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