARTOFTIME     1970
1093 #define SECDAY          86400L
1094 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1095 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1096                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1097 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1098 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1099
1100 static int month_days[12] = {
1101         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1102 };
1103
1104 /*
1105  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1106  */
1107 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1108 {
1109         int leapsToDate;
1110         int lastYear;
1111         int day;
1112         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1113
1114         lastYear = tm->tm_year - 1;
1115
1116         /*
1117          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1118          */
1119         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1120
1121         /*
1122          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1123          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1124          *
1125          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1126          */
1127         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1128
1129         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1130                    tm->tm_mday;
1131
1132         tm->tm_wday = day % 7;
1133 }
1134
1135 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1136 {
1137         register int    i;
1138         register long   hms, day;
1139
1140         day = tim / SECDAY;
1141         hms = tim % SECDAY;
1142
1143         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1144         tm->tm_hour = hms / 3600;
1145         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1146         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1147
1148         /* Number of years in days */
1149         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1150                 day -= days_in_year(i);
1151         tm->tm_year = i;
1152
1153         /* Number of months in days left */
1154         if (leapyear(tm->tm_year))
1155                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1156         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1157                 day -= days_in_month(i);
1158         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1159         tm->tm_mon = i;
1160
1161         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1162         tm->tm_mday = day + 1;
1163
1164         /*
1165          * Determine the day of week
1166          */
1167         GregorianDay(tm);
1168 }
1169
1170 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1171 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1172  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1173  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1174  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1175  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1176  * is measured but does not harm.
1177  */
1178 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1179 {
1180         unsigned mlt=0, tmp, err;
1181         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1182          * but safe and compact method to find the multiplier.
1183          */
1184   
1185         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1186                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1187                         mlt |= tmp;
1188         }
1189   
1190         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1191          * A side effect of this is that if outscale is too large
1192          * the returned value will be zero.
1193          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1194          * some might have been forgotten in the test however.
1195          */
1196   
1197         err = inscale * (mlt+1);
1198         if (err <= inscale/2)
1199                 mlt++;
1200         return mlt;
1201 }
1202
1203 /*
1204  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1205  * result.
1206  */
1207 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1208                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1209 {
1210         unsigned long a, b, c, d;
1211         unsigned long w, x, y, z;
1212         u64 ra, rb, rc;
1213
1214         a = dividend_high >> 32;
1215         b = dividend_high & 0xffffffff;
1216         c = dividend_low >> 32;
1217         d = dividend_low & 0xffffffff;
1218
1219         w = a / divisor;
1220         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1221
1222         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1223         x = ra;
1224
1225         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1226         y = rb;
1227
1228         do_div(rc, divisor);
1229         z = rc;
1230
1231         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1232         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1233
1234 }