powerpc: Introduce toreal/fromreal assembly macros
[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 #ifdef CONFIG_BOOKE
614         /* Set the time base to zero */
615         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
616         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
617
618         /* Clear any pending timer interrupts */
619         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
620
621         /* Enable decrementer interrupt */
622         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
623 #endif
624         if (!node_found)
625                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
626                                 "(not found)\n");
627
628         of_node_put(cpu);
629 }
630
631 unsigned long get_boot_time(void)
632 {
633         struct rtc_time tm;
634
635         if (ppc_md.get_boot_time)
636                 return ppc_md.get_boot_time();
637         if (!ppc_md.get_rtc_time)
638                 return 0;
639         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
640         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
641                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
642 }
643
644 /* This function is only called on the boot processor */
645 void __init time_init(void)
646 {
647         unsigned long flags;
648         unsigned long tm = 0;
649         struct div_result res;
650         u64 scale;
651         unsigned shift;
652
653         if (ppc_md.time_init != NULL)
654                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
655
656         if (__USE_RTC()) {
657                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
658                 ppc_tb_freq = 1000000000;
659                 tb_last_stamp = get_rtcl();
660                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
661         } else {
662                 /* Normal PowerPC with timebase register */
663                 ppc_md.calibrate_decr();
664                 printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
665                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
666                 printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
667                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
668                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
669         }
670
671         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
672         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
673         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
674         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
675         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
676         tb_to_xs = res.result_low;
677
678 #ifdef CONFIG_PPC64
679         get_paca()->default_decr = tb_ticks_per_jiffy;
680 #endif
681
682         /*
683          * Compute scale factor for sched_clock.
684          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
685          * which is the timebase frequency.
686          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
687          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
688          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
689          * giving us the scale factor and shift count to use in
690          * sched_clock().
691          */
692         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
693         scale = res.result_low;
694         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
695                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
696                 res.result_high >>= 1;
697         }
698         tb_to_ns_scale = scale;
699         tb_to_ns_shift = shift;
700
701 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
702         if (!piranha_simulator)
703 #endif
704                 tm = get_boot_time();
705
706         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
707         xtime.tv_sec = tm;
708         xtime.tv_nsec = 0;
709         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
710         do_gtod.var_idx = 0;
711         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
712         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
713         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
714         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
715         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
716         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
717 #ifdef CONFIG_PPC64
718         systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
719         systemcfg->tb_update_count = 0;
720         systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
721         systemcfg->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
722         systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
723 #endif
724
725         time_freq = 0;
726
727         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
728         if (timezone_offset) {
729                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
730                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
731                 xtime.tv_sec -= timezone_offset;
732         }
733
734         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
735         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
736                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
737         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
738
739         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
740         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
741 }
742
743 /* 
744  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
745  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized 
746  * with ntpd.
747  *
748  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to 
749  * adjust the frequency.
750  */
751
752 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
753
754 void ppc_adjtimex(void)
755 {
756 #ifdef CONFIG_PPC64
757         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec,
758                 new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
759         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
760         long delta_freq, ltemp;
761         struct div_result divres; 
762         unsigned long flags;
763         long singleshot_ppm = 0;
764
765         /*
766          * Compute parts per million frequency adjustment to
767          * accomplish the time adjustment implied by time_offset to be
768          * applied over the elapsed time indicated by time_constant.
769          * Use SHIFT_USEC to get it into the same units as
770          * time_freq.
771          */
772         if ( time_offset < 0 ) {
773                 ltemp = -time_offset;
774                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
775                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
776                 ltemp = -ltemp;
777         } else {
778                 ltemp = time_offset;
779                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
780                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
781         }
782         
783         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
784         if ( time_adjust ) {
785 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
786                 printk("ppc_adjtimex: ");
787                 if ( adjusting_time == 0 )
788                         printk("starting ");
789                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
790 #endif  
791         
792                 adjusting_time = 1;
793                 
794                 /*
795                  * Compute parts per million frequency adjustment
796                  * to match time_adjust
797                  */
798                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;  
799                 /*
800                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
801                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
802                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
803                  */
804                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
805                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */
806                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
807                 if ( time_adjust < 0 )
808                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
809         }
810         else {
811 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
812                 if ( adjusting_time )
813                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
814 #endif
815                 adjusting_time = 0;
816         }
817         
818         /* Add up all of the frequency adjustments */
819         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
820         
821         /*
822          * Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on
823          * the frequency adjustment
824          */
825         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
826         if ( delta_freq < 0 ) {
827                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
828                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
829         }
830         else {
831                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
832                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
833         }
834         
835 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
836         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
837         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
838 #endif
839
840         /*
841          * Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to
842          * microseconds) and a new value of stamp_xsec which is the
843          * time (in 1/2^20 second units) corresponding to
844          * tb_orig_stamp.  This new value of stamp_xsec compensates
845          * for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
846          * which guarantees that the current time remains the same.
847          */
848         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
849         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
850         div128_by_32(1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres);
851         new_tb_to_xs = divres.result_low;
852         new_xsec = mulhdu(tb_ticks, new_tb_to_xs);
853
854         old_xsec = mulhdu(tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs);
855         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
856
857         update_gtod(do_gtod.varp->tb_orig_stamp, new_stamp_xsec, new_tb_to_xs);
858
859         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
860 #endif /* CONFIG_PPC64 */
861 }
862
863
864 #define FEBRUARY        2
865 #define STARTOFTIME     1970
866 #define SECDAY          86400L
867 #define SECYR           (SECDAY * 365)
868 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
869                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
870 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
871 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
872
873 static int month_days[12] = {
874         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
875 };
876
877 /*
878  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
879  */
880 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
881 {
882         int leapsToDate;
883         int lastYear;
884         int day;
885         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
886
887         lastYear = tm->tm_year - 1;
888
889         /*
890          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
891          */
892         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
893
894         /*
895          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
896          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
897          *
898          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
899          */
900         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
901
902         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
903                    tm->tm_mday;
904
905         tm->tm_wday = day % 7;
906 }
907
908 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
909 {
910         register int    i;
911         register long   hms, day;
912
913         day = tim / SECDAY;
914         hms = tim % SECDAY;
915
916         /* Hours, minutes, seconds are easy */
917         tm->tm_hour = hms / 3600;
918         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
919         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
920
921         /* Number of years in days */
922         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
923                 day -= days_in_year(i);
924         tm->tm_year = i;
925
926         /* Number of months in days left */
927         if (leapyear(tm->tm_year))
928                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
929         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
930                 day -= days_in_month(i);
931         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
932         tm->tm_mon = i;
933
934         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
935         tm->tm_mday = day + 1;
936
937         /*
938          * Determine the day of week
939          */
940         GregorianDay(tm);
941 }
942
943 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
944 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
945  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
946  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
947  * is optimistic considering the stability of most processor clock
948  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
949  * is measured but does not harm.
950  */
951 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
952 {
953         unsigned mlt=0, tmp, err;
954         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
955          * but safe and compact method to find the multiplier.
956          */
957   
958         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
959                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
960                         mlt |= tmp;
961         }
962   
963         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
964          * A side effect of this is that if outscale is too large
965          * the returned value will be zero.
966          * Many corner cases have been checked and seem to work,
967          * some might have been forgotten in the test however.
968          */
969   
970         err = inscale * (mlt+1);
971         if (err <= inscale/2)
972                 mlt++;
973         return mlt;
974 }
975
976 /*
977  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
978  * result.
979  */
980 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
981                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
982 {
983         unsigned long a, b, c, d;
984         unsigned long w, x, y, z;
985         u64 ra, rb, rc;
986
987         a = dividend_high >> 32;
988         b = dividend_high & 0xffffffff;
989         c = dividend_low >> 32;
990         d = dividend_low & 0xffffffff;
991
992         w = a / divisor;
993         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
994
995         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
996         x = ra;
997
998         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
999         y = rb;
1000
1001         do_div(rc, divisor);
1002         z = rc;
1003
1004         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1005         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1006
1007 }