arch/ppc64/kernel/time.c

   1 /*
   2  *
   3  * Common time routines among all ppc machines.
   4  *
   5  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
   6  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
   7  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
   8  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
   9  *
  10  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
  11  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
  12  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
  13  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
  14  * on SMP then, nap and doze are OK).
  15  *
  16  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
  17  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
  18  *
  19  * TODO (not necessarily in this file):
  20  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
  21  * measurement at boot time. (for iSeries, we calibrate the timebase
  22  * against the Titan chip's clock.)
  23  * - for astronomical applications: add a new function to get
  24  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
  25  * a new timestamp format and a good name.
  26  *
  27  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
  28  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
  29  *
  30  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
  31  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
  32  *      as published by the Free Software Foundation; either version
  33  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
  34  */
  35
  36 #include <linux/config.h>
  37 #include <linux/errno.h>
  38 #include <linux/module.h>
  39 #include <linux/sched.h>
  40 #include <linux/kernel.h>
  41 #include <linux/param.h>
  42 #include <linux/string.h>
  43 #include <linux/mm.h>
  44 #include <linux/interrupt.h>
  45 #include <linux/timex.h>
  46 #include <linux/kernel_stat.h>
  47 #include <linux/mc146818rtc.h>
  48 #include <linux/time.h>
  49 #include <linux/init.h>
  50 #include <linux/profile.h>
  51 #include <linux/cpu.h>
  52 #include <linux/security.h>
  53
  54 #include <asm/segment.h>
  55 #include <asm/io.h>
  56 #include <asm/processor.h>
  57 #include <asm/nvram.h>
  58 #include <asm/cache.h>
  59 #include <asm/machdep.h>
  60 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
  61 #include <asm/iSeries/ItLpQueue.h>
  62 #include <asm/iSeries/HvCallXm.h>
  63 #endif
  64 #include <asm/uaccess.h>
  65 #include <asm/time.h>
  66 #include <asm/ppcdebug.h>
  67 #include <asm/prom.h>
  68 #include <asm/sections.h>
  69 #include <asm/systemcfg.h>
  70
  71 u64 jiffies_64 __cacheline_aligned_in_smp = INITIAL_JIFFIES;
  72
  73 EXPORT_SYMBOL(jiffies_64);
  74
  75 /* keep track of when we need to update the rtc */
  76 time_t last_rtc_update;
  77 extern int piranha_simulator;
  78 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
  79 unsigned long iSeries_recal_titan = 0;
  80 unsigned long iSeries_recal_tb = 0;
  81 static unsigned long first_settimeofday = 1;
  82 #endif
  83
  84 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
  85
  86 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
  87 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
  88 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
  89 unsigned long tb_ticks_per_sec;
  90 unsigned long tb_to_xs;
  91 unsigned      tb_to_us;
  92 unsigned long processor_freq;
  93 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
  94 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
  95
  96 unsigned long tb_to_ns_scale;
  97 unsigned long tb_to_ns_shift;
  98
  99 struct gettimeofday_struct do_gtod;
 100
 101 extern unsigned long wall_jiffies;
 102 extern unsigned long lpevent_count;
 103 extern int smp_tb_synchronized;
 104
 105 extern struct timezone sys_tz;
 106
 107 void ppc_adjtimex(void);
 108
 109 static unsigned adjusting_time = 0;
 110
 111 unsigned long ppc_proc_freq;
 112 unsigned long ppc_tb_freq;
 113
 114 static __inline__ void timer_check_rtc(void)
 115 {
 116         /*
 117          * update the rtc when needed, this should be performed on the
 118          * right fraction of a second. Half or full second ?
 119          * Full second works on mk48t59 clocks, others need testing.
 120          * Note that this update is basically only used through
 121          * the adjtimex system calls. Setting the HW clock in
 122          * any other way is a /dev/rtc and userland business.
 123          * This is still wrong by -0.5/+1.5 jiffies because of the
 124          * timer interrupt resolution and possible delay, but here we
 125          * hit a quantization limit which can only be solved by higher
 126          * resolution timers and decoupling time management from timer
 127          * interrupts. This is also wrong on the clocks
 128          * which require being written at the half second boundary.
 129          * We should have an rtc call that only sets the minutes and
 130          * seconds like on Intel to avoid problems with non UTC clocks.
 131          */
 132         if ( (time_status & STA_UNSYNC) == 0 &&
 133              xtime.tv_sec - last_rtc_update >= 659 &&
 134              abs((xtime.tv_nsec/1000) - (1000000-1000000/HZ)) < 500000/HZ &&
 135              jiffies - wall_jiffies == 1) {
 136             struct rtc_time tm;
 137             to_tm(xtime.tv_sec+1, &tm);
 138             tm.tm_year -= 1900;
 139             tm.tm_mon -= 1;
 140             if (ppc_md.set_rtc_time(&tm) == 0)
 141                 last_rtc_update = xtime.tv_sec+1;
 142             else
 143                 /* Try again one minute later */
 144                 last_rtc_update += 60;
 145         }
 146 }
 147
 148 /*
 149  * This version of gettimeofday has microsecond resolution.
 150  */
 151 static inline void __do_gettimeofday(struct timeval *tv, unsigned long tb_val)
 152 {
 153         unsigned long sec, usec, tb_ticks;
 154         unsigned long xsec, tb_xsec;
 155         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
 156         unsigned long temp_tb_to_xs, temp_stamp_xsec;
 157
 158         /*
 159          * These calculations are faster (gets rid of divides)
 160          * if done in units of 1/2^20 rather than microseconds.
 161          * The conversion to microseconds at the end is done
 162          * without a divide (and in fact, without a multiply)
 163          */
 164         temp_varp = do_gtod.varp;
 165         tb_ticks = tb_val - temp_varp->tb_orig_stamp;
 166         temp_tb_to_xs = temp_varp->tb_to_xs;
 167         temp_stamp_xsec = temp_varp->stamp_xsec;
 168         tb_xsec = mulhdu( tb_ticks, temp_tb_to_xs );
 169         xsec = temp_stamp_xsec + tb_xsec;
 170         sec = xsec / XSEC_PER_SEC;
 171         xsec -= sec * XSEC_PER_SEC;
 172         usec = (xsec * USEC_PER_SEC)/XSEC_PER_SEC;
 173
 174         tv->tv_sec = sec;
 175         tv->tv_usec = usec;
 176 }
 177
 178 void do_gettimeofday(struct timeval *tv)
 179 {
 180         __do_gettimeofday(tv, get_tb());
 181 }
 182
 183 EXPORT_SYMBOL(do_gettimeofday);
 184
 185 /* Synchronize xtime with do_gettimeofday */
 186
 187 static inline void timer_sync_xtime(unsigned long cur_tb)
 188 {
 189         struct timeval my_tv;
 190
 191         __do_gettimeofday(&my_tv, cur_tb);
 192
 193         if (xtime.tv_sec <= my_tv.tv_sec) {
 194                 xtime.tv_sec = my_tv.tv_sec;
 195                 xtime.tv_nsec = my_tv.tv_usec * 1000;
 196         }
 197 }
 198
 199 /*
 200  * When the timebase - tb_orig_stamp gets too big, we do a manipulation
 201  * between tb_orig_stamp and stamp_xsec. The goal here is to keep the
 202  * difference tb - tb_orig_stamp small enough to always fit inside a
 203  * 32 bits number. This is a requirement of our fast 32 bits userland
 204  * implementation in the vdso. If we "miss" a call to this function
 205  * (interrupt latency, CPU locked in a spinlock, ...) and we end up
 206  * with a too big difference, then the vdso will fallback to calling
 207  * the syscall
 208  */
 209 static __inline__ void timer_recalc_offset(unsigned long cur_tb)
 210 {
 211         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
 212         unsigned temp_idx;
 213         unsigned long offset, new_stamp_xsec, new_tb_orig_stamp;
 214
 215         if (((cur_tb - do_gtod.varp->tb_orig_stamp) & 0x80000000u) == 0)
 216                 return;
 217
 218         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
 219         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
 220
 221         new_tb_orig_stamp = cur_tb;
 222         offset = new_tb_orig_stamp - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
 223         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + mulhdu(offset, do_gtod.varp->tb_to_xs);
 224
 225         temp_varp->tb_to_xs = do_gtod.varp->tb_to_xs;
 226         temp_varp->tb_orig_stamp = new_tb_orig_stamp;
 227         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 228         smp_mb();
 229         do_gtod.varp = temp_varp;
 230         do_gtod.var_idx = temp_idx;
 231
 232         ++(systemcfg->tb_update_count);
 233         smp_wmb();
 234         systemcfg->tb_orig_stamp = new_tb_orig_stamp;
 235         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 236         smp_wmb();
 237         ++(systemcfg->tb_update_count);
 238 }
 239
 240 #ifdef CONFIG_SMP
 241 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 242 {
 243         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 244
 245         if (in_lock_functions(pc))
 246                 return regs->link;
 247
 248         return pc;
 249 }
 250 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 251 #endif
 252
 253 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 254
 255 /*
 256  * This function recalibrates the timebase based on the 49-bit time-of-day
 257  * value in the Titan chip.  The Titan is much more accurate than the value
 258  * returned by the service processor for the timebase frequency.
 259  */
 260
 261 static void iSeries_tb_recal(void)
 262 {
 263         struct div_result divres;
 264         unsigned long titan, tb;
 265         tb = get_tb();
 266         titan = HvCallXm_loadTod();
 267         if ( iSeries_recal_titan ) {
 268                 unsigned long tb_ticks = tb - iSeries_recal_tb;
 269                 unsigned long titan_usec = (titan - iSeries_recal_titan) >> 12;
 270                 unsigned long new_tb_ticks_per_sec   = (tb_ticks * USEC_PER_SEC)/titan_usec;
 271                 unsigned long new_tb_ticks_per_jiffy = (new_tb_ticks_per_sec+(HZ/2))/HZ;
 272                 long tick_diff = new_tb_ticks_per_jiffy - tb_ticks_per_jiffy;
 273                 char sign = '+';
 274                 /* make sure tb_ticks_per_sec and tb_ticks_per_jiffy are consistent */
 275                 new_tb_ticks_per_sec = new_tb_ticks_per_jiffy * HZ;
 276
 277                 if ( tick_diff < 0 ) {
 278                         tick_diff = -tick_diff;
 279                         sign = '-';
 280                 }
 281                 if ( tick_diff ) {
 282                         if ( tick_diff < tb_ticks_per_jiffy/25 ) {
 283                                 printk( "Titan recalibrate: new tb_ticks_per_jiffy = %lu (%c%ld)\n",
 284                                                 new_tb_ticks_per_jiffy, sign, tick_diff );
 285                                 tb_ticks_per_jiffy = new_tb_ticks_per_jiffy;
 286                                 tb_ticks_per_sec   = new_tb_ticks_per_sec;
 287                                 div128_by_32( XSEC_PER_SEC, 0, tb_ticks_per_sec, &divres );
 288                                 do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 289                                 tb_to_xs = divres.result_low;
 290                                 do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
 291                                 systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 292                                 systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
 293                         }
 294                         else {
 295                                 printk( "Titan recalibrate: FAILED (difference > 4 percent)\n"
 296                                         "                   new tb_ticks_per_jiffy = %lu\n"
 297                                         "                   old tb_ticks_per_jiffy = %lu\n",
 298                                         new_tb_ticks_per_jiffy, tb_ticks_per_jiffy );
 299                         }
 300                 }
 301         }
 302         iSeries_recal_titan = titan;
 303         iSeries_recal_tb = tb;
 304 }
 305 #endif
 306
 307 /*
 308  * For iSeries shared processors, we have to let the hypervisor
 309  * set the hardware decrementer.  We set a virtual decrementer
 310  * in the lppaca and call the hypervisor if the virtual
 311  * decrementer is less than the current value in the hardware
 312  * decrementer. (almost always the new decrementer value will
 313  * be greater than the current hardware decementer so the hypervisor
 314  * call will not be needed)
 315  */
 316
 317 unsigned long tb_last_stamp __cacheline_aligned_in_smp;
 318
 319 /*
 320  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 321  * with interrupts disabled.
 322  */
 323 int timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 324 {
 325         int next_dec;
 326         unsigned long cur_tb;
 327         struct paca_struct *lpaca = get_paca();
 328         unsigned long cpu = smp_processor_id();
 329
 330         irq_enter();
 331
 332         profile_tick(CPU_PROFILING, regs);
 333
 334         lpaca->lppaca.int_dword.fields.decr_int = 0;
 335
 336         while (lpaca->next_jiffy_update_tb <= (cur_tb = get_tb())) {
 337                 /*
 338                  * We cannot disable the decrementer, so in the period
 339                  * between this cpu's being marked offline in cpu_online_map
 340                  * and calling stop-self, it is taking timer interrupts.
 341                  * Avoid calling into the scheduler rebalancing code if this
 342                  * is the case.
 343                  */
 344                 if (!cpu_is_offline(cpu))
 345                         update_process_times(user_mode(regs));
 346                 /*
 347                  * No need to check whether cpu is offline here; boot_cpuid
 348                  * should have been fixed up by now.
 349                  */
 350                 if (cpu == boot_cpuid) {
 351                         write_seqlock(&xtime_lock);
 352                         tb_last_stamp = lpaca->next_jiffy_update_tb;
 353                         timer_recalc_offset(lpaca->next_jiffy_update_tb);
 354                         do_timer(regs);
 355                         timer_sync_xtime(lpaca->next_jiffy_update_tb);
 356                         timer_check_rtc();
 357                         write_sequnlock(&xtime_lock);
 358                         if ( adjusting_time && (time_adjust == 0) )
 359                                 ppc_adjtimex();
 360                 }
 361                 lpaca->next_jiffy_update_tb += tb_ticks_per_jiffy;
 362         }
 363
 364         next_dec = lpaca->next_jiffy_update_tb - cur_tb;
 365         if (next_dec > lpaca->default_decr)
 366                 next_dec = lpaca->default_decr;
 367         set_dec(next_dec);
 368
 369 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 370         if (ItLpQueue_isLpIntPending(&xItLpQueue))
 371                 lpevent_count += ItLpQueue_process(&xItLpQueue, regs);
 372 #endif
 373
 374 /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 375 #if defined(CONFIG_PPC_PSERIES)
 376         if (cur_cpu_spec->firmware_features & FW_FEATURE_SPLPAR) {
 377                 struct cpu_usage *cu = &__get_cpu_var(cpu_usage_array);
 378                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 379         }
 380 #endif
 381
 382         irq_exit();
 383
 384         return 1;
 385 }
 386
 387 /*
 388  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 389  *
 390  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 391  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 392  * are 64-bit unsigned numbers.
 393  */
 394 unsigned long long sched_clock(void)
 395 {
 396         return mulhdu(get_tb(), tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 397 }
 398
 399 int do_settimeofday(struct timespec *tv)
 400 {
 401         time_t wtm_sec, new_sec = tv->tv_sec;
 402         long wtm_nsec, new_nsec = tv->tv_nsec;
 403         unsigned long flags;
 404         unsigned long delta_xsec;
 405         long int tb_delta;
 406         unsigned long new_xsec;
 407
 408         if ((unsigned long)tv->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC)
 409                 return -EINVAL;
 410
 411         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 412         /* Updating the RTC is not the job of this code. If the time is
 413          * stepped under NTP, the RTC will be update after STA_UNSYNC
 414          * is cleared. Tool like clock/hwclock either copy the RTC
 415          * to the system time, in which case there is no point in writing
 416          * to the RTC again, or write to the RTC but then they don't call
 417          * settimeofday to perform this operation.
 418          */
 419 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 420         if ( first_settimeofday ) {
 421                 iSeries_tb_recal();
 422                 first_settimeofday = 0;
 423         }
 424 #endif
 425         tb_delta = tb_ticks_since(tb_last_stamp);
 426         tb_delta += (jiffies - wall_jiffies) * tb_ticks_per_jiffy;
 427
 428         new_nsec -= tb_delta / tb_ticks_per_usec / 1000;
 429
 430         wtm_sec  = wall_to_monotonic.tv_sec + (xtime.tv_sec - new_sec);
 431         wtm_nsec = wall_to_monotonic.tv_nsec + (xtime.tv_nsec - new_nsec);
 432
 433         set_normalized_timespec(&xtime, new_sec, new_nsec);
 434         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic, wtm_sec, wtm_nsec);
 435
 436         /* In case of a large backwards jump in time with NTP, we want the
 437          * clock to be updated as soon as the PLL is again in lock.
 438          */
 439         last_rtc_update = new_sec - 658;
 440
 441         time_adjust = 0;                /* stop active adjtime() */
 442         time_status |= STA_UNSYNC;
 443         time_maxerror = NTP_PHASE_LIMIT;
 444         time_esterror = NTP_PHASE_LIMIT;
 445
 446         delta_xsec = mulhdu( (tb_last_stamp-do_gtod.varp->tb_orig_stamp),
 447                              do_gtod.varp->tb_to_xs );
 448
 449         new_xsec = (new_nsec * XSEC_PER_SEC) / NSEC_PER_SEC;
 450         new_xsec += new_sec * XSEC_PER_SEC;
 451         if ( new_xsec > delta_xsec ) {
 452                 do_gtod.varp->stamp_xsec = new_xsec - delta_xsec;
 453                 systemcfg->stamp_xsec = new_xsec - delta_xsec;
 454         }
 455         else {
 456                 /* This is only for the case where the user is setting the time
 457                  * way back to a time such that the boot time would have been
 458                  * before 1970 ... eg. we booted ten days ago, and we are setting
 459                  * the time to Jan 5, 1970 */
 460                 do_gtod.varp->stamp_xsec = new_xsec;
 461                 do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
 462                 systemcfg->stamp_xsec = new_xsec;
 463                 systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
 464         }
 465
 466         systemcfg->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 467         systemcfg->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 468
 469         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 470         clock_was_set();
 471         return 0;
 472 }
 473
 474 EXPORT_SYMBOL(do_settimeofday);
 475
 476 #if defined(CONFIG_PPC_PSERIES) || defined(CONFIG_PPC_MAPLE) || defined(CONFIG_PPC_BPA)
 477 void __init generic_calibrate_decr(void)
 478 {
 479         struct device_node *cpu;
 480         struct div_result divres;
 481         unsigned int *fp;
 482         int node_found;
 483
 484         /*
 485          * The cpu node should have a timebase-frequency property
 486          * to tell us the rate at which the decrementer counts.
 487          */
 488         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 489
 490         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 491         node_found = 0;
 492         if (cpu != 0) {
 493                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "timebase-frequency",
 494                                                   NULL);
 495                 if (fp != 0) {
 496                         node_found = 1;
 497                         ppc_tb_freq = *fp;
 498                 }
 499         }
 500         if (!node_found)
 501                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 502                                 "(not found)\n");
 503
 504         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;
 505         node_found = 0;
 506         if (cpu != 0) {
 507                 fp = (unsigned int *)get_property(cpu, "clock-frequency",
 508                                                   NULL);
 509                 if (fp != 0) {
 510                         node_found = 1;
 511                         ppc_proc_freq = *fp;
 512                 }
 513         }
 514         if (!node_found)
 515                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 516                                 "(not found)\n");
 517
 518         of_node_put(cpu);
 519
 520         printk(KERN_INFO "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
 521                ppc_tb_freq/1000000, ppc_tb_freq%1000000);
 522         printk(KERN_INFO "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
 523                ppc_proc_freq/1000000, ppc_proc_freq%1000000);
 524
 525         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
 526         tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_jiffy * HZ;
 527         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
 528         tb_to_us = mulhwu_scale_factor(ppc_tb_freq, 1000000);
 529         div128_by_32(1024*1024, 0, tb_ticks_per_sec, &divres);
 530         tb_to_xs = divres.result_low;
 531
 532         setup_default_decr();
 533 }
 534 #endif
 535
 536 void __init time_init(void)
 537 {
 538         /* This function is only called on the boot processor */
 539         unsigned long flags;
 540         struct rtc_time tm;
 541         struct div_result res;
 542         unsigned long scale, shift;
 543
 544         ppc_md.calibrate_decr();
 545
 546         /*
 547          * Compute scale factor for sched_clock.
 548          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
 549          * which is the timebase frequency.
 550          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
 551          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
 552          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
 553          * giving us the scale factor and shift count to use in
 554          * sched_clock().
 555          */
 556         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 557         scale = res.result_low;
 558         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
 559                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
 560                 res.result_high >>= 1;
 561         }
 562         tb_to_ns_scale = scale;
 563         tb_to_ns_shift = shift;
 564
 565 #ifdef CONFIG_PPC_ISERIES
 566         if (!piranha_simulator)
 567 #endif
 568                 ppc_md.get_boot_time(&tm);
 569
 570         write_seqlock_irqsave(&xtime_lock, flags);
 571         xtime.tv_sec = mktime(tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday,
 572                               tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 573         tb_last_stamp = get_tb();
 574         do_gtod.varp = &do_gtod.vars[0];
 575         do_gtod.var_idx = 0;
 576         do_gtod.varp->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
 577         get_paca()->next_jiffy_update_tb = tb_last_stamp + tb_ticks_per_jiffy;
 578         do_gtod.varp->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 579         do_gtod.tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 580         do_gtod.varp->tb_to_xs = tb_to_xs;
 581         do_gtod.tb_to_us = tb_to_us;
 582         systemcfg->tb_orig_stamp = tb_last_stamp;
 583         systemcfg->tb_update_count = 0;
 584         systemcfg->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
 585         systemcfg->stamp_xsec = xtime.tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 586         systemcfg->tb_to_xs = tb_to_xs;
 587
 588         time_freq = 0;
 589
 590         xtime.tv_nsec = 0;
 591         last_rtc_update = xtime.tv_sec;
 592         set_normalized_timespec(&wall_to_monotonic,
 593                                 -xtime.tv_sec, -xtime.tv_nsec);
 594         write_sequnlock_irqrestore(&xtime_lock, flags);
 595
 596         /* Not exact, but the timer interrupt takes care of this */
 597         set_dec(tb_ticks_per_jiffy);
 598 }
 599
 600 /*
 601  * After adjtimex is called, adjust the conversion of tb ticks
 602  * to microseconds to keep do_gettimeofday synchronized
 603  * with ntpd.
 604  *
 605  * Use the time_adjust, time_freq and time_offset computed by adjtimex to
 606  * adjust the frequency.
 607  */
 608
 609 /* #define DEBUG_PPC_ADJTIMEX 1 */
 610
 611 void ppc_adjtimex(void)
 612 {
 613         unsigned long den, new_tb_ticks_per_sec, tb_ticks, old_xsec, new_tb_to_xs, new_xsec, new_stamp_xsec;
 614         unsigned long tb_ticks_per_sec_delta;
 615         long delta_freq, ltemp;
 616         struct div_result divres;
 617         unsigned long flags;
 618         struct gettimeofday_vars * temp_varp;
 619         unsigned temp_idx;
 620         long singleshot_ppm = 0;
 621
 622         /* Compute parts per million frequency adjustment to accomplish the time adjustment
 623            implied by time_offset to be applied over the elapsed time indicated by time_constant.
 624            Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq. */
 625         if ( time_offset < 0 ) {
 626                 ltemp = -time_offset;
 627                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
 628                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
 629                 ltemp = -ltemp;
 630         }
 631         else {
 632                 ltemp = time_offset;
 633                 ltemp <<= SHIFT_USEC - SHIFT_UPDATE;
 634                 ltemp >>= SHIFT_KG + time_constant;
 635         }
 636
 637         /* If there is a single shot time adjustment in progress */
 638         if ( time_adjust ) {
 639 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
 640                 printk("ppc_adjtimex: ");
 641                 if ( adjusting_time == 0 )
 642                         printk("starting ");
 643                 printk("single shot time_adjust = %ld\n", time_adjust);
 644 #endif
 645
 646                 adjusting_time = 1;
 647
 648                 /* Compute parts per million frequency adjustment to match time_adjust */
 649                 singleshot_ppm = tickadj * HZ;
 650                 /*
 651                  * The adjustment should be tickadj*HZ to match the code in
 652                  * linux/kernel/timer.c, but experiments show that this is too
 653                  * large. 3/4 of tickadj*HZ seems about right
 654                  */
 655                 singleshot_ppm -= singleshot_ppm / 4;
 656                 /* Use SHIFT_USEC to get it into the same units as time_freq */
 657                 singleshot_ppm <<= SHIFT_USEC;
 658                 if ( time_adjust < 0 )
 659                         singleshot_ppm = -singleshot_ppm;
 660         }
 661         else {
 662 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
 663                 if ( adjusting_time )
 664                         printk("ppc_adjtimex: ending single shot time_adjust\n");
 665 #endif
 666                 adjusting_time = 0;
 667         }
 668
 669         /* Add up all of the frequency adjustments */
 670         delta_freq = time_freq + ltemp + singleshot_ppm;
 671
 672         /* Compute a new value for tb_ticks_per_sec based on the frequency adjustment */
 673         den = 1000000 * (1 << (SHIFT_USEC - 8));
 674         if ( delta_freq < 0 ) {
 675                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( (-delta_freq) >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
 676                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec + tb_ticks_per_sec_delta;
 677         }
 678         else {
 679                 tb_ticks_per_sec_delta = ( tb_ticks_per_sec * ( delta_freq >> (SHIFT_USEC - 8))) / den;
 680                 new_tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec - tb_ticks_per_sec_delta;
 681         }
 682
 683 #ifdef DEBUG_PPC_ADJTIMEX
 684         printk("ppc_adjtimex: ltemp = %ld, time_freq = %ld, singleshot_ppm = %ld\n", ltemp, time_freq, singleshot_ppm);
 685         printk("ppc_adjtimex: tb_ticks_per_sec - base = %ld  new = %ld\n", tb_ticks_per_sec, new_tb_ticks_per_sec);
 686 #endif
 687
 688         /* Compute a new value of tb_to_xs (used to convert tb to microseconds and a new value of
 689            stamp_xsec which is the time (in 1/2^20 second units) corresponding to tb_orig_stamp.  This
 690            new value of stamp_xsec compensates for the change in frequency (implied by the new tb_to_xs)
 691            which guarantees that the current time remains the same */
 692         write_seqlock_irqsave( &xtime_lock, flags );
 693         tb_ticks = get_tb() - do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
 694         div128_by_32( 1024*1024, 0, new_tb_ticks_per_sec, &divres );
 695         new_tb_to_xs = divres.result_low;
 696         new_xsec = mulhdu( tb_ticks, new_tb_to_xs );
 697
 698         old_xsec = mulhdu( tb_ticks, do_gtod.varp->tb_to_xs );
 699         new_stamp_xsec = do_gtod.varp->stamp_xsec + old_xsec - new_xsec;
 700
 701         /* There are two copies of tb_to_xs and stamp_xsec so that no lock is needed to access and use these
 702            values in do_gettimeofday.  We alternate the copies and as long as a reasonable time elapses between
 703            changes, there will never be inconsistent values.  ntpd has a minimum of one minute between updates */
 704
 705         temp_idx = (do_gtod.var_idx == 0);
 706         temp_varp = &do_gtod.vars[temp_idx];
 707
 708         temp_varp->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 709         temp_varp->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 710         temp_varp->tb_orig_stamp = do_gtod.varp->tb_orig_stamp;
 711         smp_mb();
 712         do_gtod.varp = temp_varp;
 713         do_gtod.var_idx = temp_idx;
 714
 715         /*
 716          * tb_update_count is used to allow the problem state gettimeofday code
 717          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 718          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 719          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 720          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 721          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 722          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 723          */
 724         ++(systemcfg->tb_update_count);
 725         smp_wmb();
 726         systemcfg->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 727         systemcfg->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 728         smp_wmb();
 729         ++(systemcfg->tb_update_count);
 730
 731         write_sequnlock_irqrestore( &xtime_lock, flags );
 732
 733 }
 734
 735
 736 #define TICK_SIZE tick
 737 #define FEBRUARY        2
 738 #define STARTOFTIME     1970
 739 #define SECDAY          86400L
 740 #define SECYR           (SECDAY * 365)
 741 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0)
 742 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
 743 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
 744
 745 static int month_days[12] = {
 746         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
 747 };
 748
 749 /*
 750  * This only works for the Gregorian calendar - i.e. after 1752 (in the UK)
 751  */
 752 void GregorianDay(struct rtc_time * tm)
 753 {
 754         int leapsToDate;
 755         int lastYear;
 756         int day;
 757         int MonthOffset[] = { 0, 31, 59, 90, 120, 151, 181, 212, 243, 273, 304, 334 };
 758
 759         lastYear=tm->tm_year-1;
 760
 761         /*
 762          * Number of leap corrections to apply up to end of last year
 763          */
 764         leapsToDate = lastYear/4 - lastYear/100 + lastYear/400;
 765
 766         /*
 767          * This year is a leap year if it is divisible by 4 except when it is
 768          * divisible by 100 unless it is divisible by 400
 769          *
 770          * e.g. 1904 was a leap year, 1900 was not, 1996 is, and 2000 will be
 771          */
 772         if((tm->tm_year%4==0) &&
 773            ((tm->tm_year%100!=0) || (tm->tm_year%400==0)) &&
 774            (tm->tm_mon>2))
 775         {
 776                 /*
 777                  * We are past Feb. 29 in a leap year
 778                  */
 779                 day=1;
 780         }
 781         else
 782         {
 783                 day=0;
 784         }
 785
 786         day += lastYear*365 + leapsToDate + MonthOffset[tm->tm_mon-1] +
 787                    tm->tm_mday;
 788
 789         tm->tm_wday=day%7;
 790 }
 791
 792 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
 793 {
 794         register int    i;
 795         register long   hms, day;
 796
 797         day = tim / SECDAY;
 798         hms = tim % SECDAY;
 799
 800         /* Hours, minutes, seconds are easy */
 801         tm->tm_hour = hms / 3600;
 802         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
 803         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
 804
 805         /* Number of years in days */
 806         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
 807                 day -= days_in_year(i);
 808         tm->tm_year = i;
 809
 810         /* Number of months in days left */
 811         if (leapyear(tm->tm_year))
 812                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
 813         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
 814                 day -= days_in_month(i);
 815         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
 816         tm->tm_mon = i;
 817
 818         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
 819         tm->tm_mday = day + 1;
 820
 821         /*
 822          * Determine the day of week
 823          */
 824         GregorianDay(tm);
 825 }
 826
 827 /* Auxiliary function to compute scaling factors */
 828 /* Actually the choice of a timebase running at 1/4 the of the bus
 829  * frequency giving resolution of a few tens of nanoseconds is quite nice.
 830  * It makes this computation very precise (27-28 bits typically) which
 831  * is optimistic considering the stability of most processor clock
 832  * oscillators and the precision with which the timebase frequency
 833  * is measured but does not harm.
 834  */
 835 unsigned mulhwu_scale_factor(unsigned inscale, unsigned outscale) {
 836         unsigned mlt=0, tmp, err;
 837         /* No concern for performance, it's done once: use a stupid
 838          * but safe and compact method to find the multiplier.
 839          */
 840
 841         for (tmp = 1U<<31; tmp != 0; tmp >>= 1) {
 842                 if (mulhwu(inscale, mlt|tmp) < outscale) mlt|=tmp;
 843         }
 844
 845         /* We might still be off by 1 for the best approximation.
 846          * A side effect of this is that if outscale is too large
 847          * the returned value will be zero.
 848          * Many corner cases have been checked and seem to work,
 849          * some might have been forgotten in the test however.
 850          */
 851
 852         err = inscale*(mlt+1);
 853         if (err <= inscale/2) mlt++;
 854         return mlt;
 855   }
 856
 857 /*
 858  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
 859  * result.
 860  */
 861
 862 void div128_by_32( unsigned long dividend_high, unsigned long dividend_low,
 863                    unsigned divisor, struct div_result *dr )
 864 {
 865         unsigned long a,b,c,d, w,x,y,z, ra,rb,rc;
 866
 867         a = dividend_high >> 32;
 868         b = dividend_high & 0xffffffff;
 869         c = dividend_low >> 32;
 870         d = dividend_low & 0xffffffff;
 871
 872         w = a/divisor;
 873         ra = (a - (w * divisor)) << 32;
 874
 875         x = (ra + b)/divisor;
 876         rb = ((ra + b) - (x * divisor)) << 32;
 877
 878         y = (rb + c)/divisor;
 879         rc = ((rb + b) - (y * divisor)) << 32;
 880
 881         z = (rc + d)/divisor;
 882
 883         dr->result_high = (w << 32) + x;
 884         dr->result_low  = (y << 32) + z;
 885
 886 }
 887