arch/powerpc/kernel/time.c

   1 /*
   2  * Common time routines among all ppc machines.
   3  *
   4  * Written by Cort Dougan (cort@cs.nmt.edu) to merge
   5  * Paul Mackerras' version and mine for PReP and Pmac.
   6  * MPC8xx/MBX changes by Dan Malek (dmalek@jlc.net).
   7  * Converted for 64-bit by Mike Corrigan (mikejc@us.ibm.com)
   8  *
   9  * First round of bugfixes by Gabriel Paubert (paubert@iram.es)
  10  * to make clock more stable (2.4.0-test5). The only thing
  11  * that this code assumes is that the timebases have been synchronized
  12  * by firmware on SMP and are never stopped (never do sleep
  13  * on SMP then, nap and doze are OK).
  14  *
  15  * Speeded up do_gettimeofday by getting rid of references to
  16  * xtime (which required locks for consistency). (mikejc@us.ibm.com)
  17  *
  18  * TODO (not necessarily in this file):
  19  * - improve precision and reproducibility of timebase frequency
  20  * measurement at boot time.
  21  * - for astronomical applications: add a new function to get
  22  * non ambiguous timestamps even around leap seconds. This needs
  23  * a new timestamp format and a good name.
  24  *
  25  * 1997-09-10  Updated NTP code according to technical memorandum Jan '96
  26  *             "A Kernel Model for Precision Timekeeping" by Dave Mills
  27  *
  28  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
  29  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
  30  *      as published by the Free Software Foundation; either version
  31  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
  32  */
  33
  34 #include <linux/errno.h>
  35 #include <linux/export.h>
  36 #include <linux/sched.h>
  37 #include <linux/kernel.h>
  38 #include <linux/param.h>
  39 #include <linux/string.h>
  40 #include <linux/mm.h>
  41 #include <linux/interrupt.h>
  42 #include <linux/timex.h>
  43 #include <linux/kernel_stat.h>
  44 #include <linux/time.h>
  45 #include <linux/clockchips.h>
  46 #include <linux/init.h>
  47 #include <linux/profile.h>
  48 #include <linux/cpu.h>
  49 #include <linux/security.h>
  50 #include <linux/percpu.h>
  51 #include <linux/rtc.h>
  52 #include <linux/jiffies.h>
  53 #include <linux/posix-timers.h>
  54 #include <linux/irq.h>
  55 #include <linux/delay.h>
  56 #include <linux/irq_work.h>
  57 #include <linux/clk-provider.h>
  58 #include <linux/suspend.h>
  59 #include <linux/rtc.h>
  60 #include <asm/trace.h>
  61
  62 #include <asm/io.h>
  63 #include <asm/processor.h>
  64 #include <asm/nvram.h>
  65 #include <asm/cache.h>
  66 #include <asm/machdep.h>
  67 #include <asm/uaccess.h>
  68 #include <asm/time.h>
  69 #include <asm/prom.h>
  70 #include <asm/irq.h>
  71 #include <asm/div64.h>
  72 #include <asm/smp.h>
  73 #include <asm/vdso_datapage.h>
  74 #include <asm/firmware.h>
  75 #include <asm/cputime.h>
  76
  77 /* powerpc clocksource/clockevent code */
  78
  79 #include <linux/clockchips.h>
  80 #include <linux/timekeeper_internal.h>
  81
  82 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *);
  83 static struct clocksource clocksource_rtc = {
  84         .name         = "rtc",
  85         .rating       = 400,
  86         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  87         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  88         .read         = rtc_read,
  89 };
  90
  91 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *);
  92 static struct clocksource clocksource_timebase = {
  93         .name         = "timebase",
  94         .rating       = 400,
  95         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  96         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  97         .read         = timebase_read,
  98 };
  99
 100 #define DECREMENTER_DEFAULT_MAX 0x7FFFFFFF
 101 u64 decrementer_max = DECREMENTER_DEFAULT_MAX;
 102
 103 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 104                                       struct clock_event_device *dev);
 105 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *evt);
 106
 107 struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
 108         .name                   = "decrementer",
 109         .rating                 = 200,
 110         .irq                    = 0,
 111         .set_next_event         = decrementer_set_next_event,
 112         .set_state_shutdown     = decrementer_shutdown,
 113         .tick_resume            = decrementer_shutdown,
 114         .features               = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
 115                                   CLOCK_EVT_FEAT_C3STOP,
 116 };
 117 EXPORT_SYMBOL(decrementer_clockevent);
 118
 119 DEFINE_PER_CPU(u64, decrementers_next_tb);
 120 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, decrementers);
 121
 122 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
 123
 124 #ifdef CONFIG_PPC64
 125 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
 126 #else
 127 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
 128 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
 129 #endif
 130
 131 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
 132 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
 133 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
 134 unsigned long tb_ticks_per_sec;
 135 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
 136
 137 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
 138 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
 139
 140 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
 141 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
 142 static u64 boot_tb __read_mostly;
 143
 144 extern struct timezone sys_tz;
 145 static long timezone_offset;
 146
 147 unsigned long ppc_proc_freq;
 148 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_proc_freq);
 149 unsigned long ppc_tb_freq;
 150 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_tb_freq);
 151
 152 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 153 /*
 154  * Factors for converting from cputime_t (timebase ticks) to
 155  * jiffies, microseconds, seconds, and clock_t (1/USER_HZ seconds).
 156  * These are all stored as 0.64 fixed-point binary fractions.
 157  */
 158 u64 __cputime_jiffies_factor;
 159 EXPORT_SYMBOL(__cputime_jiffies_factor);
 160 u64 __cputime_usec_factor;
 161 EXPORT_SYMBOL(__cputime_usec_factor);
 162 u64 __cputime_sec_factor;
 163 EXPORT_SYMBOL(__cputime_sec_factor);
 164 u64 __cputime_clockt_factor;
 165 EXPORT_SYMBOL(__cputime_clockt_factor);
 166 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_last_delta);
 167 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, cputime_scaled_last_delta);
 168
 169 cputime_t cputime_one_jiffy;
 170
 171 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 172 void (*dtl_consumer)(struct dtl_entry *, u64);
 173 #endif
 174
 175 #ifdef CONFIG_PPC64
 176 #define get_accounting(tsk)     (&get_paca()->accounting)
 177 #else
 178 #define get_accounting(tsk)     (&task_thread_info(tsk)->accounting)
 179 #endif
 180
 181 static void calc_cputime_factors(void)
 182 {
 183         struct div_result res;
 184
 185         div128_by_32(HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 186         __cputime_jiffies_factor = res.result_low;
 187         div128_by_32(1000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 188         __cputime_usec_factor = res.result_low;
 189         div128_by_32(1, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 190         __cputime_sec_factor = res.result_low;
 191         div128_by_32(USER_HZ, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 192         __cputime_clockt_factor = res.result_low;
 193 }
 194
 195 /*
 196  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the PURR,
 197  * or if that doesn't exist return the timebase value passed in.
 198  */
 199 static unsigned long read_spurr(unsigned long tb)
 200 {
 201         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
 202                 return mfspr(SPRN_SPURR);
 203         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 204                 return mfspr(SPRN_PURR);
 205         return tb;
 206 }
 207
 208 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 209
 210 /*
 211  * Scan the dispatch trace log and count up the stolen time.
 212  * Should be called with interrupts disabled.
 213  */
 214 static u64 scan_dispatch_log(u64 stop_tb)
 215 {
 216         u64 i = local_paca->dtl_ridx;
 217         struct dtl_entry *dtl = local_paca->dtl_curr;
 218         struct dtl_entry *dtl_end = local_paca->dispatch_log_end;
 219         struct lppaca *vpa = local_paca->lppaca_ptr;
 220         u64 tb_delta;
 221         u64 stolen = 0;
 222         u64 dtb;
 223
 224         if (!dtl)
 225                 return 0;
 226
 227         if (i == be64_to_cpu(vpa->dtl_idx))
 228                 return 0;
 229         while (i < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 230                 dtb = be64_to_cpu(dtl->timebase);
 231                 tb_delta = be32_to_cpu(dtl->enqueue_to_dispatch_time) +
 232                         be32_to_cpu(dtl->ready_to_enqueue_time);
 233                 barrier();
 234                 if (i + N_DISPATCH_LOG < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 235                         /* buffer has overflowed */
 236                         i = be64_to_cpu(vpa->dtl_idx) - N_DISPATCH_LOG;
 237                         dtl = local_paca->dispatch_log + (i % N_DISPATCH_LOG);
 238                         continue;
 239                 }
 240                 if (dtb > stop_tb)
 241                         break;
 242                 if (dtl_consumer)
 243                         dtl_consumer(dtl, i);
 244                 stolen += tb_delta;
 245                 ++i;
 246                 ++dtl;
 247                 if (dtl == dtl_end)
 248                         dtl = local_paca->dispatch_log;
 249         }
 250         local_paca->dtl_ridx = i;
 251         local_paca->dtl_curr = dtl;
 252         return stolen;
 253 }
 254
 255 /*
 256  * Accumulate stolen time by scanning the dispatch trace log.
 257  * Called on entry from user mode.
 258  */
 259 void accumulate_stolen_time(void)
 260 {
 261         u64 sst, ust;
 262         u8 save_soft_enabled = local_paca->soft_enabled;
 263         struct cpu_accounting_data *acct = &local_paca->accounting;
 264
 265         /* We are called early in the exception entry, before
 266          * soft/hard_enabled are sync'ed to the expected state
 267          * for the exception. We are hard disabled but the PACA
 268          * needs to reflect that so various debug stuff doesn't
 269          * complain
 270          */
 271         local_paca->soft_enabled = 0;
 272
 273         sst = scan_dispatch_log(acct->starttime_user);
 274         ust = scan_dispatch_log(acct->starttime);
 275         acct->system_time -= sst;
 276         acct->user_time -= ust;
 277         local_paca->stolen_time += ust + sst;
 278
 279         local_paca->soft_enabled = save_soft_enabled;
 280 }
 281
 282 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 283 {
 284         u64 stolen = 0;
 285
 286         if (get_paca()->dtl_ridx != be64_to_cpu(get_lppaca()->dtl_idx)) {
 287                 stolen = scan_dispatch_log(stop_tb);
 288                 get_paca()->accounting.system_time -= 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->system_time += 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->system_time;
 328         acct->system_time = 0;
 329         udelta = acct->user_time - acct->utime_sspurr;
 330         acct->utime_sspurr = acct->user_time;
 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->user_time_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, 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, utimescaled);
 396 }
 397
 398 #ifdef CONFIG_PPC32
 399 /*
 400  * Called from the context switch with interrupts disabled, to charge all
 401  * accumulated times to the current process, and to prepare accounting on
 402  * the next process.
 403  */
 404 void arch_vtime_task_switch(struct task_struct *prev)
 405 {
 406         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(current);
 407
 408         acct->starttime = get_accounting(prev)->starttime;
 409         acct->system_time = 0;
 410         acct->user_time = 0;
 411 }
 412 #endif /* CONFIG_PPC32 */
 413
 414 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE */
 415 #define calc_cputime_factors()
 416 #endif
 417
 418 void __delay(unsigned long loops)
 419 {
 420         unsigned long start;
 421         int diff;
 422
 423         if (__USE_RTC()) {
 424                 start = get_rtcl();
 425                 do {
 426                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 427                         diff = get_rtcl() - start;
 428                         if (diff < 0)
 429                                 diff += 1000000000;
 430                 } while (diff < loops);
 431         } else {
 432                 start = get_tbl();
 433                 while (get_tbl() - start < loops)
 434                         HMT_low();
 435                 HMT_medium();
 436         }
 437 }
 438 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 439
 440 void udelay(unsigned long usecs)
 441 {
 442         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 443 }
 444 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 445
 446 #ifdef CONFIG_SMP
 447 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 448 {
 449         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 450
 451         if (in_lock_functions(pc))
 452                 return regs->link;
 453
 454         return pc;
 455 }
 456 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 457 #endif
 458
 459 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 460
 461 /*
 462  * 64-bit uses a byte in the PACA, 32-bit uses a per-cpu variable...
 463  */
 464 #ifdef CONFIG_PPC64
 465 static inline unsigned long test_irq_work_pending(void)
 466 {
 467         unsigned long x;
 468
 469         asm volatile("lbz %0,%1(13)"
 470                 : "=r" (x)
 471                 : "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 472         return x;
 473 }
 474
 475 static inline void set_irq_work_pending_flag(void)
 476 {
 477         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 478                 "r" (1),
 479                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 480 }
 481
 482 static inline void clear_irq_work_pending(void)
 483 {
 484         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 485                 "r" (0),
 486                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 487 }
 488
 489 #else /* 32-bit */
 490
 491 DEFINE_PER_CPU(u8, irq_work_pending);
 492
 493 #define set_irq_work_pending_flag()     __this_cpu_write(irq_work_pending, 1)
 494 #define test_irq_work_pending()         __this_cpu_read(irq_work_pending)
 495 #define clear_irq_work_pending()        __this_cpu_write(irq_work_pending, 0)
 496
 497 #endif /* 32 vs 64 bit */
 498
 499 void arch_irq_work_raise(void)
 500 {
 501         preempt_disable();
 502         set_irq_work_pending_flag();
 503         set_dec(1);
 504         preempt_enable();
 505 }
 506
 507 #else  /* CONFIG_IRQ_WORK */
 508
 509 #define test_irq_work_pending() 0
 510 #define clear_irq_work_pending()
 511
 512 #endif /* CONFIG_IRQ_WORK */
 513
 514 static void __timer_interrupt(void)
 515 {
 516         struct pt_regs *regs = get_irq_regs();
 517         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 518         struct clock_event_device *evt = this_cpu_ptr(&decrementers);
 519         u64 now;
 520
 521         trace_timer_interrupt_entry(regs);
 522
 523         if (test_irq_work_pending()) {
 524                 clear_irq_work_pending();
 525                 irq_work_run();
 526         }
 527
 528         now = get_tb_or_rtc();
 529         if (now >= *next_tb) {
 530                 *next_tb = ~(u64)0;
 531                 if (evt->event_handler)
 532                         evt->event_handler(evt);
 533                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_event);
 534         } else {
 535                 now = *next_tb - now;
 536                 if (now <= decrementer_max)
 537                         set_dec(now);
 538                 /* We may have raced with new irq work */
 539                 if (test_irq_work_pending())
 540                         set_dec(1);
 541                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_others);
 542         }
 543
 544 #ifdef CONFIG_PPC64
 545         /* collect purr register values often, for accurate calculations */
 546         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR)) {
 547                 struct cpu_usage *cu = this_cpu_ptr(&cpu_usage_array);
 548                 cu->current_tb = mfspr(SPRN_PURR);
 549         }
 550 #endif
 551
 552         trace_timer_interrupt_exit(regs);
 553 }
 554
 555 /*
 556  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 557  * with interrupts disabled.
 558  */
 559 void timer_interrupt(struct pt_regs * regs)
 560 {
 561         struct pt_regs *old_regs;
 562         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 563
 564         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 565          * some CPUs will continue to take decrementer exceptions.
 566          */
 567         set_dec(decrementer_max);
 568
 569         /* Some implementations of hotplug will get timer interrupts while
 570          * offline, just ignore these and we also need to set
 571          * decrementers_next_tb as MAX to make sure __check_irq_replay
 572          * don't replay timer interrupt when return, otherwise we'll trap
 573          * here infinitely :(
 574          */
 575         if (!cpu_online(smp_processor_id())) {
 576                 *next_tb = ~(u64)0;
 577                 return;
 578         }
 579
 580         /* Conditionally hard-enable interrupts now that the DEC has been
 581          * bumped to its maximum value
 582          */
 583         may_hard_irq_enable();
 584
 585
 586 #if defined(CONFIG_PPC32) && defined(CONFIG_PPC_PMAC)
 587         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 588                 do_IRQ(regs);
 589 #endif
 590
 591         old_regs = set_irq_regs(regs);
 592         irq_enter();
 593
 594         __timer_interrupt();
 595         irq_exit();
 596         set_irq_regs(old_regs);
 597 }
 598
 599 /*
 600  * Hypervisor decrementer interrupts shouldn't occur but are sometimes
 601  * left pending on exit from a KVM guest.  We don't need to do anything
 602  * to clear them, as they are edge-triggered.
 603  */
 604 void hdec_interrupt(struct pt_regs *regs)
 605 {
 606 }
 607
 608 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 609 static void generic_suspend_disable_irqs(void)
 610 {
 611         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 612          * with suspending.
 613          */
 614
 615         set_dec(decrementer_max);
 616         local_irq_disable();
 617         set_dec(decrementer_max);
 618 }
 619
 620 static void generic_suspend_enable_irqs(void)
 621 {
 622         local_irq_enable();
 623 }
 624
 625 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 626 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 627 {
 628         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 629                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 630         generic_suspend_disable_irqs();
 631 }
 632
 633 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 634 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 635 {
 636         generic_suspend_enable_irqs();
 637         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 638                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 639 }
 640 #endif
 641
 642 unsigned long long tb_to_ns(unsigned long long ticks)
 643 {
 644         return mulhdu(ticks, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 645 }
 646 EXPORT_SYMBOL_GPL(tb_to_ns);
 647
 648 /*
 649  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 650  *
 651  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 652  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 653  * are 64-bit unsigned numbers.
 654  */
 655 unsigned long long sched_clock(void)
 656 {
 657         if (__USE_RTC())
 658                 return get_rtc();
 659         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 660 }
 661
 662
 663 #ifdef CONFIG_PPC_PSERIES
 664
 665 /*
 666  * Running clock - attempts to give a view of time passing for a virtualised
 667  * kernels.
 668  * Uses the VTB register if available otherwise a next best guess.
 669  */
 670 unsigned long long running_clock(void)
 671 {
 672         /*
 673          * Don't read the VTB as a host since KVM does not switch in host
 674          * timebase into the VTB when it takes a guest off the CPU, reading the
 675          * VTB would result in reading 'last switched out' guest VTB.
 676          *
 677          * Host kernels are often compiled with CONFIG_PPC_PSERIES checked, it
 678          * would be unsafe to rely only on the #ifdef above.
 679          */
 680         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR) &&
 681             cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_207S))
 682                 return mulhdu(get_vtb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 683
 684         /*
 685          * This is a next best approximation without a VTB.
 686          * On a host which is running bare metal there should never be any stolen
 687          * time and on a host which doesn't do any virtualisation TB *should* equal
 688          * VTB so it makes no difference anyway.
 689          */
 690         return local_clock() - cputime_to_nsecs(kcpustat_this_cpu->cpustat[CPUTIME_STEAL]);
 691 }
 692 #endif
 693
 694 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 695 {
 696         struct device_node *cpu;
 697         const __be32 *fp;
 698         int found = 0;
 699
 700         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 701         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 702
 703         if (cpu) {
 704                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 705                 if (fp) {
 706                         found = 1;
 707                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 708                 }
 709
 710                 of_node_put(cpu);
 711         }
 712
 713         return found;
 714 }
 715
 716 static void start_cpu_decrementer(void)
 717 {
 718 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 719         /* Clear any pending timer interrupts */
 720         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 721
 722         /* Enable decrementer interrupt */
 723         mtspr(SPRN_TCR, TCR_DIE);
 724 #endif /* defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x) */
 725 }
 726
 727 void __init generic_calibrate_decr(void)
 728 {
 729         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 730
 731         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 732             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 733
 734                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 735                                 "(not found)\n");
 736         }
 737
 738         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 739
 740         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 741             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 742
 743                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 744                                 "(not found)\n");
 745         }
 746 }
 747
 748 int update_persistent_clock(struct timespec now)
 749 {
 750         struct rtc_time tm;
 751
 752         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 753                 return -ENODEV;
 754
 755         to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 756         tm.tm_year -= 1900;
 757         tm.tm_mon -= 1;
 758
 759         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 760 }
 761
 762 static void __read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 763 {
 764         struct rtc_time tm;
 765         static int first = 1;
 766
 767         ts->tv_nsec = 0;
 768         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 769         if (first) {
 770                 first = 0;
 771                 if (ppc_md.time_init)
 772                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 773
 774                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 775                 if (ppc_md.get_boot_time) {
 776                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
 777                         return;
 778                 }
 779         }
 780         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
 781                 ts->tv_sec = 0;
 782                 return;
 783         }
 784         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 785
 786         ts->tv_sec = mktime(tm.tm_year+1900, tm.tm_mon+1, tm.tm_mday,
 787                             tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec);
 788 }
 789
 790 void read_persistent_clock(struct timespec *ts)
 791 {
 792         __read_persistent_clock(ts);
 793
 794         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
 795         if (ts->tv_sec < 0) {
 796                 ts->tv_sec = 0;
 797                 ts->tv_nsec = 0;
 798         }
 799
 800 }
 801
 802 /* clocksource code */
 803 static cycle_t rtc_read(struct clocksource *cs)
 804 {
 805         return (cycle_t)get_rtc();
 806 }
 807
 808 static cycle_t timebase_read(struct clocksource *cs)
 809 {
 810         return (cycle_t)get_tb();
 811 }
 812
 813 void update_vsyscall_old(struct timespec *wall_time, struct timespec *wtm,
 814                          struct clocksource *clock, u32 mult, cycle_t cycle_last)
 815 {
 816         u64 new_tb_to_xs, new_stamp_xsec;
 817         u32 frac_sec;
 818
 819         if (clock != &clocksource_timebase)
 820                 return;
 821
 822         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 823         ++vdso_data->tb_update_count;
 824         smp_mb();
 825
 826         /* 19342813113834067 ~= 2^(20+64) / 1e9 */
 827         new_tb_to_xs = (u64) mult * (19342813113834067ULL >> clock->shift);
 828         new_stamp_xsec = (u64) wall_time->tv_nsec * XSEC_PER_SEC;
 829         do_div(new_stamp_xsec, 1000000000);
 830         new_stamp_xsec += (u64) wall_time->tv_sec * XSEC_PER_SEC;
 831
 832         BUG_ON(wall_time->tv_nsec >= NSEC_PER_SEC);
 833         /* this is tv_nsec / 1e9 as a 0.32 fraction */
 834         frac_sec = ((u64) wall_time->tv_nsec * 18446744073ULL) >> 32;
 835
 836         /*
 837          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 838          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 839          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 840          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 841          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 842          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 843          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 844          * We expect the caller to have done the first increment of
 845          * vdso_data->tb_update_count already.
 846          */
 847         vdso_data->tb_orig_stamp = cycle_last;
 848         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 849         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 850         vdso_data->wtom_clock_sec = wtm->tv_sec;
 851         vdso_data->wtom_clock_nsec = wtm->tv_nsec;
 852         vdso_data->stamp_xtime = *wall_time;
 853         vdso_data->stamp_sec_fraction = frac_sec;
 854         smp_wmb();
 855         ++(vdso_data->tb_update_count);
 856 }
 857
 858 void update_vsyscall_tz(void)
 859 {
 860         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 861         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 862 }
 863
 864 static void __init clocksource_init(void)
 865 {
 866         struct clocksource *clock;
 867
 868         if (__USE_RTC())
 869                 clock = &clocksource_rtc;
 870         else
 871                 clock = &clocksource_timebase;
 872
 873         if (clocksource_register_hz(clock, tb_ticks_per_sec)) {
 874                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 875                        clock->name);
 876                 return;
 877         }
 878
 879         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 880                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 881 }
 882
 883 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 884                                       struct clock_event_device *dev)
 885 {
 886         __this_cpu_write(decrementers_next_tb, get_tb_or_rtc() + evt);
 887         set_dec(evt);
 888
 889         /* We may have raced with new irq work */
 890         if (test_irq_work_pending())
 891                 set_dec(1);
 892
 893         return 0;
 894 }
 895
 896 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *dev)
 897 {
 898         decrementer_set_next_event(decrementer_max, dev);
 899         return 0;
 900 }
 901
 902 /* Interrupt handler for the timer broadcast IPI */
 903 void tick_broadcast_ipi_handler(void)
 904 {
 905         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 906
 907         *next_tb = get_tb_or_rtc();
 908         __timer_interrupt();
 909 }
 910
 911 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 912 {
 913         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu);
 914
 915         *dec = decrementer_clockevent;
 916         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
 917
 918         printk_once(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%x] shift[%d] cpu[%d]\n",
 919                     dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 920
 921         clockevents_register_device(dec);
 922 }
 923
 924 static void enable_large_decrementer(void)
 925 {
 926         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
 927                 return;
 928
 929         if (decrementer_max <= DECREMENTER_DEFAULT_MAX)
 930                 return;
 931
 932         /*
 933          * If we're running as the hypervisor we need to enable the LD manually
 934          * otherwise firmware should have done it for us.
 935          */
 936         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 937                 mtspr(SPRN_LPCR, mfspr(SPRN_LPCR) | LPCR_LD);
 938 }
 939
 940 static void __init set_decrementer_max(void)
 941 {
 942         struct device_node *cpu;
 943         u32 bits = 32;
 944
 945         /* Prior to ISAv3 the decrementer is always 32 bit */
 946         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
 947                 return;
 948
 949         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 950
 951         if (of_property_read_u32(cpu, "ibm,dec-bits", &bits) == 0) {
 952                 if (bits > 64 || bits < 32) {
 953                         pr_warn("time_init: firmware supplied invalid ibm,dec-bits");
 954                         bits = 32;
 955                 }
 956
 957                 /* calculate the signed maximum given this many bits */
 958                 decrementer_max = (1ul << (bits - 1)) - 1;
 959         }
 960
 961         of_node_put(cpu);
 962
 963         pr_info("time_init: %u bit decrementer (max: %llx)\n",
 964                 bits, decrementer_max);
 965 }
 966
 967 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
 968 {
 969         int cpu = smp_processor_id();
 970
 971         clockevents_calc_mult_shift(&decrementer_clockevent, ppc_tb_freq, 4);
 972
 973         decrementer_clockevent.max_delta_ns =
 974                 clockevent_delta2ns(decrementer_max, &decrementer_clockevent);
 975         decrementer_clockevent.min_delta_ns =
 976                 clockevent_delta2ns(2, &decrementer_clockevent);
 977
 978         register_decrementer_clockevent(cpu);
 979 }
 980
 981 void secondary_cpu_time_init(void)
 982 {
 983         /* Enable and test the large decrementer for this cpu */
 984         enable_large_decrementer();
 985
 986         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
 987          * such as BookE
 988          */
 989         start_cpu_decrementer();
 990
 991         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
 992          * call here ! */
 993         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
 994 }
 995
 996 /* This function is only called on the boot processor */
 997 void __init time_init(void)
 998 {
 999         struct div_result res;
1000         u64 scale;
1001         unsigned shift;
1002
1003         if (__USE_RTC()) {
1004                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
1005                 ppc_tb_freq = 1000000000;
1006         } else {
1007                 /* Normal PowerPC with timebase register */
1008                 ppc_md.calibrate_decr();
1009                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
1010                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
1011                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
1012                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
1013         }
1014
1015         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
1016         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
1017         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
1018         calc_cputime_factors();
1019         setup_cputime_one_jiffy();
1020
1021         /*
1022          * Compute scale factor for sched_clock.
1023          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1024          * which is the timebase frequency.
1025          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1026          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1027          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1028          * giving us the scale factor and shift count to use in
1029          * sched_clock().
1030          */
1031         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1032         scale = res.result_low;
1033         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1034                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1035                 res.result_high >>= 1;
1036         }
1037         tb_to_ns_scale = scale;
1038         tb_to_ns_shift = shift;
1039         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1040         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1041
1042         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1043         if (timezone_offset) {
1044                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1045                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1046         }
1047
1048         vdso_data->tb_update_count = 0;
1049         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1050
1051         /* initialise and enable the large decrementer (if we have one) */
1052         set_decrementer_max();
1053         enable_large_decrementer();
1054
1055         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1056          * such as BookE
1057          */
1058         start_cpu_decrementer();
1059
1060         /* Register the clocksource */
1061         clocksource_init();
1062
1063         init_decrementer_clockevent();
1064         tick_setup_hrtimer_broadcast();
1065
1066 #ifdef CONFIG_COMMON_CLK
1067         of_clk_init(NULL);
1068 #endif
1069 }
1070
1071
1072 #define FEBRUARY        2
1073 #define STARTOFTIME     1970
1074 #define SECDAY          86400L
1075 #define SECYR           (SECDAY * 365)
1076 #define leapyear(year)          ((year) % 4 == 0 && \
1077                                  ((year) % 100 != 0 || (year) % 400 == 0))
1078 #define days_in_year(a)         (leapyear(a) ? 366 : 365)
1079 #define days_in_month(a)        (month_days[(a) - 1])
1080
1081 static int month_days[12] = {
1082         31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31
1083 };
1084
1085 void to_tm(int tim, struct rtc_time * tm)
1086 {
1087         register int    i;
1088         register long   hms, day;
1089
1090         day = tim / SECDAY;
1091         hms = tim % SECDAY;
1092
1093         /* Hours, minutes, seconds are easy */
1094         tm->tm_hour = hms / 3600;
1095         tm->tm_min = (hms % 3600) / 60;
1096         tm->tm_sec = (hms % 3600) % 60;
1097
1098         /* Number of years in days */
1099         for (i = STARTOFTIME; day >= days_in_year(i); i++)
1100                 day -= days_in_year(i);
1101         tm->tm_year = i;
1102
1103         /* Number of months in days left */
1104         if (leapyear(tm->tm_year))
1105                 days_in_month(FEBRUARY) = 29;
1106         for (i = 1; day >= days_in_month(i); i++)
1107                 day -= days_in_month(i);
1108         days_in_month(FEBRUARY) = 28;
1109         tm->tm_mon = i;
1110
1111         /* Days are what is left over (+1) from all that. */
1112         tm->tm_mday = day + 1;
1113
1114         /*
1115          * No-one uses the day of the week.
1116          */
1117         tm->tm_wday = -1;
1118 }
1119 EXPORT_SYMBOL(to_tm);
1120
1121 /*
1122  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1123  * result.
1124  */
1125 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1126                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1127 {
1128         unsigned long a, b, c, d;
1129         unsigned long w, x, y, z;
1130         u64 ra, rb, rc;
1131
1132         a = dividend_high >> 32;
1133         b = dividend_high & 0xffffffff;
1134         c = dividend_low >> 32;
1135         d = dividend_low & 0xffffffff;
1136
1137         w = a / divisor;
1138         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1139
1140         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1141         x = ra;
1142
1143         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1144         y = rb;
1145
1146         do_div(rc, divisor);
1147         z = rc;
1148
1149         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1150         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1151
1152 }
1153
1154 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1155 void calibrate_delay(void)
1156 {
1157         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1158          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1159          */
1160         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1161 }
1162
1163 #if IS_ENABLED(CONFIG_RTC_DRV_GENERIC)
1164 static int rtc_generic_get_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1165 {
1166         ppc_md.get_rtc_time(tm);
1167         return rtc_valid_tm(tm);
1168 }
1169
1170 static int rtc_generic_set_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1171 {
1172         if (!ppc_md.set_rtc_time)
1173                 return -EOPNOTSUPP;
1174
1175         if (ppc_md.set_rtc_time(tm) < 0)
1176                 return -EOPNOTSUPP;
1177
1178         return 0;
1179 }
1180
1181 static const struct rtc_class_ops rtc_generic_ops = {
1182         .read_time = rtc_generic_get_time,
1183         .set_time = rtc_generic_set_time,
1184 };
1185
1186 static int __init rtc_init(void)
1187 {
1188         struct platform_device *pdev;
1189
1190         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1191                 return -ENODEV;
1192
1193         pdev = platform_device_register_data(NULL, "rtc-generic", -1,
1194                                              &rtc_generic_ops,
1195                                              sizeof(rtc_generic_ops));
1196
1197         return PTR_ERR_OR_ZERO(pdev);
1198 }
1199
1200 device_initcall(rtc_init);
1201 #endif