arch/i386/kernel/time.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/i386/kernel/time.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1995  Linus Torvalds
   5  *
   6  * This file contains the PC-specific time handling details:
   7  * reading the RTC at bootup, etc..
   8  * 1994-07-02    Alan Modra
   9  *      fixed set_rtc_mmss, fixed time.year for >= 2000, new mktime
  10  * 1995-03-26    Markus Kuhn
  11  *      fixed 500 ms bug at call to set_rtc_mmss, fixed DS12887
  12  *      precision CMOS clock update
  13  * 1996-05-03    Ingo Molnar
  14  *      fixed time warps in do_[slow|fast]_gettimeoffset()
  15  * 1997-09-10   Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
  16  *              "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
  17  * 1998-09-05    (Various)
  18  *      More robust do_fast_gettimeoffset() algorithm implemented
  19  *      (works with APM, Cyrix 6x86MX and Centaur C6),
  20  *      monotonic gettimeofday() with fast_get_timeoffset(),
  21  *      drift-proof precision TSC calibration on boot
  22  *      (C. Scott Ananian <cananian@alumni.princeton.edu>, Andrew D.
  23  *      Balsa <andrebalsa@altern.org>, Philip Gladstone <philip@raptor.com>;
  24  *      ported from 2.0.35 Jumbo-9 by Michael Krause <m.krause@tu-harburg.de>).
  25  * 1998-12-16    Andrea Arcangeli
  26  *      Fixed Jumbo-9 code in 2.1.131: do_gettimeofday was missing 1 jiffy
  27  *      because was not accounting lost_ticks.
  28  * 1998-12-24 Copyright (C) 1998  Andrea Arcangeli
  29  *      Fixed a xtime SMP race (we need the xtime_lock rw spinlock to
  30  *      serialize accesses to xtime/lost_ticks).
  31  */
  32
  33 #include <linux/errno.h>
  34 #include <linux/sched.h>
  35 #include <linux/kernel.h>
  36 #include <linux/param.h>
  37 #include <linux/string.h>
  38 #include <linux/mm.h>
  39 #include <linux/interrupt.h>
  40 #include <linux/time.h>
  41 #include <linux/delay.h>
  42 #include <linux/init.h>
  43 #include <linux/smp.h>
  44 #include <linux/module.h>
  45 #include <linux/sysdev.h>
  46 #include <linux/bcd.h>
  47 #include <linux/efi.h>
  48 #include <linux/mca.h>
  49
  50 #include <asm/io.h>
  51 #include <asm/smp.h>
  52 #include <asm/irq.h>
  53 #include <asm/msr.h>
  54 #include <asm/delay.h>
  55 #include <asm/mpspec.h>
  56 #include <asm/uaccess.h>
  57 #include <asm/processor.h>
  58 #include <asm/timer.h>
  59
  60 #include "mach_time.h"
  61
  62 #include <linux/timex.h>
  63 #include <linux/config.h>
  64
  65 #include <asm/hpet.h>
  66
  67 #include <asm/arch_hooks.h>
  68
  69 #include "io_ports.h"
  70
  71 extern spinlock_t i8259A_lock;
  72 int pit_latch_buggy;              /* extern */
  73
  74 #include "do_timer.h"
  75
  76 u64 jiffies_64 = INITIAL_JIFFIES;
  77
  78 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
  79
  80 unsigned int cpu_khz;   /* Detected as we calibrate the TSC */
  81 EXPORT_SYMBOL(cpu_khz);
  82
  83 extern unsigned long wall_jiffies;
  84
  85 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
  86 EXPORT_SYMBOL(rtc_lock);
  87
  88 DEFINE_SPINLOCK(i8253_lock);
  89 EXPORT_SYMBOL(i8253_lock);
  90
  91 struct timer_opts *cur_timer = &timer_none;
  92
  93 /*
  94  * This is a special lock that is owned by the CPU and holds the index
  95  * register we are working with.  It is required for NMI access to the
  96  * CMOS/RTC registers.  See include/asm-i386/mc146818rtc.h for details.
  97  */
  98 volatile unsigned long cmos_lock = 0;
  99 EXPORT_SYMBOL(cmos_lock);
 100
 101 /* Routines for accessing the CMOS RAM/RTC. */
 102 unsigned char rtc_cmos_read(unsigned char addr)
 103 {
 104         unsigned char val;
 105         lock_cmos_prefix(addr);
 106         outb_p(addr, RTC_PORT(0));
 107         val = inb_p(RTC_PORT(1));
 108         lock_cmos_suffix(addr);
 109         return val;
 110 }
 111 EXPORT_SYMBOL(rtc_cmos_read);
 112
 113 void rtc_cmos_write(unsigned char val, unsigned char addr)
 114 {
 115         lock_cmos_prefix(addr);
 116         outb_p(addr, RTC_PORT(0));
 117         outb_p(val, RTC_PORT(1));
 118         lock_cmos_suffix(addr);
 119 }
 120 EXPORT_SYMBOL(rtc_cmos_write);
 121
 122 /*
 123  * This version of gettimeofday has microsecond resolution
 124  * and better than microsecond precision on fast x86 machines with TSC.
 125  */
 126 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
 127 {
 128         unsigned long seq;
 129         unsigned long usec, sec;
 130         unsigned long max_ntp_tick;
 131
 132         do {
 133                 unsigned long lost;
 134
 135                 seq = read_seqbegin(&xtime_lock);
 136
 137                 usec = cur_timer->get_offset();
 138                 lost = jiffies - wall_jiffies;
 139
 140                 /*
 141                  * If time_adjust is negative then NTP is slowing the clock
 142                  * so make sure not to go into next possible interval.
 143                  * Better to lose some accuracy than have time go backwards..
 144                  */
 145                 if (unlikely(time_adjust < 0)) {
 146                         max_ntp_tick = (USEC_PER_SEC / HZ) - tickadj;
 147                         usec = min(usec, max_ntp_tick);
 148
 149                         if (lost)
 150                                 usec += lost * max_ntp_tick;
 151                 }
 152                 else if (unlikely(lost))
 153                         usec += lost * (USEC_PER_SEC / HZ);
 154
 155                 sec = xtime.tv_sec;
 156                 usec += (xtime.tv_nsec / 1000);
 157         } while (read_seqretry(&xtime_lock, seq));
 158
 159         while (usec >= 1000000) {
 160                 usec -= 1000000;
 161                 sec++;
 162         }
 163
 164         tv->tv_sec = sec;
 165         tv->tv_usec = usec;
 166 }
 167
 168 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
 169
 170 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
 171 {
 172         time_t wtm_sec, sec = tv->tv_sec;
 173         long wtm_nsec, nsec = tv->tv_nsec;
 174
 175         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
 176                 return -EINVAL;
 177
 178         write_seqlock_irq(&xtime_lock);
 179         /*
 180          * This is revolting. We need to set "xtime" correctly. However, the
 181          * value in this location is the value at the most recent update of
 182          * wall time.  Discover what correction gettimeofday() would have
 183          * made, and then undo it!
 184          */
 185         nsec -= cur_timer->get_offset() * NSEC_PER_USEC;
 186         nsec -= (jiffies - wall_jiffies) * TICK_NSEC;
 187
 188         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - sec);
 189         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - nsec);
 190
 191         set_normalized_timespec(&xtime, sec, nsec);
 192         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
 193
 194         time_adjust = 0;                /* stop active adjtime() */
 195         time_status |= STA_UNSYNC;
 196         time_maxerror = NTP_PHASE_LIMIT;
 197         time_esterror = NTP_PHASE_LIMIT;
 198         write_sequnlock_irq(&xtime_lock);
 199         clock_was_set();
 200         return 0;
 201 }
 202
 203 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
 204
 205 static int set_rtc_mmss(unsigned long nowtime)
 206 {
 207         int retval;
 208
 209         WARN_ON(irqs_disabled());
 210
 211         /* gets recalled with irq locally disabled */
 212         spin_lock_irq(&rtc_lock);
 213         if (efi_enabled)
 214                 retval = efi_set_rtc_mmss(nowtime);
 215         else
 216                 retval = mach_set_rtc_mmss(nowtime);
 217         spin_unlock_irq(&rtc_lock);
 218
 219         return retval;
 220 }
 221
 222
 223 int timer_ack;
 224
 225 /* monotonic_clock(): returns # of nanoseconds passed since time_init()
 226  *              Note: This function is required to return accurate
 227  *              time even in the absence of multiple timer ticks.
 228  */
 229 unsigned long long monotonic_clock(void)
 230 {
 231         return cur_timer->monotonic_clock();
 232 }
 233 EXPORT_SYMBOL(monotonic_clock);
 234
 235 #if defined(CONFIG_SMP) && defined(CONFIG_FRAME_POINTER)
 236 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 237 {
 238         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 239
 240         if (in_lock_functions(pc))
 241                 return *(unsigned long *)(regs->ebp + 4);
 242
 243         return pc;
 244 }
 245 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 246 #endif
 247
 248 /*
 249  * timer_interrupt() needs to keep up the real-time clock,
 250  * as well as call the "do_timer()" routine every clocktick
 251  */
 252 static inline void do_timer_interrupt(int irq, void *dev_id,
 253                                         struct pt_regs *regs)
 254 {
 255 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
 256         if (timer_ack) {
 257                 /*
 258                  * Subtle, when I/O APICs are used we have to ack timer IRQ
 259                  * manually to reset the IRR bit for do_slow_gettimeoffset().
 260                  * This will also deassert NMI lines for the watchdog if run
 261                  * on an 82489DX-based system.
 262                  */
 263                 spin_lock(&i8259A_lock);
 264                 outb(0x0c, PIC_MASTER_OCW3);
 265                 /* Ack the IRQ; AEOI will end it automatically. */
 266                 inb(PIC_MASTER_POLL);
 267                 spin_unlock(&i8259A_lock);
 268         }
 269 #endif
 270
 271         do_timer_interrupt_hook(regs);
 272
 273
 274         if (MCA_bus) {
 275                 /* The PS/2 uses level-triggered interrupts.  You can't
 276                 turn them off, nor would you want to (any attempt to
 277                 enable edge-triggered interrupts usually gets intercepted by a
 278                 special hardware circuit).  Hence we have to acknowledge
 279                 the timer interrupt.  Through some incredibly stupid
 280                 design idea, the reset for IRQ 0 is done by setting the
 281                 high bit of the PPI port B (0x61).  Note that some PS/2s,
 282                 notably the 55SX, work fine if this is removed.  */
 283
 284                 irq = inb_p( 0x61 );    /* read the current state */
 285                 outb_p( irq|0x80, 0x61 );       /* reset the IRQ */
 286         }
 287 }
 288
 289 /*
 290  * This is the same as the above, except we _also_ save the current
 291  * Time Stamp Counter value at the time of the timer interrupt, so that
 292  * we later on can estimate the time of day more exactly.
 293  */
 294 irqreturn_t timer_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
 295 {
 296         /*
 297          * Here we are in the timer irq handler. We just have irqs locally
 298          * disabled but we don't know if the timer_bh is running on the other
 299          * CPU. We need to avoid to SMP race with it. NOTE: we don' t need
 300          * the irq version of write_lock because as just said we have irq
 301          * locally disabled. -arca
 302          */
 303         write_seqlock(&xtime_lock);
 304
 305         cur_timer->mark_offset();
 306
 307         do_timer_interrupt(irq, NULL, regs);
 308
 309         write_sequnlock(&xtime_lock);
 310         return IRQ_HANDLED;
 311 }
 312
 313 /* not static: needed by APM */
 314 unsigned long get_cmos_time(void)
 315 {
 316         unsigned long retval;
 317
 318         spin_lock(&rtc_lock);
 319
 320         if (efi_enabled)
 321                 retval = efi_get_time();
 322         else
 323                 retval = mach_get_cmos_time();
 324
 325         spin_unlock(&rtc_lock);
 326
 327         return retval;
 328 }
 329 EXPORT_SYMBOL(get_cmos_time);
 330
 331 static void sync_cmos_clock(unsigned long dummy);
 332
 333 static struct timer_list sync_cmos_timer =
 334                                       TIMER_INITIALIZER(sync_cmos_clock, 0, 0);
 335
 336 static void sync_cmos_clock(unsigned long dummy)
 337 {
 338         struct timeval now, next;
 339         int fail = 1;
 340
 341         /*
 342          * If we have an externally synchronized Linux clock, then update
 343          * CMOS clock accordingly every ~11 minutes. Set_rtc_mmss() has to be
 344          * called as close as possible to 500 ms before the new second starts.
 345          * This code is run on a timer.  If the clock is set, that timer
 346          * may not expire at the correct time.  Thus, we adjust...
 347          */
 348         if ((time_status & STA_UNSYNC) != 0)
 349                 /*
 350                  * Not synced, exit, do not restart a timer (if one is
 351                  * running, let it run out).
 352                  */
 353                 return;
 354
 355         do_gettimeofday(&now);
 356         if (now.tv_usec >= USEC_AFTER - ((unsigned) TICK_SIZE) / 2 &&
 357             now.tv_usec <= USEC_BEFORE + ((unsigned) TICK_SIZE) / 2)
 358                 fail = set_rtc_mmss(now.tv_sec);
 359
 360         next.tv_usec = USEC_AFTER - now.tv_usec;
 361         if (next.tv_usec <= 0)
 362                 next.tv_usec += USEC_PER_SEC;
 363
 364         if (!fail)
 365                 next.tv_sec = 659;
 366         else
 367                 next.tv_sec = 0;
 368
 369         if (next.tv_usec >= USEC_PER_SEC) {
 370                 next.tv_sec++;
 371                 next.tv_usec -= USEC_PER_SEC;
 372         }
 373         mod_timer(&sync_cmos_timer, jiffies + timeval_to_jiffies(&next));
 374 }
 375
 376 void notify_arch_cmos_timer(void)
 377 {
 378         mod_timer(&sync_cmos_timer, jiffies + 1);
 379 }
 380
 381 static long clock_cmos_diff, sleep_start;
 382
 383 static int timer_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 384 {
 385         /*
 386          * Estimate time zone so that set_time can update the clock
 387          */
 388         clock_cmos_diff = -get_cmos_time();
 389         clock_cmos_diff += get_seconds();
 390         sleep_start = get_cmos_time();
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 static int timer_resume(struct sys_device *dev)
 395 {
 396         unsigned long flags;
 397         unsigned long sec;
 398         unsigned long sleep_length;
 399
 400 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
 401         if (is_hpet_enabled())
 402                 hpet_reenable();
 403 #endif
 404         sec = get_cmos_time() + clock_cmos_diff;
 405         sleep_length = (get_cmos_time() - sleep_start) * HZ;
 406         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 407         xtime.tv_sec = sec;
 408         xtime.tv_nsec = 0;
 409         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 410         jiffies += sleep_length;
 411         wall_jiffies += sleep_length;
 412         return 0;
 413 }
 414
 415 static struct sysdev_class timer_sysclass = {
 416         .resume = timer_resume,
 417         .suspend = timer_suspend,
 418         set_kset_name("timer"),
 419 };
 420
 421
 422 /* XXX this driverfs stuff should probably go elsewhere later -john */
 423 static struct sys_device device_timer = {
 424         .id     = 0,
 425         .cls    = &timer_sysclass,
 426 };
 427
 428 static int time_init_device(void)
 429 {
 430         int error = sysdev_class_register(&timer_sysclass);
 431         if (!error)
 432                 error = sysdev_register(&device_timer);
 433         return error;
 434 }
 435
 436 device_initcall(time_init_device);
 437
 438 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
 439 extern void (*late_time_init)(void);
 440 /* Duplicate of time_init() below, with hpet_enable part added */
 441 static void __init hpet_time_init(void)
 442 {
 443         xtime.tv_sec = get_cmos_time();
 444         xtime.tv_nsec = (INITIAL_JIFFIES % HZ) * (NSEC_PER_SEC / HZ);
 445         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 446                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
 447
 448         if ((hpet_enable() >= 0) && hpet_use_timer) {
 449                 printk("Using HPET for base-timer\n");
 450         }
 451
 452         cur_timer = select_timer();
 453         printk(KERN_INFO "Using %s for high-res timesource\n",cur_timer->name);
 454
 455         time_init_hook();
 456 }
 457 #endif
 458
 459 void __init time_init(void)
 460 {
 461 #ifdef CONFIG_HPET_TIMER
 462         if (is_hpet_capable()) {
 463                 /*
 464                  * HPET initialization needs to do memory-mapped io. So, let
 465                  * us do a late initialization after mem_init().
 466                  */
 467                 late_time_init = hpet_time_init;
 468                 return;
 469         }
 470 #endif
 471         xtime.tv_sec = get_cmos_time();
 472         xtime.tv_nsec = (INITIAL_JIFFIES % HZ) * (NSEC_PER_SEC / HZ);
 473         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 474                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
 475
 476         cur_timer = select_timer();
 477         printk(KERN_INFO "Using %s for high-res timesource\n",cur_timer->name);
 478
 479         time_init_hook();
 480 }