Merge ../linux-2.6-watchdog-mm
[linux-drm-fsl-dcu.git] / arch / powerpc / kernel / time.c
1 /*
2  * Common time routines among all ppc machines.
3  *
4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
8  *
9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
13  * on SMP then, nap and doze are OK).
14  * 
15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
17  *
18  * TODO (not necessarily in this file):
19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
20  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
21  * against the Titan chip's clock.)
22  * - for astronomical applications: add a new function to get
23  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
24  * a new timestamp format and a good name.
25  *
26  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
27  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
28  *
29  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
30  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
31  *      as published by the Free Software Foundation; either version
32  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
33  */
34
35 #include <linux/errno.h>
36 #include <linux/module.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/kernel.h>
39 #include <linux/param.h>
40 #include <linux/string.h>
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/timex.h>
44 #include <linux/kernel_stat.h>
45 #include <linux/time.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/profile.h>
48 #include <linux/cpu.h>
49 #include <linux/security.h>
50 #include <linux/percpu.h>
51 #include <linux/rtc.h>
52 #include <linux/jiffies.h>
53 #include <linux/posix-timers.h>
54 #include <linux/irq.h>
55
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 #ifdef CONFIG_PPC64
69 #include <asm/firmware.h>
70 #endif
71 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
72 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
73 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
74 #endif
75 #include <asm/smp.h>
76
77 /* keep track of when we need to update the rtc */
78 time_t last_rtc_update;
79 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
80 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
81 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
82 static unsigned long first_settimeofday = 1;
83 #endif
84
85 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
86 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
87
88 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
89
90 #ifdef CONFIG_PPC64
91 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
92 #else
93 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
94 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
95 #endif
96
97 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
98 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
99 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
100 unsigned long tb_ticks_per_sec;
101 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
102 u64 tb_to_xs;
103 unsigned tb_to_us;
104
105 #define TICKLEN_SCALE   TICK_LENGTH_SHIFT
106 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
107 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
108
109 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
110    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
111 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
112
113 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
114 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
115
116 u64 tb_to_ns_scale;
117 unsigned tb_to_ns_shift;
118
119 struct gettimeofday_struct do_gtod;
120
121 extern struct timezone sys_tz;
122 static long timezone_offset;
123
124 unsigned long ppc_proc_freq;
125 unsigned long ppc_tb_freq;
126
127 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
128 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
129
130 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
131 /*
132  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
133  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
134  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
135  */
136 u64 __cputime_jiffies_factor;
137 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
138 u64 __cputime_msec_factor;
139 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
140 u64 __cputime_sec_factor;
141 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
142 u64 __cputime_clockt_factor;
143 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
144
145 static void calc_cputime_factors(void)
146 {
147         struct div_result res;
148
149         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
150         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
151         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
152         __cputime_msec_factor = res.result_low;
153         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
154         __cputime_sec_factor = res.result_low;
155         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
156         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
157 }
158
159 /*
160  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
161  */
162 static u64 read_purr(void)
163 {
164         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
165                 return mfspr(SPRN_PURR);
166         return mftb();
167 }
168
169 /*
170  * Account time for a transition between system, hard irq
171  * or soft irq state.
172  */
173 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
174 {
175         u64 now, delta;
176         unsigned long flags;
177
178         local_irq_save(flags);
179         now = read_purr();
180         delta = now - get_paca()->startpurr;
181         get_paca()->startpurr = now;
182         if (!in_interrupt()) {
183                 delta += get_paca()->system_time;
184                 get_paca()->system_time = 0;
185         }
186         account_system_time(tsk, 0, delta);
187         local_irq_restore(flags);
188 }
189
190 /*
191  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
192  * by the exception entry and exit code to the generic process
193  * user and system time records.
194  * Must be called with interrupts disabled.
195  */
196 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
197 {
198         cputime_t utime;
199
200         utime = get_paca()->user_time;
201         get_paca()->user_time = 0;
202         account_user_time(tsk, utime);
203 }
204
205 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
206 {
207         int cpu = smp_processor_id();
208
209         account_process_vtime(current);
210         run_local_timers();
211         if (rcu_pending(cpu))
212                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
213         scheduler_tick();
214         run_posix_cpu_timers(current);
215 }
216
217 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
218 /*
219  * Stuff for accounting stolen time.
220  */
221 struct cpu_purr_data {
222         int     initialized;                    /* thread is running */
223         u64     tb;                     /* last TB value read */
224         u64     purr;                   /* last PURR value read */
225         spinlock_t lock;
226 };
227
228 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
229
230 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
231 {
232         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
233
234         p->tb = mftb();
235         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
236         wmb();
237         p->initialized = 1;
238 }
239
240 /*
241  * Called during boot when all cpus have come up.
242  */
243 void snapshot_timebases(void)
244 {
245         int cpu;
246
247         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
248                 return;
249         for_each_possible_cpu(cpu)
250                 spin_lock_init(&per_cpu(cpu_purr_data, cpu).lock);
251         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
252 }
253
254 void calculate_steal_time(void)
255 {
256         u64 tb, purr;
257         s64 stolen;
258         struct cpu_purr_data *pme;
259
260         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
261                 return;
262         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, smp_processor_id());
263         if (!pme->initialized)
264                 return;         /* this can happen in early boot */
265         spin_lock(&pme->lock);
266         tb = mftb();
267         purr = mfspr(SPRN_PURR);
268         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
269         if (stolen > 0)
270                 account_steal_time(current, stolen);
271         pme->tb = tb;
272         pme->purr = purr;
273         spin_unlock(&pme->lock);
274 }
275
276 /*
277  * Must be called before the cpu is added to the online map when
278  * a cpu is being brought up at runtime.
279  */
280 static void snapshot_purr(void)
281 {
282         struct cpu_purr_data *pme;
283         unsigned long flags;
284
285         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
286                 return;
287         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, smp_processor_id());
288         spin_lock_irqsave(&pme->lock, flags);
289         pme->tb = mftb();
290         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
291         pme->initialized = 1;
292         spin_unlock_irqrestore(&pme->lock, flags);
293 }
294
295 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
296
297 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
298 #define calc_cputime_factors()
299 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
300 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
301 #endif
302
303 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
304 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
305 #endif
306
307 /*
308  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
309  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
310  */
311 void snapshot_timebase(void)
312 {
313         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb();
314         snapshot_purr();
315 }
316
317 void __delay(unsigned long loops)
318 {
319         unsigned long start;
320         int diff;
321
322         if (__USE_RTC()) {
323                 start = get_rtcl();
324                 do {
325                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
326                         diff = get_rtcl() - start;
327                         if (diff < 0)
328                                 diff += 1000000000;
329                 } while (diff < loops);
330         } else {
331                 start = get_tbl();
332                 while (get_tbl() - start < loops)
333                         HMT_low();
334                 HMT_medium();
335         }
336 }
337 EXPORT_SYMBOL(__delay);
338
339 void udelay(unsigned long usecs)
340 {
341         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
342 }
343 EXPORT_SYMBOL(udelay);
344
345 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
346 {
347         /*
348          * update the rtc when needed, this should be performed on the
349          * right fraction of a second. Half or full second ?
350          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
351          * Note that this update is basically only used through 
352          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
353          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
354          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
355          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
356          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
357          * resolution timers and decoupling time management from timer
358          * interrupts. This is also wrong on the clocks
359          * which require being written at the half second boundary.
360          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
361          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
362          */
363         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
364             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
365             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ) {
366                 struct rtc_time tm;
367                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
368                 tm.tm_year -= 1900;
369                 tm.tm_mon -= 1;
370                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
371                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
372                 else
373                         /* Try again one minute later */
374                         last_rtc_update += 60;
375         }
376 }
377
378 /*
379  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
380  */
381 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv)
382 {
383         unsigned long sec, usec;
384         u64 tb_ticks, xsec;
385         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
386         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
387
388         /*
389          * These calculations are faster (gets rid of divides)
390          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
391          * The conversion to microseconds at the end is done
392          * without a divide (and in fact, without a multiply)
393          */
394         temp_varp = do_gtod.varp;
395
396         /* Sampling the time base must be done after loading
397          * do_gtod.varp in order to avoid racing with update_gtod.
398          */
399         data_barrier(temp_varp);
400         tb_ticks = get_tb() - temp_varp->tb_orig_stamp;
401         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
402         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
403         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
404         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
405         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
406         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
407
408         tv->tv_sec = sec;
409         tv->tv_usec = usec;
410 }
411
412 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
413 {
414         if (__USE_RTC()) {
415                 /* do this the old way */
416                 unsigned long flags, seq;
417                 unsigned int sec, nsec, usec;
418
419                 do {
420                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
421                         sec = xtime.tv_sec;
422                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
423                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
424                 usec = nsec / 1000;
425                 while (usec >= 1000000) {
426                         usec -= 1000000;
427                         ++sec;
428                 }
429                 tv->tv_sec = sec;
430                 tv->tv_usec = usec;
431                 return;
432         }
433         __do_gettimeofday(tv);
434 }
435
436 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
437
438 /*
439  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
440  * lock is needed to access and use these values in
441  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
442  * reasonable time elapses between changes, there will never
443  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
444  * between updates.
445  */
446 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
447                                u64 new_tb_to_xs)
448 {
449         unsigned temp_idx;
450         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
451
452         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
453         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
454
455         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
456         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
457         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
458         smp_mb();
459         do_gtod.varp = temp_varp;
460         do_gtod.var_idx = temp_idx;
461
462         /*
463          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
464          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
465          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
466          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
467          * the two values of tb_update_count match and are even then the
468          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
469          * loops back and reads them again until this criteria is met.
470          * We expect the caller to have done the first increment of
471          * vdso_data->tb_update_count already.
472          */
473         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
474         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
475         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
476         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
477         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
478         smp_wmb();
479         ++(vdso_data->tb_update_count);
480 }
481
482 /*
483  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
484  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
485  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
486  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
487  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
488  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
489  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
490  * the syscall
491  */
492 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
493 {
494         unsigned long offset;
495         u64 new_stamp_xsec;
496         u64 tlen, t2x;
497         u64 tb, xsec_old, xsec_new;
498         struct gettimeofday_vars *varp;
499
500         if (__USE_RTC())
501                 return;
502         tlen = current_tick_length();
503         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
504         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u)
505                 return;
506         if (tlen != last_tick_len) {
507                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
508                 last_tick_len = tlen;
509         } else
510                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
511         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
512         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
513         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
514
515         ++vdso_data->tb_update_count;
516         smp_mb();
517
518         /*
519          * Make sure time doesn't go backwards for userspace gettimeofday.
520          */
521         tb = get_tb();
522         varp = do_gtod.varp;
523         xsec_old = mulhdu(tb - varp->tb_orig_stamp, varp->tb_to_xs)
524                 + varp->stamp_xsec;
525         xsec_new = mulhdu(tb - cur_tb, t2x) + new_stamp_xsec;
526         if (xsec_new < xsec_old)
527                 new_stamp_xsec += xsec_old - xsec_new;
528
529         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
530 }
531
532 #ifdef CONFIG_SMP
533 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
534 {
535         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
536
537         if (in_lock_functions(pc))
538                 return regs->link;
539
540         return pc;
541 }
542 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
543 #endif
544
545 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
546
547 /* 
548  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
549  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
550  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
551  */
552
553 static void iSeries_tb_recal(void)
554 {
555         struct div_result divres;
556         unsigned long titan, tb;
557         tb = get_tb();
558         titan = HvCallXm_loadTod();
559         if ( iSeries_recal_titan ) {
560                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
561                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
562                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
563                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
564                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
565                 char sign = '+';                
566                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
567                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
568
569                 if ( tick_diff < 0 ) {
570                         tick_diff = -tick_diff;
571                         sign = '-';
572                 }
573                 if ( tick_diff ) {
574                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
575                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
576                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
577                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
578                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
579                                 calc_cputime_factors();
580                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
581                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
582                                 tb_to_xs = divres.result_low;
583                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
584                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
585                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
586                         }
587                         else {
588                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
589                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
590                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
591                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
592                         }
593                 }
594         }
595         iSeries_recal_titan = titan;
596         iSeries_recal_tb = tb;
597 }
598 #endif
599
600 /*
601  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
602  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
603  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
604  * decrementer is less than the current value in the hardware
605  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
606  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
607  * call will not be needed)
608  */
609
610 /*
611  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
612  * with interrupts disabled.
613  */
614 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
615 {
616         struct pt_regs *old_regs;
617         int next_dec;
618         int cpu = smp_processor_id();
619         unsigned long ticks;
620         u64 tb_next_jiffy;
621
622 #ifdef CONFIG_PPC32
623         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
624                 do_IRQ(regs);
625 #endif
626
627         old_regs = set_irq_regs(regs);
628         irq_enter();
629
630         profile_tick(CPU_PROFILING);
631         calculate_steal_time();
632
633 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
634         get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
635 #endif
636
637         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
638                >= tb_ticks_per_jiffy) {
639                 /* Update last_jiffy */
640                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
641                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
642                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
643                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
644
645                 /*
646                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
647                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
648                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
649                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
650                  * is the case.
651                  */
652                 if (!cpu_is_offline(cpu))
653                         account_process_time(regs);
654
655                 /*
656                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
657                  * should have been fixed up by now.
658                  */
659                 if (cpu != boot_cpuid)
660                         continue;
661
662                 write_seqlock(&xtime_lock);
663                 tb_next_jiffy = tb_last_jiffy + tb_ticks_per_jiffy;
664                 if (per_cpu(last_jiffy, cpu) >= tb_next_jiffy) {
665                         tb_last_jiffy = tb_next_jiffy;
666                         do_timer(1);
667                         timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
668                         timer_check_rtc();
669                 }
670                 write_sequnlock(&xtime_lock);
671         }
672         
673         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
674         set_dec(next_dec);
675
676 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
677         if (hvlpevent_is_pending())
678                 process_hvlpevents();
679 #endif
680
681 #ifdef CONFIG_PPC64
682         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
683         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
684                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
685                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
686         }
687 #endif
688
689         irq_exit();
690         set_irq_regs(old_regs);
691 }
692
693 void wakeup_decrementer(void)
694 {
695         unsigned long ticks;
696
697         /*
698          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
699          * so all we need to do is to reset the decrementer.
700          */
701         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
702         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
703                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
704         else
705                 ticks = 1;
706         set_dec(ticks);
707 }
708
709 #ifdef CONFIG_SMP
710 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
711 {
712         int i;
713         unsigned long half = tb_ticks_per_jiffy / 2;
714         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
715         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
716
717         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
718         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
719         /*
720          * The stolen time calculation for POWER5 shared-processor LPAR
721          * systems works better if the two threads' timebase interrupts
722          * are staggered by half a jiffy with respect to each other.
723          */
724         for_each_possible_cpu(i) {
725                 if (i == boot_cpuid)
726                         continue;
727                 if (i == (boot_cpuid ^ 1))
728                         per_cpu(last_jiffy, i) =
729                                 per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid) - half;
730                 else if (i & 1)
731                         per_cpu(last_jiffy, i) =
732                                 per_cpu(last_jiffy, i ^ 1) + half;
733                 else {
734                         previous_tb += offset;
735                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
736                 }
737         }
738 }
739 #endif
740
741 /*
742  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
743  *
744  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
745  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
746  * are 64-bit unsigned numbers.
747  */
748 unsigned long long sched_clock(void)
749 {
750         if (__USE_RTC())
751                 return get_rtc();
752         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
753 }
754
755 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
756 {
757         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
758         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
759         unsigned long flags;
760         u64 new_xsec;
761         unsigned long tb_delta;
762
763         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
764                 return -EINVAL;
765
766         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
767
768         /*
769          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
770          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
771          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
772          * to the system time, in which case there is no point in writing
773          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
774          * settimeofday to perform this operation.
775          */
776 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
777         if (first_settimeofday) {
778                 iSeries_tb_recal();
779                 first_settimeofday = 0;
780         }
781 #endif
782
783         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
784         ++vdso_data->tb_update_count;
785         smp_mb();
786
787         /*
788          * Subtract off the number of nanoseconds since the
789          * beginning of the last tick.
790          */
791         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
792         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
793         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
794
795         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
796         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
797
798         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
799         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
800
801         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
802          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
803          */
804         last_rtc_update = new_sec - 658;
805
806         ntp_clear();
807
808         new_xsec = xtime.tv_nsec;
809         if (new_xsec != 0) {
810                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
811                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
812         }
813         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
814         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
815
816         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
817         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
818
819         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
820         clock_was_set();
821         return 0;
822 }
823
824 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
825
826 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
827 {
828         struct device_node *cpu;
829         const unsigned int *fp;
830         int found = 0;
831
832         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
833         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
834
835         if (cpu) {
836                 fp = get_property(cpu, name, NULL);
837                 if (fp) {
838                         found = 1;
839                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
840                 }
841
842                 of_node_put(cpu);
843         }
844
845         return found;
846 }
847
848 void __init generic_calibrate_decr(void)
849 {
850         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
851
852         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
853             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
854
855                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
856                                 "(not found)\n");
857         }
858
859         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
860
861         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
862             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
863
864                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
865                                 "(not found)\n");
866         }
867
868 #ifdef CONFIG_BOOKE
869         /* Set the time base to zero */
870         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
871         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
872
873         /* Clear any pending timer interrupts */
874         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
875
876         /* Enable decrementer interrupt */
877         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
878 #endif
879 }
880
881 unsigned long get_boot_time(void)
882 {
883         struct rtc_time tm;
884
885         if (ppc_md.get_boot_time)
886                 return ppc_md.get_boot_time();
887         if (!ppc_md.get_rtc_time)
888                 return 0;
889         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
890         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
891                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
892 }
893
894 /* This function is only called on the boot processor */
895 void __init time_init(void)
896 {
897         unsigned long flags;
898         unsigned long tm = 0;
899         struct div_result res;
900         u64 scale, x;
901         unsigned shift;
902
903         if (ppc_md.time_init != NULL)
904                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
905
906         if (__USE_RTC()) {
907                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
908                 ppc_tb_freq = 1000000000;
909                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
910         } else {
911                 /* Normal PowerPC with timebase register */
912                 ppc_md.calibrate_decr();
913                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
914                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
915                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
916                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
917                 tb_last_jiffy = get_tb();
918         }
919
920         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
921         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
922         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
923         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
924         calc_cputime_factors();
925
926         /*
927          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
928          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
929          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
930          * rounded up.
931          */
932         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
933         do_div(x, ppc_tb_freq);
934         tick_nsec = x;
935         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
936
937         /*
938          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
939          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
940          * It is computed as:
941          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
942          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
943          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
944          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
945          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
946          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
947          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
948          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
949          * since there are 2^20 xsec in a second.
950          */
951         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
952                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
953         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
954         ticklen_to_xs = res.result_low;
955
956         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
957         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
958
959         /*
960          * Compute scale factor for sched_clock.
961          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
962          * which is the timebase frequency.
963          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
964          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
965          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
966          * giving us the scale factor and shift count to use in
967          * sched_clock().
968          */
969         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
970         scale = res.result_low;
971         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
972                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
973                 res.result_high >>= 1;
974         }
975         tb_to_ns_scale = scale;
976         tb_to_ns_shift = shift;
977
978         tm = get_boot_time();
979
980         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
981
982         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
983         if (timezone_offset) {
984                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
985                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
986                 tm -= timezone_offset;
987         }
988
989         xtime.tv_sec = tm;
990         xtime.tv_nsec = 0;
991         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
992         do_gtod.var_idx = 0;
993         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
994         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
995         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
996         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
997         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
998         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
999
1000         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1001         vdso_data->tb_update_count = 0;
1002         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1003         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1004         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1005
1006         time_freq = 0;
1007
1008         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
1009         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
1010                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
1011         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1012
1013         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1014         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1015 }
1016
1017
1018 #define FEBRUARY        2
1019 #define STARTOFTIME     1970
1020 #define SECDAY          86400L
1021 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1022 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1023                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1024 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1025 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1026
1027 static int month_days[12] = {
1028         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1029 };
1030
1031 /*
1032  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1033  */
1034 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1035 {
1036         int leapsToDate;
1037         int lastYear;
1038         int day;
1039         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1040
1041         lastYear = tm->tm_year - 1;
1042
1043         /*
1044          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1045          */
1046         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1047
1048         /*
1049          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1050          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1051          *
1052          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1053          */
1054         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1055
1056         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1057                    tm->tm_mday;
1058
1059         tm->tm_wday = day % 7;
1060 }
1061
1062 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1063 {
1064         register int    i;
1065         register long   hms, day;
1066
1067         day = tim / SECDAY;
1068         hms = tim % SECDAY;
1069
1070         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1071         tm->tm_hour = hms / 3600;
1072         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1073         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1074
1075         /* Number of years in days */
1076         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1077                 day -= days_in_year(i);
1078         tm->tm_year = i;
1079
1080         /* Number of months in days left */
1081         if (leapyear(tm->tm_year))
1082                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1083         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1084                 day -= days_in_month(i);
1085         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1086         tm->tm_mon = i;
1087
1088         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1089         tm->tm_mday = day + 1;
1090
1091         /*
1092          * Determine the day of week
1093          */
1094         GregorianDay(tm);
1095 }
1096
1097 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1098 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1099  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1100  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1101  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1102  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1103  * is measured but does not harm.
1104  */
1105 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1106 {
1107         unsigned mlt=0, tmp, err;
1108         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1109          * but safe and compact method to find the multiplier.
1110          */
1111   
1112         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1113                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1114                         mlt |= tmp;
1115         }
1116   
1117         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1118          * A side effect of this is that if outscale is too large
1119          * the returned value will be zero.
1120          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1121          * some might have been forgotten in the test however.
1122          */
1123   
1124         err = inscale * (mlt+1);
1125         if (err <= inscale/2)
1126                 mlt++;
1127         return mlt;
1128 }
1129
1130 /*
1131  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1132  * result.
1133  */
1134 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1135                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1136 {
1137         unsigned long a, b, c, d;
1138         unsigned long w, x, y, z;
1139         u64 ra, rb, rc;
1140
1141         a = dividend_high >> 32;
1142         b = dividend_high & 0xffffffff;
1143         c = dividend_low >> 32;
1144         d = dividend_low & 0xffffffff;
1145
1146         w = a / divisor;
1147         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1148
1149         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1150         x = ra;
1151
1152         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1153         y = rb;
1154
1155         do_div(rc, divisor);
1156         z = rc;
1157
1158         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1159         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1160
1161 }