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 #include <linux/delay.h>
  56 #include <linux/perf_event.h>
  57 #include <asm/trace.h>
  58
  59 #include <asm/io.h>
  60 #include <asm/processor.h>
  61 #include <asm/nvram.h>
  62 #include <asm/cache.h>
  63 #include <asm/machdep.h>
  64 #include <asm/uaccess.h>
  65 #include <asm/time.h>
  66 #include <asm/prom.h>
  67 #include <asm/irq.h>
  68 #include <asm/div64.h>
  69 #include <asm/smp.h>
  70 #include <asm/vdso_datapage.h>
  71 #include <asm/firmware.h>
  72 #include <asm/cputime.h>
  73 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
  74 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
  75 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
  76 #endif
  77
  78 /* powerpc clocksource/clockevent code */
  79
  80 #include <linux/clockchips.h>
  81 #include <linux/clocksource.h>
  82
  83 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *);
  84 static struct clocksource clocksource_rtc = {
  85         .name         = "rtc",
  86         .rating       = 400,
  87         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  88         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  89         .shift        = 22,
  90         .mult         = 0,      /* To be filled in */
  91         .read         = rtc_read,
  92 };
  93
  94 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *);
  95 static struct clocksource clocksource_timebase = {
  96         .name         = "timebase",
  97         .rating       = 400,
  98         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  99         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
 100         .shift        = 22,
 101         .mult         = 0,      /* To be filled in */
 102         .read         = timebase_read,
 103 };
 104
 105 #define DECREMENTER_MAX 0x7fffffff
 106
 107 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 108                                       struct clock_event_device *dev);
 109 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 110                                  struct clock_event_device *dev);
 111
 112 static struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
 113        .name           = "decrementer",
 114        .rating         = 200,
 115        .shift          = 0,     /* To be filled in */
 116        .mult           = 0,     /* To be filled in */
 117        .irq            = 0,
 118        .set_next_event = decrementer_set_next_event,
 119        .set_mode       = decrementer_set_mode,
 120        .features       = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
 121 };
 122
 123 struct decrementer_clock {
 124         struct clock_event_device event;
 125         u64 next_tb;
 126 };
 127
 128 static DEFINE_PER_CPU(struct decrementer_clock, decrementers);
 129
 130 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 131 static unsigned long __initdata iSeries_recal_titan;
 132 static signed long __initdata iSeries_recal_tb;
 133
 134 /* Forward declaration is only needed for iSereis compiles */
 135 static void __init clocksource_init(void);
 136 #endif
 137
 138 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
 139
 140 #ifdef CONFIG_PPC64
 141 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
 142 #else
 143 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
 144 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
 145 #endif
 146
 147 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
 148 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
 149 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
 150 unsigned long tb_ticks_per_sec;
 151 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
 152 u64 tb_to_xs;
 153 unsigned tb_to_us;
 154
 155 #define TICKLEN_SCALE   NTP_SCALE_SHIFT
 156 static u64 last_tick_len;       /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
 157 static u64 ticklen_to_xs;       /* 0.64 fraction */
 158
 159 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
 160    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
 161 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
 162
 163 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
 164 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
 165
 166 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
 167 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
 168 static unsigned long boot_tb __read_mostly;
 169
 170 extern struct timezone sys_tz;
 171 static long timezone_offset;
 172
 173 unsigned long ppc_proc_freq;
 174 EXPORT_SYMBOL(ppc_proc_freq);
 175 unsigned long ppc_tb_freq;
 176
 177 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
 178 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
 179
 180 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
 181 /*
 182  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
 183  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
 184  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
 185  */
 186 u64 __cputime_jiffies_factor;
 187 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
 188 u64 __cputime_msec_factor;
 189 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
 190 u64 __cputime_sec_factor;
 191 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
 192 u64 __cputime_clockt_factor;
 193 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
 194 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_last_delta);
 195 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_scaled_last_delta);
 196
 197 cputime_t cputime_one_jiffy;
 198
 199 static void calc_cputime_factors(void)
 200 {
 201         struct div_result res;
 202
 203         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 204         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
 205         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 206         __cputime_msec_factor = res.result_low;
 207         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 208         __cputime_sec_factor = res.result_low;
 209         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 210         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
 215  */
 216 static u64 read_purr(void)
 217 {
 218         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 219                 return mfspr(SPRN_PURR);
 220         return mftb();
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the purr
 225  */
 226 static u64 read_spurr(u64 purr)
 227 {
 228         /*
 229          * cpus without PURR won't have a SPURR
 230          * We already know the former when we use this, so tell gcc
 231          */
 232         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR) && cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
 233                 return mfspr(SPRN_SPURR);
 234         return purr;
 235 }
 236
 237 /*
 238  * Account time for a transition between system, hard irq
 239  * or soft irq state.
 240  */
 241 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
 242 {
 243         u64 now, nowscaled, delta, deltascaled, sys_time;
 244         unsigned long flags;
 245
 246         local_irq_save(flags);
 247         now = read_purr();
 248         nowscaled = read_spurr(now);
 249         delta = now - get_paca()->startpurr;
 250         deltascaled = nowscaled - get_paca()->startspurr;
 251         get_paca()->startpurr = now;
 252         get_paca()->startspurr = nowscaled;
 253         if (!in_interrupt()) {
 254                 /* deltascaled includes both user and system time.
 255                  * Hence scale it based on the purr ratio to estimate
 256                  * the system time */
 257                 sys_time = get_paca()->system_time;
 258                 if (get_paca()->user_time)
 259                         deltascaled = deltascaled * sys_time /
 260                              (sys_time + get_paca()->user_time);
 261                 delta += sys_time;
 262                 get_paca()->system_time = 0;
 263         }
 264         if (in_irq() || idle_task(smp_processor_id()) != tsk)
 265                 account_system_time(tsk, 0, delta, deltascaled);
 266         else
 267                 account_idle_time(delta);
 268         per_cpu(cputime_last_delta, smp_processor_id()) = delta;
 269         per_cpu(cputime_scaled_last_delta, smp_processor_id()) = deltascaled;
 270         local_irq_restore(flags);
 271 }
 272
 273 /*
 274  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
 275  * by the exception entry and exit code to the generic process
 276  * user and system time records.
 277  * Must be called with interrupts disabled.
 278  */
 279 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
 280 {
 281         cputime_t utime, utimescaled;
 282
 283         utime = get_paca()->user_time;
 284         get_paca()->user_time = 0;
 285         utimescaled = cputime_to_scaled(utime);
 286         account_user_time(tsk, utime, utimescaled);
 287 }
 288
 289 /*
 290  * Stuff for accounting stolen time.
 291  */
 292 struct cpu_purr_data {
 293         int     initialized;                    /* thread is running */
 294         u64     tb;                     /* last TB value read */
 295         u64     purr;                   /* last PURR value read */
 296         u64     spurr;                  /* last SPURR value read */
 297 };
 298
 299 /*
 300  * Each entry in the cpu_purr_data array is manipulated only by its
 301  * "owner" cpu -- usually in the timer interrupt but also occasionally
 302  * in process context for cpu online.  As long as cpus do not touch
 303  * each others' cpu_purr_data, disabling local interrupts is
 304  * sufficient to serialize accesses.
 305  */
 306 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
 307
 308 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
 309 {
 310         unsigned long flags;
 311         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 312
 313         local_irq_save(flags);
 314         p->tb = get_tb_or_rtc();
 315         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
 316         wmb();
 317         p->initialized = 1;
 318         local_irq_restore(flags);
 319 }
 320
 321 /*
 322  * Called during boot when all cpus have come up.
 323  */
 324 void snapshot_timebases(void)
 325 {
 326         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 327                 return;
 328         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 1);
 329 }
 330
 331 /*
 332  * Must be called with interrupts disabled.
 333  */
 334 void calculate_steal_time(void)
 335 {
 336         u64 tb, purr;
 337         s64 stolen;
 338         struct cpu_purr_data *pme;
 339
 340         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 341         if (!pme->initialized)
 342                 return;         /* !CPU_FTR_PURR or early in early boot */
 343         tb = mftb();
 344         purr = mfspr(SPRN_PURR);
 345         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
 346         if (stolen > 0) {
 347                 if (idle_task(smp_processor_id()) != current)
 348                         account_steal_time(stolen);
 349                 else
 350                         account_idle_time(stolen);
 351         }
 352         pme->tb = tb;
 353         pme->purr = purr;
 354 }
 355
 356 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 357 /*
 358  * Must be called before the cpu is added to the online map when
 359  * a cpu is being brought up at runtime.
 360  */
 361 static void snapshot_purr(void)
 362 {
 363         struct cpu_purr_data *pme;
 364         unsigned long flags;
 365
 366         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 367                 return;
 368         local_irq_save(flags);
 369         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
 370         pme->tb = mftb();
 371         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
 372         pme->initialized = 1;
 373         local_irq_restore(flags);
 374 }
 375
 376 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 377
 378 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
 379 #define calc_cputime_factors()
 380 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
 381 #endif
 382
 383 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
 384 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
 385 #endif
 386
 387 /*
 388  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
 389  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
 390  */
 391 void snapshot_timebase(void)
 392 {
 393         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb_or_rtc();
 394         snapshot_purr();
 395 }
 396
 397 void __delay(unsigned long loops)
 398 {
 399         unsigned long start;
 400         int diff;
 401
 402         if (__USE_RTC()) {
 403                 start = get_rtcl();
 404                 do {
 405                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 406                         diff = get_rtcl() - start;
 407                         if (diff < 0)
 408                                 diff += 1000000000;
 409                 } while (diff < loops);
 410         } else {
 411                 start = get_tbl();
 412                 while (get_tbl() - start < loops)
 413                         HMT_low();
 414                 HMT_medium();
 415         }
 416 }
 417 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 418
 419 void udelay(unsigned long usecs)
 420 {
 421         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 422 }
 423 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 424
 425 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
 426                                u64 new_tb_to_xs)
 427 {
 428         /*
 429          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 430          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 431          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 432          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 433          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 434          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 435          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 436          * We expect the caller to have done the first increment of
 437          * vdso_data->tb_update_count already.
 438          */
 439         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
 440         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 441         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 442         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
 443         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
 444         vdso_data->stamp_xtime = xtime;
 445         smp_wmb();
 446         ++(vdso_data->tb_update_count);
 447 }
 448
 449 #ifdef CONFIG_SMP
 450 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 451 {
 452         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 453
 454         if (in_lock_functions(pc))
 455                 return regs->link;
 456
 457         return pc;
 458 }
 459 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 460 #endif
 461
 462 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 463
 464 /*
 465  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
 466  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
 467  * returned by the service processor for the timebase frequency.
 468  */
 469
 470 static int __init iSeries_tb_recal(void)
 471 {
 472         struct div_result divres;
 473         unsigned long titan, tb;
 474
 475         /* Make sure we only run on iSeries */
 476         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 477                 return -ENODEV;
 478
 479         tb = get_tb();
 480         titan = HvCallXm_loadTod();
 481         if ( iSeries_recal_titan ) {
 482                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
 483                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
 484                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
 485                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy =
 486                         DIV_ROUND_CLOSEST(new_tb_ticks_per_sec, HZ);
 487                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
 488                 char sign = '+';
 489                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
 490                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
 491
 492                 if ( tick_diff < 0 ) {
 493                         tick_diff = -tick_diff;
 494                         sign = '-';
 495                 }
 496                 if ( tick_diff ) {
 497                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
 498                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
 499                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
 500                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
 501                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
 502                                 calc_cputime_factors();
 503                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
 504                                 tb_to_xs = divres.result_low;
 505                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 506                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
 507                                 setup_cputime_one_jiffy();
 508                         }
 509                         else {
 510                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
 511                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
 512                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
 513                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
 514                         }
 515                 }
 516         }
 517         iSeries_recal_titan = titan;
 518         iSeries_recal_tb = tb;
 519
 520         /* Called here as now we know accurate values for the timebase */
 521         clocksource_init();
 522         return 0;
 523 }
 524 late_initcall(iSeries_tb_recal);
 525
 526 /* Called from platform early init */
 527 void __init iSeries_time_init_early(void)
 528 {
 529         iSeries_recal_tb = get_tb();
 530         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
 531 }
 532 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
 533
 534 #if defined(CONFIG_PERF_EVENTS) && defined(CONFIG_PPC32)
 535 DEFINE_PER_CPU(u8, perf_event_pending);
 536
 537 void set_perf_event_pending(void)
 538 {
 539         get_cpu_var(perf_event_pending) = 1;
 540         set_dec(1);
 541         put_cpu_var(perf_event_pending);
 542 }
 543
 544 #define test_perf_event_pending()       __get_cpu_var(perf_event_pending)
 545 #define clear_perf_event_pending()      __get_cpu_var(perf_event_pending) = 0
 546
 547 #else  /* CONFIG_PERF_EVENTS && CONFIG_PPC32 */
 548
 549 #define test_perf_event_pending()       0
 550 #define clear_perf_event_pending()
 551
 552 #endif /* CONFIG_PERF_EVENTS && CONFIG_PPC32 */
 553
 554 /*
 555  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
 556  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
 557  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
 558  * decrementer is less than the current value in the hardware
 559  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
 560  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
 561  * call will not be needed)
 562  */
 563
 564 /*
 565  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 566  * with interrupts disabled.
 567  */
 568 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 569 {
 570         struct pt_regs *old_regs;
 571         struct decrementer_clock *decrementer =  &__get_cpu_var(decrementers);
 572         struct clock_event_device *evt = &decrementer->event;
 573         u64 now;
 574
 575         trace_timer_interrupt_entry(regs);
 576
 577         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 578          * some CPUs will continuue to take decrementer exceptions */
 579         set_dec(DECREMENTER_MAX);
 580
 581 #ifdef CONFIG_PPC32
 582         if (test_perf_event_pending()) {
 583                 clear_perf_event_pending();
 584                 perf_event_do_pending();
 585         }
 586         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 587                 do_IRQ(regs);
 588 #endif
 589
 590         now = get_tb_or_rtc();
 591         if (now < decrementer->next_tb) {
 592                 /* not time for this event yet */
 593                 now = decrementer->next_tb - now;
 594                 if (now <= DECREMENTER_MAX)
 595                         set_dec((int)now);
 596                 trace_timer_interrupt_exit(regs);
 597                 return;
 598         }
 599         old_regs = set_irq_regs(regs);
 600         irq_enter();
 601
 602         calculate_steal_time();
 603
 604 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 605         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
 606                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
 607 #endif
 608
 609         if (evt->event_handler)
 610                 evt->event_handler(evt);
 611
 612 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 613         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
 614                 process_hvlpevents();
 615 #endif
 616
 617 #ifdef CONFIG_PPC64
 618         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 619         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 620                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
 621                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 622         }
 623 #endif
 624
 625         irq_exit();
 626         set_irq_regs(old_regs);
 627
 628         trace_timer_interrupt_exit(regs);
 629 }
 630
 631 void wakeup_decrementer(void)
 632 {
 633         unsigned long ticks;
 634
 635         /*
 636          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
 637          * so all we need to do is to reset the decrementer.
 638          */
 639         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
 640         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
 641                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
 642         else
 643                 ticks = 1;
 644         set_dec(ticks);
 645 }
 646
 647 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 648 void generic_suspend_disable_irqs(void)
 649 {
 650         preempt_disable();
 651
 652         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 653          * with suspending.
 654          */
 655
 656         set_dec(0x7fffffff);
 657         local_irq_disable();
 658         set_dec(0x7fffffff);
 659 }
 660
 661 void generic_suspend_enable_irqs(void)
 662 {
 663         wakeup_decrementer();
 664
 665         local_irq_enable();
 666         preempt_enable();
 667 }
 668
 669 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 670 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 671 {
 672         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 673                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 674         generic_suspend_disable_irqs();
 675 }
 676
 677 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 678 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 679 {
 680         generic_suspend_enable_irqs();
 681         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 682                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 683 }
 684 #endif
 685
 686 #ifdef CONFIG_SMP
 687 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
 688 {
 689         int i;
 690         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
 691
 692         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
 693         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
 694
 695         for_each_possible_cpu(i) {
 696                 if (i == boot_cpuid)
 697                         continue;
 698                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
 699         }
 700 }
 701 #endif
 702
 703 /*
 704  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 705  *
 706  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 707  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 708  * are 64-bit unsigned numbers.
 709  */
 710 unsigned long long sched_clock(void)
 711 {
 712         if (__USE_RTC())
 713                 return get_rtc();
 714         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 715 }
 716
 717 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 718 {
 719         struct device_node *cpu;
 720         const unsigned int *fp;
 721         int found = 0;
 722
 723         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 724         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 725
 726         if (cpu) {
 727                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 728                 if (fp) {
 729                         found = 1;
 730                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 731                 }
 732
 733                 of_node_put(cpu);
 734         }
 735
 736         return found;
 737 }
 738
 739 /* should become __cpuinit when secondary_cpu_time_init also is */
 740 void start_cpu_decrementer(void)
 741 {
 742 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 743         /* Clear any pending timer interrupts */
 744         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 745
 746         /* Enable decrementer interrupt */
 747         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
 748 #endif /* defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x) */
 749 }
 750
 751 void __init generic_calibrate_decr(void)
 752 {
 753         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 754
 755         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 756             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 757
 758                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 759                                 "(not found)\n");
 760         }
 761
 762         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 763
 764         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 765             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 766
 767                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 768                                 "(not found)\n");
 769         }
 770 }
 771
 772 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 773 {
 774         struct rtc_time tm;
 775
 776         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 777                 return 0;
 778
 779         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 780         tm.tm_year -= 1900;
 781         tm.tm_mon -= 1;
 782
 783         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 784 }
 785
 786 static void __read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 787 {
 788         struct rtc_time tm;
 789         static int first = 1;
 790
 791         ts->tv_nsec = 0;
 792         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 793         if (first) {
 794                 first = 0;
 795                 if (ppc_md.time_init)
 796                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 797
 798                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 799                 if (ppc_md.get_boot_time) {
 800                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
 801                         return;
 802                 }
 803         }
 804         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
 805                 ts->tv_sec = 0;
 806                 return;
 807         }
 808         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 809
 810         ts->tv_sec = mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 811                             tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 812 }
 813
 814 void read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 815 {
 816         __read_persistent_clock(ts);
 817
 818         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
 819         if (ts->tv_sec < 0) {
 820                 ts->tv_sec = 0;
 821                 ts->tv_nsec = 0;
 822         }
 823
 824 }
 825
 826 /* clocksource code */
 827 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *cs)
 828 {
 829         return (cycle_t)get_rtc();
 830 }
 831
 832 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *cs)
 833 {
 834         return (cycle_t)get_tb();
 835 }
 836
 837 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock)
 838 {
 839         u64 t2x, stamp_xsec;
 840
 841         if (clock != &clocksource_timebase)
 842                 return;
 843
 844         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 845         ++vdso_data->tb_update_count;
 846         smp_mb();
 847
 848         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
 849         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
 850         t2x = (u64) clock->mult * 4611686018ULL;
 851         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 852         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
 853         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 854         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
 855 }
 856
 857 void update_vsyscall_tz(void)
 858 {
 859         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 860         ++vdso_data->tb_update_count;
 861         smp_mb();
 862         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 863         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 864         smp_mb();
 865         ++vdso_data->tb_update_count;
 866 }
 867
 868 static void __init clocksource_init(void)
 869 {
 870         struct clocksource *clock;
 871
 872         if (__USE_RTC())
 873                 clock = &clocksource_rtc;
 874         else
 875                 clock = &clocksource_timebase;
 876
 877         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
 878
 879         if (clocksource_register(clock)) {
 880                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 881                        clock->name);
 882                 return;
 883         }
 884
 885         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 886                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 887 }
 888
 889 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 890                                       struct clock_event_device *dev)
 891 {
 892         __get_cpu_var(decrementers).next_tb = get_tb_or_rtc() + evt;
 893         set_dec(evt);
 894         return 0;
 895 }
 896
 897 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 898                                  struct clock_event_device *dev)
 899 {
 900         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
 901                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
 902 }
 903
 904 static void __init setup_clockevent_multiplier(unsigned long hz)
 905 {
 906         u64 mult, shift = 32;
 907
 908         while (1) {
 909                 mult = div_sc(hz, NSEC_PER_SEC, shift);
 910                 if (mult && (mult >> 32UL) == 0UL)
 911                         break;
 912
 913                 shift--;
 914         }
 915
 916         decrementer_clockevent.shift = shift;
 917         decrementer_clockevent.mult = mult;
 918 }
 919
 920 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 921 {
 922         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu).event;
 923
 924         *dec = decrementer_clockevent;
 925         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
 926
 927         printk(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%lx] shift[%d] cpu[%d]\n",
 928                dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 929
 930         clockevents_register_device(dec);
 931 }
 932
 933 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
 934 {
 935         int cpu = smp_processor_id();
 936
 937         setup_clockevent_multiplier(ppc_tb_freq);
 938         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 939                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
 940         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
 941                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
 942
 943         register_decrementer_clockevent(cpu);
 944 }
 945
 946 void secondary_cpu_time_init(void)
 947 {
 948         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
 949          * such as BookE
 950          */
 951         start_cpu_decrementer();
 952
 953         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
 954          * call here ! */
 955         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
 956 }
 957
 958 /* This function is only called on the boot processor */
 959 void __init time_init(void)
 960 {
 961         unsigned long flags;
 962         struct div_result res;
 963         u64 scale, x;
 964         unsigned shift;
 965
 966         if (__USE_RTC()) {
 967                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
 968                 ppc_tb_freq = 1000000000;
 969                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
 970         } else {
 971                 /* Normal PowerPC with timebase register */
 972                 ppc_md.calibrate_decr();
 973                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
 974                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
 975                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
 976                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
 977                 tb_last_jiffy = get_tb();
 978         }
 979
 980         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
 981         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
 982         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
 983         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
 984         calc_cputime_factors();
 985         setup_cputime_one_jiffy();
 986
 987         /*
 988          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
 989          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
 990          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
 991          * rounded up.
 992          */
 993         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
 994         do_div(x, ppc_tb_freq);
 995         tick_nsec = x;
 996         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
 997
 998         /*
 999          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
1000          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
1001          * It is computed as:
1002          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
1003          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
1004          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
1005          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
1006          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
1007          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
1008          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
1009          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
1010          * since there are 2^20 xsec in a second.
1011          */
1012         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
1013                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
1014         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
1015         ticklen_to_xs = res.result_low;
1016
1017         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
1018         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
1019
1020         /*
1021          * Compute scale factor for sched_clock.
1022          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1023          * which is the timebase frequency.
1024          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1025          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1026          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1027          * giving us the scale factor and shift count to use in
1028          * sched_clock().
1029          */
1030         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1031         scale = res.result_low;
1032         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1033                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1034                 res.result_high >>= 1;
1035         }
1036         tb_to_ns_scale = scale;
1037         tb_to_ns_shift = shift;
1038         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1039         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1040
1041         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
1042
1043         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1044         if (timezone_offset) {
1045                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1046                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1047         }
1048
1049         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
1050         vdso_data->tb_update_count = 0;
1051         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1052         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
1053         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
1054
1055         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
1056
1057         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1058          * such as BookE
1059          */
1060         start_cpu_decrementer();
1061
1062         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
1063         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
1064                 clocksource_init();
1065
1066         init_decrementer_clockevent();
1067 }
1068
1069
1070 #define FEBRUARY        2
1071 #define STARTOFTIME     1970
1072 #define SECDAY          86400L
1073 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1074 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1075                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1076 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1077 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1078
1079 static int month_days[12] = {
1080         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1081 };
1082
1083 /*
1084  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
1085  */
1086 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
1087 {
1088         int leapsToDate;
1089         int lastYear;
1090         int day;
1091         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1092
1093         lastYear = tm->tm_year - 1;
1094
1095         /*
1096          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1097          */
1098         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1099
1100         /*
1101          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1102          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1103          *
1104          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1105          */
1106         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1107
1108         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1109                    tm->tm_mday;
1110
1111         tm->tm_wday = day % 7;
1112 }
1113
1114 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1115 {
1116         register int    i;
1117         register long   hms, day;
1118
1119         day = tim / SECDAY;
1120         hms = tim % SECDAY;
1121
1122         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1123         tm->tm_hour = hms / 3600;
1124         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1125         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1126
1127         /* Number of years in days */
1128         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1129                 day -= days_in_year(i);
1130         tm->tm_year = i;
1131
1132         /* Number of months in days left */
1133         if (leapyear(tm->tm_year))
1134                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1135         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1136                 day -= days_in_month(i);
1137         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1138         tm->tm_mon = i;
1139
1140         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1141         tm->tm_mday = day + 1;
1142
1143         /*
1144          * Determine the day of week
1145          */
1146         GregorianDay(tm);
1147 }
1148
1149 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1150 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1151  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1152  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1153  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1154  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1155  * is measured but does not harm.
1156  */
1157 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1158 {
1159         unsigned mlt=0, tmp, err;
1160         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1161          * but safe and compact method to find the multiplier.
1162          */
1163
1164         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1165                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1166                         mlt |= tmp;
1167         }
1168
1169         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1170          * A side effect of this is that if outscale is too large
1171          * the returned value will be zero.
1172          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1173          * some might have been forgotten in the test however.
1174          */
1175
1176         err = inscale * (mlt+1);
1177         if (err <= inscale/2)
1178                 mlt++;
1179         return mlt;
1180 }
1181
1182 /*
1183  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1184  * result.
1185  */
1186 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1187                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1188 {
1189         unsigned long a, b, c, d;
1190         unsigned long w, x, y, z;
1191         u64 ra, rb, rc;
1192
1193         a = dividend_high >> 32;
1194         b = dividend_high & 0xffffffff;
1195         c = dividend_low >> 32;
1196         d = dividend_low & 0xffffffff;
1197
1198         w = a / divisor;
1199         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1200
1201         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1202         x = ra;
1203
1204         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1205         y = rb;
1206
1207         do_div(rc, divisor);
1208         z = rc;
1209
1210         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1211         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1212
1213 }
1214
1215 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1216 void calibrate_delay(void)
1217 {
1218         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1219          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1220          */
1221         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1222 }
1223
1224 static int __init rtc_init(void)
1225 {
1226         struct platform_device *pdev;
1227
1228         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1229                 return -ENODEV;
1230
1231         pdev = platform_device_register_simple("rtc-generic", -1, NULL, 0);
1232         if (IS_ERR(pdev))
1233                 return PTR_ERR(pdev);
1234
1235         return 0;
1236 }
1237
1238 module_init(rtc_init);