Merge branch 'upstream' of git://lost.foo-projects.org/~ahkok/git/netdev-2.6 into...
[linux-2.6] / arch / powerpc / kernel / time.c
1 /*
2  * Common time routines among all ppc machines.
3  *
4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
8  *
9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
13  * on SMP then, nap and doze are OK).
14  * 
15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
17  *
18  * TODO (not necessarily in this file):
19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
20  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
21  * against the Titan chip's clock.)
22  * - for astronomical applications: add a new function to get
23  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
24  * a new timestamp format and a good name.
25  *
26  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
27  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
28  *
29  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
30  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
31  *      as published by the Free Software Foundation; either version
32  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
33  */
34
35 #include <linux/errno.h>
36 #include <linux/module.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/kernel.h>
39 #include <linux/param.h>
40 #include <linux/string.h>
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/timex.h>
44 #include <linux/kernel_stat.h>
45 #include <linux/time.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/profile.h>
48 #include <linux/cpu.h>
49 #include <linux/security.h>
50 #include <linux/percpu.h>
51 #include <linux/rtc.h>
52 #include <linux/jiffies.h>
53 #include <linux/posix-timers.h>
54
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 #include <asm/uaccess.h>
61 #include <asm/time.h>
62 #include <asm/prom.h>
63 #include <asm/irq.h>
64 #include <asm/div64.h>
65 #include <asm/smp.h>
66 #include <asm/vdso_datapage.h>
67 #ifdef CONFIG_PPC64
68 #include <asm/firmware.h>
69 #endif
70 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
71 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
72 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
73 #endif
74 #include <asm/smp.h>
75
76 /* keep track of when we need to update the rtc */
77 time_t last_rtc_update;
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 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
101 u64 tb_to_xs;
102 unsigned tb_to_us;
103
104 #define TICKLEN_SCALE   TICK_LENGTH_SHIFT
105 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
106 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
107
108 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
109    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
110 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
111
112 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
113 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
114
115 u64 tb_to_ns_scale;
116 unsigned tb_to_ns_shift;
117
118 struct gettimeofday_struct do_gtod;
119
120 extern unsigned long wall_jiffies;
121
122 extern struct timezone sys_tz;
123 static long timezone_offset;
124
125 unsigned long ppc_proc_freq;
126 unsigned long ppc_tb_freq;
127
128 u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
129 unsigned long tb_last_stamp;
130
131 /*
132  * Note that on ppc32 this only stores the bottom 32 bits of
133  * the timebase value, but that's enough to tell when a jiffy
134  * has passed.
135  */
136 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, last_jiffy);
137
138 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
139 /*
140  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
141  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
142  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
143  */
144 u64 __cputime_jiffies_factor;
145 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
146 u64 __cputime_msec_factor;
147 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
148 u64 __cputime_sec_factor;
149 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
150 u64 __cputime_clockt_factor;
151 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
152
153 static void calc_cputime_factors(void)
154 {
155         struct div_result res;
156
157         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
158         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
159         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
160         __cputime_msec_factor = res.result_low;
161         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
162         __cputime_sec_factor = res.result_low;
163         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
164         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
165 }
166
167 /*
168  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
169  */
170 static u64 read_purr(void)
171 {
172         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
173                 return mfspr(SPRN_PURR);
174         return mftb();
175 }
176
177 /*
178  * Account time for a transition between system, hard irq
179  * or soft irq state.
180  */
181 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
182 {
183         u64 now, delta;
184         unsigned long flags;
185
186         local_irq_save(flags);
187         now = read_purr();
188         delta = now - get_paca()->startpurr;
189         get_paca()->startpurr = now;
190         if (!in_interrupt()) {
191                 delta += get_paca()->system_time;
192                 get_paca()->system_time = 0;
193         }
194         account_system_time(tsk, 0, delta);
195         local_irq_restore(flags);
196 }
197
198 /*
199  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
200  * by the exception entry and exit code to the generic process
201  * user and system time records.
202  * Must be called with interrupts disabled.
203  */
204 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
205 {
206         cputime_t utime;
207
208         utime = get_paca()->user_time;
209         get_paca()->user_time = 0;
210         account_user_time(tsk, utime);
211 }
212
213 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
214 {
215         int cpu = smp_processor_id();
216
217         account_process_vtime(current);
218         run_local_timers();
219         if (rcu_pending(cpu))
220                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
221         scheduler_tick();
222         run_posix_cpu_timers(current);
223 }
224
225 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
226 /*
227  * Stuff for accounting stolen time.
228  */
229 struct cpu_purr_data {
230         int     initialized;                    /* thread is running */
231         u64     tb0;                    /* timebase at origin time */
232         u64     purr0;                  /* PURR at origin time */
233         u64     tb;                     /* last TB value read */
234         u64     purr;                   /* last PURR value read */
235         u64     stolen;                 /* stolen time so far */
236         spinlock_t lock;
237 };
238
239 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
240
241 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
242 {
243         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
244
245         p->tb0 = mftb();
246         p->purr0 = mfspr(SPRN_PURR);
247         p->tb = p->tb0;
248         p->purr = 0;
249         wmb();
250         p->initialized = 1;
251 }
252
253 /*
254  * Called during boot when all cpus have come up.
255  */
256 void snapshot_timebases(void)
257 {
258         int cpu;
259
260         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
261                 return;
262         for_each_possible_cpu(cpu)
263                 spin_lock_init(&per_cpu(cpu_purr_data, cpu).lock);
264         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
265 }
266
267 void calculate_steal_time(void)
268 {
269         u64 tb, purr, t0;
270         s64 stolen;
271         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
272         int cpu;
273
274         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
275                 return;
276         cpu = smp_processor_id();
277         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
278         if (!pme->initialized)
279                 return;         /* this can happen in early boot */
280         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
281         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
282         spin_lock(&p0->lock);
283         tb = mftb();
284         purr = mfspr(SPRN_PURR) - pme->purr0;
285         if (!phim->initialized || !cpu_online(cpu ^ 1)) {
286                 stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
287         } else {
288                 t0 = pme->tb0;
289                 if (phim->tb0 < t0)
290                         t0 = phim->tb0;
291                 stolen = phim->tb - t0 - phim->purr - purr - p0->stolen;
292         }
293         if (stolen > 0) {
294                 account_steal_time(current, stolen);
295                 p0->stolen += stolen;
296         }
297         pme->tb = tb;
298         pme->purr = purr;
299         spin_unlock(&p0->lock);
300 }
301
302 /*
303  * Must be called before the cpu is added to the online map when
304  * a cpu is being brought up at runtime.
305  */
306 static void snapshot_purr(void)
307 {
308         int cpu;
309         u64 purr;
310         struct cpu_purr_data *p0, *pme, *phim;
311         unsigned long flags;
312
313         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
314                 return;
315         cpu = smp_processor_id();
316         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu);
317         p0 = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu & ~1);
318         phim = &per_cpu(cpu_purr_data, cpu ^ 1);
319         spin_lock_irqsave(&p0->lock, flags);
320         pme->tb = pme->tb0 = mftb();
321         purr = mfspr(SPRN_PURR);
322         if (!phim->initialized) {
323                 pme->purr = 0;
324                 pme->purr0 = purr;
325         } else {
326                 /* set p->purr and p->purr0 for no change in p0->stolen */
327                 pme->purr = phim->tb - phim->tb0 - phim->purr - p0->stolen;
328                 pme->purr0 = purr - pme->purr;
329         }
330         pme->initialized = 1;
331         spin_unlock_irqrestore(&p0->lock, flags);
332 }
333
334 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
335
336 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
337 #define calc_cputime_factors()
338 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
339 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
340 #endif
341
342 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
343 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
344 #endif
345
346 /*
347  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
348  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
349  */
350 void snapshot_timebase(void)
351 {
352         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb();
353         snapshot_purr();
354 }
355
356 void __delay(unsigned long loops)
357 {
358         unsigned long start;
359         int diff;
360
361         if (__USE_RTC()) {
362                 start = get_rtcl();
363                 do {
364                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
365                         diff = get_rtcl() - start;
366                         if (diff < 0)
367                                 diff += 1000000000;
368                 } while (diff < loops);
369         } else {
370                 start = get_tbl();
371                 while (get_tbl() - start < loops)
372                         HMT_low();
373                 HMT_medium();
374         }
375 }
376 EXPORT_SYMBOL(__delay);
377
378 void udelay(unsigned long usecs)
379 {
380         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
381 }
382 EXPORT_SYMBOL(udelay);
383
384 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
385 {
386         /*
387          * update the rtc when needed, this should be performed on the
388          * right fraction of a second. Half or full second ?
389          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
390          * Note that this update is basically only used through 
391          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
392          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
393          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
394          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
395          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
396          * resolution timers and decoupling time management from timer
397          * interrupts. This is also wrong on the clocks
398          * which require being written at the half second boundary.
399          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
400          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
401          */
402         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
403             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
404             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ) {
405                 struct rtc_time tm;
406                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
407                 tm.tm_year -= 1900;
408                 tm.tm_mon -= 1;
409                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
410                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
411                 else
412                         /* Try again one minute later */
413                         last_rtc_update += 60;
414         }
415 }
416
417 /*
418  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
419  */
420 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, u64 tb_val)
421 {
422         unsigned long sec, usec;
423         u64 tb_ticks, xsec;
424         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
425         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
426
427         /*
428          * These calculations are faster (gets rid of divides)
429          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
430          * The conversion to microseconds at the end is done
431          * without a divide (and in fact, without a multiply)
432          */
433         temp_varp = do_gtod.varp;
434         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
435         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
436         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
437         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
438         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
439         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
440         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
441
442         tv->tv_sec = sec;
443         tv->tv_usec = usec;
444 }
445
446 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
447 {
448         if (__USE_RTC()) {
449                 /* do this the old way */
450                 unsigned long flags, seq;
451                 unsigned int sec, nsec, usec;
452
453                 do {
454                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
455                         sec = xtime.tv_sec;
456                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_stamp);
457                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
458                 usec = nsec / 1000;
459                 while (usec >= 1000000) {
460                         usec -= 1000000;
461                         ++sec;
462                 }
463                 tv->tv_sec = sec;
464                 tv->tv_usec = usec;
465                 return;
466         }
467         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
468 }
469
470 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
471
472 /*
473  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
474  * lock is needed to access and use these values in
475  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
476  * reasonable time elapses between changes, there will never
477  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
478  * between updates.
479  */
480 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
481                                u64 new_tb_to_xs)
482 {
483         unsigned temp_idx;
484         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
485
486         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
487         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
488
489         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
490         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
491         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
492         smp_mb();
493         do_gtod.varp = temp_varp;
494         do_gtod.var_idx = temp_idx;
495
496         /*
497          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
498          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
499          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
500          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
501          * the two values of tb_update_count match and are even then the
502          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
503          * loops back and reads them again until this criteria is met.
504          * We expect the caller to have done the first increment of
505          * vdso_data->tb_update_count already.
506          */
507         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
508         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
509         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
510         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
511         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
512         smp_wmb();
513         ++(vdso_data->tb_update_count);
514 }
515
516 /*
517  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
518  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
519  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
520  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
521  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
522  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
523  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
524  * the syscall
525  */
526 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
527 {
528         unsigned long offset;
529         u64 new_stamp_xsec;
530         u64 tlen, t2x;
531         u64 tb, xsec_old, xsec_new;
532         struct gettimeofday_vars *varp;
533
534         if (__USE_RTC())
535                 return;
536         tlen = current_tick_length();
537         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
538         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u)
539                 return;
540         if (tlen != last_tick_len) {
541                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
542                 last_tick_len = tlen;
543         } else
544                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
545         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
546         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
547         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
548
549         ++vdso_data->tb_update_count;
550         smp_mb();
551
552         /*
553          * Make sure time doesn't go backwards for userspace gettimeofday.
554          */
555         tb = get_tb();
556         varp = do_gtod.varp;
557         xsec_old = mulhdu(tb - varp->tb_orig_stamp, varp->tb_to_xs)
558                 + varp->stamp_xsec;
559         xsec_new = mulhdu(tb - cur_tb, t2x) + new_stamp_xsec;
560         if (xsec_new < xsec_old)
561                 new_stamp_xsec += xsec_old - xsec_new;
562
563         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
564 }
565
566 #ifdef CONFIG_SMP
567 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
568 {
569         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
570
571         if (in_lock_functions(pc))
572                 return regs->link;
573
574         return pc;
575 }
576 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
577 #endif
578
579 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
580
581 /* 
582  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
583  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
584  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
585  */
586
587 static void iSeries_tb_recal(void)
588 {
589         struct div_result divres;
590         unsigned long titan, tb;
591         tb = get_tb();
592         titan = HvCallXm_loadTod();
593         if ( iSeries_recal_titan ) {
594                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
595                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
596                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
597                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
598                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
599                 char sign = '+';                
600                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
601                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
602
603                 if ( tick_diff < 0 ) {
604                         tick_diff = -tick_diff;
605                         sign = '-';
606                 }
607                 if ( tick_diff ) {
608                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
609                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
610                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
611                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
612                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
613                                 calc_cputime_factors();
614                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
615                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
616                                 tb_to_xs = divres.result_low;
617                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
618                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
619                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
620                         }
621                         else {
622                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
623                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
624                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
625                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
626                         }
627                 }
628         }
629         iSeries_recal_titan = titan;
630         iSeries_recal_tb = tb;
631 }
632 #endif
633
634 /*
635  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
636  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
637  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
638  * decrementer is less than the current value in the hardware
639  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
640  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
641  * call will not be needed)
642  */
643
644 /*
645  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
646  * with interrupts disabled.
647  */
648 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
649 {
650         int next_dec;
651         int cpu = smp_processor_id();
652         unsigned long ticks;
653
654 #ifdef CONFIG_PPC32
655         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
656                 do_IRQ(regs);
657 #endif
658
659         irq_enter();
660
661         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
662         calculate_steal_time();
663
664 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
665         get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
666 #endif
667
668         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
669                >= tb_ticks_per_jiffy) {
670                 /* Update last_jiffy */
671                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
672                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
673                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
674                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
675
676                 /*
677                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
678                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
679                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
680                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
681                  * is the case.
682                  */
683                 if (!cpu_is_offline(cpu))
684                         account_process_time(regs);
685
686                 /*
687                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
688                  * should have been fixed up by now.
689                  */
690                 if (cpu != boot_cpuid)
691                         continue;
692
693                 write_seqlock(&xtime_lock);
694                 tb_last_jiffy += tb_ticks_per_jiffy;
695                 tb_last_stamp = per_cpu(last_jiffy, cpu);
696                 do_timer(regs);
697                 timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
698                 timer_check_rtc();
699                 write_sequnlock(&xtime_lock);
700         }
701         
702         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
703         set_dec(next_dec);
704
705 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
706         if (hvlpevent_is_pending())
707                 process_hvlpevents(regs);
708 #endif
709
710 #ifdef CONFIG_PPC64
711         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
712         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
713                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
714                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
715         }
716 #endif
717
718         irq_exit();
719 }
720
721 void wakeup_decrementer(void)
722 {
723         unsigned long ticks;
724
725         /*
726          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
727          * so all we need to do is to reset the decrementer.
728          */
729         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
730         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
731                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
732         else
733                 ticks = 1;
734         set_dec(ticks);
735 }
736
737 #ifdef CONFIG_SMP
738 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
739 {
740         int i;
741         unsigned long half = tb_ticks_per_jiffy / 2;
742         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
743         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
744
745         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
746         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
747         /*
748          * The stolen time calculation for POWER5 shared-processor LPAR
749          * systems works better if the two threads' timebase interrupts
750          * are staggered by half a jiffy with respect to each other.
751          */
752         for_each_possible_cpu(i) {
753                 if (i == boot_cpuid)
754                         continue;
755                 if (i == (boot_cpuid ^ 1))
756                         per_cpu(last_jiffy, i) =
757                                 per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid) - half;
758                 else if (i & 1)
759                         per_cpu(last_jiffy, i) =
760                                 per_cpu(last_jiffy, i ^ 1) + half;
761                 else {
762                         previous_tb += offset;
763                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
764                 }
765         }
766 }
767 #endif
768
769 /*
770  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
771  *
772  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
773  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
774  * are 64-bit unsigned numbers.
775  */
776 unsigned long long sched_clock(void)
777 {
778         if (__USE_RTC())
779                 return get_rtc();
780         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
781 }
782
783 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
784 {
785         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
786         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
787         unsigned long flags;
788         u64 new_xsec;
789         unsigned long tb_delta;
790
791         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
792                 return -EINVAL;
793
794         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
795
796         /*
797          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
798          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
799          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
800          * to the system time, in which case there is no point in writing
801          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
802          * settimeofday to perform this operation.
803          */
804 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
805         if (first_settimeofday) {
806                 iSeries_tb_recal();
807                 first_settimeofday = 0;
808         }
809 #endif
810
811         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
812         ++vdso_data->tb_update_count;
813         smp_mb();
814
815         /*
816          * Subtract off the number of nanoseconds since the
817          * beginning of the last tick.
818          * Note that since we don't increment jiffies_64 anywhere other
819          * than in do_timer (since we don't have a lost tick problem),
820          * wall_jiffies will always be the same as jiffies,
821          * and therefore the (jiffies - wall_jiffies) computation
822          * has been removed.
823          */
824         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
825         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
826         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
827
828         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
829         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
830
831         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
832         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
833
834         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
835          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
836          */
837         last_rtc_update = new_sec - 658;
838
839         ntp_clear();
840
841         new_xsec = xtime.tv_nsec;
842         if (new_xsec != 0) {
843                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
844                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
845         }
846         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
847         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
848
849         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
850         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
851
852         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
853         clock_was_set();
854         return 0;
855 }
856
857 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
858
859 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
860 {
861         struct device_node *cpu;
862         unsigned int *fp;
863         int found = 0;
864
865         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
866         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
867
868         if (cpu) {
869                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, name, NULL);
870                 if (fp) {
871                         found = 1;
872                         *val = 0;
873                         while (cells--)
874                                 *val = (*val << 32) | *fp++;
875                 }
876
877                 of_node_put(cpu);
878         }
879
880         return found;
881 }
882
883 void __init generic_calibrate_decr(void)
884 {
885         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
886
887         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
888             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
889
890                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
891                                 "(not found)\n");
892         }
893
894         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
895
896         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
897             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
898
899                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
900                                 "(not found)\n");
901         }
902
903 #ifdef CONFIG_BOOKE
904         /* Set the time base to zero */
905         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
906         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
907
908         /* Clear any pending timer interrupts */
909         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
910
911         /* Enable decrementer interrupt */
912         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
913 #endif
914 }
915
916 unsigned long get_boot_time(void)
917 {
918         struct rtc_time tm;
919
920         if (ppc_md.get_boot_time)
921                 return ppc_md.get_boot_time();
922         if (!ppc_md.get_rtc_time)
923                 return 0;
924         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
925         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
926                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
927 }
928
929 /* This function is only called on the boot processor */
930 void __init time_init(void)
931 {
932         unsigned long flags;
933         unsigned long tm = 0;
934         struct div_result res;
935         u64 scale, x;
936         unsigned shift;
937
938         if (ppc_md.time_init != NULL)
939                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
940
941         if (__USE_RTC()) {
942                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
943                 ppc_tb_freq = 1000000000;
944                 tb_last_stamp = get_rtcl();
945                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
946         } else {
947                 /* Normal PowerPC with timebase register */
948                 ppc_md.calibrate_decr();
949                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
950                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
951                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
952                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
953                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
954         }
955
956         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
957         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
958         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
959         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
960         calc_cputime_factors();
961
962         /*
963          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
964          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
965          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
966          * rounded up.
967          */
968         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
969         do_div(x, ppc_tb_freq);
970         tick_nsec = x;
971         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
972
973         /*
974          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
975          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
976          * It is computed as:
977          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
978          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
979          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
980          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
981          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
982          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
983          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
984          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
985          * since there are 2^20 xsec in a second.
986          */
987         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
988                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
989         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
990         ticklen_to_xs = res.result_low;
991
992         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
993         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
994
995         /*
996          * Compute scale factor for sched_clock.
997          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
998          * which is the timebase frequency.
999          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1000          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1001          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1002          * giving us the scale factor and shift count to use in
1003          * sched_clock().
1004          */
1005         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1006         scale = res.result_low;
1007         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1008                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1009                 res.result_high >>= 1;
1010         }
1011         tb_to_ns_scale = scale;
1012         tb_to_ns_shift = shift;
1013
1014         tm = get_boot_time();
1015
1016         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1017
1018         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1019         if (timezone_offset) {
1020                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1021                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1022                 tm -= timezone_offset;
1023         }
1024
1025         xtime.tv_sec = tm;
1026         xtime.tv_nsec = 0;
1027         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
1028         do_gtod.var_idx = 0;
1029         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1030         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
1031         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1032         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1033         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
1034         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
1035
1036         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1037         vdso_data->tb_update_count = 0;
1038         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1039         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1040         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1041
1042         time_freq = 0;
1043
1044         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
1045         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
1046                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
1047         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1048
1049         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
1050         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
1051 }
1052
1053
1054 #define FEBRUARY        2
1055 #define STARTOFTIME     1970
1056 #define SECDAY          86400L
1057 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1058 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1059                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1060 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1061 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1062
1063 static int month_days[12] = {
1064         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1065 };
1066
1067 /*
1068  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1069  */
1070 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1071 {
1072         int leapsToDate;
1073         int lastYear;
1074         int day;
1075         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1076
1077         lastYear = tm->tm_year - 1;
1078
1079         /*
1080          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1081          */
1082         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1083
1084         /*
1085          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1086          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1087          *
1088          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1089          */
1090         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1091
1092         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1093                    tm->tm_mday;
1094
1095         tm->tm_wday = day % 7;
1096 }
1097
1098 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1099 {
1100         register int    i;
1101         register long   hms, day;
1102
1103         day = tim / SECDAY;
1104         hms = tim % SECDAY;
1105
1106         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1107         tm->tm_hour = hms / 3600;
1108         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1109         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1110
1111         /* Number of years in days */
1112         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1113                 day -= days_in_year(i);
1114         tm->tm_year = i;
1115
1116         /* Number of months in days left */
1117         if (leapyear(tm->tm_year))
1118                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1119         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1120                 day -= days_in_month(i);
1121         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1122         tm->tm_mon = i;
1123
1124         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1125         tm->tm_mday = day + 1;
1126
1127         /*
1128          * Determine the day of week
1129          */
1130         GregorianDay(tm);
1131 }
1132
1133 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1134 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1135  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1136  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1137  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1138  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1139  * is measured but does not harm.
1140  */
1141 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1142 {
1143         unsigned mlt=0, tmp, err;
1144         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1145          * but safe and compact method to find the multiplier.
1146          */
1147   
1148         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1149                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1150                         mlt |= tmp;
1151         }
1152   
1153         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1154          * A side effect of this is that if outscale is too large
1155          * the returned value will be zero.
1156          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1157          * some might have been forgotten in the test however.
1158          */
1159   
1160         err = inscale * (mlt+1);
1161         if (err <= inscale/2)
1162                 mlt++;
1163         return mlt;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1168  * result.
1169  */
1170 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1171                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1172 {
1173         unsigned long a, b, c, d;
1174         unsigned long w, x, y, z;
1175         u64 ra, rb, rc;
1176
1177         a = dividend_high >> 32;
1178         b = dividend_high & 0xffffffff;
1179         c = dividend_low >> 32;
1180         d = dividend_low & 0xffffffff;
1181
1182         w = a / divisor;
1183         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1184
1185         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1186         x = ra;
1187
1188         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1189         y = rb;
1190
1191         do_div(rc, divisor);
1192         z = rc;
1193
1194         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1195         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1196
1197 }