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/segment.h>
  55 #include <asm/io.h>
  56 #include <asm/processor.h>
  57 #include <asm/nvram.h>
  58 #include <asm/cache.h>
  59 #include <asm/machdep.h>
  60 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
  61 #include <asm/iSeries/ItLpQueue.h>
  62 #include <asm/iSeries/HvCallXm.h>
  63 #endif
  64 #include <asm/uaccess.h>
  65 #include <asm/time.h>
  66 #include <asm/ppcdebug.h>
  67 #include <asm/prom.h>
  68 #include <asm/sections.h>
  69 #include <asm/systemcfg.h>
  70
  71 u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES;
  72
  73 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
  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 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
  85
  86 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
  87 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
  88 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
  89 unsigned long tb_ticks_per_sec;
  90 unsigned long tb_to_xs;
  91 unsigned      tb_to_us;
  92 unsigned long processor_freq;
  93 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
  94 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
  95
  96 unsigned long tb_to_ns_scale;
  97 unsigned long tb_to_ns_shift;
  98
  99 struct gettimeofday_struct do_gtod;
 100
 101 extern unsigned long wall_jiffies;
 102 extern int smp_tb_synchronized;
 103
 104 extern struct timezone sys_tz;
 105
 106 void ppc_adjtimex(void);
 107
 108 static unsigned adjusting_time = 0;
 109
 110 unsigned long ppc_proc_freq;
 111 unsigned long ppc_tb_freq;
 112
 113 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
 114 {
 115         /*
 116          * update the rtc when needed, this should be performed on the
 117          * right fraction of a second. Half or full second ?
 118          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
 119          * Note that this update is basically only used through
 120          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
 121          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
 122          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
 123          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we
 124          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
 125          * resolution timers and decoupling time management from timer
 126          * interrupts. This is also wrong on the clocks
 127          * which require being written at the half second boundary.
 128          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
 129          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
 130          */
 131         if ( (time_status & STA_UNSYNC) == 0 &&
 132              xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
 133              abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ &&
 134              jiffies - wall_jiffies == 1) {
 135             struct rtc_time tm;
 136             to_tm(xtime.tv_sec+1, &tm);
 137             tm.tm_year -= 1900;
 138             tm.tm_mon -= 1;
 139             if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
 140                 last_rtc_update = xtime.tv_sec+1;
 141             else
 142                 /* Try again one minute later */
 143                 last_rtc_update += 60;
 144         }
 145 }
 146
 147 /*
 148  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
 149  */
 150 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, unsigned long tb_val)
 151 {
 152         unsigned long sec, usec, tb_ticks;
 153         unsigned long xsec, tb_xsec;
 154         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
 155         unsigned long temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
 156
 157         /*
 158          * These calculations are faster (gets rid of divides)
 159          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
 160          * The conversion to microseconds at the end is done
 161          * without a divide (and in fact, without a multiply)
 162          */
 163         temp_varp = do_gtod.varp;
 164         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
 165         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
 166         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
 167         tb_xsec = mulhdu( tb_ticks, temp_tb_to_xs );
 168         xsec = temp_stamp_xsec + tb_xsec;
 169         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
 170         xsec -= sec * XSEC_PER_SEC;
 171         usec = (xsec * USEC_PER_SEC)/XSEC_PER_SEC;
 172
 173         tv->tv_sec = sec;
 174         tv->tv_usec = usec;
 175 }
 176
 177 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
 178 {
 179         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
 180 }
 181
 182 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
 183
 184 /* Synchronize xtime with do_gettimeofday */
 185
 186 static inline void timer_sync_xtime(unsigned long cur_tb)
 187 {
 188         struct timeval my_tv;
 189
 190         __do_gettimeofday(&my_tv, cur_tb);
 191
 192         if (xtime.tv_sec <= my_tv.tv_sec) {
 193                 xtime.tv_sec = my_tv.tv_sec;
 194                 xtime.tv_nsec = my_tv.tv_usec * 1000;
 195         }
 196 }
 197
 198 /*
 199  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
 200  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
 201  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
 202  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
 203  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
 204  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
 205  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
 206  * the syscall
 207  */
 208 static __inline__ void timer_recalc_offset(unsigned long cur_tb)
 209 {
 210         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
 211         unsigned temp_idx;
 212         unsigned long offset, new_stamp_xsec, new_tb_orig_stamp;
 213
 214         if (((cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp) & 0x80000000u) == 0)
 215                 return;
 216
 217         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
 218         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
 219
 220         new_tb_orig_stamp = cur_tb;
 221         offset = new_tb_orig_stamp - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
 222         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + mulhdu(offset, do_gtod.varp->tb_to_xs);
 223
 224         temp_varp->tb_to_xs = do_gtod.varp->tb_to_xs;
 225         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_orig_stamp;
 226         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 227         smp_mb();
 228         do_gtod.varp = temp_varp;
 229         do_gtod.var_idx = temp_idx;
 230
 231         ++(systemcfg->tb_update_count);
 232         smp_wmb();
 233         systemcfg->tb_orig_stamp = new_tb_orig_stamp;
 234         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 235         smp_wmb();
 236         ++(systemcfg->tb_update_count);
 237 }
 238
 239 #ifdef CONFIG_SMP
 240 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 241 {
 242         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 243
 244         if (in_lock_functions(pc))
 245                 return regs->link;
 246
 247         return pc;
 248 }
 249 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 250 #endif
 251
 252 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 253
 254 /*
 255  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
 256  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
 257  * returned by the service processor for the timebase frequency.
 258  */
 259
 260 static void iSeries_tb_recal(void)
 261 {
 262         struct div_result divres;
 263         unsigned long titan, tb;
 264         tb = get_tb();
 265         titan = HvCallXm_loadTod();
 266         if ( iSeries_recal_titan ) {
 267                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
 268                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
 269                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
 270                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
 271                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
 272                 char sign = '+';
 273                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
 274                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
 275
 276                 if ( tick_diff < 0 ) {
 277                         tick_diff = -tick_diff;
 278                         sign = '-';
 279                 }
 280                 if ( tick_diff ) {
 281                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
 282                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
 283                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
 284                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
 285                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
 286                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
 287                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 288                                 tb_to_xs = divres.result_low;
 289                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
 290                                 systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 291                                 systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
 292                         }
 293                         else {
 294                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
 295                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
 296                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
 297                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
 298                         }
 299                 }
 300         }
 301         iSeries_recal_titan = titan;
 302         iSeries_recal_tb = tb;
 303 }
 304 #endif
 305
 306 /*
 307  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
 308  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
 309  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
 310  * decrementer is less than the current value in the hardware
 311  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
 312  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
 313  * call will not be needed)
 314  */
 315
 316 unsigned long tb_last_stamp __cacheline_aligned_in_smp;
 317
 318 /*
 319  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 320  * with interrupts disabled.
 321  */
 322 int timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 323 {
 324         int next_dec;
 325         unsigned long cur_tb;
 326         struct paca_struct *lpaca = get_paca();
 327         unsigned long cpu = smp_processor_id();
 328
 329         irq_enter();
 330
 331         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
 332
 333         lpaca->lppaca.int_dword.fields.decr_int = 0;
 334
 335         while (lpaca->next_jiffy_update_tb <= (cur_tb = get_tb())) {
 336                 /*
 337                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
 338                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
 339                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
 340                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
 341                  * is the case.
 342                  */
 343                 if (!cpu_is_offline(cpu))
 344                         update_process_times(user_mode(regs));
 345                 /*
 346                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
 347                  * should have been fixed up by now.
 348                  */
 349                 if (cpu == boot_cpuid) {
 350                         write_seqlock(&xtime_lock);
 351                         tb_last_stamp = lpaca->next_jiffy_update_tb;
 352                         timer_recalc_offset(lpaca->next_jiffy_update_tb);
 353                         do_timer(regs);
 354                         timer_sync_xtime(lpaca->next_jiffy_update_tb);
 355                         timer_check_rtc();
 356                         write_sequnlock(&xtime_lock);
 357                         if ( adjusting_time && (time_adjust == 0) )
 358                                 ppc_adjtimex();
 359                 }
 360                 lpaca->next_jiffy_update_tb += tb_ticks_per_jiffy;
 361         }
 362
 363         next_dec = lpaca->next_jiffy_update_tb - cur_tb;
 364         if (next_dec > lpaca->default_decr)
 365                 next_dec = lpaca->default_decr;
 366         set_dec(next_dec);
 367
 368 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 369         if (hvlpevent_is_pending())
 370                 process_hvlpevents(regs);
 371 #endif
 372
 373 /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 374 #if defined(CONFIG_PPC_PSERIES)
 375         if (cur_cpu_spec->firmware_features & FW_FEATURE_SPLPAR) {
 376                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
 377                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 378         }
 379 #endif
 380
 381         irq_exit();
 382
 383         return 1;
 384 }
 385
 386 /*
 387  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 388  *
 389  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 390  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 391  * are 64-bit unsigned numbers.
 392  */
 393 unsigned long long sched_clock(void)
 394 {
 395         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 396 }
 397
 398 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
 399 {
 400         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
 401         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
 402         unsigned long flags;
 403         unsigned long delta_xsec;
 404         long int tb_delta;
 405         unsigned long new_xsec;
 406
 407         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
 408                 return -EINVAL;
 409
 410         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 411         /* Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
 412          * stepped under NTP, the RTC will be update after STA_UNSYNC
 413          * is cleared. Tool like clock/hwclock either copy the RTC
 414          * to the system time, in which case there is no point in writing
 415          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
 416          * settimeofday to perform this operation.
 417          */
 418 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 419         if ( first_settimeofday ) {
 420                 iSeries_tb_recal();
 421                 first_settimeofday = 0;
 422         }
 423 #endif
 424         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
 425         tb_delta += (jiffies - wall_jiffies) * tb_ticks_per_jiffy;
 426
 427         new_nsec -= tb_delta / tb_ticks_per_usec / 1000;
 428
 429         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
 430         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
 431
 432         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
 433         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
 434
 435         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the
 436          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
 437          */
 438         last_rtc_update = new_sec - 658;
 439
 440         time_adjust = 0;                /* stop active adjtime() */
 441         time_status |= STA_UNSYNC;
 442         time_maxerror = NTP_PHASE_LIMIT;
 443         time_esterror = NTP_PHASE_LIMIT;
 444
 445         delta_xsec = mulhdu( (tb_last_stamp-do_gtod.varp->tb_orig_stamp),
 446                              do_gtod.varp->tb_to_xs );
 447
 448         new_xsec = (new_nsec * XSEC_PER_SEC) / NSEC_PER_SEC;
 449         new_xsec += new_sec * XSEC_PER_SEC;
 450         if ( new_xsec > delta_xsec ) {
 451                 do_gtod.varp->stamp_xsec = new_xsec - delta_xsec;
 452                 systemcfg->stamp_xsec = new_xsec - delta_xsec;
 453         }
 454         else {
 455                 /* This is only for the case where the user is setting the time
 456                  * way back to a time such that the boot time would have been
 457                  * before 1970 ... eg. we booted ten days ago, and we are setting
 458                  * the time to Jan 5, 1970 */
 459                 do_gtod.varp->stamp_xsec = new_xsec;
 460                 do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
 461                 systemcfg->stamp_xsec = new_xsec;
 462                 systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
 463         }
 464
 465         systemcfg->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 466         systemcfg->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 467
 468         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 469         clock_was_set();
 470         return 0;
 471 }
 472
 473 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
 474
 475 #if defined(CONFIG_PPC_PSERIES) || defined(CONFIG_PPC_MAPLE) || defined(CONFIG_PPC_BPA)
 476 void __init generic_calibrate_decr(void)
 477 {
 478         struct device_node *cpu;
 479         struct div_result divres;
 480         unsigned int *fp;
 481         int node_found;
 482
 483         /*
 484          * The cpu node should have a timebase-frequency property
 485          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
 486          */
 487         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 488
 489         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 490         node_found = 0;
 491         if (cpu != 0) {
 492                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
 493                                                   NULL);
 494                 if (fp != 0) {
 495                         node_found = 1;
 496                         ppc_tb_freq = *fp;
 497                 }
 498         }
 499         if (!node_found)
 500                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 501                                 "(not found)\n");
 502
 503         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
 504         node_found = 0;
 505         if (cpu != 0) {
 506                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
 507                                                   NULL);
 508                 if (fp != 0) {
 509                         node_found = 1;
 510                         ppc_proc_freq = *fp;
 511                 }
 512         }
 513         if (!node_found)
 514                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 515                                 "(not found)\n");
 516
 517         of_node_put(cpu);
 518
 519         printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
 520                ppc_tb_freq/1000000, ppc_tb_freq%1000000);
 521         printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
 522                ppc_proc_freq/1000000, ppc_proc_freq%1000000);
 523
 524         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
 525         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
 526         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
 527         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
 528         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &divres);
 529         tb_to_xs = divres.result_low;
 530
 531         setup_default_decr();
 532 }
 533 #endif
 534
 535 void __init time_init(void)
 536 {
 537         /* This function is only called on the boot processor */
 538         unsigned long flags;
 539         struct rtc_time tm;
 540         struct div_result res;
 541         unsigned long scale, shift;
 542
 543         ppc_md.calibrate_decr();
 544
 545         /*
 546          * Compute scale factor for sched_clock.
 547          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
 548          * which is the timebase frequency.
 549          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
 550          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
 551          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
 552          * giving us the scale factor and shift count to use in
 553          * sched_clock().
 554          */
 555         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 556         scale = res.result_low;
 557         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
 558                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
 559                 res.result_high >>= 1;
 560         }
 561         tb_to_ns_scale = scale;
 562         tb_to_ns_shift = shift;
 563
 564 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 565         if (!piranha_simulator)
 566 #endif
 567                 ppc_md.get_boot_time(&tm);
 568
 569         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 570         xtime.tv_sec = mktime(tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday,
 571                               tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 572         tb_last_stamp = get_tb();
 573         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
 574         do_gtod.var_idx = 0;
 575         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
 576         get_paca()->next_jiffy_update_tb = tb_last_stamp + tb_ticks_per_jiffy;
 577         do_gtod.varp->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 578         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 579         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
 580         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
 581         systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
 582         systemcfg->tb_update_count = 0;
 583         systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 584         systemcfg->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 585         systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
 586
 587         time_freq = 0;
 588
 589         xtime.tv_nsec = 0;
 590         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
 591         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 592                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
 593         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 594
 595         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
 596         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
 597 }
 598
 599 /*
 600  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
 601  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized
 602  * with ntpd.
 603  *
 604  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to
 605  * adjust the frequency.
 606  */
 607
 608 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
 609
 610 void ppc_adjtimex(void)
 611 {
 612         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec, new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
 613         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
 614         long delta_freq, ltemp;
 615         struct div_result divres;
 616         unsigned long flags;
 617         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
 618         unsigned temp_idx;
 619         long singleshot_ppm = 0;
 620
 621         /* Compute parts per million frequency adjustment to accomplish the time adjustment
 622            implied by time_offset to be applied over the elapsed time indicated by time_constant.
 623            Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq. */
 624         if ( time_offset < 0 ) {
 625                 ltemp = -time_offset;
 626                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
 627                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
 628                 ltemp = -ltemp;
 629         }
 630         else {
 631                 ltemp = time_offset;
 632                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
 633                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
 634         }
 635
 636         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
 637         if ( time_adjust ) {
 638 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
 639                 printk("ppc_adjtimex: ");
 640                 if ( adjusting_time == 0 )
 641                         printk("starting ");
 642                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
 643 #endif
 644
 645                 adjusting_time = 1;
 646
 647                 /* Compute parts per million frequency adjustment to match time_adjust */
 648                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;
 649                 /*
 650                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
 651                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
 652                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
 653                  */
 654                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
 655                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */
 656                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
 657                 if ( time_adjust < 0 )
 658                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
 659         }
 660         else {
 661 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
 662                 if ( adjusting_time )
 663                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
 664 #endif
 665                 adjusting_time = 0;
 666         }
 667
 668         /* Add up all of the frequency adjustments */
 669         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
 670
 671         /* Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on the frequency adjustment */
 672         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
 673         if ( delta_freq < 0 ) {
 674                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
 675                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
 676         }
 677         else {
 678                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
 679                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
 680         }
 681
 682 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
 683         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
 684         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
 685 #endif
 686
 687         /* Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to microseconds and a new value of
 688            stamp_xsec which is the time (in 1/2^20 second units) corresponding to tb_orig_stamp.  This
 689            new value of stamp_xsec compensates for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
 690            which guarantees that the current time remains the same */
 691         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
 692         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
 693         div128_by_32( 1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres );
 694         new_tb_to_xs = divres.result_low;
 695         new_xsec = mulhdu( tb_ticks, new_tb_to_xs );
 696
 697         old_xsec = mulhdu( tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs );
 698         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
 699
 700         /* There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no lock is needed to access and use these
 701            values in do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a reasonable time elapses between
 702            changes, there will never be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute between updates */
 703
 704         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
 705         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
 706
 707         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 708         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 709         temp_varp->tb_orig_stamp = do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
 710         smp_mb();
 711         do_gtod.varp = temp_varp;
 712         do_gtod.var_idx = temp_idx;
 713
 714         /*
 715          * tb_update_count is used to allow the problem state gettimeofday code
 716          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 717          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 718          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 719          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 720          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 721          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 722          */
 723         ++(systemcfg->tb_update_count);
 724         smp_wmb();
 725         systemcfg->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 726         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 727         smp_wmb();
 728         ++(systemcfg->tb_update_count);
 729
 730         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
 731
 732 }
 733
 734
 735 #define TICK_SIZE tick
 736 #define FEBRUARY        2
 737 #define STARTOFTIME     1970
 738 #define SECDAY          86400L
 739 #define SECYR           (SECDAY * 365)
 740 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0)
 741 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
 742 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
 743
 744 static int month_days[12] = {
 745         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
 746 };
 747
 748 /*
 749  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
 750  */
 751 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
 752 {
 753         int leapsToDate;
 754         int lastYear;
 755         int day;
 756         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
 757
 758         lastYear=tm->tm_year-1;
 759
 760         /*
 761          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
 762          */
 763         leapsToDate = lastYear/4 - lastYear/100 + lastYear/400;
 764
 765         /*
 766          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
 767          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
 768          *
 769          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 will be
 770          */
 771         if((tm->tm_year%4==0) &&
 772            ((tm->tm_year%100!=0) || (tm->tm_year%400==0)) &&
 773            (tm->tm_mon>2))
 774         {
 775                 /*
 776                  * We are past Feb. 29 in a leap year
 777                  */
 778                 day=1;
 779         }
 780         else
 781         {
 782                 day=0;
 783         }
 784
 785         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
 786                    tm->tm_mday;
 787
 788         tm->tm_wday=day%7;
 789 }
 790
 791 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
 792 {
 793         register int    i;
 794         register long   hms, day;
 795
 796         day = tim / SECDAY;
 797         hms = tim % SECDAY;
 798
 799         /* Hours, minutes, seconds are easy */
 800         tm->tm_hour = hms / 3600;
 801         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
 802         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
 803
 804         /* Number of years in days */
 805         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
 806                 day -= days_in_year(i);
 807         tm->tm_year = i;
 808
 809         /* Number of months in days left */
 810         if (leapyear(tm->tm_year))
 811                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
 812         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
 813                 day -= days_in_month(i);
 814         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
 815         tm->tm_mon = i;
 816
 817         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
 818         tm->tm_mday = day + 1;
 819
 820         /*
 821          * Determine the day of week
 822          */
 823         GregorianDay(tm);
 824 }
 825
 826 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
 827 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
 828  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
 829  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
 830  * is optimistic considering the stability of most processor clock
 831  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
 832  * is measured but does not harm.
 833  */
 834 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale) {
 835         unsigned mlt=0, tmp, err;
 836         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
 837          * but safe and compact method to find the multiplier.
 838          */
 839
 840         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
 841                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale) mlt|=tmp;
 842         }
 843
 844         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
 845          * A side effect of this is that if outscale is too large
 846          * the returned value will be zero.
 847          * Many corner cases have been checked and seem to work,
 848          * some might have been forgotten in the test however.
 849          */
 850
 851         err = inscale*(mlt+1);
 852         if (err <= inscale/2) mlt++;
 853         return mlt;
 854   }
 855
 856 /*
 857  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
 858  * result.
 859  */
 860
 861 void div128_by_32( unsigned long dividend_high, unsigned long dividend_low,
 862                    unsigned divisor, struct div_result *dr )
 863 {
 864         unsigned long a,b,c,d, w,x,y,z, ra,rb,rc;
 865
 866         a = dividend_high >> 32;
 867         b = dividend_high & 0xffffffff;
 868         c = dividend_low >> 32;
 869         d = dividend_low & 0xffffffff;
 870
 871         w = a/divisor;
 872         ra = (a - (w * divisor)) << 32;
 873
 874         x = (ra + b)/divisor;
 875         rb = ((ra + b) - (x * divisor)) << 32;
 876
 877         y = (rb + c)/divisor;
 878         rc = ((rb + b) - (y * divisor)) << 32;
 879
 880         z = (rc + d)/divisor;
 881
 882         dr->result_high = (w << 32) + x;
 883         dr->result_low  = (y << 32) + z;
 884
 885 }
 886