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/sched/clock.h>
  38 #include <linux/kernel.h>
  39 #include <linux/param.h>
  40 #include <linux/string.h>
  41 #include <linux/mm.h>
  42 #include <linux/interrupt.h>
  43 #include <linux/timex.h>
  44 #include <linux/kernel_stat.h>
  45 #include <linux/time.h>
  46 #include <linux/clockchips.h>
  47 #include <linux/init.h>
  48 #include <linux/profile.h>
  49 #include <linux/cpu.h>
  50 #include <linux/security.h>
  51 #include <linux/percpu.h>
  52 #include <linux/rtc.h>
  53 #include <linux/jiffies.h>
  54 #include <linux/posix-timers.h>
  55 #include <linux/irq.h>
  56 #include <linux/delay.h>
  57 #include <linux/irq_work.h>
  58 #include <linux/clk-provider.h>
  59 #include <linux/suspend.h>
  60 #include <linux/rtc.h>
  61 #include <linux/sched/cputime.h>
  62 #include <linux/processor.h>
  63 #include <asm/trace.h>
  64
  65 #include <asm/io.h>
  66 #include <asm/nvram.h>
  67 #include <asm/cache.h>
  68 #include <asm/machdep.h>
  69 #include <linux/uaccess.h>
  70 #include <asm/time.h>
  71 #include <asm/prom.h>
  72 #include <asm/irq.h>
  73 #include <asm/div64.h>
  74 #include <asm/smp.h>
  75 #include <asm/vdso_datapage.h>
  76 #include <asm/firmware.h>
  77 #include <asm/asm-prototypes.h>
  78
  79 /* powerpc clocksource/clockevent code */
  80
  81 #include <linux/clockchips.h>
  82 #include <linux/timekeeper_internal.h>
  83
  84 static u64 rtc_read(struct clocksource *);
  85 static struct clocksource clocksource_rtc = {
  86         .name         = "rtc",
  87         .rating       = 400,
  88         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  89         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  90         .read         = rtc_read,
  91 };
  92
  93 static u64 timebase_read(struct clocksource *);
  94 static struct clocksource clocksource_timebase = {
  95         .name         = "timebase",
  96         .rating       = 400,
  97         .flags        = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
  98         .mask         = CLOCKSOURCE_MASK(64),
  99         .read         = timebase_read,
 100 };
 101
 102 #define DECREMENTER_DEFAULT_MAX 0x7FFFFFFF
 103 u64 decrementer_max = DECREMENTER_DEFAULT_MAX;
 104
 105 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 106                                       struct clock_event_device *dev);
 107 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *evt);
 108
 109 struct clock_event_device decrementer_clockevent = {
 110         .name                   = "decrementer",
 111         .rating                 = 200,
 112         .irq                    = 0,
 113         .set_next_event         = decrementer_set_next_event,
 114         .set_state_shutdown     = decrementer_shutdown,
 115         .tick_resume            = decrementer_shutdown,
 116         .features               = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
 117                                   CLOCK_EVT_FEAT_C3STOP,
 118 };
 119 EXPORT_SYMBOL(decrementer_clockevent);
 120
 121 DEFINE_PER_CPU(u64, decrementers_next_tb);
 122 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, decrementers);
 123
 124 #define XSEC_PER_SEC (1024*1024)
 125
 126 #ifdef CONFIG_PPC64
 127 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   (((xsec) * max) / XSEC_PER_SEC)
 128 #else
 129 /* compute ((xsec << 12) * max) >> 32 */
 130 #define SCALE_XSEC(xsec, max)   mulhwu((xsec) << 12, max)
 131 #endif
 132
 133 unsigned long tb_ticks_per_jiffy;
 134 unsigned long tb_ticks_per_usec = 100; /* sane default */
 135 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_usec);
 136 unsigned long tb_ticks_per_sec;
 137 EXPORT_SYMBOL(tb_ticks_per_sec);        /* for cputime_t conversions */
 138
 139 DEFINE_SPINLOCK(rtc_lock);
 140 EXPORT_SYMBOL_GPL(rtc_lock);
 141
 142 static u64 tb_to_ns_scale __read_mostly;
 143 static unsigned tb_to_ns_shift __read_mostly;
 144 static u64 boot_tb __read_mostly;
 145
 146 extern struct timezone sys_tz;
 147 static long timezone_offset;
 148
 149 unsigned long ppc_proc_freq;
 150 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_proc_freq);
 151 unsigned long ppc_tb_freq;
 152 EXPORT_SYMBOL_GPL(ppc_tb_freq);
 153
 154 #ifdef CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE
 155 /*
 156  * Factor for converting from cputime_t (timebase ticks) to
 157  * microseconds. This is stored as 0.64 fixed-point binary fraction.
 158  */
 159 u64 __cputime_usec_factor;
 160 EXPORT_SYMBOL(__cputime_usec_factor);
 161
 162 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 163 void (*dtl_consumer)(struct dtl_entry *, u64);
 164 #endif
 165
 166 static void calc_cputime_factors(void)
 167 {
 168         struct div_result res;
 169
 170         div128_by_32(1000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
 171         __cputime_usec_factor = res.result_low;
 172 }
 173
 174 /*
 175  * Read the SPURR on systems that have it, otherwise the PURR,
 176  * or if that doesn't exist return the timebase value passed in.
 177  */
 178 static unsigned long read_spurr(unsigned long tb)
 179 {
 180         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_SPURR))
 181                 return mfspr(SPRN_SPURR);
 182         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_PURR))
 183                 return mfspr(SPRN_PURR);
 184         return tb;
 185 }
 186
 187 #ifdef CONFIG_PPC_SPLPAR
 188
 189 /*
 190  * Scan the dispatch trace log and count up the stolen time.
 191  * Should be called with interrupts disabled.
 192  */
 193 static u64 scan_dispatch_log(u64 stop_tb)
 194 {
 195         u64 i = local_paca->dtl_ridx;
 196         struct dtl_entry *dtl = local_paca->dtl_curr;
 197         struct dtl_entry *dtl_end = local_paca->dispatch_log_end;
 198         struct lppaca *vpa = local_paca->lppaca_ptr;
 199         u64 tb_delta;
 200         u64 stolen = 0;
 201         u64 dtb;
 202
 203         if (!dtl)
 204                 return 0;
 205
 206         if (i == be64_to_cpu(vpa->dtl_idx))
 207                 return 0;
 208         while (i < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 209                 dtb = be64_to_cpu(dtl->timebase);
 210                 tb_delta = be32_to_cpu(dtl->enqueue_to_dispatch_time) +
 211                         be32_to_cpu(dtl->ready_to_enqueue_time);
 212                 barrier();
 213                 if (i + N_DISPATCH_LOG < be64_to_cpu(vpa->dtl_idx)) {
 214                         /* buffer has overflowed */
 215                         i = be64_to_cpu(vpa->dtl_idx) - N_DISPATCH_LOG;
 216                         dtl = local_paca->dispatch_log + (i % N_DISPATCH_LOG);
 217                         continue;
 218                 }
 219                 if (dtb > stop_tb)
 220                         break;
 221                 if (dtl_consumer)
 222                         dtl_consumer(dtl, i);
 223                 stolen += tb_delta;
 224                 ++i;
 225                 ++dtl;
 226                 if (dtl == dtl_end)
 227                         dtl = local_paca->dispatch_log;
 228         }
 229         local_paca->dtl_ridx = i;
 230         local_paca->dtl_curr = dtl;
 231         return stolen;
 232 }
 233
 234 /*
 235  * Accumulate stolen time by scanning the dispatch trace log.
 236  * Called on entry from user mode.
 237  */
 238 void notrace accumulate_stolen_time(void)
 239 {
 240         u64 sst, ust;
 241         unsigned long save_irq_soft_mask = irq_soft_mask_return();
 242         struct cpu_accounting_data *acct = &local_paca->accounting;
 243
 244         /* We are called early in the exception entry, before
 245          * soft/hard_enabled are sync'ed to the expected state
 246          * for the exception. We are hard disabled but the PACA
 247          * needs to reflect that so various debug stuff doesn't
 248          * complain
 249          */
 250         irq_soft_mask_set(IRQS_DISABLED);
 251
 252         sst = scan_dispatch_log(acct->starttime_user);
 253         ust = scan_dispatch_log(acct->starttime);
 254         acct->stime -= sst;
 255         acct->utime -= ust;
 256         acct->steal_time += ust + sst;
 257
 258         irq_soft_mask_set(save_irq_soft_mask);
 259 }
 260
 261 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 262 {
 263         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_SPLPAR))
 264                 return 0;
 265
 266         if (get_paca()->dtl_ridx != be64_to_cpu(get_lppaca()->dtl_idx))
 267                 return scan_dispatch_log(stop_tb);
 268
 269         return 0;
 270 }
 271
 272 #else /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 273 static inline u64 calculate_stolen_time(u64 stop_tb)
 274 {
 275         return 0;
 276 }
 277
 278 #endif /* CONFIG_PPC_SPLPAR */
 279
 280 /*
 281  * Account time for a transition between system, hard irq
 282  * or soft irq state.
 283  */
 284 static unsigned long vtime_delta(struct task_struct *tsk,
 285                                  unsigned long *stime_scaled,
 286                                  unsigned long *steal_time)
 287 {
 288         unsigned long now, nowscaled, deltascaled;
 289         unsigned long stime;
 290         unsigned long utime, utime_scaled;
 291         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 292
 293         WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
 294
 295         now = mftb();
 296         nowscaled = read_spurr(now);
 297         stime = now - acct->starttime;
 298         acct->starttime = now;
 299         deltascaled = nowscaled - acct->startspurr;
 300         acct->startspurr = nowscaled;
 301
 302         *steal_time = calculate_stolen_time(now);
 303
 304         utime = acct->utime - acct->utime_sspurr;
 305         acct->utime_sspurr = acct->utime;
 306
 307         /*
 308          * Because we don't read the SPURR on every kernel entry/exit,
 309          * deltascaled includes both user and system SPURR ticks.
 310          * Apportion these ticks to system SPURR ticks and user
 311          * SPURR ticks in the same ratio as the system time (delta)
 312          * and user time (udelta) values obtained from the timebase
 313          * over the same interval.  The system ticks get accounted here;
 314          * the user ticks get saved up in paca->user_time_scaled to be
 315          * used by account_process_tick.
 316          */
 317         *stime_scaled = stime;
 318         utime_scaled = utime;
 319         if (deltascaled != stime + utime) {
 320                 if (utime) {
 321                         *stime_scaled = deltascaled * stime / (stime + utime);
 322                         utime_scaled = deltascaled - *stime_scaled;
 323                 } else {
 324                         *stime_scaled = deltascaled;
 325                 }
 326         }
 327         acct->utime_scaled += utime_scaled;
 328
 329         return stime;
 330 }
 331
 332 void vtime_account_system(struct task_struct *tsk)
 333 {
 334         unsigned long stime, stime_scaled, steal_time;
 335         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 336
 337         stime = vtime_delta(tsk, &stime_scaled, &steal_time);
 338
 339         stime -= min(stime, steal_time);
 340         acct->steal_time += steal_time;
 341
 342         if ((tsk->flags & PF_VCPU) && !irq_count()) {
 343                 acct->gtime += stime;
 344                 acct->utime_scaled += stime_scaled;
 345         } else {
 346                 if (hardirq_count())
 347                         acct->hardirq_time += stime;
 348                 else if (in_serving_softirq())
 349                         acct->softirq_time += stime;
 350                 else
 351                         acct->stime += stime;
 352
 353                 acct->stime_scaled += stime_scaled;
 354         }
 355 }
 356 EXPORT_SYMBOL_GPL(vtime_account_system);
 357
 358 void vtime_account_idle(struct task_struct *tsk)
 359 {
 360         unsigned long stime, stime_scaled, steal_time;
 361         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 362
 363         stime = vtime_delta(tsk, &stime_scaled, &steal_time);
 364         acct->idle_time += stime + steal_time;
 365 }
 366
 367 /*
 368  * Account the whole cputime accumulated in the paca
 369  * Must be called with interrupts disabled.
 370  * Assumes that vtime_account_system/idle() has been called
 371  * recently (i.e. since the last entry from usermode) so that
 372  * get_paca()->user_time_scaled is up to date.
 373  */
 374 void vtime_flush(struct task_struct *tsk)
 375 {
 376         struct cpu_accounting_data *acct = get_accounting(tsk);
 377
 378         if (acct->utime)
 379                 account_user_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->utime));
 380
 381         if (acct->utime_scaled)
 382                 tsk->utimescaled += cputime_to_nsecs(acct->utime_scaled);
 383
 384         if (acct->gtime)
 385                 account_guest_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->gtime));
 386
 387         if (acct->steal_time)
 388                 account_steal_time(cputime_to_nsecs(acct->steal_time));
 389
 390         if (acct->idle_time)
 391                 account_idle_time(cputime_to_nsecs(acct->idle_time));
 392
 393         if (acct->stime)
 394                 account_system_index_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->stime),
 395                                           CPUTIME_SYSTEM);
 396         if (acct->stime_scaled)
 397                 tsk->stimescaled += cputime_to_nsecs(acct->stime_scaled);
 398
 399         if (acct->hardirq_time)
 400                 account_system_index_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->hardirq_time),
 401                                           CPUTIME_IRQ);
 402         if (acct->softirq_time)
 403                 account_system_index_time(tsk, cputime_to_nsecs(acct->softirq_time),
 404                                           CPUTIME_SOFTIRQ);
 405
 406         acct->utime = 0;
 407         acct->utime_scaled = 0;
 408         acct->utime_sspurr = 0;
 409         acct->gtime = 0;
 410         acct->steal_time = 0;
 411         acct->idle_time = 0;
 412         acct->stime = 0;
 413         acct->stime_scaled = 0;
 414         acct->hardirq_time = 0;
 415         acct->softirq_time = 0;
 416 }
 417
 418 #else /* ! CONFIG_VIRT_CPU_ACCOUNTING_NATIVE */
 419 #define calc_cputime_factors()
 420 #endif
 421
 422 void __delay(unsigned long loops)
 423 {
 424         unsigned long start;
 425         int diff;
 426
 427         spin_begin();
 428         if (__USE_RTC()) {
 429                 start = get_rtcl();
 430                 do {
 431                         /* the RTCL register wraps at 1000000000 */
 432                         diff = get_rtcl() - start;
 433                         if (diff < 0)
 434                                 diff += 1000000000;
 435                         spin_cpu_relax();
 436                 } while (diff < loops);
 437         } else {
 438                 start = get_tbl();
 439                 while (get_tbl() - start < loops)
 440                         spin_cpu_relax();
 441         }
 442         spin_end();
 443 }
 444 EXPORT_SYMBOL(__delay);
 445
 446 void udelay(unsigned long usecs)
 447 {
 448         __delay(tb_ticks_per_usec * usecs);
 449 }
 450 EXPORT_SYMBOL(udelay);
 451
 452 #ifdef CONFIG_SMP
 453 unsigned long profile_pc(struct pt_regs *regs)
 454 {
 455         unsigned long pc = instruction_pointer(regs);
 456
 457         if (in_lock_functions(pc))
 458                 return regs->link;
 459
 460         return pc;
 461 }
 462 EXPORT_SYMBOL(profile_pc);
 463 #endif
 464
 465 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 466
 467 /*
 468  * 64-bit uses a byte in the PACA, 32-bit uses a per-cpu variable...
 469  */
 470 #ifdef CONFIG_PPC64
 471 static inline unsigned long test_irq_work_pending(void)
 472 {
 473         unsigned long x;
 474
 475         asm volatile("lbz %0,%1(13)"
 476                 : "=r" (x)
 477                 : "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 478         return x;
 479 }
 480
 481 static inline void set_irq_work_pending_flag(void)
 482 {
 483         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 484                 "r" (1),
 485                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 486 }
 487
 488 static inline void clear_irq_work_pending(void)
 489 {
 490         asm volatile("stb %0,%1(13)" : :
 491                 "r" (0),
 492                 "i" (offsetof(struct paca_struct, irq_work_pending)));
 493 }
 494
 495 #else /* 32-bit */
 496
 497 DEFINE_PER_CPU(u8, irq_work_pending);
 498
 499 #define set_irq_work_pending_flag()     __this_cpu_write(irq_work_pending, 1)
 500 #define test_irq_work_pending()         __this_cpu_read(irq_work_pending)
 501 #define clear_irq_work_pending()        __this_cpu_write(irq_work_pending, 0)
 502
 503 #endif /* 32 vs 64 bit */
 504
 505 void arch_irq_work_raise(void)
 506 {
 507         /*
 508          * 64-bit code that uses irq soft-mask can just cause an immediate
 509          * interrupt here that gets soft masked, if this is called under
 510          * local_irq_disable(). It might be possible to prevent that happening
 511          * by noticing interrupts are disabled and setting decrementer pending
 512          * to be replayed when irqs are enabled. The problem there is that
 513          * tracing can call irq_work_raise, including in code that does low
 514          * level manipulations of irq soft-mask state (e.g., trace_hardirqs_on)
 515          * which could get tangled up if we're messing with the same state
 516          * here.
 517          */
 518         preempt_disable();
 519         set_irq_work_pending_flag();
 520         set_dec(1);
 521         preempt_enable();
 522 }
 523
 524 #else  /* CONFIG_IRQ_WORK */
 525
 526 #define test_irq_work_pending() 0
 527 #define clear_irq_work_pending()
 528
 529 #endif /* CONFIG_IRQ_WORK */
 530
 531 /*
 532  * timer_interrupt - gets called when the decrementer overflows,
 533  * with interrupts disabled.
 534  */
 535 void timer_interrupt(struct pt_regs *regs)
 536 {
 537         struct clock_event_device *evt = this_cpu_ptr(&decrementers);
 538         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 539         struct pt_regs *old_regs;
 540         u64 now;
 541
 542         /* Some implementations of hotplug will get timer interrupts while
 543          * offline, just ignore these and we also need to set
 544          * decrementers_next_tb as MAX to make sure __check_irq_replay
 545          * don't replay timer interrupt when return, otherwise we'll trap
 546          * here infinitely :(
 547          */
 548         if (unlikely(!cpu_online(smp_processor_id()))) {
 549                 *next_tb = ~(u64)0;
 550                 set_dec(decrementer_max);
 551                 return;
 552         }
 553
 554         /* Ensure a positive value is written to the decrementer, or else
 555          * some CPUs will continue to take decrementer exceptions. When the
 556          * PPC_WATCHDOG (decrementer based) is configured, keep this at most
 557          * 31 bits, which is about 4 seconds on most systems, which gives
 558          * the watchdog a chance of catching timer interrupt hard lockups.
 559          */
 560         if (IS_ENABLED(CONFIG_PPC_WATCHDOG))
 561                 set_dec(0x7fffffff);
 562         else
 563                 set_dec(decrementer_max);
 564
 565         /* Conditionally hard-enable interrupts now that the DEC has been
 566          * bumped to its maximum value
 567          */
 568         may_hard_irq_enable();
 569
 570
 571 #if defined(CONFIG_PPC32) && defined(CONFIG_PPC_PMAC)
 572         if (atomic_read(&ppc_n_lost_interrupts) != 0)
 573                 do_IRQ(regs);
 574 #endif
 575
 576         old_regs = set_irq_regs(regs);
 577         irq_enter();
 578         trace_timer_interrupt_entry(regs);
 579
 580         if (test_irq_work_pending()) {
 581                 clear_irq_work_pending();
 582                 irq_work_run();
 583         }
 584
 585         now = get_tb_or_rtc();
 586         if (now >= *next_tb) {
 587                 *next_tb = ~(u64)0;
 588                 if (evt->event_handler)
 589                         evt->event_handler(evt);
 590                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_event);
 591         } else {
 592                 now = *next_tb - now;
 593                 if (now <= decrementer_max)
 594                         set_dec(now);
 595                 /* We may have raced with new irq work */
 596                 if (test_irq_work_pending())
 597                         set_dec(1);
 598                 __this_cpu_inc(irq_stat.timer_irqs_others);
 599         }
 600
 601         trace_timer_interrupt_exit(regs);
 602         irq_exit();
 603         set_irq_regs(old_regs);
 604 }
 605 EXPORT_SYMBOL(timer_interrupt);
 606
 607 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 608 void timer_broadcast_interrupt(void)
 609 {
 610         u64 *next_tb = this_cpu_ptr(&decrementers_next_tb);
 611
 612         *next_tb = ~(u64)0;
 613         tick_receive_broadcast();
 614         __this_cpu_inc(irq_stat.broadcast_irqs_event);
 615 }
 616 #endif
 617
 618 /*
 619  * Hypervisor decrementer interrupts shouldn't occur but are sometimes
 620  * left pending on exit from a KVM guest.  We don't need to do anything
 621  * to clear them, as they are edge-triggered.
 622  */
 623 void hdec_interrupt(struct pt_regs *regs)
 624 {
 625 }
 626
 627 #ifdef CONFIG_SUSPEND
 628 static void generic_suspend_disable_irqs(void)
 629 {
 630         /* Disable the decrementer, so that it doesn't interfere
 631          * with suspending.
 632          */
 633
 634         set_dec(decrementer_max);
 635         local_irq_disable();
 636         set_dec(decrementer_max);
 637 }
 638
 639 static void generic_suspend_enable_irqs(void)
 640 {
 641         local_irq_enable();
 642 }
 643
 644 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 645 void arch_suspend_disable_irqs(void)
 646 {
 647         if (ppc_md.suspend_disable_irqs)
 648                 ppc_md.suspend_disable_irqs();
 649         generic_suspend_disable_irqs();
 650 }
 651
 652 /* Overrides the weak version in kernel/power/main.c */
 653 void arch_suspend_enable_irqs(void)
 654 {
 655         generic_suspend_enable_irqs();
 656         if (ppc_md.suspend_enable_irqs)
 657                 ppc_md.suspend_enable_irqs();
 658 }
 659 #endif
 660
 661 unsigned long long tb_to_ns(unsigned long long ticks)
 662 {
 663         return mulhdu(ticks, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 664 }
 665 EXPORT_SYMBOL_GPL(tb_to_ns);
 666
 667 /*
 668  * Scheduler clock - returns current time in nanosec units.
 669  *
 670  * Note: mulhdu(a, b) (multiply high double unsigned) returns
 671  * the high 64 bits of a * b, i.e. (a * b) >> 64, where a and b
 672  * are 64-bit unsigned numbers.
 673  */
 674 notrace unsigned long long sched_clock(void)
 675 {
 676         if (__USE_RTC())
 677                 return get_rtc();
 678         return mulhdu(get_tb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 679 }
 680
 681
 682 #ifdef CONFIG_PPC_PSERIES
 683
 684 /*
 685  * Running clock - attempts to give a view of time passing for a virtualised
 686  * kernels.
 687  * Uses the VTB register if available otherwise a next best guess.
 688  */
 689 unsigned long long running_clock(void)
 690 {
 691         /*
 692          * Don't read the VTB as a host since KVM does not switch in host
 693          * timebase into the VTB when it takes a guest off the CPU, reading the
 694          * VTB would result in reading 'last switched out' guest VTB.
 695          *
 696          * Host kernels are often compiled with CONFIG_PPC_PSERIES checked, it
 697          * would be unsafe to rely only on the #ifdef above.
 698          */
 699         if (firmware_has_feature(FW_FEATURE_LPAR) &&
 700             cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_207S))
 701                 return mulhdu(get_vtb() - boot_tb, tb_to_ns_scale) << tb_to_ns_shift;
 702
 703         /*
 704          * This is a next best approximation without a VTB.
 705          * On a host which is running bare metal there should never be any stolen
 706          * time and on a host which doesn't do any virtualisation TB *should* equal
 707          * VTB so it makes no difference anyway.
 708          */
 709         return local_clock() - kcpustat_this_cpu->cpustat[CPUTIME_STEAL];
 710 }
 711 #endif
 712
 713 static int __init get_freq(char *name, int cells, unsigned long *val)
 714 {
 715         struct device_node *cpu;
 716         const __be32 *fp;
 717         int found = 0;
 718
 719         /* The cpu node should have timebase and clock frequency properties */
 720         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
 721
 722         if (cpu) {
 723                 fp = of_get_property(cpu, name, NULL);
 724                 if (fp) {
 725                         found = 1;
 726                         *val = of_read_ulong(fp, cells);
 727                 }
 728
 729                 of_node_put(cpu);
 730         }
 731
 732         return found;
 733 }
 734
 735 static void start_cpu_decrementer(void)
 736 {
 737 #if defined(CONFIG_BOOKE) || defined(CONFIG_40x)
 738         unsigned int tcr;
 739
 740         /* Clear any pending timer interrupts */
 741         mtspr(SPRN_TSR, TSR_ENW | TSR_WIS | TSR_DIS | TSR_FIS);
 742
 743         tcr = mfspr(SPRN_TCR);
 744         /*
 745          * The watchdog may have already been enabled by u-boot. So leave
 746          * TRC[WP] (Watchdog Period) alone.
 747          */
 748         tcr &= TCR_WP_MASK;     /* Clear all bits except for TCR[WP] */
 749         tcr |= TCR_DIE;         /* Enable decrementer */
 750         mtspr(SPRN_TCR, tcr);
 751 #endif
 752 }
 753
 754 void __init generic_calibrate_decr(void)
 755 {
 756         ppc_tb_freq = DEFAULT_TB_FREQ;          /* hardcoded default */
 757
 758         if (!get_freq("ibm,extended-timebase-frequency", 2, &ppc_tb_freq) &&
 759             !get_freq("timebase-frequency", 1, &ppc_tb_freq)) {
 760
 761                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating decrementer frequency "
 762                                 "(not found)\n");
 763         }
 764
 765         ppc_proc_freq = DEFAULT_PROC_FREQ;      /* hardcoded default */
 766
 767         if (!get_freq("ibm,extended-clock-frequency", 2, &ppc_proc_freq) &&
 768             !get_freq("clock-frequency", 1, &ppc_proc_freq)) {
 769
 770                 printk(KERN_ERR "WARNING: Estimating processor frequency "
 771                                 "(not found)\n");
 772         }
 773 }
 774
 775 int update_persistent_clock64(struct timespec64 now)
 776 {
 777         struct rtc_time tm;
 778
 779         if (!ppc_md.set_rtc_time)
 780                 return -ENODEV;
 781
 782         rtc_time64_to_tm(now.tv_sec + 1 + timezone_offset, &tm);
 783
 784         return ppc_md.set_rtc_time(&tm);
 785 }
 786
 787 static void __read_persistent_clock(struct timespec64 *ts)
 788 {
 789         struct rtc_time tm;
 790         static int first = 1;
 791
 792         ts->tv_nsec = 0;
 793         /* XXX this is a litle fragile but will work okay in the short term */
 794         if (first) {
 795                 first = 0;
 796                 if (ppc_md.time_init)
 797                         timezone_offset = ppc_md.time_init();
 798
 799                 /* get_boot_time() isn't guaranteed to be safe to call late */
 800                 if (ppc_md.get_boot_time) {
 801                         ts->tv_sec = ppc_md.get_boot_time() - timezone_offset;
 802                         return;
 803                 }
 804         }
 805         if (!ppc_md.get_rtc_time) {
 806                 ts->tv_sec = 0;
 807                 return;
 808         }
 809         ppc_md.get_rtc_time(&tm);
 810
 811         ts->tv_sec = rtc_tm_to_time64(&tm);
 812 }
 813
 814 void read_persistent_clock64(struct timespec64 *ts)
 815 {
 816         __read_persistent_clock(ts);
 817
 818         /* Sanitize it in case real time clock is set below EPOCH */
 819         if (ts->tv_sec < 0) {
 820                 ts->tv_sec = 0;
 821                 ts->tv_nsec = 0;
 822         }
 823
 824 }
 825
 826 /* clocksource code */
 827 static notrace u64 rtc_read(struct clocksource *cs)
 828 {
 829         return (u64)get_rtc();
 830 }
 831
 832 static notrace u64 timebase_read(struct clocksource *cs)
 833 {
 834         return (u64)get_tb();
 835 }
 836
 837
 838 void update_vsyscall(struct timekeeper *tk)
 839 {
 840         struct timespec xt;
 841         struct clocksource *clock = tk->tkr_mono.clock;
 842         u32 mult = tk->tkr_mono.mult;
 843         u32 shift = tk->tkr_mono.shift;
 844         u64 cycle_last = tk->tkr_mono.cycle_last;
 845         u64 new_tb_to_xs, new_stamp_xsec;
 846         u64 frac_sec;
 847
 848         if (clock != &clocksource_timebase)
 849                 return;
 850
 851         xt.tv_sec = tk->xtime_sec;
 852         xt.tv_nsec = (long)(tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift);
 853
 854         /* Make userspace gettimeofday spin until we're done. */
 855         ++vdso_data->tb_update_count;
 856         smp_mb();
 857
 858         /*
 859          * This computes ((2^20 / 1e9) * mult) >> shift as a
 860          * 0.64 fixed-point fraction.
 861          * The computation in the else clause below won't overflow
 862          * (as long as the timebase frequency is >= 1.049 MHz)
 863          * but loses precision because we lose the low bits of the constant
 864          * in the shift.  Note that 19342813113834067 ~= 2^(20+64) / 1e9.
 865          * For a shift of 24 the error is about 0.5e-9, or about 0.5ns
 866          * over a second.  (Shift values are usually 22, 23 or 24.)
 867          * For high frequency clocks such as the 512MHz timebase clock
 868          * on POWER[6789], the mult value is small (e.g. 32768000)
 869          * and so we can shift the constant by 16 initially
 870          * (295147905179 ~= 2^(20+64-16) / 1e9) and then do the
 871          * remaining shifts after the multiplication, which gives a
 872          * more accurate result (e.g. with mult = 32768000, shift = 24,
 873          * the error is only about 1.2e-12, or 0.7ns over 10 minutes).
 874          */
 875         if (mult <= 62500000 && clock->shift >= 16)
 876                 new_tb_to_xs = ((u64) mult * 295147905179ULL) >> (clock->shift - 16);
 877         else
 878                 new_tb_to_xs = (u64) mult * (19342813113834067ULL >> clock->shift);
 879
 880         /*
 881          * Compute the fractional second in units of 2^-32 seconds.
 882          * The fractional second is tk->tkr_mono.xtime_nsec >> tk->tkr_mono.shift
 883          * in nanoseconds, so multiplying that by 2^32 / 1e9 gives
 884          * it in units of 2^-32 seconds.
 885          * We assume shift <= 32 because clocks_calc_mult_shift()
 886          * generates shift values in the range 0 - 32.
 887          */
 888         frac_sec = tk->tkr_mono.xtime_nsec << (32 - shift);
 889         do_div(frac_sec, NSEC_PER_SEC);
 890
 891         /*
 892          * Work out new stamp_xsec value for any legacy users of systemcfg.
 893          * stamp_xsec is in units of 2^-20 seconds.
 894          */
 895         new_stamp_xsec = frac_sec >> 12;
 896         new_stamp_xsec += tk->xtime_sec * XSEC_PER_SEC;
 897
 898         /*
 899          * tb_update_count is used to allow the userspace gettimeofday code
 900          * to assure itself that it sees a consistent view of the tb_to_xs and
 901          * stamp_xsec variables.  It reads the tb_update_count, then reads
 902          * tb_to_xs and stamp_xsec and then reads tb_update_count again.  If
 903          * the two values of tb_update_count match and are even then the
 904          * tb_to_xs and stamp_xsec values are consistent.  If not, then it
 905          * loops back and reads them again until this criteria is met.
 906          */
 907         vdso_data->tb_orig_stamp = cycle_last;
 908         vdso_data->stamp_xsec = new_stamp_xsec;
 909         vdso_data->tb_to_xs = new_tb_to_xs;
 910         vdso_data->wtom_clock_sec = tk->wall_to_monotonic.tv_sec;
 911         vdso_data->wtom_clock_nsec = tk->wall_to_monotonic.tv_nsec;
 912         vdso_data->stamp_xtime = xt;
 913         vdso_data->stamp_sec_fraction = frac_sec;
 914         vdso_data->hrtimer_res = hrtimer_resolution;
 915         smp_wmb();
 916         ++(vdso_data->tb_update_count);
 917 }
 918
 919 void update_vsyscall_tz(void)
 920 {
 921         vdso_data->tz_minuteswest = sys_tz.tz_minuteswest;
 922         vdso_data->tz_dsttime = sys_tz.tz_dsttime;
 923 }
 924
 925 static void __init clocksource_init(void)
 926 {
 927         struct clocksource *clock;
 928
 929         if (__USE_RTC())
 930                 clock = &clocksource_rtc;
 931         else
 932                 clock = &clocksource_timebase;
 933
 934         if (clocksource_register_hz(clock, tb_ticks_per_sec)) {
 935                 printk(KERN_ERR "clocksource: %s is already registered\n",
 936                        clock->name);
 937                 return;
 938         }
 939
 940         printk(KERN_INFO "clocksource: %s mult[%x] shift[%d] registered\n",
 941                clock->name, clock->mult, clock->shift);
 942 }
 943
 944 static int decrementer_set_next_event(unsigned long evt,
 945                                       struct clock_event_device *dev)
 946 {
 947         __this_cpu_write(decrementers_next_tb, get_tb_or_rtc() + evt);
 948         set_dec(evt);
 949
 950         /* We may have raced with new irq work */
 951         if (test_irq_work_pending())
 952                 set_dec(1);
 953
 954         return 0;
 955 }
 956
 957 static int decrementer_shutdown(struct clock_event_device *dev)
 958 {
 959         decrementer_set_next_event(decrementer_max, dev);
 960         return 0;
 961 }
 962
 963 static void register_decrementer_clockevent(int cpu)
 964 {
 965         struct clock_event_device *dec = &per_cpu(decrementers, cpu);
 966
 967         *dec = decrementer_clockevent;
 968         dec->cpumask = cpumask_of(cpu);
 969
 970         clockevents_config_and_register(dec, ppc_tb_freq, 2, decrementer_max);
 971
 972         printk_once(KERN_DEBUG "clockevent: %s mult[%x] shift[%d] cpu[%d]\n",
 973                     dec->name, dec->mult, dec->shift, cpu);
 974
 975         /* Set values for KVM, see kvm_emulate_dec() */
 976         decrementer_clockevent.mult = dec->mult;
 977         decrementer_clockevent.shift = dec->shift;
 978 }
 979
 980 static void enable_large_decrementer(void)
 981 {
 982         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
 983                 return;
 984
 985         if (decrementer_max <= DECREMENTER_DEFAULT_MAX)
 986                 return;
 987
 988         /*
 989          * If we're running as the hypervisor we need to enable the LD manually
 990          * otherwise firmware should have done it for us.
 991          */
 992         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 993                 mtspr(SPRN_LPCR, mfspr(SPRN_LPCR) | LPCR_LD);
 994 }
 995
 996 static void __init set_decrementer_max(void)
 997 {
 998         struct device_node *cpu;
 999         u32 bits = 32;
1000
1001         /* Prior to ISAv3 the decrementer is always 32 bit */
1002         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300))
1003                 return;
1004
1005         cpu = of_find_node_by_type(NULL, "cpu");
1006
1007         if (of_property_read_u32(cpu, "ibm,dec-bits", &bits) == 0) {
1008                 if (bits > 64 || bits < 32) {
1009                         pr_warn("time_init: firmware supplied invalid ibm,dec-bits");
1010                         bits = 32;
1011                 }
1012
1013                 /* calculate the signed maximum given this many bits */
1014                 decrementer_max = (1ul << (bits - 1)) - 1;
1015         }
1016
1017         of_node_put(cpu);
1018
1019         pr_info("time_init: %u bit decrementer (max: %llx)\n",
1020                 bits, decrementer_max);
1021 }
1022
1023 static void __init init_decrementer_clockevent(void)
1024 {
1025         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
1026 }
1027
1028 void secondary_cpu_time_init(void)
1029 {
1030         /* Enable and test the large decrementer for this cpu */
1031         enable_large_decrementer();
1032
1033         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1034          * such as BookE
1035          */
1036         start_cpu_decrementer();
1037
1038         /* FIME: Should make unrelatred change to move snapshot_timebase
1039          * call here ! */
1040         register_decrementer_clockevent(smp_processor_id());
1041 }
1042
1043 /* This function is only called on the boot processor */
1044 void __init time_init(void)
1045 {
1046         struct div_result res;
1047         u64 scale;
1048         unsigned shift;
1049
1050         if (__USE_RTC()) {
1051                 /* 601 processor: dec counts down by 128 every 128ns */
1052                 ppc_tb_freq = 1000000000;
1053         } else {
1054                 /* Normal PowerPC with timebase register */
1055                 ppc_md.calibrate_decr();
1056                 printk(KERN_DEBUG "time_init: decrementer frequency = %lu.%.6lu MHz\n",
1057                        ppc_tb_freq / 1000000, ppc_tb_freq % 1000000);
1058                 printk(KERN_DEBUG "time_init: processor frequency   = %lu.%.6lu MHz\n",
1059                        ppc_proc_freq / 1000000, ppc_proc_freq % 1000000);
1060         }
1061
1062         tb_ticks_per_jiffy = ppc_tb_freq / HZ;
1063         tb_ticks_per_sec = ppc_tb_freq;
1064         tb_ticks_per_usec = ppc_tb_freq / 1000000;
1065         calc_cputime_factors();
1066
1067         /*
1068          * Compute scale factor for sched_clock.
1069          * The calibrate_decr() function has set tb_ticks_per_sec,
1070          * which is the timebase frequency.
1071          * We compute 1e9 * 2^64 / tb_ticks_per_sec and interpret
1072          * the 128-bit result as a 64.64 fixed-point number.
1073          * We then shift that number right until it is less than 1.0,
1074          * giving us the scale factor and shift count to use in
1075          * sched_clock().
1076          */
1077         div128_by_32(1000000000, 0, tb_ticks_per_sec, &res);
1078         scale = res.result_low;
1079         for (shift = 0; res.result_high != 0; ++shift) {
1080                 scale = (scale >> 1) | (res.result_high << 63);
1081                 res.result_high >>= 1;
1082         }
1083         tb_to_ns_scale = scale;
1084         tb_to_ns_shift = shift;
1085         /* Save the current timebase to pretty up CONFIG_PRINTK_TIME */
1086         boot_tb = get_tb_or_rtc();
1087
1088         /* If platform provided a timezone (pmac), we correct the time */
1089         if (timezone_offset) {
1090                 sys_tz.tz_minuteswest = -timezone_offset / 60;
1091                 sys_tz.tz_dsttime = 0;
1092         }
1093
1094         vdso_data->tb_update_count = 0;
1095         vdso_data->tb_ticks_per_sec = tb_ticks_per_sec;
1096
1097         /* initialise and enable the large decrementer (if we have one) */
1098         set_decrementer_max();
1099         enable_large_decrementer();
1100
1101         /* Start the decrementer on CPUs that have manual control
1102          * such as BookE
1103          */
1104         start_cpu_decrementer();
1105
1106         /* Register the clocksource */
1107         clocksource_init();
1108
1109         init_decrementer_clockevent();
1110         tick_setup_hrtimer_broadcast();
1111
1112 #ifdef CONFIG_COMMON_CLK
1113         of_clk_init(NULL);
1114 #endif
1115 }
1116
1117 /*
1118  * Divide a 128-bit dividend by a 32-bit divisor, leaving a 128 bit
1119  * result.
1120  */
1121 void div128_by_32(u64 dividend_high, u64 dividend_low,
1122                   unsigned divisor, struct div_result *dr)
1123 {
1124         unsigned long a, b, c, d;
1125         unsigned long w, x, y, z;
1126         u64 ra, rb, rc;
1127
1128         a = dividend_high >> 32;
1129         b = dividend_high & 0xffffffff;
1130         c = dividend_low >> 32;
1131         d = dividend_low & 0xffffffff;
1132
1133         w = a / divisor;
1134         ra = ((u64)(a - (w * divisor)) << 32) + b;
1135
1136         rb = ((u64) do_div(ra, divisor) << 32) + c;
1137         x = ra;
1138
1139         rc = ((u64) do_div(rb, divisor) << 32) + d;
1140         y = rb;
1141
1142         do_div(rc, divisor);
1143         z = rc;
1144
1145         dr->result_high = ((u64)w << 32) + x;
1146         dr->result_low  = ((u64)y << 32) + z;
1147
1148 }
1149
1150 /* We don't need to calibrate delay, we use the CPU timebase for that */
1151 void calibrate_delay(void)
1152 {
1153         /* Some generic code (such as spinlock debug) use loops_per_jiffy
1154          * as the number of __delay(1) in a jiffy, so make it so
1155          */
1156         loops_per_jiffy = tb_ticks_per_jiffy;
1157 }
1158
1159 #if IS_ENABLED(CONFIG_RTC_DRV_GENERIC)
1160 static int rtc_generic_get_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1161 {
1162         ppc_md.get_rtc_time(tm);
1163         return 0;
1164 }
1165
1166 static int rtc_generic_set_time(struct device *dev, struct rtc_time *tm)
1167 {
1168         if (!ppc_md.set_rtc_time)
1169                 return -EOPNOTSUPP;
1170
1171         if (ppc_md.set_rtc_time(tm) < 0)
1172                 return -EOPNOTSUPP;
1173
1174         return 0;
1175 }
1176
1177 static const struct rtc_class_ops rtc_generic_ops = {
1178         .read_time = rtc_generic_get_time,
1179         .set_time = rtc_generic_set_time,
1180 };
1181
1182 static int __init rtc_init(void)
1183 {
1184         struct platform_device *pdev;
1185
1186         if (!ppc_md.get_rtc_time)
1187                 return -ENODEV;
1188
1189         pdev = platform_device_register_data(NULL, "rtc-generic", -1,
1190                                              &rtc_generic_ops,
1191                                              sizeof(rtc_generic_ops));
1192
1193         return PTR_ERR_OR_ZERO(pdev);
1194 }
1195
1196 device_initcall(rtc_init);
1197 #endif