powerpc: Export variables used in conversions to/from cputime_t
[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 #include <linux/jiffies.h>
54 #include <linux/posix-timers.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 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 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
103 u64 tb_to_xs;
104 unsigned tb_to_us;
105
106 #define TICKLEN_SCALE   (SHIFT_SCALE - 10)
107 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
108 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
109
110 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
111    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
112 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
113
114 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
115 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
116
117 u64 tb_to_ns_scale;
118 unsigned tb_to_ns_shift;
119
120 struct gettimeofday_struct do_gtod;
121
122 extern unsigned long wall_jiffies;
123
124 extern struct timezone sys_tz;
125 static long timezone_offset;
126
127 unsigned long ppc_proc_freq;
128 unsigned long ppc_tb_freq;
129
130 u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
131 unsigned long tb_last_stamp;
132
133 /*
134  * Note that on ppc32 this only stores the bottom 32 bits of
135  * the timebase value, but that's enough to tell when a jiffy
136  * has passed.
137  */
138 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, last_jiffy);
139
140 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
141 /*
142  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
143  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
144  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
145  */
146 u64 __cputime_jiffies_factor;
147 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
148 u64 __cputime_msec_factor;
149 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
150 u64 __cputime_sec_factor;
151 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
152 u64 __cputime_clockt_factor;
153 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
154
155 static void calc_cputime_factors(void)
156 {
157         struct div_result res;
158
159         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
160         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
161         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
162         __cputime_msec_factor = res.result_low;
163         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
164         __cputime_sec_factor = res.result_low;
165         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
166         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
167 }
168
169 /*
170  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
171  */
172 static u64 read_purr(void)
173 {
174         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
175                 return mfspr(SPRN_PURR);
176         return mftb();
177 }
178
179 /*
180  * Account time for a transition between system, hard irq
181  * or soft irq state.
182  */
183 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
184 {
185         u64 now, delta;
186         unsigned long flags;
187
188         local_irq_save(flags);
189         now = read_purr();
190         delta = now - get_paca()->startpurr;
191         get_paca()->startpurr = now;
192         if (!in_interrupt()) {
193                 delta += get_paca()->system_time;
194                 get_paca()->system_time = 0;
195         }
196         account_system_time(tsk, 0, delta);
197         local_irq_restore(flags);
198 }
199
200 /*
201  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
202  * by the exception entry and exit code to the generic process
203  * user and system time records.
204  * Must be called with interrupts disabled.
205  */
206 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
207 {
208         cputime_t utime;
209
210         utime = get_paca()->user_time;
211         get_paca()->user_time = 0;
212         account_user_time(tsk, utime);
213 }
214
215 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
216 {
217         int cpu = smp_processor_id();
218
219         account_process_vtime(current);
220         run_local_timers();
221         if (rcu_pending(cpu))
222                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
223         scheduler_tick();
224         run_posix_cpu_timers(current);
225 }
226
227 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
228 /*
229  * Stuff for accounting stolen time.
230  */
231 struct cpu_purr_data {
232         int     initialized;                    /* thread is running */
233         u64     tb0;                    /* timebase at origin time */
234         u64     purr0;                  /* PURR at origin time */
235         u64     tb;                     /* last TB value read */
236         u64     purr;                   /* last PURR value read */
237         u64     stolen;                 /* stolen time so far */
238         spinlock_t lock;
239 };
240
241 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
242
243 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
244 {
245         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
246
247         p->tb0 = mftb();
248         p->purr0 = mfspr(SPRN_PURR);
249         p->tb = p->tb0;
250         p->purr = 0;
251         wmb();
252         p->initialized = 1;
253 }
254
255 /*
256  * Called during boot when all cpus have come up.
257  */
258 void snapshot_timebases(void)
259 {
260         int cpu;
261
262         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
263                 return;
264         for_each_cpu(cpu)
265                 spin_lock_init(&per_cpu(cpu_purr_data, cpu).lock);
266         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
267 }
268
269 void calculate_steal_time(void)
270 {
271         u64 tb, purr, t0;
272         s64 stolen;
273         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
274         int cpu;
275
276         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
277                 return;
278         cpu = smp_processor_id();
279         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
280         if (!pme->initialized)
281                 return;         /* this can happen in early boot */
282         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
283         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
284         spin_lock(&p0->lock);
285         tb = mftb();
286         purr = mfspr(SPRN_PURR) - pme->purr0;
287         if (!phim->initialized || !cpu_online(cpu ^ 1)) {
288                 stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
289         } else {
290                 t0 = pme->tb0;
291                 if (phim->tb0 < t0)
292                         t0 = phim->tb0;
293                 stolen = phim->tb - t0 - phim->purr - purr - p0->stolen;
294         }
295         if (stolen > 0) {
296                 account_steal_time(current, stolen);
297                 p0->stolen += stolen;
298         }
299         pme->tb = tb;
300         pme->purr = purr;
301         spin_unlock(&p0->lock);
302 }
303
304 /*
305  * Must be called before the cpu is added to the online map when
306  * a cpu is being brought up at runtime.
307  */
308 static void snapshot_purr(void)
309 {
310         int cpu;
311         u64 purr;
312         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
313         unsigned long flags;
314
315         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
316                 return;
317         cpu = smp_processor_id();
318         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
319         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
320         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
321         spin_lock_irqsave(&p0->lock, flags);
322         pme->tb = pme->tb0 = mftb();
323         purr = mfspr(SPRN_PURR);
324         if (!phim->initialized) {
325                 pme->purr = 0;
326                 pme->purr0 = purr;
327         } else {
328                 /* set p->purr and p->purr0 for no change in p0->stolen */
329                 pme->purr = phim->tb - phim->tb0 - phim->purr - p0->stolen;
330                 pme->purr0 = purr - pme->purr;
331         }
332         pme->initialized = 1;
333         spin_unlock_irqrestore(&p0->lock, flags);
334 }
335
336 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
337
338 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
339 #define calc_cputime_factors()
340 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
341 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
342 #endif
343
344 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
345 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
346 #endif
347
348 /*
349  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
350  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
351  */
352 void snapshot_timebase(void)
353 {
354         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb();
355         snapshot_purr();
356 }
357
358 void __delay(unsigned long loops)
359 {
360         unsigned long start;
361         int diff;
362
363         if (__USE_RTC()) {
364                 start = get_rtcl();
365                 do {
366                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
367                         diff = get_rtcl() - start;
368                         if (diff < 0)
369                                 diff += 1000000000;
370                 } while (diff < loops);
371         } else {
372                 start = get_tbl();
373                 while (get_tbl() - start < loops)
374                         HMT_low();
375                 HMT_medium();
376         }
377 }
378 EXPORT_SYMBOL(__delay);
379
380 void udelay(unsigned long usecs)
381 {
382         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
383 }
384 EXPORT_SYMBOL(udelay);
385
386 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
387 {
388         /*
389          * update the rtc when needed, this should be performed on the
390          * right fraction of a second. Half or full second ?
391          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
392          * Note that this update is basically only used through 
393          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
394          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
395          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
396          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
397          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
398          * resolution timers and decoupling time management from timer
399          * interrupts. This is also wrong on the clocks
400          * which require being written at the half second boundary.
401          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
402          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
403          */
404         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
405             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
406             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ) {
407                 struct rtc_time tm;
408                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
409                 tm.tm_year -= 1900;
410                 tm.tm_mon -= 1;
411                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
412                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
413                 else
414                         /* Try again one minute later */
415                         last_rtc_update += 60;
416         }
417 }
418
419 /*
420  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
421  */
422 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, u64 tb_val)
423 {
424         unsigned long sec, usec;
425         u64 tb_ticks, xsec;
426         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
427         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
428
429         /*
430          * These calculations are faster (gets rid of divides)
431          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
432          * The conversion to microseconds at the end is done
433          * without a divide (and in fact, without a multiply)
434          */
435         temp_varp = do_gtod.varp;
436         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
437         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
438         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
439         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
440         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
441         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
442         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
443
444         tv->tv_sec = sec;
445         tv->tv_usec = usec;
446 }
447
448 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
449 {
450         if (__USE_RTC()) {
451                 /* do this the old way */
452                 unsigned long flags, seq;
453                 unsigned int sec, nsec, usec;
454
455                 do {
456                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
457                         sec = xtime.tv_sec;
458                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_stamp);
459                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
460                 usec = nsec / 1000;
461                 while (usec >= 1000000) {
462                         usec -= 1000000;
463                         ++sec;
464                 }
465                 tv->tv_sec = sec;
466                 tv->tv_usec = usec;
467                 return;
468         }
469         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
470 }
471
472 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
473
474 /*
475  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
476  * lock is needed to access and use these values in
477  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
478  * reasonable time elapses between changes, there will never
479  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
480  * between updates.
481  */
482 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
483                                u64 new_tb_to_xs)
484 {
485         unsigned temp_idx;
486         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
487
488         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
489         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
490
491         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
492         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
493         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
494         smp_mb();
495         do_gtod.varp = temp_varp;
496         do_gtod.var_idx = temp_idx;
497
498         /*
499          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
500          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
501          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
502          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
503          * the two values of tb_update_count match and are even then the
504          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
505          * loops back and reads them again until this criteria is met.
506          */
507         ++(vdso_data->tb_update_count);
508         smp_wmb();
509         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
510         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
511         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
512         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
513         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
514         smp_wmb();
515         ++(vdso_data->tb_update_count);
516 }
517
518 /*
519  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
520  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
521  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
522  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
523  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
524  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
525  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
526  * the syscall
527  */
528 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
529 {
530         unsigned long offset;
531         u64 new_stamp_xsec;
532         u64 tlen, t2x;
533
534         if (__USE_RTC())
535                 return;
536         tlen = current_tick_length();
537         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
538         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u) {
539                 /* check that we're still in sync; if not, resync */
540                 struct timeval tv;
541                 __do_gettimeofday(&tv, cur_tb);
542                 if (tv.tv_sec <= xtime.tv_sec &&
543                     (tv.tv_sec < xtime.tv_sec ||
544                      tv.tv_usec * 1000 <= xtime.tv_nsec))
545                         return;
546         }
547         if (tlen != last_tick_len) {
548                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
549                 last_tick_len = tlen;
550         } else
551                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
552         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
553         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
554         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
555         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
556 }
557
558 #ifdef CONFIG_SMP
559 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
560 {
561         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
562
563         if (in_lock_functions(pc))
564                 return regs->link;
565
566         return pc;
567 }
568 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
569 #endif
570
571 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
572
573 /* 
574  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
575  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
576  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
577  */
578
579 static void iSeries_tb_recal(void)
580 {
581         struct div_result divres;
582         unsigned long titan, tb;
583         tb = get_tb();
584         titan = HvCallXm_loadTod();
585         if ( iSeries_recal_titan ) {
586                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
587                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
588                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
589                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
590                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
591                 char sign = '+';                
592                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
593                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
594
595                 if ( tick_diff < 0 ) {
596                         tick_diff = -tick_diff;
597                         sign = '-';
598                 }
599                 if ( tick_diff ) {
600                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
601                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
602                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
603                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
604                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
605                                 calc_cputime_factors();
606                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
607                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
608                                 tb_to_xs = divres.result_low;
609                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
610                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
611                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
612                         }
613                         else {
614                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
615                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
616                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
617                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
618                         }
619                 }
620         }
621         iSeries_recal_titan = titan;
622         iSeries_recal_tb = tb;
623 }
624 #endif
625
626 /*
627  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
628  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
629  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
630  * decrementer is less than the current value in the hardware
631  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
632  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
633  * call will not be needed)
634  */
635
636 /*
637  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
638  * with interrupts disabled.
639  */
640 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
641 {
642         int next_dec;
643         int cpu = smp_processor_id();
644         unsigned long ticks;
645
646 #ifdef CONFIG_PPC32
647         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
648                 do_IRQ(regs);
649 #endif
650
651         irq_enter();
652
653         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
654         calculate_steal_time();
655
656 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
657         get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
658 #endif
659
660         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
661                >= tb_ticks_per_jiffy) {
662                 /* Update last_jiffy */
663                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
664                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
665                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
666                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
667
668                 /*
669                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
670                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
671                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
672                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
673                  * is the case.
674                  */
675                 if (!cpu_is_offline(cpu))
676                         account_process_time(regs);
677
678                 /*
679                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
680                  * should have been fixed up by now.
681                  */
682                 if (cpu != boot_cpuid)
683                         continue;
684
685                 write_seqlock(&xtime_lock);
686                 tb_last_jiffy += tb_ticks_per_jiffy;
687                 tb_last_stamp = per_cpu(last_jiffy, cpu);
688                 do_timer(regs);
689                 timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
690                 timer_check_rtc();
691                 write_sequnlock(&xtime_lock);
692         }
693         
694         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
695         set_dec(next_dec);
696
697 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
698         if (hvlpevent_is_pending())
699                 process_hvlpevents(regs);
700 #endif
701
702 #ifdef CONFIG_PPC64
703         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
704         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
705                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
706                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
707         }
708 #endif
709
710         irq_exit();
711 }
712
713 void wakeup_decrementer(void)
714 {
715         unsigned long ticks;
716
717         /*
718          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
719          * so all we need to do is to reset the decrementer.
720          */
721         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
722         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
723                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
724         else
725                 ticks = 1;
726         set_dec(ticks);
727 }
728
729 #ifdef CONFIG_SMP
730 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
731 {
732         int i;
733         unsigned long half = tb_ticks_per_jiffy / 2;
734         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
735         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
736
737         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
738         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
739         /*
740          * The stolen time calculation for POWER5 shared-processor LPAR
741          * systems works better if the two threads' timebase interrupts
742          * are staggered by half a jiffy with respect to each other.
743          */
744         for_each_cpu(i) {
745                 if (i == boot_cpuid)
746                         continue;
747                 if (i == (boot_cpuid ^ 1))
748                         per_cpu(last_jiffy, i) =
749                                 per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid) - half;
750                 else if (i & 1)
751                         per_cpu(last_jiffy, i) =
752                                 per_cpu(last_jiffy, i ^ 1) + half;
753                 else {
754                         previous_tb += offset;
755                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
756                 }
757         }
758 }
759 #endif
760
761 /*
762  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
763  *
764  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
765  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
766  * are 64-bit unsigned numbers.
767  */
768 unsigned long long sched_clock(void)
769 {
770         if (__USE_RTC())
771                 return get_rtc();
772         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
773 }
774
775 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
776 {
777         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
778         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
779         unsigned long flags;
780         u64 new_xsec;
781         unsigned long tb_delta;
782
783         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
784                 return -EINVAL;
785
786         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
787
788         /*
789          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
790          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
791          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
792          * to the system time, in which case there is no point in writing
793          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
794          * settimeofday to perform this operation.
795          */
796 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
797         if (first_settimeofday) {
798                 iSeries_tb_recal();
799                 first_settimeofday = 0;
800         }
801 #endif
802
803         /*
804          * Subtract off the number of nanoseconds since the
805          * beginning of the last tick.
806          * Note that since we don't increment jiffies_64 anywhere other
807          * than in do_timer (since we don't have a lost tick problem),
808          * wall_jiffies will always be the same as jiffies,
809          * and therefore the (jiffies - wall_jiffies) computation
810          * has been removed.
811          */
812         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
813         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
814         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
815
816         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
817         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
818
819         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
820         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
821
822         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
823          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
824          */
825         last_rtc_update = new_sec - 658;
826
827         ntp_clear();
828
829         new_xsec = xtime.tv_nsec;
830         if (new_xsec != 0) {
831                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
832                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
833         }
834         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
835         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
836
837         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
838         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
839
840         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
841         clock_was_set();
842         return 0;
843 }
844
845 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
846
847 void __init generic_calibrate_decr(void)
848 {
849         struct device_node *cpu;
850         unsigned int *fp;
851         int node_found;
852
853         /*
854          * The cpu node should have a timebase-frequency property
855          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
856          */
857         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
858
859         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
860         node_found = 0;
861         if (cpu) {
862                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
863                                                   NULL);
864                 if (fp) {
865                         node_found = 1;
866                         ppc_tb_freq = *fp;
867                 }
868         }
869         if (!node_found)
870                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
871                                 "(not found)\n");
872
873         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
874         node_found = 0;
875         if (cpu) {
876                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
877                                                   NULL);
878                 if (fp) {
879                         node_found = 1;
880                         ppc_proc_freq = *fp;
881                 }
882         }
883 #ifdef CONFIG_BOOKE
884         /* Set the time base to zero */
885         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
886         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
887
888         /* Clear any pending timer interrupts */
889         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
890
891         /* Enable decrementer interrupt */
892         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
893 #endif
894         if (!node_found)
895                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
896                                 "(not found)\n");
897
898         of_node_put(cpu);
899 }
900
901 unsigned long get_boot_time(void)
902 {
903         struct rtc_time tm;
904
905         if (ppc_md.get_boot_time)
906                 return ppc_md.get_boot_time();
907         if (!ppc_md.get_rtc_time)
908                 return 0;
909         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
910         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
911                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
912 }
913
914 /* This function is only called on the boot processor */
915 void __init time_init(void)
916 {
917         unsigned long flags;
918         unsigned long tm = 0;
919         struct div_result res;
920         u64 scale, x;
921         unsigned shift;
922
923         if (ppc_md.time_init != NULL)
924                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
925
926         if (__USE_RTC()) {
927                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
928                 ppc_tb_freq = 1000000000;
929                 tb_last_stamp = get_rtcl();
930                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
931         } else {
932                 /* Normal PowerPC with timebase register */
933                 ppc_md.calibrate_decr();
934                 printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
935                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
936                 printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
937                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
938                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
939         }
940
941         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
942         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
943         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
944         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
945         calc_cputime_factors();
946
947         /*
948          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
949          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
950          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
951          * rounded up.
952          */
953         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
954         do_div(x, ppc_tb_freq);
955         tick_nsec = x;
956         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
957
958         /*
959          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
960          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
961          * It is computed as:
962          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
963          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
964          * so as to give the result as a 0.64 fixed-point fraction.
965          */
966         div128_by_32(1ULL << (64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT), 0,
967                      tb_ticks_per_jiffy, &res);
968         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
969         ticklen_to_xs = res.result_low;
970
971         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
972         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
973
974         /*
975          * Compute scale factor for sched_clock.
976          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
977          * which is the timebase frequency.
978          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
979          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
980          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
981          * giving us the scale factor and shift count to use in
982          * sched_clock().
983          */
984         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
985         scale = res.result_low;
986         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
987                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
988                 res.result_high >>= 1;
989         }
990         tb_to_ns_scale = scale;
991         tb_to_ns_shift = shift;
992
993 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
994         if (!piranha_simulator)
995 #endif
996                 tm = get_boot_time();
997
998         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
999
1000         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1001         if (timezone_offset) {
1002                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1003                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1004                 tm -= timezone_offset;
1005         }
1006
1007         xtime.tv_sec = tm;
1008         xtime.tv_nsec = 0;
1009         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
1010         do_gtod.var_idx = 0;
1011         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1012         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
1013         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1014         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1015         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
1016         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
1017
1018         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1019         vdso_data->tb_update_count = 0;
1020         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1021         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1022         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1023
1024         time_freq = 0;
1025
1026         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
1027         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
1028                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
1029         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1030
1031         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1032         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1033 }
1034
1035
1036 #define FEBRUARY        2
1037 #define STARTOFTIME     1970
1038 #define SECDAY          86400L
1039 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1040 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1041                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1042 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1043 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1044
1045 static int month_days[12] = {
1046         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1047 };
1048
1049 /*
1050  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1051  */
1052 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1053 {
1054         int leapsToDate;
1055         int lastYear;
1056         int day;
1057         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1058
1059         lastYear = tm->tm_year - 1;
1060
1061         /*
1062          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1063          */
1064         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1065
1066         /*
1067          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1068          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1069          *
1070          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1071          */
1072         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1073
1074         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1075                    tm->tm_mday;
1076
1077         tm->tm_wday = day % 7;
1078 }
1079
1080 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1081 {
1082         register int    i;
1083         register long   hms, day;
1084
1085         day = tim / SECDAY;
1086         hms = tim % SECDAY;
1087
1088         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1089         tm->tm_hour = hms / 3600;
1090         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1091         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1092
1093         /* Number of years in days */
1094         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1095                 day -= days_in_year(i);
1096         tm->tm_year = i;
1097
1098         /* Number of months in days left */
1099         if (leapyear(tm->tm_year))
1100                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1101         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1102                 day -= days_in_month(i);
1103         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1104         tm->tm_mon = i;
1105
1106         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1107         tm->tm_mday = day + 1;
1108
1109         /*
1110          * Determine the day of week
1111          */
1112         GregorianDay(tm);
1113 }
1114
1115 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1116 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1117  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1118  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1119  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1120  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1121  * is measured but does not harm.
1122  */
1123 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1124 {
1125         unsigned mlt=0, tmp, err;
1126         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1127          * but safe and compact method to find the multiplier.
1128          */
1129   
1130         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1131                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1132                         mlt |= tmp;
1133         }
1134   
1135         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1136          * A side effect of this is that if outscale is too large
1137          * the returned value will be zero.
1138          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1139          * some might have been forgotten in the test however.
1140          */
1141   
1142         err = inscale * (mlt+1);
1143         if (err <= inscale/2)
1144                 mlt++;
1145         return mlt;
1146 }
1147
1148 /*
1149  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1150  * result.
1151  */
1152 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1153                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1154 {
1155         unsigned long a, b, c, d;
1156         unsigned long w, x, y, z;
1157         u64 ra, rb, rc;
1158
1159         a = dividend_high >> 32;
1160         b = dividend_high & 0xffffffff;
1161         c = dividend_low >> 32;
1162         d = dividend_low & 0xffffffff;
1163
1164         w = a / divisor;
1165         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1166
1167         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1168         x = ra;
1169
1170         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1171         y = rb;
1172
1173         do_div(rc, divisor);
1174         z = rc;
1175
1176         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1177         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1178
1179 }