[PATCH] powerpc: Merge vdso's and add vdso support to 32 bits kernel
[linux-2.6.git] / arch / powerpc / kernel / time.c
1 /*
2  * Common time routines among all ppc machines.
3  *
4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
8  *
9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
13  * on SMP then, nap and doze are OK).
14  * 
15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
17  *
18  * TODO (not necessarily in this file):
19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
20  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
21  * against the Titan chip's clock.)
22  * - for astronomical applications: add a new function to get
23  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
24  * a new timestamp format and a good name.
25  *
26  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
27  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
28  *
29  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
30  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
31  *      as published by the Free Software Foundation; either version
32  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
33  */
34
35 #include <linux/config.h>
36 #include <linux/errno.h>
37 #include <linux/module.h>
38 #include <linux/sched.h>
39 #include <linux/kernel.h>
40 #include <linux/param.h>
41 #include <linux/string.h>
42 #include <linux/mm.h>
43 #include <linux/interrupt.h>
44 #include <linux/timex.h>
45 #include <linux/kernel_stat.h>
46 #include <linux/time.h>
47 #include <linux/init.h>
48 #include <linux/profile.h>
49 #include <linux/cpu.h>
50 #include <linux/security.h>
51 #include <linux/percpu.h>
52 #include <linux/rtc.h>
53
54 #include <asm/io.h>
55 #include <asm/processor.h>
56 #include <asm/nvram.h>
57 #include <asm/cache.h>
58 #include <asm/machdep.h>
59 #include <asm/uaccess.h>
60 #include <asm/time.h>
61 #include <asm/prom.h>
62 #include <asm/irq.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #include <asm/smp.h>
65 #include <asm/vdso_datapage.h>
66 #ifdef CONFIG_PPC64
67 #include <asm/firmware.h>
68 #endif
69 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
70 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
71 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
72 #endif
73 #include <asm/smp.h>
74
75 /* keep track of when we need to update the rtc */
76 time_t last_rtc_update;
77 extern int piranha_simulator;
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 u64 tb_to_xs;
101 unsigned tb_to_us;
102 unsigned long processor_freq;
103 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
104 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
105
106 u64 tb_to_ns_scale;
107 unsigned tb_to_ns_shift;
108
109 struct gettimeofday_struct do_gtod;
110
111 extern unsigned long wall_jiffies;
112
113 extern struct timezone sys_tz;
114 static long timezone_offset;
115
116 void ppc_adjtimex(void);
117
118 static unsigned adjusting_time = 0;
119
120 unsigned long ppc_proc_freq;
121 unsigned long ppc_tb_freq;
122
123 u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
124 unsigned long tb_last_stamp;
125
126 /*
127  * Note that on ppc32 this only stores the bottom 32 bits of
128  * the timebase value, but that's enough to tell when a jiffy
129  * has passed.
130  */
131 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, last_jiffy);
132
133 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
134 {
135         /*
136          * update the rtc when needed, this should be performed on the
137          * right fraction of a second. Half or full second ?
138          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
139          * Note that this update is basically only used through 
140          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
141          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
142          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
143          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
144          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
145          * resolution timers and decoupling time management from timer
146          * interrupts. This is also wrong on the clocks
147          * which require being written at the half second boundary.
148          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
149          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
150          */
151         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
152             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
153             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ &&
154             jiffies - wall_jiffies == 1) {
155                 struct rtc_time tm;
156                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
157                 tm.tm_year -= 1900;
158                 tm.tm_mon -= 1;
159                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
160                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
161                 else
162                         /* Try again one minute later */
163                         last_rtc_update += 60;
164         }
165 }
166
167 /*
168  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
169  */
170 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, u64 tb_val)
171 {
172         unsigned long sec, usec;
173         u64 tb_ticks, xsec;
174         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
175         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
176
177         /*
178          * These calculations are faster (gets rid of divides)
179          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
180          * The conversion to microseconds at the end is done
181          * without a divide (and in fact, without a multiply)
182          */
183         temp_varp = do_gtod.varp;
184         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
185         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
186         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
187         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
188         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
189         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
190         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
191
192         tv->tv_sec = sec;
193         tv->tv_usec = usec;
194 }
195
196 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
197 {
198         if (__USE_RTC()) {
199                 /* do this the old way */
200                 unsigned long flags, seq;
201                 unsigned int sec, nsec, usec, lost;
202
203                 do {
204                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
205                         sec = xtime.tv_sec;
206                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_stamp);
207                         lost = jiffies - wall_jiffies;
208                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
209                 usec = nsec / 1000 + lost * (1000000 / HZ);
210                 while (usec >= 1000000) {
211                         usec -= 1000000;
212                         ++sec;
213                 }
214                 tv->tv_sec = sec;
215                 tv->tv_usec = usec;
216                 return;
217         }
218         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
219 }
220
221 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
222
223 /* Synchronize xtime with do_gettimeofday */ 
224
225 static inline void timer_sync_xtime(unsigned long cur_tb)
226 {
227 #ifdef CONFIG_PPC64
228         /* why do we do this? */
229         struct timeval my_tv;
230
231         __do_gettimeofday(&my_tv, cur_tb);
232
233         if (xtime.tv_sec <= my_tv.tv_sec) {
234                 xtime.tv_sec = my_tv.tv_sec;
235                 xtime.tv_nsec = my_tv.tv_usec * 1000;
236         }
237 #endif
238 }
239
240 /*
241  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
242  * lock is needed to access and use these values in
243  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
244  * reasonable time elapses between changes, there will never
245  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
246  * between updates.
247  */
248 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
249                                u64 new_tb_to_xs)
250 {
251         unsigned temp_idx;
252         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
253
254         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
255         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
256
257         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
258         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
259         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
260         smp_mb();
261         do_gtod.varp = temp_varp;
262         do_gtod.var_idx = temp_idx;
263
264         /*
265          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
266          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
267          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
268          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
269          * the two values of tb_update_count match and are even then the
270          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
271          * loops back and reads them again until this criteria is met.
272          */
273         ++(vdso_data->tb_update_count);
274         smp_wmb();
275         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
276         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
277         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
278         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
279         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
280         smp_wmb();
281         ++(vdso_data->tb_update_count);
282 }
283
284 /*
285  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
286  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
287  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
288  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
289  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
290  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
291  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
292  * the syscall
293  */
294 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
295 {
296         unsigned long offset;
297         u64 new_stamp_xsec;
298
299         if (__USE_RTC())
300                 return;
301         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
302         if ((offset & 0x80000000u) == 0)
303                 return;
304         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec
305                 + mulhdu(offset, do_gtod.varp->tb_to_xs);
306         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
307 }
308
309 #ifdef CONFIG_SMP
310 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
311 {
312         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
313
314         if (in_lock_functions(pc))
315                 return regs->link;
316
317         return pc;
318 }
319 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
320 #endif
321
322 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
323
324 /* 
325  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
326  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
327  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
328  */
329
330 static void iSeries_tb_recal(void)
331 {
332         struct div_result divres;
333         unsigned long titan, tb;
334         tb = get_tb();
335         titan = HvCallXm_loadTod();
336         if ( iSeries_recal_titan ) {
337                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
338                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
339                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
340                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
341                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
342                 char sign = '+';                
343                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
344                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
345
346                 if ( tick_diff < 0 ) {
347                         tick_diff = -tick_diff;
348                         sign = '-';
349                 }
350                 if ( tick_diff ) {
351                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
352                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
353                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
354                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
355                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
356                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
357                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
358                                 tb_to_xs = divres.result_low;
359                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
360                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
361                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
362                         }
363                         else {
364                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
365                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
366                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
367                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
368                         }
369                 }
370         }
371         iSeries_recal_titan = titan;
372         iSeries_recal_tb = tb;
373 }
374 #endif
375
376 /*
377  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
378  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
379  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
380  * decrementer is less than the current value in the hardware
381  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
382  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
383  * call will not be needed)
384  */
385
386 /*
387  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
388  * with interrupts disabled.
389  */
390 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
391 {
392         int next_dec;
393         int cpu = smp_processor_id();
394         unsigned long ticks;
395
396 #ifdef CONFIG_PPC32
397         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
398                 do_IRQ(regs);
399 #endif
400
401         irq_enter();
402
403         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
404
405 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
406         get_paca()->lppaca.int_dword.fields.decr_int = 0;
407 #endif
408
409         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
410                >= tb_ticks_per_jiffy) {
411                 /* Update last_jiffy */
412                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
413                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
414                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
415                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
416
417                 /*
418                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
419                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
420                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
421                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
422                  * is the case.
423                  */
424                 if (!cpu_is_offline(cpu))
425                         update_process_times(user_mode(regs));
426
427                 /*
428                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
429                  * should have been fixed up by now.
430                  */
431                 if (cpu != boot_cpuid)
432                         continue;
433
434                 write_seqlock(&xtime_lock);
435                 tb_last_jiffy += tb_ticks_per_jiffy;
436                 tb_last_stamp = per_cpu(last_jiffy, cpu);
437                 timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
438                 do_timer(regs);
439                 timer_sync_xtime(tb_last_jiffy);
440                 timer_check_rtc();
441                 write_sequnlock(&xtime_lock);
442                 if (adjusting_time && (time_adjust == 0))
443                         ppc_adjtimex();
444         }
445         
446         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
447         set_dec(next_dec);
448
449 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
450         if (hvlpevent_is_pending())
451                 process_hvlpevents(regs);
452 #endif
453
454 #ifdef CONFIG_PPC64
455         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
456         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
457                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
458                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
459         }
460 #endif
461
462         irq_exit();
463 }
464
465 void wakeup_decrementer(void)
466 {
467         int i;
468
469         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
470         /*
471          * We don't expect this to be called on a machine with a 601,
472          * so using get_tbl is fine.
473          */
474         tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
475         for_each_cpu(i)
476                 per_cpu(last_jiffy, i) = tb_last_stamp;
477 }
478
479 #ifdef CONFIG_SMP
480 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
481 {
482         int i;
483         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
484         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
485
486         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
487         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
488         for_each_cpu(i) {
489                 if (i != boot_cpuid) {
490                         previous_tb += offset;
491                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
492                 }
493         }
494 }
495 #endif
496
497 /*
498  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
499  *
500  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
501  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
502  * are 64-bit unsigned numbers.
503  */
504 unsigned long long sched_clock(void)
505 {
506         if (__USE_RTC())
507                 return get_rtc();
508         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
509 }
510
511 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
512 {
513         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
514         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
515         unsigned long flags;
516         long int tb_delta;
517         u64 new_xsec, tb_delta_xs;
518
519         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
520                 return -EINVAL;
521
522         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
523
524         /*
525          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
526          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
527          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
528          * to the system time, in which case there is no point in writing
529          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
530          * settimeofday to perform this operation.
531          */
532 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
533         if (first_settimeofday) {
534                 iSeries_tb_recal();
535                 first_settimeofday = 0;
536         }
537 #endif
538         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
539         tb_delta += (jiffies - wall_jiffies) * tb_ticks_per_jiffy;
540         tb_delta_xs = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs);
541
542         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
543         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
544
545         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
546         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
547
548         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
549          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
550          */
551         last_rtc_update = new_sec - 658;
552
553         ntp_clear();
554
555         new_xsec = 0;
556         if (new_nsec != 0) {
557                 new_xsec = (u64)new_nsec * XSEC_PER_SEC;
558                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
559         }
560         new_xsec += (u64)new_sec * XSEC_PER_SEC - tb_delta_xs;
561         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
562
563         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
564         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
565
566         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
567         clock_was_set();
568         return 0;
569 }
570
571 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
572
573 void __init generic_calibrate_decr(void)
574 {
575         struct device_node *cpu;
576         unsigned int *fp;
577         int node_found;
578
579         /*
580          * The cpu node should have a timebase-frequency property
581          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
582          */
583         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
584
585         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
586         node_found = 0;
587         if (cpu != 0) {
588                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
589                                                   NULL);
590                 if (fp != 0) {
591                         node_found = 1;
592                         ppc_tb_freq = *fp;
593                 }
594         }
595         if (!node_found)
596                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
597                                 "(not found)\n");
598
599         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
600         node_found = 0;
601         if (cpu != 0) {
602                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
603                                                   NULL);
604                 if (fp != 0) {
605                         node_found = 1;
606                         ppc_proc_freq = *fp;
607                 }
608         }
609 #ifdef CONFIG_BOOKE
610         /* Set the time base to zero */
611         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
612         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
613
614         /* Clear any pending timer interrupts */
615         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
616
617         /* Enable decrementer interrupt */
618         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
619 #endif
620         if (!node_found)
621                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
622                                 "(not found)\n");
623
624         of_node_put(cpu);
625 }
626
627 unsigned long get_boot_time(void)
628 {
629         struct rtc_time tm;
630
631         if (ppc_md.get_boot_time)
632                 return ppc_md.get_boot_time();
633         if (!ppc_md.get_rtc_time)
634                 return 0;
635         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
636         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
637                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
638 }
639
640 /* This function is only called on the boot processor */
641 void __init time_init(void)
642 {
643         unsigned long flags;
644         unsigned long tm = 0;
645         struct div_result res;
646         u64 scale;
647         unsigned shift;
648
649         if (ppc_md.time_init != NULL)
650                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
651
652         if (__USE_RTC()) {
653                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
654                 ppc_tb_freq = 1000000000;
655                 tb_last_stamp = get_rtcl();
656                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
657         } else {
658                 /* Normal PowerPC with timebase register */
659                 ppc_md.calibrate_decr();
660                 printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
661                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
662                 printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
663                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
664                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
665         }
666
667         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
668         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
669         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
670         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
671         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
672         tb_to_xs = res.result_low;
673
674 #ifdef CONFIG_PPC64
675         get_paca()->default_decr = tb_ticks_per_jiffy;
676 #endif
677
678         /*
679          * Compute scale factor for sched_clock.
680          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
681          * which is the timebase frequency.
682          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
683          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
684          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
685          * giving us the scale factor and shift count to use in
686          * sched_clock().
687          */
688         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
689         scale = res.result_low;
690         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
691                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
692                 res.result_high >>= 1;
693         }
694         tb_to_ns_scale = scale;
695         tb_to_ns_shift = shift;
696
697 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
698         if (!piranha_simulator)
699 #endif
700                 tm = get_boot_time();
701
702         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
703         xtime.tv_sec = tm;
704         xtime.tv_nsec = 0;
705         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
706         do_gtod.var_idx = 0;
707         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
708         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
709         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
710         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
711         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
712         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
713
714         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
715         vdso_data->tb_update_count = 0;
716         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
717         vdso_data->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
718         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
719
720         time_freq = 0;
721
722         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
723         if (timezone_offset) {
724                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
725                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
726                 xtime.tv_sec -= timezone_offset;
727         }
728
729         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
730         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
731                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
732         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
733
734         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
735         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
736 }
737
738 /* 
739  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
740  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized 
741  * with ntpd.
742  *
743  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to 
744  * adjust the frequency.
745  */
746
747 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
748
749 void ppc_adjtimex(void)
750 {
751 #ifdef CONFIG_PPC64
752         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec,
753                 new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
754         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
755         long delta_freq, ltemp;
756         struct div_result divres; 
757         unsigned long flags;
758         long singleshot_ppm = 0;
759
760         /*
761          * Compute parts per million frequency adjustment to
762          * accomplish the time adjustment implied by time_offset to be
763          * applied over the elapsed time indicated by time_constant.
764          * Use SHIFT_USEC to get it into the same units as
765          * time_freq.
766          */
767         if ( time_offset < 0 ) {
768                 ltemp = -time_offset;
769                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
770                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
771                 ltemp = -ltemp;
772         } else {
773                 ltemp = time_offset;
774                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
775                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
776         }
777         
778         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
779         if ( time_adjust ) {
780 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
781                 printk("ppc_adjtimex: ");
782                 if ( adjusting_time == 0 )
783                         printk("starting ");
784                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
785 #endif  
786         
787                 adjusting_time = 1;
788                 
789                 /*
790                  * Compute parts per million frequency adjustment
791                  * to match time_adjust
792                  */
793                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;  
794                 /*
795                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
796                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
797                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
798                  */
799                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
800                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */
801                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
802                 if ( time_adjust < 0 )
803                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
804         }
805         else {
806 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
807                 if ( adjusting_time )
808                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
809 #endif
810                 adjusting_time = 0;
811         }
812         
813         /* Add up all of the frequency adjustments */
814         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
815         
816         /*
817          * Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on
818          * the frequency adjustment
819          */
820         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
821         if ( delta_freq < 0 ) {
822                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
823                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
824         }
825         else {
826                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
827                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
828         }
829         
830 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
831         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
832         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
833 #endif
834
835         /*
836          * Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to
837          * microseconds) and a new value of stamp_xsec which is the
838          * time (in 1/2^20 second units) corresponding to
839          * tb_orig_stamp.  This new value of stamp_xsec compensates
840          * for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
841          * which guarantees that the current time remains the same.
842          */
843         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
844         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
845         div128_by_32(1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres);
846         new_tb_to_xs = divres.result_low;
847         new_xsec = mulhdu(tb_ticks, new_tb_to_xs);
848
849         old_xsec = mulhdu(tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs);
850         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
851
852         update_gtod(do_gtod.varp->tb_orig_stamp, new_stamp_xsec, new_tb_to_xs);
853
854         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
855 #endif /* CONFIG_PPC64 */
856 }
857
858
859 #define FEBRUARY        2
860 #define STARTOFTIME     1970
861 #define SECDAY          86400L
862 #define SECYR           (SECDAY * 365)
863 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
864                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
865 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
866 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
867
868 static int month_days[12] = {
869         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
870 };
871
872 /*
873  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
874  */
875 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
876 {
877         int leapsToDate;
878         int lastYear;
879         int day;
880         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
881
882         lastYear = tm->tm_year - 1;
883
884         /*
885          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
886          */
887         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
888
889         /*
890          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
891          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
892          *
893          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
894          */
895         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
896
897         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
898                    tm->tm_mday;
899
900         tm->tm_wday = day % 7;
901 }
902
903 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
904 {
905         register int    i;
906         register long   hms, day;
907
908         day = tim / SECDAY;
909         hms = tim % SECDAY;
910
911         /* Hours, minutes, seconds are easy */
912         tm->tm_hour = hms / 3600;
913         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
914         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
915
916         /* Number of years in days */
917         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
918                 day -= days_in_year(i);
919         tm->tm_year = i;
920
921         /* Number of months in days left */
922         if (leapyear(tm->tm_year))
923                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
924         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
925                 day -= days_in_month(i);
926         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
927         tm->tm_mon = i;
928
929         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
930         tm->tm_mday = day + 1;
931
932         /*
933          * Determine the day of week
934          */
935         GregorianDay(tm);
936 }
937
938 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
939 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
940  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
941  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
942  * is optimistic considering the stability of most processor clock
943  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
944  * is measured but does not harm.
945  */
946 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
947 {
948         unsigned mlt=0, tmp, err;
949         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
950          * but safe and compact method to find the multiplier.
951          */
952   
953         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
954                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
955                         mlt |= tmp;
956         }
957   
958         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
959          * A side effect of this is that if outscale is too large
960          * the returned value will be zero.
961          * Many corner cases have been checked and seem to work,
962          * some might have been forgotten in the test however.
963          */
964   
965         err = inscale * (mlt+1);
966         if (err <= inscale/2)
967                 mlt++;
968         return mlt;
969 }
970
971 /*
972  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
973  * result.
974  */
975 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
976                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
977 {
978         unsigned long a, b, c, d;
979         unsigned long w, x, y, z;
980         u64 ra, rb, rc;
981
982         a = dividend_high >> 32;
983         b = dividend_high & 0xffffffff;
984         c = dividend_low >> 32;
985         d = dividend_low & 0xffffffff;
986
987         w = a / divisor;
988         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
989
990         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
991         x = ra;
992
993         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
994         y = rb;
995
996         do_div(rc, divisor);
997         z = rc;
998
999         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1000         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1001
1002 }