[PATCH] powerpc: Make sure we have an RTC before trying to adjust it
[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/config.h>
36 #include <linux/errno.h>
37 #include <linux/module.h>
38 #include <linux/sched.h>
39 #include <linux/kernel.h>
40 #include <linux/param.h>
41 #include <linux/string.h>
42 #include <linux/mm.h>
43 #include <linux/interrupt.h>
44 #include <linux/timex.h>
45 #include <linux/kernel_stat.h>
46 #include <linux/time.h>
47 #include <linux/init.h>
48 #include <linux/profile.h>
49 #include <linux/cpu.h>
50 #include <linux/security.h>
51 #include <linux/percpu.h>
52 #include <linux/rtc.h>
53
54 #include <asm/io.h>
55 #include <asm/processor.h>
56 #include <asm/nvram.h>
57 #include <asm/cache.h>
58 #include <asm/machdep.h>
59 #include <asm/uaccess.h>
60 #include <asm/time.h>
61 #include <asm/prom.h>
62 #include <asm/irq.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #ifdef CONFIG_PPC64
65 #include <asm/systemcfg.h>
66 #include <asm/firmware.h>
67 #endif
68 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
69 #include <asm/iSeries/ItLpQueue.h>
70 #include <asm/iSeries/HvCallXm.h>
71 #endif
72
73 u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES;
74
75 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
76
77 /* keep track of when we need to update the rtc */
78 time_t last_rtc_update;
79 extern int piranha_simulator;
80 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
81 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
82 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
83 static unsigned long first_settimeofday = 1;
84 #endif
85
86 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
87 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
88
89 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
90
91 #ifdef CONFIG_PPC64
92 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
93 #else
94 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
95 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
96 #endif
97
98 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
99 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
100 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
101 unsigned long tb_ticks_per_sec;
102 u64 tb_to_xs;
103 unsigned tb_to_us;
104 unsigned long processor_freq;
105 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
106 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
107
108 u64 tb_to_ns_scale;
109 unsigned tb_to_ns_shift;
110
111 struct gettimeofday_struct do_gtod;
112
113 extern unsigned long wall_jiffies;
114
115 extern struct timezone sys_tz;
116 static long timezone_offset;
117
118 void ppc_adjtimex(void);
119
120 static unsigned adjusting_time = 0;
121
122 unsigned long ppc_proc_freq;
123 unsigned long ppc_tb_freq;
124
125 #ifdef CONFIG_PPC32     /* XXX for now */
126 #define boot_cpuid      0
127 #endif
128
129 u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
130 unsigned long tb_last_stamp;
131
132 /*
133  * Note that on ppc32 this only stores the bottom 32 bits of
134  * the timebase value, but that's enough to tell when a jiffy
135  * has passed.
136  */
137 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, last_jiffy);
138
139 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
140 {
141         /*
142          * update the rtc when needed, this should be performed on the
143          * right fraction of a second. Half or full second ?
144          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
145          * Note that this update is basically only used through 
146          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
147          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
148          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
149          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
150          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
151          * resolution timers and decoupling time management from timer
152          * interrupts. This is also wrong on the clocks
153          * which require being written at the half second boundary.
154          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
155          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
156          */
157         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
158             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
159             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ &&
160             jiffies - wall_jiffies == 1) {
161                 struct rtc_time tm;
162                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
163                 tm.tm_year -= 1900;
164                 tm.tm_mon -= 1;
165                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
166                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
167                 else
168                         /* Try again one minute later */
169                         last_rtc_update += 60;
170         }
171 }
172
173 /*
174  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
175  */
176 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, u64 tb_val)
177 {
178         unsigned long sec, usec;
179         u64 tb_ticks, xsec;
180         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
181         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
182
183         /*
184          * These calculations are faster (gets rid of divides)
185          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
186          * The conversion to microseconds at the end is done
187          * without a divide (and in fact, without a multiply)
188          */
189         temp_varp = do_gtod.varp;
190         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
191         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
192         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
193         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
194         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
195         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
196         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
197
198         tv->tv_sec = sec;
199         tv->tv_usec = usec;
200 }
201
202 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
203 {
204         if (__USE_RTC()) {
205                 /* do this the old way */
206                 unsigned long flags, seq;
207                 unsigned int sec, nsec, usec, lost;
208
209                 do {
210                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
211                         sec = xtime.tv_sec;
212                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_stamp);
213                         lost = jiffies - wall_jiffies;
214                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
215                 usec = nsec / 1000 + lost * (1000000 / HZ);
216                 while (usec >= 1000000) {
217                         usec -= 1000000;
218                         ++sec;
219                 }
220                 tv->tv_sec = sec;
221                 tv->tv_usec = usec;
222                 return;
223         }
224         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
225 }
226
227 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
228
229 /* Synchronize xtime with do_gettimeofday */ 
230
231 static inline void timer_sync_xtime(unsigned long cur_tb)
232 {
233 #ifdef CONFIG_PPC64
234         /* why do we do this? */
235         struct timeval my_tv;
236
237         __do_gettimeofday(&my_tv, cur_tb);
238
239         if (xtime.tv_sec <= my_tv.tv_sec) {
240                 xtime.tv_sec = my_tv.tv_sec;
241                 xtime.tv_nsec = my_tv.tv_usec * 1000;
242         }
243 #endif
244 }
245
246 /*
247  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
248  * lock is needed to access and use these values in
249  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
250  * reasonable time elapses between changes, there will never
251  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
252  * between updates.
253  */
254 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
255                                u64 new_tb_to_xs)
256 {
257         unsigned temp_idx;
258         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
259
260         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
261         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
262
263         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
264         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
265         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
266         smp_mb();
267         do_gtod.varp = temp_varp;
268         do_gtod.var_idx = temp_idx;
269
270 #ifdef CONFIG_PPC64
271         /*
272          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
273          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
274          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
275          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
276          * the two values of tb_update_count match and are even then the
277          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
278          * loops back and reads them again until this criteria is met.
279          */
280         ++(systemcfg->tb_update_count);
281         smp_wmb();
282         systemcfg->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
283         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
284         systemcfg->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
285         smp_wmb();
286         ++(systemcfg->tb_update_count);
287 #endif
288 }
289
290 /*
291  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
292  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
293  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
294  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
295  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
296  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
297  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
298  * the syscall
299  */
300 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
301 {
302         unsigned long offset;
303         u64 new_stamp_xsec;
304
305         if (__USE_RTC())
306                 return;
307         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
308         if ((offset & 0x80000000u) == 0)
309                 return;
310         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec
311                 + mulhdu(offset, do_gtod.varp->tb_to_xs);
312         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
313 }
314
315 #ifdef CONFIG_SMP
316 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
317 {
318         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
319
320         if (in_lock_functions(pc))
321                 return regs->link;
322
323         return pc;
324 }
325 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
326 #endif
327
328 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
329
330 /* 
331  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
332  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
333  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
334  */
335
336 static void iSeries_tb_recal(void)
337 {
338         struct div_result divres;
339         unsigned long titan, tb;
340         tb = get_tb();
341         titan = HvCallXm_loadTod();
342         if ( iSeries_recal_titan ) {
343                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
344                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
345                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
346                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
347                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
348                 char sign = '+';                
349                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
350                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
351
352                 if ( tick_diff < 0 ) {
353                         tick_diff = -tick_diff;
354                         sign = '-';
355                 }
356                 if ( tick_diff ) {
357                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
358                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
359                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
360                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
361                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
362                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
363                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
364                                 tb_to_xs = divres.result_low;
365                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
366                                 systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
367                                 systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
368                         }
369                         else {
370                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
371                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
372                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
373                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
374                         }
375                 }
376         }
377         iSeries_recal_titan = titan;
378         iSeries_recal_tb = tb;
379 }
380 #endif
381
382 /*
383  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
384  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
385  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
386  * decrementer is less than the current value in the hardware
387  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
388  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
389  * call will not be needed)
390  */
391
392 /*
393  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
394  * with interrupts disabled.
395  */
396 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
397 {
398         int next_dec;
399         int cpu = smp_processor_id();
400         unsigned long ticks;
401
402 #ifdef CONFIG_PPC32
403         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
404                 do_IRQ(regs);
405 #endif
406
407         irq_enter();
408
409         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
410
411 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
412         get_paca()->lppaca.int_dword.fields.decr_int = 0;
413 #endif
414
415         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
416                >= tb_ticks_per_jiffy) {
417                 /* Update last_jiffy */
418                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
419                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
420                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
421                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
422
423                 /*
424                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
425                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
426                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
427                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
428                  * is the case.
429                  */
430                 if (!cpu_is_offline(cpu))
431                         update_process_times(user_mode(regs));
432
433                 /*
434                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
435                  * should have been fixed up by now.
436                  */
437                 if (cpu != boot_cpuid)
438                         continue;
439
440                 write_seqlock(&xtime_lock);
441                 tb_last_jiffy += tb_ticks_per_jiffy;
442                 tb_last_stamp = per_cpu(last_jiffy, cpu);
443                 timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
444                 do_timer(regs);
445                 timer_sync_xtime(tb_last_jiffy);
446                 timer_check_rtc();
447                 write_sequnlock(&xtime_lock);
448                 if (adjusting_time && (time_adjust == 0))
449                         ppc_adjtimex();
450         }
451         
452         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
453         set_dec(next_dec);
454
455 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
456         if (hvlpevent_is_pending())
457                 process_hvlpevents(regs);
458 #endif
459
460 #ifdef CONFIG_PPC64
461         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
462         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
463                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
464                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
465         }
466 #endif
467
468         irq_exit();
469 }
470
471 void wakeup_decrementer(void)
472 {
473         int i;
474
475         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
476         /*
477          * We don't expect this to be called on a machine with a 601,
478          * so using get_tbl is fine.
479          */
480         tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
481         for_each_cpu(i)
482                 per_cpu(last_jiffy, i) = tb_last_stamp;
483 }
484
485 #ifdef CONFIG_SMP
486 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
487 {
488         int i;
489         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
490         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
491
492         for_each_cpu(i) {
493                 if (i != boot_cpuid) {
494                         previous_tb += offset;
495                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
496                 }
497         }
498 }
499 #endif
500
501 /*
502  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
503  *
504  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
505  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
506  * are 64-bit unsigned numbers.
507  */
508 unsigned long long sched_clock(void)
509 {
510         if (__USE_RTC())
511                 return get_rtc();
512         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
513 }
514
515 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
516 {
517         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
518         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
519         unsigned long flags;
520         long int tb_delta;
521         u64 new_xsec;
522
523         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
524                 return -EINVAL;
525
526         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
527
528         /*
529          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
530          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
531          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
532          * to the system time, in which case there is no point in writing
533          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
534          * settimeofday to perform this operation.
535          */
536 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
537         if (first_settimeofday) {
538                 iSeries_tb_recal();
539                 first_settimeofday = 0;
540         }
541 #endif
542         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
543         tb_delta += (jiffies - wall_jiffies) * tb_ticks_per_jiffy;
544
545         new_nsec -= 1000 * mulhwu(tb_to_us, tb_delta);
546
547         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
548         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
549
550         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
551         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
552
553         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
554          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
555          */
556         last_rtc_update = new_sec - 658;
557
558         ntp_clear();
559
560         new_xsec = (u64)new_nsec * XSEC_PER_SEC;
561         do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
562         new_xsec += (u64)new_sec * XSEC_PER_SEC;
563         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
564
565 #ifdef CONFIG_PPC64
566         systemcfg->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
567         systemcfg->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
568 #endif
569
570         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
571         clock_was_set();
572         return 0;
573 }
574
575 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
576
577 void __init generic_calibrate_decr(void)
578 {
579         struct device_node *cpu;
580         unsigned int *fp;
581         int node_found;
582
583         /*
584          * The cpu node should have a timebase-frequency property
585          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
586          */
587         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
588
589         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
590         node_found = 0;
591         if (cpu != 0) {
592                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
593                                                   NULL);
594                 if (fp != 0) {
595                         node_found = 1;
596                         ppc_tb_freq = *fp;
597                 }
598         }
599         if (!node_found)
600                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
601                                 "(not found)\n");
602
603         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
604         node_found = 0;
605         if (cpu != 0) {
606                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
607                                                   NULL);
608                 if (fp != 0) {
609                         node_found = 1;
610                         ppc_proc_freq = *fp;
611                 }
612         }
613         if (!node_found)
614                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
615                                 "(not found)\n");
616
617         of_node_put(cpu);
618 }
619
620 unsigned long get_boot_time(void)
621 {
622         struct rtc_time tm;
623
624         if (ppc_md.get_boot_time)
625                 return ppc_md.get_boot_time();
626         if (!ppc_md.get_rtc_time)
627                 return 0;
628         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
629         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
630                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
631 }
632
633 /* This function is only called on the boot processor */
634 void __init time_init(void)
635 {
636         unsigned long flags;
637         unsigned long tm = 0;
638         struct div_result res;
639         u64 scale;
640         unsigned shift;
641
642         if (ppc_md.time_init != NULL)
643                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
644
645         if (__USE_RTC()) {
646                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
647                 ppc_tb_freq = 1000000000;
648                 tb_last_stamp = get_rtcl();
649                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
650         } else {
651                 /* Normal PowerPC with timebase register */
652                 ppc_md.calibrate_decr();
653                 printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
654                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
655                 printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
656                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
657                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
658         }
659
660         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
661         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
662         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
663         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
664         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
665         tb_to_xs = res.result_low;
666
667 #ifdef CONFIG_PPC64
668         get_paca()->default_decr = tb_ticks_per_jiffy;
669 #endif
670
671         /*
672          * Compute scale factor for sched_clock.
673          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
674          * which is the timebase frequency.
675          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
676          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
677          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
678          * giving us the scale factor and shift count to use in
679          * sched_clock().
680          */
681         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
682         scale = res.result_low;
683         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
684                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
685                 res.result_high >>= 1;
686         }
687         tb_to_ns_scale = scale;
688         tb_to_ns_shift = shift;
689
690 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
691         if (!piranha_simulator)
692 #endif
693                 tm = get_boot_time();
694
695         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
696         xtime.tv_sec = tm;
697         xtime.tv_nsec = 0;
698         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
699         do_gtod.var_idx = 0;
700         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
701         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
702         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
703         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
704         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
705         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
706 #ifdef CONFIG_PPC64
707         systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
708         systemcfg->tb_update_count = 0;
709         systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
710         systemcfg->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
711         systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
712 #endif
713
714         time_freq = 0;
715
716         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
717         if (timezone_offset) {
718                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
719                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
720                 xtime.tv_sec -= timezone_offset;
721         }
722
723         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
724         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
725                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
726         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
727
728         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
729         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
730 }
731
732 /* 
733  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
734  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized 
735  * with ntpd.
736  *
737  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to 
738  * adjust the frequency.
739  */
740
741 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
742
743 void ppc_adjtimex(void)
744 {
745 #ifdef CONFIG_PPC64
746         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec,
747                 new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
748         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
749         long delta_freq, ltemp;
750         struct div_result divres; 
751         unsigned long flags;
752         long singleshot_ppm = 0;
753
754         /*
755          * Compute parts per million frequency adjustment to
756          * accomplish the time adjustment implied by time_offset to be
757          * applied over the elapsed time indicated by time_constant.
758          * Use SHIFT_USEC to get it into the same units as
759          * time_freq.
760          */
761         if ( time_offset < 0 ) {
762                 ltemp = -time_offset;
763                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
764                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
765                 ltemp = -ltemp;
766         } else {
767                 ltemp = time_offset;
768                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
769                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
770         }
771         
772         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
773         if ( time_adjust ) {
774 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
775                 printk("ppc_adjtimex: ");
776                 if ( adjusting_time == 0 )
777                         printk("starting ");
778                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
779 #endif  
780         
781                 adjusting_time = 1;
782                 
783                 /*
784                  * Compute parts per million frequency adjustment
785                  * to match time_adjust
786                  */
787                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;  
788                 /*
789                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
790                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
791                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
792                  */
793                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
794                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */
795                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
796                 if ( time_adjust < 0 )
797                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
798         }
799         else {
800 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
801                 if ( adjusting_time )
802                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
803 #endif
804                 adjusting_time = 0;
805         }
806         
807         /* Add up all of the frequency adjustments */
808         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
809         
810         /*
811          * Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on
812          * the frequency adjustment
813          */
814         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
815         if ( delta_freq < 0 ) {
816                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
817                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
818         }
819         else {
820                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
821                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
822         }
823         
824 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
825         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
826         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
827 #endif
828
829         /*
830          * Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to
831          * microseconds) and a new value of stamp_xsec which is the
832          * time (in 1/2^20 second units) corresponding to
833          * tb_orig_stamp.  This new value of stamp_xsec compensates
834          * for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
835          * which guarantees that the current time remains the same.
836          */
837         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
838         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
839         div128_by_32(1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres);
840         new_tb_to_xs = divres.result_low;
841         new_xsec = mulhdu(tb_ticks, new_tb_to_xs);
842
843         old_xsec = mulhdu(tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs);
844         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
845
846         update_gtod(do_gtod.varp->tb_orig_stamp, new_stamp_xsec, new_tb_to_xs);
847
848         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
849 #endif /* CONFIG_PPC64 */
850 }
851
852
853 #define FEBRUARY        2
854 #define STARTOFTIME     1970
855 #define SECDAY          86400L
856 #define SECYR           (SECDAY * 365)
857 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
858                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
859 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
860 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
861
862 static int month_days[12] = {
863         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
864 };
865
866 /*
867  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
868  */
869 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
870 {
871         int leapsToDate;
872         int lastYear;
873         int day;
874         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
875
876         lastYear = tm->tm_year - 1;
877
878         /*
879          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
880          */
881         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
882
883         /*
884          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
885          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
886          *
887          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
888          */
889         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
890
891         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
892                    tm->tm_mday;
893
894         tm->tm_wday = day % 7;
895 }
896
897 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
898 {
899         register int    i;
900         register long   hms, day;
901
902         day = tim / SECDAY;
903         hms = tim % SECDAY;
904
905         /* Hours, minutes, seconds are easy */
906         tm->tm_hour = hms / 3600;
907         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
908         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
909
910         /* Number of years in days */
911         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
912                 day -= days_in_year(i);
913         tm->tm_year = i;
914
915         /* Number of months in days left */
916         if (leapyear(tm->tm_year))
917                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
918         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
919                 day -= days_in_month(i);
920         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
921         tm->tm_mon = i;
922
923         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
924         tm->tm_mday = day + 1;
925
926         /*
927          * Determine the day of week
928          */
929         GregorianDay(tm);
930 }
931
932 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
933 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
934  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
935  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
936  * is optimistic considering the stability of most processor clock
937  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
938  * is measured but does not harm.
939  */
940 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
941 {
942         unsigned mlt=0, tmp, err;
943         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
944          * but safe and compact method to find the multiplier.
945          */
946   
947         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
948                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
949                         mlt |= tmp;
950         }
951   
952         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
953          * A side effect of this is that if outscale is too large
954          * the returned value will be zero.
955          * Many corner cases have been checked and seem to work,
956          * some might have been forgotten in the test however.
957          */
958   
959         err = inscale * (mlt+1);
960         if (err <= inscale/2)
961                 mlt++;
962         return mlt;
963 }
964
965 /*
966  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
967  * result.
968  */
969 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
970                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
971 {
972         unsigned long a, b, c, d;
973         unsigned long w, x, y, z;
974         u64 ra, rb, rc;
975
976         a = dividend_high >> 32;
977         b = dividend_high & 0xffffffff;
978         c = dividend_low >> 32;
979         d = dividend_low & 0xffffffff;
980
981         w = a / divisor;
982         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
983
984         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
985         x = ra;
986
987         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
988         y = rb;
989
990         do_div(rc, divisor);
991         z = rc;
992
993         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
994         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
995
996 }