Merge branch 'for_paulus' of master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/galak/powerpc
[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 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
80 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
81 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
82 static unsigned long first_settimeofday = 1;
83 #endif
84
85 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
86 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
87
88 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
89
90 #ifdef CONFIG_PPC64
91 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
92 #else
93 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
94 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
95 #endif
96
97 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
98 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
99 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
100 unsigned long tb_ticks_per_sec;
101 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
102 u64 tb_to_xs;
103 unsigned tb_to_us;
104
105 #define TICKLEN_SCALE   (SHIFT_SCALE - 10)
106 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
107 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
108
109 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
110    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
111 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
112
113 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
114 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
115
116 u64 tb_to_ns_scale;
117 unsigned tb_to_ns_shift;
118
119 struct gettimeofday_struct do_gtod;
120
121 extern unsigned long wall_jiffies;
122
123 extern struct timezone sys_tz;
124 static long timezone_offset;
125
126 unsigned long ppc_proc_freq;
127 unsigned long ppc_tb_freq;
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 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
140 /*
141  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
142  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
143  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
144  */
145 u64 __cputime_jiffies_factor;
146 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
147 u64 __cputime_msec_factor;
148 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
149 u64 __cputime_sec_factor;
150 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
151 u64 __cputime_clockt_factor;
152 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
153
154 static void calc_cputime_factors(void)
155 {
156         struct div_result res;
157
158         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
159         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
160         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
161         __cputime_msec_factor = res.result_low;
162         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
163         __cputime_sec_factor = res.result_low;
164         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
165         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
166 }
167
168 /*
169  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
170  */
171 static u64 read_purr(void)
172 {
173         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
174                 return mfspr(SPRN_PURR);
175         return mftb();
176 }
177
178 /*
179  * Account time for a transition between system, hard irq
180  * or soft irq state.
181  */
182 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
183 {
184         u64 now, delta;
185         unsigned long flags;
186
187         local_irq_save(flags);
188         now = read_purr();
189         delta = now - get_paca()->startpurr;
190         get_paca()->startpurr = now;
191         if (!in_interrupt()) {
192                 delta += get_paca()->system_time;
193                 get_paca()->system_time = 0;
194         }
195         account_system_time(tsk, 0, delta);
196         local_irq_restore(flags);
197 }
198
199 /*
200  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
201  * by the exception entry and exit code to the generic process
202  * user and system time records.
203  * Must be called with interrupts disabled.
204  */
205 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
206 {
207         cputime_t utime;
208
209         utime = get_paca()->user_time;
210         get_paca()->user_time = 0;
211         account_user_time(tsk, utime);
212 }
213
214 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
215 {
216         int cpu = smp_processor_id();
217
218         account_process_vtime(current);
219         run_local_timers();
220         if (rcu_pending(cpu))
221                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
222         scheduler_tick();
223         run_posix_cpu_timers(current);
224 }
225
226 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
227 /*
228  * Stuff for accounting stolen time.
229  */
230 struct cpu_purr_data {
231         int     initialized;                    /* thread is running */
232         u64     tb0;                    /* timebase at origin time */
233         u64     purr0;                  /* PURR at origin time */
234         u64     tb;                     /* last TB value read */
235         u64     purr;                   /* last PURR value read */
236         u64     stolen;                 /* stolen time so far */
237         spinlock_t lock;
238 };
239
240 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
241
242 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
243 {
244         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
245
246         p->tb0 = mftb();
247         p->purr0 = mfspr(SPRN_PURR);
248         p->tb = p->tb0;
249         p->purr = 0;
250         wmb();
251         p->initialized = 1;
252 }
253
254 /*
255  * Called during boot when all cpus have come up.
256  */
257 void snapshot_timebases(void)
258 {
259         int cpu;
260
261         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
262                 return;
263         for_each_possible_cpu(cpu)
264                 spin_lock_init(&per_cpu(cpu_purr_data, cpu).lock);
265         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
266 }
267
268 void calculate_steal_time(void)
269 {
270         u64 tb, purr, t0;
271         s64 stolen;
272         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
273         int cpu;
274
275         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
276                 return;
277         cpu = smp_processor_id();
278         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
279         if (!pme->initialized)
280                 return;         /* this can happen in early boot */
281         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
282         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
283         spin_lock(&p0->lock);
284         tb = mftb();
285         purr = mfspr(SPRN_PURR) - pme->purr0;
286         if (!phim->initialized || !cpu_online(cpu ^ 1)) {
287                 stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
288         } else {
289                 t0 = pme->tb0;
290                 if (phim->tb0 < t0)
291                         t0 = phim->tb0;
292                 stolen = phim->tb - t0 - phim->purr - purr - p0->stolen;
293         }
294         if (stolen > 0) {
295                 account_steal_time(current, stolen);
296                 p0->stolen += stolen;
297         }
298         pme->tb = tb;
299         pme->purr = purr;
300         spin_unlock(&p0->lock);
301 }
302
303 /*
304  * Must be called before the cpu is added to the online map when
305  * a cpu is being brought up at runtime.
306  */
307 static void snapshot_purr(void)
308 {
309         int cpu;
310         u64 purr;
311         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
312         unsigned long flags;
313
314         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
315                 return;
316         cpu = smp_processor_id();
317         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
318         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
319         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
320         spin_lock_irqsave(&p0->lock, flags);
321         pme->tb = pme->tb0 = mftb();
322         purr = mfspr(SPRN_PURR);
323         if (!phim->initialized) {
324                 pme->purr = 0;
325                 pme->purr0 = purr;
326         } else {
327                 /* set p->purr and p->purr0 for no change in p0->stolen */
328                 pme->purr = phim->tb - phim->tb0 - phim->purr - p0->stolen;
329                 pme->purr0 = purr - pme->purr;
330         }
331         pme->initialized = 1;
332         spin_unlock_irqrestore(&p0->lock, flags);
333 }
334
335 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
336
337 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
338 #define calc_cputime_factors()
339 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
340 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
341 #endif
342
343 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
344 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
345 #endif
346
347 /*
348  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
349  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
350  */
351 void snapshot_timebase(void)
352 {
353         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb();
354         snapshot_purr();
355 }
356
357 void __delay(unsigned long loops)
358 {
359         unsigned long start;
360         int diff;
361
362         if (__USE_RTC()) {
363                 start = get_rtcl();
364                 do {
365                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
366                         diff = get_rtcl() - start;
367                         if (diff < 0)
368                                 diff += 1000000000;
369                 } while (diff < loops);
370         } else {
371                 start = get_tbl();
372                 while (get_tbl() - start < loops)
373                         HMT_low();
374                 HMT_medium();
375         }
376 }
377 EXPORT_SYMBOL(__delay);
378
379 void udelay(unsigned long usecs)
380 {
381         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
382 }
383 EXPORT_SYMBOL(udelay);
384
385 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
386 {
387         /*
388          * update the rtc when needed, this should be performed on the
389          * right fraction of a second. Half or full second ?
390          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
391          * Note that this update is basically only used through 
392          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
393          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
394          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
395          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
396          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
397          * resolution timers and decoupling time management from timer
398          * interrupts. This is also wrong on the clocks
399          * which require being written at the half second boundary.
400          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
401          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
402          */
403         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
404             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
405             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ) {
406                 struct rtc_time tm;
407                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
408                 tm.tm_year -= 1900;
409                 tm.tm_mon -= 1;
410                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
411                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
412                 else
413                         /* Try again one minute later */
414                         last_rtc_update += 60;
415         }
416 }
417
418 /*
419  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
420  */
421 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, u64 tb_val)
422 {
423         unsigned long sec, usec;
424         u64 tb_ticks, xsec;
425         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
426         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
427
428         /*
429          * These calculations are faster (gets rid of divides)
430          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
431          * The conversion to microseconds at the end is done
432          * without a divide (and in fact, without a multiply)
433          */
434         temp_varp = do_gtod.varp;
435         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
436         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
437         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
438         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
439         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
440         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
441         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
442
443         tv->tv_sec = sec;
444         tv->tv_usec = usec;
445 }
446
447 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
448 {
449         if (__USE_RTC()) {
450                 /* do this the old way */
451                 unsigned long flags, seq;
452                 unsigned int sec, nsec, usec;
453
454                 do {
455                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
456                         sec = xtime.tv_sec;
457                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_stamp);
458                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
459                 usec = nsec / 1000;
460                 while (usec >= 1000000) {
461                         usec -= 1000000;
462                         ++sec;
463                 }
464                 tv->tv_sec = sec;
465                 tv->tv_usec = usec;
466                 return;
467         }
468         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
469 }
470
471 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
472
473 /*
474  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
475  * lock is needed to access and use these values in
476  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
477  * reasonable time elapses between changes, there will never
478  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
479  * between updates.
480  */
481 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
482                                u64 new_tb_to_xs)
483 {
484         unsigned temp_idx;
485         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
486
487         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
488         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
489
490         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
491         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
492         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
493         smp_mb();
494         do_gtod.varp = temp_varp;
495         do_gtod.var_idx = temp_idx;
496
497         /*
498          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
499          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
500          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
501          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
502          * the two values of tb_update_count match and are even then the
503          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
504          * loops back and reads them again until this criteria is met.
505          * We expect the caller to have done the first increment of
506          * vdso_data->tb_update_count already.
507          */
508         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
509         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
510         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
511         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
512         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
513         smp_wmb();
514         ++(vdso_data->tb_update_count);
515 }
516
517 /*
518  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
519  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
520  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
521  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
522  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
523  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
524  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
525  * the syscall
526  */
527 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
528 {
529         unsigned long offset;
530         u64 new_stamp_xsec;
531         u64 tlen, t2x;
532         u64 tb, xsec_old, xsec_new;
533         struct gettimeofday_vars *varp;
534
535         if (__USE_RTC())
536                 return;
537         tlen = current_tick_length();
538         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
539         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u)
540                 return;
541         if (tlen != last_tick_len) {
542                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
543                 last_tick_len = tlen;
544         } else
545                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
546         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
547         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
548         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
549
550         ++vdso_data->tb_update_count;
551         smp_mb();
552
553         /*
554          * Make sure time doesn't go backwards for userspace gettimeofday.
555          */
556         tb = get_tb();
557         varp = do_gtod.varp;
558         xsec_old = mulhdu(tb - varp->tb_orig_stamp, varp->tb_to_xs)
559                 + varp->stamp_xsec;
560         xsec_new = mulhdu(tb - cur_tb, t2x) + new_stamp_xsec;
561         if (xsec_new < xsec_old)
562                 new_stamp_xsec += xsec_old - xsec_new;
563
564         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
565 }
566
567 #ifdef CONFIG_SMP
568 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
569 {
570         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
571
572         if (in_lock_functions(pc))
573                 return regs->link;
574
575         return pc;
576 }
577 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
578 #endif
579
580 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
581
582 /* 
583  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
584  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
585  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
586  */
587
588 static void iSeries_tb_recal(void)
589 {
590         struct div_result divres;
591         unsigned long titan, tb;
592         tb = get_tb();
593         titan = HvCallXm_loadTod();
594         if ( iSeries_recal_titan ) {
595                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
596                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
597                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
598                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
599                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
600                 char sign = '+';                
601                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
602                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
603
604                 if ( tick_diff < 0 ) {
605                         tick_diff = -tick_diff;
606                         sign = '-';
607                 }
608                 if ( tick_diff ) {
609                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
610                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
611                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
612                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
613                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
614                                 calc_cputime_factors();
615                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
616                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
617                                 tb_to_xs = divres.result_low;
618                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
619                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
620                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
621                         }
622                         else {
623                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
624                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
625                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
626                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
627                         }
628                 }
629         }
630         iSeries_recal_titan = titan;
631         iSeries_recal_tb = tb;
632 }
633 #endif
634
635 /*
636  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
637  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
638  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
639  * decrementer is less than the current value in the hardware
640  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
641  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
642  * call will not be needed)
643  */
644
645 /*
646  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
647  * with interrupts disabled.
648  */
649 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
650 {
651         int next_dec;
652         int cpu = smp_processor_id();
653         unsigned long ticks;
654
655 #ifdef CONFIG_PPC32
656         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
657                 do_IRQ(regs);
658 #endif
659
660         irq_enter();
661
662         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
663         calculate_steal_time();
664
665 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
666         get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
667 #endif
668
669         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
670                >= tb_ticks_per_jiffy) {
671                 /* Update last_jiffy */
672                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
673                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
674                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
675                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
676
677                 /*
678                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
679                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
680                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
681                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
682                  * is the case.
683                  */
684                 if (!cpu_is_offline(cpu))
685                         account_process_time(regs);
686
687                 /*
688                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
689                  * should have been fixed up by now.
690                  */
691                 if (cpu != boot_cpuid)
692                         continue;
693
694                 write_seqlock(&xtime_lock);
695                 tb_last_jiffy += tb_ticks_per_jiffy;
696                 tb_last_stamp = per_cpu(last_jiffy, cpu);
697                 do_timer(regs);
698                 timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
699                 timer_check_rtc();
700                 write_sequnlock(&xtime_lock);
701         }
702         
703         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
704         set_dec(next_dec);
705
706 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
707         if (hvlpevent_is_pending())
708                 process_hvlpevents(regs);
709 #endif
710
711 #ifdef CONFIG_PPC64
712         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
713         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
714                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
715                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
716         }
717 #endif
718
719         irq_exit();
720 }
721
722 void wakeup_decrementer(void)
723 {
724         unsigned long ticks;
725
726         /*
727          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
728          * so all we need to do is to reset the decrementer.
729          */
730         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
731         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
732                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
733         else
734                 ticks = 1;
735         set_dec(ticks);
736 }
737
738 #ifdef CONFIG_SMP
739 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
740 {
741         int i;
742         unsigned long half = tb_ticks_per_jiffy / 2;
743         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
744         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
745
746         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
747         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
748         /*
749          * The stolen time calculation for POWER5 shared-processor LPAR
750          * systems works better if the two threads' timebase interrupts
751          * are staggered by half a jiffy with respect to each other.
752          */
753         for_each_possible_cpu(i) {
754                 if (i == boot_cpuid)
755                         continue;
756                 if (i == (boot_cpuid ^ 1))
757                         per_cpu(last_jiffy, i) =
758                                 per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid) - half;
759                 else if (i & 1)
760                         per_cpu(last_jiffy, i) =
761                                 per_cpu(last_jiffy, i ^ 1) + half;
762                 else {
763                         previous_tb += offset;
764                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
765                 }
766         }
767 }
768 #endif
769
770 /*
771  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
772  *
773  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
774  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
775  * are 64-bit unsigned numbers.
776  */
777 unsigned long long sched_clock(void)
778 {
779         if (__USE_RTC())
780                 return get_rtc();
781         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
782 }
783
784 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
785 {
786         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
787         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
788         unsigned long flags;
789         u64 new_xsec;
790         unsigned long tb_delta;
791
792         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
793                 return -EINVAL;
794
795         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
796
797         /*
798          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
799          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
800          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
801          * to the system time, in which case there is no point in writing
802          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
803          * settimeofday to perform this operation.
804          */
805 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
806         if (first_settimeofday) {
807                 iSeries_tb_recal();
808                 first_settimeofday = 0;
809         }
810 #endif
811
812         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
813         ++vdso_data->tb_update_count;
814         smp_mb();
815
816         /*
817          * Subtract off the number of nanoseconds since the
818          * beginning of the last tick.
819          * Note that since we don't increment jiffies_64 anywhere other
820          * than in do_timer (since we don't have a lost tick problem),
821          * wall_jiffies will always be the same as jiffies,
822          * and therefore the (jiffies - wall_jiffies) computation
823          * has been removed.
824          */
825         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
826         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
827         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
828
829         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
830         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
831
832         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
833         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
834
835         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
836          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
837          */
838         last_rtc_update = new_sec - 658;
839
840         ntp_clear();
841
842         new_xsec = xtime.tv_nsec;
843         if (new_xsec != 0) {
844                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
845                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
846         }
847         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
848         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
849
850         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
851         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
852
853         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
854         clock_was_set();
855         return 0;
856 }
857
858 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
859
860 void __init generic_calibrate_decr(void)
861 {
862         struct device_node *cpu;
863         unsigned int *fp;
864         int node_found;
865
866         /*
867          * The cpu node should have a timebase-frequency property
868          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
869          */
870         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
871
872         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
873         node_found = 0;
874         if (cpu) {
875                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
876                                                   NULL);
877                 if (fp) {
878                         node_found = 1;
879                         ppc_tb_freq = *fp;
880                 }
881         }
882         if (!node_found)
883                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
884                                 "(not found)\n");
885
886         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
887         node_found = 0;
888         if (cpu) {
889                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
890                                                   NULL);
891                 if (fp) {
892                         node_found = 1;
893                         ppc_proc_freq = *fp;
894                 }
895         }
896 #ifdef CONFIG_BOOKE
897         /* Set the time base to zero */
898         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
899         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
900
901         /* Clear any pending timer interrupts */
902         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
903
904         /* Enable decrementer interrupt */
905         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
906 #endif
907         if (!node_found)
908                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
909                                 "(not found)\n");
910
911         of_node_put(cpu);
912 }
913
914 unsigned long get_boot_time(void)
915 {
916         struct rtc_time tm;
917
918         if (ppc_md.get_boot_time)
919                 return ppc_md.get_boot_time();
920         if (!ppc_md.get_rtc_time)
921                 return 0;
922         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
923         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
924                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
925 }
926
927 /* This function is only called on the boot processor */
928 void __init time_init(void)
929 {
930         unsigned long flags;
931         unsigned long tm = 0;
932         struct div_result res;
933         u64 scale, x;
934         unsigned shift;
935
936         if (ppc_md.time_init != NULL)
937                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
938
939         if (__USE_RTC()) {
940                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
941                 ppc_tb_freq = 1000000000;
942                 tb_last_stamp = get_rtcl();
943                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
944         } else {
945                 /* Normal PowerPC with timebase register */
946                 ppc_md.calibrate_decr();
947                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
948                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
949                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
950                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
951                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
952         }
953
954         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
955         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
956         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
957         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
958         calc_cputime_factors();
959
960         /*
961          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
962          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
963          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
964          * rounded up.
965          */
966         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
967         do_div(x, ppc_tb_freq);
968         tick_nsec = x;
969         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
970
971         /*
972          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
973          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
974          * It is computed as:
975          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
976          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
977          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
978          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
979          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
980          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
981          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
982          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
983          * since there are 2^20 xsec in a second.
984          */
985         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
986                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
987         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
988         ticklen_to_xs = res.result_low;
989
990         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
991         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
992
993         /*
994          * Compute scale factor for sched_clock.
995          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
996          * which is the timebase frequency.
997          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
998          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
999          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1000          * giving us the scale factor and shift count to use in
1001          * sched_clock().
1002          */
1003         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1004         scale = res.result_low;
1005         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1006                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1007                 res.result_high >>= 1;
1008         }
1009         tb_to_ns_scale = scale;
1010         tb_to_ns_shift = shift;
1011
1012         tm = get_boot_time();
1013
1014         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1015
1016         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1017         if (timezone_offset) {
1018                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1019                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1020                 tm -= timezone_offset;
1021         }
1022
1023         xtime.tv_sec = tm;
1024         xtime.tv_nsec = 0;
1025         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
1026         do_gtod.var_idx = 0;
1027         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1028         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
1029         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1030         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1031         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
1032         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
1033
1034         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1035         vdso_data->tb_update_count = 0;
1036         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1037         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1038         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1039
1040         time_freq = 0;
1041
1042         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
1043         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
1044                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
1045         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1046
1047         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1048         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1049 }
1050
1051
1052 #define FEBRUARY        2
1053 #define STARTOFTIME     1970
1054 #define SECDAY          86400L
1055 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1056 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1057                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1058 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1059 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1060
1061 static int month_days[12] = {
1062         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1063 };
1064
1065 /*
1066  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1067  */
1068 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1069 {
1070         int leapsToDate;
1071         int lastYear;
1072         int day;
1073         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1074
1075         lastYear = tm->tm_year - 1;
1076
1077         /*
1078          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1079          */
1080         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1081
1082         /*
1083          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1084          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1085          *
1086          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1087          */
1088         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1089
1090         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1091                    tm->tm_mday;
1092
1093         tm->tm_wday = day % 7;
1094 }
1095
1096 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1097 {
1098         register int    i;
1099         register long   hms, day;
1100
1101         day = tim / SECDAY;
1102         hms = tim % SECDAY;
1103
1104         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1105         tm->tm_hour = hms / 3600;
1106         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1107         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1108
1109         /* Number of years in days */
1110         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1111                 day -= days_in_year(i);
1112         tm->tm_year = i;
1113
1114         /* Number of months in days left */
1115         if (leapyear(tm->tm_year))
1116                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1117         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1118                 day -= days_in_month(i);
1119         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1120         tm->tm_mon = i;
1121
1122         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1123         tm->tm_mday = day + 1;
1124
1125         /*
1126          * Determine the day of week
1127          */
1128         GregorianDay(tm);
1129 }
1130
1131 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1132 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1133  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1134  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1135  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1136  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1137  * is measured but does not harm.
1138  */
1139 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1140 {
1141         unsigned mlt=0, tmp, err;
1142         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1143          * but safe and compact method to find the multiplier.
1144          */
1145   
1146         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1147                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1148                         mlt |= tmp;
1149         }
1150   
1151         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1152          * A side effect of this is that if outscale is too large
1153          * the returned value will be zero.
1154          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1155          * some might have been forgotten in the test however.
1156          */
1157   
1158         err = inscale * (mlt+1);
1159         if (err <= inscale/2)
1160                 mlt++;
1161         return mlt;
1162 }
1163
1164 /*
1165  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1166  * result.
1167  */
1168 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1169                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1170 {
1171         unsigned long a, b, c, d;
1172         unsigned long w, x, y, z;
1173         u64 ra, rb, rc;
1174
1175         a = dividend_high >> 32;
1176         b = dividend_high & 0xffffffff;
1177         c = dividend_low >> 32;
1178         d = dividend_low & 0xffffffff;
1179
1180         w = a / divisor;
1181         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1182
1183         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1184         x = ra;
1185
1186         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1187         y = rb;
1188
1189         do_div(rc, divisor);
1190         z = rc;
1191
1192         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1193         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1194
1195 }