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.
  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 <linux/rtc.h>
  60 #include <asm/trace.h>
  61
  62 #include <asm/io.h>
  63 #include <asm/processor.h>
  64 #include <asm/nvram.h>
  65 #include <asm/cache.h>
  66 #include <asm/machdep.h>
  67 #include <asm/uaccess.h>
  68 #include <asm/time.h>
  69 #include <asm/prom.h>
  70 #include <asm/irq.h>
  71 #include <asm/div64.h>
  72 #include <asm/smp.h>
  73 #include <asm/vdso_datapage.h>
  74 #include <asm/firmware.h>
  75 #include <asm/cputime.h>
  76 #include <asm/asm-prototypes.h>
  77
  78 /* powerpc clocksource/clockevent code */
  79
  80 #include <linux/clockchips.h>
  81 #include <linux/timekeeper_internal.h>
  82
  83 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *);
  84 static struct clocksource clocksource_rtc = {
  85         .name         = "rtc",
  86         .rating       = 400,
  87         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  88         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  89         .read         = rtc_read,
  90 };
  91
  92 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *);
  93 static struct clocksource clocksource_timebase = {
  94         .name         = "timebase",
  95         .rating       = 400,
  96         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  97         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  98         .read         = timebase_read,
  99 };
 100
 101 #define DECREMENTER_DEFAULT_MAX 0x7FFFFFFF
 102 u64 decrementer_max = DECREMENTER_DEFAULT_MAX;
 103
 104 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 105                                       struct clock_event_device *dev);
 106 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *evt);
 107
 108 struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
 109         .name                   = "decrementer",
 110         .rating                 = 200,
 111         .irq                    = 0,
 112         .set_next_event         = decrementer_set_next_event,
 113         .set_state_shutdown     = decrementer_shutdown,
 114         .tick_resume            = decrementer_shutdown,
 115         .features               = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
 116                                   CLOCK_EVT_FEAT_C3STOP,
 117 };
 118 EXPORT_SYMBOL(decrementer_clockevent);
 119
 120 DEFINE_PER_CPU(u64, decrementers_next_tb);
 121 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, decrementers);
 122
 123 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
 124
 125 #ifdef CONFIG_PPC64
 126 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
 127 #else
 128 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
 129 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
 130 #endif
 131
 132 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
 133 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
 134 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
 135 unsigned long tb_ticks_per_sec;
 136 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
 137
 138 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
 139 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
 140
 141 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
 142 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
 143 static u64 boot_tb __read_mostly;
 144
 145 extern struct timezone sys_tz;
 146 static long timezone_offset;
 147
 148 unsigned long ppc_proc_freq;
 149 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_proc_freq);
 150 unsigned long ppc_tb_freq;
 151 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_tb_freq);
 152
 153 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 154 /*
 155  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
 156  * jiffies, microseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
 157  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
 158  */
 159 u64 __cputime_jiffies_factor;
 160 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
 161 u64 __cputime_usec_factor;
 162 EXPORT_SYMBOL(__cputime_usec_factor);
 163 u64 __cputime_sec_factor;
 164 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
 165 u64 __cputime_clockt_factor;
 166 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
 167 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_last_delta);
 168 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_scaled_last_delta);
 169
 170 cputime_t cputime_one_jiffy;
 171
 172 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 173 void (*dtl_consumer)(struct dtl_entry *, u64);
 174 #endif
 175
 176 #ifdef CONFIG_PPC64
 177 #define get_accounting(tsk)     (&get_paca()->accounting)
 178 #else
 179 #define get_accounting(tsk)     (&task_thread_info(tsk)->accounting)
 180 #endif
 181
 182 static void calc_cputime_factors(void)
 183 {
 184         struct div_result res;
 185
 186         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 187         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
 188         div128_by_32(1000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 189         __cputime_usec_factor = res.result_low;
 190         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 191         __cputime_sec_factor = res.result_low;
 192         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 193         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
 194 }
 195
 196 /*
 197  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the PURR,
 198  * or if that doesn't exist return the timebase value passed in.
 199  */
 200 static unsigned long read_spurr(unsigned long tb)
 201 {
 202         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
 203                 return mfspr(SPRN_SPURR);
 204         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 205                 return mfspr(SPRN_PURR);
 206         return tb;
 207 }
 208
 209 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 210
 211 /*
 212  * Scan the dispatch trace log and count up the stolen time.
 213  * Should be called with interrupts disabled.
 214  */
 215 static u64 scan_dispatch_log(u64 stop_tb)
 216 {
 217         u64 i = local_paca->dtl_ridx;
 218         struct dtl_entry *dtl = local_paca->dtl_curr;
 219         struct dtl_entry *dtl_end = local_paca->dispatch_log_end;
 220         struct lppaca *vpa = local_paca->lppaca_ptr;
 221         u64 tb_delta;
 222         u64 stolen = 0;
 223         u64 dtb;
 224
 225         if (!dtl)
 226                 return 0;
 227
 228         if (i == be64_to_cpu(vpa->dtl_idx))
 229                 return 0;
 230         while (i < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 231                 dtb = be64_to_cpu(dtl->timebase);
 232                 tb_delta = be32_to_cpu(dtl->enqueue_to_dispatch_time) +
 233                         be32_to_cpu(dtl->ready_to_enqueue_time);
 234                 barrier();
 235                 if (i + N_DISPATCH_LOG < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 236                         /* buffer has overflowed */
 237                         i = be64_to_cpu(vpa->dtl_idx) - N_DISPATCH_LOG;
 238                         dtl = local_paca->dispatch_log + (i % N_DISPATCH_LOG);
 239                         continue;
 240                 }
 241                 if (dtb > stop_tb)
 242                         break;
 243                 if (dtl_consumer)
 244                         dtl_consumer(dtl, i);
 245                 stolen += tb_delta;
 246                 ++i;
 247                 ++dtl;
 248                 if (dtl == dtl_end)
 249                         dtl = local_paca->dispatch_log;
 250         }
 251         local_paca->dtl_ridx = i;
 252         local_paca->dtl_curr = dtl;
 253         return stolen;
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Accumulate stolen time by scanning the dispatch trace log.
 258  * Called on entry from user mode.
 259  */
 260 void notrace accumulate_stolen_time(void)
 261 {
 262         u64 sst, ust;
 263         u8 save_soft_enabled = local_paca->soft_enabled;
 264         struct cpu_accounting_data *acct = &local_paca->accounting;
 265
 266         /* We are called early in the exception entry, before
 267          * soft/hard_enabled are sync'ed to the expected state
 268          * for the exception. We are hard disabled but the PACA
 269          * needs to reflect that so various debug stuff doesn't
 270          * complain
 271          */
 272         local_paca->soft_enabled = 0;
 273
 274         sst = scan_dispatch_log(acct->starttime_user);
 275         ust = scan_dispatch_log(acct->starttime);
 276         acct->system_time -= sst;
 277         acct->user_time -= ust;
 278         local_paca->stolen_time += ust + sst;
 279
 280         local_paca->soft_enabled = save_soft_enabled;
 281 }
 282
 283 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 284 {
 285         u64 stolen = 0;
 286
 287         if (get_paca()->dtl_ridx != be64_to_cpu(get_lppaca()->dtl_idx)) {
 288                 stolen = scan_dispatch_log(stop_tb);
 289                 get_paca()->accounting.system_time -= stolen;
 290         }
 291
 292         stolen += get_paca()->stolen_time;
 293         get_paca()->stolen_time = 0;
 294         return stolen;
 295 }
 296
 297 #else /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 298 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 299 {
 300         return 0;
 301 }
 302
 303 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 304
 305 /*
 306  * Account time for a transition between system, hard irq
 307  * or soft irq state.
 308  */
 309 static unsigned long vtime_delta(struct task_struct *tsk,
 310                                  unsigned long *sys_scaled,
 311                                  unsigned long *stolen)
 312 {
 313         unsigned long now, nowscaled, deltascaled;
 314         unsigned long udelta, delta, user_scaled;
 315         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 316
 317         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 318
 319         now = mftb();
 320         nowscaled = read_spurr(now);
 321         acct->system_time += now - acct->starttime;
 322         acct->starttime = now;
 323         deltascaled = nowscaled - acct->startspurr;
 324         acct->startspurr = nowscaled;
 325
 326         *stolen = calculate_stolen_time(now);
 327
 328         delta = acct->system_time;
 329         acct->system_time = 0;
 330         udelta = acct->user_time - acct->utime_sspurr;
 331         acct->utime_sspurr = acct->user_time;
 332
 333         /*
 334          * Because we don't read the SPURR on every kernel entry/exit,
 335          * deltascaled includes both user and system SPURR ticks.
 336          * Apportion these ticks to system SPURR ticks and user
 337          * SPURR ticks in the same ratio as the system time (delta)
 338          * and user time (udelta) values obtained from the timebase
 339          * over the same interval.  The system ticks get accounted here;
 340          * the user ticks get saved up in paca->user_time_scaled to be
 341          * used by account_process_tick.
 342          */
 343         *sys_scaled = delta;
 344         user_scaled = udelta;
 345         if (deltascaled != delta + udelta) {
 346                 if (udelta) {
 347                         *sys_scaled = deltascaled * delta / (delta + udelta);
 348                         user_scaled = deltascaled - *sys_scaled;
 349                 } else {
 350                         *sys_scaled = deltascaled;
 351                 }
 352         }
 353         acct->user_time_scaled += user_scaled;
 354
 355         return delta;
 356 }
 357
 358 void vtime_account_system(struct task_struct *tsk)
 359 {
 360         unsigned long delta, sys_scaled, stolen;
 361
 362         delta = vtime_delta(tsk, &sys_scaled, &stolen);
 363         account_system_time(tsk, 0, delta, sys_scaled);
 364         if (stolen)
 365                 account_steal_time(stolen);
 366 }
 367 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_system);
 368
 369 void vtime_account_idle(struct task_struct *tsk)
 370 {
 371         unsigned long delta, sys_scaled, stolen;
 372
 373         delta = vtime_delta(tsk, &sys_scaled, &stolen);
 374         account_idle_time(delta + stolen);
 375 }
 376
 377 /*
 378  * Transfer the user time accumulated in the paca
 379  * by the exception entry and exit code to the generic
 380  * process user time records.
 381  * Must be called with interrupts disabled.
 382  * Assumes that vtime_account_system/idle() has been called
 383  * recently (i.e. since the last entry from usermode) so that
 384  * get_paca()->user_time_scaled is up to date.
 385  */
 386 void vtime_account_user(struct task_struct *tsk)
 387 {
 388         cputime_t utime, utimescaled;
 389         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 390
 391         utime = acct->user_time;
 392         utimescaled = acct->user_time_scaled;
 393         acct->user_time = 0;
 394         acct->user_time_scaled = 0;
 395         acct->utime_sspurr = 0;
 396         account_user_time(tsk, utime, utimescaled);
 397 }
 398
 399 #ifdef CONFIG_PPC32
 400 /*
 401  * Called from the context switch with interrupts disabled, to charge all
 402  * accumulated times to the current process, and to prepare accounting on
 403  * the next process.
 404  */
 405 void arch_vtime_task_switch(struct task_struct *prev)
 406 {
 407         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(current);
 408
 409         acct->starttime = get_accounting(prev)->starttime;
 410         acct->startspurr = get_accounting(prev)->startspurr;
 411         acct->system_time = 0;
 412         acct->user_time = 0;
 413 }
 414 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 415
 416 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE */
 417 #define calc_cputime_factors()
 418 #endif
 419
 420 void __delay(unsigned long loops)
 421 {
 422         unsigned long start;
 423         int diff;
 424
 425         if (__USE_RTC()) {
 426                 start = get_rtcl();
 427                 do {
 428                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 429                         diff = get_rtcl() - start;
 430                         if (diff < 0)
 431                                 diff += 1000000000;
 432                 } while (diff < loops);
 433         } else {
 434                 start = get_tbl();
 435                 while (get_tbl() - start < loops)
 436                         HMT_low();
 437                 HMT_medium();
 438         }
 439 }
 440 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 441
 442 void udelay(unsigned long usecs)
 443 {
 444         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 445 }
 446 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 447
 448 #ifdef CONFIG_SMP
 449 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 450 {
 451         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 452
 453         if (in_lock_functions(pc))
 454                 return regs->link;
 455
 456         return pc;
 457 }
 458 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 459 #endif
 460
 461 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 462
 463 /*
 464  * 64-bit uses a byte in the PACA, 32-bit uses a per-cpu variable...
 465  */
 466 #ifdef CONFIG_PPC64
 467 static inline unsigned long test_irq_work_pending(void)
 468 {
 469         unsigned long x;
 470
 471         asm volatile("lbz %0,%1(13)"
 472                 : "=r" (x)
 473                 : "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 474         return x;
 475 }
 476
 477 static inline void set_irq_work_pending_flag(void)
 478 {
 479         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 480                 "r" (1),
 481                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 482 }
 483
 484 static inline void clear_irq_work_pending(void)
 485 {
 486         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 487                 "r" (0),
 488                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 489 }
 490
 491 #else /* 32-bit */
 492
 493 DEFINE_PER_CPU(u8, irq_work_pending);
 494
 495 #define set_irq_work_pending_flag()     __this_cpu_write(irq_work_pending, 1)
 496 #define test_irq_work_pending()         __this_cpu_read(irq_work_pending)
 497 #define clear_irq_work_pending()        __this_cpu_write(irq_work_pending, 0)
 498
 499 #endif /* 32 vs 64 bit */
 500
 501 void arch_irq_work_raise(void)
 502 {
 503         preempt_disable();
 504         set_irq_work_pending_flag();
 505         set_dec(1);
 506         preempt_enable();
 507 }
 508
 509 #else  /* CONFIG_IRQ_WORK */
 510
 511 #define test_irq_work_pending() 0
 512 #define clear_irq_work_pending()
 513
 514 #endif /* CONFIG_IRQ_WORK */
 515
 516 static void __timer_interrupt(void)
 517 {
 518         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 519         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 520         struct clock_event_device *evt = this_cpu_ptr(&decrementers);
 521         u64 now;
 522
 523         trace_timer_interrupt_entry(regs);
 524
 525         if (test_irq_work_pending()) {
 526                 clear_irq_work_pending();
 527                 irq_work_run();
 528         }
 529
 530         now = get_tb_or_rtc();
 531         if (now >= *next_tb) {
 532                 *next_tb = ~(u64)0;
 533                 if (evt->event_handler)
 534                         evt->event_handler(evt);
 535                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_event);
 536         } else {
 537                 now = *next_tb - now;
 538                 if (now <= decrementer_max)
 539                         set_dec(now);
 540                 /* We may have raced with new irq work */
 541                 if (test_irq_work_pending())
 542                         set_dec(1);
 543                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_others);
 544         }
 545
 546 #ifdef CONFIG_PPC64
 547         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 548         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 549                 struct cpu_usage *cu = this_cpu_ptr(&cpu_usage_array);
 550                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 551         }
 552 #endif
 553
 554         trace_timer_interrupt_exit(regs);
 555 }
 556
 557 /*
 558  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 559  * with interrupts disabled.
 560  */
 561 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 562 {
 563         struct pt_regs *old_regs;
 564         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 565
 566         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 567          * some CPUs will continue to take decrementer exceptions.
 568          */
 569         set_dec(decrementer_max);
 570
 571         /* Some implementations of hotplug will get timer interrupts while
 572          * offline, just ignore these and we also need to set
 573          * decrementers_next_tb as MAX to make sure __check_irq_replay
 574          * don't replay timer interrupt when return, otherwise we'll trap
 575          * here infinitely :(
 576          */
 577         if (!cpu_online(smp_processor_id())) {
 578                 *next_tb = ~(u64)0;
 579                 return;
 580         }
 581
 582         /* Conditionally hard-enable interrupts now that the DEC has been
 583          * bumped to its maximum value
 584          */
 585         may_hard_irq_enable();
 586
 587
 588 #if defined(CONFIG_PPC32) && defined(CONFIG_PPC_PMAC)
 589         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 590                 do_IRQ(regs);
 591 #endif
 592
 593         old_regs = set_irq_regs(regs);
 594         irq_enter();
 595
 596         __timer_interrupt();
 597         irq_exit();
 598         set_irq_regs(old_regs);
 599 }
 600 EXPORT_SYMBOL(timer_interrupt);
 601
 602 /*
 603  * Hypervisor decrementer interrupts shouldn't occur but are sometimes
 604  * left pending on exit from a KVM guest.  We don't need to do anything
 605  * to clear them, as they are edge-triggered.
 606  */
 607 void hdec_interrupt(struct pt_regs *regs)
 608 {
 609 }
 610
 611 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 612 static void generic_suspend_disable_irqs(void)
 613 {
 614         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 615          * with suspending.
 616          */
 617
 618         set_dec(decrementer_max);
 619         local_irq_disable();
 620         set_dec(decrementer_max);
 621 }
 622
 623 static void generic_suspend_enable_irqs(void)
 624 {
 625         local_irq_enable();
 626 }
 627
 628 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 629 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 630 {
 631         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 632                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 633         generic_suspend_disable_irqs();
 634 }
 635
 636 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 637 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 638 {
 639         generic_suspend_enable_irqs();
 640         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 641                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 642 }
 643 #endif
 644
 645 unsigned long long tb_to_ns(unsigned long long ticks)
 646 {
 647         return mulhdu(ticks, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 648 }
 649 EXPORT_SYMBOL_GPL(tb_to_ns);
 650
 651 /*
 652  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 653  *
 654  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 655  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 656  * are 64-bit unsigned numbers.
 657  */
 658 unsigned long long sched_clock(void)
 659 {
 660         if (__USE_RTC())
 661                 return get_rtc();
 662         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 663 }
 664
 665
 666 #ifdef CONFIG_PPC_PSERIES
 667
 668 /*
 669  * Running clock - attempts to give a view of time passing for a virtualised
 670  * kernels.
 671  * Uses the VTB register if available otherwise a next best guess.
 672  */
 673 unsigned long long running_clock(void)
 674 {
 675         /*
 676          * Don't read the VTB as a host since KVM does not switch in host
 677          * timebase into the VTB when it takes a guest off the CPU, reading the
 678          * VTB would result in reading 'last switched out' guest VTB.
 679          *
 680          * Host kernels are often compiled with CONFIG_PPC_PSERIES checked, it
 681          * would be unsafe to rely only on the #ifdef above.
 682          */
 683         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR) &&
 684             cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_207S))
 685                 return mulhdu(get_vtb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 686
 687         /*
 688          * This is a next best approximation without a VTB.
 689          * On a host which is running bare metal there should never be any stolen
 690          * time and on a host which doesn't do any virtualisation TB *should* equal
 691          * VTB so it makes no difference anyway.
 692          */
 693         return local_clock() - cputime_to_nsecs(kcpustat_this_cpu->cpustat[CPUTIME_STEAL]);
 694 }
 695 #endif
 696
 697 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 698 {
 699         struct device_node *cpu;
 700         const __be32 *fp;
 701         int found = 0;
 702
 703         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 704         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 705
 706         if (cpu) {
 707                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 708                 if (fp) {
 709                         found = 1;
 710                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 711                 }
 712
 713                 of_node_put(cpu);
 714         }
 715
 716         return found;
 717 }
 718
 719 static void start_cpu_decrementer(void)
 720 {
 721 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 722         unsigned int tcr;
 723
 724         /* Clear any pending timer interrupts */
 725         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 726
 727         tcr = mfspr(SPRN_TCR);
 728         /*
 729          * The watchdog may have already been enabled by u-boot. So leave
 730          * TRC[WP] (Watchdog Period) alone.
 731          */
 732         tcr &= TCR_WP_MASK;     /* Clear all bits except for TCR[WP] */
 733         tcr |= TCR_DIE;         /* Enable decrementer */
 734         mtspr(SPRN_TCR, tcr);
 735 #endif
 736 }
 737
 738 void __init generic_calibrate_decr(void)
 739 {
 740         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 741
 742         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 743             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 744
 745                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 746                                 "(not found)\n");
 747         }
 748
 749         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 750
 751         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 752             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 753
 754                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 755                                 "(not found)\n");
 756         }
 757 }
 758
 759 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 760 {
 761         struct rtc_time tm;
 762
 763         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 764                 return -ENODEV;
 765
 766         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 767         tm.tm_year -= 1900;
 768         tm.tm_mon -= 1;
 769
 770         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 771 }
 772
 773 static void __read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 774 {
 775         struct rtc_time tm;
 776         static int first = 1;
 777
 778         ts->tv_nsec = 0;
 779         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 780         if (first) {
 781                 first = 0;
 782                 if (ppc_md.time_init)
 783                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 784
 785                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 786                 if (ppc_md.get_boot_time) {
 787                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
 788                         return;
 789                 }
 790         }
 791         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
 792                 ts->tv_sec = 0;
 793                 return;
 794         }
 795         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 796
 797         ts->tv_sec = mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 798                             tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 799 }
 800
 801 void read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 802 {
 803         __read_persistent_clock(ts);
 804
 805         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
 806         if (ts->tv_sec < 0) {
 807                 ts->tv_sec = 0;
 808                 ts->tv_nsec = 0;
 809         }
 810
 811 }
 812
 813 /* clocksource code */
 814 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *cs)
 815 {
 816         return (cycle_t)get_rtc();
 817 }
 818
 819 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *cs)
 820 {
 821         return (cycle_t)get_tb();
 822 }
 823
 824 void update_vsyscall_old(struct timespec *wall_time, struct timespec *wtm,
 825                          struct clocksource *clock, u32 mult, cycle_t cycle_last)
 826 {
 827         u64 new_tb_to_xs, new_stamp_xsec;
 828         u32 frac_sec;
 829
 830         if (clock != &clocksource_timebase)
 831                 return;
 832
 833         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 834         ++vdso_data->tb_update_count;
 835         smp_mb();
 836
 837         /* 19342813113834067 ~= 2^(20+64) / 1e9 */
 838         new_tb_to_xs = (u64) mult * (19342813113834067ULL >> clock->shift);
 839         new_stamp_xsec = (u64) wall_time->tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 840         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
 841         new_stamp_xsec += (u64) wall_time->tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 842
 843         BUG_ON(wall_time->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC);
 844         /* this is tv_nsec / 1e9 as a 0.32 fraction */
 845         frac_sec = ((u64) wall_time->tv_nsec * 18446744073ULL) >> 32;
 846
 847         /*
 848          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 849          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 850          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 851          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 852          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 853          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 854          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 855          * We expect the caller to have done the first increment of
 856          * vdso_data->tb_update_count already.
 857          */
 858         vdso_data->tb_orig_stamp = cycle_last;
 859         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 860         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 861         vdso_data->wtom_clock_sec = wtm->tv_sec;
 862         vdso_data->wtom_clock_nsec = wtm->tv_nsec;
 863         vdso_data->stamp_xtime = *wall_time;
 864         vdso_data->stamp_sec_fraction = frac_sec;
 865         vdso_data->hrtimer_res = hrtimer_resolution;
 866         smp_wmb();
 867         ++(vdso_data->tb_update_count);
 868 }
 869
 870 void update_vsyscall_tz(void)
 871 {
 872         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 873         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 874 }
 875
 876 static void __init clocksource_init(void)
 877 {
 878         struct clocksource *clock;
 879
 880         if (__USE_RTC())
 881                 clock = &clocksource_rtc;
 882         else
 883                 clock = &clocksource_timebase;
 884
 885         if (clocksource_register_hz(clock, tb_ticks_per_sec)) {
 886                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 887                        clock->name);
 888                 return;
 889         }
 890
 891         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 892                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 893 }
 894
 895 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 896                                       struct clock_event_device *dev)
 897 {
 898         __this_cpu_write(decrementers_next_tb, get_tb_or_rtc() + evt);
 899         set_dec(evt);
 900
 901         /* We may have raced with new irq work */
 902         if (test_irq_work_pending())
 903                 set_dec(1);
 904
 905         return 0;
 906 }
 907
 908 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *dev)
 909 {
 910         decrementer_set_next_event(decrementer_max, dev);
 911         return 0;
 912 }
 913
 914 /* Interrupt handler for the timer broadcast IPI */
 915 void tick_broadcast_ipi_handler(void)
 916 {
 917         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 918
 919         *next_tb = get_tb_or_rtc();
 920         __timer_interrupt();
 921 }
 922
 923 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 924 {
 925         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu);
 926
 927         *dec = decrementer_clockevent;
 928         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
 929
 930         printk_once(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%x] shift[%d] cpu[%d]\n",
 931                     dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 932
 933         clockevents_register_device(dec);
 934 }
 935
 936 static void enable_large_decrementer(void)
 937 {
 938         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
 939                 return;
 940
 941         if (decrementer_max <= DECREMENTER_DEFAULT_MAX)
 942                 return;
 943
 944         /*
 945          * If we're running as the hypervisor we need to enable the LD manually
 946          * otherwise firmware should have done it for us.
 947          */
 948         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 949                 mtspr(SPRN_LPCR, mfspr(SPRN_LPCR) | LPCR_LD);
 950 }
 951
 952 static void __init set_decrementer_max(void)
 953 {
 954         struct device_node *cpu;
 955         u32 bits = 32;
 956
 957         /* Prior to ISAv3 the decrementer is always 32 bit */
 958         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
 959                 return;
 960
 961         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 962
 963         if (of_property_read_u32(cpu, "ibm,dec-bits", &bits) == 0) {
 964                 if (bits > 64 || bits < 32) {
 965                         pr_warn("time_init: firmware supplied invalid ibm,dec-bits");
 966                         bits = 32;
 967                 }
 968
 969                 /* calculate the signed maximum given this many bits */
 970                 decrementer_max = (1ul << (bits - 1)) - 1;
 971         }
 972
 973         of_node_put(cpu);
 974
 975         pr_info("time_init: %u bit decrementer (max: %llx)\n",
 976                 bits, decrementer_max);
 977 }
 978
 979 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
 980 {
 981         int cpu = smp_processor_id();
 982
 983         clockevents_calc_mult_shift(&decrementer_clockevent, ppc_tb_freq, 4);
 984
 985         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 986                 clockevent_delta2ns(decrementer_max, &decrementer_clockevent);
 987         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
 988                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
 989
 990         register_decrementer_clockevent(cpu);
 991 }
 992
 993 void secondary_cpu_time_init(void)
 994 {
 995         /* Enable and test the large decrementer for this cpu */
 996         enable_large_decrementer();
 997
 998         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
 999          * such as BookE
1000          */
1001         start_cpu_decrementer();
1002
1003         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
1004          * call here ! */
1005         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
1006 }
1007
1008 /* This function is only called on the boot processor */
1009 void __init time_init(void)
1010 {
1011         struct div_result res;
1012         u64 scale;
1013         unsigned shift;
1014
1015         if (__USE_RTC()) {
1016                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
1017                 ppc_tb_freq = 1000000000;
1018         } else {
1019                 /* Normal PowerPC with timebase register */
1020                 ppc_md.calibrate_decr();
1021                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
1022                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
1023                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
1024                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
1025         }
1026
1027         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
1028         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
1029         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
1030         calc_cputime_factors();
1031         setup_cputime_one_jiffy();
1032
1033         /*
1034          * Compute scale factor for sched_clock.
1035          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1036          * which is the timebase frequency.
1037          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1038          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1039          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1040          * giving us the scale factor and shift count to use in
1041          * sched_clock().
1042          */
1043         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1044         scale = res.result_low;
1045         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1046                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1047                 res.result_high >>= 1;
1048         }
1049         tb_to_ns_scale = scale;
1050         tb_to_ns_shift = shift;
1051         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1052         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1053
1054         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1055         if (timezone_offset) {
1056                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1057                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1058         }
1059
1060         vdso_data->tb_update_count = 0;
1061         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1062
1063         /* initialise and enable the large decrementer (if we have one) */
1064         set_decrementer_max();
1065         enable_large_decrementer();
1066
1067         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1068          * such as BookE
1069          */
1070         start_cpu_decrementer();
1071
1072         /* Register the clocksource */
1073         clocksource_init();
1074
1075         init_decrementer_clockevent();
1076         tick_setup_hrtimer_broadcast();
1077
1078 #ifdef CONFIG_COMMON_CLK
1079         of_clk_init(NULL);
1080 #endif
1081 }
1082
1083
1084 #define FEBRUARY        2
1085 #define STARTOFTIME     1970
1086 #define SECDAY          86400L
1087 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1088 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1089                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1090 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1091 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1092
1093 static int month_days[12] = {
1094         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1095 };
1096
1097 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1098 {
1099         register int    i;
1100         register long   hms, day;
1101
1102         day = tim / SECDAY;
1103         hms = tim % SECDAY;
1104
1105         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1106         tm->tm_hour = hms / 3600;
1107         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1108         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1109
1110         /* Number of years in days */
1111         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1112                 day -= days_in_year(i);
1113         tm->tm_year = i;
1114
1115         /* Number of months in days left */
1116         if (leapyear(tm->tm_year))
1117                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1118         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1119                 day -= days_in_month(i);
1120         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1121         tm->tm_mon = i;
1122
1123         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1124         tm->tm_mday = day + 1;
1125
1126         /*
1127          * No-one uses the day of the week.
1128          */
1129         tm->tm_wday = -1;
1130 }
1131 EXPORT_SYMBOL(to_tm);
1132
1133 /*
1134  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1135  * result.
1136  */
1137 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1138                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1139 {
1140         unsigned long a, b, c, d;
1141         unsigned long w, x, y, z;
1142         u64 ra, rb, rc;
1143
1144         a = dividend_high >> 32;
1145         b = dividend_high & 0xffffffff;
1146         c = dividend_low >> 32;
1147         d = dividend_low & 0xffffffff;
1148
1149         w = a / divisor;
1150         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1151
1152         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1153         x = ra;
1154
1155         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1156         y = rb;
1157
1158         do_div(rc, divisor);
1159         z = rc;
1160
1161         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1162         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1163
1164 }
1165
1166 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1167 void calibrate_delay(void)
1168 {
1169         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1170          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1171          */
1172         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1173 }
1174
1175 #if IS_ENABLED(CONFIG_RTC_DRV_GENERIC)
1176 static int rtc_generic_get_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1177 {
1178         ppc_md.get_rtc_time(tm);
1179         return rtc_valid_tm(tm);
1180 }
1181
1182 static int rtc_generic_set_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1183 {
1184         if (!ppc_md.set_rtc_time)
1185                 return -EOPNOTSUPP;
1186
1187         if (ppc_md.set_rtc_time(tm) < 0)
1188                 return -EOPNOTSUPP;
1189
1190         return 0;
1191 }
1192
1193 static const struct rtc_class_ops rtc_generic_ops = {
1194         .read_time = rtc_generic_get_time,
1195         .set_time = rtc_generic_set_time,
1196 };
1197
1198 static int __init rtc_init(void)
1199 {
1200         struct platform_device *pdev;
1201
1202         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1203                 return -ENODEV;
1204
1205         pdev = platform_device_register_data(NULL, "rtc-generic", -1,
1206                                              &rtc_generic_ops,
1207                                              sizeof(rtc_generic_ops));
1208
1209         return PTR_ERR_OR_ZERO(pdev);
1210 }
1211
1212 device_initcall(rtc_init);
1213 #endif