Merge branch 'timers-for-linus-urgent' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/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/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 #include <linux/irq.h>
55 #include <linux/delay.h>
56 #include <linux/perf_event.h>
57 #include <asm/trace.h>
58
59 #include <asm/io.h>
60 #include <asm/processor.h>
61 #include <asm/nvram.h>
62 #include <asm/cache.h>
63 #include <asm/machdep.h>
64 #include <asm/uaccess.h>
65 #include <asm/time.h>
66 #include <asm/prom.h>
67 #include <asm/irq.h>
68 #include <asm/div64.h>
69 #include <asm/smp.h>
70 #include <asm/vdso_datapage.h>
71 #include <asm/firmware.h>
72 #include <asm/cputime.h>
73 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
74 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
75 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
76 #endif
77
78 /* powerpc clocksource/clockevent code */
79
80 #include <linux/clockchips.h>
81 #include <linux/clocksource.h>
82
83 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *);
84 static struct clocksource clocksource_rtc = {
85         .name         = "rtc",
86         .rating       = 400,
87         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
88         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
89         .shift        = 22,
90         .mult         = 0,      /* To be filled in */
91         .read         = rtc_read,
92 };
93
94 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *);
95 static struct clocksource clocksource_timebase = {
96         .name         = "timebase",
97         .rating       = 400,
98         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
99         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
100         .shift        = 22,
101         .mult         = 0,      /* To be filled in */
102         .read         = timebase_read,
103 };
104
105 #define DECREMENTER_MAX 0x7fffffff
106
107 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
108                                       struct clock_event_device *dev);
109 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
110                                  struct clock_event_device *dev);
111
112 static struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
113        .name           = "decrementer",
114        .rating         = 200,
115        .shift          = 0,     /* To be filled in */
116        .mult           = 0,     /* To be filled in */
117        .irq            = 0,
118        .set_next_event = decrementer_set_next_event,
119        .set_mode       = decrementer_set_mode,
120        .features       = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
121 };
122
123 struct decrementer_clock {
124         struct clock_event_device event;
125         u64 next_tb;
126 };
127
128 static DEFINE_PER_CPU(struct decrementer_clock, decrementers);
129
130 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
131 static unsigned long __initdata iSeries_recal_titan;
132 static signed long __initdata iSeries_recal_tb;
133
134 /* Forward declaration is only needed for iSereis compiles */
135 static void __init clocksource_init(void);
136 #endif
137
138 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
139
140 #ifdef CONFIG_PPC64
141 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
142 #else
143 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
144 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
145 #endif
146
147 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
148 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
149 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
150 unsigned long tb_ticks_per_sec;
151 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
152 u64 tb_to_xs;
153 unsigned tb_to_us;
154
155 #define TICKLEN_SCALE   NTP_SCALE_SHIFT
156 static u64 last_tick_len;       /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
157 static u64 ticklen_to_xs;       /* 0.64 fraction */
158
159 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
160    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
161 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
162
163 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
164 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
165
166 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
167 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
168 static unsigned long boot_tb __read_mostly;
169
170 extern struct timezone sys_tz;
171 static long timezone_offset;
172
173 unsigned long ppc_proc_freq;
174 EXPORT_SYMBOL(ppc_proc_freq);
175 unsigned long ppc_tb_freq;
176
177 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
178 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
179
180 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
181 /*
182  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
183  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
184  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
185  */
186 u64 __cputime_jiffies_factor;
187 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
188 u64 __cputime_msec_factor;
189 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
190 u64 __cputime_sec_factor;
191 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
192 u64 __cputime_clockt_factor;
193 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
194 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_last_delta);
195 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_scaled_last_delta);
196
197 cputime_t cputime_one_jiffy;
198
199 static void calc_cputime_factors(void)
200 {
201         struct div_result res;
202
203         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
204         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
205         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
206         __cputime_msec_factor = res.result_low;
207         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
208         __cputime_sec_factor = res.result_low;
209         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
210         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
211 }
212
213 /*
214  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
215  */
216 static u64 read_purr(void)
217 {
218         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
219                 return mfspr(SPRN_PURR);
220         return mftb();
221 }
222
223 /*
224  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the purr
225  */
226 static u64 read_spurr(u64 purr)
227 {
228         /*
229          * cpus without PURR won't have a SPURR
230          * We already know the former when we use this, so tell gcc
231          */
232         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR) && cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
233                 return mfspr(SPRN_SPURR);
234         return purr;
235 }
236
237 /*
238  * Account time for a transition between system, hard irq
239  * or soft irq state.
240  */
241 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
242 {
243         u64 now, nowscaled, delta, deltascaled, sys_time;
244         unsigned long flags;
245
246         local_irq_save(flags);
247         now = read_purr();
248         nowscaled = read_spurr(now);
249         delta = now - get_paca()->startpurr;
250         deltascaled = nowscaled - get_paca()->startspurr;
251         get_paca()->startpurr = now;
252         get_paca()->startspurr = nowscaled;
253         if (!in_interrupt()) {
254                 /* deltascaled includes both user and system time.
255                  * Hence scale it based on the purr ratio to estimate
256                  * the system time */
257                 sys_time = get_paca()->system_time;
258                 if (get_paca()->user_time)
259                         deltascaled = deltascaled * sys_time /
260                              (sys_time + get_paca()->user_time);
261                 delta += sys_time;
262                 get_paca()->system_time = 0;
263         }
264         if (in_irq() || idle_task(smp_processor_id()) != tsk)
265                 account_system_time(tsk, 0, delta, deltascaled);
266         else
267                 account_idle_time(delta);
268         per_cpu(cputime_last_delta, smp_processor_id()) = delta;
269         per_cpu(cputime_scaled_last_delta, smp_processor_id()) = deltascaled;
270         local_irq_restore(flags);
271 }
272
273 /*
274  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
275  * by the exception entry and exit code to the generic process
276  * user and system time records.
277  * Must be called with interrupts disabled.
278  */
279 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
280 {
281         cputime_t utime, utimescaled;
282
283         utime = get_paca()->user_time;
284         get_paca()->user_time = 0;
285         utimescaled = cputime_to_scaled(utime);
286         account_user_time(tsk, utime, utimescaled);
287 }
288
289 /*
290  * Stuff for accounting stolen time.
291  */
292 struct cpu_purr_data {
293         int     initialized;                    /* thread is running */
294         u64     tb;                     /* last TB value read */
295         u64     purr;                   /* last PURR value read */
296         u64     spurr;                  /* last SPURR value read */
297 };
298
299 /*
300  * Each entry in the cpu_purr_data array is manipulated only by its
301  * "owner" cpu -- usually in the timer interrupt but also occasionally
302  * in process context for cpu online.  As long as cpus do not touch
303  * each others' cpu_purr_data, disabling local interrupts is
304  * sufficient to serialize accesses.
305  */
306 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
307
308 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
309 {
310         unsigned long flags;
311         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
312
313         local_irq_save(flags);
314         p->tb = get_tb_or_rtc();
315         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
316         wmb();
317         p->initialized = 1;
318         local_irq_restore(flags);
319 }
320
321 /*
322  * Called during boot when all cpus have come up.
323  */
324 void snapshot_timebases(void)
325 {
326         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
327                 return;
328         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 1);
329 }
330
331 /*
332  * Must be called with interrupts disabled.
333  */
334 void calculate_steal_time(void)
335 {
336         u64 tb, purr;
337         s64 stolen;
338         struct cpu_purr_data *pme;
339
340         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
341         if (!pme->initialized)
342                 return;         /* !CPU_FTR_PURR or early in early boot */
343         tb = mftb();
344         purr = mfspr(SPRN_PURR);
345         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
346         if (stolen > 0) {
347                 if (idle_task(smp_processor_id()) != current)
348                         account_steal_time(stolen);
349                 else
350                         account_idle_time(stolen);
351         }
352         pme->tb = tb;
353         pme->purr = purr;
354 }
355
356 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
357 /*
358  * Must be called before the cpu is added to the online map when
359  * a cpu is being brought up at runtime.
360  */
361 static void snapshot_purr(void)
362 {
363         struct cpu_purr_data *pme;
364         unsigned long flags;
365
366         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
367                 return;
368         local_irq_save(flags);
369         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
370         pme->tb = mftb();
371         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
372         pme->initialized = 1;
373         local_irq_restore(flags);
374 }
375
376 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
377
378 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
379 #define calc_cputime_factors()
380 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
381 #endif
382
383 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
384 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
385 #endif
386
387 /*
388  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
389  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
390  */
391 void snapshot_timebase(void)
392 {
393         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb_or_rtc();
394         snapshot_purr();
395 }
396
397 void __delay(unsigned long loops)
398 {
399         unsigned long start;
400         int diff;
401
402         if (__USE_RTC()) {
403                 start = get_rtcl();
404                 do {
405                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
406                         diff = get_rtcl() - start;
407                         if (diff < 0)
408                                 diff += 1000000000;
409                 } while (diff < loops);
410         } else {
411                 start = get_tbl();
412                 while (get_tbl() - start < loops)
413                         HMT_low();
414                 HMT_medium();
415         }
416 }
417 EXPORT_SYMBOL(__delay);
418
419 void udelay(unsigned long usecs)
420 {
421         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
422 }
423 EXPORT_SYMBOL(udelay);
424
425 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
426                                u64 new_tb_to_xs)
427 {
428         /*
429          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
430          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
431          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
432          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
433          * the two values of tb_update_count match and are even then the
434          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
435          * loops back and reads them again until this criteria is met.
436          * We expect the caller to have done the first increment of
437          * vdso_data->tb_update_count already.
438          */
439         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
440         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
441         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
442         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
443         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
444         vdso_data->stamp_xtime = xtime;
445         smp_wmb();
446         ++(vdso_data->tb_update_count);
447 }
448
449 #ifdef CONFIG_SMP
450 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
451 {
452         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
453
454         if (in_lock_functions(pc))
455                 return regs->link;
456
457         return pc;
458 }
459 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
460 #endif
461
462 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
463
464 /* 
465  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
466  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
467  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
468  */
469
470 static int __init iSeries_tb_recal(void)
471 {
472         struct div_result divres;
473         unsigned long titan, tb;
474
475         /* Make sure we only run on iSeries */
476         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
477                 return -ENODEV;
478
479         tb = get_tb();
480         titan = HvCallXm_loadTod();
481         if ( iSeries_recal_titan ) {
482                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
483                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
484                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
485                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy =
486                         DIV_ROUND_CLOSEST(new_tb_ticks_per_sec, HZ);
487                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
488                 char sign = '+';                
489                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
490                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
491
492                 if ( tick_diff < 0 ) {
493                         tick_diff = -tick_diff;
494                         sign = '-';
495                 }
496                 if ( tick_diff ) {
497                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
498                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
499                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
500                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
501                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
502                                 calc_cputime_factors();
503                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
504                                 tb_to_xs = divres.result_low;
505                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
506                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
507                                 setup_cputime_one_jiffy();
508                         }
509                         else {
510                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
511                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
512                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
513                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
514                         }
515                 }
516         }
517         iSeries_recal_titan = titan;
518         iSeries_recal_tb = tb;
519
520         /* Called here as now we know accurate values for the timebase */
521         clocksource_init();
522         return 0;
523 }
524 late_initcall(iSeries_tb_recal);
525
526 /* Called from platform early init */
527 void __init iSeries_time_init_early(void)
528 {
529         iSeries_recal_tb = get_tb();
530         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
531 }
532 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
533
534 #if defined(CONFIG_PERF_EVENTS) && defined(CONFIG_PPC32)
535 DEFINE_PER_CPU(u8, perf_event_pending);
536
537 void set_perf_event_pending(void)
538 {
539         get_cpu_var(perf_event_pending) = 1;
540         set_dec(1);
541         put_cpu_var(perf_event_pending);
542 }
543
544 #define test_perf_event_pending()       __get_cpu_var(perf_event_pending)
545 #define clear_perf_event_pending()      __get_cpu_var(perf_event_pending) = 0
546
547 #else  /* CONFIG_PERF_EVENTS && CONFIG_PPC32 */
548
549 #define test_perf_event_pending()       0
550 #define clear_perf_event_pending()
551
552 #endif /* CONFIG_PERF_EVENTS && CONFIG_PPC32 */
553
554 /*
555  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
556  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
557  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
558  * decrementer is less than the current value in the hardware
559  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
560  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
561  * call will not be needed)
562  */
563
564 /*
565  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
566  * with interrupts disabled.
567  */
568 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
569 {
570         struct pt_regs *old_regs;
571         struct decrementer_clock *decrementer =  &__get_cpu_var(decrementers);
572         struct clock_event_device *evt = &decrementer->event;
573         u64 now;
574
575         trace_timer_interrupt_entry(regs);
576
577         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
578          * some CPUs will continuue to take decrementer exceptions */
579         set_dec(DECREMENTER_MAX);
580
581 #ifdef CONFIG_PPC32
582         if (test_perf_event_pending()) {
583                 clear_perf_event_pending();
584                 perf_event_do_pending();
585         }
586         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
587                 do_IRQ(regs);
588 #endif
589
590         now = get_tb_or_rtc();
591         if (now < decrementer->next_tb) {
592                 /* not time for this event yet */
593                 now = decrementer->next_tb - now;
594                 if (now <= DECREMENTER_MAX)
595                         set_dec((int)now);
596                 trace_timer_interrupt_exit(regs);
597                 return;
598         }
599         old_regs = set_irq_regs(regs);
600         irq_enter();
601
602         calculate_steal_time();
603
604 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
605         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
606                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
607 #endif
608
609         if (evt->event_handler)
610                 evt->event_handler(evt);
611
612 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
613         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
614                 process_hvlpevents();
615 #endif
616
617 #ifdef CONFIG_PPC64
618         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
619         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
620                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
621                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
622         }
623 #endif
624
625         irq_exit();
626         set_irq_regs(old_regs);
627
628         trace_timer_interrupt_exit(regs);
629 }
630
631 void wakeup_decrementer(void)
632 {
633         unsigned long ticks;
634
635         /*
636          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
637          * so all we need to do is to reset the decrementer.
638          */
639         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
640         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
641                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
642         else
643                 ticks = 1;
644         set_dec(ticks);
645 }
646
647 #ifdef CONFIG_SUSPEND
648 void generic_suspend_disable_irqs(void)
649 {
650         preempt_disable();
651
652         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
653          * with suspending.
654          */
655
656         set_dec(0x7fffffff);
657         local_irq_disable();
658         set_dec(0x7fffffff);
659 }
660
661 void generic_suspend_enable_irqs(void)
662 {
663         wakeup_decrementer();
664
665         local_irq_enable();
666         preempt_enable();
667 }
668
669 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
670 void arch_suspend_disable_irqs(void)
671 {
672         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
673                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
674         generic_suspend_disable_irqs();
675 }
676
677 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
678 void arch_suspend_enable_irqs(void)
679 {
680         generic_suspend_enable_irqs();
681         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
682                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
683 }
684 #endif
685
686 #ifdef CONFIG_SMP
687 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
688 {
689         int i;
690         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
691
692         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
693         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
694
695         for_each_possible_cpu(i) {
696                 if (i == boot_cpuid)
697                         continue;
698                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
699         }
700 }
701 #endif
702
703 /*
704  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
705  *
706  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
707  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
708  * are 64-bit unsigned numbers.
709  */
710 unsigned long long sched_clock(void)
711 {
712         if (__USE_RTC())
713                 return get_rtc();
714         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
715 }
716
717 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
718 {
719         struct device_node *cpu;
720         const unsigned int *fp;
721         int found = 0;
722
723         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
724         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
725
726         if (cpu) {
727                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
728                 if (fp) {
729                         found = 1;
730                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
731                 }
732
733                 of_node_put(cpu);
734         }
735
736         return found;
737 }
738
739 /* should become __cpuinit when secondary_cpu_time_init also is */
740 void start_cpu_decrementer(void)
741 {
742 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
743         /* Clear any pending timer interrupts */
744         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
745
746         /* Enable decrementer interrupt */
747         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
748 #endif /* defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x) */
749 }
750
751 void __init generic_calibrate_decr(void)
752 {
753         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
754
755         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
756             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
757
758                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
759                                 "(not found)\n");
760         }
761
762         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
763
764         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
765             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
766
767                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
768                                 "(not found)\n");
769         }
770 }
771
772 int update_persistent_clock(struct timespec now)
773 {
774         struct rtc_time tm;
775
776         if (!ppc_md.set_rtc_time)
777                 return 0;
778
779         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
780         tm.tm_year -= 1900;
781         tm.tm_mon -= 1;
782
783         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
784 }
785
786 static void __read_persistent_clock(struct timespec *ts)
787 {
788         struct rtc_time tm;
789         static int first = 1;
790
791         ts->tv_nsec = 0;
792         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
793         if (first) {
794                 first = 0;
795                 if (ppc_md.time_init)
796                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
797
798                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
799                 if (ppc_md.get_boot_time) {
800                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
801                         return;
802                 }
803         }
804         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
805                 ts->tv_sec = 0;
806                 return;
807         }
808         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
809
810         ts->tv_sec = mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
811                             tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
812 }
813
814 void read_persistent_clock(struct timespec *ts)
815 {
816         __read_persistent_clock(ts);
817
818         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
819         if (ts->tv_sec < 0) {
820                 ts->tv_sec = 0;
821                 ts->tv_nsec = 0;
822         }
823                 
824 }
825
826 /* clocksource code */
827 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *cs)
828 {
829         return (cycle_t)get_rtc();
830 }
831
832 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *cs)
833 {
834         return (cycle_t)get_tb();
835 }
836
837 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock,
838                      u32 mult)
839 {
840         u64 t2x, stamp_xsec;
841
842         if (clock != &clocksource_timebase)
843                 return;
844
845         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
846         ++vdso_data->tb_update_count;
847         smp_mb();
848
849         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
850         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
851         t2x = (u64) mult * 4611686018ULL;
852         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
853         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
854         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
855         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
856 }
857
858 void update_vsyscall_tz(void)
859 {
860         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
861         ++vdso_data->tb_update_count;
862         smp_mb();
863         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
864         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
865         smp_mb();
866         ++vdso_data->tb_update_count;
867 }
868
869 static void __init clocksource_init(void)
870 {
871         struct clocksource *clock;
872
873         if (__USE_RTC())
874                 clock = &clocksource_rtc;
875         else
876                 clock = &clocksource_timebase;
877
878         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
879
880         if (clocksource_register(clock)) {
881                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
882                        clock->name);
883                 return;
884         }
885
886         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
887                clock->name, clock->mult, clock->shift);
888 }
889
890 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
891                                       struct clock_event_device *dev)
892 {
893         __get_cpu_var(decrementers).next_tb = get_tb_or_rtc() + evt;
894         set_dec(evt);
895         return 0;
896 }
897
898 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
899                                  struct clock_event_device *dev)
900 {
901         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
902                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
903 }
904
905 static void __init setup_clockevent_multiplier(unsigned long hz)
906 {
907         u64 mult, shift = 32;
908
909         while (1) {
910                 mult = div_sc(hz, NSEC_PER_SEC, shift);
911                 if (mult && (mult >> 32UL) == 0UL)
912                         break;
913
914                 shift--;
915         }
916
917         decrementer_clockevent.shift = shift;
918         decrementer_clockevent.mult = mult;
919 }
920
921 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
922 {
923         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu).event;
924
925         *dec = decrementer_clockevent;
926         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
927
928         printk(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%x] shift[%d] cpu[%d]\n",
929                dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
930
931         clockevents_register_device(dec);
932 }
933
934 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
935 {
936         int cpu = smp_processor_id();
937
938         setup_clockevent_multiplier(ppc_tb_freq);
939         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
940                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
941         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
942                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
943
944         register_decrementer_clockevent(cpu);
945 }
946
947 void secondary_cpu_time_init(void)
948 {
949         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
950          * such as BookE
951          */
952         start_cpu_decrementer();
953
954         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
955          * call here ! */
956         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
957 }
958
959 /* This function is only called on the boot processor */
960 void __init time_init(void)
961 {
962         unsigned long flags;
963         struct div_result res;
964         u64 scale, x;
965         unsigned shift;
966
967         if (__USE_RTC()) {
968                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
969                 ppc_tb_freq = 1000000000;
970                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
971         } else {
972                 /* Normal PowerPC with timebase register */
973                 ppc_md.calibrate_decr();
974                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
975                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
976                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
977                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
978                 tb_last_jiffy = get_tb();
979         }
980
981         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
982         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
983         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
984         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
985         calc_cputime_factors();
986         setup_cputime_one_jiffy();
987
988         /*
989          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
990          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
991          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
992          * rounded up.
993          */
994         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
995         do_div(x, ppc_tb_freq);
996         tick_nsec = x;
997         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
998
999         /*
1000          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
1001          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
1002          * It is computed as:
1003          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
1004          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
1005          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
1006          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
1007          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
1008          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
1009          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
1010          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
1011          * since there are 2^20 xsec in a second.
1012          */
1013         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
1014                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
1015         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
1016         ticklen_to_xs = res.result_low;
1017
1018         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
1019         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
1020
1021         /*
1022          * Compute scale factor for sched_clock.
1023          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1024          * which is the timebase frequency.
1025          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1026          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1027          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1028          * giving us the scale factor and shift count to use in
1029          * sched_clock().
1030          */
1031         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1032         scale = res.result_low;
1033         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1034                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1035                 res.result_high >>= 1;
1036         }
1037         tb_to_ns_scale = scale;
1038         tb_to_ns_shift = shift;
1039         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1040         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1041
1042         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1043
1044         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1045         if (timezone_offset) {
1046                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1047                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1048         }
1049
1050         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1051         vdso_data->tb_update_count = 0;
1052         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1053         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1054         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1055
1056         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1057
1058         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1059          * such as BookE
1060          */
1061         start_cpu_decrementer();
1062
1063         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
1064         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
1065                 clocksource_init();
1066
1067         init_decrementer_clockevent();
1068 }
1069
1070
1071 #define FEBRUARY        2
1072 #define STARTOFTIME     1970
1073 #define SECDAY          86400L
1074 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1075 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1076                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1077 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1078 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1079
1080 static int month_days[12] = {
1081         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1082 };
1083
1084 /*
1085  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1086  */
1087 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1088 {
1089         int leapsToDate;
1090         int lastYear;
1091         int day;
1092         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1093
1094         lastYear = tm->tm_year - 1;
1095
1096         /*
1097          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1098          */
1099         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1100
1101         /*
1102          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1103          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1104          *
1105          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1106          */
1107         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1108
1109         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1110                    tm->tm_mday;
1111
1112         tm->tm_wday = day % 7;
1113 }
1114
1115 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1116 {
1117         register int    i;
1118         register long   hms, day;
1119
1120         day = tim / SECDAY;
1121         hms = tim % SECDAY;
1122
1123         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1124         tm->tm_hour = hms / 3600;
1125         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1126         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1127
1128         /* Number of years in days */
1129         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1130                 day -= days_in_year(i);
1131         tm->tm_year = i;
1132
1133         /* Number of months in days left */
1134         if (leapyear(tm->tm_year))
1135                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1136         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1137                 day -= days_in_month(i);
1138         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1139         tm->tm_mon = i;
1140
1141         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1142         tm->tm_mday = day + 1;
1143
1144         /*
1145          * Determine the day of week
1146          */
1147         GregorianDay(tm);
1148 }
1149
1150 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1151 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1152  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1153  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1154  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1155  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1156  * is measured but does not harm.
1157  */
1158 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1159 {
1160         unsigned mlt=0, tmp, err;
1161         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1162          * but safe and compact method to find the multiplier.
1163          */
1164   
1165         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1166                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1167                         mlt |= tmp;
1168         }
1169   
1170         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1171          * A side effect of this is that if outscale is too large
1172          * the returned value will be zero.
1173          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1174          * some might have been forgotten in the test however.
1175          */
1176   
1177         err = inscale * (mlt+1);
1178         if (err <= inscale/2)
1179                 mlt++;
1180         return mlt;
1181 }
1182
1183 /*
1184  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1185  * result.
1186  */
1187 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1188                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1189 {
1190         unsigned long a, b, c, d;
1191         unsigned long w, x, y, z;
1192         u64 ra, rb, rc;
1193
1194         a = dividend_high >> 32;
1195         b = dividend_high & 0xffffffff;
1196         c = dividend_low >> 32;
1197         d = dividend_low & 0xffffffff;
1198
1199         w = a / divisor;
1200         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1201
1202         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1203         x = ra;
1204
1205         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1206         y = rb;
1207
1208         do_div(rc, divisor);
1209         z = rc;
1210
1211         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1212         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1213
1214 }
1215
1216 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1217 void calibrate_delay(void)
1218 {
1219         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1220          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1221          */
1222         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1223 }
1224
1225 static int __init rtc_init(void)
1226 {
1227         struct platform_device *pdev;
1228
1229         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1230                 return -ENODEV;
1231
1232         pdev = platform_device_register_simple("rtc-generic", -1, NULL, 0);
1233         if (IS_ERR(pdev))
1234                 return PTR_ERR(pdev);
1235
1236         return 0;
1237 }
1238
1239 module_init(rtc_init);