]> err.no Git - linux-2.6/blob - arch/powerpc/kernel/time.c
d20947cf1735965a418f33f6bebba525c21d2028
[linux-2.6] / arch / powerpc / kernel / time.c
1 /*
2  * Common time routines among all ppc machines.
3  *
4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
8  *
9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
13  * on SMP then, nap and doze are OK).
14  * 
15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
17  *
18  * TODO (not necessarily in this file):
19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
20  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
21  * against the Titan chip's clock.)
22  * - for astronomical applications: add a new function to get
23  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
24  * a new timestamp format and a good name.
25  *
26  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
27  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
28  *
29  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
30  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
31  *      as published by the Free Software Foundation; either version
32  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
33  */
34
35 #include <linux/errno.h>
36 #include <linux/module.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/kernel.h>
39 #include <linux/param.h>
40 #include <linux/string.h>
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/timex.h>
44 #include <linux/kernel_stat.h>
45 #include <linux/time.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/profile.h>
48 #include <linux/cpu.h>
49 #include <linux/security.h>
50 #include <linux/percpu.h>
51 #include <linux/rtc.h>
52 #include <linux/jiffies.h>
53 #include <linux/posix-timers.h>
54 #include <linux/irq.h>
55
56 #include <asm/io.h>
57 #include <asm/processor.h>
58 #include <asm/nvram.h>
59 #include <asm/cache.h>
60 #include <asm/machdep.h>
61 #include <asm/uaccess.h>
62 #include <asm/time.h>
63 #include <asm/prom.h>
64 #include <asm/irq.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include <asm/smp.h>
67 #include <asm/vdso_datapage.h>
68 #include <asm/firmware.h>
69 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
70 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
71 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
72 #endif
73
74 /* powerpc clocksource/clockevent code */
75
76 #include <linux/clockchips.h>
77 #include <linux/clocksource.h>
78
79 static cycle_t rtc_read(void);
80 static struct clocksource clocksource_rtc = {
81         .name         = "rtc",
82         .rating       = 400,
83         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
84         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
85         .shift        = 22,
86         .mult         = 0,      /* To be filled in */
87         .read         = rtc_read,
88 };
89
90 static cycle_t timebase_read(void);
91 static struct clocksource clocksource_timebase = {
92         .name         = "timebase",
93         .rating       = 400,
94         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
95         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
96         .shift        = 22,
97         .mult         = 0,      /* To be filled in */
98         .read         = timebase_read,
99 };
100
101 #define DECREMENTER_MAX 0x7fffffff
102
103 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
104                                       struct clock_event_device *dev);
105 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
106                                  struct clock_event_device *dev);
107
108 static struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
109        .name           = "decrementer",
110        .rating         = 200,
111        .shift          = 32,
112        .mult           = 0,     /* To be filled in */
113        .irq            = 0,
114        .set_next_event = decrementer_set_next_event,
115        .set_mode       = decrementer_set_mode,
116        .features       = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
117 };
118
119 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, decrementers);
120 void init_decrementer_clockevent(void);
121
122 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
123 static unsigned long __initdata iSeries_recal_titan;
124 static signed long __initdata iSeries_recal_tb;
125
126 /* Forward declaration is only needed for iSereis compiles */
127 void __init clocksource_init(void);
128 #endif
129
130 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
131
132 #ifdef CONFIG_PPC64
133 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
134 #else
135 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
136 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
137 #endif
138
139 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
140 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
141 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
142 unsigned long tb_ticks_per_sec;
143 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
144 u64 tb_to_xs;
145 unsigned tb_to_us;
146
147 #define TICKLEN_SCALE   TICK_LENGTH_SHIFT
148 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
149 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
150
151 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
152    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
153 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
154
155 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
156 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
157
158 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
159 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
160 static unsigned long boot_tb __read_mostly;
161
162 struct gettimeofday_struct do_gtod;
163
164 extern struct timezone sys_tz;
165 static long timezone_offset;
166
167 unsigned long ppc_proc_freq;
168 EXPORT_SYMBOL(ppc_proc_freq);
169 unsigned long ppc_tb_freq;
170
171 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
172 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
173
174 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
175 /*
176  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
177  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
178  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
179  */
180 u64 __cputime_jiffies_factor;
181 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
182 u64 __cputime_msec_factor;
183 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
184 u64 __cputime_sec_factor;
185 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
186 u64 __cputime_clockt_factor;
187 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
188
189 static void calc_cputime_factors(void)
190 {
191         struct div_result res;
192
193         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
194         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
195         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
196         __cputime_msec_factor = res.result_low;
197         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
198         __cputime_sec_factor = res.result_low;
199         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
200         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
201 }
202
203 /*
204  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
205  */
206 static u64 read_purr(void)
207 {
208         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
209                 return mfspr(SPRN_PURR);
210         return mftb();
211 }
212
213 /*
214  * Account time for a transition between system, hard irq
215  * or soft irq state.
216  */
217 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
218 {
219         u64 now, delta;
220         unsigned long flags;
221
222         local_irq_save(flags);
223         now = read_purr();
224         delta = now - get_paca()->startpurr;
225         get_paca()->startpurr = now;
226         if (!in_interrupt()) {
227                 delta += get_paca()->system_time;
228                 get_paca()->system_time = 0;
229         }
230         account_system_time(tsk, 0, delta);
231         local_irq_restore(flags);
232 }
233
234 /*
235  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
236  * by the exception entry and exit code to the generic process
237  * user and system time records.
238  * Must be called with interrupts disabled.
239  */
240 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
241 {
242         cputime_t utime;
243
244         utime = get_paca()->user_time;
245         get_paca()->user_time = 0;
246         account_user_time(tsk, utime);
247 }
248
249 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
250 {
251         int cpu = smp_processor_id();
252
253         account_process_vtime(current);
254         run_local_timers();
255         if (rcu_pending(cpu))
256                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
257         scheduler_tick();
258         run_posix_cpu_timers(current);
259 }
260
261 /*
262  * Stuff for accounting stolen time.
263  */
264 struct cpu_purr_data {
265         int     initialized;                    /* thread is running */
266         u64     tb;                     /* last TB value read */
267         u64     purr;                   /* last PURR value read */
268 };
269
270 /*
271  * Each entry in the cpu_purr_data array is manipulated only by its
272  * "owner" cpu -- usually in the timer interrupt but also occasionally
273  * in process context for cpu online.  As long as cpus do not touch
274  * each others' cpu_purr_data, disabling local interrupts is
275  * sufficient to serialize accesses.
276  */
277 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
278
279 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
280 {
281         unsigned long flags;
282         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
283
284         local_irq_save(flags);
285         p->tb = get_tb_or_rtc();
286         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
287         wmb();
288         p->initialized = 1;
289         local_irq_restore(flags);
290 }
291
292 /*
293  * Called during boot when all cpus have come up.
294  */
295 void snapshot_timebases(void)
296 {
297         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
298                 return;
299         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
300 }
301
302 /*
303  * Must be called with interrupts disabled.
304  */
305 void calculate_steal_time(void)
306 {
307         u64 tb, purr;
308         s64 stolen;
309         struct cpu_purr_data *pme;
310
311         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
312                 return;
313         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, smp_processor_id());
314         if (!pme->initialized)
315                 return;         /* this can happen in early boot */
316         tb = mftb();
317         purr = mfspr(SPRN_PURR);
318         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
319         if (stolen > 0)
320                 account_steal_time(current, stolen);
321         pme->tb = tb;
322         pme->purr = purr;
323 }
324
325 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
326 /*
327  * Must be called before the cpu is added to the online map when
328  * a cpu is being brought up at runtime.
329  */
330 static void snapshot_purr(void)
331 {
332         struct cpu_purr_data *pme;
333         unsigned long flags;
334
335         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
336                 return;
337         local_irq_save(flags);
338         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, smp_processor_id());
339         pme->tb = mftb();
340         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
341         pme->initialized = 1;
342         local_irq_restore(flags);
343 }
344
345 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
346
347 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
348 #define calc_cputime_factors()
349 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
350 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
351 #endif
352
353 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
354 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
355 #endif
356
357 /*
358  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
359  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
360  */
361 void snapshot_timebase(void)
362 {
363         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb_or_rtc();
364         snapshot_purr();
365 }
366
367 void __delay(unsigned long loops)
368 {
369         unsigned long start;
370         int diff;
371
372         if (__USE_RTC()) {
373                 start = get_rtcl();
374                 do {
375                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
376                         diff = get_rtcl() - start;
377                         if (diff < 0)
378                                 diff += 1000000000;
379                 } while (diff < loops);
380         } else {
381                 start = get_tbl();
382                 while (get_tbl() - start < loops)
383                         HMT_low();
384                 HMT_medium();
385         }
386 }
387 EXPORT_SYMBOL(__delay);
388
389 void udelay(unsigned long usecs)
390 {
391         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
392 }
393 EXPORT_SYMBOL(udelay);
394
395
396 /*
397  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
398  * lock is needed to access and use these values in
399  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
400  * reasonable time elapses between changes, there will never
401  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
402  * between updates.
403  */
404 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
405                                u64 new_tb_to_xs)
406 {
407         unsigned temp_idx;
408         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
409
410         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
411         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
412
413         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
414         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
415         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
416         smp_mb();
417         do_gtod.varp = temp_varp;
418         do_gtod.var_idx = temp_idx;
419
420         /*
421          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
422          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
423          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
424          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
425          * the two values of tb_update_count match and are even then the
426          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
427          * loops back and reads them again until this criteria is met.
428          * We expect the caller to have done the first increment of
429          * vdso_data->tb_update_count already.
430          */
431         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
432         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
433         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
434         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
435         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
436         smp_wmb();
437         ++(vdso_data->tb_update_count);
438 }
439
440 #ifdef CONFIG_SMP
441 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
442 {
443         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
444
445         if (in_lock_functions(pc))
446                 return regs->link;
447
448         return pc;
449 }
450 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
451 #endif
452
453 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
454
455 /* 
456  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
457  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
458  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
459  */
460
461 static int __init iSeries_tb_recal(void)
462 {
463         struct div_result divres;
464         unsigned long titan, tb;
465
466         /* Make sure we only run on iSeries */
467         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
468                 return -ENODEV;
469
470         tb = get_tb();
471         titan = HvCallXm_loadTod();
472         if ( iSeries_recal_titan ) {
473                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
474                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
475                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
476                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
477                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
478                 char sign = '+';                
479                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
480                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
481
482                 if ( tick_diff < 0 ) {
483                         tick_diff = -tick_diff;
484                         sign = '-';
485                 }
486                 if ( tick_diff ) {
487                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
488                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
489                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
490                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
491                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
492                                 calc_cputime_factors();
493                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
494                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
495                                 tb_to_xs = divres.result_low;
496                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
497                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
498                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
499                         }
500                         else {
501                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
502                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
503                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
504                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
505                         }
506                 }
507         }
508         iSeries_recal_titan = titan;
509         iSeries_recal_tb = tb;
510
511         /* Called here as now we know accurate values for the timebase */
512         clocksource_init();
513         return 0;
514 }
515 late_initcall(iSeries_tb_recal);
516
517 /* Called from platform early init */
518 void __init iSeries_time_init_early(void)
519 {
520         iSeries_recal_tb = get_tb();
521         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
522 }
523 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
524
525 /*
526  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
527  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
528  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
529  * decrementer is less than the current value in the hardware
530  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
531  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
532  * call will not be needed)
533  */
534
535 /*
536  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
537  * with interrupts disabled.
538  */
539 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
540 {
541         struct pt_regs *old_regs;
542         int cpu = smp_processor_id();
543         struct clock_event_device *evt = &per_cpu(decrementers, cpu);
544
545         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
546          * some CPUs will continuue to take decrementer exceptions */
547         set_dec(DECREMENTER_MAX);
548
549 #ifdef CONFIG_PPC32
550         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
551                 do_IRQ(regs);
552 #endif
553
554         old_regs = set_irq_regs(regs);
555         irq_enter();
556
557         calculate_steal_time();
558
559 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
560         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
561                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
562 #endif
563
564         /*
565          * We cannot disable the decrementer, so in the period
566          * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
567          * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
568          * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
569          * is the case.
570          */
571         if (!cpu_is_offline(cpu))
572                 account_process_time(regs);
573
574         if (evt->event_handler)
575                 evt->event_handler(evt);
576         else
577                 evt->set_next_event(DECREMENTER_MAX, evt);
578
579 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
580         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
581                 process_hvlpevents();
582 #endif
583
584 #ifdef CONFIG_PPC64
585         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
586         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
587                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
588                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
589         }
590 #endif
591
592         irq_exit();
593         set_irq_regs(old_regs);
594 }
595
596 void wakeup_decrementer(void)
597 {
598         unsigned long ticks;
599
600         /*
601          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
602          * so all we need to do is to reset the decrementer.
603          */
604         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
605         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
606                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
607         else
608                 ticks = 1;
609         set_dec(ticks);
610 }
611
612 #ifdef CONFIG_SMP
613 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
614 {
615         int i;
616         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
617
618         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
619         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
620
621         for_each_possible_cpu(i) {
622                 if (i == boot_cpuid)
623                         continue;
624                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
625         }
626 }
627 #endif
628
629 /*
630  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
631  *
632  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
633  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
634  * are 64-bit unsigned numbers.
635  */
636 unsigned long long sched_clock(void)
637 {
638         if (__USE_RTC())
639                 return get_rtc();
640         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
641 }
642
643 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
644 {
645         struct device_node *cpu;
646         const unsigned int *fp;
647         int found = 0;
648
649         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
650         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
651
652         if (cpu) {
653                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
654                 if (fp) {
655                         found = 1;
656                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
657                 }
658
659                 of_node_put(cpu);
660         }
661
662         return found;
663 }
664
665 void __init generic_calibrate_decr(void)
666 {
667         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
668
669         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
670             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
671
672                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
673                                 "(not found)\n");
674         }
675
676         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
677
678         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
679             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
680
681                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
682                                 "(not found)\n");
683         }
684
685 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
686         /* Set the time base to zero */
687         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
688         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
689
690         /* Clear any pending timer interrupts */
691         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
692
693         /* Enable decrementer interrupt */
694         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
695 #endif
696 }
697
698 int update_persistent_clock(struct timespec now)
699 {
700         struct rtc_time tm;
701
702         if (!ppc_md.set_rtc_time)
703                 return 0;
704
705         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
706         tm.tm_year -= 1900;
707         tm.tm_mon -= 1;
708
709         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
710 }
711
712 unsigned long read_persistent_clock(void)
713 {
714         struct rtc_time tm;
715         static int first = 1;
716
717         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
718         if (first) {
719                 first = 0;
720                 if (ppc_md.time_init)
721                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
722
723                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
724                 if (ppc_md.get_boot_time)
725                         return ppc_md.get_boot_time() -timezone_offset;
726         }
727         if (!ppc_md.get_rtc_time)
728                 return 0;
729         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
730         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
731                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
732 }
733
734 /* clocksource code */
735 static cycle_t rtc_read(void)
736 {
737         return (cycle_t)get_rtc();
738 }
739
740 static cycle_t timebase_read(void)
741 {
742         return (cycle_t)get_tb();
743 }
744
745 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock)
746 {
747         u64 t2x, stamp_xsec;
748
749         if (clock != &clocksource_timebase)
750                 return;
751
752         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
753         ++vdso_data->tb_update_count;
754         smp_mb();
755
756         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
757         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
758         t2x = (u64) clock->mult * 4611686018ULL;
759         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
760         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
761         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
762         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
763 }
764
765 void update_vsyscall_tz(void)
766 {
767         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
768         ++vdso_data->tb_update_count;
769         smp_mb();
770         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
771         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
772         smp_mb();
773         ++vdso_data->tb_update_count;
774 }
775
776 void __init clocksource_init(void)
777 {
778         struct clocksource *clock;
779
780         if (__USE_RTC())
781                 clock = &clocksource_rtc;
782         else
783                 clock = &clocksource_timebase;
784
785         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
786
787         if (clocksource_register(clock)) {
788                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
789                        clock->name);
790                 return;
791         }
792
793         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
794                clock->name, clock->mult, clock->shift);
795 }
796
797 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
798                                       struct clock_event_device *dev)
799 {
800         set_dec(evt);
801         return 0;
802 }
803
804 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
805                                  struct clock_event_device *dev)
806 {
807         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
808                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
809 }
810
811 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
812 {
813         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu);
814
815         *dec = decrementer_clockevent;
816         dec->cpumask = cpumask_of_cpu(cpu);
817
818         printk(KERN_ERR "clockevent: %s mult[%lx] shift[%d] cpu[%d]\n",
819                dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
820
821         clockevents_register_device(dec);
822 }
823
824 void init_decrementer_clockevent(void)
825 {
826         int cpu = smp_processor_id();
827
828         decrementer_clockevent.mult = div_sc(ppc_tb_freq, NSEC_PER_SEC,
829                                              decrementer_clockevent.shift);
830         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
831                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
832         decrementer_clockevent.min_delta_ns = 1000;
833
834         register_decrementer_clockevent(cpu);
835 }
836
837 void secondary_cpu_time_init(void)
838 {
839         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
840          * call here ! */
841         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
842 }
843
844 /* This function is only called on the boot processor */
845 void __init time_init(void)
846 {
847         unsigned long flags;
848         struct div_result res;
849         u64 scale, x;
850         unsigned shift;
851
852         if (__USE_RTC()) {
853                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
854                 ppc_tb_freq = 1000000000;
855                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
856         } else {
857                 /* Normal PowerPC with timebase register */
858                 ppc_md.calibrate_decr();
859                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
860                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
861                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
862                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
863                 tb_last_jiffy = get_tb();
864         }
865
866         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
867         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
868         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
869         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
870         calc_cputime_factors();
871
872         /*
873          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
874          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
875          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
876          * rounded up.
877          */
878         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
879         do_div(x, ppc_tb_freq);
880         tick_nsec = x;
881         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
882
883         /*
884          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
885          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
886          * It is computed as:
887          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
888          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
889          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
890          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
891          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
892          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
893          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
894          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
895          * since there are 2^20 xsec in a second.
896          */
897         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
898                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
899         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
900         ticklen_to_xs = res.result_low;
901
902         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
903         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
904
905         /*
906          * Compute scale factor for sched_clock.
907          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
908          * which is the timebase frequency.
909          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
910          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
911          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
912          * giving us the scale factor and shift count to use in
913          * sched_clock().
914          */
915         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
916         scale = res.result_low;
917         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
918                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
919                 res.result_high >>= 1;
920         }
921         tb_to_ns_scale = scale;
922         tb_to_ns_shift = shift;
923         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
924         boot_tb = get_tb_or_rtc();
925
926         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
927
928         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
929         if (timezone_offset) {
930                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
931                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
932         }
933
934         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
935         do_gtod.var_idx = 0;
936         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
937         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
938         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
939         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
940         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
941         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
942
943         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
944         vdso_data->tb_update_count = 0;
945         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
946         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
947         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
948
949         time_freq = 0;
950
951         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
952
953         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
954         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
955                 clocksource_init();
956
957         init_decrementer_clockevent();
958 }
959
960
961 #define FEBRUARY        2
962 #define STARTOFTIME     1970
963 #define SECDAY          86400L
964 #define SECYR           (SECDAY * 365)
965 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
966                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
967 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
968 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
969
970 static int month_days[12] = {
971         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
972 };
973
974 /*
975  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
976  */
977 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
978 {
979         int leapsToDate;
980         int lastYear;
981         int day;
982         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
983
984         lastYear = tm->tm_year - 1;
985
986         /*
987          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
988          */
989         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
990
991         /*
992          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
993          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
994          *
995          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
996          */
997         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
998
999         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1000                    tm->tm_mday;
1001
1002         tm->tm_wday = day % 7;
1003 }
1004
1005 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1006 {
1007         register int    i;
1008         register long   hms, day;
1009
1010         day = tim / SECDAY;
1011         hms = tim % SECDAY;
1012
1013         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1014         tm->tm_hour = hms / 3600;
1015         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1016         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1017
1018         /* Number of years in days */
1019         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1020                 day -= days_in_year(i);
1021         tm->tm_year = i;
1022
1023         /* Number of months in days left */
1024         if (leapyear(tm->tm_year))
1025                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1026         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1027                 day -= days_in_month(i);
1028         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1029         tm->tm_mon = i;
1030
1031         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1032         tm->tm_mday = day + 1;
1033
1034         /*
1035          * Determine the day of week
1036          */
1037         GregorianDay(tm);
1038 }
1039
1040 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1041 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1042  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1043  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1044  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1045  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1046  * is measured but does not harm.
1047  */
1048 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1049 {
1050         unsigned mlt=0, tmp, err;
1051         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1052          * but safe and compact method to find the multiplier.
1053          */
1054   
1055         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1056                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1057                         mlt |= tmp;
1058         }
1059   
1060         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1061          * A side effect of this is that if outscale is too large
1062          * the returned value will be zero.
1063          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1064          * some might have been forgotten in the test however.
1065          */
1066   
1067         err = inscale * (mlt+1);
1068         if (err <= inscale/2)
1069                 mlt++;
1070         return mlt;
1071 }
1072
1073 /*
1074  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1075  * result.
1076  */
1077 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1078                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1079 {
1080         unsigned long a, b, c, d;
1081         unsigned long w, x, y, z;
1082         u64 ra, rb, rc;
1083
1084         a = dividend_high >> 32;
1085         b = dividend_high & 0xffffffff;
1086         c = dividend_low >> 32;
1087         d = dividend_low & 0xffffffff;
1088
1089         w = a / divisor;
1090         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1091
1092         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1093         x = ra;
1094
1095         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1096         y = rb;
1097
1098         do_div(rc, divisor);
1099         z = rc;
1100
1101         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1102         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1103
1104 }