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 static struct gettimeofday_struct do_gtod;
 168
 169 extern struct timezone sys_tz;
 170 static long timezone_offset;
 171
 172 unsigned long ppc_proc_freq;
 173 EXPORT_SYMBOL(ppc_proc_freq);
 174 unsigned long ppc_tb_freq;
 175
 176 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
 177 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
 178
 179 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
 180 /*
 181  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
 182  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
 183  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
 184  */
 185 u64 __cputime_jiffies_factor;
 186 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
 187 u64 __cputime_msec_factor;
 188 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
 189 u64 __cputime_sec_factor;
 190 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
 191 u64 __cputime_clockt_factor;
 192 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
 193 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_last_delta);
 194 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_scaled_last_delta);
 195
 196 static void calc_cputime_factors(void)
 197 {
 198         struct div_result res;
 199
 200         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 201         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
 202         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 203         __cputime_msec_factor = res.result_low;
 204         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 205         __cputime_sec_factor = res.result_low;
 206         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 207         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
 208 }
 209
 210 /*
 211  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
 212  */
 213 static u64 read_purr(void)
 214 {
 215         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 216                 return mfspr(SPRN_PURR);
 217         return mftb();
 218 }
 219
 220 /*
 221  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the purr
 222  */
 223 static u64 read_spurr(u64 purr)
 224 {
 225         /*
 226          * cpus without PURR won't have a SPURR
 227          * We already know the former when we use this, so tell gcc
 228          */
 229         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR) && cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
 230                 return mfspr(SPRN_SPURR);
 231         return purr;
 232 }
 233
 234 /*
 235  * Account time for a transition between system, hard irq
 236  * or soft irq state.
 237  */
 238 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
 239 {
 240         u64 now, nowscaled, delta, deltascaled, sys_time;
 241         unsigned long flags;
 242
 243         local_irq_save(flags);
 244         now = read_purr();
 245         nowscaled = read_spurr(now);
 246         delta = now - get_paca()->startpurr;
 247         deltascaled = nowscaled - get_paca()->startspurr;
 248         get_paca()->startpurr = now;
 249         get_paca()->startspurr = nowscaled;
 250         if (!in_interrupt()) {
 251                 /* deltascaled includes both user and system time.
 252                  * Hence scale it based on the purr ratio to estimate
 253                  * the system time */
 254                 sys_time = get_paca()->system_time;
 255                 if (get_paca()->user_time)
 256                         deltascaled = deltascaled * sys_time /
 257                              (sys_time + get_paca()->user_time);
 258                 delta += sys_time;
 259                 get_paca()->system_time = 0;
 260         }
 261         account_system_time(tsk, 0, delta);
 262         account_system_time_scaled(tsk, deltascaled);
 263         per_cpu(cputime_last_delta, smp_processor_id()) = delta;
 264         per_cpu(cputime_scaled_last_delta, smp_processor_id()) = deltascaled;
 265         local_irq_restore(flags);
 266 }
 267
 268 /*
 269  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
 270  * by the exception entry and exit code to the generic process
 271  * user and system time records.
 272  * Must be called with interrupts disabled.
 273  */
 274 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
 275 {
 276         cputime_t utime, utimescaled;
 277
 278         utime = get_paca()->user_time;
 279         get_paca()->user_time = 0;
 280         account_user_time(tsk, utime);
 281
 282         utimescaled = cputime_to_scaled(utime);
 283         account_user_time_scaled(tsk, utimescaled);
 284 }
 285
 286 /*
 287  * Stuff for accounting stolen time.
 288  */
 289 struct cpu_purr_data {
 290         int     initialized;                    /* thread is running */
 291         u64     tb;                     /* last TB value read */
 292         u64     purr;                   /* last PURR value read */
 293         u64     spurr;                  /* last SPURR value read */
 294 };
 295
 296 /*
 297  * Each entry in the cpu_purr_data array is manipulated only by its
 298  * "owner" cpu -- usually in the timer interrupt but also occasionally
 299  * in process context for cpu online.  As long as cpus do not touch
 300  * each others' cpu_purr_data, disabling local interrupts is
 301  * sufficient to serialize accesses.
 302  */
 303 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
 304
 305 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
 306 {
 307         unsigned long flags;
 308         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 309
 310         local_irq_save(flags);
 311         p->tb = get_tb_or_rtc();
 312         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
 313         wmb();
 314         p->initialized = 1;
 315         local_irq_restore(flags);
 316 }
 317
 318 /*
 319  * Called during boot when all cpus have come up.
 320  */
 321 void snapshot_timebases(void)
 322 {
 323         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 324                 return;
 325         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 1);
 326 }
 327
 328 /*
 329  * Must be called with interrupts disabled.
 330  */
 331 void calculate_steal_time(void)
 332 {
 333         u64 tb, purr;
 334         s64 stolen;
 335         struct cpu_purr_data *pme;
 336
 337         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 338         if (!pme->initialized)
 339                 return;         /* !CPU_FTR_PURR or early in early boot */
 340         tb = mftb();
 341         purr = mfspr(SPRN_PURR);
 342         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
 343         if (stolen > 0)
 344                 account_steal_time(current, stolen);
 345         pme->tb = tb;
 346         pme->purr = purr;
 347 }
 348
 349 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 350 /*
 351  * Must be called before the cpu is added to the online map when
 352  * a cpu is being brought up at runtime.
 353  */
 354 static void snapshot_purr(void)
 355 {
 356         struct cpu_purr_data *pme;
 357         unsigned long flags;
 358
 359         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 360                 return;
 361         local_irq_save(flags);
 362         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 363         pme->tb = mftb();
 364         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
 365         pme->initialized = 1;
 366         local_irq_restore(flags);
 367 }
 368
 369 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 370
 371 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
 372 #define calc_cputime_factors()
 373 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
 374 #endif
 375
 376 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
 377 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
 378 #endif
 379
 380 /*
 381  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
 382  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
 383  */
 384 void snapshot_timebase(void)
 385 {
 386         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb_or_rtc();
 387         snapshot_purr();
 388 }
 389
 390 void __delay(unsigned long loops)
 391 {
 392         unsigned long start;
 393         int diff;
 394
 395         if (__USE_RTC()) {
 396                 start = get_rtcl();
 397                 do {
 398                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 399                         diff = get_rtcl() - start;
 400                         if (diff < 0)
 401                                 diff += 1000000000;
 402                 } while (diff < loops);
 403         } else {
 404                 start = get_tbl();
 405                 while (get_tbl() - start < loops)
 406                         HMT_low();
 407                 HMT_medium();
 408         }
 409 }
 410 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 411
 412 void udelay(unsigned long usecs)
 413 {
 414         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 415 }
 416 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 417
 418
 419 /*
 420  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
 421  * lock is needed to access and use these values in
 422  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
 423  * reasonable time elapses between changes, there will never
 424  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
 425  * between updates.
 426  */
 427 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
 428                                u64 new_tb_to_xs)
 429 {
 430         unsigned temp_idx;
 431         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
 432
 433         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
 434         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
 435
 436         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 437         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
 438         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 439         smp_mb();
 440         do_gtod.varp = temp_varp;
 441         do_gtod.var_idx = temp_idx;
 442
 443         /*
 444          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 445          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 446          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 447          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 448          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 449          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 450          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 451          * We expect the caller to have done the first increment of
 452          * vdso_data->tb_update_count already.
 453          */
 454         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
 455         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 456         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 457         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
 458         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
 459         smp_wmb();
 460         ++(vdso_data->tb_update_count);
 461 }
 462
 463 #ifdef CONFIG_SMP
 464 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 465 {
 466         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 467
 468         if (in_lock_functions(pc))
 469                 return regs->link;
 470
 471         return pc;
 472 }
 473 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 474 #endif
 475
 476 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 477
 478 /*
 479  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
 480  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
 481  * returned by the service processor for the timebase frequency.
 482  */
 483
 484 static int __init iSeries_tb_recal(void)
 485 {
 486         struct div_result divres;
 487         unsigned long titan, tb;
 488
 489         /* Make sure we only run on iSeries */
 490         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 491                 return -ENODEV;
 492
 493         tb = get_tb();
 494         titan = HvCallXm_loadTod();
 495         if ( iSeries_recal_titan ) {
 496                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
 497                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
 498                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
 499                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
 500                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
 501                 char sign = '+';
 502                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
 503                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
 504
 505                 if ( tick_diff < 0 ) {
 506                         tick_diff = -tick_diff;
 507                         sign = '-';
 508                 }
 509                 if ( tick_diff ) {
 510                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
 511                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
 512                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
 513                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
 514                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
 515                                 calc_cputime_factors();
 516                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
 517                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 518                                 tb_to_xs = divres.result_low;
 519                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
 520                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 521                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
 522                         }
 523                         else {
 524                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
 525                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
 526                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
 527                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
 528                         }
 529                 }
 530         }
 531         iSeries_recal_titan = titan;
 532         iSeries_recal_tb = tb;
 533
 534         /* Called here as now we know accurate values for the timebase */
 535         clocksource_init();
 536         return 0;
 537 }
 538 late_initcall(iSeries_tb_recal);
 539
 540 /* Called from platform early init */
 541 void __init iSeries_time_init_early(void)
 542 {
 543         iSeries_recal_tb = get_tb();
 544         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
 545 }
 546 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
 547
 548 /*
 549  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
 550  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
 551  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
 552  * decrementer is less than the current value in the hardware
 553  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
 554  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
 555  * call will not be needed)
 556  */
 557
 558 /*
 559  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 560  * with interrupts disabled.
 561  */
 562 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 563 {
 564         struct pt_regs *old_regs;
 565         struct decrementer_clock *decrementer =  &__get_cpu_var(decrementers);
 566         struct clock_event_device *evt = &decrementer->event;
 567         u64 now;
 568
 569         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 570          * some CPUs will continuue to take decrementer exceptions */
 571         set_dec(DECREMENTER_MAX);
 572
 573 #ifdef CONFIG_PPC32
 574         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 575                 do_IRQ(regs);
 576 #endif
 577
 578         now = get_tb_or_rtc();
 579         if (now < decrementer->next_tb) {
 580                 /* not time for this event yet */
 581                 now = decrementer->next_tb - now;
 582                 if (now <= DECREMENTER_MAX)
 583                         set_dec((int)now);
 584                 return;
 585         }
 586         old_regs = set_irq_regs(regs);
 587         irq_enter();
 588
 589         calculate_steal_time();
 590
 591 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 592         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 593                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
 594 #endif
 595
 596         if (evt->event_handler)
 597                 evt->event_handler(evt);
 598
 599 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 600         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
 601                 process_hvlpevents();
 602 #endif
 603
 604 #ifdef CONFIG_PPC64
 605         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 606         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 607                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
 608                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 609         }
 610 #endif
 611
 612         irq_exit();
 613         set_irq_regs(old_regs);
 614 }
 615
 616 void wakeup_decrementer(void)
 617 {
 618         unsigned long ticks;
 619
 620         /*
 621          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
 622          * so all we need to do is to reset the decrementer.
 623          */
 624         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
 625         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
 626                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
 627         else
 628                 ticks = 1;
 629         set_dec(ticks);
 630 }
 631
 632 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 633 void generic_suspend_disable_irqs(void)
 634 {
 635         preempt_disable();
 636
 637         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 638          * with suspending.
 639          */
 640
 641         set_dec(0x7fffffff);
 642         local_irq_disable();
 643         set_dec(0x7fffffff);
 644 }
 645
 646 void generic_suspend_enable_irqs(void)
 647 {
 648         wakeup_decrementer();
 649
 650         local_irq_enable();
 651         preempt_enable();
 652 }
 653
 654 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 655 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 656 {
 657         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 658                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 659         generic_suspend_disable_irqs();
 660 }
 661
 662 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 663 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 664 {
 665         generic_suspend_enable_irqs();
 666         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 667                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 668 }
 669 #endif
 670
 671 #ifdef CONFIG_SMP
 672 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
 673 {
 674         int i;
 675         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
 676
 677         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
 678         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
 679
 680         for_each_possible_cpu(i) {
 681                 if (i == boot_cpuid)
 682                         continue;
 683                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
 684         }
 685 }
 686 #endif
 687
 688 /*
 689  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 690  *
 691  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 692  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 693  * are 64-bit unsigned numbers.
 694  */
 695 unsigned long long sched_clock(void)
 696 {
 697         if (__USE_RTC())
 698                 return get_rtc();
 699         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 700 }
 701
 702 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 703 {
 704         struct device_node *cpu;
 705         const unsigned int *fp;
 706         int found = 0;
 707
 708         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 709         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 710
 711         if (cpu) {
 712                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 713                 if (fp) {
 714                         found = 1;
 715                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 716                 }
 717
 718                 of_node_put(cpu);
 719         }
 720
 721         return found;
 722 }
 723
 724 void __init generic_calibrate_decr(void)
 725 {
 726         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 727
 728         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 729             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 730
 731                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 732                                 "(not found)\n");
 733         }
 734
 735         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 736
 737         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 738             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 739
 740                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 741                                 "(not found)\n");
 742         }
 743
 744 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 745         /* Clear any pending timer interrupts */
 746         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 747
 748         /* Enable decrementer interrupt */
 749         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
 750 #endif
 751 }
 752
 753 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 754 {
 755         struct rtc_time tm;
 756
 757         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 758                 return 0;
 759
 760         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 761         tm.tm_year -= 1900;
 762         tm.tm_mon -= 1;
 763
 764         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 765 }
 766
 767 unsigned long read_persistent_clock(void)
 768 {
 769         struct rtc_time tm;
 770         static int first = 1;
 771
 772         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 773         if (first) {
 774                 first = 0;
 775                 if (ppc_md.time_init)
 776                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 777
 778                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 779                 if (ppc_md.get_boot_time)
 780                         return ppc_md.get_boot_time() -timezone_offset;
 781         }
 782         if (!ppc_md.get_rtc_time)
 783                 return 0;
 784         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 785         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 786                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 787 }
 788
 789 /* clocksource code */
 790 static cycle_t rtc_read(void)
 791 {
 792         return (cycle_t)get_rtc();
 793 }
 794
 795 static cycle_t timebase_read(void)
 796 {
 797         return (cycle_t)get_tb();
 798 }
 799
 800 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock)
 801 {
 802         u64 t2x, stamp_xsec;
 803
 804         if (clock != &clocksource_timebase)
 805                 return;
 806
 807         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 808         ++vdso_data->tb_update_count;
 809         smp_mb();
 810
 811         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
 812         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
 813         t2x = (u64) clock->mult * 4611686018ULL;
 814         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 815         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
 816         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 817         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
 818 }
 819
 820 void update_vsyscall_tz(void)
 821 {
 822         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 823         ++vdso_data->tb_update_count;
 824         smp_mb();
 825         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 826         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 827         smp_mb();
 828         ++vdso_data->tb_update_count;
 829 }
 830
 831 static void __init clocksource_init(void)
 832 {
 833         struct clocksource *clock;
 834
 835         if (__USE_RTC())
 836                 clock = &clocksource_rtc;
 837         else
 838                 clock = &clocksource_timebase;
 839
 840         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
 841
 842         if (clocksource_register(clock)) {
 843                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 844                        clock->name);
 845                 return;
 846         }
 847
 848         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 849                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 850 }
 851
 852 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 853                                       struct clock_event_device *dev)
 854 {
 855         __get_cpu_var(decrementers).next_tb = get_tb_or_rtc() + evt;
 856         set_dec(evt);
 857         return 0;
 858 }
 859
 860 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 861                                  struct clock_event_device *dev)
 862 {
 863         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
 864                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
 865 }
 866
 867 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 868 {
 869         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu).event;
 870
 871         *dec = decrementer_clockevent;
 872         dec->cpumask = cpumask_of_cpu(cpu);
 873
 874         printk(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%lx] shift[%d] cpu[%d]\n",
 875                dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 876
 877         clockevents_register_device(dec);
 878 }
 879
 880 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
 881 {
 882         int cpu = smp_processor_id();
 883
 884         decrementer_clockevent.mult = div_sc(ppc_tb_freq, NSEC_PER_SEC,
 885                                              decrementer_clockevent.shift);
 886         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 887                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
 888         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
 889                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
 890
 891         register_decrementer_clockevent(cpu);
 892 }
 893
 894 void secondary_cpu_time_init(void)
 895 {
 896         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
 897          * call here ! */
 898         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
 899 }
 900
 901 /* This function is only called on the boot processor */
 902 void __init time_init(void)
 903 {
 904         unsigned long flags;
 905         struct div_result res;
 906         u64 scale, x;
 907         unsigned shift;
 908
 909         if (__USE_RTC()) {
 910                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
 911                 ppc_tb_freq = 1000000000;
 912                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
 913         } else {
 914                 /* Normal PowerPC with timebase register */
 915                 ppc_md.calibrate_decr();
 916                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
 917                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
 918                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
 919                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
 920                 tb_last_jiffy = get_tb();
 921         }
 922
 923         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
 924         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
 925         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
 926         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
 927         calc_cputime_factors();
 928
 929         /*
 930          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
 931          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
 932          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
 933          * rounded up.
 934          */
 935         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
 936         do_div(x, ppc_tb_freq);
 937         tick_nsec = x;
 938         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
 939
 940         /*
 941          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
 942          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
 943          * It is computed as:
 944          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
 945          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
 946          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
 947          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
 948          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
 949          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
 950          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
 951          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
 952          * since there are 2^20 xsec in a second.
 953          */
 954         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
 955                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
 956         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
 957         ticklen_to_xs = res.result_low;
 958
 959         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
 960         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
 961
 962         /*
 963          * Compute scale factor for sched_clock.
 964          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
 965          * which is the timebase frequency.
 966          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
 967          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
 968          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
 969          * giving us the scale factor and shift count to use in
 970          * sched_clock().
 971          */
 972         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 973         scale = res.result_low;
 974         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
 975                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
 976                 res.result_high >>= 1;
 977         }
 978         tb_to_ns_scale = scale;
 979         tb_to_ns_shift = shift;
 980         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
 981         boot_tb = get_tb_or_rtc();
 982
 983         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 984
 985         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
 986         if (timezone_offset) {
 987                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
 988                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
 989         }
 990
 991         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
 992         do_gtod.var_idx = 0;
 993         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
 994         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
 995         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 996         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 997         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
 998         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
 999
1000         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1001         vdso_data->tb_update_count = 0;
1002         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1003         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1004         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1005
1006         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1007
1008         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
1009         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
1010                 clocksource_init();
1011
1012         init_decrementer_clockevent();
1013 }
1014
1015
1016 #define FEBRUARY        2
1017 #define STARTOFTIME     1970
1018 #define SECDAY          86400L
1019 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1020 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1021                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1022 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1023 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1024
1025 static int month_days[12] = {
1026         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1027 };
1028
1029 /*
1030  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1031  */
1032 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1033 {
1034         int leapsToDate;
1035         int lastYear;
1036         int day;
1037         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1038
1039         lastYear = tm->tm_year - 1;
1040
1041         /*
1042          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1043          */
1044         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1045
1046         /*
1047          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1048          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1049          *
1050          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1051          */
1052         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1053
1054         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1055                    tm->tm_mday;
1056
1057         tm->tm_wday = day % 7;
1058 }
1059
1060 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1061 {
1062         register int    i;
1063         register long   hms, day;
1064
1065         day = tim / SECDAY;
1066         hms = tim % SECDAY;
1067
1068         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1069         tm->tm_hour = hms / 3600;
1070         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1071         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1072
1073         /* Number of years in days */
1074         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1075                 day -= days_in_year(i);
1076         tm->tm_year = i;
1077
1078         /* Number of months in days left */
1079         if (leapyear(tm->tm_year))
1080                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1081         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1082                 day -= days_in_month(i);
1083         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1084         tm->tm_mon = i;
1085
1086         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1087         tm->tm_mday = day + 1;
1088
1089         /*
1090          * Determine the day of week
1091          */
1092         GregorianDay(tm);
1093 }
1094
1095 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1096 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1097  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1098  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1099  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1100  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1101  * is measured but does not harm.
1102  */
1103 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1104 {
1105         unsigned mlt=0, tmp, err;
1106         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1107          * but safe and compact method to find the multiplier.
1108          */
1109
1110         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1111                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1112                         mlt |= tmp;
1113         }
1114
1115         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1116          * A side effect of this is that if outscale is too large
1117          * the returned value will be zero.
1118          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1119          * some might have been forgotten in the test however.
1120          */
1121
1122         err = inscale * (mlt+1);
1123         if (err <= inscale/2)
1124                 mlt++;
1125         return mlt;
1126 }
1127
1128 /*
1129  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1130  * result.
1131  */
1132 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1133                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1134 {
1135         unsigned long a, b, c, d;
1136         unsigned long w, x, y, z;
1137         u64 ra, rb, rc;
1138
1139         a = dividend_high >> 32;
1140         b = dividend_high & 0xffffffff;
1141         c = dividend_low >> 32;
1142         d = dividend_low & 0xffffffff;
1143
1144         w = a / divisor;
1145         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1146
1147         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1148         x = ra;
1149
1150         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1151         y = rb;
1152
1153         do_div(rc, divisor);
1154         z = rc;
1155
1156         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1157         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1158
1159 }