powerpc: Various UP build fixes
[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/config.h>
36 #include <linux/errno.h>
37 #include <linux/module.h>
38 #include <linux/sched.h>
39 #include <linux/kernel.h>
40 #include <linux/param.h>
41 #include <linux/string.h>
42 #include <linux/mm.h>
43 #include <linux/interrupt.h>
44 #include <linux/timex.h>
45 #include <linux/kernel_stat.h>
46 #include <linux/time.h>
47 #include <linux/init.h>
48 #include <linux/profile.h>
49 #include <linux/cpu.h>
50 #include <linux/security.h>
51 #include <linux/percpu.h>
52 #include <linux/rtc.h>
53
54 #include <asm/io.h>
55 #include <asm/processor.h>
56 #include <asm/nvram.h>
57 #include <asm/cache.h>
58 #include <asm/machdep.h>
59 #include <asm/uaccess.h>
60 #include <asm/time.h>
61 #include <asm/prom.h>
62 #include <asm/irq.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include <asm/smp.h>
65 #ifdef CONFIG_PPC64
66 #include <asm/systemcfg.h>
67 #include <asm/firmware.h>
68 #endif
69 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
70 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
71 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
72 #endif
73
74 /* keep track of when we need to update the rtc */
75 time_t last_rtc_update;
76 extern int piranha_simulator;
77 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
78 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
79 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
80 static unsigned long first_settimeofday = 1;
81 #endif
82
83 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
84 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
85
86 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
87
88 #ifdef CONFIG_PPC64
89 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
90 #else
91 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
92 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
93 #endif
94
95 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
96 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
97 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
98 unsigned long tb_ticks_per_sec;
99 u64 tb_to_xs;
100 unsigned tb_to_us;
101 unsigned long processor_freq;
102 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
103 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
104
105 u64 tb_to_ns_scale;
106 unsigned tb_to_ns_shift;
107
108 struct gettimeofday_struct do_gtod;
109
110 extern unsigned long wall_jiffies;
111
112 extern struct timezone sys_tz;
113 static long timezone_offset;
114
115 void ppc_adjtimex(void);
116
117 static unsigned adjusting_time = 0;
118
119 unsigned long ppc_proc_freq;
120 unsigned long ppc_tb_freq;
121
122 u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
123 unsigned long tb_last_stamp;
124
125 /*
126  * Note that on ppc32 this only stores the bottom 32 bits of
127  * the timebase value, but that's enough to tell when a jiffy
128  * has passed.
129  */
130 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, last_jiffy);
131
132 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
133 {
134         /*
135          * update the rtc when needed, this should be performed on the
136          * right fraction of a second. Half or full second ?
137          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
138          * Note that this update is basically only used through 
139          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
140          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
141          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
142          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
143          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
144          * resolution timers and decoupling time management from timer
145          * interrupts. This is also wrong on the clocks
146          * which require being written at the half second boundary.
147          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
148          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
149          */
150         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
151             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
152             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ &&
153             jiffies - wall_jiffies == 1) {
154                 struct rtc_time tm;
155                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
156                 tm.tm_year -= 1900;
157                 tm.tm_mon -= 1;
158                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
159                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
160                 else
161                         /* Try again one minute later */
162                         last_rtc_update += 60;
163         }
164 }
165
166 /*
167  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
168  */
169 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, u64 tb_val)
170 {
171         unsigned long sec, usec;
172         u64 tb_ticks, xsec;
173         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
174         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
175
176         /*
177          * These calculations are faster (gets rid of divides)
178          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
179          * The conversion to microseconds at the end is done
180          * without a divide (and in fact, without a multiply)
181          */
182         temp_varp = do_gtod.varp;
183         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
184         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
185         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
186         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
187         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
188         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
189         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
190
191         tv->tv_sec = sec;
192         tv->tv_usec = usec;
193 }
194
195 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
196 {
197         if (__USE_RTC()) {
198                 /* do this the old way */
199                 unsigned long flags, seq;
200                 unsigned int sec, nsec, usec, lost;
201
202                 do {
203                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
204                         sec = xtime.tv_sec;
205                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_stamp);
206                         lost = jiffies - wall_jiffies;
207                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
208                 usec = nsec / 1000 + lost * (1000000 / HZ);
209                 while (usec >= 1000000) {
210                         usec -= 1000000;
211                         ++sec;
212                 }
213                 tv->tv_sec = sec;
214                 tv->tv_usec = usec;
215                 return;
216         }
217         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
218 }
219
220 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
221
222 /* Synchronize xtime with do_gettimeofday */ 
223
224 static inline void timer_sync_xtime(unsigned long cur_tb)
225 {
226 #ifdef CONFIG_PPC64
227         /* why do we do this? */
228         struct timeval my_tv;
229
230         __do_gettimeofday(&my_tv, cur_tb);
231
232         if (xtime.tv_sec <= my_tv.tv_sec) {
233                 xtime.tv_sec = my_tv.tv_sec;
234                 xtime.tv_nsec = my_tv.tv_usec * 1000;
235         }
236 #endif
237 }
238
239 /*
240  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
241  * lock is needed to access and use these values in
242  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
243  * reasonable time elapses between changes, there will never
244  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
245  * between updates.
246  */
247 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
248                                u64 new_tb_to_xs)
249 {
250         unsigned temp_idx;
251         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
252
253         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
254         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
255
256         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
257         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
258         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
259         smp_mb();
260         do_gtod.varp = temp_varp;
261         do_gtod.var_idx = temp_idx;
262
263 #ifdef CONFIG_PPC64
264         /*
265          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
266          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
267          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
268          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
269          * the two values of tb_update_count match and are even then the
270          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
271          * loops back and reads them again until this criteria is met.
272          */
273         ++(systemcfg->tb_update_count);
274         smp_wmb();
275         systemcfg->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
276         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
277         systemcfg->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
278         smp_wmb();
279         ++(systemcfg->tb_update_count);
280 #endif
281 }
282
283 /*
284  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
285  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
286  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
287  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
288  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
289  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
290  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
291  * the syscall
292  */
293 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
294 {
295         unsigned long offset;
296         u64 new_stamp_xsec;
297
298         if (__USE_RTC())
299                 return;
300         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
301         if ((offset & 0x80000000u) == 0)
302                 return;
303         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec
304                 + mulhdu(offset, do_gtod.varp->tb_to_xs);
305         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
306 }
307
308 #ifdef CONFIG_SMP
309 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
310 {
311         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
312
313         if (in_lock_functions(pc))
314                 return regs->link;
315
316         return pc;
317 }
318 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
319 #endif
320
321 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
322
323 /* 
324  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
325  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
326  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
327  */
328
329 static void iSeries_tb_recal(void)
330 {
331         struct div_result divres;
332         unsigned long titan, tb;
333         tb = get_tb();
334         titan = HvCallXm_loadTod();
335         if ( iSeries_recal_titan ) {
336                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
337                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
338                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
339                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
340                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
341                 char sign = '+';                
342                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
343                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
344
345                 if ( tick_diff < 0 ) {
346                         tick_diff = -tick_diff;
347                         sign = '-';
348                 }
349                 if ( tick_diff ) {
350                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
351                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
352                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
353                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
354                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
355                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
356                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
357                                 tb_to_xs = divres.result_low;
358                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
359                                 systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
360                                 systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
361                         }
362                         else {
363                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
364                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
365                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
366                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
367                         }
368                 }
369         }
370         iSeries_recal_titan = titan;
371         iSeries_recal_tb = tb;
372 }
373 #endif
374
375 /*
376  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
377  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
378  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
379  * decrementer is less than the current value in the hardware
380  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
381  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
382  * call will not be needed)
383  */
384
385 /*
386  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
387  * with interrupts disabled.
388  */
389 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
390 {
391         int next_dec;
392         int cpu = smp_processor_id();
393         unsigned long ticks;
394
395 #ifdef CONFIG_PPC32
396         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
397                 do_IRQ(regs);
398 #endif
399
400         irq_enter();
401
402         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
403
404 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
405         get_paca()->lppaca.int_dword.fields.decr_int = 0;
406 #endif
407
408         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
409                >= tb_ticks_per_jiffy) {
410                 /* Update last_jiffy */
411                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
412                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
413                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
414                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
415
416                 /*
417                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
418                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
419                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
420                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
421                  * is the case.
422                  */
423                 if (!cpu_is_offline(cpu))
424                         update_process_times(user_mode(regs));
425
426                 /*
427                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
428                  * should have been fixed up by now.
429                  */
430                 if (cpu != boot_cpuid)
431                         continue;
432
433                 write_seqlock(&xtime_lock);
434                 tb_last_jiffy += tb_ticks_per_jiffy;
435                 tb_last_stamp = per_cpu(last_jiffy, cpu);
436                 timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
437                 do_timer(regs);
438                 timer_sync_xtime(tb_last_jiffy);
439                 timer_check_rtc();
440                 write_sequnlock(&xtime_lock);
441                 if (adjusting_time && (time_adjust == 0))
442                         ppc_adjtimex();
443         }
444         
445         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
446         set_dec(next_dec);
447
448 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
449         if (hvlpevent_is_pending())
450                 process_hvlpevents(regs);
451 #endif
452
453 #ifdef CONFIG_PPC64
454         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
455         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
456                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
457                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
458         }
459 #endif
460
461         irq_exit();
462 }
463
464 void wakeup_decrementer(void)
465 {
466         int i;
467
468         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
469         /*
470          * We don't expect this to be called on a machine with a 601,
471          * so using get_tbl is fine.
472          */
473         tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
474         for_each_cpu(i)
475                 per_cpu(last_jiffy, i) = tb_last_stamp;
476 }
477
478 #ifdef CONFIG_SMP
479 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
480 {
481         int i;
482         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
483         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
484
485         for_each_cpu(i) {
486                 if (i != boot_cpuid) {
487                         previous_tb += offset;
488                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
489                 }
490         }
491 }
492 #endif
493
494 /*
495  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
496  *
497  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
498  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
499  * are 64-bit unsigned numbers.
500  */
501 unsigned long long sched_clock(void)
502 {
503         if (__USE_RTC())
504                 return get_rtc();
505         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
506 }
507
508 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
509 {
510         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
511         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
512         unsigned long flags;
513         long int tb_delta;
514         u64 new_xsec, tb_delta_xs;
515
516         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
517                 return -EINVAL;
518
519         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
520
521         /*
522          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
523          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
524          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
525          * to the system time, in which case there is no point in writing
526          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
527          * settimeofday to perform this operation.
528          */
529 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
530         if (first_settimeofday) {
531                 iSeries_tb_recal();
532                 first_settimeofday = 0;
533         }
534 #endif
535         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
536         tb_delta += (jiffies - wall_jiffies) * tb_ticks_per_jiffy;
537         tb_delta_xs = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs);
538
539         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
540         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
541
542         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
543         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
544
545         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
546          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
547          */
548         last_rtc_update = new_sec - 658;
549
550         ntp_clear();
551
552         new_xsec = 0;
553         if (new_nsec != 0) {
554                 new_xsec = (u64)new_nsec * XSEC_PER_SEC;
555                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
556         }
557         new_xsec += (u64)new_sec * XSEC_PER_SEC - tb_delta_xs;
558         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
559
560 #ifdef CONFIG_PPC64
561         systemcfg->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
562         systemcfg->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
563 #endif
564
565         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
566         clock_was_set();
567         return 0;
568 }
569
570 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
571
572 void __init generic_calibrate_decr(void)
573 {
574         struct device_node *cpu;
575         unsigned int *fp;
576         int node_found;
577
578         /*
579          * The cpu node should have a timebase-frequency property
580          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
581          */
582         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
583
584         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
585         node_found = 0;
586         if (cpu != 0) {
587                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
588                                                   NULL);
589                 if (fp != 0) {
590                         node_found = 1;
591                         ppc_tb_freq = *fp;
592                 }
593         }
594         if (!node_found)
595                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
596                                 "(not found)\n");
597
598         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
599         node_found = 0;
600         if (cpu != 0) {
601                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
602                                                   NULL);
603                 if (fp != 0) {
604                         node_found = 1;
605                         ppc_proc_freq = *fp;
606                 }
607         }
608 #ifdef CONFIG_BOOKE
609         /* Set the time base to zero */
610         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
611         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
612
613         /* Clear any pending timer interrupts */
614         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
615
616         /* Enable decrementer interrupt */
617         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
618 #endif
619         if (!node_found)
620                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
621                                 "(not found)\n");
622
623         of_node_put(cpu);
624 }
625
626 unsigned long get_boot_time(void)
627 {
628         struct rtc_time tm;
629
630         if (ppc_md.get_boot_time)
631                 return ppc_md.get_boot_time();
632         if (!ppc_md.get_rtc_time)
633                 return 0;
634         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
635         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
636                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
637 }
638
639 /* This function is only called on the boot processor */
640 void __init time_init(void)
641 {
642         unsigned long flags;
643         unsigned long tm = 0;
644         struct div_result res;
645         u64 scale;
646         unsigned shift;
647
648         if (ppc_md.time_init != NULL)
649                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
650
651         if (__USE_RTC()) {
652                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
653                 ppc_tb_freq = 1000000000;
654                 tb_last_stamp = get_rtcl();
655                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
656         } else {
657                 /* Normal PowerPC with timebase register */
658                 ppc_md.calibrate_decr();
659                 printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
660                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
661                 printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
662                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
663                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
664         }
665
666         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
667         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
668         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
669         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
670         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
671         tb_to_xs = res.result_low;
672
673 #ifdef CONFIG_PPC64
674         get_paca()->default_decr = tb_ticks_per_jiffy;
675 #endif
676
677         /*
678          * Compute scale factor for sched_clock.
679          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
680          * which is the timebase frequency.
681          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
682          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
683          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
684          * giving us the scale factor and shift count to use in
685          * sched_clock().
686          */
687         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
688         scale = res.result_low;
689         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
690                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
691                 res.result_high >>= 1;
692         }
693         tb_to_ns_scale = scale;
694         tb_to_ns_shift = shift;
695
696 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
697         if (!piranha_simulator)
698 #endif
699                 tm = get_boot_time();
700
701         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
702         xtime.tv_sec = tm;
703         xtime.tv_nsec = 0;
704         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
705         do_gtod.var_idx = 0;
706         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
707         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
708         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
709         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
710         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
711         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
712 #ifdef CONFIG_PPC64
713         systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
714         systemcfg->tb_update_count = 0;
715         systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
716         systemcfg->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
717         systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
718 #endif
719
720         time_freq = 0;
721
722         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
723         if (timezone_offset) {
724                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
725                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
726                 xtime.tv_sec -= timezone_offset;
727         }
728
729         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
730         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
731                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
732         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
733
734         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
735         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
736 }
737
738 /* 
739  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
740  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized 
741  * with ntpd.
742  *
743  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to 
744  * adjust the frequency.
745  */
746
747 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
748
749 void ppc_adjtimex(void)
750 {
751 #ifdef CONFIG_PPC64
752         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec,
753                 new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
754         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
755         long delta_freq, ltemp;
756         struct div_result divres; 
757         unsigned long flags;
758         long singleshot_ppm = 0;
759
760         /*
761          * Compute parts per million frequency adjustment to
762          * accomplish the time adjustment implied by time_offset to be
763          * applied over the elapsed time indicated by time_constant.
764          * Use SHIFT_USEC to get it into the same units as
765          * time_freq.
766          */
767         if ( time_offset < 0 ) {
768                 ltemp = -time_offset;
769                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
770                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
771                 ltemp = -ltemp;
772         } else {
773                 ltemp = time_offset;
774                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
775                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
776         }
777         
778         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
779         if ( time_adjust ) {
780 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
781                 printk("ppc_adjtimex: ");
782                 if ( adjusting_time == 0 )
783                         printk("starting ");
784                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
785 #endif  
786         
787                 adjusting_time = 1;
788                 
789                 /*
790                  * Compute parts per million frequency adjustment
791                  * to match time_adjust
792                  */
793                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;  
794                 /*
795                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
796                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
797                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
798                  */
799                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
800                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */
801                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
802                 if ( time_adjust < 0 )
803                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
804         }
805         else {
806 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
807                 if ( adjusting_time )
808                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
809 #endif
810                 adjusting_time = 0;
811         }
812         
813         /* Add up all of the frequency adjustments */
814         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
815         
816         /*
817          * Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on
818          * the frequency adjustment
819          */
820         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
821         if ( delta_freq < 0 ) {
822                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
823                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
824         }
825         else {
826                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
827                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
828         }
829         
830 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
831         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
832         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
833 #endif
834
835         /*
836          * Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to
837          * microseconds) and a new value of stamp_xsec which is the
838          * time (in 1/2^20 second units) corresponding to
839          * tb_orig_stamp.  This new value of stamp_xsec compensates
840          * for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
841          * which guarantees that the current time remains the same.
842          */
843         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
844         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
845         div128_by_32(1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres);
846         new_tb_to_xs = divres.result_low;
847         new_xsec = mulhdu(tb_ticks, new_tb_to_xs);
848
849         old_xsec = mulhdu(tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs);
850         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
851
852         update_gtod(do_gtod.varp->tb_orig_stamp, new_stamp_xsec, new_tb_to_xs);
853
854         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
855 #endif /* CONFIG_PPC64 */
856 }
857
858
859 #define FEBRUARY        2
860 #define STARTOFTIME     1970
861 #define SECDAY          86400L
862 #define SECYR           (SECDAY * 365)
863 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
864                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
865 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
866 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
867
868 static int month_days[12] = {
869         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
870 };
871
872 /*
873  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
874  */
875 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
876 {
877         int leapsToDate;
878         int lastYear;
879         int day;
880         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
881
882         lastYear = tm->tm_year - 1;
883
884         /*
885          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
886          */
887         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
888
889         /*
890          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
891          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
892          *
893          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
894          */
895         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
896
897         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
898                    tm->tm_mday;
899
900         tm->tm_wday = day % 7;
901 }
902
903 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
904 {
905         register int    i;
906         register long   hms, day;
907
908         day = tim / SECDAY;
909         hms = tim % SECDAY;
910
911         /* Hours, minutes, seconds are easy */
912         tm->tm_hour = hms / 3600;
913         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
914         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
915
916         /* Number of years in days */
917         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
918                 day -= days_in_year(i);
919         tm->tm_year = i;
920
921         /* Number of months in days left */
922         if (leapyear(tm->tm_year))
923                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
924         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
925                 day -= days_in_month(i);
926         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
927         tm->tm_mon = i;
928
929         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
930         tm->tm_mday = day + 1;
931
932         /*
933          * Determine the day of week
934          */
935         GregorianDay(tm);
936 }
937
938 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
939 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
940  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
941  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
942  * is optimistic considering the stability of most processor clock
943  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
944  * is measured but does not harm.
945  */
946 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
947 {
948         unsigned mlt=0, tmp, err;
949         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
950          * but safe and compact method to find the multiplier.
951          */
952   
953         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
954                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
955                         mlt |= tmp;
956         }
957   
958         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
959          * A side effect of this is that if outscale is too large
960          * the returned value will be zero.
961          * Many corner cases have been checked and seem to work,
962          * some might have been forgotten in the test however.
963          */
964   
965         err = inscale * (mlt+1);
966         if (err <= inscale/2)
967                 mlt++;
968         return mlt;
969 }
970
971 /*
972  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
973  * result.
974  */
975 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
976                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
977 {
978         unsigned long a, b, c, d;
979         unsigned long w, x, y, z;
980         u64 ra, rb, rc;
981
982         a = dividend_high >> 32;
983         b = dividend_high & 0xffffffff;
984         c = dividend_low >> 32;
985         d = dividend_low & 0xffffffff;
986
987         w = a / divisor;
988         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
989
990         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
991         x = ra;
992
993         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
994         y = rb;
995
996         do_div(rc, divisor);
997         z = rc;
998
999         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1000         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1001
1002 }