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->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);
 362         tsk->stimescaled += sys_scaled;
 363         if (stolen)
 364                 account_steal_time(stolen);
 365 }
 366 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_system);
 367
 368 void vtime_account_idle(struct task_struct *tsk)
 369 {
 370         unsigned long delta, sys_scaled, stolen;
 371
 372         delta = vtime_delta(tsk, &sys_scaled, &stolen);
 373         account_idle_time(delta + stolen);
 374 }
 375
 376 /*
 377  * Transfer the user time accumulated in the paca
 378  * by the exception entry and exit code to the generic
 379  * process user time records.
 380  * Must be called with interrupts disabled.
 381  * Assumes that vtime_account_system/idle() has been called
 382  * recently (i.e. since the last entry from usermode) so that
 383  * get_paca()->user_time_scaled is up to date.
 384  */
 385 void vtime_account_user(struct task_struct *tsk)
 386 {
 387         cputime_t utime, utimescaled;
 388         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 389
 390         utime = acct->user_time;
 391         utimescaled = acct->user_time_scaled;
 392         acct->user_time = 0;
 393         acct->user_time_scaled = 0;
 394         acct->utime_sspurr = 0;
 395         account_user_time(tsk, utime);
 396         tsk->utimescaled += 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         /* Clear any pending timer interrupts */
 723         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 724
 725         /* Enable decrementer interrupt */
 726         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
 727 #endif /* defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x) */
 728 }
 729
 730 void __init generic_calibrate_decr(void)
 731 {
 732         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 733
 734         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 735             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 736
 737                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 738                                 "(not found)\n");
 739         }
 740
 741         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 742
 743         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 744             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 745
 746                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 747                                 "(not found)\n");
 748         }
 749 }
 750
 751 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 752 {
 753         struct rtc_time tm;
 754
 755         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 756                 return -ENODEV;
 757
 758         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 759         tm.tm_year -= 1900;
 760         tm.tm_mon -= 1;
 761
 762         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 763 }
 764
 765 static void __read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 766 {
 767         struct rtc_time tm;
 768         static int first = 1;
 769
 770         ts->tv_nsec = 0;
 771         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 772         if (first) {
 773                 first = 0;
 774                 if (ppc_md.time_init)
 775                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 776
 777                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 778                 if (ppc_md.get_boot_time) {
 779                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
 780                         return;
 781                 }
 782         }
 783         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
 784                 ts->tv_sec = 0;
 785                 return;
 786         }
 787         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 788
 789         ts->tv_sec = mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 790                             tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 791 }
 792
 793 void read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 794 {
 795         __read_persistent_clock(ts);
 796
 797         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
 798         if (ts->tv_sec < 0) {
 799                 ts->tv_sec = 0;
 800                 ts->tv_nsec = 0;
 801         }
 802
 803 }
 804
 805 /* clocksource code */
 806 static u64 rtc_read(struct clocksource *cs)
 807 {
 808         return (u64)get_rtc();
 809 }
 810
 811 static u64 timebase_read(struct clocksource *cs)
 812 {
 813         return (u64)get_tb();
 814 }
 815
 816 void update_vsyscall_old(struct timespec *wall_time, struct timespec *wtm,
 817                          struct clocksource *clock, u32 mult, u64 cycle_last)
 818 {
 819         u64 new_tb_to_xs, new_stamp_xsec;
 820         u32 frac_sec;
 821
 822         if (clock != &clocksource_timebase)
 823                 return;
 824
 825         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 826         ++vdso_data->tb_update_count;
 827         smp_mb();
 828
 829         /* 19342813113834067 ~= 2^(20+64) / 1e9 */
 830         new_tb_to_xs = (u64) mult * (19342813113834067ULL >> clock->shift);
 831         new_stamp_xsec = (u64) wall_time->tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 832         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
 833         new_stamp_xsec += (u64) wall_time->tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 834
 835         BUG_ON(wall_time->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC);
 836         /* this is tv_nsec / 1e9 as a 0.32 fraction */
 837         frac_sec = ((u64) wall_time->tv_nsec * 18446744073ULL) >> 32;
 838
 839         /*
 840          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 841          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 842          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 843          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 844          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 845          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 846          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 847          * We expect the caller to have done the first increment of
 848          * vdso_data->tb_update_count already.
 849          */
 850         vdso_data->tb_orig_stamp = cycle_last;
 851         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 852         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 853         vdso_data->wtom_clock_sec = wtm->tv_sec;
 854         vdso_data->wtom_clock_nsec = wtm->tv_nsec;
 855         vdso_data->stamp_xtime = *wall_time;
 856         vdso_data->stamp_sec_fraction = frac_sec;
 857         smp_wmb();
 858         ++(vdso_data->tb_update_count);
 859 }
 860
 861 void update_vsyscall_tz(void)
 862 {
 863         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 864         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 865 }
 866
 867 static void __init clocksource_init(void)
 868 {
 869         struct clocksource *clock;
 870
 871         if (__USE_RTC())
 872                 clock = &clocksource_rtc;
 873         else
 874                 clock = &clocksource_timebase;
 875
 876         if (clocksource_register_hz(clock, tb_ticks_per_sec)) {
 877                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 878                        clock->name);
 879                 return;
 880         }
 881
 882         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 883                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 884 }
 885
 886 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 887                                       struct clock_event_device *dev)
 888 {
 889         __this_cpu_write(decrementers_next_tb, get_tb_or_rtc() + evt);
 890         set_dec(evt);
 891
 892         /* We may have raced with new irq work */
 893         if (test_irq_work_pending())
 894                 set_dec(1);
 895
 896         return 0;
 897 }
 898
 899 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *dev)
 900 {
 901         decrementer_set_next_event(decrementer_max, dev);
 902         return 0;
 903 }
 904
 905 /* Interrupt handler for the timer broadcast IPI */
 906 void tick_broadcast_ipi_handler(void)
 907 {
 908         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 909
 910         *next_tb = get_tb_or_rtc();
 911         __timer_interrupt();
 912 }
 913
 914 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 915 {
 916         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu);
 917
 918         *dec = decrementer_clockevent;
 919         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
 920
 921         printk_once(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%x] shift[%d] cpu[%d]\n",
 922                     dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 923
 924         clockevents_register_device(dec);
 925 }
 926
 927 static void enable_large_decrementer(void)
 928 {
 929         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
 930                 return;
 931
 932         if (decrementer_max <= DECREMENTER_DEFAULT_MAX)
 933                 return;
 934
 935         /*
 936          * If we're running as the hypervisor we need to enable the LD manually
 937          * otherwise firmware should have done it for us.
 938          */
 939         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 940                 mtspr(SPRN_LPCR, mfspr(SPRN_LPCR) | LPCR_LD);
 941 }
 942
 943 static void __init set_decrementer_max(void)
 944 {
 945         struct device_node *cpu;
 946         u32 bits = 32;
 947
 948         /* Prior to ISAv3 the decrementer is always 32 bit */
 949         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
 950                 return;
 951
 952         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 953
 954         if (of_property_read_u32(cpu, "ibm,dec-bits", &bits) == 0) {
 955                 if (bits > 64 || bits < 32) {
 956                         pr_warn("time_init: firmware supplied invalid ibm,dec-bits");
 957                         bits = 32;
 958                 }
 959
 960                 /* calculate the signed maximum given this many bits */
 961                 decrementer_max = (1ul << (bits - 1)) - 1;
 962         }
 963
 964         of_node_put(cpu);
 965
 966         pr_info("time_init: %u bit decrementer (max: %llx)\n",
 967                 bits, decrementer_max);
 968 }
 969
 970 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
 971 {
 972         int cpu = smp_processor_id();
 973
 974         clockevents_calc_mult_shift(&decrementer_clockevent, ppc_tb_freq, 4);
 975
 976         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 977                 clockevent_delta2ns(decrementer_max, &decrementer_clockevent);
 978         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
 979                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
 980
 981         register_decrementer_clockevent(cpu);
 982 }
 983
 984 void secondary_cpu_time_init(void)
 985 {
 986         /* Enable and test the large decrementer for this cpu */
 987         enable_large_decrementer();
 988
 989         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
 990          * such as BookE
 991          */
 992         start_cpu_decrementer();
 993
 994         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
 995          * call here ! */
 996         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
 997 }
 998
 999 /* This function is only called on the boot processor */
1000 void __init time_init(void)
1001 {
1002         struct div_result res;
1003         u64 scale;
1004         unsigned shift;
1005
1006         if (__USE_RTC()) {
1007                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
1008                 ppc_tb_freq = 1000000000;
1009         } else {
1010                 /* Normal PowerPC with timebase register */
1011                 ppc_md.calibrate_decr();
1012                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
1013                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
1014                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
1015                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
1016         }
1017
1018         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
1019         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
1020         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
1021         calc_cputime_factors();
1022         setup_cputime_one_jiffy();
1023
1024         /*
1025          * Compute scale factor for sched_clock.
1026          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1027          * which is the timebase frequency.
1028          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1029          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1030          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1031          * giving us the scale factor and shift count to use in
1032          * sched_clock().
1033          */
1034         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1035         scale = res.result_low;
1036         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1037                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1038                 res.result_high >>= 1;
1039         }
1040         tb_to_ns_scale = scale;
1041         tb_to_ns_shift = shift;
1042         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1043         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1044
1045         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1046         if (timezone_offset) {
1047                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1048                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1049         }
1050
1051         vdso_data->tb_update_count = 0;
1052         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1053
1054         /* initialise and enable the large decrementer (if we have one) */
1055         set_decrementer_max();
1056         enable_large_decrementer();
1057
1058         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1059          * such as BookE
1060          */
1061         start_cpu_decrementer();
1062
1063         /* Register the clocksource */
1064         clocksource_init();
1065
1066         init_decrementer_clockevent();
1067         tick_setup_hrtimer_broadcast();
1068
1069 #ifdef CONFIG_COMMON_CLK
1070         of_clk_init(NULL);
1071 #endif
1072 }
1073
1074
1075 #define FEBRUARY        2
1076 #define STARTOFTIME     1970
1077 #define SECDAY          86400L
1078 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1079 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1080                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1081 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1082 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1083
1084 static int month_days[12] = {
1085         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1086 };
1087
1088 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1089 {
1090         register int    i;
1091         register long   hms, day;
1092
1093         day = tim / SECDAY;
1094         hms = tim % SECDAY;
1095
1096         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1097         tm->tm_hour = hms / 3600;
1098         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1099         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1100
1101         /* Number of years in days */
1102         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1103                 day -= days_in_year(i);
1104         tm->tm_year = i;
1105
1106         /* Number of months in days left */
1107         if (leapyear(tm->tm_year))
1108                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1109         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1110                 day -= days_in_month(i);
1111         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1112         tm->tm_mon = i;
1113
1114         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1115         tm->tm_mday = day + 1;
1116
1117         /*
1118          * No-one uses the day of the week.
1119          */
1120         tm->tm_wday = -1;
1121 }
1122 EXPORT_SYMBOL(to_tm);
1123
1124 /*
1125  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1126  * result.
1127  */
1128 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1129                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1130 {
1131         unsigned long a, b, c, d;
1132         unsigned long w, x, y, z;
1133         u64 ra, rb, rc;
1134
1135         a = dividend_high >> 32;
1136         b = dividend_high & 0xffffffff;
1137         c = dividend_low >> 32;
1138         d = dividend_low & 0xffffffff;
1139
1140         w = a / divisor;
1141         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1142
1143         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1144         x = ra;
1145
1146         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1147         y = rb;
1148
1149         do_div(rc, divisor);
1150         z = rc;
1151
1152         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1153         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1154
1155 }
1156
1157 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1158 void calibrate_delay(void)
1159 {
1160         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1161          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1162          */
1163         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1164 }
1165
1166 #if IS_ENABLED(CONFIG_RTC_DRV_GENERIC)
1167 static int rtc_generic_get_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1168 {
1169         ppc_md.get_rtc_time(tm);
1170         return rtc_valid_tm(tm);
1171 }
1172
1173 static int rtc_generic_set_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1174 {
1175         if (!ppc_md.set_rtc_time)
1176                 return -EOPNOTSUPP;
1177
1178         if (ppc_md.set_rtc_time(tm) < 0)
1179                 return -EOPNOTSUPP;
1180
1181         return 0;
1182 }
1183
1184 static const struct rtc_class_ops rtc_generic_ops = {
1185         .read_time = rtc_generic_get_time,
1186         .set_time = rtc_generic_set_time,
1187 };
1188
1189 static int __init rtc_init(void)
1190 {
1191         struct platform_device *pdev;
1192
1193         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1194                 return -ENODEV;
1195
1196         pdev = platform_device_register_data(NULL, "rtc-generic", -1,
1197                                              &rtc_generic_ops,
1198                                              sizeof(rtc_generic_ops));
1199
1200         return PTR_ERR_OR_ZERO(pdev);
1201 }
1202
1203 device_initcall(rtc_init);
1204 #endif