Merge branch 'merge'
[linux-2.6.git] / arch / powerpc / kernel / time.c
1 /*
2  * Common time routines among all ppc machines.
3  *
4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
8  *
9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
13  * on SMP then, nap and doze are OK).
14  * 
15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
17  *
18  * TODO (not necessarily in this file):
19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
20  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
21  * against the Titan chip's clock.)
22  * - for astronomical applications: add a new function to get
23  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
24  * a new timestamp format and a good name.
25  *
26  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
27  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
28  *
29  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
30  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
31  *      as published by the Free Software Foundation; either version
32  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
33  */
34
35 #include <linux/errno.h>
36 #include <linux/module.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/kernel.h>
39 #include <linux/param.h>
40 #include <linux/string.h>
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/timex.h>
44 #include <linux/kernel_stat.h>
45 #include <linux/time.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/profile.h>
48 #include <linux/cpu.h>
49 #include <linux/security.h>
50 #include <linux/percpu.h>
51 #include <linux/rtc.h>
52 #include <linux/jiffies.h>
53 #include <linux/posix-timers.h>
54
55 #include <asm/io.h>
56 #include <asm/processor.h>
57 #include <asm/nvram.h>
58 #include <asm/cache.h>
59 #include <asm/machdep.h>
60 #include <asm/uaccess.h>
61 #include <asm/time.h>
62 #include <asm/prom.h>
63 #include <asm/irq.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include <asm/smp.h>
66 #include <asm/vdso_datapage.h>
67 #ifdef CONFIG_PPC64
68 #include <asm/firmware.h>
69 #endif
70 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
71 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
72 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
73 #endif
74 #include <asm/smp.h>
75
76 /* keep track of when we need to update the rtc */
77 time_t last_rtc_update;
78 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
79 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
80 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
81 static unsigned long first_settimeofday = 1;
82 #endif
83
84 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
85 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
86
87 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
88
89 #ifdef CONFIG_PPC64
90 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
91 #else
92 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
93 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
94 #endif
95
96 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
97 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
98 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
99 unsigned long tb_ticks_per_sec;
100 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
101 u64 tb_to_xs;
102 unsigned tb_to_us;
103
104 #define TICKLEN_SCALE   TICK_LENGTH_SHIFT
105 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
106 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
107
108 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
109    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
110 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
111
112 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
113 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
114
115 u64 tb_to_ns_scale;
116 unsigned tb_to_ns_shift;
117
118 struct gettimeofday_struct do_gtod;
119
120 extern unsigned long wall_jiffies;
121
122 extern struct timezone sys_tz;
123 static long timezone_offset;
124
125 unsigned long ppc_proc_freq;
126 unsigned long ppc_tb_freq;
127
128 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
129 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
130
131 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
132 /*
133  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
134  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
135  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
136  */
137 u64 __cputime_jiffies_factor;
138 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
139 u64 __cputime_msec_factor;
140 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
141 u64 __cputime_sec_factor;
142 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
143 u64 __cputime_clockt_factor;
144 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
145
146 static void calc_cputime_factors(void)
147 {
148         struct div_result res;
149
150         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
151         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
152         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
153         __cputime_msec_factor = res.result_low;
154         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
155         __cputime_sec_factor = res.result_low;
156         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
157         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
158 }
159
160 /*
161  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
162  */
163 static u64 read_purr(void)
164 {
165         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
166                 return mfspr(SPRN_PURR);
167         return mftb();
168 }
169
170 /*
171  * Account time for a transition between system, hard irq
172  * or soft irq state.
173  */
174 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
175 {
176         u64 now, delta;
177         unsigned long flags;
178
179         local_irq_save(flags);
180         now = read_purr();
181         delta = now - get_paca()->startpurr;
182         get_paca()->startpurr = now;
183         if (!in_interrupt()) {
184                 delta += get_paca()->system_time;
185                 get_paca()->system_time = 0;
186         }
187         account_system_time(tsk, 0, delta);
188         local_irq_restore(flags);
189 }
190
191 /*
192  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
193  * by the exception entry and exit code to the generic process
194  * user and system time records.
195  * Must be called with interrupts disabled.
196  */
197 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
198 {
199         cputime_t utime;
200
201         utime = get_paca()->user_time;
202         get_paca()->user_time = 0;
203         account_user_time(tsk, utime);
204 }
205
206 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
207 {
208         int cpu = smp_processor_id();
209
210         account_process_vtime(current);
211         run_local_timers();
212         if (rcu_pending(cpu))
213                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
214         scheduler_tick();
215         run_posix_cpu_timers(current);
216 }
217
218 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
219 /*
220  * Stuff for accounting stolen time.
221  */
222 struct cpu_purr_data {
223         int     initialized;                    /* thread is running */
224         u64     tb0;                    /* timebase at origin time */
225         u64     purr0;                  /* PURR at origin time */
226         u64     tb;                     /* last TB value read */
227         u64     purr;                   /* last PURR value read */
228         u64     stolen;                 /* stolen time so far */
229         spinlock_t lock;
230 };
231
232 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
233
234 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
235 {
236         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
237
238         p->tb0 = mftb();
239         p->purr0 = mfspr(SPRN_PURR);
240         p->tb = p->tb0;
241         p->purr = 0;
242         wmb();
243         p->initialized = 1;
244 }
245
246 /*
247  * Called during boot when all cpus have come up.
248  */
249 void snapshot_timebases(void)
250 {
251         int cpu;
252
253         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
254                 return;
255         for_each_possible_cpu(cpu)
256                 spin_lock_init(&per_cpu(cpu_purr_data, cpu).lock);
257         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
258 }
259
260 void calculate_steal_time(void)
261 {
262         u64 tb, purr, t0;
263         s64 stolen;
264         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
265         int cpu;
266
267         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
268                 return;
269         cpu = smp_processor_id();
270         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
271         if (!pme->initialized)
272                 return;         /* this can happen in early boot */
273         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
274         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
275         spin_lock(&p0->lock);
276         tb = mftb();
277         purr = mfspr(SPRN_PURR) - pme->purr0;
278         if (!phim->initialized || !cpu_online(cpu ^ 1)) {
279                 stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
280         } else {
281                 t0 = pme->tb0;
282                 if (phim->tb0 < t0)
283                         t0 = phim->tb0;
284                 stolen = phim->tb - t0 - phim->purr - purr - p0->stolen;
285         }
286         if (stolen > 0) {
287                 account_steal_time(current, stolen);
288                 p0->stolen += stolen;
289         }
290         pme->tb = tb;
291         pme->purr = purr;
292         spin_unlock(&p0->lock);
293 }
294
295 /*
296  * Must be called before the cpu is added to the online map when
297  * a cpu is being brought up at runtime.
298  */
299 static void snapshot_purr(void)
300 {
301         int cpu;
302         u64 purr;
303         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
304         unsigned long flags;
305
306         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
307                 return;
308         cpu = smp_processor_id();
309         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
310         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
311         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
312         spin_lock_irqsave(&p0->lock, flags);
313         pme->tb = pme->tb0 = mftb();
314         purr = mfspr(SPRN_PURR);
315         if (!phim->initialized) {
316                 pme->purr = 0;
317                 pme->purr0 = purr;
318         } else {
319                 /* set p->purr and p->purr0 for no change in p0->stolen */
320                 pme->purr = phim->tb - phim->tb0 - phim->purr - p0->stolen;
321                 pme->purr0 = purr - pme->purr;
322         }
323         pme->initialized = 1;
324         spin_unlock_irqrestore(&p0->lock, flags);
325 }
326
327 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
328
329 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
330 #define calc_cputime_factors()
331 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
332 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
333 #endif
334
335 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
336 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
337 #endif
338
339 /*
340  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
341  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
342  */
343 void snapshot_timebase(void)
344 {
345         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb();
346         snapshot_purr();
347 }
348
349 void __delay(unsigned long loops)
350 {
351         unsigned long start;
352         int diff;
353
354         if (__USE_RTC()) {
355                 start = get_rtcl();
356                 do {
357                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
358                         diff = get_rtcl() - start;
359                         if (diff < 0)
360                                 diff += 1000000000;
361                 } while (diff < loops);
362         } else {
363                 start = get_tbl();
364                 while (get_tbl() - start < loops)
365                         HMT_low();
366                 HMT_medium();
367         }
368 }
369 EXPORT_SYMBOL(__delay);
370
371 void udelay(unsigned long usecs)
372 {
373         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
374 }
375 EXPORT_SYMBOL(udelay);
376
377 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
378 {
379         /*
380          * update the rtc when needed, this should be performed on the
381          * right fraction of a second. Half or full second ?
382          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
383          * Note that this update is basically only used through 
384          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
385          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
386          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
387          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
388          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
389          * resolution timers and decoupling time management from timer
390          * interrupts. This is also wrong on the clocks
391          * which require being written at the half second boundary.
392          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
393          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
394          */
395         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
396             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
397             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ) {
398                 struct rtc_time tm;
399                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
400                 tm.tm_year -= 1900;
401                 tm.tm_mon -= 1;
402                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
403                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
404                 else
405                         /* Try again one minute later */
406                         last_rtc_update += 60;
407         }
408 }
409
410 /*
411  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
412  */
413 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv)
414 {
415         unsigned long sec, usec;
416         u64 tb_ticks, xsec;
417         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
418         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
419
420         /*
421          * These calculations are faster (gets rid of divides)
422          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
423          * The conversion to microseconds at the end is done
424          * without a divide (and in fact, without a multiply)
425          */
426         temp_varp = do_gtod.varp;
427
428         /* Sampling the time base must be done after loading
429          * do_gtod.varp in order to avoid racing with update_gtod.
430          */
431         data_barrier(temp_varp);
432         tb_ticks = get_tb() - temp_varp->tb_orig_stamp;
433         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
434         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
435         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
436         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
437         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
438         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
439
440         tv->tv_sec = sec;
441         tv->tv_usec = usec;
442 }
443
444 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
445 {
446         if (__USE_RTC()) {
447                 /* do this the old way */
448                 unsigned long flags, seq;
449                 unsigned int sec, nsec, usec;
450
451                 do {
452                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
453                         sec = xtime.tv_sec;
454                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
455                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
456                 usec = nsec / 1000;
457                 while (usec >= 1000000) {
458                         usec -= 1000000;
459                         ++sec;
460                 }
461                 tv->tv_sec = sec;
462                 tv->tv_usec = usec;
463                 return;
464         }
465         __do_gettimeofday(tv);
466 }
467
468 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
469
470 /*
471  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
472  * lock is needed to access and use these values in
473  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
474  * reasonable time elapses between changes, there will never
475  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
476  * between updates.
477  */
478 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
479                                u64 new_tb_to_xs)
480 {
481         unsigned temp_idx;
482         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
483
484         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
485         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
486
487         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
488         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
489         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
490         smp_mb();
491         do_gtod.varp = temp_varp;
492         do_gtod.var_idx = temp_idx;
493
494         /*
495          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
496          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
497          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
498          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
499          * the two values of tb_update_count match and are even then the
500          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
501          * loops back and reads them again until this criteria is met.
502          * We expect the caller to have done the first increment of
503          * vdso_data->tb_update_count already.
504          */
505         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
506         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
507         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
508         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
509         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
510         smp_wmb();
511         ++(vdso_data->tb_update_count);
512 }
513
514 /*
515  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
516  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
517  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
518  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
519  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
520  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
521  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
522  * the syscall
523  */
524 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
525 {
526         unsigned long offset;
527         u64 new_stamp_xsec;
528         u64 tlen, t2x;
529         u64 tb, xsec_old, xsec_new;
530         struct gettimeofday_vars *varp;
531
532         if (__USE_RTC())
533                 return;
534         tlen = current_tick_length();
535         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
536         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u)
537                 return;
538         if (tlen != last_tick_len) {
539                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
540                 last_tick_len = tlen;
541         } else
542                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
543         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
544         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
545         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
546
547         ++vdso_data->tb_update_count;
548         smp_mb();
549
550         /*
551          * Make sure time doesn't go backwards for userspace gettimeofday.
552          */
553         tb = get_tb();
554         varp = do_gtod.varp;
555         xsec_old = mulhdu(tb - varp->tb_orig_stamp, varp->tb_to_xs)
556                 + varp->stamp_xsec;
557         xsec_new = mulhdu(tb - cur_tb, t2x) + new_stamp_xsec;
558         if (xsec_new < xsec_old)
559                 new_stamp_xsec += xsec_old - xsec_new;
560
561         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
562 }
563
564 #ifdef CONFIG_SMP
565 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
566 {
567         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
568
569         if (in_lock_functions(pc))
570                 return regs->link;
571
572         return pc;
573 }
574 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
575 #endif
576
577 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
578
579 /* 
580  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
581  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
582  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
583  */
584
585 static void iSeries_tb_recal(void)
586 {
587         struct div_result divres;
588         unsigned long titan, tb;
589         tb = get_tb();
590         titan = HvCallXm_loadTod();
591         if ( iSeries_recal_titan ) {
592                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
593                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
594                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
595                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
596                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
597                 char sign = '+';                
598                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
599                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
600
601                 if ( tick_diff < 0 ) {
602                         tick_diff = -tick_diff;
603                         sign = '-';
604                 }
605                 if ( tick_diff ) {
606                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
607                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
608                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
609                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
610                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
611                                 calc_cputime_factors();
612                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
613                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
614                                 tb_to_xs = divres.result_low;
615                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
616                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
617                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
618                         }
619                         else {
620                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
621                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
622                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
623                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
624                         }
625                 }
626         }
627         iSeries_recal_titan = titan;
628         iSeries_recal_tb = tb;
629 }
630 #endif
631
632 /*
633  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
634  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
635  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
636  * decrementer is less than the current value in the hardware
637  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
638  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
639  * call will not be needed)
640  */
641
642 /*
643  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
644  * with interrupts disabled.
645  */
646 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
647 {
648         int next_dec;
649         int cpu = smp_processor_id();
650         unsigned long ticks;
651         u64 tb_next_jiffy;
652
653 #ifdef CONFIG_PPC32
654         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
655                 do_IRQ(regs);
656 #endif
657
658         irq_enter();
659
660         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
661         calculate_steal_time();
662
663 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
664         get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
665 #endif
666
667         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
668                >= tb_ticks_per_jiffy) {
669                 /* Update last_jiffy */
670                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
671                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
672                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
673                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
674
675                 /*
676                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
677                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
678                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
679                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
680                  * is the case.
681                  */
682                 if (!cpu_is_offline(cpu))
683                         account_process_time(regs);
684
685                 /*
686                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
687                  * should have been fixed up by now.
688                  */
689                 if (cpu != boot_cpuid)
690                         continue;
691
692                 write_seqlock(&xtime_lock);
693                 tb_next_jiffy = tb_last_jiffy + tb_ticks_per_jiffy;
694                 if (per_cpu(last_jiffy, cpu) >= tb_next_jiffy) {
695                         tb_last_jiffy = tb_next_jiffy;
696                         do_timer(regs);
697                         timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
698                         timer_check_rtc();
699                 }
700                 write_sequnlock(&xtime_lock);
701         }
702         
703         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
704         set_dec(next_dec);
705
706 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
707         if (hvlpevent_is_pending())
708                 process_hvlpevents(regs);
709 #endif
710
711 #ifdef CONFIG_PPC64
712         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
713         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
714                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
715                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
716         }
717 #endif
718
719         irq_exit();
720 }
721
722 void wakeup_decrementer(void)
723 {
724         unsigned long ticks;
725
726         /*
727          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
728          * so all we need to do is to reset the decrementer.
729          */
730         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
731         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
732                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
733         else
734                 ticks = 1;
735         set_dec(ticks);
736 }
737
738 #ifdef CONFIG_SMP
739 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
740 {
741         int i;
742         unsigned long half = tb_ticks_per_jiffy / 2;
743         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
744         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
745
746         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
747         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
748         /*
749          * The stolen time calculation for POWER5 shared-processor LPAR
750          * systems works better if the two threads' timebase interrupts
751          * are staggered by half a jiffy with respect to each other.
752          */
753         for_each_possible_cpu(i) {
754                 if (i == boot_cpuid)
755                         continue;
756                 if (i == (boot_cpuid ^ 1))
757                         per_cpu(last_jiffy, i) =
758                                 per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid) - half;
759                 else if (i & 1)
760                         per_cpu(last_jiffy, i) =
761                                 per_cpu(last_jiffy, i ^ 1) + half;
762                 else {
763                         previous_tb += offset;
764                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
765                 }
766         }
767 }
768 #endif
769
770 /*
771  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
772  *
773  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
774  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
775  * are 64-bit unsigned numbers.
776  */
777 unsigned long long sched_clock(void)
778 {
779         if (__USE_RTC())
780                 return get_rtc();
781         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
782 }
783
784 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
785 {
786         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
787         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
788         unsigned long flags;
789         u64 new_xsec;
790         unsigned long tb_delta;
791
792         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
793                 return -EINVAL;
794
795         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
796
797         /*
798          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
799          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
800          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
801          * to the system time, in which case there is no point in writing
802          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
803          * settimeofday to perform this operation.
804          */
805 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
806         if (first_settimeofday) {
807                 iSeries_tb_recal();
808                 first_settimeofday = 0;
809         }
810 #endif
811
812         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
813         ++vdso_data->tb_update_count;
814         smp_mb();
815
816         /*
817          * Subtract off the number of nanoseconds since the
818          * beginning of the last tick.
819          * Note that since we don't increment jiffies_64 anywhere other
820          * than in do_timer (since we don't have a lost tick problem),
821          * wall_jiffies will always be the same as jiffies,
822          * and therefore the (jiffies - wall_jiffies) computation
823          * has been removed.
824          */
825         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
826         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
827         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
828
829         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
830         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
831
832         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
833         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
834
835         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
836          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
837          */
838         last_rtc_update = new_sec - 658;
839
840         ntp_clear();
841
842         new_xsec = xtime.tv_nsec;
843         if (new_xsec != 0) {
844                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
845                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
846         }
847         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
848         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
849
850         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
851         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
852
853         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
854         clock_was_set();
855         return 0;
856 }
857
858 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
859
860 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
861 {
862         struct device_node *cpu;
863         const unsigned int *fp;
864         int found = 0;
865
866         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
867         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
868
869         if (cpu) {
870                 fp = get_property(cpu, name, NULL);
871                 if (fp) {
872                         found = 1;
873                         *val = 0;
874                         while (cells--)
875                                 *val = (*val << 32) | *fp++;
876                 }
877
878                 of_node_put(cpu);
879         }
880
881         return found;
882 }
883
884 void __init generic_calibrate_decr(void)
885 {
886         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
887
888         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
889             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
890
891                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
892                                 "(not found)\n");
893         }
894
895         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
896
897         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
898             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
899
900                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
901                                 "(not found)\n");
902         }
903
904 #ifdef CONFIG_BOOKE
905         /* Set the time base to zero */
906         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
907         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
908
909         /* Clear any pending timer interrupts */
910         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
911
912         /* Enable decrementer interrupt */
913         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
914 #endif
915 }
916
917 unsigned long get_boot_time(void)
918 {
919         struct rtc_time tm;
920
921         if (ppc_md.get_boot_time)
922                 return ppc_md.get_boot_time();
923         if (!ppc_md.get_rtc_time)
924                 return 0;
925         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
926         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
927                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
928 }
929
930 /* This function is only called on the boot processor */
931 void __init time_init(void)
932 {
933         unsigned long flags;
934         unsigned long tm = 0;
935         struct div_result res;
936         u64 scale, x;
937         unsigned shift;
938
939         if (ppc_md.time_init != NULL)
940                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
941
942         if (__USE_RTC()) {
943                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
944                 ppc_tb_freq = 1000000000;
945                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
946         } else {
947                 /* Normal PowerPC with timebase register */
948                 ppc_md.calibrate_decr();
949                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
950                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
951                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
952                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
953                 tb_last_jiffy = get_tb();
954         }
955
956         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
957         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
958         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
959         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
960         calc_cputime_factors();
961
962         /*
963          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
964          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
965          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
966          * rounded up.
967          */
968         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
969         do_div(x, ppc_tb_freq);
970         tick_nsec = x;
971         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
972
973         /*
974          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
975          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
976          * It is computed as:
977          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
978          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
979          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
980          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
981          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
982          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
983          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
984          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
985          * since there are 2^20 xsec in a second.
986          */
987         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
988                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
989         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
990         ticklen_to_xs = res.result_low;
991
992         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
993         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
994
995         /*
996          * Compute scale factor for sched_clock.
997          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
998          * which is the timebase frequency.
999          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1000          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1001          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1002          * giving us the scale factor and shift count to use in
1003          * sched_clock().
1004          */
1005         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1006         scale = res.result_low;
1007         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1008                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1009                 res.result_high >>= 1;
1010         }
1011         tb_to_ns_scale = scale;
1012         tb_to_ns_shift = shift;
1013
1014         tm = get_boot_time();
1015
1016         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1017
1018         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1019         if (timezone_offset) {
1020                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1021                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1022                 tm -= timezone_offset;
1023         }
1024
1025         xtime.tv_sec = tm;
1026         xtime.tv_nsec = 0;
1027         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
1028         do_gtod.var_idx = 0;
1029         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1030         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
1031         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1032         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1033         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
1034         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
1035
1036         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1037         vdso_data->tb_update_count = 0;
1038         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1039         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1040         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1041
1042         time_freq = 0;
1043
1044         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
1045         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
1046                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
1047         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1048
1049         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1050         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1051 }
1052
1053
1054 #define FEBRUARY        2
1055 #define STARTOFTIME     1970
1056 #define SECDAY          86400L
1057 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1058 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1059                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1060 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1061 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1062
1063 static int month_days[12] = {
1064         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1065 };
1066
1067 /*
1068  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1069  */
1070 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1071 {
1072         int leapsToDate;
1073         int lastYear;
1074         int day;
1075         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1076
1077         lastYear = tm->tm_year - 1;
1078
1079         /*
1080          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1081          */
1082         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1083
1084         /*
1085          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1086          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1087          *
1088          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1089          */
1090         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1091
1092         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1093                    tm->tm_mday;
1094
1095         tm->tm_wday = day % 7;
1096 }
1097
1098 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1099 {
1100         register int    i;
1101         register long   hms, day;
1102
1103         day = tim / SECDAY;
1104         hms = tim % SECDAY;
1105
1106         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1107         tm->tm_hour = hms / 3600;
1108         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1109         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1110
1111         /* Number of years in days */
1112         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1113                 day -= days_in_year(i);
1114         tm->tm_year = i;
1115
1116         /* Number of months in days left */
1117         if (leapyear(tm->tm_year))
1118                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1119         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1120                 day -= days_in_month(i);
1121         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1122         tm->tm_mon = i;
1123
1124         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1125         tm->tm_mday = day + 1;
1126
1127         /*
1128          * Determine the day of week
1129          */
1130         GregorianDay(tm);
1131 }
1132
1133 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1134 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1135  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1136  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1137  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1138  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1139  * is measured but does not harm.
1140  */
1141 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1142 {
1143         unsigned mlt=0, tmp, err;
1144         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1145          * but safe and compact method to find the multiplier.
1146          */
1147   
1148         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1149                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1150                         mlt |= tmp;
1151         }
1152   
1153         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1154          * A side effect of this is that if outscale is too large
1155          * the returned value will be zero.
1156          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1157          * some might have been forgotten in the test however.
1158          */
1159   
1160         err = inscale * (mlt+1);
1161         if (err <= inscale/2)
1162                 mlt++;
1163         return mlt;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1168  * result.
1169  */
1170 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1171                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1172 {
1173         unsigned long a, b, c, d;
1174         unsigned long w, x, y, z;
1175         u64 ra, rb, rc;
1176
1177         a = dividend_high >> 32;
1178         b = dividend_high & 0xffffffff;
1179         c = dividend_low >> 32;
1180         d = dividend_low & 0xffffffff;
1181
1182         w = a / divisor;
1183         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1184
1185         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1186         x = ra;
1187
1188         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1189         y = rb;
1190
1191         do_div(rc, divisor);
1192         z = rc;
1193
1194         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1195         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1196
1197 }