Merge master.kernel.org:/home/rmk/linux-2.6-serial
[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 #include <asm/smp.h>
65 #include <asm/vdso_datapage.h>
66 #ifdef CONFIG_PPC64
67 #include <asm/firmware.h>
68 #endif
69 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
70 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
71 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
72 #endif
73 #include <asm/smp.h>
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 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
85 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
86
87 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
88
89 #ifdef CONFIG_PPC64
90 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
91 #else
92 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
93 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
94 #endif
95
96 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
97 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
98 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
99 unsigned long tb_ticks_per_sec;
100 u64 tb_to_xs;
101 unsigned tb_to_us;
102 unsigned long processor_freq;
103 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
104 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
105
106 u64 tb_to_ns_scale;
107 unsigned tb_to_ns_shift;
108
109 struct gettimeofday_struct do_gtod;
110
111 extern unsigned long wall_jiffies;
112
113 extern struct timezone sys_tz;
114 static long timezone_offset;
115
116 void ppc_adjtimex(void);
117
118 static unsigned adjusting_time = 0;
119
120 unsigned long ppc_proc_freq;
121 unsigned long ppc_tb_freq;
122
123 u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
124 unsigned long tb_last_stamp;
125
126 /*
127  * Note that on ppc32 this only stores the bottom 32 bits of
128  * the timebase value, but that's enough to tell when a jiffy
129  * has passed.
130  */
131 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, last_jiffy);
132
133 void __delay(unsigned long loops)
134 {
135         unsigned long start;
136         int diff;
137
138         if (__USE_RTC()) {
139                 start = get_rtcl();
140                 do {
141                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
142                         diff = get_rtcl() - start;
143                         if (diff < 0)
144                                 diff += 1000000000;
145                 } while (diff < loops);
146         } else {
147                 start = get_tbl();
148                 while (get_tbl() - start < loops)
149                         HMT_low();
150                 HMT_medium();
151         }
152 }
153 EXPORT_SYMBOL(__delay);
154
155 void udelay(unsigned long usecs)
156 {
157         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
158 }
159 EXPORT_SYMBOL(udelay);
160
161 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
162 {
163         /*
164          * update the rtc when needed, this should be performed on the
165          * right fraction of a second. Half or full second ?
166          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
167          * Note that this update is basically only used through 
168          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
169          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
170          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
171          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
172          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
173          * resolution timers and decoupling time management from timer
174          * interrupts. This is also wrong on the clocks
175          * which require being written at the half second boundary.
176          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
177          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
178          */
179         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
180             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
181             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ &&
182             jiffies - wall_jiffies == 1) {
183                 struct rtc_time tm;
184                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
185                 tm.tm_year -= 1900;
186                 tm.tm_mon -= 1;
187                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
188                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
189                 else
190                         /* Try again one minute later */
191                         last_rtc_update += 60;
192         }
193 }
194
195 /*
196  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
197  */
198 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, u64 tb_val)
199 {
200         unsigned long sec, usec;
201         u64 tb_ticks, xsec;
202         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
203         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
204
205         /*
206          * These calculations are faster (gets rid of divides)
207          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
208          * The conversion to microseconds at the end is done
209          * without a divide (and in fact, without a multiply)
210          */
211         temp_varp = do_gtod.varp;
212         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
213         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
214         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
215         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
216         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
217         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
218         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
219
220         tv->tv_sec = sec;
221         tv->tv_usec = usec;
222 }
223
224 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
225 {
226         if (__USE_RTC()) {
227                 /* do this the old way */
228                 unsigned long flags, seq;
229                 unsigned int sec, nsec, usec, lost;
230
231                 do {
232                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
233                         sec = xtime.tv_sec;
234                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_stamp);
235                         lost = jiffies - wall_jiffies;
236                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
237                 usec = nsec / 1000 + lost * (1000000 / HZ);
238                 while (usec >= 1000000) {
239                         usec -= 1000000;
240                         ++sec;
241                 }
242                 tv->tv_sec = sec;
243                 tv->tv_usec = usec;
244                 return;
245         }
246         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
247 }
248
249 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
250
251 /* Synchronize xtime with do_gettimeofday */ 
252
253 static inline void timer_sync_xtime(unsigned long cur_tb)
254 {
255 #ifdef CONFIG_PPC64
256         /* why do we do this? */
257         struct timeval my_tv;
258
259         __do_gettimeofday(&my_tv, cur_tb);
260
261         if (xtime.tv_sec <= my_tv.tv_sec) {
262                 xtime.tv_sec = my_tv.tv_sec;
263                 xtime.tv_nsec = my_tv.tv_usec * 1000;
264         }
265 #endif
266 }
267
268 /*
269  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
270  * lock is needed to access and use these values in
271  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
272  * reasonable time elapses between changes, there will never
273  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
274  * between updates.
275  */
276 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
277                                u64 new_tb_to_xs)
278 {
279         unsigned temp_idx;
280         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
281
282         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
283         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
284
285         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
286         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
287         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
288         smp_mb();
289         do_gtod.varp = temp_varp;
290         do_gtod.var_idx = temp_idx;
291
292         /*
293          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
294          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
295          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
296          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
297          * the two values of tb_update_count match and are even then the
298          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
299          * loops back and reads them again until this criteria is met.
300          */
301         ++(vdso_data->tb_update_count);
302         smp_wmb();
303         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
304         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
305         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
306         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
307         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
308         smp_wmb();
309         ++(vdso_data->tb_update_count);
310 }
311
312 /*
313  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
314  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
315  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
316  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
317  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
318  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
319  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
320  * the syscall
321  */
322 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
323 {
324         unsigned long offset;
325         u64 new_stamp_xsec;
326
327         if (__USE_RTC())
328                 return;
329         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
330         if ((offset & 0x80000000u) == 0)
331                 return;
332         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec
333                 + mulhdu(offset, do_gtod.varp->tb_to_xs);
334         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
335 }
336
337 #ifdef CONFIG_SMP
338 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
339 {
340         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
341
342         if (in_lock_functions(pc))
343                 return regs->link;
344
345         return pc;
346 }
347 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
348 #endif
349
350 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
351
352 /* 
353  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
354  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
355  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
356  */
357
358 static void iSeries_tb_recal(void)
359 {
360         struct div_result divres;
361         unsigned long titan, tb;
362         tb = get_tb();
363         titan = HvCallXm_loadTod();
364         if ( iSeries_recal_titan ) {
365                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
366                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
367                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
368                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
369                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
370                 char sign = '+';                
371                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
372                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
373
374                 if ( tick_diff < 0 ) {
375                         tick_diff = -tick_diff;
376                         sign = '-';
377                 }
378                 if ( tick_diff ) {
379                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
380                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
381                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
382                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
383                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
384                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
385                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
386                                 tb_to_xs = divres.result_low;
387                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
388                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
389                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
390                         }
391                         else {
392                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
393                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
394                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
395                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
396                         }
397                 }
398         }
399         iSeries_recal_titan = titan;
400         iSeries_recal_tb = tb;
401 }
402 #endif
403
404 /*
405  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
406  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
407  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
408  * decrementer is less than the current value in the hardware
409  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
410  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
411  * call will not be needed)
412  */
413
414 /*
415  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
416  * with interrupts disabled.
417  */
418 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
419 {
420         int next_dec;
421         int cpu = smp_processor_id();
422         unsigned long ticks;
423
424 #ifdef CONFIG_PPC32
425         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
426                 do_IRQ(regs);
427 #endif
428
429         irq_enter();
430
431         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
432
433 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
434         get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
435 #endif
436
437         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
438                >= tb_ticks_per_jiffy) {
439                 /* Update last_jiffy */
440                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
441                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
442                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
443                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
444
445                 /*
446                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
447                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
448                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
449                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
450                  * is the case.
451                  */
452                 if (!cpu_is_offline(cpu))
453                         update_process_times(user_mode(regs));
454
455                 /*
456                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
457                  * should have been fixed up by now.
458                  */
459                 if (cpu != boot_cpuid)
460                         continue;
461
462                 write_seqlock(&xtime_lock);
463                 tb_last_jiffy += tb_ticks_per_jiffy;
464                 tb_last_stamp = per_cpu(last_jiffy, cpu);
465                 timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
466                 do_timer(regs);
467                 timer_sync_xtime(tb_last_jiffy);
468                 timer_check_rtc();
469                 write_sequnlock(&xtime_lock);
470                 if (adjusting_time && (time_adjust == 0))
471                         ppc_adjtimex();
472         }
473         
474         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
475         set_dec(next_dec);
476
477 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
478         if (hvlpevent_is_pending())
479                 process_hvlpevents(regs);
480 #endif
481
482 #ifdef CONFIG_PPC64
483         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
484         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
485                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
486                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
487         }
488 #endif
489
490         irq_exit();
491 }
492
493 void wakeup_decrementer(void)
494 {
495         int i;
496
497         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
498         /*
499          * We don't expect this to be called on a machine with a 601,
500          * so using get_tbl is fine.
501          */
502         tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
503         for_each_cpu(i)
504                 per_cpu(last_jiffy, i) = tb_last_stamp;
505 }
506
507 #ifdef CONFIG_SMP
508 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
509 {
510         int i;
511         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
512         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
513
514         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
515         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
516         for_each_cpu(i) {
517                 if (i != boot_cpuid) {
518                         previous_tb += offset;
519                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
520                 }
521         }
522 }
523 #endif
524
525 /*
526  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
527  *
528  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
529  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
530  * are 64-bit unsigned numbers.
531  */
532 unsigned long long sched_clock(void)
533 {
534         if (__USE_RTC())
535                 return get_rtc();
536         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
537 }
538
539 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
540 {
541         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
542         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
543         unsigned long flags;
544         long int tb_delta;
545         u64 new_xsec, tb_delta_xs;
546
547         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
548                 return -EINVAL;
549
550         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
551
552         /*
553          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
554          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
555          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
556          * to the system time, in which case there is no point in writing
557          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
558          * settimeofday to perform this operation.
559          */
560 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
561         if (first_settimeofday) {
562                 iSeries_tb_recal();
563                 first_settimeofday = 0;
564         }
565 #endif
566         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
567         tb_delta += (jiffies - wall_jiffies) * tb_ticks_per_jiffy;
568         tb_delta_xs = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs);
569
570         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
571         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
572
573         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
574         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
575
576         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
577          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
578          */
579         last_rtc_update = new_sec - 658;
580
581         ntp_clear();
582
583         new_xsec = 0;
584         if (new_nsec != 0) {
585                 new_xsec = (u64)new_nsec * XSEC_PER_SEC;
586                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
587         }
588         new_xsec += (u64)new_sec * XSEC_PER_SEC - tb_delta_xs;
589         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
590
591         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
592         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
593
594         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
595         clock_was_set();
596         return 0;
597 }
598
599 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
600
601 void __init generic_calibrate_decr(void)
602 {
603         struct device_node *cpu;
604         unsigned int *fp;
605         int node_found;
606
607         /*
608          * The cpu node should have a timebase-frequency property
609          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
610          */
611         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
612
613         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
614         node_found = 0;
615         if (cpu != 0) {
616                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
617                                                   NULL);
618                 if (fp != 0) {
619                         node_found = 1;
620                         ppc_tb_freq = *fp;
621                 }
622         }
623         if (!node_found)
624                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
625                                 "(not found)\n");
626
627         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
628         node_found = 0;
629         if (cpu != 0) {
630                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
631                                                   NULL);
632                 if (fp != 0) {
633                         node_found = 1;
634                         ppc_proc_freq = *fp;
635                 }
636         }
637 #ifdef CONFIG_BOOKE
638         /* Set the time base to zero */
639         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
640         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
641
642         /* Clear any pending timer interrupts */
643         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
644
645         /* Enable decrementer interrupt */
646         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
647 #endif
648         if (!node_found)
649                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
650                                 "(not found)\n");
651
652         of_node_put(cpu);
653 }
654
655 unsigned long get_boot_time(void)
656 {
657         struct rtc_time tm;
658
659         if (ppc_md.get_boot_time)
660                 return ppc_md.get_boot_time();
661         if (!ppc_md.get_rtc_time)
662                 return 0;
663         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
664         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
665                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
666 }
667
668 /* This function is only called on the boot processor */
669 void __init time_init(void)
670 {
671         unsigned long flags;
672         unsigned long tm = 0;
673         struct div_result res;
674         u64 scale;
675         unsigned shift;
676
677         if (ppc_md.time_init != NULL)
678                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
679
680         if (__USE_RTC()) {
681                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
682                 ppc_tb_freq = 1000000000;
683                 tb_last_stamp = get_rtcl();
684                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
685         } else {
686                 /* Normal PowerPC with timebase register */
687                 ppc_md.calibrate_decr();
688                 printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
689                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
690                 printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
691                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
692                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
693         }
694
695         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
696         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
697         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
698         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
699         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
700         tb_to_xs = res.result_low;
701
702         /*
703          * Compute scale factor for sched_clock.
704          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
705          * which is the timebase frequency.
706          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
707          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
708          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
709          * giving us the scale factor and shift count to use in
710          * sched_clock().
711          */
712         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
713         scale = res.result_low;
714         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
715                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
716                 res.result_high >>= 1;
717         }
718         tb_to_ns_scale = scale;
719         tb_to_ns_shift = shift;
720
721 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
722         if (!piranha_simulator)
723 #endif
724                 tm = get_boot_time();
725
726         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
727         xtime.tv_sec = tm;
728         xtime.tv_nsec = 0;
729         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
730         do_gtod.var_idx = 0;
731         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
732         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
733         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
734         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
735         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
736         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
737
738         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
739         vdso_data->tb_update_count = 0;
740         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
741         vdso_data->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
742         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
743
744         time_freq = 0;
745
746         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
747         if (timezone_offset) {
748                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
749                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
750                 xtime.tv_sec -= timezone_offset;
751         }
752
753         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
754         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
755                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
756         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
757
758         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
759         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
760 }
761
762 /* 
763  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
764  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized 
765  * with ntpd.
766  *
767  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to 
768  * adjust the frequency.
769  */
770
771 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
772
773 void ppc_adjtimex(void)
774 {
775 #ifdef CONFIG_PPC64
776         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec,
777                 new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
778         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
779         long delta_freq, ltemp;
780         struct div_result divres; 
781         unsigned long flags;
782         long singleshot_ppm = 0;
783
784         /*
785          * Compute parts per million frequency adjustment to
786          * accomplish the time adjustment implied by time_offset to be
787          * applied over the elapsed time indicated by time_constant.
788          * Use SHIFT_USEC to get it into the same units as
789          * time_freq.
790          */
791         if ( time_offset < 0 ) {
792                 ltemp = -time_offset;
793                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
794                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
795                 ltemp = -ltemp;
796         } else {
797                 ltemp = time_offset;
798                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
799                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
800         }
801         
802         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
803         if ( time_adjust ) {
804 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
805                 printk("ppc_adjtimex: ");
806                 if ( adjusting_time == 0 )
807                         printk("starting ");
808                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
809 #endif  
810         
811                 adjusting_time = 1;
812                 
813                 /*
814                  * Compute parts per million frequency adjustment
815                  * to match time_adjust
816                  */
817                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;  
818                 /*
819                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
820                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
821                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
822                  */
823                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
824                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */
825                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
826                 if ( time_adjust < 0 )
827                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
828         }
829         else {
830 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
831                 if ( adjusting_time )
832                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
833 #endif
834                 adjusting_time = 0;
835         }
836         
837         /* Add up all of the frequency adjustments */
838         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
839         
840         /*
841          * Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on
842          * the frequency adjustment
843          */
844         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
845         if ( delta_freq < 0 ) {
846                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
847                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
848         }
849         else {
850                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
851                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
852         }
853         
854 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
855         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
856         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
857 #endif
858
859         /*
860          * Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to
861          * microseconds) and a new value of stamp_xsec which is the
862          * time (in 1/2^20 second units) corresponding to
863          * tb_orig_stamp.  This new value of stamp_xsec compensates
864          * for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
865          * which guarantees that the current time remains the same.
866          */
867         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
868         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
869         div128_by_32(1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres);
870         new_tb_to_xs = divres.result_low;
871         new_xsec = mulhdu(tb_ticks, new_tb_to_xs);
872
873         old_xsec = mulhdu(tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs);
874         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
875
876         update_gtod(do_gtod.varp->tb_orig_stamp, new_stamp_xsec, new_tb_to_xs);
877
878         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
879 #endif /* CONFIG_PPC64 */
880 }
881
882
883 #define FEBRUARY        2
884 #define STARTOFTIME     1970
885 #define SECDAY          86400L
886 #define SECYR           (SECDAY * 365)
887 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
888                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
889 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
890 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
891
892 static int month_days[12] = {
893         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
894 };
895
896 /*
897  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
898  */
899 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
900 {
901         int leapsToDate;
902         int lastYear;
903         int day;
904         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
905
906         lastYear = tm->tm_year - 1;
907
908         /*
909          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
910          */
911         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
912
913         /*
914          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
915          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
916          *
917          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
918          */
919         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
920
921         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
922                    tm->tm_mday;
923
924         tm->tm_wday = day % 7;
925 }
926
927 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
928 {
929         register int    i;
930         register long   hms, day;
931
932         day = tim / SECDAY;
933         hms = tim % SECDAY;
934
935         /* Hours, minutes, seconds are easy */
936         tm->tm_hour = hms / 3600;
937         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
938         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
939
940         /* Number of years in days */
941         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
942                 day -= days_in_year(i);
943         tm->tm_year = i;
944
945         /* Number of months in days left */
946         if (leapyear(tm->tm_year))
947                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
948         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
949                 day -= days_in_month(i);
950         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
951         tm->tm_mon = i;
952
953         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
954         tm->tm_mday = day + 1;
955
956         /*
957          * Determine the day of week
958          */
959         GregorianDay(tm);
960 }
961
962 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
963 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
964  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
965  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
966  * is optimistic considering the stability of most processor clock
967  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
968  * is measured but does not harm.
969  */
970 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
971 {
972         unsigned mlt=0, tmp, err;
973         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
974          * but safe and compact method to find the multiplier.
975          */
976   
977         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
978                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
979                         mlt |= tmp;
980         }
981   
982         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
983          * A side effect of this is that if outscale is too large
984          * the returned value will be zero.
985          * Many corner cases have been checked and seem to work,
986          * some might have been forgotten in the test however.
987          */
988   
989         err = inscale * (mlt+1);
990         if (err <= inscale/2)
991                 mlt++;
992         return mlt;
993 }
994
995 /*
996  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
997  * result.
998  */
999 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1000                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1001 {
1002         unsigned long a, b, c, d;
1003         unsigned long w, x, y, z;
1004         u64 ra, rb, rc;
1005
1006         a = dividend_high >> 32;
1007         b = dividend_high & 0xffffffff;
1008         c = dividend_low >> 32;
1009         d = dividend_low & 0xffffffff;
1010
1011         w = a / divisor;
1012         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1013
1014         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1015         x = ra;
1016
1017         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1018         y = rb;
1019
1020         do_div(rc, divisor);
1021         z = rc;
1022
1023         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1024         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1025
1026 }