arch/powerpc/kernel/time.c

   1 /*
   2  * Common time routines among all ppc machines.
   3  *
   4  * Written by Cort Dougan ([email protected]) to merge
   5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
   6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek ([email protected]).
   7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan ([email protected])
   8  *
   9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert ([email protected])
  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). ([email protected])
  17  *
  18  * TODO (not necessarily in this file):
  19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
  20  * measurement at boot time.
  21  * - for astronomical applications: add a new function to get
  22  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
  23  * a new timestamp format and a good name.
  24  *
  25  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
  26  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
  27  *
  28  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
  29  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
  30  *      as published by the Free Software Foundation; either version
  31  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
  32  */
  33
  34 #include <linux/errno.h>
  35 #include <linux/export.h>
  36 #include <linux/sched.h>
  37 #include <linux/kernel.h>
  38 #include <linux/param.h>
  39 #include <linux/string.h>
  40 #include <linux/mm.h>
  41 #include <linux/interrupt.h>
  42 #include <linux/timex.h>
  43 #include <linux/kernel_stat.h>
  44 #include <linux/time.h>
  45 #include <linux/clockchips.h>
  46 #include <linux/init.h>
  47 #include <linux/profile.h>
  48 #include <linux/cpu.h>
  49 #include <linux/security.h>
  50 #include <linux/percpu.h>
  51 #include <linux/rtc.h>
  52 #include <linux/jiffies.h>
  53 #include <linux/posix-timers.h>
  54 #include <linux/irq.h>
  55 #include <linux/delay.h>
  56 #include <linux/irq_work.h>
  57 #include <linux/clk-provider.h>
  58 #include <linux/suspend.h>
  59 #include <asm/trace.h>
  60
  61 #include <asm/io.h>
  62 #include <asm/processor.h>
  63 #include <asm/nvram.h>
  64 #include <asm/cache.h>
  65 #include <asm/machdep.h>
  66 #include <asm/uaccess.h>
  67 #include <asm/time.h>
  68 #include <asm/prom.h>
  69 #include <asm/irq.h>
  70 #include <asm/div64.h>
  71 #include <asm/smp.h>
  72 #include <asm/vdso_datapage.h>
  73 #include <asm/firmware.h>
  74 #include <asm/cputime.h>
  75
  76 /* powerpc clocksource/clockevent code */
  77
  78 #include <linux/clockchips.h>
  79 #include <linux/timekeeper_internal.h>
  80
  81 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *);
  82 static struct clocksource clocksource_rtc = {
  83         .name         = "rtc",
  84         .rating       = 400,
  85         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  86         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  87         .read         = rtc_read,
  88 };
  89
  90 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *);
  91 static struct clocksource clocksource_timebase = {
  92         .name         = "timebase",
  93         .rating       = 400,
  94         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  95         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  96         .read         = timebase_read,
  97 };
  98
  99 #define DECREMENTER_DEFAULT_MAX 0x7FFFFFFF
 100 u64 decrementer_max = DECREMENTER_DEFAULT_MAX;
 101
 102 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 103                                       struct clock_event_device *dev);
 104 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *evt);
 105
 106 struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
 107         .name                   = "decrementer",
 108         .rating                 = 200,
 109         .irq                    = 0,
 110         .set_next_event         = decrementer_set_next_event,
 111         .set_state_shutdown     = decrementer_shutdown,
 112         .tick_resume            = decrementer_shutdown,
 113         .features               = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
 114                                   CLOCK_EVT_FEAT_C3STOP,
 115 };
 116 EXPORT_SYMBOL(decrementer_clockevent);
 117
 118 DEFINE_PER_CPU(u64, decrementers_next_tb);
 119 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, decrementers);
 120
 121 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
 122
 123 #ifdef CONFIG_PPC64
 124 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
 125 #else
 126 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
 127 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
 128 #endif
 129
 130 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
 131 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
 132 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
 133 unsigned long tb_ticks_per_sec;
 134 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
 135
 136 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
 137 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
 138
 139 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
 140 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
 141 static u64 boot_tb __read_mostly;
 142
 143 extern struct timezone sys_tz;
 144 static long timezone_offset;
 145
 146 unsigned long ppc_proc_freq;
 147 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_proc_freq);
 148 unsigned long ppc_tb_freq;
 149 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_tb_freq);
 150
 151 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 152 /*
 153  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
 154  * jiffies, microseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
 155  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
 156  */
 157 u64 __cputime_jiffies_factor;
 158 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
 159 u64 __cputime_usec_factor;
 160 EXPORT_SYMBOL(__cputime_usec_factor);
 161 u64 __cputime_sec_factor;
 162 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
 163 u64 __cputime_clockt_factor;
 164 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
 165 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_last_delta);
 166 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_scaled_last_delta);
 167
 168 cputime_t cputime_one_jiffy;
 169
 170 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 171 void (*dtl_consumer)(struct dtl_entry *, u64);
 172 #endif
 173
 174 #ifdef CONFIG_PPC64
 175 #define get_accounting(tsk)     (&get_paca()->accounting)
 176 #else
 177 #define get_accounting(tsk)     (&task_thread_info(tsk)->accounting)
 178 #endif
 179
 180 static void calc_cputime_factors(void)
 181 {
 182         struct div_result res;
 183
 184         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 185         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
 186         div128_by_32(1000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 187         __cputime_usec_factor = res.result_low;
 188         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 189         __cputime_sec_factor = res.result_low;
 190         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 191         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
 192 }
 193
 194 /*
 195  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the PURR,
 196  * or if that doesn't exist return the timebase value passed in.
 197  */
 198 static unsigned long read_spurr(unsigned long tb)
 199 {
 200         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
 201                 return mfspr(SPRN_SPURR);
 202         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 203                 return mfspr(SPRN_PURR);
 204         return tb;
 205 }
 206
 207 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 208
 209 /*
 210  * Scan the dispatch trace log and count up the stolen time.
 211  * Should be called with interrupts disabled.
 212  */
 213 static u64 scan_dispatch_log(u64 stop_tb)
 214 {
 215         u64 i = local_paca->dtl_ridx;
 216         struct dtl_entry *dtl = local_paca->dtl_curr;
 217         struct dtl_entry *dtl_end = local_paca->dispatch_log_end;
 218         struct lppaca *vpa = local_paca->lppaca_ptr;
 219         u64 tb_delta;
 220         u64 stolen = 0;
 221         u64 dtb;
 222
 223         if (!dtl)
 224                 return 0;
 225
 226         if (i == be64_to_cpu(vpa->dtl_idx))
 227                 return 0;
 228         while (i < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 229                 dtb = be64_to_cpu(dtl->timebase);
 230                 tb_delta = be32_to_cpu(dtl->enqueue_to_dispatch_time) +
 231                         be32_to_cpu(dtl->ready_to_enqueue_time);
 232                 barrier();
 233                 if (i + N_DISPATCH_LOG < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 234                         /* buffer has overflowed */
 235                         i = be64_to_cpu(vpa->dtl_idx) - N_DISPATCH_LOG;
 236                         dtl = local_paca->dispatch_log + (i % N_DISPATCH_LOG);
 237                         continue;
 238                 }
 239                 if (dtb > stop_tb)
 240                         break;
 241                 if (dtl_consumer)
 242                         dtl_consumer(dtl, i);
 243                 stolen += tb_delta;
 244                 ++i;
 245                 ++dtl;
 246                 if (dtl == dtl_end)
 247                         dtl = local_paca->dispatch_log;
 248         }
 249         local_paca->dtl_ridx = i;
 250         local_paca->dtl_curr = dtl;
 251         return stolen;
 252 }
 253
 254 /*
 255  * Accumulate stolen time by scanning the dispatch trace log.
 256  * Called on entry from user mode.
 257  */
 258 void accumulate_stolen_time(void)
 259 {
 260         u64 sst, ust;
 261         u8 save_soft_enabled = local_paca->soft_enabled;
 262         struct cpu_accounting_data *acct = &local_paca->accounting;
 263
 264         /* We are called early in the exception entry, before
 265          * soft/hard_enabled are sync'ed to the expected state
 266          * for the exception. We are hard disabled but the PACA
 267          * needs to reflect that so various debug stuff doesn't
 268          * complain
 269          */
 270         local_paca->soft_enabled = 0;
 271
 272         sst = scan_dispatch_log(acct->starttime_user);
 273         ust = scan_dispatch_log(acct->starttime);
 274         acct->system_time -= sst;
 275         acct->user_time -= ust;
 276         local_paca->stolen_time += ust + sst;
 277
 278         local_paca->soft_enabled = save_soft_enabled;
 279 }
 280
 281 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 282 {
 283         u64 stolen = 0;
 284
 285         if (get_paca()->dtl_ridx != be64_to_cpu(get_lppaca()->dtl_idx)) {
 286                 stolen = scan_dispatch_log(stop_tb);
 287                 get_paca()->accounting.system_time -= stolen;
 288         }
 289
 290         stolen += get_paca()->stolen_time;
 291         get_paca()->stolen_time = 0;
 292         return stolen;
 293 }
 294
 295 #else /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 296 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 297 {
 298         return 0;
 299 }
 300
 301 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 302
 303 /*
 304  * Account time for a transition between system, hard irq
 305  * or soft irq state.
 306  */
 307 static unsigned long vtime_delta(struct task_struct *tsk,
 308                                  unsigned long *sys_scaled,
 309                                  unsigned long *stolen)
 310 {
 311         unsigned long now, nowscaled, deltascaled;
 312         unsigned long udelta, delta, user_scaled;
 313         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 314
 315         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 316
 317         now = mftb();
 318         nowscaled = read_spurr(now);
 319         acct->system_time += now - acct->starttime;
 320         acct->starttime = now;
 321         deltascaled = nowscaled - acct->startspurr;
 322         acct->startspurr = nowscaled;
 323
 324         *stolen = calculate_stolen_time(now);
 325
 326         delta = acct->system_time;
 327         acct->system_time = 0;
 328         udelta = acct->user_time - acct->utime_sspurr;
 329         acct->utime_sspurr = acct->user_time;
 330
 331         /*
 332          * Because we don't read the SPURR on every kernel entry/exit,
 333          * deltascaled includes both user and system SPURR ticks.
 334          * Apportion these ticks to system SPURR ticks and user
 335          * SPURR ticks in the same ratio as the system time (delta)
 336          * and user time (udelta) values obtained from the timebase
 337          * over the same interval.  The system ticks get accounted here;
 338          * the user ticks get saved up in paca->user_time_scaled to be
 339          * used by account_process_tick.
 340          */
 341         *sys_scaled = delta;
 342         user_scaled = udelta;
 343         if (deltascaled != delta + udelta) {
 344                 if (udelta) {
 345                         *sys_scaled = deltascaled * delta / (delta + udelta);
 346                         user_scaled = deltascaled - *sys_scaled;
 347                 } else {
 348                         *sys_scaled = deltascaled;
 349                 }
 350         }
 351         acct->user_time_scaled += user_scaled;
 352
 353         return delta;
 354 }
 355
 356 void vtime_account_system(struct task_struct *tsk)
 357 {
 358         unsigned long delta, sys_scaled, stolen;
 359
 360         delta = vtime_delta(tsk, &sys_scaled, &stolen);
 361         account_system_time(tsk, 0, delta, sys_scaled);
 362         if (stolen)
 363                 account_steal_time(stolen);
 364 }
 365 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_system);
 366
 367 void vtime_account_idle(struct task_struct *tsk)
 368 {
 369         unsigned long delta, sys_scaled, stolen;
 370
 371         delta = vtime_delta(tsk, &sys_scaled, &stolen);
 372         account_idle_time(delta + stolen);
 373 }
 374
 375 /*
 376  * Transfer the user time accumulated in the paca
 377  * by the exception entry and exit code to the generic
 378  * process user time records.
 379  * Must be called with interrupts disabled.
 380  * Assumes that vtime_account_system/idle() has been called
 381  * recently (i.e. since the last entry from usermode) so that
 382  * get_paca()->user_time_scaled is up to date.
 383  */
 384 void vtime_account_user(struct task_struct *tsk)
 385 {
 386         cputime_t utime, utimescaled;
 387         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 388
 389         utime = acct->user_time;
 390         utimescaled = acct->user_time_scaled;
 391         acct->user_time = 0;
 392         acct->user_time_scaled = 0;
 393         acct->utime_sspurr = 0;
 394         account_user_time(tsk, utime, utimescaled);
 395 }
 396
 397 #ifdef CONFIG_PPC32
 398 /*
 399  * Called from the context switch with interrupts disabled, to charge all
 400  * accumulated times to the current process, and to prepare accounting on
 401  * the next process.
 402  */
 403 void arch_vtime_task_switch(struct task_struct *prev)
 404 {
 405         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(current);
 406
 407         acct->starttime = get_accounting(prev)->starttime;
 408         acct->system_time = 0;
 409         acct->user_time = 0;
 410 }
 411 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 412
 413 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE */
 414 #define calc_cputime_factors()
 415 #endif
 416
 417 void __delay(unsigned long loops)
 418 {
 419         unsigned long start;
 420         int diff;
 421
 422         if (__USE_RTC()) {
 423                 start = get_rtcl();
 424                 do {
 425                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 426                         diff = get_rtcl() - start;
 427                         if (diff < 0)
 428                                 diff += 1000000000;
 429                 } while (diff < loops);
 430         } else {
 431                 start = get_tbl();
 432                 while (get_tbl() - start < loops)
 433                         HMT_low();
 434                 HMT_medium();
 435         }
 436 }
 437 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 438
 439 void udelay(unsigned long usecs)
 440 {
 441         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 442 }
 443 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 444
 445 #ifdef CONFIG_SMP
 446 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 447 {
 448         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 449
 450         if (in_lock_functions(pc))
 451                 return regs->link;
 452
 453         return pc;
 454 }
 455 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 456 #endif
 457
 458 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 459
 460 /*
 461  * 64-bit uses a byte in the PACA, 32-bit uses a per-cpu variable...
 462  */
 463 #ifdef CONFIG_PPC64
 464 static inline unsigned long test_irq_work_pending(void)
 465 {
 466         unsigned long x;
 467
 468         asm volatile("lbz %0,%1(13)"
 469                 : "=r" (x)
 470                 : "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 471         return x;
 472 }
 473
 474 static inline void set_irq_work_pending_flag(void)
 475 {
 476         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 477                 "r" (1),
 478                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 479 }
 480
 481 static inline void clear_irq_work_pending(void)
 482 {
 483         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 484                 "r" (0),
 485                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 486 }
 487
 488 #else /* 32-bit */
 489
 490 DEFINE_PER_CPU(u8, irq_work_pending);
 491
 492 #define set_irq_work_pending_flag()     __this_cpu_write(irq_work_pending, 1)
 493 #define test_irq_work_pending()         __this_cpu_read(irq_work_pending)
 494 #define clear_irq_work_pending()        __this_cpu_write(irq_work_pending, 0)
 495
 496 #endif /* 32 vs 64 bit */
 497
 498 void arch_irq_work_raise(void)
 499 {
 500         preempt_disable();
 501         set_irq_work_pending_flag();
 502         set_dec(1);
 503         preempt_enable();
 504 }
 505
 506 #else  /* CONFIG_IRQ_WORK */
 507
 508 #define test_irq_work_pending() 0
 509 #define clear_irq_work_pending()
 510
 511 #endif /* CONFIG_IRQ_WORK */
 512
 513 static void __timer_interrupt(void)
 514 {
 515         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 516         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 517         struct clock_event_device *evt = this_cpu_ptr(&decrementers);
 518         u64 now;
 519
 520         trace_timer_interrupt_entry(regs);
 521
 522         if (test_irq_work_pending()) {
 523                 clear_irq_work_pending();
 524                 irq_work_run();
 525         }
 526
 527         now = get_tb_or_rtc();
 528         if (now >= *next_tb) {
 529                 *next_tb = ~(u64)0;
 530                 if (evt->event_handler)
 531                         evt->event_handler(evt);
 532                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_event);
 533         } else {
 534                 now = *next_tb - now;
 535                 if (now <= decrementer_max)
 536                         set_dec(now);
 537                 /* We may have raced with new irq work */
 538                 if (test_irq_work_pending())
 539                         set_dec(1);
 540                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_others);
 541         }
 542
 543 #ifdef CONFIG_PPC64
 544         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 545         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 546                 struct cpu_usage *cu = this_cpu_ptr(&cpu_usage_array);
 547                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 548         }
 549 #endif
 550
 551         trace_timer_interrupt_exit(regs);
 552 }
 553
 554 /*
 555  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 556  * with interrupts disabled.
 557  */
 558 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 559 {
 560         struct pt_regs *old_regs;
 561         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 562
 563         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 564          * some CPUs will continue to take decrementer exceptions.
 565          */
 566         set_dec(decrementer_max);
 567
 568         /* Some implementations of hotplug will get timer interrupts while
 569          * offline, just ignore these and we also need to set
 570          * decrementers_next_tb as MAX to make sure __check_irq_replay
 571          * don't replay timer interrupt when return, otherwise we'll trap
 572          * here infinitely :(
 573          */
 574         if (!cpu_online(smp_processor_id())) {
 575                 *next_tb = ~(u64)0;
 576                 return;
 577         }
 578
 579         /* Conditionally hard-enable interrupts now that the DEC has been
 580          * bumped to its maximum value
 581          */
 582         may_hard_irq_enable();
 583
 584
 585 #if defined(CONFIG_PPC32) && defined(CONFIG_PPC_PMAC)
 586         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 587                 do_IRQ(regs);
 588 #endif
 589
 590         old_regs = set_irq_regs(regs);
 591         irq_enter();
 592
 593         __timer_interrupt();
 594         irq_exit();
 595         set_irq_regs(old_regs);
 596 }
 597
 598 /*
 599  * Hypervisor decrementer interrupts shouldn't occur but are sometimes
 600  * left pending on exit from a KVM guest.  We don't need to do anything
 601  * to clear them, as they are edge-triggered.
 602  */
 603 void hdec_interrupt(struct pt_regs *regs)
 604 {
 605 }
 606
 607 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 608 static void generic_suspend_disable_irqs(void)
 609 {
 610         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 611          * with suspending.
 612          */
 613
 614         set_dec(decrementer_max);
 615         local_irq_disable();
 616         set_dec(decrementer_max);
 617 }
 618
 619 static void generic_suspend_enable_irqs(void)
 620 {
 621         local_irq_enable();
 622 }
 623
 624 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 625 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 626 {
 627         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 628                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 629         generic_suspend_disable_irqs();
 630 }
 631
 632 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 633 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 634 {
 635         generic_suspend_enable_irqs();
 636         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 637                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 638 }
 639 #endif
 640
 641 unsigned long long tb_to_ns(unsigned long long ticks)
 642 {
 643         return mulhdu(ticks, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 644 }
 645 EXPORT_SYMBOL_GPL(tb_to_ns);
 646
 647 /*
 648  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 649  *
 650  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 651  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 652  * are 64-bit unsigned numbers.
 653  */
 654 unsigned long long sched_clock(void)
 655 {
 656         if (__USE_RTC())
 657                 return get_rtc();
 658         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 659 }
 660
 661
 662 #ifdef CONFIG_PPC_PSERIES
 663
 664 /*
 665  * Running clock - attempts to give a view of time passing for a virtualised
 666  * kernels.
 667  * Uses the VTB register if available otherwise a next best guess.
 668  */
 669 unsigned long long running_clock(void)
 670 {
 671         /*
 672          * Don't read the VTB as a host since KVM does not switch in host
 673          * timebase into the VTB when it takes a guest off the CPU, reading the
 674          * VTB would result in reading 'last switched out' guest VTB.
 675          *
 676          * Host kernels are often compiled with CONFIG_PPC_PSERIES checked, it
 677          * would be unsafe to rely only on the #ifdef above.
 678          */
 679         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR) &&
 680             cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_207S))
 681                 return mulhdu(get_vtb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 682
 683         /*
 684          * This is a next best approximation without a VTB.
 685          * On a host which is running bare metal there should never be any stolen
 686          * time and on a host which doesn't do any virtualisation TB *should* equal
 687          * VTB so it makes no difference anyway.
 688          */
 689         return local_clock() - cputime_to_nsecs(kcpustat_this_cpu->cpustat[CPUTIME_STEAL]);
 690 }
 691 #endif
 692
 693 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 694 {
 695         struct device_node *cpu;
 696         const __be32 *fp;
 697         int found = 0;
 698
 699         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 700         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 701
 702         if (cpu) {
 703                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 704                 if (fp) {
 705                         found = 1;
 706                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 707                 }
 708
 709                 of_node_put(cpu);
 710         }
 711
 712         return found;
 713 }
 714
 715 static void start_cpu_decrementer(void)
 716 {
 717 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 718         /* Clear any pending timer interrupts */
 719         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 720
 721         /* Enable decrementer interrupt */
 722         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
 723 #endif /* defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x) */
 724 }
 725
 726 void __init generic_calibrate_decr(void)
 727 {
 728         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 729
 730         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 731             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 732
 733                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 734                                 "(not found)\n");
 735         }
 736
 737         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 738
 739         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 740             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 741
 742                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 743                                 "(not found)\n");
 744         }
 745 }
 746
 747 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 748 {
 749         struct rtc_time tm;
 750
 751         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 752                 return -ENODEV;
 753
 754         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 755         tm.tm_year -= 1900;
 756         tm.tm_mon -= 1;
 757
 758         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 759 }
 760
 761 static void __read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 762 {
 763         struct rtc_time tm;
 764         static int first = 1;
 765
 766         ts->tv_nsec = 0;
 767         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 768         if (first) {
 769                 first = 0;
 770                 if (ppc_md.time_init)
 771                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 772
 773                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 774                 if (ppc_md.get_boot_time) {
 775                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
 776                         return;
 777                 }
 778         }
 779         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
 780                 ts->tv_sec = 0;
 781                 return;
 782         }
 783         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 784
 785         ts->tv_sec = mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 786                             tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 787 }
 788
 789 void read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 790 {
 791         __read_persistent_clock(ts);
 792
 793         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
 794         if (ts->tv_sec < 0) {
 795                 ts->tv_sec = 0;
 796                 ts->tv_nsec = 0;
 797         }
 798
 799 }
 800
 801 /* clocksource code */
 802 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *cs)
 803 {
 804         return (cycle_t)get_rtc();
 805 }
 806
 807 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *cs)
 808 {
 809         return (cycle_t)get_tb();
 810 }
 811
 812 void update_vsyscall_old(struct timespec *wall_time, struct timespec *wtm,
 813                          struct clocksource *clock, u32 mult, cycle_t cycle_last)
 814 {
 815         u64 new_tb_to_xs, new_stamp_xsec;
 816         u32 frac_sec;
 817
 818         if (clock != &clocksource_timebase)
 819                 return;
 820
 821         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 822         ++vdso_data->tb_update_count;
 823         smp_mb();
 824
 825         /* 19342813113834067 ~= 2^(20+64) / 1e9 */
 826         new_tb_to_xs = (u64) mult * (19342813113834067ULL >> clock->shift);
 827         new_stamp_xsec = (u64) wall_time->tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 828         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
 829         new_stamp_xsec += (u64) wall_time->tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 830
 831         BUG_ON(wall_time->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC);
 832         /* this is tv_nsec / 1e9 as a 0.32 fraction */
 833         frac_sec = ((u64) wall_time->tv_nsec * 18446744073ULL) >> 32;
 834
 835         /*
 836          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 837          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 838          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 839          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 840          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 841          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 842          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 843          * We expect the caller to have done the first increment of
 844          * vdso_data->tb_update_count already.
 845          */
 846         vdso_data->tb_orig_stamp = cycle_last;
 847         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 848         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 849         vdso_data->wtom_clock_sec = wtm->tv_sec;
 850         vdso_data->wtom_clock_nsec = wtm->tv_nsec;
 851         vdso_data->stamp_xtime = *wall_time;
 852         vdso_data->stamp_sec_fraction = frac_sec;
 853         smp_wmb();
 854         ++(vdso_data->tb_update_count);
 855 }
 856
 857 void update_vsyscall_tz(void)
 858 {
 859         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 860         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 861 }
 862
 863 static void __init clocksource_init(void)
 864 {
 865         struct clocksource *clock;
 866
 867         if (__USE_RTC())
 868                 clock = &clocksource_rtc;
 869         else
 870                 clock = &clocksource_timebase;
 871
 872         if (clocksource_register_hz(clock, tb_ticks_per_sec)) {
 873                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 874                        clock->name);
 875                 return;
 876         }
 877
 878         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 879                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 880 }
 881
 882 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 883                                       struct clock_event_device *dev)
 884 {
 885         __this_cpu_write(decrementers_next_tb, get_tb_or_rtc() + evt);
 886         set_dec(evt);
 887
 888         /* We may have raced with new irq work */
 889         if (test_irq_work_pending())
 890                 set_dec(1);
 891
 892         return 0;
 893 }
 894
 895 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *dev)
 896 {
 897         decrementer_set_next_event(decrementer_max, dev);
 898         return 0;
 899 }
 900
 901 /* Interrupt handler for the timer broadcast IPI */
 902 void tick_broadcast_ipi_handler(void)
 903 {
 904         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 905
 906         *next_tb = get_tb_or_rtc();
 907         __timer_interrupt();
 908 }
 909
 910 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 911 {
 912         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu);
 913
 914         *dec = decrementer_clockevent;
 915         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
 916
 917         printk_once(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%x] shift[%d] cpu[%d]\n",
 918                     dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 919
 920         clockevents_register_device(dec);
 921 }
 922
 923 static void enable_large_decrementer(void)
 924 {
 925         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
 926                 return;
 927
 928         if (decrementer_max <= DECREMENTER_DEFAULT_MAX)
 929                 return;
 930
 931         /*
 932          * If we're running as the hypervisor we need to enable the LD manually
 933          * otherwise firmware should have done it for us.
 934          */
 935         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 936                 mtspr(SPRN_LPCR, mfspr(SPRN_LPCR) | LPCR_LD);
 937 }
 938
 939 static void __init set_decrementer_max(void)
 940 {
 941         struct device_node *cpu;
 942         u32 bits = 32;
 943
 944         /* Prior to ISAv3 the decrementer is always 32 bit */
 945         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
 946                 return;
 947
 948         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 949
 950         if (of_property_read_u32(cpu, "ibm,dec-bits", &bits) == 0) {
 951                 if (bits > 64 || bits < 32) {
 952                         pr_warn("time_init: firmware supplied invalid ibm,dec-bits");
 953                         bits = 32;
 954                 }
 955
 956                 /* calculate the signed maximum given this many bits */
 957                 decrementer_max = (1ul << (bits - 1)) - 1;
 958         }
 959
 960         of_node_put(cpu);
 961
 962         pr_info("time_init: %u bit decrementer (max: %llx)\n",
 963                 bits, decrementer_max);
 964 }
 965
 966 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
 967 {
 968         int cpu = smp_processor_id();
 969
 970         clockevents_calc_mult_shift(&decrementer_clockevent, ppc_tb_freq, 4);
 971
 972         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 973                 clockevent_delta2ns(decrementer_max, &decrementer_clockevent);
 974         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
 975                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
 976
 977         register_decrementer_clockevent(cpu);
 978 }
 979
 980 void secondary_cpu_time_init(void)
 981 {
 982         /* Enable and test the large decrementer for this cpu */
 983         enable_large_decrementer();
 984
 985         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
 986          * such as BookE
 987          */
 988         start_cpu_decrementer();
 989
 990         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
 991          * call here ! */
 992         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
 993 }
 994
 995 /* This function is only called on the boot processor */
 996 void __init time_init(void)
 997 {
 998         struct div_result res;
 999         u64 scale;
1000         unsigned shift;
1001
1002         if (__USE_RTC()) {
1003                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
1004                 ppc_tb_freq = 1000000000;
1005         } else {
1006                 /* Normal PowerPC with timebase register */
1007                 ppc_md.calibrate_decr();
1008                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
1009                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
1010                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
1011                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
1012         }
1013
1014         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
1015         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
1016         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
1017         calc_cputime_factors();
1018         setup_cputime_one_jiffy();
1019
1020         /*
1021          * Compute scale factor for sched_clock.
1022          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1023          * which is the timebase frequency.
1024          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1025          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1026          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1027          * giving us the scale factor and shift count to use in
1028          * sched_clock().
1029          */
1030         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1031         scale = res.result_low;
1032         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1033                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1034                 res.result_high >>= 1;
1035         }
1036         tb_to_ns_scale = scale;
1037         tb_to_ns_shift = shift;
1038         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1039         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1040
1041         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1042         if (timezone_offset) {
1043                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1044                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1045         }
1046
1047         vdso_data->tb_update_count = 0;
1048         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1049
1050         /* initialise and enable the large decrementer (if we have one) */
1051         set_decrementer_max();
1052         enable_large_decrementer();
1053
1054         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1055          * such as BookE
1056          */
1057         start_cpu_decrementer();
1058
1059         /* Register the clocksource */
1060         clocksource_init();
1061
1062         init_decrementer_clockevent();
1063         tick_setup_hrtimer_broadcast();
1064
1065 #ifdef CONFIG_COMMON_CLK
1066         of_clk_init(NULL);
1067 #endif
1068 }
1069
1070
1071 #define FEBRUARY        2
1072 #define STARTOFTIME     1970
1073 #define SECDAY          86400L
1074 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1075 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1076                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1077 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1078 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1079
1080 static int month_days[12] = {
1081         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1082 };
1083
1084 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1085 {
1086         register int    i;
1087         register long   hms, day;
1088
1089         day = tim / SECDAY;
1090         hms = tim % SECDAY;
1091
1092         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1093         tm->tm_hour = hms / 3600;
1094         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1095         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1096
1097         /* Number of years in days */
1098         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1099                 day -= days_in_year(i);
1100         tm->tm_year = i;
1101
1102         /* Number of months in days left */
1103         if (leapyear(tm->tm_year))
1104                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1105         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1106                 day -= days_in_month(i);
1107         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1108         tm->tm_mon = i;
1109
1110         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1111         tm->tm_mday = day + 1;
1112
1113         /*
1114          * No-one uses the day of the week.
1115          */
1116         tm->tm_wday = -1;
1117 }
1118 EXPORT_SYMBOL(to_tm);
1119
1120 /*
1121  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1122  * result.
1123  */
1124 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1125                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1126 {
1127         unsigned long a, b, c, d;
1128         unsigned long w, x, y, z;
1129         u64 ra, rb, rc;
1130
1131         a = dividend_high >> 32;
1132         b = dividend_high & 0xffffffff;
1133         c = dividend_low >> 32;
1134         d = dividend_low & 0xffffffff;
1135
1136         w = a / divisor;
1137         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1138
1139         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1140         x = ra;
1141
1142         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1143         y = rb;
1144
1145         do_div(rc, divisor);
1146         z = rc;
1147
1148         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1149         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1150
1151 }
1152
1153 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1154 void calibrate_delay(void)
1155 {
1156         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1157          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1158          */
1159         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1160 }
1161
1162 static int __init rtc_init(void)
1163 {
1164         struct platform_device *pdev;
1165
1166         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1167                 return -ENODEV;
1168
1169         pdev = platform_device_register_simple("rtc-generic", -1, NULL, 0);
1170
1171         return PTR_ERR_OR_ZERO(pdev);
1172 }
1173
1174 device_initcall(rtc_init);