]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - arch/powerpc/kernel/time.c
Merge iSeries include file move
[karo-tx-linux.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/config.h>
36 #include <linux/errno.h>
37 #include <linux/module.h>
38 #include <linux/sched.h>
39 #include <linux/kernel.h>
40 #include <linux/param.h>
41 #include <linux/string.h>
42 #include <linux/mm.h>
43 #include <linux/interrupt.h>
44 #include <linux/timex.h>
45 #include <linux/kernel_stat.h>
46 #include <linux/time.h>
47 #include <linux/init.h>
48 #include <linux/profile.h>
49 #include <linux/cpu.h>
50 #include <linux/security.h>
51 #include <linux/percpu.h>
52 #include <linux/rtc.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 #include <asm/uaccess.h>
60 #include <asm/time.h>
61 #include <asm/prom.h>
62 #include <asm/irq.h>
63 #include <asm/div64.h>
64 #ifdef CONFIG_PPC64
65 #include <asm/systemcfg.h>
66 #include <asm/firmware.h>
67 #endif
68 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
69 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
70 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
71 #endif
72
73 /* keep track of when we need to update the rtc */
74 time_t last_rtc_update;
75 extern int piranha_simulator;
76 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
77 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
78 unsigned long iSeries_recal_tb = 0; 
79 static unsigned long first_settimeofday = 1;
80 #endif
81
82 /* The decrementer counts down by 128 every 128ns on a 601. */
83 #define DECREMENTER_COUNT_601   (1000000000 / HZ)
84
85 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
86
87 #ifdef CONFIG_PPC64
88 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
89 #else
90 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
91 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
92 #endif
93
94 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
95 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
96 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
97 unsigned long tb_ticks_per_sec;
98 u64 tb_to_xs;
99 unsigned tb_to_us;
100 unsigned long processor_freq;
101 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
102 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
103
104 u64 tb_to_ns_scale;
105 unsigned tb_to_ns_shift;
106
107 struct gettimeofday_struct do_gtod;
108
109 extern unsigned long wall_jiffies;
110
111 extern struct timezone sys_tz;
112 static long timezone_offset;
113
114 void ppc_adjtimex(void);
115
116 static unsigned adjusting_time = 0;
117
118 unsigned long ppc_proc_freq;
119 unsigned long ppc_tb_freq;
120
121 #ifdef CONFIG_PPC32     /* XXX for now */
122 #define boot_cpuid      0
123 #endif
124
125 u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
126 unsigned long tb_last_stamp;
127
128 /*
129  * Note that on ppc32 this only stores the bottom 32 bits of
130  * the timebase value, but that's enough to tell when a jiffy
131  * has passed.
132  */
133 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, last_jiffy);
134
135 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
136 {
137         /*
138          * update the rtc when needed, this should be performed on the
139          * right fraction of a second. Half or full second ?
140          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
141          * Note that this update is basically only used through 
142          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
143          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
144          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
145          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we 
146          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
147          * resolution timers and decoupling time management from timer
148          * interrupts. This is also wrong on the clocks
149          * which require being written at the half second boundary.
150          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
151          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
152          */
153         if (ppc_md.set_rtc_time && ntp_synced() &&
154             xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
155             abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ &&
156             jiffies - wall_jiffies == 1) {
157                 struct rtc_time tm;
158                 to_tm(xtime.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
159                 tm.tm_year -= 1900;
160                 tm.tm_mon -= 1;
161                 if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
162                         last_rtc_update = xtime.tv_sec + 1;
163                 else
164                         /* Try again one minute later */
165                         last_rtc_update += 60;
166         }
167 }
168
169 /*
170  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
171  */
172 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, u64 tb_val)
173 {
174         unsigned long sec, usec;
175         u64 tb_ticks, xsec;
176         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
177         u64 temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
178
179         /*
180          * These calculations are faster (gets rid of divides)
181          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
182          * The conversion to microseconds at the end is done
183          * without a divide (and in fact, without a multiply)
184          */
185         temp_varp = do_gtod.varp;
186         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
187         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
188         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
189         xsec = temp_stamp_xsec + mulhdu(tb_ticks, temp_tb_to_xs);
190         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
191         usec = (unsigned long)xsec & (XSEC_PER_SEC - 1);
192         usec = SCALE_XSEC(usec, 1000000);
193
194         tv->tv_sec = sec;
195         tv->tv_usec = usec;
196 }
197
198 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
199 {
200         if (__USE_RTC()) {
201                 /* do this the old way */
202                 unsigned long flags, seq;
203                 unsigned int sec, nsec, usec, lost;
204
205                 do {
206                         seq = read_seqbegin_irqsave(&xtime_lock, flags);
207                         sec = xtime.tv_sec;
208                         nsec = xtime.tv_nsec + tb_ticks_since(tb_last_stamp);
209                         lost = jiffies - wall_jiffies;
210                 } while (read_seqretry_irqrestore(&xtime_lock, seq, flags));
211                 usec = nsec / 1000 + lost * (1000000 / HZ);
212                 while (usec >= 1000000) {
213                         usec -= 1000000;
214                         ++sec;
215                 }
216                 tv->tv_sec = sec;
217                 tv->tv_usec = usec;
218                 return;
219         }
220         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
221 }
222
223 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
224
225 /* Synchronize xtime with do_gettimeofday */ 
226
227 static inline void timer_sync_xtime(unsigned long cur_tb)
228 {
229 #ifdef CONFIG_PPC64
230         /* why do we do this? */
231         struct timeval my_tv;
232
233         __do_gettimeofday(&my_tv, cur_tb);
234
235         if (xtime.tv_sec <= my_tv.tv_sec) {
236                 xtime.tv_sec = my_tv.tv_sec;
237                 xtime.tv_nsec = my_tv.tv_usec * 1000;
238         }
239 #endif
240 }
241
242 /*
243  * There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no
244  * lock is needed to access and use these values in
245  * do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a
246  * reasonable time elapses between changes, there will never
247  * be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute
248  * between updates.
249  */
250 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
251                                u64 new_tb_to_xs)
252 {
253         unsigned temp_idx;
254         struct gettimeofday_vars *temp_varp;
255
256         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
257         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
258
259         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
260         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
261         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
262         smp_mb();
263         do_gtod.varp = temp_varp;
264         do_gtod.var_idx = temp_idx;
265
266 #ifdef CONFIG_PPC64
267         /*
268          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
269          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
270          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
271          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
272          * the two values of tb_update_count match and are even then the
273          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
274          * loops back and reads them again until this criteria is met.
275          */
276         ++(systemcfg->tb_update_count);
277         smp_wmb();
278         systemcfg->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
279         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
280         systemcfg->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
281         smp_wmb();
282         ++(systemcfg->tb_update_count);
283 #endif
284 }
285
286 /*
287  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
288  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
289  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
290  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
291  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
292  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
293  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
294  * the syscall
295  */
296 static __inline__ void timer_recalc_offset(u64 cur_tb)
297 {
298         unsigned long offset;
299         u64 new_stamp_xsec;
300
301         if (__USE_RTC())
302                 return;
303         offset = cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
304         if ((offset & 0x80000000u) == 0)
305                 return;
306         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec
307                 + mulhdu(offset, do_gtod.varp->tb_to_xs);
308         update_gtod(cur_tb, new_stamp_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
309 }
310
311 #ifdef CONFIG_SMP
312 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
313 {
314         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
315
316         if (in_lock_functions(pc))
317                 return regs->link;
318
319         return pc;
320 }
321 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
322 #endif
323
324 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
325
326 /* 
327  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
328  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
329  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
330  */
331
332 static void iSeries_tb_recal(void)
333 {
334         struct div_result divres;
335         unsigned long titan, tb;
336         tb = get_tb();
337         titan = HvCallXm_loadTod();
338         if ( iSeries_recal_titan ) {
339                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
340                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
341                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
342                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
343                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
344                 char sign = '+';                
345                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
346                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
347
348                 if ( tick_diff < 0 ) {
349                         tick_diff = -tick_diff;
350                         sign = '-';
351                 }
352                 if ( tick_diff ) {
353                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
354                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
355                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
356                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
357                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
358                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
359                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
360                                 tb_to_xs = divres.result_low;
361                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
362                                 systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
363                                 systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
364                         }
365                         else {
366                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
367                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
368                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
369                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
370                         }
371                 }
372         }
373         iSeries_recal_titan = titan;
374         iSeries_recal_tb = tb;
375 }
376 #endif
377
378 /*
379  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
380  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
381  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
382  * decrementer is less than the current value in the hardware
383  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
384  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
385  * call will not be needed)
386  */
387
388 /*
389  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
390  * with interrupts disabled.
391  */
392 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
393 {
394         int next_dec;
395         int cpu = smp_processor_id();
396         unsigned long ticks;
397
398 #ifdef CONFIG_PPC32
399         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
400                 do_IRQ(regs);
401 #endif
402
403         irq_enter();
404
405         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
406
407 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
408         get_paca()->lppaca.int_dword.fields.decr_int = 0;
409 #endif
410
411         while ((ticks = tb_ticks_since(per_cpu(last_jiffy, cpu)))
412                >= tb_ticks_per_jiffy) {
413                 /* Update last_jiffy */
414                 per_cpu(last_jiffy, cpu) += tb_ticks_per_jiffy;
415                 /* Handle RTCL overflow on 601 */
416                 if (__USE_RTC() && per_cpu(last_jiffy, cpu) >= 1000000000)
417                         per_cpu(last_jiffy, cpu) -= 1000000000;
418
419                 /*
420                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
421                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
422                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
423                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
424                  * is the case.
425                  */
426                 if (!cpu_is_offline(cpu))
427                         update_process_times(user_mode(regs));
428
429                 /*
430                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
431                  * should have been fixed up by now.
432                  */
433                 if (cpu != boot_cpuid)
434                         continue;
435
436                 write_seqlock(&xtime_lock);
437                 tb_last_jiffy += tb_ticks_per_jiffy;
438                 tb_last_stamp = per_cpu(last_jiffy, cpu);
439                 timer_recalc_offset(tb_last_jiffy);
440                 do_timer(regs);
441                 timer_sync_xtime(tb_last_jiffy);
442                 timer_check_rtc();
443                 write_sequnlock(&xtime_lock);
444                 if (adjusting_time && (time_adjust == 0))
445                         ppc_adjtimex();
446         }
447         
448         next_dec = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
449         set_dec(next_dec);
450
451 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
452         if (hvlpevent_is_pending())
453                 process_hvlpevents(regs);
454 #endif
455
456 #ifdef CONFIG_PPC64
457         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
458         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
459                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
460                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
461         }
462 #endif
463
464         irq_exit();
465 }
466
467 void wakeup_decrementer(void)
468 {
469         int i;
470
471         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
472         /*
473          * We don't expect this to be called on a machine with a 601,
474          * so using get_tbl is fine.
475          */
476         tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
477         for_each_cpu(i)
478                 per_cpu(last_jiffy, i) = tb_last_stamp;
479 }
480
481 #ifdef CONFIG_SMP
482 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
483 {
484         int i;
485         unsigned long offset = tb_ticks_per_jiffy / max_cpus;
486         unsigned long previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
487
488         for_each_cpu(i) {
489                 if (i != boot_cpuid) {
490                         previous_tb += offset;
491                         per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
492                 }
493         }
494 }
495 #endif
496
497 /*
498  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
499  *
500  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
501  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
502  * are 64-bit unsigned numbers.
503  */
504 unsigned long long sched_clock(void)
505 {
506         if (__USE_RTC())
507                 return get_rtc();
508         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
509 }
510
511 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
512 {
513         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
514         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
515         unsigned long flags;
516         long int tb_delta;
517         u64 new_xsec, tb_delta_xs;
518
519         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
520                 return -EINVAL;
521
522         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
523
524         /*
525          * Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
526          * stepped under NTP, the RTC will be updated after STA_UNSYNC
527          * is cleared.  Tools like clock/hwclock either copy the RTC
528          * to the system time, in which case there is no point in writing
529          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
530          * settimeofday to perform this operation.
531          */
532 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
533         if (first_settimeofday) {
534                 iSeries_tb_recal();
535                 first_settimeofday = 0;
536         }
537 #endif
538         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
539         tb_delta += (jiffies - wall_jiffies) * tb_ticks_per_jiffy;
540         tb_delta_xs = mulhdu(tb_delta, do_gtod.varp->tb_to_xs);
541
542         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
543         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
544
545         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
546         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
547
548         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the 
549          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
550          */
551         last_rtc_update = new_sec - 658;
552
553         ntp_clear();
554
555         new_xsec = 0;
556         if (new_nsec != 0) {
557                 new_xsec = (u64)new_nsec * XSEC_PER_SEC;
558                 do_div(new_xsec, NSEC_PER_SEC);
559         }
560         new_xsec += (u64)new_sec * XSEC_PER_SEC - tb_delta_xs;
561         update_gtod(tb_last_jiffy, new_xsec, do_gtod.varp->tb_to_xs);
562
563 #ifdef CONFIG_PPC64
564         systemcfg->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
565         systemcfg->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
566 #endif
567
568         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
569         clock_was_set();
570         return 0;
571 }
572
573 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
574
575 void __init generic_calibrate_decr(void)
576 {
577         struct device_node *cpu;
578         unsigned int *fp;
579         int node_found;
580
581         /*
582          * The cpu node should have a timebase-frequency property
583          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
584          */
585         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
586
587         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
588         node_found = 0;
589         if (cpu != 0) {
590                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
591                                                   NULL);
592                 if (fp != 0) {
593                         node_found = 1;
594                         ppc_tb_freq = *fp;
595                 }
596         }
597         if (!node_found)
598                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
599                                 "(not found)\n");
600
601         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
602         node_found = 0;
603         if (cpu != 0) {
604                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
605                                                   NULL);
606                 if (fp != 0) {
607                         node_found = 1;
608                         ppc_proc_freq = *fp;
609                 }
610         }
611 #ifdef CONFIG_BOOKE
612         /* Set the time base to zero */
613         mtspr(SPRN_TBWL, 0);
614         mtspr(SPRN_TBWU, 0);
615
616         /* Clear any pending timer interrupts */
617         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
618
619         /* Enable decrementer interrupt */
620         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
621 #endif
622         if (!node_found)
623                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
624                                 "(not found)\n");
625
626         of_node_put(cpu);
627 }
628
629 unsigned long get_boot_time(void)
630 {
631         struct rtc_time tm;
632
633         if (ppc_md.get_boot_time)
634                 return ppc_md.get_boot_time();
635         if (!ppc_md.get_rtc_time)
636                 return 0;
637         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
638         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
639                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
640 }
641
642 /* This function is only called on the boot processor */
643 void __init time_init(void)
644 {
645         unsigned long flags;
646         unsigned long tm = 0;
647         struct div_result res;
648         u64 scale;
649         unsigned shift;
650
651         if (ppc_md.time_init != NULL)
652                 timezone_offset = ppc_md.time_init();
653
654         if (__USE_RTC()) {
655                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
656                 ppc_tb_freq = 1000000000;
657                 tb_last_stamp = get_rtcl();
658                 tb_last_jiffy = tb_last_stamp;
659         } else {
660                 /* Normal PowerPC with timebase register */
661                 ppc_md.calibrate_decr();
662                 printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
663                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
664                 printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
665                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
666                 tb_last_stamp = tb_last_jiffy = get_tb();
667         }
668
669         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
670         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
671         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
672         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
673         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
674         tb_to_xs = res.result_low;
675
676 #ifdef CONFIG_PPC64
677         get_paca()->default_decr = tb_ticks_per_jiffy;
678 #endif
679
680         /*
681          * Compute scale factor for sched_clock.
682          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
683          * which is the timebase frequency.
684          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
685          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
686          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
687          * giving us the scale factor and shift count to use in
688          * sched_clock().
689          */
690         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
691         scale = res.result_low;
692         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
693                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
694                 res.result_high >>= 1;
695         }
696         tb_to_ns_scale = scale;
697         tb_to_ns_shift = shift;
698
699 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
700         if (!piranha_simulator)
701 #endif
702                 tm = get_boot_time();
703
704         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
705         xtime.tv_sec = tm;
706         xtime.tv_nsec = 0;
707         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
708         do_gtod.var_idx = 0;
709         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
710         __get_cpu_var(last_jiffy) = tb_last_stamp;
711         do_gtod.varp->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
712         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
713         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
714         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
715 #ifdef CONFIG_PPC64
716         systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
717         systemcfg->tb_update_count = 0;
718         systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
719         systemcfg->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
720         systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
721 #endif
722
723         time_freq = 0;
724
725         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
726         if (timezone_offset) {
727                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
728                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
729                 xtime.tv_sec -= timezone_offset;
730         }
731
732         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
733         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
734                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
735         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
736
737         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
738         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
739 }
740
741 /* 
742  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
743  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized 
744  * with ntpd.
745  *
746  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to 
747  * adjust the frequency.
748  */
749
750 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
751
752 void ppc_adjtimex(void)
753 {
754 #ifdef CONFIG_PPC64
755         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec,
756                 new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
757         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
758         long delta_freq, ltemp;
759         struct div_result divres; 
760         unsigned long flags;
761         long singleshot_ppm = 0;
762
763         /*
764          * Compute parts per million frequency adjustment to
765          * accomplish the time adjustment implied by time_offset to be
766          * applied over the elapsed time indicated by time_constant.
767          * Use SHIFT_USEC to get it into the same units as
768          * time_freq.
769          */
770         if ( time_offset < 0 ) {
771                 ltemp = -time_offset;
772                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
773                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
774                 ltemp = -ltemp;
775         } else {
776                 ltemp = time_offset;
777                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
778                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
779         }
780         
781         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
782         if ( time_adjust ) {
783 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
784                 printk("ppc_adjtimex: ");
785                 if ( adjusting_time == 0 )
786                         printk("starting ");
787                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
788 #endif  
789         
790                 adjusting_time = 1;
791                 
792                 /*
793                  * Compute parts per million frequency adjustment
794                  * to match time_adjust
795                  */
796                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;  
797                 /*
798                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
799                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
800                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
801                  */
802                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
803                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */
804                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
805                 if ( time_adjust < 0 )
806                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
807         }
808         else {
809 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
810                 if ( adjusting_time )
811                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
812 #endif
813                 adjusting_time = 0;
814         }
815         
816         /* Add up all of the frequency adjustments */
817         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
818         
819         /*
820          * Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on
821          * the frequency adjustment
822          */
823         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
824         if ( delta_freq < 0 ) {
825                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
826                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
827         }
828         else {
829                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
830                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
831         }
832         
833 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
834         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
835         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
836 #endif
837
838         /*
839          * Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to
840          * microseconds) and a new value of stamp_xsec which is the
841          * time (in 1/2^20 second units) corresponding to
842          * tb_orig_stamp.  This new value of stamp_xsec compensates
843          * for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
844          * which guarantees that the current time remains the same.
845          */
846         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
847         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
848         div128_by_32(1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres);
849         new_tb_to_xs = divres.result_low;
850         new_xsec = mulhdu(tb_ticks, new_tb_to_xs);
851
852         old_xsec = mulhdu(tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs);
853         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
854
855         update_gtod(do_gtod.varp->tb_orig_stamp, new_stamp_xsec, new_tb_to_xs);
856
857         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
858 #endif /* CONFIG_PPC64 */
859 }
860
861
862 #define FEBRUARY        2
863 #define STARTOFTIME     1970
864 #define SECDAY          86400L
865 #define SECYR           (SECDAY * 365)
866 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
867                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
868 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
869 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
870
871 static int month_days[12] = {
872         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
873 };
874
875 /*
876  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
877  */
878 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
879 {
880         int leapsToDate;
881         int lastYear;
882         int day;
883         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
884
885         lastYear = tm->tm_year - 1;
886
887         /*
888          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
889          */
890         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
891
892         /*
893          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
894          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
895          *
896          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
897          */
898         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
899
900         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
901                    tm->tm_mday;
902
903         tm->tm_wday = day % 7;
904 }
905
906 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
907 {
908         register int    i;
909         register long   hms, day;
910
911         day = tim / SECDAY;
912         hms = tim % SECDAY;
913
914         /* Hours, minutes, seconds are easy */
915         tm->tm_hour = hms / 3600;
916         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
917         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
918
919         /* Number of years in days */
920         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
921                 day -= days_in_year(i);
922         tm->tm_year = i;
923
924         /* Number of months in days left */
925         if (leapyear(tm->tm_year))
926                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
927         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
928                 day -= days_in_month(i);
929         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
930         tm->tm_mon = i;
931
932         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
933         tm->tm_mday = day + 1;
934
935         /*
936          * Determine the day of week
937          */
938         GregorianDay(tm);
939 }
940
941 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
942 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
943  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
944  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
945  * is optimistic considering the stability of most processor clock
946  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
947  * is measured but does not harm.
948  */
949 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
950 {
951         unsigned mlt=0, tmp, err;
952         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
953          * but safe and compact method to find the multiplier.
954          */
955   
956         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
957                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
958                         mlt |= tmp;
959         }
960   
961         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
962          * A side effect of this is that if outscale is too large
963          * the returned value will be zero.
964          * Many corner cases have been checked and seem to work,
965          * some might have been forgotten in the test however.
966          */
967   
968         err = inscale * (mlt+1);
969         if (err <= inscale/2)
970                 mlt++;
971         return mlt;
972 }
973
974 /*
975  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
976  * result.
977  */
978 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
979                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
980 {
981         unsigned long a, b, c, d;
982         unsigned long w, x, y, z;
983         u64 ra, rb, rc;
984
985         a = dividend_high >> 32;
986         b = dividend_high & 0xffffffff;
987         c = dividend_low >> 32;
988         d = dividend_low & 0xffffffff;
989
990         w = a / divisor;
991         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
992
993         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
994         x = ra;
995
996         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
997         y = rb;
998
999         do_div(rc, divisor);
1000         z = rc;
1001
1002         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1003         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1004
1005 }