[PATCH] jiffies_64 cleanup
[linux-3.10.git] / arch / ppc64 / kernel / time.c
1 /*
2  * 
3  * Common time routines among all ppc machines.
4  *
5  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
6  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
7  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
8  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
9  *
10  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
11  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
12  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
13  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
14  * on SMP then, nap and doze are OK).
15  * 
16  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
17  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
18  *
19  * TODO (not necessarily in this file):
20  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
21  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
22  * against the Titan chip's clock.)
23  * - for astronomical applications: add a new function to get
24  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
25  * a new timestamp format and a good name.
26  *
27  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
28  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
29  *
30  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
31  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
32  *      as published by the Free Software Foundation; either version
33  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
34  */
35
36 #include <linux/config.h>
37 #include <linux/errno.h>
38 #include <linux/module.h>
39 #include <linux/sched.h>
40 #include <linux/kernel.h>
41 #include <linux/param.h>
42 #include <linux/string.h>
43 #include <linux/mm.h>
44 #include <linux/interrupt.h>
45 #include <linux/timex.h>
46 #include <linux/kernel_stat.h>
47 #include <linux/mc146818rtc.h>
48 #include <linux/time.h>
49 #include <linux/init.h>
50 #include <linux/profile.h>
51 #include <linux/cpu.h>
52 #include <linux/security.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 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
60 #include <asm/iSeries/ItLpQueue.h>
61 #include <asm/iSeries/HvCallXm.h>
62 #endif
63 #include <asm/uaccess.h>
64 #include <asm/time.h>
65 #include <asm/ppcdebug.h>
66 #include <asm/prom.h>
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/systemcfg.h>
69 #include <asm/firmware.h>
70
71 /* keep track of when we need to update the rtc */
72 time_t last_rtc_update;
73 extern int piranha_simulator;
74 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
75 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
76 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
77 static unsigned long first_settimeofday = 1;
78 #endif
79
80 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
81
82 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
83 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
84 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
85 unsigned long tb_ticks_per_sec;
86 unsigned long tb_to_xs;
87 unsigned      tb_to_us;
88 unsigned long processor_freq;
89 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
90 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
91
92 unsigned long tb_to_ns_scale;
93 unsigned long tb_to_ns_shift;
94
95 struct gettimeofday_struct do_gtod;
96
97 extern unsigned long wall_jiffies;
98 extern int smp_tb_synchronized;
99
100 extern struct timezone sys_tz;
101
102 void ppc_adjtimex(void);
103
104 static unsigned adjusting_time = 0;
105
106 unsigned long ppc_proc_freq;
107 unsigned long ppc_tb_freq;
108
109 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
110 {
111         /*
112          * update the rtc when needed, this should be performed on the
113          * right fraction of a second. Half or full second ?
114          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
115          * Note that this update is basically only used through 
116          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
117          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
118          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
119          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
120          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
121          * resolution timers and decoupling time management from timer
122          * interrupts. This is also wrong on the clocks
123          * which require being written at the half second boundary.
124          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
125          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
126          */
127         if (ntp_synced() &&
128              xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
129              abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ &&
130              jiffies - wall_jiffies == 1) {
131             struct rtc_time tm;
132             to_tm(xtime.tv_sec+1, &tm);
133             tm.tm_year -= 1900;
134             tm.tm_mon -= 1;
135             if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
136                 last_rtc_update = xtime.tv_sec+1;
137             else
138                 /* Try again one minute later */
139                 last_rtc_update += 60;
140         }
141 }
142
143 /*
144  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
145  */
146 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, unsigned long tb_val)
147 {
148         unsigned long sec, usec, tb_ticks;
149         unsigned long xsec, tb_xsec;
150         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
151         unsigned long temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
152
153         /*
154          * These calculations are faster (gets rid of divides)
155          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
156          * The conversion to microseconds at the end is done
157          * without a divide (and in fact, without a multiply)
158          */
159         temp_varp = do_gtod.varp;
160         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
161         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
162         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
163         tb_xsec = mulhdu( tb_ticks, temp_tb_to_xs );
164         xsec = temp_stamp_xsec + tb_xsec;
165         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
166         xsec -= sec * XSEC_PER_SEC;
167         usec = (xsec * USEC_PER_SEC)/XSEC_PER_SEC;
168
169         tv->tv_sec = sec;
170         tv->tv_usec = usec;
171 }
172
173 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
174 {
175         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
176 }
177
178 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
179
180 /* Synchronize xtime with do_gettimeofday */ 
181
182 static inline void timer_sync_xtime(unsigned long cur_tb)
183 {
184         struct timeval my_tv;
185
186         __do_gettimeofday(&my_tv, cur_tb);
187
188         if (xtime.tv_sec <= my_tv.tv_sec) {
189                 xtime.tv_sec = my_tv.tv_sec;
190                 xtime.tv_nsec = my_tv.tv_usec * 1000;
191         }
192 }
193
194 /*
195  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
196  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
197  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
198  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
199  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
200  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
201  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
202  * the syscall
203  */
204 static __inline__ void timer_recalc_offset(unsigned long cur_tb)
205 {
206         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
207         unsigned temp_idx;
208         unsigned long offset, new_stamp_xsec, new_tb_orig_stamp;
209
210         if (((cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp) & 0x80000000u) == 0)
211                 return;
212
213         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
214         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
215
216         new_tb_orig_stamp = cur_tb;
217         offset = new_tb_orig_stamp - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
218         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + mulhdu(offset, do_gtod.varp->tb_to_xs);
219
220         temp_varp->tb_to_xs = do_gtod.varp->tb_to_xs;
221         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_orig_stamp;
222         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
223         smp_mb();
224         do_gtod.varp = temp_varp;
225         do_gtod.var_idx = temp_idx;
226
227         ++(systemcfg->tb_update_count);
228         smp_wmb();
229         systemcfg->tb_orig_stamp = new_tb_orig_stamp;
230         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
231         smp_wmb();
232         ++(systemcfg->tb_update_count);
233 }
234
235 #ifdef CONFIG_SMP
236 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
237 {
238         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
239
240         if (in_lock_functions(pc))
241                 return regs->link;
242
243         return pc;
244 }
245 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
246 #endif
247
248 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
249
250 /* 
251  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
252  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
253  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
254  */
255
256 static void iSeries_tb_recal(void)
257 {
258         struct div_result divres;
259         unsigned long titan, tb;
260         tb = get_tb();
261         titan = HvCallXm_loadTod();
262         if ( iSeries_recal_titan ) {
263                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
264                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
265                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
266                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
267                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
268                 char sign = '+';                
269                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
270                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
271
272                 if ( tick_diff < 0 ) {
273                         tick_diff = -tick_diff;
274                         sign = '-';
275                 }
276                 if ( tick_diff ) {
277                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
278                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
279                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
280                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
281                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
282                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
283                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
284                                 tb_to_xs = divres.result_low;
285                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
286                                 systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
287                                 systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
288                         }
289                         else {
290                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
291                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
292                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
293                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
294                         }
295                 }
296         }
297         iSeries_recal_titan = titan;
298         iSeries_recal_tb = tb;
299 }
300 #endif
301
302 /*
303  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
304  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
305  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
306  * decrementer is less than the current value in the hardware
307  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
308  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
309  * call will not be needed)
310  */
311
312 unsigned long tb_last_stamp __cacheline_aligned_in_smp;
313
314 /*
315  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
316  * with interrupts disabled.
317  */
318 int timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
319 {
320         int next_dec;
321         unsigned long cur_tb;
322         struct paca_struct *lpaca = get_paca();
323         unsigned long cpu = smp_processor_id();
324
325         irq_enter();
326
327         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
328
329         lpaca->lppaca.int_dword.fields.decr_int = 0;
330
331         while (lpaca->next_jiffy_update_tb <= (cur_tb = get_tb())) {
332                 /*
333                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
334                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
335                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
336                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
337                  * is the case.
338                  */
339                 if (!cpu_is_offline(cpu))
340                         update_process_times(user_mode(regs));
341                 /*
342                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
343                  * should have been fixed up by now.
344                  */
345                 if (cpu == boot_cpuid) {
346                         write_seqlock(&xtime_lock);
347                         tb_last_stamp = lpaca->next_jiffy_update_tb;
348                         timer_recalc_offset(lpaca->next_jiffy_update_tb);
349                         do_timer(regs);
350                         timer_sync_xtime(lpaca->next_jiffy_update_tb);
351                         timer_check_rtc();
352                         write_sequnlock(&xtime_lock);
353                         if ( adjusting_time && (time_adjust == 0) )
354                                 ppc_adjtimex();
355                 }
356                 lpaca->next_jiffy_update_tb += tb_ticks_per_jiffy;
357         }
358         
359         next_dec = lpaca->next_jiffy_update_tb - cur_tb;
360         if (next_dec > lpaca->default_decr)
361                 next_dec = lpaca->default_decr;
362         set_dec(next_dec);
363
364 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
365         if (hvlpevent_is_pending())
366                 process_hvlpevents(regs);
367 #endif
368
369         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
370         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
371                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
372                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
373         }
374
375         irq_exit();
376
377         return 1;
378 }
379
380 /*
381  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
382  *
383  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
384  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
385  * are 64-bit unsigned numbers.
386  */
387 unsigned long long sched_clock(void)
388 {
389         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
390 }
391
392 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
393 {
394         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
395         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
396         unsigned long flags;
397         unsigned long delta_xsec;
398         long int tb_delta;
399         unsigned long new_xsec;
400
401         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
402                 return -EINVAL;
403
404         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
405         /* Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
406          * stepped under NTP, the RTC will be update after STA_UNSYNC
407          * is cleared. Tool like clock/hwclock either copy the RTC
408          * to the system time, in which case there is no point in writing
409          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
410          * settimeofday to perform this operation.
411          */
412 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
413         if ( first_settimeofday ) {
414                 iSeries_tb_recal();
415                 first_settimeofday = 0;
416         }
417 #endif
418         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
419         tb_delta += (jiffies - wall_jiffies) * tb_ticks_per_jiffy;
420
421         new_nsec -= tb_delta / tb_ticks_per_usec / 1000;
422
423         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
424         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
425
426         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
427         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
428
429         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
430          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
431          */
432         last_rtc_update = new_sec - 658;
433
434         ntp_clear();
435
436         delta_xsec = mulhdu( (tb_last_stamp-do_gtod.varp->tb_orig_stamp),
437                              do_gtod.varp->tb_to_xs );
438
439         new_xsec = (new_nsec * XSEC_PER_SEC) / NSEC_PER_SEC;
440         new_xsec += new_sec * XSEC_PER_SEC;
441         if ( new_xsec > delta_xsec ) {
442                 do_gtod.varp->stamp_xsec = new_xsec - delta_xsec;
443                 systemcfg->stamp_xsec = new_xsec - delta_xsec;
444         }
445         else {
446                 /* This is only for the case where the user is setting the time
447                  * way back to a time such that the boot time would have been
448                  * before 1970 ... eg. we booted ten days ago, and we are setting
449                  * the time to Jan 5, 1970 */
450                 do_gtod.varp->stamp_xsec = new_xsec;
451                 do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
452                 systemcfg->stamp_xsec = new_xsec;
453                 systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
454         }
455
456         systemcfg->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
457         systemcfg->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
458
459         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
460         clock_was_set();
461         return 0;
462 }
463
464 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
465
466 #if defined(CONFIG_PPC_PSERIES) || defined(CONFIG_PPC_MAPLE) || defined(CONFIG_PPC_BPA)
467 void __init generic_calibrate_decr(void)
468 {
469         struct device_node *cpu;
470         struct div_result divres;
471         unsigned int *fp;
472         int node_found;
473
474         /*
475          * The cpu node should have a timebase-frequency property
476          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
477          */
478         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
479
480         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
481         node_found = 0;
482         if (cpu != 0) {
483                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
484                                                   NULL);
485                 if (fp != 0) {
486                         node_found = 1;
487                         ppc_tb_freq = *fp;
488                 }
489         }
490         if (!node_found)
491                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
492                                 "(not found)\n");
493
494         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
495         node_found = 0;
496         if (cpu != 0) {
497                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
498                                                   NULL);
499                 if (fp != 0) {
500                         node_found = 1;
501                         ppc_proc_freq = *fp;
502                 }
503         }
504         if (!node_found)
505                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
506                                 "(not found)\n");
507
508         of_node_put(cpu);
509
510         printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
511                ppc_tb_freq/1000000, ppc_tb_freq%1000000);
512         printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
513                ppc_proc_freq/1000000, ppc_proc_freq%1000000);
514
515         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
516         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
517         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
518         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
519         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &divres);
520         tb_to_xs = divres.result_low;
521
522         setup_default_decr();
523 }
524 #endif
525
526 void __init time_init(void)
527 {
528         /* This function is only called on the boot processor */
529         unsigned long flags;
530         struct rtc_time tm;
531         struct div_result res;
532         unsigned long scale, shift;
533
534         ppc_md.calibrate_decr();
535
536         /*
537          * Compute scale factor for sched_clock.
538          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
539          * which is the timebase frequency.
540          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
541          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
542          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
543          * giving us the scale factor and shift count to use in
544          * sched_clock().
545          */
546         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
547         scale = res.result_low;
548         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
549                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
550                 res.result_high >>= 1;
551         }
552         tb_to_ns_scale = scale;
553         tb_to_ns_shift = shift;
554
555 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
556         if (!piranha_simulator)
557 #endif
558                 ppc_md.get_boot_time(&tm);
559
560         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
561         xtime.tv_sec = mktime(tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday,
562                               tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
563         tb_last_stamp = get_tb();
564         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
565         do_gtod.var_idx = 0;
566         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
567         get_paca()->next_jiffy_update_tb = tb_last_stamp + tb_ticks_per_jiffy;
568         do_gtod.varp->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
569         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
570         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
571         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
572         systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
573         systemcfg->tb_update_count = 0;
574         systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
575         systemcfg->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
576         systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
577
578         time_freq = 0;
579
580         xtime.tv_nsec = 0;
581         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
582         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
583                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
584         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
585
586         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
587         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
588 }
589
590 /* 
591  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
592  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized 
593  * with ntpd.
594  *
595  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to 
596  * adjust the frequency.
597  */
598
599 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
600
601 void ppc_adjtimex(void)
602 {
603         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec, new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
604         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
605         long delta_freq, ltemp;
606         struct div_result divres; 
607         unsigned long flags;
608         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
609         unsigned temp_idx;
610         long singleshot_ppm = 0;
611
612         /* Compute parts per million frequency adjustment to accomplish the time adjustment
613            implied by time_offset to be applied over the elapsed time indicated by time_constant.
614            Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq. */
615         if ( time_offset < 0 ) {
616                 ltemp = -time_offset;
617                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
618                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
619                 ltemp = -ltemp;
620         }
621         else {
622                 ltemp = time_offset;
623                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
624                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
625         }
626         
627         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
628         if ( time_adjust ) {
629 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
630                 printk("ppc_adjtimex: ");
631                 if ( adjusting_time == 0 )
632                         printk("starting ");
633                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
634 #endif  
635         
636                 adjusting_time = 1;
637                 
638                 /* Compute parts per million frequency adjustment to match time_adjust */
639                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;  
640                 /*
641                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
642                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
643                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
644                  */
645                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
646                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */ 
647                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
648                 if ( time_adjust < 0 )
649                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
650         }
651         else {
652 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
653                 if ( adjusting_time )
654                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
655 #endif
656                 adjusting_time = 0;
657         }
658         
659         /* Add up all of the frequency adjustments */
660         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
661         
662         /* Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on the frequency adjustment */
663         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
664         if ( delta_freq < 0 ) {
665                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
666                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
667         }
668         else {
669                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
670                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
671         }
672         
673 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
674         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
675         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
676 #endif
677                                 
678         /* Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to microseconds and a new value of 
679            stamp_xsec which is the time (in 1/2^20 second units) corresponding to tb_orig_stamp.  This 
680            new value of stamp_xsec compensates for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
681            which guarantees that the current time remains the same */ 
682         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
683         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
684         div128_by_32( 1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres );
685         new_tb_to_xs = divres.result_low;
686         new_xsec = mulhdu( tb_ticks, new_tb_to_xs );
687
688         old_xsec = mulhdu( tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs );
689         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
690
691         /* There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no lock is needed to access and use these
692            values in do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a reasonable time elapses between
693            changes, there will never be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute between updates */
694
695         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
696         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
697
698         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
699         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
700         temp_varp->tb_orig_stamp = do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
701         smp_mb();
702         do_gtod.varp = temp_varp;
703         do_gtod.var_idx = temp_idx;
704
705         /*
706          * tb_update_count is used to allow the problem state gettimeofday code
707          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
708          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
709          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
710          * the two values of tb_update_count match and are even then the
711          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
712          * loops back and reads them again until this criteria is met.
713          */
714         ++(systemcfg->tb_update_count);
715         smp_wmb();
716         systemcfg->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
717         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
718         smp_wmb();
719         ++(systemcfg->tb_update_count);
720
721         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
722
723 }
724
725
726 #define TICK_SIZE tick
727 #define FEBRUARY        2
728 #define STARTOFTIME     1970
729 #define SECDAY          86400L
730 #define SECYR           (SECDAY * 365)
731 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0)
732 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
733 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
734
735 static int month_days[12] = {
736         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
737 };
738
739 /*
740  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
741  */
742 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
743 {
744         int leapsToDate;
745         int lastYear;
746         int day;
747         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
748
749         lastYear=tm->tm_year-1;
750
751         /*
752          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
753          */
754         leapsToDate = lastYear/4 - lastYear/100 + lastYear/400;
755
756         /*
757          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
758          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
759          *
760          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 will be
761          */
762         if((tm->tm_year%4==0) &&
763            ((tm->tm_year%100!=0) || (tm->tm_year%400==0)) &&
764            (tm->tm_mon>2))
765         {
766                 /*
767                  * We are past Feb. 29 in a leap year
768                  */
769                 day=1;
770         }
771         else
772         {
773                 day=0;
774         }
775
776         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
777                    tm->tm_mday;
778
779         tm->tm_wday=day%7;
780 }
781
782 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
783 {
784         register int    i;
785         register long   hms, day;
786
787         day = tim / SECDAY;
788         hms = tim % SECDAY;
789
790         /* Hours, minutes, seconds are easy */
791         tm->tm_hour = hms / 3600;
792         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
793         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
794
795         /* Number of years in days */
796         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
797                 day -= days_in_year(i);
798         tm->tm_year = i;
799
800         /* Number of months in days left */
801         if (leapyear(tm->tm_year))
802                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
803         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
804                 day -= days_in_month(i);
805         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
806         tm->tm_mon = i;
807
808         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
809         tm->tm_mday = day + 1;
810
811         /*
812          * Determine the day of week
813          */
814         GregorianDay(tm);
815 }
816
817 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
818 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
819  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
820  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
821  * is optimistic considering the stability of most processor clock
822  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
823  * is measured but does not harm.
824  */
825 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale) {
826         unsigned mlt=0, tmp, err;
827         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
828          * but safe and compact method to find the multiplier.
829          */
830   
831         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
832                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale) mlt|=tmp;
833         }
834   
835         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
836          * A side effect of this is that if outscale is too large
837          * the returned value will be zero.
838          * Many corner cases have been checked and seem to work,
839          * some might have been forgotten in the test however.
840          */
841   
842         err = inscale*(mlt+1);
843         if (err <= inscale/2) mlt++;
844         return mlt;
845   }
846
847 /*
848  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
849  * result.
850  */
851
852 void div128_by_32( unsigned long dividend_high, unsigned long dividend_low,
853                    unsigned divisor, struct div_result *dr )
854 {
855         unsigned long a,b,c,d, w,x,y,z, ra,rb,rc;
856
857         a = dividend_high >> 32;
858         b = dividend_high & 0xffffffff;
859         c = dividend_low >> 32;
860         d = dividend_low & 0xffffffff;
861
862         w = a/divisor;
863         ra = (a - (w * divisor)) << 32;
864
865         x = (ra + b)/divisor;
866         rb = ((ra + b) - (x * divisor)) << 32;
867
868         y = (rb + c)/divisor;
869         rc = ((rb + c) - (y * divisor)) << 32;
870
871         z = (rc + d)/divisor;
872
873         dr->result_high = (w << 32) + x;
874         dr->result_low  = (y << 32) + z;
875
876 }
877