Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/paulus/powerpc
[linux-3.10.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
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 #include <asm/uaccess.h>
61 #include <asm/time.h>
62 #include <asm/prom.h>
63 #include <asm/irq.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include <asm/smp.h>
66 #include <asm/vdso_datapage.h>
67 #ifdef CONFIG_PPC64
68 #include <asm/firmware.h>
69 #endif
70 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
71 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
72 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
73 #endif
74 #include <asm/smp.h>
75
76 /* keep track of when we need to update the rtc */
77 time_t last_rtc_update;
78 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
79 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
80 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
81 static unsigned long first_settimeofday = 1;
82 #endif
83
84 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
85 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
86
87 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
88
89 #ifdef CONFIG_PPC64
90 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
91 #else
92 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
93 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
94 #endif
95
96 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
97 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
98 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
99 unsigned long tb_ticks_per_sec;
100 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
101 u64 tb_to_xs;
102 unsigned tb_to_us;
103
104 #define TICKLEN_SCALE   TICK_LENGTH_SHIFT
105 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
106 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
107
108 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
109    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
110 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
111
112 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
113 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
114
115 u64 tb_to_ns_scale;
116 unsigned tb_to_ns_shift;
117
118 struct gettimeofday_struct do_gtod;
119
120 extern struct timezone sys_tz;
121 static long timezone_offset;
122
123 unsigned long ppc_proc_freq;
124 unsigned long ppc_tb_freq;
125
126 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
127 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
128
129 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
130 /*
131  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
132  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
133  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
134  */
135 u64 __cputime_jiffies_factor;
136 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
137 u64 __cputime_msec_factor;
138 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
139 u64 __cputime_sec_factor;
140 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
141 u64 __cputime_clockt_factor;
142 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
143
144 static void calc_cputime_factors(void)
145 {
146         struct div_result res;
147
148         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
149         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
150         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
151         __cputime_msec_factor = res.result_low;
152         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
153         __cputime_sec_factor = res.result_low;
154         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
155         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
156 }
157
158 /*
159  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
160  */
161 static u64 read_purr(void)
162 {
163         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
164                 return mfspr(SPRN_PURR);
165         return mftb();
166 }
167
168 /*
169  * Account time for a transition between system, hard irq
170  * or soft irq state.
171  */
172 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
173 {
174         u64 now, delta;
175         unsigned long flags;
176
177         local_irq_save(flags);
178         now = read_purr();
179         delta = now - get_paca()->startpurr;
180         get_paca()->startpurr = now;
181         if (!in_interrupt()) {
182                 delta += get_paca()->system_time;
183                 get_paca()->system_time = 0;
184         }
185         account_system_time(tsk, 0, delta);
186         local_irq_restore(flags);
187 }
188
189 /*
190  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
191  * by the exception entry and exit code to the generic process
192  * user and system time records.
193  * Must be called with interrupts disabled.
194  */
195 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
196 {
197         cputime_t utime;
198
199         utime = get_paca()->user_time;
200         get_paca()->user_time = 0;
201         account_user_time(tsk, utime);
202 }
203
204 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
205 {
206         int cpu = smp_processor_id();
207
208         account_process_vtime(current);
209         run_local_timers();
210         if (rcu_pending(cpu))
211                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
212         scheduler_tick();
213         run_posix_cpu_timers(current);
214 }
215
216 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
217 /*
218  * Stuff for accounting stolen time.
219  */
220 struct cpu_purr_data {
221         int     initialized;                    /* thread is running */
222         u64     tb0;                    /* timebase at origin time */
223         u64     purr0;                  /* PURR at origin time */
224         u64     tb;                     /* last TB value read */
225         u64     purr;                   /* last PURR value read */
226         u64     stolen;                 /* stolen time so far */
227         spinlock_t lock;
228 };
229
230 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
231
232 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
233 {
234         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
235
236         p->tb0 = mftb();
237         p->purr0 = mfspr(SPRN_PURR);
238         p->tb = p->tb0;
239         p->purr = 0;
240         wmb();
241         p->initialized = 1;
242 }
243
244 /*
245  * Called during boot when all cpus have come up.
246  */
247 void snapshot_timebases(void)
248 {
249         int cpu;
250
251         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
252                 return;
253         for_each_possible_cpu(cpu)
254                 spin_lock_init(&per_cpu(cpu_purr_data, cpu).lock);
255         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
256 }
257
258 void calculate_steal_time(void)
259 {
260         u64 tb, purr, t0;
261         s64 stolen;
262         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
263         int cpu;
264
265         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
266                 return;
267         cpu = smp_processor_id();
268         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
269         if (!pme->initialized)
270                 return;         /* this can happen in early boot */
271         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
272         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
273         spin_lock(&p0->lock);
274         tb = mftb();
275         purr = mfspr(SPRN_PURR) - pme->purr0;
276         if (!phim->initialized || !cpu_online(cpu ^ 1)) {
277                 stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
278         } else {
279                 t0 = pme->tb0;
280                 if (phim->tb0 < t0)
281                         t0 = phim->tb0;
282                 stolen = phim->tb - t0 - phim->purr - purr - p0->stolen;
283         }
284         if (stolen > 0) {
285                 account_steal_time(current, stolen);
286                 p0->stolen += stolen;
287         }
288         pme->tb = tb;
289         pme->purr = purr;
290         spin_unlock(&p0->lock);
291 }
292
293 /*
294  * Must be called before the cpu is added to the online map when
295  * a cpu is being brought up at runtime.
296  */
297 static void snapshot_purr(void)
298 {
299         int cpu;
300         u64 purr;
301         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
302         unsigned long flags;
303
304         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
305                 return;
306         cpu = smp_processor_id();
307         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
308         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
309         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
310         spin_lock_irqsave(&p0->lock, flags);
311         pme->tb = pme->tb0 = mftb();
312         purr = mfspr(SPRN_PURR);
313         if (!phim->initialized) {
314                 pme->purr = 0;
315                 pme->purr0 = purr;
316         } else {
317                 /* set p->purr and p->purr0 for no change in p0->stolen */
318                 pme->purr = phim->tb - phim->tb0 - phim->purr - p0->stolen;
319                 pme->purr0 = purr - pme->purr;
320         }
321         pme->initialized = 1;
322         spin_unlock_irqrestore(&p0->lock, flags);
323 }
324
325 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
326
327 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
328 #define calc_cputime_factors()
329 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
330 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
331 #endif
332
333 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
334 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
335 #endif
336
337 /*
338  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
339  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
340  */
341 void snapshot_timebase(void)
342 {
343         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb();
344         snapshot_purr();
345 }
346
347 void __delay(unsigned long loops)
348 {
349         unsigned long start;
350         int diff;
351
352         if (__USE_RTC()) {
353                 start = get_rtcl();
354                 do {
355                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
356                         diff = get_rtcl() - start;
357                         if (diff < 0)
358                                 diff += 1000000000;
359                 } while (diff < loops);
360         } else {
361                 start = get_tbl();
362                 while (get_tbl() - start < loops)
363                         HMT_low();
364                 HMT_medium();
365         }
366 }
367 EXPORT_SYMBOL(__delay);
368
369 void udelay(unsigned long usecs)
370 {
371         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
372 }
373 EXPORT_SYMBOL(udelay);
374
375 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
376 {
377         /*
378          * update the rtc when needed, this should be performed on the
379          * right fraction of a second. Half or full second ?
380          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
381          * Note that this update is basically only used through 
382          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
383          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
384          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
385          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
386          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
387          * resolution timers and decoupling time management from timer
388          * interrupts. This is also wrong on the clocks
389          * which require being written at the half second boundary.
390          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
391          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
392          */
393         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
394             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
395             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ) {
396                 struct rtc_time tm;
397                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
398                 tm.tm_year -= 1900;
399                 tm.tm_mon -= 1;
400                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
401                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
402                 else
403                         /* Try again one minute later */
404                         last_rtc_update += 60;
405         }
406 }
407
408 /*
409  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
410  */
411 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv)
412 {
413         unsigned long sec, usec;
414         u64 tb_ticks, xsec;
415         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
416         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
417
418         /*
419          * These calculations are faster (gets rid of divides)
420          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
421          * The conversion to microseconds at the end is done
422          * without a divide (and in fact, without a multiply)
423          */
424         temp_varp = do_gtod.varp;
425
426         /* Sampling the time base must be done after loading
427          * do_gtod.varp in order to avoid racing with update_gtod.
428          */
429         data_barrier(temp_varp);
430         tb_ticks = get_tb() - temp_varp->tb_orig_stamp;
431         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
432         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
433         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
434         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
435         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
436         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
437
438         tv->tv_sec = sec;
439         tv->tv_usec = usec;
440 }
441
442 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
443 {
444         if (__USE_RTC()) {
445                 /* do this the old way */
446                 unsigned long flags, seq;
447                 unsigned int sec, nsec, usec;
448
449                 do {
450                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
451                         sec = xtime.tv_sec;
452                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
453                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
454                 usec = nsec / 1000;
455                 while (usec >= 1000000) {
456                         usec -= 1000000;
457                         ++sec;
458                 }
459                 tv->tv_sec = sec;
460                 tv->tv_usec = usec;
461                 return;
462         }
463         __do_gettimeofday(tv);
464 }
465
466 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
467
468 /*
469  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
470  * lock is needed to access and use these values in
471  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
472  * reasonable time elapses between changes, there will never
473  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
474  * between updates.
475  */
476 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
477                                u64 new_tb_to_xs)
478 {
479         unsigned temp_idx;
480         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
481
482         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
483         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
484
485         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
486         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
487         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
488         smp_mb();
489         do_gtod.varp = temp_varp;
490         do_gtod.var_idx = temp_idx;
491
492         /*
493          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
494          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
495          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
496          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
497          * the two values of tb_update_count match and are even then the
498          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
499          * loops back and reads them again until this criteria is met.
500          * We expect the caller to have done the first increment of
501          * vdso_data->tb_update_count already.
502          */
503         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
504         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
505         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
506         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
507         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
508         smp_wmb();
509         ++(vdso_data->tb_update_count);
510 }
511
512 /*
513  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
514  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
515  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
516  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
517  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
518  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
519  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
520  * the syscall
521  */
522 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
523 {
524         unsigned long offset;
525         u64 new_stamp_xsec;
526         u64 tlen, t2x;
527         u64 tb, xsec_old, xsec_new;
528         struct gettimeofday_vars *varp;
529
530         if (__USE_RTC())
531                 return;
532         tlen = current_tick_length();
533         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
534         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u)
535                 return;
536         if (tlen != last_tick_len) {
537                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
538                 last_tick_len = tlen;
539         } else
540                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
541         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
542         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
543         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
544
545         ++vdso_data->tb_update_count;
546         smp_mb();
547
548         /*
549          * Make sure time doesn't go backwards for userspace gettimeofday.
550          */
551         tb = get_tb();
552         varp = do_gtod.varp;
553         xsec_old = mulhdu(tb - varp->tb_orig_stamp, varp->tb_to_xs)
554                 + varp->stamp_xsec;
555         xsec_new = mulhdu(tb - cur_tb, t2x) + new_stamp_xsec;
556         if (xsec_new < xsec_old)
557                 new_stamp_xsec += xsec_old - xsec_new;
558
559         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
560 }
561
562 #ifdef CONFIG_SMP
563 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
564 {
565         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
566
567         if (in_lock_functions(pc))
568                 return regs->link;
569
570         return pc;
571 }
572 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
573 #endif
574
575 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
576
577 /* 
578  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
579  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
580  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
581  */
582
583 static void iSeries_tb_recal(void)
584 {
585         struct div_result divres;
586         unsigned long titan, tb;
587         tb = get_tb();
588         titan = HvCallXm_loadTod();
589         if ( iSeries_recal_titan ) {
590                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
591                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
592                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
593                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
594                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
595                 char sign = '+';                
596                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
597                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
598
599                 if ( tick_diff < 0 ) {
600                         tick_diff = -tick_diff;
601                         sign = '-';
602                 }
603                 if ( tick_diff ) {
604                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
605                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
606                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
607                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
608                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
609                                 calc_cputime_factors();
610                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
611                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
612                                 tb_to_xs = divres.result_low;
613                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
614                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
615                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
616                         }
617                         else {
618                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
619                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
620                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
621                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
622                         }
623                 }
624         }
625         iSeries_recal_titan = titan;
626         iSeries_recal_tb = tb;
627 }
628 #endif
629
630 /*
631  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
632  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
633  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
634  * decrementer is less than the current value in the hardware
635  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
636  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
637  * call will not be needed)
638  */
639
640 /*
641  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
642  * with interrupts disabled.
643  */
644 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
645 {
646         int next_dec;
647         int cpu = smp_processor_id();
648         unsigned long ticks;
649         u64 tb_next_jiffy;
650
651 #ifdef CONFIG_PPC32
652         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
653                 do_IRQ(regs);
654 #endif
655
656         irq_enter();
657
658         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
659         calculate_steal_time();
660
661 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
662         get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
663 #endif
664
665         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
666                >= tb_ticks_per_jiffy) {
667                 /* Update last_jiffy */
668                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
669                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
670                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
671                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
672
673                 /*
674                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
675                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
676                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
677                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
678                  * is the case.
679                  */
680                 if (!cpu_is_offline(cpu))
681                         account_process_time(regs);
682
683                 /*
684                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
685                  * should have been fixed up by now.
686                  */
687                 if (cpu != boot_cpuid)
688                         continue;
689
690                 write_seqlock(&xtime_lock);
691                 tb_next_jiffy = tb_last_jiffy + tb_ticks_per_jiffy;
692                 if (per_cpu(last_jiffy, cpu) >= tb_next_jiffy) {
693                         tb_last_jiffy = tb_next_jiffy;
694                         do_timer(1);
695                         timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
696                         timer_check_rtc();
697                 }
698                 write_sequnlock(&xtime_lock);
699         }
700         
701         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
702         set_dec(next_dec);
703
704 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
705         if (hvlpevent_is_pending())
706                 process_hvlpevents(regs);
707 #endif
708
709 #ifdef CONFIG_PPC64
710         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
711         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
712                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
713                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
714         }
715 #endif
716
717         irq_exit();
718 }
719
720 void wakeup_decrementer(void)
721 {
722         unsigned long ticks;
723
724         /*
725          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
726          * so all we need to do is to reset the decrementer.
727          */
728         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
729         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
730                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
731         else
732                 ticks = 1;
733         set_dec(ticks);
734 }
735
736 #ifdef CONFIG_SMP
737 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
738 {
739         int i;
740         unsigned long half = tb_ticks_per_jiffy / 2;
741         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
742         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
743
744         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
745         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
746         /*
747          * The stolen time calculation for POWER5 shared-processor LPAR
748          * systems works better if the two threads' timebase interrupts
749          * are staggered by half a jiffy with respect to each other.
750          */
751         for_each_possible_cpu(i) {
752                 if (i == boot_cpuid)
753                         continue;
754                 if (i == (boot_cpuid ^ 1))
755                         per_cpu(last_jiffy, i) =
756                                 per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid) - half;
757                 else if (i & 1)
758                         per_cpu(last_jiffy, i) =
759                                 per_cpu(last_jiffy, i ^ 1) + half;
760                 else {
761                         previous_tb += offset;
762                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
763                 }
764         }
765 }
766 #endif
767
768 /*
769  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
770  *
771  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
772  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
773  * are 64-bit unsigned numbers.
774  */
775 unsigned long long sched_clock(void)
776 {
777         if (__USE_RTC())
778                 return get_rtc();
779         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
780 }
781
782 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
783 {
784         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
785         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
786         unsigned long flags;
787         u64 new_xsec;
788         unsigned long tb_delta;
789
790         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
791                 return -EINVAL;
792
793         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
794
795         /*
796          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
797          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
798          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
799          * to the system time, in which case there is no point in writing
800          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
801          * settimeofday to perform this operation.
802          */
803 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
804         if (first_settimeofday) {
805                 iSeries_tb_recal();
806                 first_settimeofday = 0;
807         }
808 #endif
809
810         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
811         ++vdso_data->tb_update_count;
812         smp_mb();
813
814         /*
815          * Subtract off the number of nanoseconds since the
816          * beginning of the last tick.
817          */
818         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
819         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
820         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
821
822         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
823         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
824
825         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
826         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
827
828         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
829          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
830          */
831         last_rtc_update = new_sec - 658;
832
833         ntp_clear();
834
835         new_xsec = xtime.tv_nsec;
836         if (new_xsec != 0) {
837                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
838                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
839         }
840         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
841         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
842
843         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
844         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
845
846         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
847         clock_was_set();
848         return 0;
849 }
850
851 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
852
853 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
854 {
855         struct device_node *cpu;
856         const unsigned int *fp;
857         int found = 0;
858
859         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
860         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
861
862         if (cpu) {
863                 fp = get_property(cpu, name, NULL);
864                 if (fp) {
865                         found = 1;
866                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
867                 }
868
869                 of_node_put(cpu);
870         }
871
872         return found;
873 }
874
875 void __init generic_calibrate_decr(void)
876 {
877         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
878
879         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
880             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
881
882                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
883                                 "(not found)\n");
884         }
885
886         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
887
888         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
889             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
890
891                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
892                                 "(not found)\n");
893         }
894
895 #ifdef CONFIG_BOOKE
896         /* Set the time base to zero */
897         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
898         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
899
900         /* Clear any pending timer interrupts */
901         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
902
903         /* Enable decrementer interrupt */
904         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
905 #endif
906 }
907
908 unsigned long get_boot_time(void)
909 {
910         struct rtc_time tm;
911
912         if (ppc_md.get_boot_time)
913                 return ppc_md.get_boot_time();
914         if (!ppc_md.get_rtc_time)
915                 return 0;
916         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
917         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
918                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
919 }
920
921 /* This function is only called on the boot processor */
922 void __init time_init(void)
923 {
924         unsigned long flags;
925         unsigned long tm = 0;
926         struct div_result res;
927         u64 scale, x;
928         unsigned shift;
929
930         if (ppc_md.time_init != NULL)
931                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
932
933         if (__USE_RTC()) {
934                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
935                 ppc_tb_freq = 1000000000;
936                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
937         } else {
938                 /* Normal PowerPC with timebase register */
939                 ppc_md.calibrate_decr();
940                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
941                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
942                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
943                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
944                 tb_last_jiffy = get_tb();
945         }
946
947         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
948         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
949         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
950         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
951         calc_cputime_factors();
952
953         /*
954          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
955          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
956          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
957          * rounded up.
958          */
959         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
960         do_div(x, ppc_tb_freq);
961         tick_nsec = x;
962         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
963
964         /*
965          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
966          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
967          * It is computed as:
968          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
969          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
970          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
971          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
972          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
973          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
974          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
975          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
976          * since there are 2^20 xsec in a second.
977          */
978         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
979                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
980         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
981         ticklen_to_xs = res.result_low;
982
983         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
984         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
985
986         /*
987          * Compute scale factor for sched_clock.
988          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
989          * which is the timebase frequency.
990          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
991          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
992          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
993          * giving us the scale factor and shift count to use in
994          * sched_clock().
995          */
996         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
997         scale = res.result_low;
998         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
999                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1000                 res.result_high >>= 1;
1001         }
1002         tb_to_ns_scale = scale;
1003         tb_to_ns_shift = shift;
1004
1005         tm = get_boot_time();
1006
1007         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1008
1009         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1010         if (timezone_offset) {
1011                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1012                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1013                 tm -= timezone_offset;
1014         }
1015
1016         xtime.tv_sec = tm;
1017         xtime.tv_nsec = 0;
1018         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
1019         do_gtod.var_idx = 0;
1020         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1021         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
1022         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1023         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1024         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
1025         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
1026
1027         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1028         vdso_data->tb_update_count = 0;
1029         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1030         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1031         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1032
1033         time_freq = 0;
1034
1035         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
1036         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
1037                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
1038         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1039
1040         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1041         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1042 }
1043
1044 #ifdef CONFIG_RTC_CLASS
1045 static int set_rtc_class_time(struct rtc_time *tm)
1046 {
1047         int err;
1048         struct class_device *class_dev =
1049                 rtc_class_open(CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE);
1050
1051         if (class_dev == NULL)
1052                 return -ENODEV;
1053
1054         err = rtc_set_time(class_dev, tm);
1055
1056         rtc_class_close(class_dev);
1057
1058         return 0;
1059 }
1060
1061 static void get_rtc_class_time(struct rtc_time *tm)
1062 {
1063         int err;
1064         struct class_device *class_dev =
1065                 rtc_class_open(CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE);
1066
1067         if (class_dev == NULL)
1068                 return;
1069
1070         err = rtc_read_time(class_dev, tm);
1071
1072         rtc_class_close(class_dev);
1073
1074         return;
1075 }
1076
1077 int __init rtc_class_hookup(void)
1078 {
1079         ppc_md.get_rtc_time = get_rtc_class_time;
1080         ppc_md.set_rtc_time = set_rtc_class_time;
1081
1082         return 0;
1083 }
1084 #endif /* CONFIG_RTC_CLASS */
1085
1086
1087 #define FEBRUARY        2
1088 #define STARTOFTIME     1970
1089 #define SECDAY          86400L
1090 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1091 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1092                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1093 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1094 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1095
1096 static int month_days[12] = {
1097         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1098 };
1099
1100 /*
1101  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1102  */
1103 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1104 {
1105         int leapsToDate;
1106         int lastYear;
1107         int day;
1108         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1109
1110         lastYear = tm->tm_year - 1;
1111
1112         /*
1113          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1114          */
1115         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1116
1117         /*
1118          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1119          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1120          *
1121          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1122          */
1123         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1124
1125         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1126                    tm->tm_mday;
1127
1128         tm->tm_wday = day % 7;
1129 }
1130
1131 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1132 {
1133         register int    i;
1134         register long   hms, day;
1135
1136         day = tim / SECDAY;
1137         hms = tim % SECDAY;
1138
1139         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1140         tm->tm_hour = hms / 3600;
1141         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1142         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1143
1144         /* Number of years in days */
1145         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1146                 day -= days_in_year(i);
1147         tm->tm_year = i;
1148
1149         /* Number of months in days left */
1150         if (leapyear(tm->tm_year))
1151                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1152         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1153                 day -= days_in_month(i);
1154         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1155         tm->tm_mon = i;
1156
1157         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1158         tm->tm_mday = day + 1;
1159
1160         /*
1161          * Determine the day of week
1162          */
1163         GregorianDay(tm);
1164 }
1165
1166 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1167 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1168  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1169  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1170  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1171  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1172  * is measured but does not harm.
1173  */
1174 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1175 {
1176         unsigned mlt=0, tmp, err;
1177         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1178          * but safe and compact method to find the multiplier.
1179          */
1180   
1181         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1182                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1183                         mlt |= tmp;
1184         }
1185   
1186         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1187          * A side effect of this is that if outscale is too large
1188          * the returned value will be zero.
1189          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1190          * some might have been forgotten in the test however.
1191          */
1192   
1193         err = inscale * (mlt+1);
1194         if (err <= inscale/2)
1195                 mlt++;
1196         return mlt;
1197 }
1198
1199 /*
1200  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1201  * result.
1202  */
1203 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1204                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1205 {
1206         unsigned long a, b, c, d;
1207         unsigned long w, x, y, z;
1208         u64 ra, rb, rc;
1209
1210         a = dividend_high >> 32;
1211         b = dividend_high & 0xffffffff;
1212         c = dividend_low >> 32;
1213         d = dividend_low & 0xffffffff;
1214
1215         w = a / divisor;
1216         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1217
1218         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1219         x = ra;
1220
1221         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1222         y = rb;
1223
1224         do_div(rc, divisor);
1225         z = rc;
1226
1227         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1228         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1229
1230 }