[POWERPC] 40x decrementer fixes
[safe/jmp/linux-2.6] / arch / powerpc / kernel / time.c
1 /*
2  * Common time routines among all ppc machines.
3  *
4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
8  *
9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
13  * on SMP then, nap and doze are OK).
14  * 
15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
17  *
18  * TODO (not necessarily in this file):
19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
20  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
21  * against the Titan chip's clock.)
22  * - for astronomical applications: add a new function to get
23  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
24  * a new timestamp format and a good name.
25  *
26  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
27  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
28  *
29  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
30  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
31  *      as published by the Free Software Foundation; either version
32  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
33  */
34
35 #include <linux/errno.h>
36 #include <linux/module.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/kernel.h>
39 #include <linux/param.h>
40 #include <linux/string.h>
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/timex.h>
44 #include <linux/kernel_stat.h>
45 #include <linux/time.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/profile.h>
48 #include <linux/cpu.h>
49 #include <linux/security.h>
50 #include <linux/percpu.h>
51 #include <linux/rtc.h>
52 #include <linux/jiffies.h>
53 #include <linux/posix-timers.h>
54 #include <linux/irq.h>
55
56 #include <asm/io.h>
57 #include <asm/processor.h>
58 #include <asm/nvram.h>
59 #include <asm/cache.h>
60 #include <asm/machdep.h>
61 #include <asm/uaccess.h>
62 #include <asm/time.h>
63 #include <asm/prom.h>
64 #include <asm/irq.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include <asm/smp.h>
67 #include <asm/vdso_datapage.h>
68 #ifdef CONFIG_PPC64
69 #include <asm/firmware.h>
70 #endif
71 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
72 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
73 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
74 #endif
75
76 /* keep track of when we need to update the rtc */
77 time_t last_rtc_update;
78 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
79 static unsigned long __initdata iSeries_recal_titan;
80 static signed long __initdata iSeries_recal_tb;
81 #endif
82
83 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
84 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
85
86 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
87
88 #ifdef CONFIG_PPC64
89 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
90 #else
91 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
92 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
93 #endif
94
95 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
96 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
97 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
98 unsigned long tb_ticks_per_sec;
99 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
100 u64 tb_to_xs;
101 unsigned tb_to_us;
102
103 #define TICKLEN_SCALE   TICK_LENGTH_SHIFT
104 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
105 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
106
107 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
108    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
109 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
110
111 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
112 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
113
114 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
115 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
116 static unsigned long boot_tb __read_mostly;
117
118 struct gettimeofday_struct do_gtod;
119
120 extern struct timezone sys_tz;
121 static long timezone_offset;
122
123 unsigned long ppc_proc_freq;
124 EXPORT_SYMBOL(ppc_proc_freq);
125 unsigned long ppc_tb_freq;
126
127 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
128 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
129
130 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
131 /*
132  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
133  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
134  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
135  */
136 u64 __cputime_jiffies_factor;
137 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
138 u64 __cputime_msec_factor;
139 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
140 u64 __cputime_sec_factor;
141 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
142 u64 __cputime_clockt_factor;
143 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
144
145 static void calc_cputime_factors(void)
146 {
147         struct div_result res;
148
149         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
150         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
151         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
152         __cputime_msec_factor = res.result_low;
153         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
154         __cputime_sec_factor = res.result_low;
155         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
156         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
157 }
158
159 /*
160  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
161  */
162 static u64 read_purr(void)
163 {
164         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
165                 return mfspr(SPRN_PURR);
166         return mftb();
167 }
168
169 /*
170  * Account time for a transition between system, hard irq
171  * or soft irq state.
172  */
173 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
174 {
175         u64 now, delta;
176         unsigned long flags;
177
178         local_irq_save(flags);
179         now = read_purr();
180         delta = now - get_paca()->startpurr;
181         get_paca()->startpurr = now;
182         if (!in_interrupt()) {
183                 delta += get_paca()->system_time;
184                 get_paca()->system_time = 0;
185         }
186         account_system_time(tsk, 0, delta);
187         local_irq_restore(flags);
188 }
189
190 /*
191  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
192  * by the exception entry and exit code to the generic process
193  * user and system time records.
194  * Must be called with interrupts disabled.
195  */
196 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
197 {
198         cputime_t utime;
199
200         utime = get_paca()->user_time;
201         get_paca()->user_time = 0;
202         account_user_time(tsk, utime);
203 }
204
205 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
206 {
207         int cpu = smp_processor_id();
208
209         account_process_vtime(current);
210         run_local_timers();
211         if (rcu_pending(cpu))
212                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
213         scheduler_tick();
214         run_posix_cpu_timers(current);
215 }
216
217 /*
218  * Stuff for accounting stolen time.
219  */
220 struct cpu_purr_data {
221         int     initialized;                    /* thread is running */
222         u64     tb;                     /* last TB value read */
223         u64     purr;                   /* last PURR value read */
224 };
225
226 /*
227  * Each entry in the cpu_purr_data array is manipulated only by its
228  * "owner" cpu -- usually in the timer interrupt but also occasionally
229  * in process context for cpu online.  As long as cpus do not touch
230  * each others' cpu_purr_data, disabling local interrupts is
231  * sufficient to serialize accesses.
232  */
233 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
234
235 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
236 {
237         unsigned long flags;
238         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
239
240         local_irq_save(flags);
241         p->tb = mftb();
242         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
243         wmb();
244         p->initialized = 1;
245         local_irq_restore(flags);
246 }
247
248 /*
249  * Called during boot when all cpus have come up.
250  */
251 void snapshot_timebases(void)
252 {
253         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
254                 return;
255         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
256 }
257
258 /*
259  * Must be called with interrupts disabled.
260  */
261 void calculate_steal_time(void)
262 {
263         u64 tb, purr;
264         s64 stolen;
265         struct cpu_purr_data *pme;
266
267         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
268                 return;
269         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, smp_processor_id());
270         if (!pme->initialized)
271                 return;         /* this can happen in early boot */
272         tb = mftb();
273         purr = mfspr(SPRN_PURR);
274         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
275         if (stolen > 0)
276                 account_steal_time(current, stolen);
277         pme->tb = tb;
278         pme->purr = purr;
279 }
280
281 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
282 /*
283  * Must be called before the cpu is added to the online map when
284  * a cpu is being brought up at runtime.
285  */
286 static void snapshot_purr(void)
287 {
288         struct cpu_purr_data *pme;
289         unsigned long flags;
290
291         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
292                 return;
293         local_irq_save(flags);
294         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, smp_processor_id());
295         pme->tb = mftb();
296         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
297         pme->initialized = 1;
298         local_irq_restore(flags);
299 }
300
301 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
302
303 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
304 #define calc_cputime_factors()
305 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
306 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
307 #endif
308
309 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
310 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
311 #endif
312
313 /*
314  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
315  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
316  */
317 void snapshot_timebase(void)
318 {
319         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb();
320         snapshot_purr();
321 }
322
323 void __delay(unsigned long loops)
324 {
325         unsigned long start;
326         int diff;
327
328         if (__USE_RTC()) {
329                 start = get_rtcl();
330                 do {
331                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
332                         diff = get_rtcl() - start;
333                         if (diff < 0)
334                                 diff += 1000000000;
335                 } while (diff < loops);
336         } else {
337                 start = get_tbl();
338                 while (get_tbl() - start < loops)
339                         HMT_low();
340                 HMT_medium();
341         }
342 }
343 EXPORT_SYMBOL(__delay);
344
345 void udelay(unsigned long usecs)
346 {
347         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
348 }
349 EXPORT_SYMBOL(udelay);
350
351 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
352 {
353         /*
354          * update the rtc when needed, this should be performed on the
355          * right fraction of a second. Half or full second ?
356          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
357          * Note that this update is basically only used through 
358          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
359          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
360          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
361          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
362          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
363          * resolution timers and decoupling time management from timer
364          * interrupts. This is also wrong on the clocks
365          * which require being written at the half second boundary.
366          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
367          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
368          */
369         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
370             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
371             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ) {
372                 struct rtc_time tm;
373                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
374                 tm.tm_year -= 1900;
375                 tm.tm_mon -= 1;
376                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
377                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
378                 else
379                         /* Try again one minute later */
380                         last_rtc_update += 60;
381         }
382 }
383
384 /*
385  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
386  */
387 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv)
388 {
389         unsigned long sec, usec;
390         u64 tb_ticks, xsec;
391         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
392         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
393
394         /*
395          * These calculations are faster (gets rid of divides)
396          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
397          * The conversion to microseconds at the end is done
398          * without a divide (and in fact, without a multiply)
399          */
400         temp_varp = do_gtod.varp;
401
402         /* Sampling the time base must be done after loading
403          * do_gtod.varp in order to avoid racing with update_gtod.
404          */
405         data_barrier(temp_varp);
406         tb_ticks = get_tb() - temp_varp->tb_orig_stamp;
407         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
408         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
409         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
410         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
411         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
412         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
413
414         tv->tv_sec = sec;
415         tv->tv_usec = usec;
416 }
417
418 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
419 {
420         if (__USE_RTC()) {
421                 /* do this the old way */
422                 unsigned long flags, seq;
423                 unsigned int sec, nsec, usec;
424
425                 do {
426                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
427                         sec = xtime.tv_sec;
428                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
429                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
430                 usec = nsec / 1000;
431                 while (usec >= 1000000) {
432                         usec -= 1000000;
433                         ++sec;
434                 }
435                 tv->tv_sec = sec;
436                 tv->tv_usec = usec;
437                 return;
438         }
439         __do_gettimeofday(tv);
440 }
441
442 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
443
444 /*
445  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
446  * lock is needed to access and use these values in
447  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
448  * reasonable time elapses between changes, there will never
449  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
450  * between updates.
451  */
452 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
453                                u64 new_tb_to_xs)
454 {
455         unsigned temp_idx;
456         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
457
458         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
459         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
460
461         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
462         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
463         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
464         smp_mb();
465         do_gtod.varp = temp_varp;
466         do_gtod.var_idx = temp_idx;
467
468         /*
469          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
470          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
471          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
472          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
473          * the two values of tb_update_count match and are even then the
474          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
475          * loops back and reads them again until this criteria is met.
476          * We expect the caller to have done the first increment of
477          * vdso_data->tb_update_count already.
478          */
479         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
480         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
481         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
482         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
483         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
484         smp_wmb();
485         ++(vdso_data->tb_update_count);
486 }
487
488 /*
489  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
490  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
491  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
492  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
493  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
494  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
495  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
496  * the syscall
497  */
498 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
499 {
500         unsigned long offset;
501         u64 new_stamp_xsec;
502         u64 tlen, t2x;
503         u64 tb, xsec_old, xsec_new;
504         struct gettimeofday_vars *varp;
505
506         if (__USE_RTC())
507                 return;
508         tlen = current_tick_length();
509         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
510         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u)
511                 return;
512         if (tlen != last_tick_len) {
513                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
514                 last_tick_len = tlen;
515         } else
516                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
517         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
518         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
519         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
520
521         ++vdso_data->tb_update_count;
522         smp_mb();
523
524         /*
525          * Make sure time doesn't go backwards for userspace gettimeofday.
526          */
527         tb = get_tb();
528         varp = do_gtod.varp;
529         xsec_old = mulhdu(tb - varp->tb_orig_stamp, varp->tb_to_xs)
530                 + varp->stamp_xsec;
531         xsec_new = mulhdu(tb - cur_tb, t2x) + new_stamp_xsec;
532         if (xsec_new < xsec_old)
533                 new_stamp_xsec += xsec_old - xsec_new;
534
535         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
536 }
537
538 #ifdef CONFIG_SMP
539 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
540 {
541         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
542
543         if (in_lock_functions(pc))
544                 return regs->link;
545
546         return pc;
547 }
548 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
549 #endif
550
551 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
552
553 /* 
554  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
555  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
556  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
557  */
558
559 static int __init iSeries_tb_recal(void)
560 {
561         struct div_result divres;
562         unsigned long titan, tb;
563
564         /* Make sure we only run on iSeries */
565         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
566                 return -ENODEV;
567
568         tb = get_tb();
569         titan = HvCallXm_loadTod();
570         if ( iSeries_recal_titan ) {
571                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
572                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
573                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
574                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
575                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
576                 char sign = '+';                
577                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
578                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
579
580                 if ( tick_diff < 0 ) {
581                         tick_diff = -tick_diff;
582                         sign = '-';
583                 }
584                 if ( tick_diff ) {
585                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
586                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
587                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
588                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
589                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
590                                 calc_cputime_factors();
591                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
592                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
593                                 tb_to_xs = divres.result_low;
594                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
595                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
596                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
597                         }
598                         else {
599                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
600                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
601                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
602                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
603                         }
604                 }
605         }
606         iSeries_recal_titan = titan;
607         iSeries_recal_tb = tb;
608
609         return 0;
610 }
611 late_initcall(iSeries_tb_recal);
612
613 /* Called from platform early init */
614 void __init iSeries_time_init_early(void)
615 {
616         iSeries_recal_tb = get_tb();
617         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
618 }
619 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
620
621 /*
622  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
623  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
624  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
625  * decrementer is less than the current value in the hardware
626  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
627  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
628  * call will not be needed)
629  */
630
631 /*
632  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
633  * with interrupts disabled.
634  */
635 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
636 {
637         struct pt_regs *old_regs;
638         int next_dec;
639         int cpu = smp_processor_id();
640         unsigned long ticks;
641         u64 tb_next_jiffy;
642
643 #ifdef CONFIG_PPC32
644         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
645                 do_IRQ(regs);
646 #endif
647
648         old_regs = set_irq_regs(regs);
649         irq_enter();
650
651         profile_tick(CPU_PROFILING);
652         calculate_steal_time();
653
654 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
655         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
656                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
657 #endif
658
659         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
660                >= tb_ticks_per_jiffy) {
661                 /* Update last_jiffy */
662                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
663                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
664                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
665                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
666
667                 /*
668                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
669                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
670                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
671                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
672                  * is the case.
673                  */
674                 if (!cpu_is_offline(cpu))
675                         account_process_time(regs);
676
677                 /*
678                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
679                  * should have been fixed up by now.
680                  */
681                 if (cpu != boot_cpuid)
682                         continue;
683
684                 write_seqlock(&xtime_lock);
685                 tb_next_jiffy = tb_last_jiffy + tb_ticks_per_jiffy;
686                 if (per_cpu(last_jiffy, cpu) >= tb_next_jiffy) {
687                         tb_last_jiffy = tb_next_jiffy;
688                         do_timer(1);
689                         timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
690                         timer_check_rtc();
691                 }
692                 write_sequnlock(&xtime_lock);
693         }
694         
695         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
696         set_dec(next_dec);
697
698 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
699         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
700                 process_hvlpevents();
701 #endif
702
703 #ifdef CONFIG_PPC64
704         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
705         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
706                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
707                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
708         }
709 #endif
710
711         irq_exit();
712         set_irq_regs(old_regs);
713 }
714
715 void wakeup_decrementer(void)
716 {
717         unsigned long ticks;
718
719         /*
720          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
721          * so all we need to do is to reset the decrementer.
722          */
723         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
724         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
725                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
726         else
727                 ticks = 1;
728         set_dec(ticks);
729 }
730
731 #ifdef CONFIG_SMP
732 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
733 {
734         int i;
735         u64 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         for_each_possible_cpu(i) {
741                 if (i == boot_cpuid)
742                         continue;
743                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
744         }
745 }
746 #endif
747
748 /*
749  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
750  *
751  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
752  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
753  * are 64-bit unsigned numbers.
754  */
755 unsigned long long sched_clock(void)
756 {
757         if (__USE_RTC())
758                 return get_rtc();
759         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
760 }
761
762 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
763 {
764         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
765         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
766         unsigned long flags;
767         u64 new_xsec;
768         unsigned long tb_delta;
769
770         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
771                 return -EINVAL;
772
773         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
774
775         /*
776          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
777          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
778          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
779          * to the system time, in which case there is no point in writing
780          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
781          * settimeofday to perform this operation.
782          */
783
784         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
785         ++vdso_data->tb_update_count;
786         smp_mb();
787
788         /*
789          * Subtract off the number of nanoseconds since the
790          * beginning of the last tick.
791          */
792         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
793         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
794         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
795
796         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
797         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
798
799         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
800         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
801
802         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
803          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
804          */
805         last_rtc_update = new_sec - 658;
806
807         ntp_clear();
808
809         new_xsec = xtime.tv_nsec;
810         if (new_xsec != 0) {
811                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
812                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
813         }
814         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
815         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
816
817         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
818         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
819
820         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
821         clock_was_set();
822         return 0;
823 }
824
825 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
826
827 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
828 {
829         struct device_node *cpu;
830         const unsigned int *fp;
831         int found = 0;
832
833         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
834         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
835
836         if (cpu) {
837                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
838                 if (fp) {
839                         found = 1;
840                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
841                 }
842
843                 of_node_put(cpu);
844         }
845
846         return found;
847 }
848
849 void __init generic_calibrate_decr(void)
850 {
851         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
852
853         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
854             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
855
856                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
857                                 "(not found)\n");
858         }
859
860         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
861
862         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
863             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
864
865                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
866                                 "(not found)\n");
867         }
868
869 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
870         /* Set the time base to zero */
871         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
872         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
873
874         /* Clear any pending timer interrupts */
875         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
876
877         /* Enable decrementer interrupt */
878         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
879 #endif
880 }
881
882 unsigned long get_boot_time(void)
883 {
884         struct rtc_time tm;
885
886         if (ppc_md.get_boot_time)
887                 return ppc_md.get_boot_time();
888         if (!ppc_md.get_rtc_time)
889                 return 0;
890         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
891         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
892                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
893 }
894
895 /* This function is only called on the boot processor */
896 void __init time_init(void)
897 {
898         unsigned long flags;
899         unsigned long tm = 0;
900         struct div_result res;
901         u64 scale, x;
902         unsigned shift;
903
904         if (ppc_md.time_init != NULL)
905                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
906
907         if (__USE_RTC()) {
908                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
909                 ppc_tb_freq = 1000000000;
910                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
911         } else {
912                 /* Normal PowerPC with timebase register */
913                 ppc_md.calibrate_decr();
914                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
915                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
916                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
917                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
918                 tb_last_jiffy = get_tb();
919         }
920
921         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
922         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
923         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
924         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
925         calc_cputime_factors();
926
927         /*
928          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
929          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
930          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
931          * rounded up.
932          */
933         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
934         do_div(x, ppc_tb_freq);
935         tick_nsec = x;
936         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
937
938         /*
939          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
940          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
941          * It is computed as:
942          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
943          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
944          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
945          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
946          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
947          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
948          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
949          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
950          * since there are 2^20 xsec in a second.
951          */
952         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
953                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
954         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
955         ticklen_to_xs = res.result_low;
956
957         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
958         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
959
960         /*
961          * Compute scale factor for sched_clock.
962          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
963          * which is the timebase frequency.
964          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
965          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
966          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
967          * giving us the scale factor and shift count to use in
968          * sched_clock().
969          */
970         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
971         scale = res.result_low;
972         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
973                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
974                 res.result_high >>= 1;
975         }
976         tb_to_ns_scale = scale;
977         tb_to_ns_shift = shift;
978         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
979         boot_tb = get_tb();
980
981         tm = get_boot_time();
982
983         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
984
985         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
986         if (timezone_offset) {
987                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
988                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
989                 tm -= timezone_offset;
990         }
991
992         xtime.tv_sec = tm;
993         xtime.tv_nsec = 0;
994         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
995         do_gtod.var_idx = 0;
996         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
997         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
998         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
999         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1000         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
1001         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
1002
1003         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1004         vdso_data->tb_update_count = 0;
1005         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1006         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1007         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1008
1009         time_freq = 0;
1010
1011         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
1012         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
1013                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
1014         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1015
1016         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1017         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1018 }
1019
1020
1021 #define FEBRUARY        2
1022 #define STARTOFTIME     1970
1023 #define SECDAY          86400L
1024 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1025 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1026                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1027 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1028 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1029
1030 static int month_days[12] = {
1031         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1032 };
1033
1034 /*
1035  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1036  */
1037 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1038 {
1039         int leapsToDate;
1040         int lastYear;
1041         int day;
1042         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1043
1044         lastYear = tm->tm_year - 1;
1045
1046         /*
1047          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1048          */
1049         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1050
1051         /*
1052          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1053          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1054          *
1055          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1056          */
1057         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1058
1059         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1060                    tm->tm_mday;
1061
1062         tm->tm_wday = day % 7;
1063 }
1064
1065 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1066 {
1067         register int    i;
1068         register long   hms, day;
1069
1070         day = tim / SECDAY;
1071         hms = tim % SECDAY;
1072
1073         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1074         tm->tm_hour = hms / 3600;
1075         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1076         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1077
1078         /* Number of years in days */
1079         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1080                 day -= days_in_year(i);
1081         tm->tm_year = i;
1082
1083         /* Number of months in days left */
1084         if (leapyear(tm->tm_year))
1085                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1086         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1087                 day -= days_in_month(i);
1088         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1089         tm->tm_mon = i;
1090
1091         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1092         tm->tm_mday = day + 1;
1093
1094         /*
1095          * Determine the day of week
1096          */
1097         GregorianDay(tm);
1098 }
1099
1100 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1101 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1102  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1103  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1104  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1105  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1106  * is measured but does not harm.
1107  */
1108 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1109 {
1110         unsigned mlt=0, tmp, err;
1111         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1112          * but safe and compact method to find the multiplier.
1113          */
1114   
1115         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1116                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1117                         mlt |= tmp;
1118         }
1119   
1120         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1121          * A side effect of this is that if outscale is too large
1122          * the returned value will be zero.
1123          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1124          * some might have been forgotten in the test however.
1125          */
1126   
1127         err = inscale * (mlt+1);
1128         if (err <= inscale/2)
1129                 mlt++;
1130         return mlt;
1131 }
1132
1133 /*
1134  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1135  * result.
1136  */
1137 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1138                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1139 {
1140         unsigned long a, b, c, d;
1141         unsigned long w, x, y, z;
1142         u64 ra, rb, rc;
1143
1144         a = dividend_high >> 32;
1145         b = dividend_high & 0xffffffff;
1146         c = dividend_low >> 32;
1147         d = dividend_low & 0xffffffff;
1148
1149         w = a / divisor;
1150         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1151
1152         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1153         x = ra;
1154
1155         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1156         y = rb;
1157
1158         do_div(rc, divisor);
1159         z = rc;
1160
1161         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1162         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1163
1164 }