4a27218a086cb018bd5a6c31d8cfdf96b5434c98
[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 #include <linux/jiffies.h>
54 #include <linux/posix-timers.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 extern int piranha_simulator;
80 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
81 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
82 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
83 static unsigned long first_settimeofday = 1;
84 #endif
85
86 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
87 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
88
89 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
90
91 #ifdef CONFIG_PPC64
92 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
93 #else
94 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
95 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
96 #endif
97
98 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
99 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
100 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
101 unsigned long tb_ticks_per_sec;
102 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
103 u64 tb_to_xs;
104 unsigned tb_to_us;
105
106 #define TICKLEN_SCALE   (SHIFT_SCALE - 10)
107 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
108 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
109
110 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
111    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
112 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
113
114 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
115 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
116
117 u64 tb_to_ns_scale;
118 unsigned tb_to_ns_shift;
119
120 struct gettimeofday_struct do_gtod;
121
122 extern unsigned long wall_jiffies;
123
124 extern struct timezone sys_tz;
125 static long timezone_offset;
126
127 unsigned long ppc_proc_freq;
128 unsigned long ppc_tb_freq;
129
130 u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
131 unsigned long tb_last_stamp;
132
133 /*
134  * Note that on ppc32 this only stores the bottom 32 bits of
135  * the timebase value, but that's enough to tell when a jiffy
136  * has passed.
137  */
138 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, last_jiffy);
139
140 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
141 /*
142  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
143  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
144  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
145  */
146 u64 __cputime_jiffies_factor;
147 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
148 u64 __cputime_msec_factor;
149 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
150 u64 __cputime_sec_factor;
151 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
152 u64 __cputime_clockt_factor;
153 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
154
155 static void calc_cputime_factors(void)
156 {
157         struct div_result res;
158
159         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
160         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
161         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
162         __cputime_msec_factor = res.result_low;
163         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
164         __cputime_sec_factor = res.result_low;
165         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
166         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
167 }
168
169 /*
170  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
171  */
172 static u64 read_purr(void)
173 {
174         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
175                 return mfspr(SPRN_PURR);
176         return mftb();
177 }
178
179 /*
180  * Account time for a transition between system, hard irq
181  * or soft irq state.
182  */
183 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
184 {
185         u64 now, delta;
186         unsigned long flags;
187
188         local_irq_save(flags);
189         now = read_purr();
190         delta = now - get_paca()->startpurr;
191         get_paca()->startpurr = now;
192         if (!in_interrupt()) {
193                 delta += get_paca()->system_time;
194                 get_paca()->system_time = 0;
195         }
196         account_system_time(tsk, 0, delta);
197         local_irq_restore(flags);
198 }
199
200 /*
201  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
202  * by the exception entry and exit code to the generic process
203  * user and system time records.
204  * Must be called with interrupts disabled.
205  */
206 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
207 {
208         cputime_t utime;
209
210         utime = get_paca()->user_time;
211         get_paca()->user_time = 0;
212         account_user_time(tsk, utime);
213 }
214
215 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
216 {
217         int cpu = smp_processor_id();
218
219         account_process_vtime(current);
220         run_local_timers();
221         if (rcu_pending(cpu))
222                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
223         scheduler_tick();
224         run_posix_cpu_timers(current);
225 }
226
227 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
228 /*
229  * Stuff for accounting stolen time.
230  */
231 struct cpu_purr_data {
232         int     initialized;                    /* thread is running */
233         u64     tb0;                    /* timebase at origin time */
234         u64     purr0;                  /* PURR at origin time */
235         u64     tb;                     /* last TB value read */
236         u64     purr;                   /* last PURR value read */
237         u64     stolen;                 /* stolen time so far */
238         spinlock_t lock;
239 };
240
241 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
242
243 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
244 {
245         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
246
247         p->tb0 = mftb();
248         p->purr0 = mfspr(SPRN_PURR);
249         p->tb = p->tb0;
250         p->purr = 0;
251         wmb();
252         p->initialized = 1;
253 }
254
255 /*
256  * Called during boot when all cpus have come up.
257  */
258 void snapshot_timebases(void)
259 {
260         int cpu;
261
262         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
263                 return;
264         for_each_cpu(cpu)
265                 spin_lock_init(&per_cpu(cpu_purr_data, cpu).lock);
266         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
267 }
268
269 void calculate_steal_time(void)
270 {
271         u64 tb, purr, t0;
272         s64 stolen;
273         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
274         int cpu;
275
276         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
277                 return;
278         cpu = smp_processor_id();
279         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
280         if (!pme->initialized)
281                 return;         /* this can happen in early boot */
282         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
283         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
284         spin_lock(&p0->lock);
285         tb = mftb();
286         purr = mfspr(SPRN_PURR) - pme->purr0;
287         if (!phim->initialized || !cpu_online(cpu ^ 1)) {
288                 stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
289         } else {
290                 t0 = pme->tb0;
291                 if (phim->tb0 < t0)
292                         t0 = phim->tb0;
293                 stolen = phim->tb - t0 - phim->purr - purr - p0->stolen;
294         }
295         if (stolen > 0) {
296                 account_steal_time(current, stolen);
297                 p0->stolen += stolen;
298         }
299         pme->tb = tb;
300         pme->purr = purr;
301         spin_unlock(&p0->lock);
302 }
303
304 /*
305  * Must be called before the cpu is added to the online map when
306  * a cpu is being brought up at runtime.
307  */
308 static void snapshot_purr(void)
309 {
310         int cpu;
311         u64 purr;
312         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
313         unsigned long flags;
314
315         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
316                 return;
317         cpu = smp_processor_id();
318         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
319         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
320         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
321         spin_lock_irqsave(&p0->lock, flags);
322         pme->tb = pme->tb0 = mftb();
323         purr = mfspr(SPRN_PURR);
324         if (!phim->initialized) {
325                 pme->purr = 0;
326                 pme->purr0 = purr;
327         } else {
328                 /* set p->purr and p->purr0 for no change in p0->stolen */
329                 pme->purr = phim->tb - phim->tb0 - phim->purr - p0->stolen;
330                 pme->purr0 = purr - pme->purr;
331         }
332         pme->initialized = 1;
333         spin_unlock_irqrestore(&p0->lock, flags);
334 }
335
336 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
337
338 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
339 #define calc_cputime_factors()
340 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
341 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
342 #endif
343
344 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
345 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
346 #endif
347
348 /*
349  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
350  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
351  */
352 void snapshot_timebase(void)
353 {
354         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb();
355         snapshot_purr();
356 }
357
358 void __delay(unsigned long loops)
359 {
360         unsigned long start;
361         int diff;
362
363         if (__USE_RTC()) {
364                 start = get_rtcl();
365                 do {
366                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
367                         diff = get_rtcl() - start;
368                         if (diff < 0)
369                                 diff += 1000000000;
370                 } while (diff < loops);
371         } else {
372                 start = get_tbl();
373                 while (get_tbl() - start < loops)
374                         HMT_low();
375                 HMT_medium();
376         }
377 }
378 EXPORT_SYMBOL(__delay);
379
380 void udelay(unsigned long usecs)
381 {
382         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
383 }
384 EXPORT_SYMBOL(udelay);
385
386 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
387 {
388         /*
389          * update the rtc when needed, this should be performed on the
390          * right fraction of a second. Half or full second ?
391          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
392          * Note that this update is basically only used through 
393          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
394          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
395          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
396          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
397          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
398          * resolution timers and decoupling time management from timer
399          * interrupts. This is also wrong on the clocks
400          * which require being written at the half second boundary.
401          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
402          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
403          */
404         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
405             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
406             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ) {
407                 struct rtc_time tm;
408                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
409                 tm.tm_year -= 1900;
410                 tm.tm_mon -= 1;
411                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
412                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
413                 else
414                         /* Try again one minute later */
415                         last_rtc_update += 60;
416         }
417 }
418
419 /*
420  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
421  */
422 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, u64 tb_val)
423 {
424         unsigned long sec, usec;
425         u64 tb_ticks, xsec;
426         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
427         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
428
429         /*
430          * These calculations are faster (gets rid of divides)
431          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
432          * The conversion to microseconds at the end is done
433          * without a divide (and in fact, without a multiply)
434          */
435         temp_varp = do_gtod.varp;
436         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
437         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
438         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
439         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
440         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
441         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
442         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
443
444         tv->tv_sec = sec;
445         tv->tv_usec = usec;
446 }
447
448 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
449 {
450         if (__USE_RTC()) {
451                 /* do this the old way */
452                 unsigned long flags, seq;
453                 unsigned int sec, nsec, usec;
454
455                 do {
456                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
457                         sec = xtime.tv_sec;
458                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_stamp);
459                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
460                 usec = nsec / 1000;
461                 while (usec >= 1000000) {
462                         usec -= 1000000;
463                         ++sec;
464                 }
465                 tv->tv_sec = sec;
466                 tv->tv_usec = usec;
467                 return;
468         }
469         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
470 }
471
472 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
473
474 /*
475  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
476  * lock is needed to access and use these values in
477  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
478  * reasonable time elapses between changes, there will never
479  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
480  * between updates.
481  */
482 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
483                                u64 new_tb_to_xs)
484 {
485         unsigned temp_idx;
486         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
487
488         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
489         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
490
491         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
492         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
493         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
494         smp_mb();
495         do_gtod.varp = temp_varp;
496         do_gtod.var_idx = temp_idx;
497
498         /*
499          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
500          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
501          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
502          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
503          * the two values of tb_update_count match and are even then the
504          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
505          * loops back and reads them again until this criteria is met.
506          * We expect the caller to have done the first increment of
507          * vdso_data->tb_update_count already.
508          */
509         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
510         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
511         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
512         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
513         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
514         smp_wmb();
515         ++(vdso_data->tb_update_count);
516 }
517
518 /*
519  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
520  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
521  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
522  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
523  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
524  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
525  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
526  * the syscall
527  */
528 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
529 {
530         unsigned long offset;
531         u64 new_stamp_xsec;
532         u64 tlen, t2x;
533         u64 tb, xsec_old, xsec_new;
534         struct gettimeofday_vars *varp;
535
536         if (__USE_RTC())
537                 return;
538         tlen = current_tick_length();
539         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
540         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u)
541                 return;
542         if (tlen != last_tick_len) {
543                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
544                 last_tick_len = tlen;
545         } else
546                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
547         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
548         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
549         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
550
551         ++vdso_data->tb_update_count;
552         smp_mb();
553
554         /*
555          * Make sure time doesn't go backwards for userspace gettimeofday.
556          */
557         tb = get_tb();
558         varp = do_gtod.varp;
559         xsec_old = mulhdu(tb - varp->tb_orig_stamp, varp->tb_to_xs)
560                 + varp->stamp_xsec;
561         xsec_new = mulhdu(tb - cur_tb, t2x) + new_stamp_xsec;
562         if (xsec_new < xsec_old)
563                 new_stamp_xsec += xsec_old - xsec_new;
564
565         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
566 }
567
568 #ifdef CONFIG_SMP
569 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
570 {
571         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
572
573         if (in_lock_functions(pc))
574                 return regs->link;
575
576         return pc;
577 }
578 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
579 #endif
580
581 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
582
583 /* 
584  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
585  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
586  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
587  */
588
589 static void iSeries_tb_recal(void)
590 {
591         struct div_result divres;
592         unsigned long titan, tb;
593         tb = get_tb();
594         titan = HvCallXm_loadTod();
595         if ( iSeries_recal_titan ) {
596                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
597                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
598                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
599                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
600                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
601                 char sign = '+';                
602                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
603                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
604
605                 if ( tick_diff < 0 ) {
606                         tick_diff = -tick_diff;
607                         sign = '-';
608                 }
609                 if ( tick_diff ) {
610                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
611                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
612                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
613                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
614                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
615                                 calc_cputime_factors();
616                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
617                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
618                                 tb_to_xs = divres.result_low;
619                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
620                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
621                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
622                         }
623                         else {
624                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
625                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
626                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
627                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
628                         }
629                 }
630         }
631         iSeries_recal_titan = titan;
632         iSeries_recal_tb = tb;
633 }
634 #endif
635
636 /*
637  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
638  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
639  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
640  * decrementer is less than the current value in the hardware
641  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
642  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
643  * call will not be needed)
644  */
645
646 /*
647  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
648  * with interrupts disabled.
649  */
650 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
651 {
652         int next_dec;
653         int cpu = smp_processor_id();
654         unsigned long ticks;
655
656 #ifdef CONFIG_PPC32
657         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
658                 do_IRQ(regs);
659 #endif
660
661         irq_enter();
662
663         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
664         calculate_steal_time();
665
666 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
667         get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
668 #endif
669
670         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
671                >= tb_ticks_per_jiffy) {
672                 /* Update last_jiffy */
673                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
674                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
675                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
676                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
677
678                 /*
679                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
680                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
681                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
682                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
683                  * is the case.
684                  */
685                 if (!cpu_is_offline(cpu))
686                         account_process_time(regs);
687
688                 /*
689                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
690                  * should have been fixed up by now.
691                  */
692                 if (cpu != boot_cpuid)
693                         continue;
694
695                 write_seqlock(&xtime_lock);
696                 tb_last_jiffy += tb_ticks_per_jiffy;
697                 tb_last_stamp = per_cpu(last_jiffy, cpu);
698                 do_timer(regs);
699                 timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
700                 timer_check_rtc();
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 }
722
723 void wakeup_decrementer(void)
724 {
725         unsigned long ticks;
726
727         /*
728          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
729          * so all we need to do is to reset the decrementer.
730          */
731         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
732         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
733                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
734         else
735                 ticks = 1;
736         set_dec(ticks);
737 }
738
739 #ifdef CONFIG_SMP
740 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
741 {
742         int i;
743         unsigned long half = tb_ticks_per_jiffy / 2;
744         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
745         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
746
747         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
748         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
749         /*
750          * The stolen time calculation for POWER5 shared-processor LPAR
751          * systems works better if the two threads' timebase interrupts
752          * are staggered by half a jiffy with respect to each other.
753          */
754         for_each_cpu(i) {
755                 if (i == boot_cpuid)
756                         continue;
757                 if (i == (boot_cpuid ^ 1))
758                         per_cpu(last_jiffy, i) =
759                                 per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid) - half;
760                 else if (i & 1)
761                         per_cpu(last_jiffy, i) =
762                                 per_cpu(last_jiffy, i ^ 1) + half;
763                 else {
764                         previous_tb += offset;
765                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
766                 }
767         }
768 }
769 #endif
770
771 /*
772  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
773  *
774  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
775  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
776  * are 64-bit unsigned numbers.
777  */
778 unsigned long long sched_clock(void)
779 {
780         if (__USE_RTC())
781                 return get_rtc();
782         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
783 }
784
785 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
786 {
787         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
788         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
789         unsigned long flags;
790         u64 new_xsec;
791         unsigned long tb_delta;
792
793         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
794                 return -EINVAL;
795
796         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
797
798         /*
799          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
800          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
801          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
802          * to the system time, in which case there is no point in writing
803          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
804          * settimeofday to perform this operation.
805          */
806 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
807         if (first_settimeofday) {
808                 iSeries_tb_recal();
809                 first_settimeofday = 0;
810         }
811 #endif
812
813         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
814         ++vdso_data->tb_update_count;
815         smp_mb();
816
817         /*
818          * Subtract off the number of nanoseconds since the
819          * beginning of the last tick.
820          * Note that since we don't increment jiffies_64 anywhere other
821          * than in do_timer (since we don't have a lost tick problem),
822          * wall_jiffies will always be the same as jiffies,
823          * and therefore the (jiffies - wall_jiffies) computation
824          * has been removed.
825          */
826         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
827         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
828         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
829
830         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
831         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
832
833         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
834         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
835
836         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
837          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
838          */
839         last_rtc_update = new_sec - 658;
840
841         ntp_clear();
842
843         new_xsec = xtime.tv_nsec;
844         if (new_xsec != 0) {
845                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
846                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
847         }
848         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
849         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
850
851         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
852         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
853
854         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
855         clock_was_set();
856         return 0;
857 }
858
859 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
860
861 void __init generic_calibrate_decr(void)
862 {
863         struct device_node *cpu;
864         unsigned int *fp;
865         int node_found;
866
867         /*
868          * The cpu node should have a timebase-frequency property
869          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
870          */
871         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
872
873         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
874         node_found = 0;
875         if (cpu) {
876                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
877                                                   NULL);
878                 if (fp) {
879                         node_found = 1;
880                         ppc_tb_freq = *fp;
881                 }
882         }
883         if (!node_found)
884                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
885                                 "(not found)\n");
886
887         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
888         node_found = 0;
889         if (cpu) {
890                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
891                                                   NULL);
892                 if (fp) {
893                         node_found = 1;
894                         ppc_proc_freq = *fp;
895                 }
896         }
897 #ifdef CONFIG_BOOKE
898         /* Set the time base to zero */
899         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
900         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
901
902         /* Clear any pending timer interrupts */
903         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
904
905         /* Enable decrementer interrupt */
906         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
907 #endif
908         if (!node_found)
909                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
910                                 "(not found)\n");
911
912         of_node_put(cpu);
913 }
914
915 unsigned long get_boot_time(void)
916 {
917         struct rtc_time tm;
918
919         if (ppc_md.get_boot_time)
920                 return ppc_md.get_boot_time();
921         if (!ppc_md.get_rtc_time)
922                 return 0;
923         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
924         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
925                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
926 }
927
928 /* This function is only called on the boot processor */
929 void __init time_init(void)
930 {
931         unsigned long flags;
932         unsigned long tm = 0;
933         struct div_result res;
934         u64 scale, x;
935         unsigned shift;
936
937         if (ppc_md.time_init != NULL)
938                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
939
940         if (__USE_RTC()) {
941                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
942                 ppc_tb_freq = 1000000000;
943                 tb_last_stamp = get_rtcl();
944                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
945         } else {
946                 /* Normal PowerPC with timebase register */
947                 ppc_md.calibrate_decr();
948                 printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
949                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
950                 printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
951                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
952                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
953         }
954
955         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
956         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
957         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
958         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
959         calc_cputime_factors();
960
961         /*
962          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
963          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
964          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
965          * rounded up.
966          */
967         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
968         do_div(x, ppc_tb_freq);
969         tick_nsec = x;
970         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
971
972         /*
973          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
974          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
975          * It is computed as:
976          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
977          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
978          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
979          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
980          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
981          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
982          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
983          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
984          * since there are 2^20 xsec in a second.
985          */
986         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
987                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
988         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
989         ticklen_to_xs = res.result_low;
990
991         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
992         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
993
994         /*
995          * Compute scale factor for sched_clock.
996          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
997          * which is the timebase frequency.
998          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
999          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1000          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1001          * giving us the scale factor and shift count to use in
1002          * sched_clock().
1003          */
1004         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1005         scale = res.result_low;
1006         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1007                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1008                 res.result_high >>= 1;
1009         }
1010         tb_to_ns_scale = scale;
1011         tb_to_ns_shift = shift;
1012
1013 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
1014         if (!piranha_simulator)
1015 #endif
1016                 tm = get_boot_time();
1017
1018         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1019
1020         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1021         if (timezone_offset) {
1022                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1023                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1024                 tm -= timezone_offset;
1025         }
1026
1027         xtime.tv_sec = tm;
1028         xtime.tv_nsec = 0;
1029         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
1030         do_gtod.var_idx = 0;
1031         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1032         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
1033         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1034         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1035         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
1036         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
1037
1038         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1039         vdso_data->tb_update_count = 0;
1040         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1041         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1042         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1043
1044         time_freq = 0;
1045
1046         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
1047         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
1048                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
1049         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1050
1051         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1052         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1053 }
1054
1055
1056 #define FEBRUARY        2
1057 #define STARTOFTIME     1970
1058 #define SECDAY          86400L
1059 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1060 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1061                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1062 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1063 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1064
1065 static int month_days[12] = {
1066         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1067 };
1068
1069 /*
1070  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1071  */
1072 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1073 {
1074         int leapsToDate;
1075         int lastYear;
1076         int day;
1077         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1078
1079         lastYear = tm->tm_year - 1;
1080
1081         /*
1082          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1083          */
1084         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1085
1086         /*
1087          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1088          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1089          *
1090          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1091          */
1092         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1093
1094         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1095                    tm->tm_mday;
1096
1097         tm->tm_wday = day % 7;
1098 }
1099
1100 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1101 {
1102         register int    i;
1103         register long   hms, day;
1104
1105         day = tim / SECDAY;
1106         hms = tim % SECDAY;
1107
1108         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1109         tm->tm_hour = hms / 3600;
1110         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1111         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1112
1113         /* Number of years in days */
1114         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1115                 day -= days_in_year(i);
1116         tm->tm_year = i;
1117
1118         /* Number of months in days left */
1119         if (leapyear(tm->tm_year))
1120                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1121         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1122                 day -= days_in_month(i);
1123         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1124         tm->tm_mon = i;
1125
1126         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1127         tm->tm_mday = day + 1;
1128
1129         /*
1130          * Determine the day of week
1131          */
1132         GregorianDay(tm);
1133 }
1134
1135 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1136 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1137  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1138  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1139  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1140  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1141  * is measured but does not harm.
1142  */
1143 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1144 {
1145         unsigned mlt=0, tmp, err;
1146         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1147          * but safe and compact method to find the multiplier.
1148          */
1149   
1150         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1151                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1152                         mlt |= tmp;
1153         }
1154   
1155         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1156          * A side effect of this is that if outscale is too large
1157          * the returned value will be zero.
1158          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1159          * some might have been forgotten in the test however.
1160          */
1161   
1162         err = inscale * (mlt+1);
1163         if (err <= inscale/2)
1164                 mlt++;
1165         return mlt;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1170  * result.
1171  */
1172 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1173                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1174 {
1175         unsigned long a, b, c, d;
1176         unsigned long w, x, y, z;
1177         u64 ra, rb, rc;
1178
1179         a = dividend_high >> 32;
1180         b = dividend_high & 0xffffffff;
1181         c = dividend_low >> 32;
1182         d = dividend_low & 0xffffffff;
1183
1184         w = a / divisor;
1185         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1186
1187         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1188         x = ra;
1189
1190         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1191         y = rb;
1192
1193         do_div(rc, divisor);
1194         z = rc;
1195
1196         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1197         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1198
1199 }