This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r517,
[linux-2.6.git] / include / linux / jiffies.h
1 #ifndef _LINUX_JIFFIES_H
2 #define _LINUX_JIFFIES_H
3
4 #include <linux/kernel.h>
5 #include <linux/types.h>
6 #include <linux/time.h>
7 #include <linux/timex.h>
8 #include <asm/param.h>                  /* for HZ */
9 #include <asm/div64.h>
10
11 #ifndef div_long_long_rem
12 #define div_long_long_rem(dividend,divisor,remainder) \
13 ({                                                      \
14         u64 result = dividend;                          \
15         *remainder = do_div(result,divisor);            \
16         result;                                         \
17 })
18 #endif
19
20 /*
21  * The following defines establish the engineering parameters of the PLL
22  * model. The HZ variable establishes the timer interrupt frequency, 100 Hz
23  * for the SunOS kernel, 256 Hz for the Ultrix kernel and 1024 Hz for the
24  * OSF/1 kernel. The SHIFT_HZ define expresses the same value as the
25  * nearest power of two in order to avoid hardware multiply operations.
26  */
27 #if HZ >= 12 && HZ < 24
28 # define SHIFT_HZ       4
29 #elif HZ >= 24 && HZ < 48
30 # define SHIFT_HZ       5
31 #elif HZ >= 48 && HZ < 96
32 # define SHIFT_HZ       6
33 #elif HZ >= 96 && HZ < 192
34 # define SHIFT_HZ       7
35 #elif HZ >= 192 && HZ < 384
36 # define SHIFT_HZ       8
37 #elif HZ >= 384 && HZ < 768
38 # define SHIFT_HZ       9
39 #elif HZ >= 768 && HZ < 1536
40 # define SHIFT_HZ       10
41 #else
42 # error You lose.
43 #endif
44
45 /* LATCH is used in the interval timer and ftape setup. */
46 #define LATCH  ((CLOCK_TICK_RATE + HZ/2) / HZ)  /* For divider */
47
48 /* Suppose we want to devide two numbers NOM and DEN: NOM/DEN, the we can
49  * improve accuracy by shifting LSH bits, hence calculating:
50  *     (NOM << LSH) / DEN
51  * This however means trouble for large NOM, because (NOM << LSH) may no
52  * longer fit in 32 bits. The following way of calculating this gives us
53  * some slack, under the following conditions:
54  *   - (NOM / DEN) fits in (32 - LSH) bits.
55  *   - (NOM % DEN) fits in (32 - LSH) bits.
56  */
57 #define SH_DIV(NOM,DEN,LSH) (   ((NOM / DEN) << LSH)                    \
58                              + (((NOM % DEN) << LSH) + DEN / 2) / DEN)
59
60 /* HZ is the requested value. ACTHZ is actual HZ ("<< 8" is for accuracy) */
61 #define ACTHZ (SH_DIV (CLOCK_TICK_RATE, LATCH, 8))
62
63 /* TICK_NSEC is the time between ticks in nsec assuming real ACTHZ */
64 #define TICK_NSEC (SH_DIV (1000000UL * 1000, ACTHZ, 8))
65
66 /* TICK_USEC is the time between ticks in usec assuming fake USER_HZ */
67 #define TICK_USEC ((1000000UL + USER_HZ/2) / USER_HZ)
68
69 /* TICK_USEC_TO_NSEC is the time between ticks in nsec assuming real ACTHZ and  */
70 /* a value TUSEC for TICK_USEC (can be set bij adjtimex)                */
71 #define TICK_USEC_TO_NSEC(TUSEC) (SH_DIV (TUSEC * USER_HZ * 1000, ACTHZ, 8))
72
73 /*
74  * The 64-bit value is not volatile - you MUST NOT read it
75  * without sampling the sequence number in xtime_lock.
76  * get_jiffies_64() will do this for you as appropriate.
77  */
78 extern u64 jiffies_64;
79 extern unsigned long volatile jiffies;
80
81 #if (BITS_PER_LONG < 64)
82 u64 get_jiffies_64(void);
83 #else
84 static inline u64 get_jiffies_64(void)
85 {
86         return (u64)jiffies;
87 }
88 #endif
89
90 /*
91  *      These inlines deal with timer wrapping correctly. You are 
92  *      strongly encouraged to use them
93  *      1. Because people otherwise forget
94  *      2. Because if the timer wrap changes in future you won't have to
95  *         alter your driver code.
96  *
97  * time_after(a,b) returns true if the time a is after time b.
98  *
99  * Do this with "<0" and ">=0" to only test the sign of the result. A
100  * good compiler would generate better code (and a really good compiler
101  * wouldn't care). Gcc is currently neither.
102  */
103 #define time_after(a,b)         \
104         (typecheck(unsigned long, a) && \
105          typecheck(unsigned long, b) && \
106          ((long)(b) - (long)(a) < 0))
107 #define time_before(a,b)        time_after(b,a)
108
109 #define time_after_eq(a,b)      \
110         (typecheck(unsigned long, a) && \
111          typecheck(unsigned long, b) && \
112          ((long)(a) - (long)(b) >= 0))
113 #define time_before_eq(a,b)     time_after_eq(b,a)
114
115 /*
116  * Have the 32 bit jiffies value wrap 5 minutes after boot
117  * so jiffies wrap bugs show up earlier.
118  */
119 #define INITIAL_JIFFIES ((unsigned long)(unsigned int) (-300*HZ))
120
121 /*
122  * Change timeval to jiffies, trying to avoid the
123  * most obvious overflows..
124  *
125  * And some not so obvious.
126  *
127  * Note that we don't want to return MAX_LONG, because
128  * for various timeout reasons we often end up having
129  * to wait "jiffies+1" in order to guarantee that we wait
130  * at _least_ "jiffies" - so "jiffies+1" had better still
131  * be positive.
132  */
133 #define MAX_JIFFY_OFFSET ((~0UL >> 1)-1)
134
135 /*
136  * We want to do realistic conversions of time so we need to use the same
137  * values the update wall clock code uses as the jiffies size.  This value
138  * is: TICK_NSEC (which is defined in timex.h).  This
139  * is a constant and is in nanoseconds.  We will used scaled math
140  * with a set of scales defined here as SEC_JIFFIE_SC,  USEC_JIFFIE_SC and
141  * NSEC_JIFFIE_SC.  Note that these defines contain nothing but
142  * constants and so are computed at compile time.  SHIFT_HZ (computed in
143  * timex.h) adjusts the scaling for different HZ values.
144
145  * Scaled math???  What is that?
146  *
147  * Scaled math is a way to do integer math on values that would,
148  * otherwise, either overflow, underflow, or cause undesired div
149  * instructions to appear in the execution path.  In short, we "scale"
150  * up the operands so they take more bits (more precision, less
151  * underflow), do the desired operation and then "scale" the result back
152  * by the same amount.  If we do the scaling by shifting we avoid the
153  * costly mpy and the dastardly div instructions.
154
155  * Suppose, for example, we want to convert from seconds to jiffies
156  * where jiffies is defined in nanoseconds as NSEC_PER_JIFFIE.  The
157  * simple math is: jiff = (sec * NSEC_PER_SEC) / NSEC_PER_JIFFIE; We
158  * observe that (NSEC_PER_SEC / NSEC_PER_JIFFIE) is a constant which we
159  * might calculate at compile time, however, the result will only have
160  * about 3-4 bits of precision (less for smaller values of HZ).
161  *
162  * So, we scale as follows:
163  * jiff = (sec) * (NSEC_PER_SEC / NSEC_PER_JIFFIE);
164  * jiff = ((sec) * ((NSEC_PER_SEC * SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE)) / SCALE;
165  * Then we make SCALE a power of two so:
166  * jiff = ((sec) * ((NSEC_PER_SEC << SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE)) >> SCALE;
167  * Now we define:
168  * #define SEC_CONV = ((NSEC_PER_SEC << SCALE)/ NSEC_PER_JIFFIE))
169  * jiff = (sec * SEC_CONV) >> SCALE;
170  *
171  * Often the math we use will expand beyond 32-bits so we tell C how to
172  * do this and pass the 64-bit result of the mpy through the ">> SCALE"
173  * which should take the result back to 32-bits.  We want this expansion
174  * to capture as much precision as possible.  At the same time we don't
175  * want to overflow so we pick the SCALE to avoid this.  In this file,
176  * that means using a different scale for each range of HZ values (as
177  * defined in timex.h).
178  *
179  * For those who want to know, gcc will give a 64-bit result from a "*"
180  * operator if the result is a long long AND at least one of the
181  * operands is cast to long long (usually just prior to the "*" so as
182  * not to confuse it into thinking it really has a 64-bit operand,
183  * which, buy the way, it can do, but it take more code and at least 2
184  * mpys).
185
186  * We also need to be aware that one second in nanoseconds is only a
187  * couple of bits away from overflowing a 32-bit word, so we MUST use
188  * 64-bits to get the full range time in nanoseconds.
189
190  */
191
192 /*
193  * Here are the scales we will use.  One for seconds, nanoseconds and
194  * microseconds.
195  *
196  * Within the limits of cpp we do a rough cut at the SEC_JIFFIE_SC and
197  * check if the sign bit is set.  If not, we bump the shift count by 1.
198  * (Gets an extra bit of precision where we can use it.)
199  * We know it is set for HZ = 1024 and HZ = 100 not for 1000.
200  * Haven't tested others.
201
202  * Limits of cpp (for #if expressions) only long (no long long), but
203  * then we only need the most signicant bit.
204  */
205
206 #define SEC_JIFFIE_SC (31 - SHIFT_HZ)
207 #if !((((NSEC_PER_SEC << 2) / TICK_NSEC) << (SEC_JIFFIE_SC - 2)) & 0x80000000)
208 #undef SEC_JIFFIE_SC
209 #define SEC_JIFFIE_SC (32 - SHIFT_HZ)
210 #endif
211 #define NSEC_JIFFIE_SC (SEC_JIFFIE_SC + 29)
212 #define USEC_JIFFIE_SC (SEC_JIFFIE_SC + 19)
213 #define SEC_CONVERSION ((unsigned long)((((u64)NSEC_PER_SEC << SEC_JIFFIE_SC) +\
214                                 TICK_NSEC -1) / (u64)TICK_NSEC))
215
216 #define NSEC_CONVERSION ((unsigned long)((((u64)1 << NSEC_JIFFIE_SC) +\
217                                         TICK_NSEC -1) / (u64)TICK_NSEC))
218 #define USEC_CONVERSION  \
219                     ((unsigned long)((((u64)NSEC_PER_USEC << USEC_JIFFIE_SC) +\
220                                         TICK_NSEC -1) / (u64)TICK_NSEC))
221 /*
222  * USEC_ROUND is used in the timeval to jiffie conversion.  See there
223  * for more details.  It is the scaled resolution rounding value.  Note
224  * that it is a 64-bit value.  Since, when it is applied, we are already
225  * in jiffies (albit scaled), it is nothing but the bits we will shift
226  * off.
227  */
228 #define USEC_ROUND (u64)(((u64)1 << USEC_JIFFIE_SC) - 1)
229 /*
230  * The maximum jiffie value is (MAX_INT >> 1).  Here we translate that
231  * into seconds.  The 64-bit case will overflow if we are not careful,
232  * so use the messy SH_DIV macro to do it.  Still all constants.
233  */
234 #if BITS_PER_LONG < 64
235 # define MAX_SEC_IN_JIFFIES \
236         (long)((u64)((u64)MAX_JIFFY_OFFSET * TICK_NSEC) / NSEC_PER_SEC)
237 #else   /* take care of overflow on 64 bits machines */
238 # define MAX_SEC_IN_JIFFIES \
239         (SH_DIV((MAX_JIFFY_OFFSET >> SEC_JIFFIE_SC) * TICK_NSEC, NSEC_PER_SEC, 1) - 1)
240
241 #endif
242
243 /*
244  * Convert jiffies to milliseconds and back.
245  *
246  * Avoid unnecessary multiplications/divisions in the
247  * two most common HZ cases:
248  */
249 static inline unsigned int jiffies_to_msecs(const unsigned long j)
250 {
251 #if HZ <= 1000 && !(1000 % HZ)
252         return (1000 / HZ) * j;
253 #elif HZ > 1000 && !(HZ % 1000)
254         return (j + (HZ / 1000) - 1)/(HZ / 1000);
255 #else
256         return (j * 1000) / HZ;
257 #endif
258 }
259
260 static inline unsigned int jiffies_to_usecs(const unsigned long j)
261 {
262 #if HZ <= 1000 && !(1000 % HZ)
263         return (1000000 / HZ) * j;
264 #elif HZ > 1000 && !(HZ % 1000)
265         return (j*1000 + (HZ - 1000))/(HZ / 1000);
266 #else
267         return (j * 1000000) / HZ;
268 #endif
269 }
270
271 static inline unsigned long msecs_to_jiffies(const unsigned int m)
272 {
273         if (m > jiffies_to_msecs(MAX_JIFFY_OFFSET))
274                 return MAX_JIFFY_OFFSET;
275 #if HZ <= 1000 && !(1000 % HZ)
276         return (m + (1000 / HZ) - 1) / (1000 / HZ);
277 #elif HZ > 1000 && !(HZ % 1000)
278         return m * (HZ / 1000);
279 #else
280         return (m * HZ + 999) / 1000;
281 #endif
282 }
283
284 /*
285  * The TICK_NSEC - 1 rounds up the value to the next resolution.  Note
286  * that a remainder subtract here would not do the right thing as the
287  * resolution values don't fall on second boundries.  I.e. the line:
288  * nsec -= nsec % TICK_NSEC; is NOT a correct resolution rounding.
289  *
290  * Rather, we just shift the bits off the right.
291  *
292  * The >> (NSEC_JIFFIE_SC - SEC_JIFFIE_SC) converts the scaled nsec
293  * value to a scaled second value.
294  */
295 static __inline__ unsigned long
296 timespec_to_jiffies(const struct timespec *value)
297 {
298         unsigned long sec = value->tv_sec;
299         long nsec = value->tv_nsec + TICK_NSEC - 1;
300
301         if (sec >= MAX_SEC_IN_JIFFIES){
302                 sec = MAX_SEC_IN_JIFFIES;
303                 nsec = 0;
304         }
305         return (((u64)sec * SEC_CONVERSION) +
306                 (((u64)nsec * NSEC_CONVERSION) >>
307                  (NSEC_JIFFIE_SC - SEC_JIFFIE_SC))) >> SEC_JIFFIE_SC;
308
309 }
310
311 static __inline__ void
312 jiffies_to_timespec(const unsigned long jiffies, struct timespec *value)
313 {
314         /*
315          * Convert jiffies to nanoseconds and separate with
316          * one divide.
317          */
318         u64 nsec = (u64)jiffies * TICK_NSEC;
319         value->tv_sec = div_long_long_rem(nsec, NSEC_PER_SEC, &value->tv_nsec);
320 }
321
322 /* Same for "timeval"
323  *
324  * Well, almost.  The problem here is that the real system resolution is
325  * in nanoseconds and the value being converted is in micro seconds.
326  * Also for some machines (those that use HZ = 1024, in-particular),
327  * there is a LARGE error in the tick size in microseconds.
328
329  * The solution we use is to do the rounding AFTER we convert the
330  * microsecond part.  Thus the USEC_ROUND, the bits to be shifted off.
331  * Instruction wise, this should cost only an additional add with carry
332  * instruction above the way it was done above.
333  */
334 static __inline__ unsigned long
335 timeval_to_jiffies(const struct timeval *value)
336 {
337         unsigned long sec = value->tv_sec;
338         long usec = value->tv_usec;
339
340         if (sec >= MAX_SEC_IN_JIFFIES){
341                 sec = MAX_SEC_IN_JIFFIES;
342                 usec = 0;
343         }
344         return (((u64)sec * SEC_CONVERSION) +
345                 (((u64)usec * USEC_CONVERSION + USEC_ROUND) >>
346                  (USEC_JIFFIE_SC - SEC_JIFFIE_SC))) >> SEC_JIFFIE_SC;
347 }
348
349 static __inline__ void
350 jiffies_to_timeval(const unsigned long jiffies, struct timeval *value)
351 {
352         /*
353          * Convert jiffies to nanoseconds and separate with
354          * one divide.
355          */
356         u64 nsec = (u64)jiffies * TICK_NSEC;
357         value->tv_sec = div_long_long_rem(nsec, NSEC_PER_SEC, &value->tv_usec);
358         value->tv_usec /= NSEC_PER_USEC;
359 }
360
361 /*
362  * Convert jiffies/jiffies_64 to clock_t and back.
363  */
364 static inline clock_t jiffies_to_clock_t(long x)
365 {
366 #if (TICK_NSEC % (NSEC_PER_SEC / USER_HZ)) == 0
367         return x / (HZ / USER_HZ);
368 #else
369         u64 tmp = (u64)x * TICK_NSEC;
370         do_div(tmp, (NSEC_PER_SEC / USER_HZ));
371         return (long)tmp;
372 #endif
373 }
374
375 static inline unsigned long clock_t_to_jiffies(unsigned long x)
376 {
377 #if (HZ % USER_HZ)==0
378         if (x >= ~0UL / (HZ / USER_HZ))
379                 return ~0UL;
380         return x * (HZ / USER_HZ);
381 #else
382         u64 jif;
383
384         /* Don't worry about loss of precision here .. */
385         if (x >= ~0UL / HZ * USER_HZ)
386                 return ~0UL;
387
388         /* .. but do try to contain it here */
389         jif = x * (u64) HZ;
390         do_div(jif, USER_HZ);
391         return jif;
392 #endif
393 }
394
395 static inline u64 jiffies_64_to_clock_t(u64 x)
396 {
397 #if (TICK_NSEC % (NSEC_PER_SEC / USER_HZ)) == 0
398         do_div(x, HZ / USER_HZ);
399 #else
400         /*
401          * There are better ways that don't overflow early,
402          * but even this doesn't overflow in hundreds of years
403          * in 64 bits, so..
404          */
405         x *= TICK_NSEC;
406         do_div(x, (NSEC_PER_SEC / USER_HZ));
407 #endif
408         return x;
409 }
410
411 static inline u64 nsec_to_clock_t(u64 x)
412 {
413 #if (NSEC_PER_SEC % USER_HZ) == 0
414         do_div(x, (NSEC_PER_SEC / USER_HZ));
415 #elif (USER_HZ % 512) == 0
416         x *= USER_HZ/512;
417         do_div(x, (NSEC_PER_SEC / 512));
418 #else
419         /*
420          * max relative error 5.7e-8 (1.8s per year) for USER_HZ <= 1024,
421          * overflow after 64.99 years.
422          * exact for HZ=60, 72, 90, 120, 144, 180, 300, 600, 900, ...
423          */
424         x *= 9;
425         do_div(x, (unsigned long)((9ull * NSEC_PER_SEC + (USER_HZ/2))
426                                   / USER_HZ));
427 #endif
428         return x;
429 }
430
431 #endif