[PATCH] ARM SMP: TLB implementations only affect local CPU
[linux-2.6] / arch / ppc64 / kernel / time.c
1 /*
2  * 
3  * Common time routines among all ppc machines.
4  *
5  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
6  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
7  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
8  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
9  *
10  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
11  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
12  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
13  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
14  * on SMP then, nap and doze are OK).
15  * 
16  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
17  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
18  *
19  * TODO (not necessarily in this file):
20  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
21  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
22  * against the Titan chip's clock.)
23  * - for astronomical applications: add a new function to get
24  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
25  * a new timestamp format and a good name.
26  *
27  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
28  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
29  *
30  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
31  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
32  *      as published by the Free Software Foundation; either version
33  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
34  */
35
36 #include <linux/config.h>
37 #include <linux/errno.h>
38 #include <linux/module.h>
39 #include <linux/sched.h>
40 #include <linux/kernel.h>
41 #include <linux/param.h>
42 #include <linux/string.h>
43 #include <linux/mm.h>
44 #include <linux/interrupt.h>
45 #include <linux/timex.h>
46 #include <linux/kernel_stat.h>
47 #include <linux/mc146818rtc.h>
48 #include <linux/time.h>
49 #include <linux/init.h>
50 #include <linux/profile.h>
51 #include <linux/cpu.h>
52 #include <linux/security.h>
53
54 #include <asm/segment.h>
55 #include <asm/io.h>
56 #include <asm/processor.h>
57 #include <asm/nvram.h>
58 #include <asm/cache.h>
59 #include <asm/machdep.h>
60 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
61 #include <asm/iSeries/ItLpQueue.h>
62 #include <asm/iSeries/HvCallXm.h>
63 #endif
64 #include <asm/uaccess.h>
65 #include <asm/time.h>
66 #include <asm/ppcdebug.h>
67 #include <asm/prom.h>
68 #include <asm/sections.h>
69 #include <asm/systemcfg.h>
70
71 u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES;
72
73 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
74
75 /* keep track of when we need to update the rtc */
76 time_t last_rtc_update;
77 extern int piranha_simulator;
78 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
79 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
80 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
81 static unsigned long first_settimeofday = 1;
82 #endif
83
84 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
85
86 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
87 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
88 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
89 unsigned long tb_ticks_per_sec;
90 unsigned long tb_to_xs;
91 unsigned      tb_to_us;
92 unsigned long processor_freq;
93 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
94 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
95
96 unsigned long tb_to_ns_scale;
97 unsigned long tb_to_ns_shift;
98
99 struct gettimeofday_struct do_gtod;
100
101 extern unsigned long wall_jiffies;
102 extern unsigned long lpevent_count;
103 extern int smp_tb_synchronized;
104
105 extern struct timezone sys_tz;
106
107 void ppc_adjtimex(void);
108
109 static unsigned adjusting_time = 0;
110
111 unsigned long ppc_proc_freq;
112 unsigned long ppc_tb_freq;
113
114 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
115 {
116         /*
117          * update the rtc when needed, this should be performed on the
118          * right fraction of a second. Half or full second ?
119          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
120          * Note that this update is basically only used through 
121          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
122          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
123          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
124          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
125          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
126          * resolution timers and decoupling time management from timer
127          * interrupts. This is also wrong on the clocks
128          * which require being written at the half second boundary.
129          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
130          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
131          */
132         if ( (time_status & STA_UNSYNC) == 0 &&
133              xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
134              abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ &&
135              jiffies - wall_jiffies == 1) {
136             struct rtc_time tm;
137             to_tm(xtime.tv_sec+1, &tm);
138             tm.tm_year -= 1900;
139             tm.tm_mon -= 1;
140             if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
141                 last_rtc_update = xtime.tv_sec+1;
142             else
143                 /* Try again one minute later */
144                 last_rtc_update += 60;
145         }
146 }
147
148 /*
149  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
150  */
151 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, unsigned long tb_val)
152 {
153         unsigned long sec, usec, tb_ticks;
154         unsigned long xsec, tb_xsec;
155         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
156         unsigned long temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
157
158         /*
159          * These calculations are faster (gets rid of divides)
160          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
161          * The conversion to microseconds at the end is done
162          * without a divide (and in fact, without a multiply)
163          */
164         temp_varp = do_gtod.varp;
165         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
166         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
167         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
168         tb_xsec = mulhdu( tb_ticks, temp_tb_to_xs );
169         xsec = temp_stamp_xsec + tb_xsec;
170         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
171         xsec -= sec * XSEC_PER_SEC;
172         usec = (xsec * USEC_PER_SEC)/XSEC_PER_SEC;
173
174         tv->tv_sec = sec;
175         tv->tv_usec = usec;
176 }
177
178 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
179 {
180         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
181 }
182
183 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
184
185 /* Synchronize xtime with do_gettimeofday */ 
186
187 static inline void timer_sync_xtime(unsigned long cur_tb)
188 {
189         struct timeval my_tv;
190
191         __do_gettimeofday(&my_tv, cur_tb);
192
193         if (xtime.tv_sec <= my_tv.tv_sec) {
194                 xtime.tv_sec = my_tv.tv_sec;
195                 xtime.tv_nsec = my_tv.tv_usec * 1000;
196         }
197 }
198
199 /*
200  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
201  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
202  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
203  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
204  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
205  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
206  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
207  * the syscall
208  */
209 static __inline__ void timer_recalc_offset(unsigned long cur_tb)
210 {
211         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
212         unsigned temp_idx;
213         unsigned long offset, new_stamp_xsec, new_tb_orig_stamp;
214
215         if (((cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp) & 0x80000000u) == 0)
216                 return;
217
218         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
219         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
220
221         new_tb_orig_stamp = cur_tb;
222         offset = new_tb_orig_stamp - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
223         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + mulhdu(offset, do_gtod.varp->tb_to_xs);
224
225         temp_varp->tb_to_xs = do_gtod.varp->tb_to_xs;
226         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_orig_stamp;
227         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
228         smp_mb();
229         do_gtod.varp = temp_varp;
230         do_gtod.var_idx = temp_idx;
231
232         ++(systemcfg->tb_update_count);
233         smp_wmb();
234         systemcfg->tb_orig_stamp = new_tb_orig_stamp;
235         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
236         smp_wmb();
237         ++(systemcfg->tb_update_count);
238 }
239
240 #ifdef CONFIG_SMP
241 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
242 {
243         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
244
245         if (in_lock_functions(pc))
246                 return regs->link;
247
248         return pc;
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
251 #endif
252
253 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
254
255 /* 
256  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
257  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
258  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
259  */
260
261 static void iSeries_tb_recal(void)
262 {
263         struct div_result divres;
264         unsigned long titan, tb;
265         tb = get_tb();
266         titan = HvCallXm_loadTod();
267         if ( iSeries_recal_titan ) {
268                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
269                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
270                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
271                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
272                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
273                 char sign = '+';                
274                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
275                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
276
277                 if ( tick_diff < 0 ) {
278                         tick_diff = -tick_diff;
279                         sign = '-';
280                 }
281                 if ( tick_diff ) {
282                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
283                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
284                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
285                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
286                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
287                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
288                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
289                                 tb_to_xs = divres.result_low;
290                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
291                                 systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
292                                 systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
293                         }
294                         else {
295                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
296                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
297                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
298                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
299                         }
300                 }
301         }
302         iSeries_recal_titan = titan;
303         iSeries_recal_tb = tb;
304 }
305 #endif
306
307 /*
308  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
309  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
310  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
311  * decrementer is less than the current value in the hardware
312  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
313  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
314  * call will not be needed)
315  */
316
317 unsigned long tb_last_stamp __cacheline_aligned_in_smp;
318
319 /*
320  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
321  * with interrupts disabled.
322  */
323 int timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
324 {
325         int next_dec;
326         unsigned long cur_tb;
327         struct paca_struct *lpaca = get_paca();
328         unsigned long cpu = smp_processor_id();
329
330         irq_enter();
331
332         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
333
334         lpaca->lppaca.int_dword.fields.decr_int = 0;
335
336         while (lpaca->next_jiffy_update_tb <= (cur_tb = get_tb())) {
337                 /*
338                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
339                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
340                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
341                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
342                  * is the case.
343                  */
344                 if (!cpu_is_offline(cpu))
345                         update_process_times(user_mode(regs));
346                 /*
347                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
348                  * should have been fixed up by now.
349                  */
350                 if (cpu == boot_cpuid) {
351                         write_seqlock(&xtime_lock);
352                         tb_last_stamp = lpaca->next_jiffy_update_tb;
353                         timer_recalc_offset(lpaca->next_jiffy_update_tb);
354                         do_timer(regs);
355                         timer_sync_xtime(lpaca->next_jiffy_update_tb);
356                         timer_check_rtc();
357                         write_sequnlock(&xtime_lock);
358                         if ( adjusting_time && (time_adjust == 0) )
359                                 ppc_adjtimex();
360                 }
361                 lpaca->next_jiffy_update_tb += tb_ticks_per_jiffy;
362         }
363         
364         next_dec = lpaca->next_jiffy_update_tb - cur_tb;
365         if (next_dec > lpaca->default_decr)
366                 next_dec = lpaca->default_decr;
367         set_dec(next_dec);
368
369 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
370         {
371                 struct ItLpQueue *lpq = lpaca->lpqueue_ptr;
372                 if (lpq && ItLpQueue_isLpIntPending(lpq))
373                         lpevent_count += ItLpQueue_process(lpq, regs);
374         }
375 #endif
376
377 /* collect purr register values often, for accurate calculations */
378 #if defined(CONFIG_PPC_PSERIES)
379         if (cur_cpu_spec->firmware_features & FW_FEATURE_SPLPAR) {
380                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
381                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
382         }
383 #endif
384
385         irq_exit();
386
387         return 1;
388 }
389
390 /*
391  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
392  *
393  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
394  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
395  * are 64-bit unsigned numbers.
396  */
397 unsigned long long sched_clock(void)
398 {
399         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
400 }
401
402 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
403 {
404         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
405         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
406         unsigned long flags;
407         unsigned long delta_xsec;
408         long int tb_delta;
409         unsigned long new_xsec;
410
411         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
412                 return -EINVAL;
413
414         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
415         /* Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
416          * stepped under NTP, the RTC will be update after STA_UNSYNC
417          * is cleared. Tool like clock/hwclock either copy the RTC
418          * to the system time, in which case there is no point in writing
419          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
420          * settimeofday to perform this operation.
421          */
422 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
423         if ( first_settimeofday ) {
424                 iSeries_tb_recal();
425                 first_settimeofday = 0;
426         }
427 #endif
428         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
429         tb_delta += (jiffies - wall_jiffies) * tb_ticks_per_jiffy;
430
431         new_nsec -= tb_delta / tb_ticks_per_usec / 1000;
432
433         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
434         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
435
436         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
437         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
438
439         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
440          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
441          */
442         last_rtc_update = new_sec - 658;
443
444         time_adjust = 0;                /* stop active adjtime() */
445         time_status |= STA_UNSYNC;
446         time_maxerror = NTP_PHASE_LIMIT;
447         time_esterror = NTP_PHASE_LIMIT;
448
449         delta_xsec = mulhdu( (tb_last_stamp-do_gtod.varp->tb_orig_stamp),
450                              do_gtod.varp->tb_to_xs );
451
452         new_xsec = (new_nsec * XSEC_PER_SEC) / NSEC_PER_SEC;
453         new_xsec += new_sec * XSEC_PER_SEC;
454         if ( new_xsec > delta_xsec ) {
455                 do_gtod.varp->stamp_xsec = new_xsec - delta_xsec;
456                 systemcfg->stamp_xsec = new_xsec - delta_xsec;
457         }
458         else {
459                 /* This is only for the case where the user is setting the time
460                  * way back to a time such that the boot time would have been
461                  * before 1970 ... eg. we booted ten days ago, and we are setting
462                  * the time to Jan 5, 1970 */
463                 do_gtod.varp->stamp_xsec = new_xsec;
464                 do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
465                 systemcfg->stamp_xsec = new_xsec;
466                 systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
467         }
468
469         systemcfg->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
470         systemcfg->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
471
472         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
473         clock_was_set();
474         return 0;
475 }
476
477 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
478
479 #if defined(CONFIG_PPC_PSERIES) || defined(CONFIG_PPC_MAPLE) || defined(CONFIG_PPC_BPA)
480 void __init generic_calibrate_decr(void)
481 {
482         struct device_node *cpu;
483         struct div_result divres;
484         unsigned int *fp;
485         int node_found;
486
487         /*
488          * The cpu node should have a timebase-frequency property
489          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
490          */
491         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
492
493         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
494         node_found = 0;
495         if (cpu != 0) {
496                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
497                                                   NULL);
498                 if (fp != 0) {
499                         node_found = 1;
500                         ppc_tb_freq = *fp;
501                 }
502         }
503         if (!node_found)
504                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
505                                 "(not found)\n");
506
507         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
508         node_found = 0;
509         if (cpu != 0) {
510                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
511                                                   NULL);
512                 if (fp != 0) {
513                         node_found = 1;
514                         ppc_proc_freq = *fp;
515                 }
516         }
517         if (!node_found)
518                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
519                                 "(not found)\n");
520
521         of_node_put(cpu);
522
523         printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
524                ppc_tb_freq/1000000, ppc_tb_freq%1000000);
525         printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
526                ppc_proc_freq/1000000, ppc_proc_freq%1000000);
527
528         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
529         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
530         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
531         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
532         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &divres);
533         tb_to_xs = divres.result_low;
534
535         setup_default_decr();
536 }
537 #endif
538
539 void __init time_init(void)
540 {
541         /* This function is only called on the boot processor */
542         unsigned long flags;
543         struct rtc_time tm;
544         struct div_result res;
545         unsigned long scale, shift;
546
547         ppc_md.calibrate_decr();
548
549         /*
550          * Compute scale factor for sched_clock.
551          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
552          * which is the timebase frequency.
553          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
554          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
555          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
556          * giving us the scale factor and shift count to use in
557          * sched_clock().
558          */
559         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
560         scale = res.result_low;
561         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
562                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
563                 res.result_high >>= 1;
564         }
565         tb_to_ns_scale = scale;
566         tb_to_ns_shift = shift;
567
568 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
569         if (!piranha_simulator)
570 #endif
571                 ppc_md.get_boot_time(&tm);
572
573         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
574         xtime.tv_sec = mktime(tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday,
575                               tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
576         tb_last_stamp = get_tb();
577         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
578         do_gtod.var_idx = 0;
579         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
580         get_paca()->next_jiffy_update_tb = tb_last_stamp + tb_ticks_per_jiffy;
581         do_gtod.varp->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
582         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
583         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
584         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
585         systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
586         systemcfg->tb_update_count = 0;
587         systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
588         systemcfg->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
589         systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
590
591         time_freq = 0;
592
593         xtime.tv_nsec = 0;
594         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
595         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
596                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
597         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
598
599         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
600         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
601 }
602
603 /* 
604  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
605  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized 
606  * with ntpd.
607  *
608  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to 
609  * adjust the frequency.
610  */
611
612 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
613
614 void ppc_adjtimex(void)
615 {
616         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec, new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
617         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
618         long delta_freq, ltemp;
619         struct div_result divres; 
620         unsigned long flags;
621         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
622         unsigned temp_idx;
623         long singleshot_ppm = 0;
624
625         /* Compute parts per million frequency adjustment to accomplish the time adjustment
626            implied by time_offset to be applied over the elapsed time indicated by time_constant.
627            Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq. */
628         if ( time_offset < 0 ) {
629                 ltemp = -time_offset;
630                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
631                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
632                 ltemp = -ltemp;
633         }
634         else {
635                 ltemp = time_offset;
636                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
637                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
638         }
639         
640         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
641         if ( time_adjust ) {
642 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
643                 printk("ppc_adjtimex: ");
644                 if ( adjusting_time == 0 )
645                         printk("starting ");
646                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
647 #endif  
648         
649                 adjusting_time = 1;
650                 
651                 /* Compute parts per million frequency adjustment to match time_adjust */
652                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;  
653                 /*
654                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
655                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
656                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
657                  */
658                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
659                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */ 
660                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
661                 if ( time_adjust < 0 )
662                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
663         }
664         else {
665 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
666                 if ( adjusting_time )
667                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
668 #endif
669                 adjusting_time = 0;
670         }
671         
672         /* Add up all of the frequency adjustments */
673         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
674         
675         /* Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on the frequency adjustment */
676         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
677         if ( delta_freq < 0 ) {
678                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
679                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
680         }
681         else {
682                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
683                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
684         }
685         
686 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
687         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
688         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
689 #endif
690                                 
691         /* Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to microseconds and a new value of 
692            stamp_xsec which is the time (in 1/2^20 second units) corresponding to tb_orig_stamp.  This 
693            new value of stamp_xsec compensates for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
694            which guarantees that the current time remains the same */ 
695         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
696         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
697         div128_by_32( 1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres );
698         new_tb_to_xs = divres.result_low;
699         new_xsec = mulhdu( tb_ticks, new_tb_to_xs );
700
701         old_xsec = mulhdu( tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs );
702         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
703
704         /* There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no lock is needed to access and use these
705            values in do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a reasonable time elapses between
706            changes, there will never be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute between updates */
707
708         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
709         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
710
711         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
712         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
713         temp_varp->tb_orig_stamp = do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
714         smp_mb();
715         do_gtod.varp = temp_varp;
716         do_gtod.var_idx = temp_idx;
717
718         /*
719          * tb_update_count is used to allow the problem state gettimeofday code
720          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
721          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
722          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
723          * the two values of tb_update_count match and are even then the
724          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
725          * loops back and reads them again until this criteria is met.
726          */
727         ++(systemcfg->tb_update_count);
728         smp_wmb();
729         systemcfg->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
730         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
731         smp_wmb();
732         ++(systemcfg->tb_update_count);
733
734         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
735
736 }
737
738
739 #define TICK_SIZE tick
740 #define FEBRUARY        2
741 #define STARTOFTIME     1970
742 #define SECDAY          86400L
743 #define SECYR           (SECDAY * 365)
744 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0)
745 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
746 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
747
748 static int month_days[12] = {
749         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
750 };
751
752 /*
753  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
754  */
755 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
756 {
757         int leapsToDate;
758         int lastYear;
759         int day;
760         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
761
762         lastYear=tm->tm_year-1;
763
764         /*
765          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
766          */
767         leapsToDate = lastYear/4 - lastYear/100 + lastYear/400;
768
769         /*
770          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
771          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
772          *
773          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 will be
774          */
775         if((tm->tm_year%4==0) &&
776            ((tm->tm_year%100!=0) || (tm->tm_year%400==0)) &&
777            (tm->tm_mon>2))
778         {
779                 /*
780                  * We are past Feb. 29 in a leap year
781                  */
782                 day=1;
783         }
784         else
785         {
786                 day=0;
787         }
788
789         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
790                    tm->tm_mday;
791
792         tm->tm_wday=day%7;
793 }
794
795 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
796 {
797         register int    i;
798         register long   hms, day;
799
800         day = tim / SECDAY;
801         hms = tim % SECDAY;
802
803         /* Hours, minutes, seconds are easy */
804         tm->tm_hour = hms / 3600;
805         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
806         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
807
808         /* Number of years in days */
809         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
810                 day -= days_in_year(i);
811         tm->tm_year = i;
812
813         /* Number of months in days left */
814         if (leapyear(tm->tm_year))
815                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
816         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
817                 day -= days_in_month(i);
818         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
819         tm->tm_mon = i;
820
821         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
822         tm->tm_mday = day + 1;
823
824         /*
825          * Determine the day of week
826          */
827         GregorianDay(tm);
828 }
829
830 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
831 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
832  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
833  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
834  * is optimistic considering the stability of most processor clock
835  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
836  * is measured but does not harm.
837  */
838 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale) {
839         unsigned mlt=0, tmp, err;
840         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
841          * but safe and compact method to find the multiplier.
842          */
843   
844         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
845                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale) mlt|=tmp;
846         }
847   
848         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
849          * A side effect of this is that if outscale is too large
850          * the returned value will be zero.
851          * Many corner cases have been checked and seem to work,
852          * some might have been forgotten in the test however.
853          */
854   
855         err = inscale*(mlt+1);
856         if (err <= inscale/2) mlt++;
857         return mlt;
858   }
859
860 /*
861  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
862  * result.
863  */
864
865 void div128_by_32( unsigned long dividend_high, unsigned long dividend_low,
866                    unsigned divisor, struct div_result *dr )
867 {
868         unsigned long a,b,c,d, w,x,y,z, ra,rb,rc;
869
870         a = dividend_high >> 32;
871         b = dividend_high & 0xffffffff;
872         c = dividend_low >> 32;
873         d = dividend_low & 0xffffffff;
874
875         w = a/divisor;
876         ra = (a - (w * divisor)) << 32;
877
878         x = (ra + b)/divisor;
879         rb = ((ra + b) - (x * divisor)) << 32;
880
881         y = (rb + c)/divisor;
882         rc = ((rb + b) - (y * divisor)) << 32;
883
884         z = (rc + d)/divisor;
885
886         dr->result_high = (w << 32) + x;
887         dr->result_low  = (y << 32) + z;
888
889 }
890