powerpc: Fix some bugs in the new merged time code
[linux-2.6] / arch / powerpc / kernel / time.c
1 /*
2  * Common time routines among all ppc machines.
3  *
4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
8  *
9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
13  * on SMP then, nap and doze are OK).
14  * 
15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
17  *
18  * TODO (not necessarily in this file):
19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
20  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
21  * against the Titan chip's clock.)
22  * - for astronomical applications: add a new function to get
23  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
24  * a new timestamp format and a good name.
25  *
26  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
27  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
28  *
29  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
30  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
31  *      as published by the Free Software Foundation; either version
32  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
33  */
34
35 #include <linux/config.h>
36 #include <linux/errno.h>
37 #include <linux/module.h>
38 #include <linux/sched.h>
39 #include <linux/kernel.h>
40 #include <linux/param.h>
41 #include <linux/string.h>
42 #include <linux/mm.h>
43 #include <linux/interrupt.h>
44 #include <linux/timex.h>
45 #include <linux/kernel_stat.h>
46 #include <linux/time.h>
47 #include <linux/init.h>
48 #include <linux/profile.h>
49 #include <linux/cpu.h>
50 #include <linux/security.h>
51 #include <linux/percpu.h>
52 #include <linux/rtc.h>
53
54 #include <asm/io.h>
55 #include <asm/processor.h>
56 #include <asm/nvram.h>
57 #include <asm/cache.h>
58 #include <asm/machdep.h>
59 #include <asm/uaccess.h>
60 #include <asm/time.h>
61 #include <asm/prom.h>
62 #include <asm/irq.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #ifdef CONFIG_PPC64
65 #include <asm/systemcfg.h>
66 #include <asm/firmware.h>
67 #endif
68 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
69 #include <asm/iSeries/ItLpQueue.h>
70 #include <asm/iSeries/HvCallXm.h>
71 #endif
72
73 u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES;
74
75 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
76
77 /* keep track of when we need to update the rtc */
78 time_t last_rtc_update;
79 extern int piranha_simulator;
80 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
81 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
82 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
83 static unsigned long first_settimeofday = 1;
84 #endif
85
86 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
87 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
88
89 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
90
91 #ifdef CONFIG_PPC64
92 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
93 #else
94 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
95 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
96 #endif
97
98 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
99 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
100 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
101 unsigned long tb_ticks_per_sec;
102 u64 tb_to_xs;
103 unsigned tb_to_us;
104 unsigned long processor_freq;
105 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
106 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
107
108 u64 tb_to_ns_scale;
109 unsigned tb_to_ns_shift;
110
111 struct gettimeofday_struct do_gtod;
112
113 extern unsigned long wall_jiffies;
114
115 extern struct timezone sys_tz;
116 static long timezone_offset;
117
118 void ppc_adjtimex(void);
119
120 static unsigned adjusting_time = 0;
121
122 unsigned long ppc_proc_freq;
123 unsigned long ppc_tb_freq;
124
125 #ifdef CONFIG_PPC32     /* XXX for now */
126 #define boot_cpuid      0
127 #endif
128
129 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
130 {
131         /*
132          * update the rtc when needed, this should be performed on the
133          * right fraction of a second. Half or full second ?
134          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
135          * Note that this update is basically only used through 
136          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
137          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
138          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
139          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
140          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
141          * resolution timers and decoupling time management from timer
142          * interrupts. This is also wrong on the clocks
143          * which require being written at the half second boundary.
144          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
145          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
146          */
147         if (ntp_synced() &&
148             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
149             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ &&
150             jiffies - wall_jiffies == 1) {
151                 struct rtc_time tm;
152                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
153                 tm.tm_year -= 1900;
154                 tm.tm_mon -= 1;
155                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
156                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
157                 else
158                         /* Try again one minute later */
159                         last_rtc_update += 60;
160         }
161 }
162
163 /*
164  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
165  */
166 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, u64 tb_val)
167 {
168         unsigned long sec, usec;
169         u64 tb_ticks, xsec;
170         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
171         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
172
173         /*
174          * These calculations are faster (gets rid of divides)
175          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
176          * The conversion to microseconds at the end is done
177          * without a divide (and in fact, without a multiply)
178          */
179         temp_varp = do_gtod.varp;
180         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
181         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
182         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
183         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
184         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
185         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
186         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
187
188         tv->tv_sec = sec;
189         tv->tv_usec = usec;
190 }
191
192 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
193 {
194         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
195 }
196
197 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
198
199 /* Synchronize xtime with do_gettimeofday */ 
200
201 static inline void timer_sync_xtime(unsigned long cur_tb)
202 {
203 #ifdef CONFIG_PPC64
204         /* why do we do this? */
205         struct timeval my_tv;
206
207         __do_gettimeofday(&my_tv, cur_tb);
208
209         if (xtime.tv_sec <= my_tv.tv_sec) {
210                 xtime.tv_sec = my_tv.tv_sec;
211                 xtime.tv_nsec = my_tv.tv_usec * 1000;
212         }
213 #endif
214 }
215
216 /*
217  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
218  * lock is needed to access and use these values in
219  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
220  * reasonable time elapses between changes, there will never
221  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
222  * between updates.
223  */
224 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
225                                u64 new_tb_to_xs)
226 {
227         unsigned temp_idx;
228         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
229
230         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
231         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
232
233         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
234         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
235         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
236         smp_mb();
237         do_gtod.varp = temp_varp;
238         do_gtod.var_idx = temp_idx;
239
240 #ifdef CONFIG_PPC64
241         /*
242          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
243          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
244          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
245          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
246          * the two values of tb_update_count match and are even then the
247          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
248          * loops back and reads them again until this criteria is met.
249          */
250         ++(systemcfg->tb_update_count);
251         smp_wmb();
252         systemcfg->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
253         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
254         systemcfg->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
255         smp_wmb();
256         ++(systemcfg->tb_update_count);
257 #endif
258 }
259
260 /*
261  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
262  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
263  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
264  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
265  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
266  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
267  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
268  * the syscall
269  */
270 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
271 {
272         unsigned long offset;
273         u64 new_stamp_xsec;
274
275         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
276         if ((offset & 0x80000000u) == 0)
277                 return;
278         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec
279                 + mulhdu(offset, do_gtod.varp->tb_to_xs);
280         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
281 }
282
283 #ifdef CONFIG_SMP
284 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
285 {
286         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
287
288         if (in_lock_functions(pc))
289                 return regs->link;
290
291         return pc;
292 }
293 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
294 #endif
295
296 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
297
298 /* 
299  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
300  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
301  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
302  */
303
304 static void iSeries_tb_recal(void)
305 {
306         struct div_result divres;
307         unsigned long titan, tb;
308         tb = get_tb();
309         titan = HvCallXm_loadTod();
310         if ( iSeries_recal_titan ) {
311                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
312                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
313                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
314                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
315                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
316                 char sign = '+';                
317                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
318                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
319
320                 if ( tick_diff < 0 ) {
321                         tick_diff = -tick_diff;
322                         sign = '-';
323                 }
324                 if ( tick_diff ) {
325                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
326                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
327                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
328                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
329                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
330                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
331                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
332                                 tb_to_xs = divres.result_low;
333                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
334                                 systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
335                                 systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
336                         }
337                         else {
338                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
339                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
340                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
341                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
342                         }
343                 }
344         }
345         iSeries_recal_titan = titan;
346         iSeries_recal_tb = tb;
347 }
348 #endif
349
350 /*
351  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
352  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
353  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
354  * decrementer is less than the current value in the hardware
355  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
356  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
357  * call will not be needed)
358  */
359
360 u64 tb_last_stamp __cacheline_aligned_in_smp;
361
362 /*
363  * Note that on ppc32 this only stores the bottom 32 bits of
364  * the timebase value, but that's enough to tell when a jiffy
365  * has passed.
366  */
367 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, last_jiffy);
368
369 /*
370  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
371  * with interrupts disabled.
372  */
373 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
374 {
375         int next_dec;
376         int cpu = smp_processor_id();
377         unsigned long ticks;
378
379 #ifdef CONFIG_PPC32
380         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
381                 do_IRQ(regs);
382 #endif
383
384         irq_enter();
385
386         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
387
388 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
389         get_paca()->lppaca.int_dword.fields.decr_int = 0;
390 #endif
391
392         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
393                >= tb_ticks_per_jiffy) {
394                 /* Update last_jiffy */
395                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
396                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
397                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
398                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
399
400                 /*
401                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
402                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
403                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
404                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
405                  * is the case.
406                  */
407                 if (!cpu_is_offline(cpu))
408                         update_process_times(user_mode(regs));
409
410                 /*
411                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
412                  * should have been fixed up by now.
413                  */
414                 if (cpu != boot_cpuid)
415                         continue;
416
417                 write_seqlock(&xtime_lock);
418                 tb_last_stamp += tb_ticks_per_jiffy;
419                 timer_recalc_offset(tb_last_stamp);
420                 do_timer(regs);
421                 timer_sync_xtime(tb_last_stamp);
422                 timer_check_rtc();
423                 write_sequnlock(&xtime_lock);
424                 if (adjusting_time && (time_adjust == 0))
425                         ppc_adjtimex();
426         }
427         
428         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
429         set_dec(next_dec);
430
431 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
432         if (hvlpevent_is_pending())
433                 process_hvlpevents(regs);
434 #endif
435
436 #ifdef CONFIG_PPC64
437         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
438         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
439                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
440                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
441         }
442 #endif
443
444         irq_exit();
445 }
446
447 void wakeup_decrementer(void)
448 {
449         int i;
450
451         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
452         /*
453          * We don't expect this to be called on a machine with a 601,
454          * so using get_tbl is fine.
455          */
456         tb_last_stamp = get_tb();
457         for_each_cpu(i)
458                 per_cpu(last_jiffy, i) = tb_last_stamp;
459 }
460
461 #ifdef CONFIG_SMPxxx
462 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
463 {
464         int i;
465         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
466         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
467
468         for_each_cpu(i) {
469                 if (i != boot_cpuid) {
470                         previous_tb += offset;
471                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
472                 }
473         }
474 }
475 #endif
476
477 /*
478  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
479  *
480  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
481  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
482  * are 64-bit unsigned numbers.
483  */
484 unsigned long long sched_clock(void)
485 {
486         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
487 }
488
489 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
490 {
491         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
492         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
493         unsigned long flags;
494         long int tb_delta;
495         u64 new_xsec;
496
497         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
498                 return -EINVAL;
499
500         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
501
502         /*
503          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
504          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
505          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
506          * to the system time, in which case there is no point in writing
507          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
508          * settimeofday to perform this operation.
509          */
510 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
511         if (first_settimeofday) {
512                 iSeries_tb_recal();
513                 first_settimeofday = 0;
514         }
515 #endif
516         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
517         tb_delta += (jiffies - wall_jiffies) * tb_ticks_per_jiffy;
518
519         new_nsec -= 1000 * mulhwu(tb_to_us, tb_delta);
520
521         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
522         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
523
524         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
525         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
526
527         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
528          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
529          */
530         last_rtc_update = new_sec - 658;
531
532         ntp_clear();
533
534         new_xsec = (u64)new_nsec * XSEC_PER_SEC;
535         do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
536         new_xsec += (u64)new_sec * XSEC_PER_SEC;
537         update_gtod(tb_last_stamp, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
538
539 #ifdef CONFIG_PPC64
540         systemcfg->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
541         systemcfg->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
542 #endif
543
544         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
545         clock_was_set();
546         return 0;
547 }
548
549 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
550
551 void __init generic_calibrate_decr(void)
552 {
553         struct device_node *cpu;
554         unsigned int *fp;
555         int node_found;
556
557         /*
558          * The cpu node should have a timebase-frequency property
559          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
560          */
561         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
562
563         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
564         node_found = 0;
565         if (cpu != 0) {
566                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
567                                                   NULL);
568                 if (fp != 0) {
569                         node_found = 1;
570                         ppc_tb_freq = *fp;
571                 }
572         }
573         if (!node_found)
574                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
575                                 "(not found)\n");
576
577         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
578         node_found = 0;
579         if (cpu != 0) {
580                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
581                                                   NULL);
582                 if (fp != 0) {
583                         node_found = 1;
584                         ppc_proc_freq = *fp;
585                 }
586         }
587         if (!node_found)
588                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
589                                 "(not found)\n");
590
591         of_node_put(cpu);
592 }
593
594 unsigned long get_boot_time(void)
595 {
596         struct rtc_time tm;
597
598         if (ppc_md.get_boot_time)
599                 return ppc_md.get_boot_time();
600         if (!ppc_md.get_rtc_time)
601                 return 0;
602         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
603         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
604                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
605 }
606
607 /* This function is only called on the boot processor */
608 void __init time_init(void)
609 {
610         unsigned long flags;
611         unsigned long tm = 0;
612         struct div_result res;
613         u64 scale;
614         unsigned shift;
615
616         if (ppc_md.time_init != NULL)
617                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
618
619         ppc_md.calibrate_decr();
620
621         printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
622                ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
623         printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
624                ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
625
626         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
627         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
628         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
629         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
630         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
631         tb_to_xs = res.result_low;
632
633 #ifdef CONFIG_PPC64
634         get_paca()->default_decr = tb_ticks_per_jiffy;
635 #endif
636
637         /*
638          * Compute scale factor for sched_clock.
639          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
640          * which is the timebase frequency.
641          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
642          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
643          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
644          * giving us the scale factor and shift count to use in
645          * sched_clock().
646          */
647         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
648         scale = res.result_low;
649         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
650                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
651                 res.result_high >>= 1;
652         }
653         tb_to_ns_scale = scale;
654         tb_to_ns_shift = shift;
655
656 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
657         if (!piranha_simulator)
658 #endif
659                 tm = get_boot_time();
660
661         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
662         xtime.tv_sec = tm;
663         xtime.tv_nsec = 0;
664         tb_last_stamp = get_tb();
665         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
666         do_gtod.var_idx = 0;
667         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
668         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
669         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
670         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
671         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
672         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
673 #ifdef CONFIG_PPC64
674         systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
675         systemcfg->tb_update_count = 0;
676         systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
677         systemcfg->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
678         systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
679 #endif
680
681         time_freq = 0;
682
683         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
684         if (timezone_offset) {
685                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
686                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
687                 xtime.tv_sec -= timezone_offset;
688         }
689
690         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
691         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
692                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
693         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
694
695         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
696         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
697 }
698
699 /* 
700  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
701  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized 
702  * with ntpd.
703  *
704  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to 
705  * adjust the frequency.
706  */
707
708 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
709
710 void ppc_adjtimex(void)
711 {
712 #ifdef CONFIG_PPC64
713         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec,
714                 new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
715         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
716         long delta_freq, ltemp;
717         struct div_result divres; 
718         unsigned long flags;
719         long singleshot_ppm = 0;
720
721         /*
722          * Compute parts per million frequency adjustment to
723          * accomplish the time adjustment implied by time_offset to be
724          * applied over the elapsed time indicated by time_constant.
725          * Use SHIFT_USEC to get it into the same units as
726          * time_freq.
727          */
728         if ( time_offset < 0 ) {
729                 ltemp = -time_offset;
730                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
731                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
732                 ltemp = -ltemp;
733         } else {
734                 ltemp = time_offset;
735                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
736                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
737         }
738         
739         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
740         if ( time_adjust ) {
741 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
742                 printk("ppc_adjtimex: ");
743                 if ( adjusting_time == 0 )
744                         printk("starting ");
745                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
746 #endif  
747         
748                 adjusting_time = 1;
749                 
750                 /*
751                  * Compute parts per million frequency adjustment
752                  * to match time_adjust
753                  */
754                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;  
755                 /*
756                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
757                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
758                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
759                  */
760                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
761                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */
762                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
763                 if ( time_adjust < 0 )
764                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
765         }
766         else {
767 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
768                 if ( adjusting_time )
769                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
770 #endif
771                 adjusting_time = 0;
772         }
773         
774         /* Add up all of the frequency adjustments */
775         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
776         
777         /*
778          * Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on
779          * the frequency adjustment
780          */
781         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
782         if ( delta_freq < 0 ) {
783                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
784                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
785         }
786         else {
787                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
788                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
789         }
790         
791 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
792         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
793         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
794 #endif
795
796         /*
797          * Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to
798          * microseconds) and a new value of stamp_xsec which is the
799          * time (in 1/2^20 second units) corresponding to
800          * tb_orig_stamp.  This new value of stamp_xsec compensates
801          * for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
802          * which guarantees that the current time remains the same.
803          */
804         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
805         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
806         div128_by_32(1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres);
807         new_tb_to_xs = divres.result_low;
808         new_xsec = mulhdu(tb_ticks, new_tb_to_xs);
809
810         old_xsec = mulhdu(tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs);
811         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
812
813         update_gtod(do_gtod.varp->tb_orig_stamp, new_stamp_xsec, new_tb_to_xs);
814
815         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
816 #endif /* CONFIG_PPC64 */
817 }
818
819
820 #define FEBRUARY        2
821 #define STARTOFTIME     1970
822 #define SECDAY          86400L
823 #define SECYR           (SECDAY * 365)
824 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
825                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
826 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
827 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
828
829 static int month_days[12] = {
830         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
831 };
832
833 /*
834  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
835  */
836 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
837 {
838         int leapsToDate;
839         int lastYear;
840         int day;
841         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
842
843         lastYear = tm->tm_year - 1;
844
845         /*
846          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
847          */
848         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
849
850         /*
851          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
852          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
853          *
854          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
855          */
856         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
857
858         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
859                    tm->tm_mday;
860
861         tm->tm_wday = day % 7;
862 }
863
864 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
865 {
866         register int    i;
867         register long   hms, day;
868
869         day = tim / SECDAY;
870         hms = tim % SECDAY;
871
872         /* Hours, minutes, seconds are easy */
873         tm->tm_hour = hms / 3600;
874         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
875         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
876
877         /* Number of years in days */
878         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
879                 day -= days_in_year(i);
880         tm->tm_year = i;
881
882         /* Number of months in days left */
883         if (leapyear(tm->tm_year))
884                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
885         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
886                 day -= days_in_month(i);
887         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
888         tm->tm_mon = i;
889
890         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
891         tm->tm_mday = day + 1;
892
893         /*
894          * Determine the day of week
895          */
896         GregorianDay(tm);
897 }
898
899 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
900 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
901  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
902  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
903  * is optimistic considering the stability of most processor clock
904  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
905  * is measured but does not harm.
906  */
907 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
908 {
909         unsigned mlt=0, tmp, err;
910         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
911          * but safe and compact method to find the multiplier.
912          */
913   
914         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
915                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
916                         mlt |= tmp;
917         }
918   
919         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
920          * A side effect of this is that if outscale is too large
921          * the returned value will be zero.
922          * Many corner cases have been checked and seem to work,
923          * some might have been forgotten in the test however.
924          */
925   
926         err = inscale * (mlt+1);
927         if (err <= inscale/2)
928                 mlt++;
929         return mlt;
930 }
931
932 /*
933  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
934  * result.
935  */
936 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
937                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
938 {
939         unsigned long a, b, c, d;
940         unsigned long w, x, y, z;
941         u64 ra, rb, rc;
942
943         a = dividend_high >> 32;
944         b = dividend_high & 0xffffffff;
945         c = dividend_low >> 32;
946         d = dividend_low & 0xffffffff;
947
948         w = a / divisor;
949         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
950
951 #ifdef CONFIG_PPC64
952         x = ra / divisor;
953         rb = ((ra - (x * divisor)) << 32) + c;
954
955         y = rb / divisor;
956         rc = ((rb - (y * divisor)) << 32) + d;
957
958         z = rc / divisor;
959 #else
960         /* for 32-bit, use do_div from div64.h */
961         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
962         x = ra;
963
964         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
965         y = rb;
966
967         do_div(rc, divisor);
968         z = rc;
969 #endif
970
971         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
972         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
973
974 }
975