arch/powerpc/kernel/time.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Common time routines among all ppc machines.
   4  *
   5  * Written by Cort Dougan ([email protected]) to merge
   6  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
   7  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek ([email protected]).
   8  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan ([email protected])
   9  *
  10  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert ([email protected])
  11  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
  12  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
  13  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
  14  * on SMP then, nap and doze are OK).
  15  *
  16  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
  17  * xtime (which required locks for consistency). ([email protected])
  18  *
  19  * TODO (not necessarily in this file):
  20  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
  21  * measurement at boot time.
  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
  30 #include <linux/errno.h>
  31 #include <linux/export.h>
  32 #include <linux/sched.h>
  33 #include <linux/sched/clock.h>
  34 #include <linux/kernel.h>
  35 #include <linux/param.h>
  36 #include <linux/string.h>
  37 #include <linux/mm.h>
  38 #include <linux/interrupt.h>
  39 #include <linux/timex.h>
  40 #include <linux/kernel_stat.h>
  41 #include <linux/time.h>
  42 #include <linux/init.h>
  43 #include <linux/profile.h>
  44 #include <linux/cpu.h>
  45 #include <linux/security.h>
  46 #include <linux/percpu.h>
  47 #include <linux/rtc.h>
  48 #include <linux/jiffies.h>
  49 #include <linux/posix-timers.h>
  50 #include <linux/irq.h>
  51 #include <linux/delay.h>
  52 #include <linux/irq_work.h>
  53 #include <linux/of_clk.h>
  54 #include <linux/suspend.h>
  55 #include <linux/sched/cputime.h>
  56 #include <linux/processor.h>
  57 #include <asm/trace.h>
  58
  59 #include <asm/io.h>
  60 #include <asm/nvram.h>
  61 #include <asm/cache.h>
  62 #include <asm/machdep.h>
  63 #include <linux/uaccess.h>
  64 #include <asm/time.h>
  65 #include <asm/prom.h>
  66 #include <asm/irq.h>
  67 #include <asm/div64.h>
  68 #include <asm/smp.h>
  69 #include <asm/vdso_datapage.h>
  70 #include <asm/firmware.h>
  71 #include <asm/asm-prototypes.h>
  72
  73 /* powerpc clocksource/clockevent code */
  74
  75 #include <linux/clockchips.h>
  76 #include <linux/timekeeper_internal.h>
  77
  78 static u64 rtc_read(struct clocksource *);
  79 static struct clocksource clocksource_rtc = {
  80         .name         = "rtc",
  81         .rating       = 400,
  82         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  83         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  84         .read         = rtc_read,
  85 };
  86
  87 static u64 timebase_read(struct clocksource *);
  88 static struct clocksource clocksource_timebase = {
  89         .name         = "timebase",
  90         .rating       = 400,
  91         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  92         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  93         .read         = timebase_read,
  94 };
  95
  96 #define DECREMENTER_DEFAULT_MAX 0x7FFFFFFF
  97 u64 decrementer_max = DECREMENTER_DEFAULT_MAX;
  98
  99 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 100                                       struct clock_event_device *dev);
 101 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *evt);
 102
 103 struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
 104         .name                   = "decrementer",
 105         .rating                 = 200,
 106         .irq                    = 0,
 107         .set_next_event         = decrementer_set_next_event,
 108         .set_state_oneshot_stopped = decrementer_shutdown,
 109         .set_state_shutdown     = decrementer_shutdown,
 110         .tick_resume            = decrementer_shutdown,
 111         .features               = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
 112                                   CLOCK_EVT_FEAT_C3STOP,
 113 };
 114 EXPORT_SYMBOL(decrementer_clockevent);
 115
 116 DEFINE_PER_CPU(u64, decrementers_next_tb);
 117 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, decrementers);
 118
 119 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
 120
 121 #ifdef CONFIG_PPC64
 122 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
 123 #else
 124 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
 125 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
 126 #endif
 127
 128 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
 129 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
 130 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
 131 unsigned long tb_ticks_per_sec;
 132 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
 133
 134 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
 135 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
 136
 137 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
 138 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
 139 static u64 boot_tb __read_mostly;
 140
 141 extern struct timezone sys_tz;
 142 static long timezone_offset;
 143
 144 unsigned long ppc_proc_freq;
 145 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_proc_freq);
 146 unsigned long ppc_tb_freq;
 147 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_tb_freq);
 148
 149 bool tb_invalid;
 150
 151 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 152 /*
 153  * Factor for converting from cputime_t (timebase ticks) to
 154  * microseconds. This is stored as 0.64 fixed-point binary fraction.
 155  */
 156 u64 __cputime_usec_factor;
 157 EXPORT_SYMBOL(__cputime_usec_factor);
 158
 159 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 160 void (*dtl_consumer)(struct dtl_entry *, u64);
 161 #endif
 162
 163 static void calc_cputime_factors(void)
 164 {
 165         struct div_result res;
 166
 167         div128_by_32(1000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 168         __cputime_usec_factor = res.result_low;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the PURR,
 173  * or if that doesn't exist return the timebase value passed in.
 174  */
 175 static inline unsigned long read_spurr(unsigned long tb)
 176 {
 177         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
 178                 return mfspr(SPRN_SPURR);
 179         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 180                 return mfspr(SPRN_PURR);
 181         return tb;
 182 }
 183
 184 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 185
 186 #include <asm/dtl.h>
 187
 188 /*
 189  * Scan the dispatch trace log and count up the stolen time.
 190  * Should be called with interrupts disabled.
 191  */
 192 static u64 scan_dispatch_log(u64 stop_tb)
 193 {
 194         u64 i = local_paca->dtl_ridx;
 195         struct dtl_entry *dtl = local_paca->dtl_curr;
 196         struct dtl_entry *dtl_end = local_paca->dispatch_log_end;
 197         struct lppaca *vpa = local_paca->lppaca_ptr;
 198         u64 tb_delta;
 199         u64 stolen = 0;
 200         u64 dtb;
 201
 202         if (!dtl)
 203                 return 0;
 204
 205         if (i == be64_to_cpu(vpa->dtl_idx))
 206                 return 0;
 207         while (i < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 208                 dtb = be64_to_cpu(dtl->timebase);
 209                 tb_delta = be32_to_cpu(dtl->enqueue_to_dispatch_time) +
 210                         be32_to_cpu(dtl->ready_to_enqueue_time);
 211                 barrier();
 212                 if (i + N_DISPATCH_LOG < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 213                         /* buffer has overflowed */
 214                         i = be64_to_cpu(vpa->dtl_idx) - N_DISPATCH_LOG;
 215                         dtl = local_paca->dispatch_log + (i % N_DISPATCH_LOG);
 216                         continue;
 217                 }
 218                 if (dtb > stop_tb)
 219                         break;
 220                 if (dtl_consumer)
 221                         dtl_consumer(dtl, i);
 222                 stolen += tb_delta;
 223                 ++i;
 224                 ++dtl;
 225                 if (dtl == dtl_end)
 226                         dtl = local_paca->dispatch_log;
 227         }
 228         local_paca->dtl_ridx = i;
 229         local_paca->dtl_curr = dtl;
 230         return stolen;
 231 }
 232
 233 /*
 234  * Accumulate stolen time by scanning the dispatch trace log.
 235  * Called on entry from user mode.
 236  */
 237 void notrace accumulate_stolen_time(void)
 238 {
 239         u64 sst, ust;
 240         unsigned long save_irq_soft_mask = irq_soft_mask_return();
 241         struct cpu_accounting_data *acct = &local_paca->accounting;
 242
 243         /* We are called early in the exception entry, before
 244          * soft/hard_enabled are sync'ed to the expected state
 245          * for the exception. We are hard disabled but the PACA
 246          * needs to reflect that so various debug stuff doesn't
 247          * complain
 248          */
 249         irq_soft_mask_set(IRQS_DISABLED);
 250
 251         sst = scan_dispatch_log(acct->starttime_user);
 252         ust = scan_dispatch_log(acct->starttime);
 253         acct->stime -= sst;
 254         acct->utime -= ust;
 255         acct->steal_time += ust + sst;
 256
 257         irq_soft_mask_set(save_irq_soft_mask);
 258 }
 259
 260 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 261 {
 262         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR))
 263                 return 0;
 264
 265         if (get_paca()->dtl_ridx != be64_to_cpu(get_lppaca()->dtl_idx))
 266                 return scan_dispatch_log(stop_tb);
 267
 268         return 0;
 269 }
 270
 271 #else /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 272 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 273 {
 274         return 0;
 275 }
 276
 277 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 278
 279 /*
 280  * Account time for a transition between system, hard irq
 281  * or soft irq state.
 282  */
 283 static unsigned long vtime_delta_scaled(struct cpu_accounting_data *acct,
 284                                         unsigned long now, unsigned long stime)
 285 {
 286         unsigned long stime_scaled = 0;
 287 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_SCALED_CPUTIME
 288         unsigned long nowscaled, deltascaled;
 289         unsigned long utime, utime_scaled;
 290
 291         nowscaled = read_spurr(now);
 292         deltascaled = nowscaled - acct->startspurr;
 293         acct->startspurr = nowscaled;
 294         utime = acct->utime - acct->utime_sspurr;
 295         acct->utime_sspurr = acct->utime;
 296
 297         /*
 298          * Because we don't read the SPURR on every kernel entry/exit,
 299          * deltascaled includes both user and system SPURR ticks.
 300          * Apportion these ticks to system SPURR ticks and user
 301          * SPURR ticks in the same ratio as the system time (delta)
 302          * and user time (udelta) values obtained from the timebase
 303          * over the same interval.  The system ticks get accounted here;
 304          * the user ticks get saved up in paca->user_time_scaled to be
 305          * used by account_process_tick.
 306          */
 307         stime_scaled = stime;
 308         utime_scaled = utime;
 309         if (deltascaled != stime + utime) {
 310                 if (utime) {
 311                         stime_scaled = deltascaled * stime / (stime + utime);
 312                         utime_scaled = deltascaled - stime_scaled;
 313                 } else {
 314                         stime_scaled = deltascaled;
 315                 }
 316         }
 317         acct->utime_scaled += utime_scaled;
 318 #endif
 319
 320         return stime_scaled;
 321 }
 322
 323 static unsigned long vtime_delta(struct task_struct *tsk,
 324                                  unsigned long *stime_scaled,
 325                                  unsigned long *steal_time)
 326 {
 327         unsigned long now, stime;
 328         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 329
 330         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 331
 332         now = mftb();
 333         stime = now - acct->starttime;
 334         acct->starttime = now;
 335
 336         *stime_scaled = vtime_delta_scaled(acct, now, stime);
 337
 338         *steal_time = calculate_stolen_time(now);
 339
 340         return stime;
 341 }
 342
 343 void vtime_account_kernel(struct task_struct *tsk)
 344 {
 345         unsigned long stime, stime_scaled, steal_time;
 346         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 347
 348         stime = vtime_delta(tsk, &stime_scaled, &steal_time);
 349
 350         stime -= min(stime, steal_time);
 351         acct->steal_time += steal_time;
 352
 353         if ((tsk->flags & PF_VCPU) && !irq_count()) {
 354                 acct->gtime += stime;
 355 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_SCALED_CPUTIME
 356                 acct->utime_scaled += stime_scaled;
 357 #endif
 358         } else {
 359                 if (hardirq_count())
 360                         acct->hardirq_time += stime;
 361                 else if (in_serving_softirq())
 362                         acct->softirq_time += stime;
 363                 else
 364                         acct->stime += stime;
 365
 366 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_SCALED_CPUTIME
 367                 acct->stime_scaled += stime_scaled;
 368 #endif
 369         }
 370 }
 371 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_kernel);
 372
 373 void vtime_account_idle(struct task_struct *tsk)
 374 {
 375         unsigned long stime, stime_scaled, steal_time;
 376         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 377
 378         stime = vtime_delta(tsk, &stime_scaled, &steal_time);
 379         acct->idle_time += stime + steal_time;
 380 }
 381
 382 static void vtime_flush_scaled(struct task_struct *tsk,
 383                                struct cpu_accounting_data *acct)
 384 {
 385 #ifdef CONFIG_ARCH_HAS_SCALED_CPUTIME
 386         if (acct->utime_scaled)
 387                 tsk->utimescaled += cputime_to_nsecs(acct->utime_scaled);
 388         if (acct->stime_scaled)
 389                 tsk->stimescaled += cputime_to_nsecs(acct->stime_scaled);
 390
 391         acct->utime_scaled = 0;
 392         acct->utime_sspurr = 0;
 393         acct->stime_scaled = 0;
 394 #endif
 395 }
 396
 397 /*
 398  * Account the whole cputime accumulated in the paca
 399  * Must be called with interrupts disabled.
 400  * Assumes that vtime_account_kernel/idle() has been called
 401  * recently (i.e. since the last entry from usermode) so that
 402  * get_paca()->user_time_scaled is up to date.
 403  */
 404 void vtime_flush(struct task_struct *tsk)
 405 {
 406         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 407
 408         if (acct->utime)
 409                 account_user_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->utime));
 410
 411         if (acct->gtime)
 412                 account_guest_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->gtime));
 413
 414         if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_SPLPAR) && acct->steal_time) {
 415                 account_steal_time(cputime_to_nsecs(acct->steal_time));
 416                 acct->steal_time = 0;
 417         }
 418
 419         if (acct->idle_time)
 420                 account_idle_time(cputime_to_nsecs(acct->idle_time));
 421
 422         if (acct->stime)
 423                 account_system_index_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->stime),
 424                                           CPUTIME_SYSTEM);
 425
 426         if (acct->hardirq_time)
 427                 account_system_index_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->hardirq_time),
 428                                           CPUTIME_IRQ);
 429         if (acct->softirq_time)
 430                 account_system_index_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->softirq_time),
 431                                           CPUTIME_SOFTIRQ);
 432
 433         vtime_flush_scaled(tsk, acct);
 434
 435         acct->utime = 0;
 436         acct->gtime = 0;
 437         acct->idle_time = 0;
 438         acct->stime = 0;
 439         acct->hardirq_time = 0;
 440         acct->softirq_time = 0;
 441 }
 442
 443 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE */
 444 #define calc_cputime_factors()
 445 #endif
 446
 447 void __delay(unsigned long loops)
 448 {
 449         unsigned long start;
 450         int diff;
 451
 452         spin_begin();
 453         if (__USE_RTC()) {
 454                 start = get_rtcl();
 455                 do {
 456                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 457                         diff = get_rtcl() - start;
 458                         if (diff < 0)
 459                                 diff += 1000000000;
 460                         spin_cpu_relax();
 461                 } while (diff < loops);
 462         } else if (tb_invalid) {
 463                 /*
 464                  * TB is in error state and isn't ticking anymore.
 465                  * HMI handler was unable to recover from TB error.
 466                  * Return immediately, so that kernel won't get stuck here.
 467                  */
 468                 spin_cpu_relax();
 469         } else {
 470                 start = get_tbl();
 471                 while (get_tbl() - start < loops)
 472                         spin_cpu_relax();
 473         }
 474         spin_end();
 475 }
 476 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 477
 478 void udelay(unsigned long usecs)
 479 {
 480         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 481 }
 482 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 483
 484 #ifdef CONFIG_SMP
 485 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 486 {
 487         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 488
 489         if (in_lock_functions(pc))
 490                 return regs->link;
 491
 492         return pc;
 493 }
 494 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 495 #endif
 496
 497 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 498
 499 /*
 500  * 64-bit uses a byte in the PACA, 32-bit uses a per-cpu variable...
 501  */
 502 #ifdef CONFIG_PPC64
 503 static inline unsigned long test_irq_work_pending(void)
 504 {
 505         unsigned long x;
 506
 507         asm volatile("lbz %0,%1(13)"
 508                 : "=r" (x)
 509                 : "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 510         return x;
 511 }
 512
 513 static inline void set_irq_work_pending_flag(void)
 514 {
 515         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 516                 "r" (1),
 517                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 518 }
 519
 520 static inline void clear_irq_work_pending(void)
 521 {
 522         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 523                 "r" (0),
 524                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 525 }
 526
 527 #else /* 32-bit */
 528
 529 DEFINE_PER_CPU(u8, irq_work_pending);
 530
 531 #define set_irq_work_pending_flag()     __this_cpu_write(irq_work_pending, 1)
 532 #define test_irq_work_pending()         __this_cpu_read(irq_work_pending)
 533 #define clear_irq_work_pending()        __this_cpu_write(irq_work_pending, 0)
 534
 535 #endif /* 32 vs 64 bit */
 536
 537 void arch_irq_work_raise(void)
 538 {
 539         /*
 540          * 64-bit code that uses irq soft-mask can just cause an immediate
 541          * interrupt here that gets soft masked, if this is called under
 542          * local_irq_disable(). It might be possible to prevent that happening
 543          * by noticing interrupts are disabled and setting decrementer pending
 544          * to be replayed when irqs are enabled. The problem there is that
 545          * tracing can call irq_work_raise, including in code that does low
 546          * level manipulations of irq soft-mask state (e.g., trace_hardirqs_on)
 547          * which could get tangled up if we're messing with the same state
 548          * here.
 549          */
 550         preempt_disable();
 551         set_irq_work_pending_flag();
 552         set_dec(1);
 553         preempt_enable();
 554 }
 555
 556 #else  /* CONFIG_IRQ_WORK */
 557
 558 #define test_irq_work_pending() 0
 559 #define clear_irq_work_pending()
 560
 561 #endif /* CONFIG_IRQ_WORK */
 562
 563 /*
 564  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 565  * with interrupts disabled.
 566  */
 567 void timer_interrupt(struct pt_regs *regs)
 568 {
 569         struct clock_event_device *evt = this_cpu_ptr(&decrementers);
 570         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 571         struct pt_regs *old_regs;
 572         u64 now;
 573
 574         /* Some implementations of hotplug will get timer interrupts while
 575          * offline, just ignore these and we also need to set
 576          * decrementers_next_tb as MAX to make sure __check_irq_replay
 577          * don't replay timer interrupt when return, otherwise we'll trap
 578          * here infinitely :(
 579          */
 580         if (unlikely(!cpu_online(smp_processor_id()))) {
 581                 *next_tb = ~(u64)0;
 582                 set_dec(decrementer_max);
 583                 return;
 584         }
 585
 586         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 587          * some CPUs will continue to take decrementer exceptions. When the
 588          * PPC_WATCHDOG (decrementer based) is configured, keep this at most
 589          * 31 bits, which is about 4 seconds on most systems, which gives
 590          * the watchdog a chance of catching timer interrupt hard lockups.
 591          */
 592         if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_WATCHDOG))
 593                 set_dec(0x7fffffff);
 594         else
 595                 set_dec(decrementer_max);
 596
 597         /* Conditionally hard-enable interrupts now that the DEC has been
 598          * bumped to its maximum value
 599          */
 600         may_hard_irq_enable();
 601
 602
 603 #if defined(CONFIG_PPC32) && defined(CONFIG_PPC_PMAC)
 604         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 605                 do_IRQ(regs);
 606 #endif
 607
 608         old_regs = set_irq_regs(regs);
 609         irq_enter();
 610         trace_timer_interrupt_entry(regs);
 611
 612         if (test_irq_work_pending()) {
 613                 clear_irq_work_pending();
 614                 irq_work_run();
 615         }
 616
 617         now = get_tb_or_rtc();
 618         if (now >= *next_tb) {
 619                 *next_tb = ~(u64)0;
 620                 if (evt->event_handler)
 621                         evt->event_handler(evt);
 622                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_event);
 623         } else {
 624                 now = *next_tb - now;
 625                 if (now <= decrementer_max)
 626                         set_dec(now);
 627                 /* We may have raced with new irq work */
 628                 if (test_irq_work_pending())
 629                         set_dec(1);
 630                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_others);
 631         }
 632
 633         trace_timer_interrupt_exit(regs);
 634         irq_exit();
 635         set_irq_regs(old_regs);
 636 }
 637 EXPORT_SYMBOL(timer_interrupt);
 638
 639 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 640 void timer_broadcast_interrupt(void)
 641 {
 642         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 643
 644         *next_tb = ~(u64)0;
 645         tick_receive_broadcast();
 646         __this_cpu_inc(irq_stat.broadcast_irqs_event);
 647 }
 648 #endif
 649
 650 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 651 static void generic_suspend_disable_irqs(void)
 652 {
 653         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 654          * with suspending.
 655          */
 656
 657         set_dec(decrementer_max);
 658         local_irq_disable();
 659         set_dec(decrementer_max);
 660 }
 661
 662 static void generic_suspend_enable_irqs(void)
 663 {
 664         local_irq_enable();
 665 }
 666
 667 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 668 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 669 {
 670         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 671                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 672         generic_suspend_disable_irqs();
 673 }
 674
 675 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 676 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 677 {
 678         generic_suspend_enable_irqs();
 679         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 680                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 681 }
 682 #endif
 683
 684 unsigned long long tb_to_ns(unsigned long long ticks)
 685 {
 686         return mulhdu(ticks, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 687 }
 688 EXPORT_SYMBOL_GPL(tb_to_ns);
 689
 690 /*
 691  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 692  *
 693  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 694  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 695  * are 64-bit unsigned numbers.
 696  */
 697 notrace unsigned long long sched_clock(void)
 698 {
 699         if (__USE_RTC())
 700                 return get_rtc();
 701         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 702 }
 703
 704
 705 #ifdef CONFIG_PPC_PSERIES
 706
 707 /*
 708  * Running clock - attempts to give a view of time passing for a virtualised
 709  * kernels.
 710  * Uses the VTB register if available otherwise a next best guess.
 711  */
 712 unsigned long long running_clock(void)
 713 {
 714         /*
 715          * Don't read the VTB as a host since KVM does not switch in host
 716          * timebase into the VTB when it takes a guest off the CPU, reading the
 717          * VTB would result in reading 'last switched out' guest VTB.
 718          *
 719          * Host kernels are often compiled with CONFIG_PPC_PSERIES checked, it
 720          * would be unsafe to rely only on the #ifdef above.
 721          */
 722         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR) &&
 723             cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_207S))
 724                 return mulhdu(get_vtb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 725
 726         /*
 727          * This is a next best approximation without a VTB.
 728          * On a host which is running bare metal there should never be any stolen
 729          * time and on a host which doesn't do any virtualisation TB *should* equal
 730          * VTB so it makes no difference anyway.
 731          */
 732         return local_clock() - kcpustat_this_cpu->cpustat[CPUTIME_STEAL];
 733 }
 734 #endif
 735
 736 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 737 {
 738         struct device_node *cpu;
 739         const __be32 *fp;
 740         int found = 0;
 741
 742         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 743         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 744
 745         if (cpu) {
 746                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 747                 if (fp) {
 748                         found = 1;
 749                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 750                 }
 751
 752                 of_node_put(cpu);
 753         }
 754
 755         return found;
 756 }
 757
 758 static void start_cpu_decrementer(void)
 759 {
 760 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 761         unsigned int tcr;
 762
 763         /* Clear any pending timer interrupts */
 764         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 765
 766         tcr = mfspr(SPRN_TCR);
 767         /*
 768          * The watchdog may have already been enabled by u-boot. So leave
 769          * TRC[WP] (Watchdog Period) alone.
 770          */
 771         tcr &= TCR_WP_MASK;     /* Clear all bits except for TCR[WP] */
 772         tcr |= TCR_DIE;         /* Enable decrementer */
 773         mtspr(SPRN_TCR, tcr);
 774 #endif
 775 }
 776
 777 void __init generic_calibrate_decr(void)
 778 {
 779         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 780
 781         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 782             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 783
 784                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 785                                 "(not found)\n");
 786         }
 787
 788         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 789
 790         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 791             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 792
 793                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 794                                 "(not found)\n");
 795         }
 796 }
 797
 798 int update_persistent_clock64(struct timespec64 now)
 799 {
 800         struct rtc_time tm;
 801
 802         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 803                 return -ENODEV;
 804
 805         rtc_time64_to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 806
 807         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 808 }
 809
 810 static void __read_persistent_clock(struct timespec64 *ts)
 811 {
 812         struct rtc_time tm;
 813         static int first = 1;
 814
 815         ts->tv_nsec = 0;
 816         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 817         if (first) {
 818                 first = 0;
 819                 if (ppc_md.time_init)
 820                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 821
 822                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 823                 if (ppc_md.get_boot_time) {
 824                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
 825                         return;
 826                 }
 827         }
 828         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
 829                 ts->tv_sec = 0;
 830                 return;
 831         }
 832         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 833
 834         ts->tv_sec = rtc_tm_to_time64(&tm);
 835 }
 836
 837 void read_persistent_clock64(struct timespec64 *ts)
 838 {
 839         __read_persistent_clock(ts);
 840
 841         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
 842         if (ts->tv_sec < 0) {
 843                 ts->tv_sec = 0;
 844                 ts->tv_nsec = 0;
 845         }
 846
 847 }
 848
 849 /* clocksource code */
 850 static notrace u64 rtc_read(struct clocksource *cs)
 851 {
 852         return (u64)get_rtc();
 853 }
 854
 855 static notrace u64 timebase_read(struct clocksource *cs)
 856 {
 857         return (u64)get_tb();
 858 }
 859
 860
 861 void update_vsyscall(struct timekeeper *tk)
 862 {
 863         struct timespec64 xt;
 864         struct clocksource *clock = tk->tkr_mono.clock;
 865         u32 mult = tk->tkr_mono.mult;
 866         u32 shift = tk->tkr_mono.shift;
 867         u64 cycle_last = tk->tkr_mono.cycle_last;
 868         u64 new_tb_to_xs, new_stamp_xsec;
 869         u64 frac_sec;
 870
 871         if (clock != &clocksource_timebase)
 872                 return;
 873
 874         xt.tv_sec = tk->xtime_sec;
 875         xt.tv_nsec = (long)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
 876
 877         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 878         ++vdso_data->tb_update_count;
 879         smp_mb();
 880
 881         /*
 882          * This computes ((2^20 / 1e9) * mult) >> shift as a
 883          * 0.64 fixed-point fraction.
 884          * The computation in the else clause below won't overflow
 885          * (as long as the timebase frequency is >= 1.049 MHz)
 886          * but loses precision because we lose the low bits of the constant
 887          * in the shift.  Note that 19342813113834067 ~= 2^(20+64) / 1e9.
 888          * For a shift of 24 the error is about 0.5e-9, or about 0.5ns
 889          * over a second.  (Shift values are usually 22, 23 or 24.)
 890          * For high frequency clocks such as the 512MHz timebase clock
 891          * on POWER[6789], the mult value is small (e.g. 32768000)
 892          * and so we can shift the constant by 16 initially
 893          * (295147905179 ~= 2^(20+64-16) / 1e9) and then do the
 894          * remaining shifts after the multiplication, which gives a
 895          * more accurate result (e.g. with mult = 32768000, shift = 24,
 896          * the error is only about 1.2e-12, or 0.7ns over 10 minutes).
 897          */
 898         if (mult <= 62500000 && clock->shift >= 16)
 899                 new_tb_to_xs = ((u64) mult * 295147905179ULL) >> (clock->shift - 16);
 900         else
 901                 new_tb_to_xs = (u64) mult * (19342813113834067ULL >> clock->shift);
 902
 903         /*
 904          * Compute the fractional second in units of 2^-32 seconds.
 905          * The fractional second is tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift
 906          * in nanoseconds, so multiplying that by 2^32 / 1e9 gives
 907          * it in units of 2^-32 seconds.
 908          * We assume shift <= 32 because clocks_calc_mult_shift()
 909          * generates shift values in the range 0 - 32.
 910          */
 911         frac_sec = tk->tkr_mono.xtime_nsec << (32 - shift);
 912         do_div(frac_sec, NSEC_PER_SEC);
 913
 914         /*
 915          * Work out new stamp_xsec value for any legacy users of systemcfg.
 916          * stamp_xsec is in units of 2^-20 seconds.
 917          */
 918         new_stamp_xsec = frac_sec >> 12;
 919         new_stamp_xsec += tk->xtime_sec * XSEC_PER_SEC;
 920
 921         /*
 922          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 923          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 924          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 925          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 926          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 927          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 928          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 929          */
 930         vdso_data->tb_orig_stamp = cycle_last;
 931         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 932         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 933         vdso_data->wtom_clock_sec = tk->wall_to_monotonic.tv_sec;
 934         vdso_data->wtom_clock_nsec = tk->wall_to_monotonic.tv_nsec;
 935         vdso_data->stamp_xtime_sec = xt.tv_sec;
 936         vdso_data->stamp_xtime_nsec = xt.tv_nsec;
 937         vdso_data->stamp_sec_fraction = frac_sec;
 938         vdso_data->hrtimer_res = hrtimer_resolution;
 939         smp_wmb();
 940         ++(vdso_data->tb_update_count);
 941 }
 942
 943 void update_vsyscall_tz(void)
 944 {
 945         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 946         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 947 }
 948
 949 static void __init clocksource_init(void)
 950 {
 951         struct clocksource *clock;
 952
 953         if (__USE_RTC())
 954                 clock = &clocksource_rtc;
 955         else
 956                 clock = &clocksource_timebase;
 957
 958         if (clocksource_register_hz(clock, tb_ticks_per_sec)) {
 959                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 960                        clock->name);
 961                 return;
 962         }
 963
 964         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 965                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 966 }
 967
 968 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 969                                       struct clock_event_device *dev)
 970 {
 971         __this_cpu_write(decrementers_next_tb, get_tb_or_rtc() + evt);
 972         set_dec(evt);
 973
 974         /* We may have raced with new irq work */
 975         if (test_irq_work_pending())
 976                 set_dec(1);
 977
 978         return 0;
 979 }
 980
 981 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *dev)
 982 {
 983         decrementer_set_next_event(decrementer_max, dev);
 984         return 0;
 985 }
 986
 987 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 988 {
 989         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu);
 990
 991         *dec = decrementer_clockevent;
 992         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
 993
 994         clockevents_config_and_register(dec, ppc_tb_freq, 2, decrementer_max);
 995
 996         printk_once(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%x] shift[%d] cpu[%d]\n",
 997                     dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 998
 999         /* Set values for KVM, see kvm_emulate_dec() */
1000         decrementer_clockevent.mult = dec->mult;
1001         decrementer_clockevent.shift = dec->shift;
1002 }
1003
1004 static void enable_large_decrementer(void)
1005 {
1006         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
1007                 return;
1008
1009         if (decrementer_max <= DECREMENTER_DEFAULT_MAX)
1010                 return;
1011
1012         /*
1013          * If we're running as the hypervisor we need to enable the LD manually
1014          * otherwise firmware should have done it for us.
1015          */
1016         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
1017                 mtspr(SPRN_LPCR, mfspr(SPRN_LPCR) | LPCR_LD);
1018 }
1019
1020 static void __init set_decrementer_max(void)
1021 {
1022         struct device_node *cpu;
1023         u32 bits = 32;
1024
1025         /* Prior to ISAv3 the decrementer is always 32 bit */
1026         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
1027                 return;
1028
1029         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
1030
1031         if (of_property_read_u32(cpu, "ibm,dec-bits", &bits) == 0) {
1032                 if (bits > 64 || bits < 32) {
1033                         pr_warn("time_init: firmware supplied invalid ibm,dec-bits");
1034                         bits = 32;
1035                 }
1036
1037                 /* calculate the signed maximum given this many bits */
1038                 decrementer_max = (1ul << (bits - 1)) - 1;
1039         }
1040
1041         of_node_put(cpu);
1042
1043         pr_info("time_init: %u bit decrementer (max: %llx)\n",
1044                 bits, decrementer_max);
1045 }
1046
1047 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
1048 {
1049         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
1050 }
1051
1052 void secondary_cpu_time_init(void)
1053 {
1054         /* Enable and test the large decrementer for this cpu */
1055         enable_large_decrementer();
1056
1057         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1058          * such as BookE
1059          */
1060         start_cpu_decrementer();
1061
1062         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
1063          * call here ! */
1064         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
1065 }
1066
1067 /* This function is only called on the boot processor */
1068 void __init time_init(void)
1069 {
1070         struct div_result res;
1071         u64 scale;
1072         unsigned shift;
1073
1074         if (__USE_RTC()) {
1075                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
1076                 ppc_tb_freq = 1000000000;
1077         } else {
1078                 /* Normal PowerPC with timebase register */
1079                 ppc_md.calibrate_decr();
1080                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
1081                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
1082                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
1083                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
1084         }
1085
1086         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
1087         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
1088         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
1089         calc_cputime_factors();
1090
1091         /*
1092          * Compute scale factor for sched_clock.
1093          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1094          * which is the timebase frequency.
1095          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1096          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1097          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1098          * giving us the scale factor and shift count to use in
1099          * sched_clock().
1100          */
1101         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1102         scale = res.result_low;
1103         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1104                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1105                 res.result_high >>= 1;
1106         }
1107         tb_to_ns_scale = scale;
1108         tb_to_ns_shift = shift;
1109         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1110         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1111
1112         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1113         if (timezone_offset) {
1114                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1115                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1116         }
1117
1118         vdso_data->tb_update_count = 0;
1119         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1120
1121         /* initialise and enable the large decrementer (if we have one) */
1122         set_decrementer_max();
1123         enable_large_decrementer();
1124
1125         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1126          * such as BookE
1127          */
1128         start_cpu_decrementer();
1129
1130         /* Register the clocksource */
1131         clocksource_init();
1132
1133         init_decrementer_clockevent();
1134         tick_setup_hrtimer_broadcast();
1135
1136         of_clk_init(NULL);
1137 }
1138
1139 /*
1140  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1141  * result.
1142  */
1143 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1144                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1145 {
1146         unsigned long a, b, c, d;
1147         unsigned long w, x, y, z;
1148         u64 ra, rb, rc;
1149
1150         a = dividend_high >> 32;
1151         b = dividend_high & 0xffffffff;
1152         c = dividend_low >> 32;
1153         d = dividend_low & 0xffffffff;
1154
1155         w = a / divisor;
1156         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1157
1158         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1159         x = ra;
1160
1161         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1162         y = rb;
1163
1164         do_div(rc, divisor);
1165         z = rc;
1166
1167         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1168         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1169
1170 }
1171
1172 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1173 void calibrate_delay(void)
1174 {
1175         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1176          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1177          */
1178         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1179 }
1180
1181 #if IS_ENABLED(CONFIG_RTC_DRV_GENERIC)
1182 static int rtc_generic_get_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1183 {
1184         ppc_md.get_rtc_time(tm);
1185         return 0;
1186 }
1187
1188 static int rtc_generic_set_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1189 {
1190         if (!ppc_md.set_rtc_time)
1191                 return -EOPNOTSUPP;
1192
1193         if (ppc_md.set_rtc_time(tm) < 0)
1194                 return -EOPNOTSUPP;
1195
1196         return 0;
1197 }
1198
1199 static const struct rtc_class_ops rtc_generic_ops = {
1200         .read_time = rtc_generic_get_time,
1201         .set_time = rtc_generic_set_time,
1202 };
1203
1204 static int __init rtc_init(void)
1205 {
1206         struct platform_device *pdev;
1207
1208         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1209                 return -ENODEV;
1210
1211         pdev = platform_device_register_data(NULL, "rtc-generic", -1,
1212                                              &rtc_generic_ops,
1213                                              sizeof(rtc_generic_ops));
1214
1215         return PTR_ERR_OR_ZERO(pdev);
1216 }
1217
1218 device_initcall(rtc_init);
1219 #endif