git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - arch/alpha/kernel/time.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/alpha/kernel/time.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1995, 1999, 2000  Linus Torvalds
   5  *
   6  * This file contains the PC-specific time handling details:
   7  * reading the RTC at bootup, etc..
   8  * 1994-07-02    Alan Modra
   9  *      fixed set_rtc_mmss, fixed time.year for >= 2000, new mktime
  10  * 1995-03-26    Markus Kuhn
  11  *      fixed 500 ms bug at call to set_rtc_mmss, fixed DS12887
  12  *      precision CMOS clock update
  13  * 1997-09-10   Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
  14  *              "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
  15  * 1997-01-09    Adrian Sun
  16  *      use interval timer if CONFIG_RTC=y
  17  * 1997-10-29    John Bowman (bowman@math.ualberta.ca)
  18  *      fixed tick loss calculation in timer_interrupt
  19  *      (round system clock to nearest tick instead of truncating)
  20  *      fixed algorithm in time_init for getting time from CMOS clock
  21  * 1999-04-16   Thorsten Kranzkowski (dl8bcu@gmx.net)
  22  *      fixed algorithm in do_gettimeofday() for calculating the precise time
  23  *      from processor cycle counter (now taking lost_ticks into account)
  24  * 2000-08-13   Jan-Benedict Glaw <jbglaw@lug-owl.de>
  25  *      Fixed time_init to be aware of epoches != 1900. This prevents
  26  *      booting up in 2048 for me;) Code is stolen from rtc.c.
  27  * 2003-06-03   R. Scott Bailey <scott.bailey@eds.com>
  28  *      Tighten sanity in time_init from 1% (10,000 PPM) to 250 PPM
  29  */
  30 #include <linux/config.h>
  31 #include <linux/errno.h>
  32 #include <linux/module.h>
  33 #include <linux/sched.h>
  34 #include <linux/kernel.h>
  35 #include <linux/param.h>
  36 #include <linux/string.h>
  37 #include <linux/mm.h>
  38 #include <linux/delay.h>
  39 #include <linux/ioport.h>
  40 #include <linux/irq.h>
  41 #include <linux/interrupt.h>
  42 #include <linux/init.h>
  43 #include <linux/bcd.h>
  44 #include <linux/profile.h>
  45
  46 #include <asm/uaccess.h>
  47 #include <asm/io.h>
  48 #include <asm/hwrpb.h>
  49 #include <asm/8253pit.h>
  50
  51 #include <linux/mc146818rtc.h>
  52 #include <linux/time.h>
  53 #include <linux/timex.h>
  54
  55 #include "proto.h"
  56 #include "irq_impl.h"
  57
  58 u64 jiffies_64 = INITIAL_JIFFIES;
  59
  60 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
  61
  62 extern unsigned long wall_jiffies;      /* kernel/timer.c */
  63
  64 static int set_rtc_mmss(unsigned long);
  65
  66 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
  67
  68 #define TICK_SIZE (tick_nsec / 1000)
  69
  70 /*
  71  * Shift amount by which scaled_ticks_per_cycle is scaled.  Shifting
  72  * by 48 gives us 16 bits for HZ while keeping the accuracy good even
  73  * for large CPU clock rates.
  74  */
  75 #define FIX_SHIFT       48
  76
  77 /* lump static variables together for more efficient access: */
  78 static struct {
  79         /* cycle counter last time it got invoked */
  80         __u32 last_time;
  81         /* ticks/cycle * 2^48 */
  82         unsigned long scaled_ticks_per_cycle;
  83         /* last time the CMOS clock got updated */
  84         time_t last_rtc_update;
  85         /* partial unused tick */
  86         unsigned long partial_tick;
  87 } state;
  88
  89 unsigned long est_cycle_freq;
  90
  91
  92 static inline __u32 rpcc(void)
  93 {
  94     __u32 result;
  95     asm volatile ("rpcc %0" : "=r"(result));
  96     return result;
  97 }
  98
  99 /*
 100  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 101  *
 102  * Copied from ARM code for expediency... ;-}
 103  */
 104 unsigned long long sched_clock(void)
 105 {
 106         return (unsigned long long)jiffies * (1000000000 / HZ);
 107 }
 108
 109
 110 /*
 111  * timer_interrupt() needs to keep up the real-time clock,
 112  * as well as call the "do_timer()" routine every clocktick
 113  */
 114 irqreturn_t timer_interrupt(int irq, void *dev, struct pt_regs * regs)
 115 {
 116         unsigned long delta;
 117         __u32 now;
 118         long nticks;
 119
 120 #ifndef CONFIG_SMP
 121         /* Not SMP, do kernel PC profiling here.  */
 122         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
 123 #endif
 124
 125         write_seqlock(&xtime_lock);
 126
 127         /*
 128          * Calculate how many ticks have passed since the last update,
 129          * including any previous partial leftover.  Save any resulting
 130          * fraction for the next pass.
 131          */
 132         now = rpcc();
 133         delta = now - state.last_time;
 134         state.last_time = now;
 135         delta = delta * state.scaled_ticks_per_cycle + state.partial_tick;
 136         state.partial_tick = delta & ((1UL << FIX_SHIFT) - 1);
 137         nticks = delta >> FIX_SHIFT;
 138
 139         while (nticks > 0) {
 140                 do_timer(regs);
 141 #ifndef CONFIG_SMP
 142                 update_process_times(user_mode(regs));
 143 #endif
 144                 nticks--;
 145         }
 146
 147         /*
 148          * If we have an externally synchronized Linux clock, then update
 149          * CMOS clock accordingly every ~11 minutes. Set_rtc_mmss() has to be
 150          * called as close as possible to 500 ms before the new second starts.
 151          */
 152         if (ntp_synced()
 153             && xtime.tv_sec > state.last_rtc_update + 660
 154             && xtime.tv_nsec >= 500000 - ((unsigned) TICK_SIZE) / 2
 155             && xtime.tv_nsec <= 500000 + ((unsigned) TICK_SIZE) / 2) {
 156                 int tmp = set_rtc_mmss(xtime.tv_sec);
 157                 state.last_rtc_update = xtime.tv_sec - (tmp ? 600 : 0);
 158         }
 159
 160         write_sequnlock(&xtime_lock);
 161         return IRQ_HANDLED;
 162 }
 163
 164 void
 165 common_init_rtc(void)
 166 {
 167         unsigned char x;
 168
 169         /* Reset periodic interrupt frequency.  */
 170         x = CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT) & 0x3f;
 171         /* Test includes known working values on various platforms
 172            where 0x26 is wrong; we refuse to change those. */
 173         if (x != 0x26 && x != 0x25 && x != 0x19 && x != 0x06) {
 174                 printk("Setting RTC_FREQ to 1024 Hz (%x)\n", x);
 175                 CMOS_WRITE(0x26, RTC_FREQ_SELECT);
 176         }
 177
 178         /* Turn on periodic interrupts.  */
 179         x = CMOS_READ(RTC_CONTROL);
 180         if (!(x & RTC_PIE)) {
 181                 printk("Turning on RTC interrupts.\n");
 182                 x |= RTC_PIE;
 183                 x &= ~(RTC_AIE | RTC_UIE);
 184                 CMOS_WRITE(x, RTC_CONTROL);
 185         }
 186         (void) CMOS_READ(RTC_INTR_FLAGS);
 187
 188         outb(0x36, 0x43);       /* pit counter 0: system timer */
 189         outb(0x00, 0x40);
 190         outb(0x00, 0x40);
 191
 192         outb(0xb6, 0x43);       /* pit counter 2: speaker */
 193         outb(0x31, 0x42);
 194         outb(0x13, 0x42);
 195
 196         init_rtc_irq();
 197 }
 198
 199
 200 /* Validate a computed cycle counter result against the known bounds for
 201    the given processor core.  There's too much brokenness in the way of
 202    timing hardware for any one method to work everywhere.  :-(
 203
 204    Return 0 if the result cannot be trusted, otherwise return the argument.  */
 205
 206 static unsigned long __init
 207 validate_cc_value(unsigned long cc)
 208 {
 209         static struct bounds {
 210                 unsigned int min, max;
 211         } cpu_hz[] __initdata = {
 212                 [EV3_CPU]    = {   50000000,  200000000 },      /* guess */
 213                 [EV4_CPU]    = {  100000000,  300000000 },
 214                 [LCA4_CPU]   = {  100000000,  300000000 },      /* guess */
 215                 [EV45_CPU]   = {  200000000,  300000000 },
 216                 [EV5_CPU]    = {  250000000,  433000000 },
 217                 [EV56_CPU]   = {  333000000,  667000000 },
 218                 [PCA56_CPU]  = {  400000000,  600000000 },      /* guess */
 219                 [PCA57_CPU]  = {  500000000,  600000000 },      /* guess */
 220                 [EV6_CPU]    = {  466000000,  600000000 },
 221                 [EV67_CPU]   = {  600000000,  750000000 },
 222                 [EV68AL_CPU] = {  750000000,  940000000 },
 223                 [EV68CB_CPU] = { 1000000000, 1333333333 },
 224                 /* None of the following are shipping as of 2001-11-01.  */
 225                 [EV68CX_CPU] = { 1000000000, 1700000000 },      /* guess */
 226                 [EV69_CPU]   = { 1000000000, 1700000000 },      /* guess */
 227                 [EV7_CPU]    = {  800000000, 1400000000 },      /* guess */
 228                 [EV79_CPU]   = { 1000000000, 2000000000 },      /* guess */
 229         };
 230
 231         /* Allow for some drift in the crystal.  10MHz is more than enough.  */
 232         const unsigned int deviation = 10000000;
 233
 234         struct percpu_struct *cpu;
 235         unsigned int index;
 236
 237         cpu = (struct percpu_struct *)((char*)hwrpb + hwrpb->processor_offset);
 238         index = cpu->type & 0xffffffff;
 239
 240         /* If index out of bounds, no way to validate.  */
 241         if (index >= sizeof(cpu_hz)/sizeof(cpu_hz[0]))
 242                 return cc;
 243
 244         /* If index contains no data, no way to validate.  */
 245         if (cpu_hz[index].max == 0)
 246                 return cc;
 247
 248         if (cc < cpu_hz[index].min - deviation
 249             || cc > cpu_hz[index].max + deviation)
 250                 return 0;
 251
 252         return cc;
 253 }
 254
 255
 256 /*
 257  * Calibrate CPU clock using legacy 8254 timer/counter. Stolen from
 258  * arch/i386/time.c.
 259  */
 260
 261 #define CALIBRATE_LATCH 0xffff
 262 #define TIMEOUT_COUNT   0x100000
 263
 264 static unsigned long __init
 265 calibrate_cc_with_pit(void)
 266 {
 267         int cc, count = 0;
 268
 269         /* Set the Gate high, disable speaker */
 270         outb((inb(0x61) & ~0x02) | 0x01, 0x61);
 271
 272         /*
 273          * Now let's take care of CTC channel 2
 274          *
 275          * Set the Gate high, program CTC channel 2 for mode 0,
 276          * (interrupt on terminal count mode), binary count,
 277          * load 5 * LATCH count, (LSB and MSB) to begin countdown.
 278          */
 279         outb(0xb0, 0x43);               /* binary, mode 0, LSB/MSB, Ch 2 */
 280         outb(CALIBRATE_LATCH & 0xff, 0x42);     /* LSB of count */
 281         outb(CALIBRATE_LATCH >> 8, 0x42);       /* MSB of count */
 282
 283         cc = rpcc();
 284         do {
 285                 count++;
 286         } while ((inb(0x61) & 0x20) == 0 && count < TIMEOUT_COUNT);
 287         cc = rpcc() - cc;
 288
 289         /* Error: ECTCNEVERSET or ECPUTOOFAST.  */
 290         if (count <= 1 || count == TIMEOUT_COUNT)
 291                 return 0;
 292
 293         return ((long)cc * PIT_TICK_RATE) / (CALIBRATE_LATCH + 1);
 294 }
 295
 296 /* The Linux interpretation of the CMOS clock register contents:
 297    When the Update-In-Progress (UIP) flag goes from 1 to 0, the
 298    RTC registers show the second which has precisely just started.
 299    Let's hope other operating systems interpret the RTC the same way.  */
 300
 301 static unsigned long __init
 302 rpcc_after_update_in_progress(void)
 303 {
 304         do { } while (!(CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT) & RTC_UIP));
 305         do { } while (CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT) & RTC_UIP);
 306
 307         return rpcc();
 308 }
 309
 310 void __init
 311 time_init(void)
 312 {
 313         unsigned int year, mon, day, hour, min, sec, cc1, cc2, epoch;
 314         unsigned long cycle_freq, tolerance;
 315         long diff;
 316
 317         /* Calibrate CPU clock -- attempt #1.  */
 318         if (!est_cycle_freq)
 319                 est_cycle_freq = validate_cc_value(calibrate_cc_with_pit());
 320
 321         cc1 = rpcc_after_update_in_progress();
 322
 323         /* Calibrate CPU clock -- attempt #2.  */
 324         if (!est_cycle_freq) {
 325                 cc2 = rpcc_after_update_in_progress();
 326                 est_cycle_freq = validate_cc_value(cc2 - cc1);
 327                 cc1 = cc2;
 328         }
 329
 330         cycle_freq = hwrpb->cycle_freq;
 331         if (est_cycle_freq) {
 332                 /* If the given value is within 250 PPM of what we calculated,
 333                    accept it.  Otherwise, use what we found.  */
 334                 tolerance = cycle_freq / 4000;
 335                 diff = cycle_freq - est_cycle_freq;
 336                 if (diff < 0)
 337                         diff = -diff;
 338                 if ((unsigned long)diff > tolerance) {
 339                         cycle_freq = est_cycle_freq;
 340                         printk("HWRPB cycle frequency bogus.  "
 341                                "Estimated %lu Hz\n", cycle_freq);
 342                 } else {
 343                         est_cycle_freq = 0;
 344                 }
 345         } else if (! validate_cc_value (cycle_freq)) {
 346                 printk("HWRPB cycle frequency bogus, "
 347                        "and unable to estimate a proper value!\n");
 348         }
 349
 350         /* From John Bowman <bowman@math.ualberta.ca>: allow the values
 351            to settle, as the Update-In-Progress bit going low isn't good
 352            enough on some hardware.  2ms is our guess; we haven't found
 353            bogomips yet, but this is close on a 500Mhz box.  */
 354         __delay(1000000);
 355
 356         sec = CMOS_READ(RTC_SECONDS);
 357         min = CMOS_READ(RTC_MINUTES);
 358         hour = CMOS_READ(RTC_HOURS);
 359         day = CMOS_READ(RTC_DAY_OF_MONTH);
 360         mon = CMOS_READ(RTC_MONTH);
 361         year = CMOS_READ(RTC_YEAR);
 362
 363         if (!(CMOS_READ(RTC_CONTROL) & RTC_DM_BINARY) || RTC_ALWAYS_BCD) {
 364                 BCD_TO_BIN(sec);
 365                 BCD_TO_BIN(min);
 366                 BCD_TO_BIN(hour);
 367                 BCD_TO_BIN(day);
 368                 BCD_TO_BIN(mon);
 369                 BCD_TO_BIN(year);
 370         }
 371
 372         /* PC-like is standard; used for year >= 70 */
 373         epoch = 1900;
 374         if (year < 20)
 375                 epoch = 2000;
 376         else if (year >= 20 && year < 48)
 377                 /* NT epoch */
 378                 epoch = 1980;
 379         else if (year >= 48 && year < 70)
 380                 /* Digital UNIX epoch */
 381                 epoch = 1952;
 382
 383         printk(KERN_INFO "Using epoch = %d\n", epoch);
 384
 385         if ((year += epoch) < 1970)
 386                 year += 100;
 387
 388         xtime.tv_sec = mktime(year, mon, day, hour, min, sec);
 389         xtime.tv_nsec = 0;
 390
 391         wall_to_monotonic.tv_sec -= xtime.tv_sec;
 392         wall_to_monotonic.tv_nsec = 0;
 393
 394         if (HZ > (1<<16)) {
 395                 extern void __you_loose (void);
 396                 __you_loose();
 397         }
 398
 399         state.last_time = cc1;
 400         state.scaled_ticks_per_cycle
 401                 = ((unsigned long) HZ << FIX_SHIFT) / cycle_freq;
 402         state.last_rtc_update = 0;
 403         state.partial_tick = 0L;
 404
 405         /* Startup the timer source. */
 406         alpha_mv.init_rtc();
 407 }
 408
 409 /*
 410  * Use the cycle counter to estimate an displacement from the last time
 411  * tick.  Unfortunately the Alpha designers made only the low 32-bits of
 412  * the cycle counter active, so we overflow on 8.2 seconds on a 500MHz
 413  * part.  So we can't do the "find absolute time in terms of cycles" thing
 414  * that the other ports do.
 415  */
 416 void
 417 do_gettimeofday(struct timeval *tv)
 418 {
 419         unsigned long flags;
 420         unsigned long sec, usec, lost, seq;
 421         unsigned long delta_cycles, delta_usec, partial_tick;
 422
 423         do {
 424                 seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
 425
 426                 delta_cycles = rpcc() - state.last_time;
 427                 sec = xtime.tv_sec;
 428                 usec = (xtime.tv_nsec / 1000);
 429                 partial_tick = state.partial_tick;
 430                 lost = jiffies - wall_jiffies;
 431
 432         } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
 433
 434 #ifdef CONFIG_SMP
 435         /* Until and unless we figure out how to get cpu cycle counters
 436            in sync and keep them there, we can't use the rpcc tricks.  */
 437         delta_usec = lost * (1000000 / HZ);
 438 #else
 439         /*
 440          * usec = cycles * ticks_per_cycle * 2**48 * 1e6 / (2**48 * ticks)
 441          *      = cycles * (s_t_p_c) * 1e6 / (2**48 * ticks)
 442          *      = cycles * (s_t_p_c) * 15625 / (2**42 * ticks)
 443          *
 444          * which, given a 600MHz cycle and a 1024Hz tick, has a
 445          * dynamic range of about 1.7e17, which is less than the
 446          * 1.8e19 in an unsigned long, so we are safe from overflow.
 447          *
 448          * Round, but with .5 up always, since .5 to even is harder
 449          * with no clear gain.
 450          */
 451
 452         delta_usec = (delta_cycles * state.scaled_ticks_per_cycle
 453                       + partial_tick
 454                       + (lost << FIX_SHIFT)) * 15625;
 455         delta_usec = ((delta_usec / ((1UL << (FIX_SHIFT-6-1)) * HZ)) + 1) / 2;
 456 #endif
 457
 458         usec += delta_usec;
 459         if (usec >= 1000000) {
 460                 sec += 1;
 461                 usec -= 1000000;
 462         }
 463
 464         tv->tv_sec = sec;
 465         tv->tv_usec = usec;
 466 }
 467
 468 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
 469
 470 int
 471 do_settimeofday(struct timespec *tv)
 472 {
 473         time_t wtm_sec, sec = tv->tv_sec;
 474         long wtm_nsec, nsec = tv->tv_nsec;
 475         unsigned long delta_nsec;
 476
 477         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
 478                 return -EINVAL;
 479
 480         write_seqlock_irq(&xtime_lock);
 481
 482         /* The offset that is added into time in do_gettimeofday above
 483            must be subtracted out here to keep a coherent view of the
 484            time.  Without this, a full-tick error is possible.  */
 485
 486 #ifdef CONFIG_SMP
 487         delta_nsec = (jiffies - wall_jiffies) * (NSEC_PER_SEC / HZ);
 488 #else
 489         delta_nsec = rpcc() - state.last_time;
 490         delta_nsec = (delta_nsec * state.scaled_ticks_per_cycle
 491                       + state.partial_tick
 492                       + ((jiffies - wall_jiffies) << FIX_SHIFT)) * 15625;
 493         delta_nsec = ((delta_nsec / ((1UL << (FIX_SHIFT-6-1)) * HZ)) + 1) / 2;
 494         delta_nsec *= 1000;
 495 #endif
 496
 497         nsec -= delta_nsec;
 498
 499         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - sec);
 500         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - nsec);
 501
 502         set_normalized_timespec(&xtime, sec, nsec);
 503         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
 504
 505         ntp_clear();
 506
 507         write_sequnlock_irq(&xtime_lock);
 508         clock_was_set();
 509         return 0;
 510 }
 511
 512 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
 513
 514
 515 /*
 516  * In order to set the CMOS clock precisely, set_rtc_mmss has to be
 517  * called 500 ms after the second nowtime has started, because when
 518  * nowtime is written into the registers of the CMOS clock, it will
 519  * jump to the next second precisely 500 ms later. Check the Motorola
 520  * MC146818A or Dallas DS12887 data sheet for details.
 521  *
 522  * BUG: This routine does not handle hour overflow properly; it just
 523  *      sets the minutes. Usually you won't notice until after reboot!
 524  */
 525
 526
 527 static int
 528 set_rtc_mmss(unsigned long nowtime)
 529 {
 530         int retval = 0;
 531         int real_seconds, real_minutes, cmos_minutes;
 532         unsigned char save_control, save_freq_select;
 533
 534         /* irq are locally disabled here */
 535         spin_lock(&rtc_lock);
 536         /* Tell the clock it's being set */
 537         save_control = CMOS_READ(RTC_CONTROL);
 538         CMOS_WRITE((save_control|RTC_SET), RTC_CONTROL);
 539
 540         /* Stop and reset prescaler */
 541         save_freq_select = CMOS_READ(RTC_FREQ_SELECT);
 542         CMOS_WRITE((save_freq_select|RTC_DIV_RESET2), RTC_FREQ_SELECT);
 543
 544         cmos_minutes = CMOS_READ(RTC_MINUTES);
 545         if (!(save_control & RTC_DM_BINARY) || RTC_ALWAYS_BCD)
 546                 BCD_TO_BIN(cmos_minutes);
 547
 548         /*
 549          * since we're only adjusting minutes and seconds,
 550          * don't interfere with hour overflow. This avoids
 551          * messing with unknown time zones but requires your
 552          * RTC not to be off by more than 15 minutes
 553          */
 554         real_seconds = nowtime % 60;
 555         real_minutes = nowtime / 60;
 556         if (((abs(real_minutes - cmos_minutes) + 15)/30) & 1) {
 557                 /* correct for half hour time zone */
 558                 real_minutes += 30;
 559         }
 560         real_minutes %= 60;
 561
 562         if (abs(real_minutes - cmos_minutes) < 30) {
 563                 if (!(save_control & RTC_DM_BINARY) || RTC_ALWAYS_BCD) {
 564                         BIN_TO_BCD(real_seconds);
 565                         BIN_TO_BCD(real_minutes);
 566                 }
 567                 CMOS_WRITE(real_seconds,RTC_SECONDS);
 568                 CMOS_WRITE(real_minutes,RTC_MINUTES);
 569         } else {
 570                 printk(KERN_WARNING
 571                        "set_rtc_mmss: can't update from %d to %d\n",
 572                        cmos_minutes, real_minutes);
 573                 retval = -1;
 574         }
 575
 576         /* The following flags have to be released exactly in this order,
 577          * otherwise the DS12887 (popular MC146818A clone with integrated
 578          * battery and quartz) will not reset the oscillator and will not
 579          * update precisely 500 ms later. You won't find this mentioned in
 580          * the Dallas Semiconductor data sheets, but who believes data
 581          * sheets anyway ...                           -- Markus Kuhn
 582          */
 583         CMOS_WRITE(save_control, RTC_CONTROL);
 584         CMOS_WRITE(save_freq_select, RTC_FREQ_SELECT);
 585         spin_unlock(&rtc_lock);
 586
 587         return retval;
 588 }