92650ccad2e1c215645a0e535e471e9f3e2958a0
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / arch / powerpc / kernel / time.c
1 /*
2  * Common time routines among all ppc machines.
3  *
4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
8  *
9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
13  * on SMP then, nap and doze are OK).
14  * 
15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
17  *
18  * TODO (not necessarily in this file):
19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
20  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
21  * against the Titan chip's clock.)
22  * - for astronomical applications: add a new function to get
23  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
24  * a new timestamp format and a good name.
25  *
26  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
27  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
28  *
29  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
30  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
31  *      as published by the Free Software Foundation; either version
32  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
33  */
34
35 #include <linux/errno.h>
36 #include <linux/module.h>
37 #include <linux/sched.h>
38 #include <linux/kernel.h>
39 #include <linux/param.h>
40 #include <linux/string.h>
41 #include <linux/mm.h>
42 #include <linux/interrupt.h>
43 #include <linux/timex.h>
44 #include <linux/kernel_stat.h>
45 #include <linux/time.h>
46 #include <linux/init.h>
47 #include <linux/profile.h>
48 #include <linux/cpu.h>
49 #include <linux/security.h>
50 #include <linux/percpu.h>
51 #include <linux/rtc.h>
52 #include <linux/jiffies.h>
53 #include <linux/posix-timers.h>
54 #include <linux/irq.h>
55
56 #include <asm/io.h>
57 #include <asm/processor.h>
58 #include <asm/nvram.h>
59 #include <asm/cache.h>
60 #include <asm/machdep.h>
61 #include <asm/uaccess.h>
62 #include <asm/time.h>
63 #include <asm/prom.h>
64 #include <asm/irq.h>
65 #include <asm/div64.h>
66 #include <asm/smp.h>
67 #include <asm/vdso_datapage.h>
68 #include <asm/firmware.h>
69 #include <asm/cputime.h>
70 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
71 #include <asm/iseries/it_lp_queue.h>
72 #include <asm/iseries/hv_call_xm.h>
73 #endif
74
75 /* powerpc clocksource/clockevent code */
76
77 #include <linux/clockchips.h>
78 #include <linux/clocksource.h>
79
80 static cycle_t rtc_read(void);
81 static struct clocksource clocksource_rtc = {
82         .name         = "rtc",
83         .rating       = 400,
84         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
85         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
86         .shift        = 22,
87         .mult         = 0,      /* To be filled in */
88         .read         = rtc_read,
89 };
90
91 static cycle_t timebase_read(void);
92 static struct clocksource clocksource_timebase = {
93         .name         = "timebase",
94         .rating       = 400,
95         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
96         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
97         .shift        = 22,
98         .mult         = 0,      /* To be filled in */
99         .read         = timebase_read,
100 };
101
102 #define DECREMENTER_MAX 0x7fffffff
103
104 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
105                                       struct clock_event_device *dev);
106 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
107                                  struct clock_event_device *dev);
108
109 static struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
110        .name           = "decrementer",
111        .rating         = 200,
112        .shift          = 16,
113        .mult           = 0,     /* To be filled in */
114        .irq            = 0,
115        .set_next_event = decrementer_set_next_event,
116        .set_mode       = decrementer_set_mode,
117        .features       = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT,
118 };
119
120 struct decrementer_clock {
121         struct clock_event_device event;
122         u64 next_tb;
123 };
124
125 static DEFINE_PER_CPU(struct decrementer_clock, decrementers);
126
127 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
128 static unsigned long __initdata iSeries_recal_titan;
129 static signed long __initdata iSeries_recal_tb;
130
131 /* Forward declaration is only needed for iSereis compiles */
132 static void __init clocksource_init(void);
133 #endif
134
135 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
136
137 #ifdef CONFIG_PPC64
138 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
139 #else
140 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
141 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
142 #endif
143
144 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
145 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
146 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
147 unsigned long tb_ticks_per_sec;
148 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
149 u64 tb_to_xs;
150 unsigned tb_to_us;
151
152 #define TICKLEN_SCALE   NTP_SCALE_SHIFT
153 static u64 last_tick_len;       /* units are ns / 2^TICKLEN_SCALE */
154 static u64 ticklen_to_xs;       /* 0.64 fraction */
155
156 /* If last_tick_len corresponds to about 1/HZ seconds, then
157    last_tick_len << TICKLEN_SHIFT will be about 2^63. */
158 #define TICKLEN_SHIFT   (63 - 30 - TICKLEN_SCALE + SHIFT_HZ)
159
160 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
161 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
162
163 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
164 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
165 static unsigned long boot_tb __read_mostly;
166
167 extern struct timezone sys_tz;
168 static long timezone_offset;
169
170 unsigned long ppc_proc_freq;
171 EXPORT_SYMBOL(ppc_proc_freq);
172 unsigned long ppc_tb_freq;
173
174 static u64 tb_last_jiffy __cacheline_aligned_in_smp;
175 static DEFINE_PER_CPU(u64, last_jiffy);
176
177 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING
178 /*
179  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
180  * jiffies, milliseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
181  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
182  */
183 u64 __cputime_jiffies_factor;
184 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
185 u64 __cputime_msec_factor;
186 EXPORT_SYMBOL(__cputime_msec_factor);
187 u64 __cputime_sec_factor;
188 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
189 u64 __cputime_clockt_factor;
190 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
191 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_last_delta);
192 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_scaled_last_delta);
193
194 static void calc_cputime_factors(void)
195 {
196         struct div_result res;
197
198         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
199         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
200         div128_by_32(1000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
201         __cputime_msec_factor = res.result_low;
202         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
203         __cputime_sec_factor = res.result_low;
204         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
205         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
206 }
207
208 /*
209  * Read the PURR on systems that have it, otherwise the timebase.
210  */
211 static u64 read_purr(void)
212 {
213         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
214                 return mfspr(SPRN_PURR);
215         return mftb();
216 }
217
218 /*
219  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the purr
220  */
221 static u64 read_spurr(u64 purr)
222 {
223         /*
224          * cpus without PURR won't have a SPURR
225          * We already know the former when we use this, so tell gcc
226          */
227         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR) && cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
228                 return mfspr(SPRN_SPURR);
229         return purr;
230 }
231
232 /*
233  * Account time for a transition between system, hard irq
234  * or soft irq state.
235  */
236 void account_system_vtime(struct task_struct *tsk)
237 {
238         u64 now, nowscaled, delta, deltascaled, sys_time;
239         unsigned long flags;
240
241         local_irq_save(flags);
242         now = read_purr();
243         nowscaled = read_spurr(now);
244         delta = now - get_paca()->startpurr;
245         deltascaled = nowscaled - get_paca()->startspurr;
246         get_paca()->startpurr = now;
247         get_paca()->startspurr = nowscaled;
248         if (!in_interrupt()) {
249                 /* deltascaled includes both user and system time.
250                  * Hence scale it based on the purr ratio to estimate
251                  * the system time */
252                 sys_time = get_paca()->system_time;
253                 if (get_paca()->user_time)
254                         deltascaled = deltascaled * sys_time /
255                              (sys_time + get_paca()->user_time);
256                 delta += sys_time;
257                 get_paca()->system_time = 0;
258         }
259         account_system_time(tsk, 0, delta, deltascaled);
260         per_cpu(cputime_last_delta, smp_processor_id()) = delta;
261         per_cpu(cputime_scaled_last_delta, smp_processor_id()) = deltascaled;
262         local_irq_restore(flags);
263 }
264
265 /*
266  * Transfer the user and system times accumulated in the paca
267  * by the exception entry and exit code to the generic process
268  * user and system time records.
269  * Must be called with interrupts disabled.
270  */
271 void account_process_tick(struct task_struct *tsk, int user_tick)
272 {
273         cputime_t utime, utimescaled;
274
275         utime = get_paca()->user_time;
276         get_paca()->user_time = 0;
277         utimescaled = cputime_to_scaled(utime);
278         account_user_time(tsk, utime, utimescaled);
279 }
280
281 /*
282  * Stuff for accounting stolen time.
283  */
284 struct cpu_purr_data {
285         int     initialized;                    /* thread is running */
286         u64     tb;                     /* last TB value read */
287         u64     purr;                   /* last PURR value read */
288         u64     spurr;                  /* last SPURR value read */
289 };
290
291 /*
292  * Each entry in the cpu_purr_data array is manipulated only by its
293  * "owner" cpu -- usually in the timer interrupt but also occasionally
294  * in process context for cpu online.  As long as cpus do not touch
295  * each others' cpu_purr_data, disabling local interrupts is
296  * sufficient to serialize accesses.
297  */
298 static DEFINE_PER_CPU(struct cpu_purr_data, cpu_purr_data);
299
300 static void snapshot_tb_and_purr(void *data)
301 {
302         unsigned long flags;
303         struct cpu_purr_data *p = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
304
305         local_irq_save(flags);
306         p->tb = get_tb_or_rtc();
307         p->purr = mfspr(SPRN_PURR);
308         wmb();
309         p->initialized = 1;
310         local_irq_restore(flags);
311 }
312
313 /*
314  * Called during boot when all cpus have come up.
315  */
316 void snapshot_timebases(void)
317 {
318         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
319                 return;
320         on_each_cpu(snapshot_tb_and_purr, NULL, 1);
321 }
322
323 /*
324  * Must be called with interrupts disabled.
325  */
326 void calculate_steal_time(void)
327 {
328         u64 tb, purr;
329         s64 stolen;
330         struct cpu_purr_data *pme;
331
332         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
333         if (!pme->initialized)
334                 return;         /* !CPU_FTR_PURR or early in early boot */
335         tb = mftb();
336         purr = mfspr(SPRN_PURR);
337         stolen = (tb - pme->tb) - (purr - pme->purr);
338         if (stolen > 0)
339                 account_steal_time(current, stolen);
340         pme->tb = tb;
341         pme->purr = purr;
342 }
343
344 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
345 /*
346  * Must be called before the cpu is added to the online map when
347  * a cpu is being brought up at runtime.
348  */
349 static void snapshot_purr(void)
350 {
351         struct cpu_purr_data *pme;
352         unsigned long flags;
353
354         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
355                 return;
356         local_irq_save(flags);
357         pme = &__get_cpu_var(cpu_purr_data);
358         pme->tb = mftb();
359         pme->purr = mfspr(SPRN_PURR);
360         pme->initialized = 1;
361         local_irq_restore(flags);
362 }
363
364 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
365
366 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING */
367 #define calc_cputime_factors()
368 #define calculate_steal_time()          do { } while (0)
369 #endif
370
371 #if !(defined(CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING) && defined(CONFIG_PPC_SPLPAR))
372 #define snapshot_purr()                 do { } while (0)
373 #endif
374
375 /*
376  * Called when a cpu comes up after the system has finished booting,
377  * i.e. as a result of a hotplug cpu action.
378  */
379 void snapshot_timebase(void)
380 {
381         __get_cpu_var(last_jiffy) = get_tb_or_rtc();
382         snapshot_purr();
383 }
384
385 void __delay(unsigned long loops)
386 {
387         unsigned long start;
388         int diff;
389
390         if (__USE_RTC()) {
391                 start = get_rtcl();
392                 do {
393                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
394                         diff = get_rtcl() - start;
395                         if (diff < 0)
396                                 diff += 1000000000;
397                 } while (diff < loops);
398         } else {
399                 start = get_tbl();
400                 while (get_tbl() - start < loops)
401                         HMT_low();
402                 HMT_medium();
403         }
404 }
405 EXPORT_SYMBOL(__delay);
406
407 void udelay(unsigned long usecs)
408 {
409         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
410 }
411 EXPORT_SYMBOL(udelay);
412
413 static inline void update_gtod(u64 new_tb_stamp, u64 new_stamp_xsec,
414                                u64 new_tb_to_xs)
415 {
416         /*
417          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
418          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
419          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
420          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
421          * the two values of tb_update_count match and are even then the
422          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
423          * loops back and reads them again until this criteria is met.
424          * We expect the caller to have done the first increment of
425          * vdso_data->tb_update_count already.
426          */
427         vdso_data->tb_orig_stamp = new_tb_stamp;
428         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
429         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
430         vdso_data->wtom_clock_sec = wall_to_monotonic.tv_sec;
431         vdso_data->wtom_clock_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec;
432         vdso_data->stamp_xtime = xtime;
433         smp_wmb();
434         ++(vdso_data->tb_update_count);
435 }
436
437 #ifdef CONFIG_SMP
438 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
439 {
440         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
441
442         if (in_lock_functions(pc))
443                 return regs->link;
444
445         return pc;
446 }
447 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
448 #endif
449
450 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
451
452 /* 
453  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
454  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
455  * returned by the service processor for the timebase frequency.  
456  */
457
458 static int __init iSeries_tb_recal(void)
459 {
460         struct div_result divres;
461         unsigned long titan, tb;
462
463         /* Make sure we only run on iSeries */
464         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
465                 return -ENODEV;
466
467         tb = get_tb();
468         titan = HvCallXm_loadTod();
469         if ( iSeries_recal_titan ) {
470                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
471                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
472                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
473                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
474                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
475                 char sign = '+';                
476                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
477                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
478
479                 if ( tick_diff < 0 ) {
480                         tick_diff = -tick_diff;
481                         sign = '-';
482                 }
483                 if ( tick_diff ) {
484                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
485                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
486                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
487                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
488                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
489                                 calc_cputime_factors();
490                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
491                                 tb_to_xs = divres.result_low;
492                                 vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
493                                 vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
494                         }
495                         else {
496                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
497                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
498                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
499                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
500                         }
501                 }
502         }
503         iSeries_recal_titan = titan;
504         iSeries_recal_tb = tb;
505
506         /* Called here as now we know accurate values for the timebase */
507         clocksource_init();
508         return 0;
509 }
510 late_initcall(iSeries_tb_recal);
511
512 /* Called from platform early init */
513 void __init iSeries_time_init_early(void)
514 {
515         iSeries_recal_tb = get_tb();
516         iSeries_recal_titan = HvCallXm_loadTod();
517 }
518 #endif /* CONFIG_PPC_ISERIES */
519
520 /*
521  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
522  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
523  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
524  * decrementer is less than the current value in the hardware
525  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
526  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
527  * call will not be needed)
528  */
529
530 /*
531  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
532  * with interrupts disabled.
533  */
534 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
535 {
536         struct pt_regs *old_regs;
537         struct decrementer_clock *decrementer =  &__get_cpu_var(decrementers);
538         struct clock_event_device *evt = &decrementer->event;
539         u64 now;
540
541         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
542          * some CPUs will continuue to take decrementer exceptions */
543         set_dec(DECREMENTER_MAX);
544
545 #ifdef CONFIG_PPC32
546         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
547                 do_IRQ(regs);
548 #endif
549
550         now = get_tb_or_rtc();
551         if (now < decrementer->next_tb) {
552                 /* not time for this event yet */
553                 now = decrementer->next_tb - now;
554                 if (now <= DECREMENTER_MAX)
555                         set_dec((int)now);
556                 return;
557         }
558         old_regs = set_irq_regs(regs);
559         irq_enter();
560
561         calculate_steal_time();
562
563 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
564         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
565                 get_lppaca()->int_dword.fields.decr_int = 0;
566 #endif
567
568         if (evt->event_handler)
569                 evt->event_handler(evt);
570
571 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
572         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES) && hvlpevent_is_pending())
573                 process_hvlpevents();
574 #endif
575
576 #ifdef CONFIG_PPC64
577         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
578         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
579                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
580                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
581         }
582 #endif
583
584         irq_exit();
585         set_irq_regs(old_regs);
586 }
587
588 void wakeup_decrementer(void)
589 {
590         unsigned long ticks;
591
592         /*
593          * The timebase gets saved on sleep and restored on wakeup,
594          * so all we need to do is to reset the decrementer.
595          */
596         ticks = tb_ticks_since(__get_cpu_var(last_jiffy));
597         if (ticks < tb_ticks_per_jiffy)
598                 ticks = tb_ticks_per_jiffy - ticks;
599         else
600                 ticks = 1;
601         set_dec(ticks);
602 }
603
604 #ifdef CONFIG_SUSPEND
605 void generic_suspend_disable_irqs(void)
606 {
607         preempt_disable();
608
609         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
610          * with suspending.
611          */
612
613         set_dec(0x7fffffff);
614         local_irq_disable();
615         set_dec(0x7fffffff);
616 }
617
618 void generic_suspend_enable_irqs(void)
619 {
620         wakeup_decrementer();
621
622         local_irq_enable();
623         preempt_enable();
624 }
625
626 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
627 void arch_suspend_disable_irqs(void)
628 {
629         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
630                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
631         generic_suspend_disable_irqs();
632 }
633
634 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
635 void arch_suspend_enable_irqs(void)
636 {
637         generic_suspend_enable_irqs();
638         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
639                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
640 }
641 #endif
642
643 #ifdef CONFIG_SMP
644 void __init smp_space_timers(unsigned int max_cpus)
645 {
646         int i;
647         u64 previous_tb = per_cpu(last_jiffy, boot_cpuid);
648
649         /* make sure tb > per_cpu(last_jiffy, cpu) for all cpus always */
650         previous_tb -= tb_ticks_per_jiffy;
651
652         for_each_possible_cpu(i) {
653                 if (i == boot_cpuid)
654                         continue;
655                 per_cpu(last_jiffy, i) = previous_tb;
656         }
657 }
658 #endif
659
660 /*
661  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
662  *
663  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
664  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
665  * are 64-bit unsigned numbers.
666  */
667 unsigned long long sched_clock(void)
668 {
669         if (__USE_RTC())
670                 return get_rtc();
671         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
672 }
673
674 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
675 {
676         struct device_node *cpu;
677         const unsigned int *fp;
678         int found = 0;
679
680         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
681         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
682
683         if (cpu) {
684                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
685                 if (fp) {
686                         found = 1;
687                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
688                 }
689
690                 of_node_put(cpu);
691         }
692
693         return found;
694 }
695
696 void __init generic_calibrate_decr(void)
697 {
698         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
699
700         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
701             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
702
703                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
704                                 "(not found)\n");
705         }
706
707         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
708
709         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
710             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
711
712                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
713                                 "(not found)\n");
714         }
715
716 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
717         /* Clear any pending timer interrupts */
718         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
719
720         /* Enable decrementer interrupt */
721         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
722 #endif
723 }
724
725 int update_persistent_clock(struct timespec now)
726 {
727         struct rtc_time tm;
728
729         if (!ppc_md.set_rtc_time)
730                 return 0;
731
732         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
733         tm.tm_year -= 1900;
734         tm.tm_mon -= 1;
735
736         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
737 }
738
739 unsigned long read_persistent_clock(void)
740 {
741         struct rtc_time tm;
742         static int first = 1;
743
744         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
745         if (first) {
746                 first = 0;
747                 if (ppc_md.time_init)
748                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
749
750                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
751                 if (ppc_md.get_boot_time)
752                         return ppc_md.get_boot_time() -timezone_offset;
753         }
754         if (!ppc_md.get_rtc_time)
755                 return 0;
756         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
757         return mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
758                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
759 }
760
761 /* clocksource code */
762 static cycle_t rtc_read(void)
763 {
764         return (cycle_t)get_rtc();
765 }
766
767 static cycle_t timebase_read(void)
768 {
769         return (cycle_t)get_tb();
770 }
771
772 void update_vsyscall(struct timespec *wall_time, struct clocksource *clock)
773 {
774         u64 t2x, stamp_xsec;
775
776         if (clock != &clocksource_timebase)
777                 return;
778
779         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
780         ++vdso_data->tb_update_count;
781         smp_mb();
782
783         /* XXX this assumes clock->shift == 22 */
784         /* 4611686018 ~= 2^(20+64-22) / 1e9 */
785         t2x = (u64) clock->mult * 4611686018ULL;
786         stamp_xsec = (u64) xtime.tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
787         do_div(stamp_xsec, 1000000000);
788         stamp_xsec += (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
789         update_gtod(clock->cycle_last, stamp_xsec, t2x);
790 }
791
792 void update_vsyscall_tz(void)
793 {
794         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
795         ++vdso_data->tb_update_count;
796         smp_mb();
797         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
798         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
799         smp_mb();
800         ++vdso_data->tb_update_count;
801 }
802
803 static void __init clocksource_init(void)
804 {
805         struct clocksource *clock;
806
807         if (__USE_RTC())
808                 clock = &clocksource_rtc;
809         else
810                 clock = &clocksource_timebase;
811
812         clock->mult = clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec, clock->shift);
813
814         if (clocksource_register(clock)) {
815                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
816                        clock->name);
817                 return;
818         }
819
820         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
821                clock->name, clock->mult, clock->shift);
822 }
823
824 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
825                                       struct clock_event_device *dev)
826 {
827         __get_cpu_var(decrementers).next_tb = get_tb_or_rtc() + evt;
828         set_dec(evt);
829         return 0;
830 }
831
832 static void decrementer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
833                                  struct clock_event_device *dev)
834 {
835         if (mode != CLOCK_EVT_MODE_ONESHOT)
836                 decrementer_set_next_event(DECREMENTER_MAX, dev);
837 }
838
839 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
840 {
841         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu).event;
842
843         *dec = decrementer_clockevent;
844         dec->cpumask = cpumask_of_cpu(cpu);
845
846         printk(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%lx] shift[%d] cpu[%d]\n",
847                dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
848
849         clockevents_register_device(dec);
850 }
851
852 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
853 {
854         int cpu = smp_processor_id();
855
856         decrementer_clockevent.mult = div_sc(ppc_tb_freq, NSEC_PER_SEC,
857                                              decrementer_clockevent.shift);
858         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
859                 clockevent_delta2ns(DECREMENTER_MAX, &decrementer_clockevent);
860         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
861                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
862
863         register_decrementer_clockevent(cpu);
864 }
865
866 void secondary_cpu_time_init(void)
867 {
868         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
869          * call here ! */
870         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
871 }
872
873 /* This function is only called on the boot processor */
874 void __init time_init(void)
875 {
876         unsigned long flags;
877         struct div_result res;
878         u64 scale, x;
879         unsigned shift;
880
881         if (__USE_RTC()) {
882                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
883                 ppc_tb_freq = 1000000000;
884                 tb_last_jiffy = get_rtcl();
885         } else {
886                 /* Normal PowerPC with timebase register */
887                 ppc_md.calibrate_decr();
888                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
889                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
890                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
891                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
892                 tb_last_jiffy = get_tb();
893         }
894
895         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
896         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
897         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
898         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
899         calc_cputime_factors();
900
901         /*
902          * Calculate the length of each tick in ns.  It will not be
903          * exactly 1e9/HZ unless ppc_tb_freq is divisible by HZ.
904          * We compute 1e9 * tb_ticks_per_jiffy / ppc_tb_freq,
905          * rounded up.
906          */
907         x = (u64) NSEC_PER_SEC * tb_ticks_per_jiffy + ppc_tb_freq - 1;
908         do_div(x, ppc_tb_freq);
909         tick_nsec = x;
910         last_tick_len = x << TICKLEN_SCALE;
911
912         /*
913          * Compute ticklen_to_xs, which is a factor which gets multiplied
914          * by (last_tick_len << TICKLEN_SHIFT) to get a tb_to_xs value.
915          * It is computed as:
916          * ticklen_to_xs = 2^N / (tb_ticks_per_jiffy * 1e9)
917          * where N = 64 + 20 - TICKLEN_SCALE - TICKLEN_SHIFT
918          * which turns out to be N = 51 - SHIFT_HZ.
919          * This gives the result as a 0.64 fixed-point fraction.
920          * That value is reduced by an offset amounting to 1 xsec per
921          * 2^31 timebase ticks to avoid problems with time going backwards
922          * by 1 xsec when we do timer_recalc_offset due to losing the
923          * fractional xsec.  That offset is equal to ppc_tb_freq/2^51
924          * since there are 2^20 xsec in a second.
925          */
926         div128_by_32((1ULL << 51) - ppc_tb_freq, 0,
927                      tb_ticks_per_jiffy << SHIFT_HZ, &res);
928         div128_by_32(res.result_high, res.result_low, NSEC_PER_SEC, &res);
929         ticklen_to_xs = res.result_low;
930
931         /* Compute tb_to_xs from tick_nsec */
932         tb_to_xs = mulhdu(last_tick_len << TICKLEN_SHIFT, ticklen_to_xs);
933
934         /*
935          * Compute scale factor for sched_clock.
936          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
937          * which is the timebase frequency.
938          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
939          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
940          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
941          * giving us the scale factor and shift count to use in
942          * sched_clock().
943          */
944         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
945         scale = res.result_low;
946         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
947                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
948                 res.result_high >>= 1;
949         }
950         tb_to_ns_scale = scale;
951         tb_to_ns_shift = shift;
952         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
953         boot_tb = get_tb_or_rtc();
954
955         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
956
957         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
958         if (timezone_offset) {
959                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
960                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
961         }
962
963         vdso_data->tb_orig_stamp = tb_last_jiffy;
964         vdso_data->tb_update_count = 0;
965         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
966         vdso_data->stamp_xsec = (u64) xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
967         vdso_data->tb_to_xs = tb_to_xs;
968
969         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
970
971         /* Register the clocksource, if we're not running on iSeries */
972         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_ISERIES))
973                 clocksource_init();
974
975         init_decrementer_clockevent();
976 }
977
978
979 #define FEBRUARY        2
980 #define STARTOFTIME     1970
981 #define SECDAY          86400L
982 #define SECYR           (SECDAY * 365)
983 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
984                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
985 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
986 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
987
988 static int month_days[12] = {
989         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
990 };
991
992 /*
993  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
994  */
995 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
996 {
997         int leapsToDate;
998         int lastYear;
999         int day;
1000         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
1001
1002         lastYear = tm->tm_year - 1;
1003
1004         /*
1005          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
1006          */
1007         leapsToDate = lastYear / 4 - lastYear / 100 + lastYear / 400;
1008
1009         /*
1010          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
1011          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
1012          *
1013          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 was
1014          */
1015         day = tm->tm_mon > 2 && leapyear(tm->tm_year);
1016
1017         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
1018                    tm->tm_mday;
1019
1020         tm->tm_wday = day % 7;
1021 }
1022
1023 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1024 {
1025         register int    i;
1026         register long   hms, day;
1027
1028         day = tim / SECDAY;
1029         hms = tim % SECDAY;
1030
1031         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1032         tm->tm_hour = hms / 3600;
1033         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1034         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1035
1036         /* Number of years in days */
1037         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1038                 day -= days_in_year(i);
1039         tm->tm_year = i;
1040
1041         /* Number of months in days left */
1042         if (leapyear(tm->tm_year))
1043                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1044         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1045                 day -= days_in_month(i);
1046         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1047         tm->tm_mon = i;
1048
1049         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1050         tm->tm_mday = day + 1;
1051
1052         /*
1053          * Determine the day of week
1054          */
1055         GregorianDay(tm);
1056 }
1057
1058 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
1059 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
1060  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
1061  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
1062  * is optimistic considering the stability of most processor clock
1063  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
1064  * is measured but does not harm.
1065  */
1066 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale)
1067 {
1068         unsigned mlt=0, tmp, err;
1069         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
1070          * but safe and compact method to find the multiplier.
1071          */
1072   
1073         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
1074                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale)
1075                         mlt |= tmp;
1076         }
1077   
1078         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
1079          * A side effect of this is that if outscale is too large
1080          * the returned value will be zero.
1081          * Many corner cases have been checked and seem to work,
1082          * some might have been forgotten in the test however.
1083          */
1084   
1085         err = inscale * (mlt+1);
1086         if (err <= inscale/2)
1087                 mlt++;
1088         return mlt;
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1093  * result.
1094  */
1095 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1096                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1097 {
1098         unsigned long a, b, c, d;
1099         unsigned long w, x, y, z;
1100         u64 ra, rb, rc;
1101
1102         a = dividend_high >> 32;
1103         b = dividend_high & 0xffffffff;
1104         c = dividend_low >> 32;
1105         d = dividend_low & 0xffffffff;
1106
1107         w = a / divisor;
1108         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1109
1110         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1111         x = ra;
1112
1113         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1114         y = rb;
1115
1116         do_div(rc, divisor);
1117         z = rc;
1118
1119         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1120         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1121
1122 }