[POWERPC] Check cache coherency of kernel vs firmware
[safe/jmp/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 #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         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
635                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
636 #endif
637
638         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
639                >= tb_ticks_per_jiffy) {
640                 /* Update last_jiffy */
641                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
642                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
643                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
644                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
645
646                 /*
647                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
648                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
649                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
650                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
651                  * is the case.
652                  */
653                 if (!cpu_is_offline(cpu))
654                         account_process_time(regs);
655
656                 /*
657                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
658                  * should have been fixed up by now.
659                  */
660                 if (cpu != boot_cpuid)
661                         continue;
662
663                 write_seqlock(&xtime_lock);
664                 tb_next_jiffy = tb_last_jiffy + tb_ticks_per_jiffy;
665                 if (per_cpu(last_jiffy, cpu) >= tb_next_jiffy) {
666                         tb_last_jiffy = tb_next_jiffy;
667                         do_timer(1);
668                         timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
669                         timer_check_rtc();
670                 }
671                 write_sequnlock(&xtime_lock);
672         }
673         
674         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
675         set_dec(next_dec);
676
677 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
678         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
679                 process_hvlpevents();
680 #endif
681
682 #ifdef CONFIG_PPC64
683         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
684         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
685                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
686                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
687         }
688 #endif
689
690         irq_exit();
691         set_irq_regs(old_regs);
692 }
693
694 void wakeup_decrementer(void)
695 {
696         unsigned long ticks;
697
698         /*
699          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
700          * so all we need to do is to reset the decrementer.
701          */
702         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
703         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
704                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
705         else
706                 ticks = 1;
707         set_dec(ticks);
708 }
709
710 #ifdef CONFIG_SMP
711 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
712 {
713         int i;
714         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
715
716         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
717         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
718
719         for_each_possible_cpu(i) {
720                 if (i == boot_cpuid)
721                         continue;
722                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
723         }
724 }
725 #endif
726
727 /*
728  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
729  *
730  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
731  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
732  * are 64-bit unsigned numbers.
733  */
734 unsigned long long sched_clock(void)
735 {
736         if (__USE_RTC())
737                 return get_rtc();
738         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
739 }
740
741 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
742 {
743         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
744         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
745         unsigned long flags;
746         u64 new_xsec;
747         unsigned long tb_delta;
748
749         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
750                 return -EINVAL;
751
752         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
753
754         /*
755          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
756          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
757          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
758          * to the system time, in which case there is no point in writing
759          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
760          * settimeofday to perform this operation.
761          */
762 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
763         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && first_settimeofday) {
764                 iSeries_tb_recal();
765                 first_settimeofday = 0;
766         }
767 #endif
768
769         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
770         ++vdso_data->tb_update_count;
771         smp_mb();
772
773         /*
774          * Subtract off the number of nanoseconds since the
775          * beginning of the last tick.
776          */
777         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
778         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
779         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
780
781         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
782         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
783
784         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
785         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
786
787         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
788          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
789          */
790         last_rtc_update = new_sec - 658;
791
792         ntp_clear();
793
794         new_xsec = xtime.tv_nsec;
795         if (new_xsec != 0) {
796                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
797                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
798         }
799         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
800         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
801
802         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
803         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
804
805         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
806         clock_was_set();
807         return 0;
808 }
809
810 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
811
812 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
813 {
814         struct device_node *cpu;
815         const unsigned int *fp;
816         int found = 0;
817
818         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
819         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
820
821         if (cpu) {
822                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
823                 if (fp) {
824                         found = 1;
825                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
826                 }
827
828                 of_node_put(cpu);
829         }
830
831         return found;
832 }
833
834 void __init generic_calibrate_decr(void)
835 {
836         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
837
838         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
839             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
840
841                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
842                                 "(not found)\n");
843         }
844
845         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
846
847         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
848             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
849
850                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
851                                 "(not found)\n");
852         }
853
854 #ifdef CONFIG_BOOKE
855         /* Set the time base to zero */
856         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
857         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
858
859         /* Clear any pending timer interrupts */
860         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
861
862         /* Enable decrementer interrupt */
863         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
864 #endif
865 }
866
867 unsigned long get_boot_time(void)
868 {
869         struct rtc_time tm;
870
871         if (ppc_md.get_boot_time)
872                 return ppc_md.get_boot_time();
873         if (!ppc_md.get_rtc_time)
874                 return 0;
875         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
876         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
877                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
878 }
879
880 /* This function is only called on the boot processor */
881 void __init time_init(void)
882 {
883         unsigned long flags;
884         unsigned long tm = 0;
885         struct div_result res;
886         u64 scale, x;
887         unsigned shift;
888
889         if (ppc_md.time_init != NULL)
890                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
891
892         if (__USE_RTC()) {
893                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
894                 ppc_tb_freq = 1000000000;
895                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
896         } else {
897                 /* Normal PowerPC with timebase register */
898                 ppc_md.calibrate_decr();
899                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
900                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
901                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
902                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
903                 tb_last_jiffy = get_tb();
904         }
905
906         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
907         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
908         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
909         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
910         calc_cputime_factors();
911
912         /*
913          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
914          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
915          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
916          * rounded up.
917          */
918         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
919         do_div(x, ppc_tb_freq);
920         tick_nsec = x;
921         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
922
923         /*
924          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
925          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
926          * It is computed as:
927          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
928          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
929          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
930          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
931          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
932          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
933          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
934          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
935          * since there are 2^20 xsec in a second.
936          */
937         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
938                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
939         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
940         ticklen_to_xs = res.result_low;
941
942         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
943         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
944
945         /*
946          * Compute scale factor for sched_clock.
947          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
948          * which is the timebase frequency.
949          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
950          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
951          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
952          * giving us the scale factor and shift count to use in
953          * sched_clock().
954          */
955         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
956         scale = res.result_low;
957         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
958                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
959                 res.result_high >>= 1;
960         }
961         tb_to_ns_scale = scale;
962         tb_to_ns_shift = shift;
963
964         tm = get_boot_time();
965
966         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
967
968         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
969         if (timezone_offset) {
970                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
971                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
972                 tm -= timezone_offset;
973         }
974
975         xtime.tv_sec = tm;
976         xtime.tv_nsec = 0;
977         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
978         do_gtod.var_idx = 0;
979         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
980         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
981         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
982         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
983         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
984         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
985
986         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
987         vdso_data->tb_update_count = 0;
988         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
989         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
990         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
991
992         time_freq = 0;
993
994         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
995         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
996                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
997         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
998
999         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1000         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1001 }
1002
1003
1004 #define FEBRUARY        2
1005 #define STARTOFTIME     1970
1006 #define SECDAY          86400L
1007 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1008 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1009                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1010 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1011 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1012
1013 static int month_days[12] = {
1014         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1015 };
1016
1017 /*
1018  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1019  */
1020 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1021 {
1022         int leapsToDate;
1023         int lastYear;
1024         int day;
1025         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1026
1027         lastYear = tm->tm_year - 1;
1028
1029         /*
1030          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1031          */
1032         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1033
1034         /*
1035          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1036          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1037          *
1038          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1039          */
1040         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1041
1042         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1043                    tm->tm_mday;
1044
1045         tm->tm_wday = day % 7;
1046 }
1047
1048 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1049 {
1050         register int    i;
1051         register long   hms, day;
1052
1053         day = tim / SECDAY;
1054         hms = tim % SECDAY;
1055
1056         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1057         tm->tm_hour = hms / 3600;
1058         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1059         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1060
1061         /* Number of years in days */
1062         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1063                 day -= days_in_year(i);
1064         tm->tm_year = i;
1065
1066         /* Number of months in days left */
1067         if (leapyear(tm->tm_year))
1068                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1069         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1070                 day -= days_in_month(i);
1071         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1072         tm->tm_mon = i;
1073
1074         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1075         tm->tm_mday = day + 1;
1076
1077         /*
1078          * Determine the day of week
1079          */
1080         GregorianDay(tm);
1081 }
1082
1083 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1084 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1085  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1086  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1087  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1088  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1089  * is measured but does not harm.
1090  */
1091 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1092 {
1093         unsigned mlt=0, tmp, err;
1094         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1095          * but safe and compact method to find the multiplier.
1096          */
1097   
1098         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1099                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1100                         mlt |= tmp;
1101         }
1102   
1103         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1104          * A side effect of this is that if outscale is too large
1105          * the returned value will be zero.
1106          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1107          * some might have been forgotten in the test however.
1108          */
1109   
1110         err = inscale * (mlt+1);
1111         if (err <= inscale/2)
1112                 mlt++;
1113         return mlt;
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1118  * result.
1119  */
1120 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1121                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1122 {
1123         unsigned long a, b, c, d;
1124         unsigned long w, x, y, z;
1125         u64 ra, rb, rc;
1126
1127         a = dividend_high >> 32;
1128         b = dividend_high & 0xffffffff;
1129         c = dividend_low >> 32;
1130         d = dividend_low & 0xffffffff;
1131
1132         w = a / divisor;
1133         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1134
1135         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1136         x = ra;
1137
1138         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1139         y = rb;
1140
1141         do_div(rc, divisor);
1142         z = rc;
1143
1144         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1145         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1146
1147 }