Avoid rounding problems in ptimer_get_count
[qemu] / hw / ptimer.c
1 /*
2  * General purpose implementation of a simple periodic countdown timer.
3  *
4  * Copyright (c) 2007 CodeSourcery.
5  *
6  * This code is licenced under the GNU LGPL.
7  */
8 #include "hw.h"
9 #include "qemu-timer.h"
10 #include "host-utils.h"
11
12 struct ptimer_state
13 {
14     int enabled; /* 0 = disabled, 1 = periodic, 2 = oneshot.  */
15     uint64_t limit;
16     uint64_t delta;
17     uint32_t period_frac;
18     int64_t period;
19     int64_t last_event;
20     int64_t next_event;
21     QEMUBH *bh;
22     QEMUTimer *timer;
23 };
24
25 /* Use a bottom-half routine to avoid reentrancy issues.  */
26 static void ptimer_trigger(ptimer_state *s)
27 {
28     if (s->bh) {
29         qemu_bh_schedule(s->bh);
30     }
31 }
32
33 static void ptimer_reload(ptimer_state *s)
34 {
35     if (s->delta == 0) {
36         ptimer_trigger(s);
37         s->delta = s->limit;
38     }
39     if (s->delta == 0 || s->period == 0) {
40         fprintf(stderr, "Timer with period zero, disabling\n");
41         s->enabled = 0;
42         return;
43     }
44
45     s->last_event = s->next_event;
46     s->next_event = s->last_event + s->delta * s->period;
47     if (s->period_frac) {
48         s->next_event += ((int64_t)s->period_frac * s->delta) >> 32;
49     }
50     qemu_mod_timer(s->timer, s->next_event);
51 }
52
53 static void ptimer_tick(void *opaque)
54 {
55     ptimer_state *s = (ptimer_state *)opaque;
56     ptimer_trigger(s);
57     s->delta = 0;
58     if (s->enabled == 2) {
59         s->enabled = 0;
60     } else {
61         ptimer_reload(s);
62     }
63 }
64
65 uint64_t ptimer_get_count(ptimer_state *s)
66 {
67     int64_t now;
68     uint64_t counter;
69
70     if (s->enabled) {
71         now = qemu_get_clock(vm_clock);
72         /* Figure out the current counter value.  */
73         if (now - s->next_event > 0
74             || s->period == 0) {
75             /* Prevent timer underflowing if it should already have
76                triggered.  */
77             counter = 0;
78         } else {
79             uint64_t rem;
80             uint64_t div;
81             uint32_t frac;
82             int clz1, clz2;
83             int shift;
84
85             /* We need to divide time by period, where time is stored in
86                rem (64-bit integer) and period is stored in period/period_frac
87                (64.32 fixed point).
88               
89                Doing full precision division is hard, so scale values and
90                do a 64-bit division.  The result should be rounded down,
91                so that the rounding error never causes the timer to go
92                backwards.
93             */
94
95             rem = s->next_event - now;
96             div = s->period;
97
98             clz1 = clz64(rem);
99             clz2 = clz64(div);
100             shift = clz1 < clz2 ? clz1 : clz2;
101
102             rem <<= shift;
103             div <<= shift;
104             if (shift >= 32) {
105                 div |= ((uint64_t)s->period_frac << (shift - 32));
106             } else {
107                 if (shift != 0)
108                     div |= (s->period_frac >> (32 - shift));
109                 /* Look at remaining bits of period_frac and round div up if 
110                    necessary.  */
111                 if ((uint32_t)(s->period_frac << shift))
112                     div += 1;
113             }
114             counter = rem / div;
115         }
116     } else {
117         counter = s->delta;
118     }
119     return counter;
120 }
121
122 void ptimer_set_count(ptimer_state *s, uint64_t count)
123 {
124     s->delta = count;
125     if (s->enabled) {
126         s->next_event = qemu_get_clock(vm_clock);
127         ptimer_reload(s);
128     }
129 }
130
131 void ptimer_run(ptimer_state *s, int oneshot)
132 {
133     if (s->enabled) {
134         return;
135     }
136     if (s->period == 0) {
137         fprintf(stderr, "Timer with period zero, disabling\n");
138         return;
139     }
140     s->enabled = oneshot ? 2 : 1;
141     s->next_event = qemu_get_clock(vm_clock);
142     ptimer_reload(s);
143 }
144
145 /* Pause a timer.  Note that this may cause it to "lose" time, even if it
146    is immediately restarted.  */
147 void ptimer_stop(ptimer_state *s)
148 {
149     if (!s->enabled)
150         return;
151
152     s->delta = ptimer_get_count(s);
153     qemu_del_timer(s->timer);
154     s->enabled = 0;
155 }
156
157 /* Set counter increment interval in nanoseconds.  */
158 void ptimer_set_period(ptimer_state *s, int64_t period)
159 {
160     s->period = period;
161     s->period_frac = 0;
162     if (s->enabled) {
163         s->next_event = qemu_get_clock(vm_clock);
164         ptimer_reload(s);
165     }
166 }
167
168 /* Set counter frequency in Hz.  */
169 void ptimer_set_freq(ptimer_state *s, uint32_t freq)
170 {
171     s->period = 1000000000ll / freq;
172     s->period_frac = (1000000000ll << 32) / freq;
173     if (s->enabled) {
174         s->next_event = qemu_get_clock(vm_clock);
175         ptimer_reload(s);
176     }
177 }
178
179 /* Set the initial countdown value.  If reload is nonzero then also set
180    count = limit.  */
181 void ptimer_set_limit(ptimer_state *s, uint64_t limit, int reload)
182 {
183     s->limit = limit;
184     if (reload)
185         s->delta = limit;
186     if (s->enabled && reload) {
187         s->next_event = qemu_get_clock(vm_clock);
188         ptimer_reload(s);
189     }
190 }
191
192 void qemu_put_ptimer(QEMUFile *f, ptimer_state *s)
193 {
194     qemu_put_byte(f, s->enabled);
195     qemu_put_be64s(f, &s->limit);
196     qemu_put_be64s(f, &s->delta);
197     qemu_put_be32s(f, &s->period_frac);
198     qemu_put_sbe64s(f, &s->period);
199     qemu_put_sbe64s(f, &s->last_event);
200     qemu_put_sbe64s(f, &s->next_event);
201     qemu_put_timer(f, s->timer);
202 }
203
204 void qemu_get_ptimer(QEMUFile *f, ptimer_state *s)
205 {
206     s->enabled = qemu_get_byte(f);
207     qemu_get_be64s(f, &s->limit);
208     qemu_get_be64s(f, &s->delta);
209     qemu_get_be32s(f, &s->period_frac);
210     qemu_get_sbe64s(f, &s->period);
211     qemu_get_sbe64s(f, &s->last_event);
212     qemu_get_sbe64s(f, &s->next_event);
213     qemu_get_timer(f, s->timer);
214 }
215
216 ptimer_state *ptimer_init(QEMUBH *bh)
217 {
218     ptimer_state *s;
219
220     s = (ptimer_state *)qemu_mallocz(sizeof(ptimer_state));
221     s->bh = bh;
222     s->timer = qemu_new_timer(vm_clock, ptimer_tick, s);
223     return s;
224 }