include/linux/jiffies.h

   1 #ifndef _LINUX_JIFFIES_H
   2 #define _LINUX_JIFFIES_H
   3
   4 #include <linux/math64.h>
   5 #include <linux/kernel.h>
   6 #include <linux/types.h>
   7 #include <linux/time.h>
   8 #include <linux/timex.h>
   9 #include <asm/param.h>                  /* for HZ */
  10
  11 /*
  12  * The following defines establish the engineering parameters of the PLL
  13  * model. The HZ variable establishes the timer interrupt frequency, 100 Hz
  14  * for the SunOS kernel, 256 Hz for the Ultrix kernel and 1024 Hz for the
  15  * OSF/1 kernel. The SHIFT_HZ define expresses the same value as the
  16  * nearest power of two in order to avoid hardware multiply operations.
  17  */
  18 #if HZ >= 12 && HZ < 24
  19 # define SHIFT_HZ       4
  20 #elif HZ >= 24 && HZ < 48
  21 # define SHIFT_HZ       5
  22 #elif HZ >= 48 && HZ < 96
  23 # define SHIFT_HZ       6
  24 #elif HZ >= 96 && HZ < 192
  25 # define SHIFT_HZ       7
  26 #elif HZ >= 192 && HZ < 384
  27 # define SHIFT_HZ       8
  28 #elif HZ >= 384 && HZ < 768
  29 # define SHIFT_HZ       9
  30 #elif HZ >= 768 && HZ < 1536
  31 # define SHIFT_HZ       10
  32 #elif HZ >= 1536 && HZ < 3072
  33 # define SHIFT_HZ       11
  34 #elif HZ >= 3072 && HZ < 6144
  35 # define SHIFT_HZ       12
  36 #elif HZ >= 6144 && HZ < 12288
  37 # define SHIFT_HZ       13
  38 #else
  39 # error Invalid value of HZ.
  40 #endif
  41
  42 /* Suppose we want to divide two numbers NOM and DEN: NOM/DEN, then we can
  43  * improve accuracy by shifting LSH bits, hence calculating:
  44  *     (NOM << LSH) / DEN
  45  * This however means trouble for large NOM, because (NOM << LSH) may no
  46  * longer fit in 32 bits. The following way of calculating this gives us
  47  * some slack, under the following conditions:
  48  *   - (NOM / DEN) fits in (32 - LSH) bits.
  49  *   - (NOM % DEN) fits in (32 - LSH) bits.
  50  */
  51 #define SH_DIV(NOM,DEN,LSH) (   (((NOM) / (DEN)) << (LSH))              \
  52                              + ((((NOM) % (DEN)) << (LSH)) + (DEN) / 2) / (DEN))
  53
  54 /* LATCH is used in the interval timer and ftape setup. */
  55 #define LATCH ((CLOCK_TICK_RATE + HZ/2) / HZ)   /* For divider */
  56
  57 extern int register_refined_jiffies(long clock_tick_rate);
  58
  59 /* TICK_NSEC is the time between ticks in nsec assuming SHIFTED_HZ */
  60 #define TICK_NSEC ((NSEC_PER_SEC+HZ/2)/HZ)
  61
  62 /* TICK_USEC is the time between ticks in usec assuming fake USER_HZ */
  63 #define TICK_USEC ((1000000UL + USER_HZ/2) / USER_HZ)
  64
  65 /* some arch's have a small-data section that can be accessed register-relative
  66  * but that can only take up to, say, 4-byte variables. jiffies being part of
  67  * an 8-byte variable may not be correctly accessed unless we force the issue
  68  */
  69 #define __jiffy_data  __attribute__((section(".data")))
  70
  71 /*
  72  * The 64-bit value is not atomic - you MUST NOT read it
  73  * without sampling the sequence number in jiffies_lock.
  74  * get_jiffies_64() will do this for you as appropriate.
  75  */
  76 extern u64 __jiffy_data jiffies_64;
  77 extern unsigned long volatile __jiffy_data jiffies;
  78
  79 #if (BITS_PER_LONG < 64)
  80 u64 get_jiffies_64(void);
  81 #else
  82 static inline u64 get_jiffies_64(void)
  83 {
  84         return (u64)jiffies;
  85 }
  86 #endif
  87
  88 /*
  89  *      These inlines deal with timer wrapping correctly. You are
  90  *      strongly encouraged to use them
  91  *      1. Because people otherwise forget
  92  *      2. Because if the timer wrap changes in future you won't have to
  93  *         alter your driver code.
  94  *
  95  * time_after(a,b) returns true if the time a is after time b.
  96  *
  97  * Do this with "<0" and ">=0" to only test the sign of the result. A
  98  * good compiler would generate better code (and a really good compiler
  99  * wouldn't care). Gcc is currently neither.
 100  */
 101 #define time_after(a,b)         \
 102         (typecheck(unsigned long, a) && \
 103          typecheck(unsigned long, b) && \
 104          ((long)((b) - (a)) < 0))
 105 #define time_before(a,b)        time_after(b,a)
 106
 107 #define time_after_eq(a,b)      \
 108         (typecheck(unsigned long, a) && \
 109          typecheck(unsigned long, b) && \
 110          ((long)((a) - (b)) >= 0))
 111 #define time_before_eq(a,b)     time_after_eq(b,a)
 112
 113 /*
 114  * Calculate whether a is in the range of [b, c].
 115  */
 116 #define time_in_range(a,b,c) \
 117         (time_after_eq(a,b) && \
 118          time_before_eq(a,c))
 119
 120 /*
 121  * Calculate whether a is in the range of [b, c).
 122  */
 123 #define time_in_range_open(a,b,c) \
 124         (time_after_eq(a,b) && \
 125          time_before(a,c))
 126
 127 /* Same as above, but does so with platform independent 64bit types.
 128  * These must be used when utilizing jiffies_64 (i.e. return value of
 129  * get_jiffies_64() */
 130 #define time_after64(a,b)       \
 131         (typecheck(__u64, a) && \
 132          typecheck(__u64, b) && \
 133          ((__s64)((b) - (a)) < 0))
 134 #define time_before64(a,b)      time_after64(b,a)
 135
 136 #define time_after_eq64(a,b)    \
 137         (typecheck(__u64, a) && \
 138          typecheck(__u64, b) && \
 139          ((__s64)((a) - (b)) >= 0))
 140 #define time_before_eq64(a,b)   time_after_eq64(b,a)
 141
 142 #define time_in_range64(a, b, c) \
 143         (time_after_eq64(a, b) && \
 144          time_before_eq64(a, c))
 145
 146 /*
 147  * These four macros compare jiffies and 'a' for convenience.
 148  */
 149
 150 /* time_is_before_jiffies(a) return true if a is before jiffies */
 151 #define time_is_before_jiffies(a) time_after(jiffies, a)
 152
 153 /* time_is_after_jiffies(a) return true if a is after jiffies */
 154 #define time_is_after_jiffies(a) time_before(jiffies, a)
 155
 156 /* time_is_before_eq_jiffies(a) return true if a is before or equal to jiffies*/
 157 #define time_is_before_eq_jiffies(a) time_after_eq(jiffies, a)
 158
 159 /* time_is_after_eq_jiffies(a) return true if a is after or equal to jiffies*/
 160 #define time_is_after_eq_jiffies(a) time_before_eq(jiffies, a)
 161
 162 /*
 163  * Have the 32 bit jiffies value wrap 5 minutes after boot
 164  * so jiffies wrap bugs show up earlier.
 165  */
 166 #define INITIAL_JIFFIES ((unsigned long)(unsigned int) (-300*HZ))
 167
 168 /*
 169  * Change timeval to jiffies, trying to avoid the
 170  * most obvious overflows..
 171  *
 172  * And some not so obvious.
 173  *
 174  * Note that we don't want to return LONG_MAX, because
 175  * for various timeout reasons we often end up having
 176  * to wait "jiffies+1" in order to guarantee that we wait
 177  * at _least_ "jiffies" - so "jiffies+1" had better still
 178  * be positive.
 179  */
 180 #define MAX_JIFFY_OFFSET ((LONG_MAX >> 1)-1)
 181
 182 extern unsigned long preset_lpj;
 183
 184 /*
 185  * We want to do realistic conversions of time so we need to use the same
 186  * values the update wall clock code uses as the jiffies size.  This value
 187  * is: TICK_NSEC (which is defined in timex.h).  This
 188  * is a constant and is in nanoseconds.  We will use scaled math
 189  * with a set of scales defined here as SEC_JIFFIE_SC,  USEC_JIFFIE_SC and
 190  * NSEC_JIFFIE_SC.  Note that these defines contain nothing but
 191  * constants and so are computed at compile time.  SHIFT_HZ (computed in
 192  * timex.h) adjusts the scaling for different HZ values.
 193
 194  * Scaled math???  What is that?
 195  *
 196  * Scaled math is a way to do integer math on values that would,
 197  * otherwise, either overflow, underflow, or cause undesired div
 198  * instructions to appear in the execution path.  In short, we "scale"
 199  * up the operands so they take more bits (more precision, less
 200  * underflow), do the desired operation and then "scale" the result back
 201  * by the same amount.  If we do the scaling by shifting we avoid the
 202  * costly mpy and the dastardly div instructions.
 203
 204  * Suppose, for example, we want to convert from seconds to jiffies
 205  * where jiffies is defined in nanoseconds as NSEC_PER_JIFFIE.  The
 206  * simple math is: jiff = (sec * NSEC_PER_SEC) / NSEC_PER_JIFFIE; We
 207  * observe that (NSEC_PER_SEC / NSEC_PER_JIFFIE) is a constant which we
 208  * might calculate at compile time, however, the result will only have
 209  * about 3-4 bits of precision (less for smaller values of HZ).
 210  *
 211  * So, we scale as follows:
 212  * jiff = (sec) * (NSEC_PER_SEC / NSEC_PER_JIFFIE);
 213  * jiff = ((sec) * ((NSEC_PER_SEC * SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE)) / SCALE;
 214  * Then we make SCALE a power of two so:
 215  * jiff = ((sec) * ((NSEC_PER_SEC << SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE)) >> SCALE;
 216  * Now we define:
 217  * #define SEC_CONV = ((NSEC_PER_SEC << SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE))
 218  * jiff = (sec * SEC_CONV) >> SCALE;
 219  *
 220  * Often the math we use will expand beyond 32-bits so we tell C how to
 221  * do this and pass the 64-bit result of the mpy through the ">> SCALE"
 222  * which should take the result back to 32-bits.  We want this expansion
 223  * to capture as much precision as possible.  At the same time we don't
 224  * want to overflow so we pick the SCALE to avoid this.  In this file,
 225  * that means using a different scale for each range of HZ values (as
 226  * defined in timex.h).
 227  *
 228  * For those who want to know, gcc will give a 64-bit result from a "*"
 229  * operator if the result is a long long AND at least one of the
 230  * operands is cast to long long (usually just prior to the "*" so as
 231  * not to confuse it into thinking it really has a 64-bit operand,
 232  * which, buy the way, it can do, but it takes more code and at least 2
 233  * mpys).
 234
 235  * We also need to be aware that one second in nanoseconds is only a
 236  * couple of bits away from overflowing a 32-bit word, so we MUST use
 237  * 64-bits to get the full range time in nanoseconds.
 238
 239  */
 240
 241 /*
 242  * Here are the scales we will use.  One for seconds, nanoseconds and
 243  * microseconds.
 244  *
 245  * Within the limits of cpp we do a rough cut at the SEC_JIFFIE_SC and
 246  * check if the sign bit is set.  If not, we bump the shift count by 1.
 247  * (Gets an extra bit of precision where we can use it.)
 248  * We know it is set for HZ = 1024 and HZ = 100 not for 1000.
 249  * Haven't tested others.
 250
 251  * Limits of cpp (for #if expressions) only long (no long long), but
 252  * then we only need the most signicant bit.
 253  */
 254
 255 #define SEC_JIFFIE_SC (31 - SHIFT_HZ)
 256 #if !((((NSEC_PER_SEC << 2) / TICK_NSEC) << (SEC_JIFFIE_SC - 2)) & 0x80000000)
 257 #undef SEC_JIFFIE_SC
 258 #define SEC_JIFFIE_SC (32 - SHIFT_HZ)
 259 #endif
 260 #define NSEC_JIFFIE_SC (SEC_JIFFIE_SC + 29)
 261 #define USEC_JIFFIE_SC (SEC_JIFFIE_SC + 19)
 262 #define SEC_CONVERSION ((unsigned long)((((u64)NSEC_PER_SEC << SEC_JIFFIE_SC) +\
 263                                 TICK_NSEC -1) / (u64)TICK_NSEC))
 264
 265 #define NSEC_CONVERSION ((unsigned long)((((u64)1 << NSEC_JIFFIE_SC) +\
 266                                         TICK_NSEC -1) / (u64)TICK_NSEC))
 267 #define USEC_CONVERSION  \
 268                     ((unsigned long)((((u64)NSEC_PER_USEC << USEC_JIFFIE_SC) +\
 269                                         TICK_NSEC -1) / (u64)TICK_NSEC))
 270 /*
 271  * USEC_ROUND is used in the timeval to jiffie conversion.  See there
 272  * for more details.  It is the scaled resolution rounding value.  Note
 273  * that it is a 64-bit value.  Since, when it is applied, we are already
 274  * in jiffies (albit scaled), it is nothing but the bits we will shift
 275  * off.
 276  */
 277 #define USEC_ROUND (u64)(((u64)1 << USEC_JIFFIE_SC) - 1)
 278 /*
 279  * The maximum jiffie value is (MAX_INT >> 1).  Here we translate that
 280  * into seconds.  The 64-bit case will overflow if we are not careful,
 281  * so use the messy SH_DIV macro to do it.  Still all constants.
 282  */
 283 #if BITS_PER_LONG < 64
 284 # define MAX_SEC_IN_JIFFIES \
 285         (long)((u64)((u64)MAX_JIFFY_OFFSET * TICK_NSEC) / NSEC_PER_SEC)
 286 #else   /* take care of overflow on 64 bits machines */
 287 # define MAX_SEC_IN_JIFFIES \
 288         (SH_DIV((MAX_JIFFY_OFFSET >> SEC_JIFFIE_SC) * TICK_NSEC, NSEC_PER_SEC, 1) - 1)
 289
 290 #endif
 291
 292 /*
 293  * Convert various time units to each other:
 294  */
 295 extern unsigned int jiffies_to_msecs(const unsigned long j);
 296 extern unsigned int jiffies_to_usecs(const unsigned long j);
 297
 298 static inline u64 jiffies_to_nsecs(const unsigned long j)
 299 {
 300         return (u64)jiffies_to_usecs(j) * NSEC_PER_USEC;
 301 }
 302
 303 extern unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m);
 304 extern unsigned long usecs_to_jiffies(const unsigned int u);
 305 extern unsigned long timespec_to_jiffies(const struct timespec *value);
 306 extern void jiffies_to_timespec(const unsigned long jiffies,
 307                                 struct timespec *value);
 308 extern unsigned long timeval_to_jiffies(const struct timeval *value);
 309 extern void jiffies_to_timeval(const unsigned long jiffies,
 310                                struct timeval *value);
 311
 312 extern clock_t jiffies_to_clock_t(unsigned long x);
 313 static inline clock_t jiffies_delta_to_clock_t(long delta)
 314 {
 315         return jiffies_to_clock_t(max(0L, delta));
 316 }
 317
 318 extern unsigned long clock_t_to_jiffies(unsigned long x);
 319 extern u64 jiffies_64_to_clock_t(u64 x);
 320 extern u64 nsec_to_clock_t(u64 x);
 321 extern u64 nsecs_to_jiffies64(u64 n);
 322 extern unsigned long nsecs_to_jiffies(u64 n);
 323
 324 #define TIMESTAMP_SIZE  30
 325
 326 #endif