arch/ppc64/kernel/time.c

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