[POWERPC] Implement {read,update}_persistent_clock
[powerpc.git] / 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 #include <linux/irq.h>
55
56 #include <asm/io.h>
57 #include <asm/processor.h>
58 #include <asm/nvram.h>
59 #include <asm/cache.h>
60 #include <asm/machdep.h>
61 #include <asm/uaccess.h>
62 #include <asm/time.h>
63 #include <asm/prom.h>
64 #include <asm/irq.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include <asm/smp.h>
67 #include <asm/vdso_datapage.h>
68 #ifdef CONFIG_PPC64
69 #include <asm/firmware.h>
70 #endif
71 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
72 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
73 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
74 #endif
75
76 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
77 static unsigned long __initdata iSeries_recal_titan;
78 static signed long __initdata iSeries_recal_tb;
79 #endif
80
81 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
82
83 #ifdef CONFIG_PPC64
84 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
85 #else
86 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
87 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
88 #endif
89
90 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
91 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
92 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
93 unsigned long tb_ticks_per_sec;
94 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
95 u64 tb_to_xs;
96 unsigned tb_to_us;
97
98 #define TICKLEN_SCALE   TICK_LENGTH_SHIFT
99 u64 last_tick_len;      /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
100 u64 ticklen_to_xs;      /* 0.64 fraction */
101
102 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
103    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
104 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
105
106 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
107 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
108
109 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
110 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
111 static unsigned long boot_tb __read_mostly;
112
113 struct gettimeofday_struct do_gtod;
114
115 extern struct timezone sys_tz;
116 static long timezone_offset;
117
118 unsigned long ppc_proc_freq;
119 EXPORT_SYMBOL(ppc_proc_freq);
120 unsigned long ppc_tb_freq;
121
122 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
123 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
124
125 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
126 /*
127  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
128  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
129  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
130  */
131 u64 __cputime_jiffies_factor;
132 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
133 u64 __cputime_msec_factor;
134 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
135 u64 __cputime_sec_factor;
136 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
137 u64 __cputime_clockt_factor;
138 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
139
140 static void calc_cputime_factors(void)
141 {
142         struct div_result res;
143
144         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
145         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
146         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
147         __cputime_msec_factor = res.result_low;
148         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
149         __cputime_sec_factor = res.result_low;
150         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
151         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
152 }
153
154 /*
155  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
156  */
157 static u64 read_purr(void)
158 {
159         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
160                 return mfspr(SPRN_PURR);
161         return mftb();
162 }
163
164 /*
165  * Account time for a transition between system, hard irq
166  * or soft irq state.
167  */
168 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
169 {
170         u64 now, delta;
171         unsigned long flags;
172
173         local_irq_save(flags);
174         now = read_purr();
175         delta = now - get_paca()->startpurr;
176         get_paca()->startpurr = now;
177         if (!in_interrupt()) {
178                 delta += get_paca()->system_time;
179                 get_paca()->system_time = 0;
180         }
181         account_system_time(tsk, 0, delta);
182         local_irq_restore(flags);
183 }
184
185 /*
186  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
187  * by the exception entry and exit code to the generic process
188  * user and system time records.
189  * Must be called with interrupts disabled.
190  */
191 void account_process_vtime(struct task_struct *tsk)
192 {
193         cputime_t utime;
194
195         utime = get_paca()->user_time;
196         get_paca()->user_time = 0;
197         account_user_time(tsk, utime);
198 }
199
200 static void account_process_time(struct pt_regs *regs)
201 {
202         int cpu = smp_processor_id();
203
204         account_process_vtime(current);
205         run_local_timers();
206         if (rcu_pending(cpu))
207                 rcu_check_callbacks(cpu, user_mode(regs));
208         scheduler_tick();
209         run_posix_cpu_timers(current);
210 }
211
212 /*
213  * Stuff for accounting stolen time.
214  */
215 struct cpu_purr_data {
216         int     initialized;                    /* thread is running */
217         u64     tb;                     /* last TB value read */
218         u64     purr;                   /* last PURR value read */
219 };
220
221 /*
222  * Each entry in the cpu_purr_data array is manipulated only by its
223  * "owner" cpu -- usually in the timer interrupt but also occasionally
224  * in process context for cpu online.  As long as cpus do not touch
225  * each others' cpu_purr_data, disabling local interrupts is
226  * sufficient to serialize accesses.
227  */
228 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
229
230 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
231 {
232         unsigned long flags;
233         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
234
235         local_irq_save(flags);
236         p->tb = get_tb_or_rtc();
237         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
238         wmb();
239         p->initialized = 1;
240         local_irq_restore(flags);
241 }
242
243 /*
244  * Called during boot when all cpus have come up.
245  */
246 void snapshot_timebases(void)
247 {
248         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
249                 return;
250         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 0, 1);
251 }
252
253 /*
254  * Must be called with interrupts disabled.
255  */
256 void calculate_steal_time(void)
257 {
258         u64 tb, purr;
259         s64 stolen;
260         struct cpu_purr_data *pme;
261
262         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
263                 return;
264         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, smp_processor_id());
265         if (!pme->initialized)
266                 return;         /* this can happen in early boot */
267         tb = mftb();
268         purr = mfspr(SPRN_PURR);
269         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
270         if (stolen > 0)
271                 account_steal_time(current, stolen);
272         pme->tb = tb;
273         pme->purr = purr;
274 }
275
276 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
277 /*
278  * Must be called before the cpu is added to the online map when
279  * a cpu is being brought up at runtime.
280  */
281 static void snapshot_purr(void)
282 {
283         struct cpu_purr_data *pme;
284         unsigned long flags;
285
286         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
287                 return;
288         local_irq_save(flags);
289         pme = &per_cpu(cpu_purr_data, smp_processor_id());
290         pme->tb = mftb();
291         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
292         pme->initialized = 1;
293         local_irq_restore(flags);
294 }
295
296 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
297
298 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
299 #define calc_cputime_factors()
300 #define account_process_time(regs)      update_process_times(user_mode(regs))
301 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
302 #endif
303
304 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
305 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
306 #endif
307
308 /*
309  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
310  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
311  */
312 void snapshot_timebase(void)
313 {
314         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb_or_rtc();
315         snapshot_purr();
316 }
317
318 void __delay(unsigned long loops)
319 {
320         unsigned long start;
321         int diff;
322
323         if (__USE_RTC()) {
324                 start = get_rtcl();
325                 do {
326                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
327                         diff = get_rtcl() - start;
328                         if (diff < 0)
329                                 diff += 1000000000;
330                 } while (diff < loops);
331         } else {
332                 start = get_tbl();
333                 while (get_tbl() - start < loops)
334                         HMT_low();
335                 HMT_medium();
336         }
337 }
338 EXPORT_SYMBOL(__delay);
339
340 void udelay(unsigned long usecs)
341 {
342         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
343 }
344 EXPORT_SYMBOL(udelay);
345
346 /*
347  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
348  */
349 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv)
350 {
351         unsigned long sec, usec;
352         u64 tb_ticks, xsec;
353         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
354         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
355
356         /*
357          * These calculations are faster (gets rid of divides)
358          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
359          * The conversion to microseconds at the end is done
360          * without a divide (and in fact, without a multiply)
361          */
362         temp_varp = do_gtod.varp;
363
364         /* Sampling the time base must be done after loading
365          * do_gtod.varp in order to avoid racing with update_gtod.
366          */
367         data_barrier(temp_varp);
368         tb_ticks = get_tb() - temp_varp->tb_orig_stamp;
369         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
370         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
371         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
372         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
373         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
374         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
375
376         tv->tv_sec = sec;
377         tv->tv_usec = usec;
378 }
379
380 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
381 {
382         if (__USE_RTC()) {
383                 /* do this the old way */
384                 unsigned long flags, seq;
385                 unsigned int sec, nsec, usec;
386
387                 do {
388                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
389                         sec = xtime.tv_sec;
390                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
391                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
392                 usec = nsec / 1000;
393                 while (usec >= 1000000) {
394                         usec -= 1000000;
395                         ++sec;
396                 }
397                 tv->tv_sec = sec;
398                 tv->tv_usec = usec;
399                 return;
400         }
401         __do_gettimeofday(tv);
402 }
403
404 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
405
406 /*
407  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
408  * lock is needed to access and use these values in
409  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
410  * reasonable time elapses between changes, there will never
411  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
412  * between updates.
413  */
414 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
415                                u64 new_tb_to_xs)
416 {
417         unsigned temp_idx;
418         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
419
420         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
421         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
422
423         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
424         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
425         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
426         smp_mb();
427         do_gtod.varp = temp_varp;
428         do_gtod.var_idx = temp_idx;
429
430         /*
431          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
432          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
433          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
434          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
435          * the two values of tb_update_count match and are even then the
436          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
437          * loops back and reads them again until this criteria is met.
438          * We expect the caller to have done the first increment of
439          * vdso_data->tb_update_count already.
440          */
441         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
442         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
443         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
444         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
445         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
446         smp_wmb();
447         ++(vdso_data->tb_update_count);
448 }
449
450 /*
451  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
452  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
453  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
454  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
455  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
456  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
457  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
458  * the syscall
459  */
460 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
461 {
462         unsigned long offset;
463         u64 new_stamp_xsec;
464         u64 tlen, t2x;
465         u64 tb, xsec_old, xsec_new;
466         struct gettimeofday_vars *varp;
467
468         if (__USE_RTC())
469                 return;
470         tlen = current_tick_length();
471         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
472         if (tlen == last_tick_len && offset < 0x80000000u)
473                 return;
474         if (tlen != last_tick_len) {
475                 t2x = mulhdu(tlen << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
476                 last_tick_len = tlen;
477         } else
478                 t2x = do_gtod.varp->tb_to_xs;
479         new_stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
480         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
481         new_stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
482
483         ++vdso_data->tb_update_count;
484         smp_mb();
485
486         /*
487          * Make sure time doesn't go backwards for userspace gettimeofday.
488          */
489         tb = get_tb();
490         varp = do_gtod.varp;
491         xsec_old = mulhdu(tb - varp->tb_orig_stamp, varp->tb_to_xs)
492                 + varp->stamp_xsec;
493         xsec_new = mulhdu(tb - cur_tb, t2x) + new_stamp_xsec;
494         if (xsec_new < xsec_old)
495                 new_stamp_xsec += xsec_old - xsec_new;
496
497         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, t2x);
498 }
499
500 #ifdef CONFIG_SMP
501 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
502 {
503         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
504
505         if (in_lock_functions(pc))
506                 return regs->link;
507
508         return pc;
509 }
510 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
511 #endif
512
513 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
514
515 /* 
516  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
517  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
518  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
519  */
520
521 static int __init iSeries_tb_recal(void)
522 {
523         struct div_result divres;
524         unsigned long titan, tb;
525
526         /* Make sure we only run on iSeries */
527         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
528                 return -ENODEV;
529
530         tb = get_tb();
531         titan = HvCallXm_loadTod();
532         if ( iSeries_recal_titan ) {
533                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
534                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
535                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
536                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
537                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
538                 char sign = '+';                
539                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
540                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
541
542                 if ( tick_diff < 0 ) {
543                         tick_diff = -tick_diff;
544                         sign = '-';
545                 }
546                 if ( tick_diff ) {
547                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
548                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
549                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
550                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
551                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
552                                 calc_cputime_factors();
553                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
554                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
555                                 tb_to_xs = divres.result_low;
556                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
557                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
558                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
559                         }
560                         else {
561                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
562                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
563                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
564                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
565                         }
566                 }
567         }
568         iSeries_recal_titan = titan;
569         iSeries_recal_tb = tb;
570
571         return 0;
572 }
573 late_initcall(iSeries_tb_recal);
574
575 /* Called from platform early init */
576 void __init iSeries_time_init_early(void)
577 {
578         iSeries_recal_tb = get_tb();
579         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
580 }
581 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
582
583 /*
584  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
585  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
586  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
587  * decrementer is less than the current value in the hardware
588  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
589  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
590  * call will not be needed)
591  */
592
593 /*
594  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
595  * with interrupts disabled.
596  */
597 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
598 {
599         struct pt_regs *old_regs;
600         int next_dec;
601         int cpu = smp_processor_id();
602         unsigned long ticks;
603         u64 tb_next_jiffy;
604
605 #ifdef CONFIG_PPC32
606         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
607                 do_IRQ(regs);
608 #endif
609
610         old_regs = set_irq_regs(regs);
611         irq_enter();
612
613         profile_tick(CPU_PROFILING);
614         calculate_steal_time();
615
616 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
617         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
618                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
619 #endif
620
621         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
622                >= tb_ticks_per_jiffy) {
623                 /* Update last_jiffy */
624                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
625                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
626                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
627                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
628
629                 /*
630                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
631                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
632                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
633                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
634                  * is the case.
635                  */
636                 if (!cpu_is_offline(cpu))
637                         account_process_time(regs);
638
639                 /*
640                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
641                  * should have been fixed up by now.
642                  */
643                 if (cpu != boot_cpuid)
644                         continue;
645
646                 write_seqlock(&xtime_lock);
647                 tb_next_jiffy = tb_last_jiffy + tb_ticks_per_jiffy;
648                 if (__USE_RTC() && tb_next_jiffy >= 1000000000)
649                         tb_next_jiffy -= 1000000000;
650                 if (per_cpu(last_jiffy, cpu) >= tb_next_jiffy) {
651                         tb_last_jiffy = tb_next_jiffy;
652                         do_timer(1);
653                         timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
654                 }
655                 write_sequnlock(&xtime_lock);
656         }
657         
658         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
659         set_dec(next_dec);
660
661 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
662         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
663                 process_hvlpevents();
664 #endif
665
666 #ifdef CONFIG_PPC64
667         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
668         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
669                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
670                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
671         }
672 #endif
673
674         irq_exit();
675         set_irq_regs(old_regs);
676 }
677
678 void wakeup_decrementer(void)
679 {
680         unsigned long ticks;
681
682         /*
683          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
684          * so all we need to do is to reset the decrementer.
685          */
686         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
687         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
688                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
689         else
690                 ticks = 1;
691         set_dec(ticks);
692 }
693
694 #ifdef CONFIG_SMP
695 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
696 {
697         int i;
698         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
699
700         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
701         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
702
703         for_each_possible_cpu(i) {
704                 if (i == boot_cpuid)
705                         continue;
706                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
707         }
708 }
709 #endif
710
711 /*
712  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
713  *
714  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
715  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
716  * are 64-bit unsigned numbers.
717  */
718 unsigned long long sched_clock(void)
719 {
720         if (__USE_RTC())
721                 return get_rtc();
722         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
723 }
724
725 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
726 {
727         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
728         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
729         unsigned long flags;
730         u64 new_xsec;
731         unsigned long tb_delta;
732
733         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
734                 return -EINVAL;
735
736         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
737
738         /*
739          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
740          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
741          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
742          * to the system time, in which case there is no point in writing
743          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
744          * settimeofday to perform this operation.
745          */
746
747         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
748         ++vdso_data->tb_update_count;
749         smp_mb();
750
751         /*
752          * Subtract off the number of nanoseconds since the
753          * beginning of the last tick.
754          */
755         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_jiffy);
756         tb_delta = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs); /* in xsec */
757         new_nsec -= SCALE_XSEC(tb_delta, 1000000000);
758
759         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
760         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
761
762         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
763         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
764
765         ntp_clear();
766
767         new_xsec = xtime.tv_nsec;
768         if (new_xsec != 0) {
769                 new_xsec *= XSEC_PER_SEC;
770                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
771         }
772         new_xsec += (u64)xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
773         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
774
775         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
776         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
777
778         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
779         clock_was_set();
780         return 0;
781 }
782
783 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
784
785 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
786 {
787         struct device_node *cpu;
788         const unsigned int *fp;
789         int found = 0;
790
791         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
792         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
793
794         if (cpu) {
795                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
796                 if (fp) {
797                         found = 1;
798                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
799                 }
800
801                 of_node_put(cpu);
802         }
803
804         return found;
805 }
806
807 void __init generic_calibrate_decr(void)
808 {
809         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
810
811         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
812             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
813
814                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
815                                 "(not found)\n");
816         }
817
818         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
819
820         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
821             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
822
823                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
824                                 "(not found)\n");
825         }
826
827 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
828         /* Set the time base to zero */
829         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
830         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
831
832         /* Clear any pending timer interrupts */
833         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
834
835         /* Enable decrementer interrupt */
836         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
837 #endif
838 }
839
840 int update_persistent_clock(struct timespec now)
841 {
842         struct rtc_time tm;
843
844         if (!ppc_md.set_rtc_time)
845                 return 0;
846
847         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
848         tm.tm_year -= 1900;
849         tm.tm_mon -= 1;
850
851         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
852 }
853
854 unsigned long read_persistent_clock(void)
855 {
856         struct rtc_time tm;
857         static int first = 1;
858
859         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
860         if (first) {
861                 first = 0;
862                 if (ppc_md.time_init)
863                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
864
865                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
866                 if (ppc_md.get_boot_time)
867                         return ppc_md.get_boot_time() -timezone_offset;
868         }
869         if (!ppc_md.get_rtc_time)
870                 return 0;
871         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
872         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
873                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
874 }
875
876 /* This function is only called on the boot processor */
877 void __init time_init(void)
878 {
879         unsigned long flags;
880         struct div_result res;
881         u64 scale, x;
882         unsigned shift;
883
884         if (__USE_RTC()) {
885                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
886                 ppc_tb_freq = 1000000000;
887                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
888         } else {
889                 /* Normal PowerPC with timebase register */
890                 ppc_md.calibrate_decr();
891                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
892                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
893                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
894                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
895                 tb_last_jiffy = get_tb();
896         }
897
898         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
899         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
900         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
901         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
902         calc_cputime_factors();
903
904         /*
905          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
906          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
907          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
908          * rounded up.
909          */
910         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
911         do_div(x, ppc_tb_freq);
912         tick_nsec = x;
913         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
914
915         /*
916          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
917          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
918          * It is computed as:
919          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
920          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
921          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
922          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
923          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
924          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
925          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
926          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
927          * since there are 2^20 xsec in a second.
928          */
929         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
930                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
931         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
932         ticklen_to_xs = res.result_low;
933
934         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
935         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
936
937         /*
938          * Compute scale factor for sched_clock.
939          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
940          * which is the timebase frequency.
941          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
942          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
943          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
944          * giving us the scale factor and shift count to use in
945          * sched_clock().
946          */
947         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
948         scale = res.result_low;
949         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
950                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
951                 res.result_high >>= 1;
952         }
953         tb_to_ns_scale = scale;
954         tb_to_ns_shift = shift;
955         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
956         boot_tb = get_tb_or_rtc();
957
958         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
959
960         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
961         if (timezone_offset) {
962                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
963                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
964         }
965
966         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
967         do_gtod.var_idx = 0;
968         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
969         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_jiffy;
970         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
971         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
972         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
973         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
974
975         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
976         vdso_data->tb_update_count = 0;
977         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
978         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
979         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
980
981         time_freq = 0;
982
983         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
984
985         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
986         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
987 }
988
989
990 #define FEBRUARY        2
991 #define STARTOFTIME     1970
992 #define SECDAY          86400L
993 #define SECYR           (SECDAY * 365)
994 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
995                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
996 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
997 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
998
999 static int month_days[12] = {
1000         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1001 };
1002
1003 /*
1004  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1005  */
1006 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1007 {
1008         int leapsToDate;
1009         int lastYear;
1010         int day;
1011         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1012
1013         lastYear = tm->tm_year - 1;
1014
1015         /*
1016          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1017          */
1018         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1019
1020         /*
1021          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1022          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1023          *
1024          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1025          */
1026         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1027
1028         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1029                    tm->tm_mday;
1030
1031         tm->tm_wday = day % 7;
1032 }
1033
1034 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1035 {
1036         register int    i;
1037         register long   hms, day;
1038
1039         day = tim / SECDAY;
1040         hms = tim % SECDAY;
1041
1042         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1043         tm->tm_hour = hms / 3600;
1044         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1045         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1046
1047         /* Number of years in days */
1048         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1049                 day -= days_in_year(i);
1050         tm->tm_year = i;
1051
1052         /* Number of months in days left */
1053         if (leapyear(tm->tm_year))
1054                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1055         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1056                 day -= days_in_month(i);
1057         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1058         tm->tm_mon = i;
1059
1060         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1061         tm->tm_mday = day + 1;
1062
1063         /*
1064          * Determine the day of week
1065          */
1066         GregorianDay(tm);
1067 }
1068
1069 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1070 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1071  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1072  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1073  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1074  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1075  * is measured but does not harm.
1076  */
1077 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1078 {
1079         unsigned mlt=0, tmp, err;
1080         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1081          * but safe and compact method to find the multiplier.
1082          */
1083   
1084         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1085                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1086                         mlt |= tmp;
1087         }
1088   
1089         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1090          * A side effect of this is that if outscale is too large
1091          * the returned value will be zero.
1092          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1093          * some might have been forgotten in the test however.
1094          */
1095   
1096         err = inscale * (mlt+1);
1097         if (err <= inscale/2)
1098                 mlt++;
1099         return mlt;
1100 }
1101
1102 /*
1103  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1104  * result.
1105  */
1106 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1107                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1108 {
1109         unsigned long a, b, c, d;
1110         unsigned long w, x, y, z;
1111         u64 ra, rb, rc;
1112
1113         a = dividend_high >> 32;
1114         b = dividend_high & 0xffffffff;
1115         c = dividend_low >> 32;
1116         d = dividend_low & 0xffffffff;
1117
1118         w = a / divisor;
1119         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1120
1121         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1122         x = ra;
1123
1124         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1125         y = rb;
1126
1127         do_div(rc, divisor);
1128         z = rc;
1129
1130         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1131         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1132
1133 }