sys/i386/isa/clock.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * William Jolitz and Don Ahn.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *      This product includes software developed by the University of
  19  *      California, Berkeley and its contributors.
  20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
  37  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki Exp $
  38  * $DragonFly: src/sys/i386/isa/Attic/clock.c,v 1.24 2005/06/01 17:43:46 dillon Exp $
  39  */
  40
  41 /*
  42  * Routines to handle clock hardware.
  43  */
  44
  45 /*
  46  * inittodr, settodr and support routines written
  47  * by Christoph Robitschko <chmr@edvz.tu-graz.ac.at>
  48  *
  49  * reintroduced and updated by Chris Stenton <chris@gnome.co.uk> 8/10/94
  50  */
  51
  52 #include "use_apm.h"
  53 #include "use_mca.h"
  54 #include "opt_clock.h"
  55
  56 #include <sys/param.h>
  57 #include <sys/systm.h>
  58 #include <sys/time.h>
  59 #include <sys/kernel.h>
  60 #include <sys/bus.h>
  61 #ifndef SMP
  62 #include <sys/lock.h>
  63 #endif
  64 #include <sys/sysctl.h>
  65 #include <sys/cons.h>
  66 #include <sys/systimer.h>
  67 #include <sys/globaldata.h>
  68 #include <sys/thread2.h>
  69 #include <sys/systimer.h>
  70
  71 #include <machine/clock.h>
  72 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
  73 #endif
  74 #include <machine/cputypes.h>
  75 #include <machine/frame.h>
  76 #include <machine/ipl.h>
  77 #include <machine/limits.h>
  78 #include <machine/md_var.h>
  79 #include <machine/psl.h>
  80 #ifdef APIC_IO
  81 #include <machine/segments.h>
  82 #endif
  83 #if defined(SMP) || defined(APIC_IO)
  84 #include <machine/smp.h>
  85 #endif /* SMP || APIC_IO */
  86 #include <machine/specialreg.h>
  87
  88 #include <i386/isa/icu.h>
  89 #include <bus/isa/i386/isa.h>
  90 #include <bus/isa/rtc.h>
  91 #include <i386/isa/timerreg.h>
  92
  93 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
  94
  95 #if NMCA > 0
  96 #include <bus/mca/i386/mca_machdep.h>
  97 #endif
  98
  99 #ifdef APIC_IO
 100 #include <i386/isa/intr_machdep.h>
 101 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
 102 int apic_8254_intr;
 103 static u_long read_intr_count (int vec);
 104 static void setup_8254_mixed_mode (void);
 105 #endif
 106 static void i8254_restore(void);
 107
 108 /*
 109  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
 110  * can use a simple formula for leap years.
 111  */
 112 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
 113 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
 114
 115 #ifndef TIMER_FREQ
 116 #define TIMER_FREQ   1193182
 117 #endif
 118
 119 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
 120 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
 121
 122 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
 123 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
 124 volatile u_int  idelayed;
 125 int     statclock_disable = 1;  /* we don't use the statclock right now */
 126 u_int   stat_imask = SWI_CLOCK_MASK;
 127 u_int   tsc_freq;
 128 int     tsc_is_broken;
 129 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
 130 int     timer0_running;
 131 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
 132 enum tstate timer0_state;
 133 enum tstate timer1_state;
 134 enum tstate timer2_state;
 135
 136 static  int     beeping = 0;
 137 static  u_int   clk_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
 138 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
 139 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
 140 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
 141 static  u_int   tsc_present;
 142
 143 static struct callout sysbeepstop_ch;
 144
 145 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
 146 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
 147 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
 148
 149 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
 150     "i8254",
 151     CPUTIMER_PRI_8254,
 152     0,
 153     i8254_cputimer_count,
 154     cputimer_default_fromhz,
 155     cputimer_default_fromus,
 156     i8254_cputimer_construct,
 157     i8254_cputimer_destruct,
 158     TIMER_FREQ,
 159     (1000000LL << 32) / TIMER_FREQ,
 160     (1000000000LL << 32) / TIMER_FREQ
 161 };
 162
 163 /*
 164  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
 165  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
 166  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
 167  * pending.
 168  */
 169 static void
 170 clkintr(struct intrframe frame)
 171 {
 172         static sysclock_t timer1_count;
 173         struct globaldata *gd = mycpu;
 174         struct globaldata *gscan;
 175         int n;
 176
 177         /*
 178          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
 179          */
 180         timer0_running = 0;
 181
 182         /*
 183          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
 184          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
 185          * usually *ALL* of them.  We need a better way to do this.
 186          */
 187         timer1_count = sys_cputimer->count();
 188         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 189             gscan = globaldata_find(n);
 190             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
 191                 continue;
 192             if (gscan != gd) {
 193                 lwkt_send_ipiq(gscan, (ipifunc_t)systimer_intr, &timer1_count);
 194             } else {
 195                 systimer_intr(&timer1_count, &frame);
 196             }
 197         }
 198 #if NMCA > 0
 199         /* Reset clock interrupt by asserting bit 7 of port 0x61 */
 200         if (MCA_system)
 201                 outb(0x61, inb(0x61) | 0x80);
 202 #endif
 203 }
 204
 205
 206 /*
 207  * NOTE! not MP safe.
 208  */
 209 int
 210 acquire_timer2(int mode)
 211 {
 212         if (timer2_state != RELEASED)
 213                 return (-1);
 214         timer2_state = ACQUIRED;
 215
 216         /*
 217          * This access to the timer registers is as atomic as possible
 218          * because it is a single instruction.  We could do better if we
 219          * knew the rate.
 220          */
 221         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
 222         return (0);
 223 }
 224
 225 int
 226 release_timer2()
 227 {
 228         if (timer2_state != ACQUIRED)
 229                 return (-1);
 230         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
 231         timer2_state = RELEASED;
 232         return (0);
 233 }
 234
 235 /*
 236  * This routine receives statistical clock interrupts from the RTC.
 237  * As explained above, these occur at 128 interrupts per second.
 238  * When profiling, we receive interrupts at a rate of 1024 Hz.
 239  *
 240  * This does not actually add as much overhead as it sounds, because
 241  * when the statistical clock is active, the hardclock driver no longer
 242  * needs to keep (inaccurate) statistics on its own.  This decouples
 243  * statistics gathering from scheduling interrupts.
 244  *
 245  * The RTC chip requires that we read status register C (RTC_INTR)
 246  * to acknowledge an interrupt, before it will generate the next one.
 247  * Under high interrupt load, rtcintr() can be indefinitely delayed and
 248  * the clock can tick immediately after the read from RTC_INTR.  In this
 249  * case, the mc146818A interrupt signal will not drop for long enough
 250  * to register with the 8259 PIC.  If an interrupt is missed, the stat
 251  * clock will halt, considerably degrading system performance.  This is
 252  * why we use 'while' rather than a more straightforward 'if' below.
 253  * Stat clock ticks can still be lost, causing minor loss of accuracy
 254  * in the statistics, but the stat clock will no longer stop.
 255  */
 256 static void
 257 rtcintr(struct intrframe frame)
 258 {
 259         while (rtcin(RTC_INTR) & RTCIR_PERIOD)
 260                 ;
 261                 /* statclock(&frame); no longer used */
 262 }
 263
 264 #include "opt_ddb.h"
 265 #ifdef DDB
 266 #include <ddb/ddb.h>
 267
 268 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
 269 {
 270         printf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
 271                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
 272                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
 273                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
 274 }
 275 #endif /* DDB */
 276
 277 /*
 278  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
 279  */
 280 static
 281 sysclock_t
 282 i8254_cputimer_count(void)
 283 {
 284         static __uint16_t cputimer_last;
 285         __uint16_t count;
 286         sysclock_t ret;
 287
 288         clock_lock();
 289         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
 290         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
 291         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
 292         count = -count;                                 /* -> countup */
 293         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
 294                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
 295         ret = i8254_cputimer.base | count;
 296         cputimer_last = count;
 297         clock_unlock();
 298         return(ret);
 299 }
 300
 301 /*
 302  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
 303  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
 304  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
 305  */
 306 void
 307 cputimer_intr_reload(sysclock_t reload)
 308 {
 309     __uint16_t count;
 310
 311     if ((int)reload < 2)
 312         reload = 2;
 313
 314     clock_lock();
 315     if (timer0_running) {
 316         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
 317         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
 318         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
 319         if (reload < count) {
 320             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 321             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
 322             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
 323         }
 324     } else {
 325         timer0_running = 1;
 326         if (reload > 0xFFFF)
 327             reload = 0;         /* full count */
 328         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 329         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
 330         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
 331     }
 332     clock_unlock();
 333 }
 334
 335 /*
 336  * Wait "n" microseconds.
 337  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
 338  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
 339  */
 340 void
 341 DELAY(int n)
 342 {
 343         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
 344
 345 #ifdef DELAYDEBUG
 346         int getit_calls = 1;
 347         int n1;
 348         static int state = 0;
 349
 350         if (state == 0) {
 351                 state = 1;
 352                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
 353                         DELAY(n1);
 354                 state = 2;
 355         }
 356         if (state == 1)
 357                 printf("DELAY(%d)...", n);
 358 #endif
 359         /*
 360          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
 361          * early for console i/o.
 362          */
 363         if (timer0_state == RELEASED)
 364                 i8254_restore();
 365
 366         /*
 367          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
 368          * counted.  Guess the initial overhead is 20 usec (on most systems it
 369          * takes about 1.5 usec for each of the i/o's in getit().  The loop
 370          * takes about 6 usec on a 486/33 and 13 usec on a 386/20.  The
 371          * multiplications and divisions to scale the count take a while).
 372          */
 373         prev_tick = sys_cputimer->count();
 374         n -= 0;                 /* XXX actually guess no initial overhead */
 375         /*
 376          * Calculate (n * (cputimer_freq / 1e6)) without using floating point
 377          * and without any avoidable overflows.
 378          */
 379         if (n <= 0) {
 380                 ticks_left = 0;
 381         } else if (n < 256) {
 382                 /*
 383                  * Use fixed point to avoid a slow division by 1000000.
 384                  * 39099 = 1193182 * 2^15 / 10^6 rounded to nearest.
 385                  * 2^15 is the first power of 2 that gives exact results
 386                  * for n between 0 and 256.
 387                  */
 388                 ticks_left = ((u_int)n * 39099 + (1 << 15) - 1) >> 15;
 389         } else {
 390                 /*
 391                  * Don't bother using fixed point, although gcc-2.7.2
 392                  * generates particularly poor code for the long long
 393                  * division, since even the slow way will complete long
 394                  * before the delay is up (unless we're interrupted).
 395                  */
 396                 ticks_left = ((u_int)n * (long long)sys_cputimer->freq + 999999)
 397                              / 1000000;
 398         }
 399
 400         while (ticks_left > 0) {
 401                 tick = sys_cputimer->count();
 402 #ifdef DELAYDEBUG
 403                 ++getit_calls;
 404 #endif
 405                 delta = tick - prev_tick;
 406                 prev_tick = tick;
 407                 if (delta < 0)
 408                         delta = 0;
 409                 ticks_left -= delta;
 410         }
 411 #ifdef DELAYDEBUG
 412         if (state == 1)
 413                 printf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
 414                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
 415 #endif
 416 }
 417
 418 static void
 419 sysbeepstop(void *chan)
 420 {
 421         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
 422         beeping = 0;
 423         release_timer2();
 424 }
 425
 426 int
 427 sysbeep(int pitch, int period)
 428 {
 429         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
 430                 return(-1);
 431         /*
 432          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
 433          */
 434         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
 435         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
 436         if (!beeping) {
 437                 /* enable counter2 output to speaker */
 438                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
 439                 beeping = period;
 440                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
 441         }
 442         return (0);
 443 }
 444
 445 /*
 446  * RTC support routines
 447  */
 448
 449 int
 450 rtcin(reg)
 451         int reg;
 452 {
 453         int s;
 454         u_char val;
 455
 456         s = splhigh();
 457         outb(IO_RTC, reg);
 458         inb(0x84);
 459         val = inb(IO_RTC + 1);
 460         inb(0x84);
 461         splx(s);
 462         return (val);
 463 }
 464
 465 static __inline void
 466 writertc(u_char reg, u_char val)
 467 {
 468         int s;
 469
 470         s = splhigh();
 471         inb(0x84);
 472         outb(IO_RTC, reg);
 473         inb(0x84);
 474         outb(IO_RTC + 1, val);
 475         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
 476         splx(s);
 477 }
 478
 479 static __inline int
 480 readrtc(int port)
 481 {
 482         return(bcd2bin(rtcin(port)));
 483 }
 484
 485 static u_int
 486 calibrate_clocks(void)
 487 {
 488         u_int64_t old_tsc;
 489         u_int count, prev_count, tot_count;
 490         int sec, start_sec, timeout;
 491
 492         if (bootverbose)
 493                 printf("Calibrating clock(s) ... ");
 494         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 495                 goto fail;
 496         timeout = 100000000;
 497
 498         /* Read the mc146818A seconds counter. */
 499         for (;;) {
 500                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 501                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 502                         break;
 503                 }
 504                 if (--timeout == 0)
 505                         goto fail;
 506         }
 507
 508         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
 509         start_sec = sec;
 510         for (;;) {
 511                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 512                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 513                         if (sec != start_sec)
 514                                 break;
 515                 }
 516                 if (--timeout == 0)
 517                         goto fail;
 518         }
 519
 520         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
 521         prev_count = sys_cputimer->count();
 522         tot_count = 0;
 523
 524         if (tsc_present)
 525                 old_tsc = rdtsc();
 526         else
 527                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
 528
 529         /*
 530          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
 531          * counter for each iteration since this is convenient and only
 532          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
 533          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
 534          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from
 535          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
 536          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
 537          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
 538          */
 539         start_sec = sec;
 540         for (;;) {
 541                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
 542                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 543                 count = sys_cputimer->count();
 544                 tot_count += (int)(count - prev_count);
 545                 prev_count = count;
 546                 if (sec != start_sec)
 547                         break;
 548                 if (--timeout == 0)
 549                         goto fail;
 550         }
 551
 552         /*
 553          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
 554          * similar to those for the i8254 clock.
 555          */
 556         if (tsc_present)
 557                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
 558
 559         if (tsc_present)
 560                 printf("TSC clock: %u Hz, ", tsc_freq);
 561         printf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
 562         return (tot_count);
 563
 564 fail:
 565         printf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
 566                 i8254_cputimer.freq);
 567         return (i8254_cputimer.freq);
 568 }
 569
 570 static void
 571 i8254_restore(void)
 572 {
 573         timer0_state = ACQUIRED;
 574
 575         clock_lock();
 576
 577         /*
 578          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
 579          */
 580         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 581         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
 582         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
 583
 584         /*
 585          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
 586          * has not been selected.
 587          */
 588         cputimer_select(&i8254_cputimer);
 589         clock_unlock();
 590 }
 591
 592 static void
 593 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
 594 {
 595         int which;
 596
 597         /*
 598          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
 599          */
 600         which = 0;
 601         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
 602         if (which != 1 && which != 2)
 603                 which = 2;
 604
 605         switch(which) {
 606         case 1:
 607                 timer->name = "i8254_timer1";
 608                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
 609                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
 610                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
 611                 timer1_state = ACQUIRED;
 612                 break;
 613         case 2:
 614                 timer->name = "i8254_timer2";
 615                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
 616                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
 617                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
 618                 timer2_state = ACQUIRED;
 619                 break;
 620         }
 621
 622         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
 623
 624         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
 625         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
 626         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
 627         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
 628 }
 629
 630 static void
 631 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
 632 {
 633         switch(timer->type) {
 634         case CPUTIMER_8254_SEL1:
 635             timer1_state = RELEASED;
 636             break;
 637         case CPUTIMER_8254_SEL2:
 638             timer2_state = RELEASED;
 639             break;
 640         default:
 641             break;
 642         }
 643         timer->type = 0;
 644 }
 645
 646 static void
 647 rtc_restore(void)
 648 {
 649         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
 650         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 651         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 652         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 653 }
 654
 655 /*
 656  * Restore all the timers.
 657  *
 658  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
 659  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also
 660  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
 661  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
 662  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
 663  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
 664  */
 665 void
 666 timer_restore(void)
 667 {
 668         crit_enter();
 669         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
 670         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
 671         crit_exit();
 672 }
 673
 674 /*
 675  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
 676  */
 677 void
 678 startrtclock()
 679 {
 680         u_int delta, freq;
 681
 682         /*
 683          * Can we use the TSC?
 684          */
 685         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
 686                 tsc_present = 1;
 687         else
 688                 tsc_present = 0;
 689
 690         /*
 691          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
 692          */
 693         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 694         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 695
 696         /*
 697          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to
 698          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
 699          *
 700          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
 701          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
 702          * for our counting.
 703          */
 704         i8254_restore();
 705         freq = calibrate_clocks();
 706 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
 707         if (bootverbose) {
 708                 printf(
 709                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
 710                 while (cncheckc() == -1)
 711                         calibrate_clocks();
 712         }
 713 #endif
 714
 715         /*
 716          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
 717          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
 718          * frequency.
 719          */
 720         delta = freq > i8254_cputimer.freq ?
 721                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
 722         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
 723 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
 724                 if (bootverbose)
 725                         printf(
 726 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
 727                 freq = i8254_cputimer.freq;
 728 #endif
 729                 i8254_cputimer.freq = freq;
 730                 i8254_cputimer.freq64_usec = (1000000LL << 32) / freq;
 731                 i8254_cputimer.freq64_nsec = (1000000000LL << 32) / freq;
 732         } else {
 733                 if (bootverbose)
 734                         printf(
 735                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
 736                                freq, i8254_cputimer.freq);
 737                 tsc_freq = 0;
 738         }
 739
 740 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 741         if (tsc_freq != 0) {
 742                 if (bootverbose)
 743                         printf(
 744 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
 745                 tsc_freq = 0;
 746         }
 747 #endif
 748         if (tsc_present && tsc_freq == 0) {
 749                 /*
 750                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
 751                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
 752                  * to the i8254 clock.
 753                  */
 754                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
 755
 756                 DELAY(1000000);
 757                 tsc_freq = rdtsc() - old_tsc;
 758 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 759                 if (bootverbose)
 760                         printf("TSC clock: %u Hz (Method B)\n", tsc_freq);
 761 #endif
 762         }
 763
 764 #if !defined(SMP)
 765         /*
 766          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
 767          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
 768          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
 769          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
 770          */
 771
 772 #if NAPM > 0
 773         /*
 774          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
 775          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since
 776          * any and all of the time spent in various SMM code can't
 777          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
 778          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
 779          * but we need to have some kind of time...
 780          * We don't know at this point whether APM is going to be used
 781          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
 782          */
 783         return;
 784 #endif /* NAPM > 0 */
 785
 786 #endif /* !defined(SMP) */
 787 }
 788
 789 /*
 790  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
 791  * from a filesystem.
 792  */
 793 void
 794 inittodr(time_t base)
 795 {
 796         unsigned long   sec, days;
 797         int             yd;
 798         int             year, month;
 799         int             y, m;
 800         struct timespec ts;
 801
 802         if (base) {
 803                 ts.tv_sec = base;
 804                 ts.tv_nsec = 0;
 805                 set_timeofday(&ts);
 806         }
 807
 808         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
 809         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 810                 goto wrong_time;
 811
 812         /* wait for time update to complete */
 813         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
 814         crit_enter();
 815         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
 816                 crit_exit();
 817                 crit_enter();
 818         }
 819
 820         days = 0;
 821 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 822         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
 823 #else
 824         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
 825         if (year < 1970)
 826                 year += 100;
 827 #endif
 828         if (year < 1970) {
 829                 crit_exit();
 830                 goto wrong_time;
 831         }
 832         month = readrtc(RTC_MONTH);
 833         for (m = 1; m < month; m++)
 834                 days += daysinmonth[m-1];
 835         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
 836                 days ++;
 837         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
 838         yd = days;
 839         for (y = 1970; y < year; y++)
 840                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 841         sec = ((( days * 24 +
 842                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
 843                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
 844                   readrtc(RTC_SEC));
 845         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
 846            in the local time zone */
 847
 848         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 849
 850         y = time_second - sec;
 851         if (y <= -2 || y >= 2) {
 852                 /* badly off, adjust it */
 853                 ts.tv_sec = sec;
 854                 ts.tv_nsec = 0;
 855                 set_timeofday(&ts);
 856         }
 857         crit_exit();
 858         return;
 859
 860 wrong_time:
 861         printf("Invalid time in real time clock.\n");
 862         printf("Check and reset the date immediately!\n");
 863 }
 864
 865 /*
 866  * Write system time back to RTC
 867  */
 868 void
 869 resettodr()
 870 {
 871         struct timeval tv;
 872         unsigned long tm;
 873         int m;
 874         int y;
 875
 876         if (disable_rtc_set)
 877                 return;
 878
 879         microtime(&tv);
 880         tm = tv.tv_sec;
 881
 882         crit_enter();
 883         /* Disable RTC updates and interrupts. */
 884         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
 885
 886         /* Calculate local time to put in RTC */
 887
 888         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 889
 890         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
 891         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
 892         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
 893
 894         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
 895         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
 896         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 897              tm >= m;
 898              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
 899              tm -= m;
 900
 901         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
 902         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
 903 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 904         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
 905 #endif
 906         for (m = 0; ; m++) {
 907                 int ml;
 908
 909                 ml = daysinmonth[m];
 910                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
 911                         ml++;
 912                 if (tm < ml)
 913                         break;
 914                 tm -= ml;
 915         }
 916
 917         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
 918         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
 919
 920         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
 921         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 922         crit_exit();
 923 }
 924
 925
 926 /*
 927  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
 928  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
 929  * interrupts.  statclock_disable is set by default.
 930  */
 931 void
 932 cpu_initclocks()
 933 {
 934         int diag;
 935 #ifdef APIC_IO
 936         int apic_8254_trial;
 937         struct intrec *clkdesc;
 938 #endif /* APIC_IO */
 939
 940         if (statclock_disable) {
 941                 /*
 942                  * The stat interrupt mask is different without the
 943                  * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
 944                  * flag which would normally cause the RTC to generate
 945                  * interrupts.
 946                  */
 947                 stat_imask = HWI_MASK | SWI_MASK;
 948                 rtc_statusb = RTCSB_24HR;
 949         } else {
 950                 /* Setting stathz to nonzero early helps avoid races. */
 951                 stathz = RTC_NOPROFRATE;
 952                 profhz = RTC_PROFRATE;
 953         }
 954
 955         /* Finish initializing 8253 timer 0. */
 956 #ifdef APIC_IO
 957
 958         apic_8254_intr = isa_apic_irq(0);
 959         apic_8254_trial = 0;
 960         if (apic_8254_intr >= 0 ) {
 961                 if (apic_int_type(0, 0) == 3)
 962                         apic_8254_trial = 1;
 963         } else {
 964                 /* look for ExtInt on pin 0 */
 965                 if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
 966                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
 967                         setup_8254_mixed_mode();
 968                 } else
 969                         panic("APIC_IO: Cannot route 8254 interrupt to CPU");
 970         }
 971
 972         clkdesc = inthand_add("clk", apic_8254_intr, (inthand2_t *)clkintr,
 973                               NULL, &clk_imask, INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
 974         INTREN(1 << apic_8254_intr);
 975
 976 #else /* APIC_IO */
 977
 978         inthand_add("clk", 0, (inthand2_t *)clkintr, NULL, &clk_imask,
 979                     INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
 980         INTREN(IRQ0);
 981
 982 #endif /* APIC_IO */
 983
 984         /* Initialize RTC. */
 985         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 986         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 987
 988         if (statclock_disable == 0) {
 989                 diag = rtcin(RTC_DIAG);
 990                 if (diag != 0)
 991                         printf("RTC BIOS diagnostic error %b\n", diag, RTCDG_BITS);
 992
 993 #ifdef APIC_IO
 994                 if (isa_apic_irq(8) != 8)
 995                         panic("APIC RTC != 8");
 996 #endif /* APIC_IO */
 997
 998                 inthand_add("rtc", 8, (inthand2_t *)rtcintr, NULL, &stat_imask,
 999                             INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
1000
1001 #ifdef APIC_IO
1002                 INTREN(APIC_IRQ8);
1003 #else
1004                 INTREN(IRQ8);
1005 #endif /* APIC_IO */
1006
1007                 writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
1008         }
1009
1010 #ifdef APIC_IO
1011         if (apic_8254_trial) {
1012                 sysclock_t base;
1013                 int lastcnt = read_intr_count(apic_8254_intr);
1014
1015                 /*
1016                  * XXX this assumes the 8254 is the cpu timer.  Force an
1017                  * 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for it to happen,
1018                  * then see if we got it.
1019                  */
1020                 printf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
1021                 cputimer_intr_reload(2);        /* XXX assumes 8254 */
1022                 base = sys_cputimer->count();
1023                 while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1024                         ;       /* nothing */
1025                 if (read_intr_count(apic_8254_intr) - lastcnt == 0) {
1026                         /*
1027                          * The MP table is broken.
1028                          * The 8254 was not connected to the specified pin
1029                          * on the IO APIC.
1030                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
1031                          */
1032                         INTRDIS(1 << apic_8254_intr);
1033                         inthand_remove(clkdesc);
1034                         printf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
1035                                "8254 is not connected to "
1036                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
1037                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1038                                int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1039                         /*
1040                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and
1041                          * configure a fallback interrupt routing from
1042                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
1043                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
1044                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1045                          */
1046                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1047                                 revoke_apic_irq(apic_8254_intr);
1048                                 assign_apic_irq(0, 0, apic_8254_intr);
1049                         }
1050                         apic_8254_intr = apic_irq(0, 0);
1051                         setup_8254_mixed_mode();
1052                         inthand_add("clk", apic_8254_intr,
1053                                     (inthand2_t *)clkintr,
1054                                     NULL, &clk_imask,
1055                                     INTR_EXCL | INTR_FAST, NULL);
1056                         INTREN(1 << apic_8254_intr);
1057                 }
1058
1059         }
1060         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1061             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic != 0 ||
1062             int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin != 0) {
1063                 printf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1064                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].ioapic,
1065                        int_to_apicintpin[apic_8254_intr].int_pin);
1066         } else {
1067                 printf("APIC_IO: "
1068                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1069         }
1070 #endif
1071         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1072 }
1073
1074 #ifdef APIC_IO
1075 static u_long
1076 read_intr_count(int vec)
1077 {
1078         u_long *up;
1079         up = intr_countp[vec];
1080         if (up)
1081                 return *up;
1082         return 0UL;
1083 }
1084
1085 static void
1086 setup_8254_mixed_mode()
1087 {
1088         /*
1089          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1090          *  re-initialize master 8259:
1091          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1092          */
1093         outb(IO_ICU1, 0x13);
1094         outb(IO_ICU1 + 1, NRSVIDT);     /* start vector (unused) */
1095         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1096         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1097         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1098
1099         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1100         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1101                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1102 }
1103 #endif
1104
1105 void
1106 setstatclockrate(int newhz)
1107 {
1108         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1109                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1110         else
1111                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1112         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1113 }
1114
1115 #if 0
1116 static unsigned
1117 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1118 {
1119         return (rdtsc());
1120 }
1121 #endif
1122
1123 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1124 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1125 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1126 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1127         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1128 void
1129 _TSTMP(u_int32_t x)
1130 {
1131         static int i;
1132
1133         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1134         tsc[i+1] = x;
1135         i = i + 2;
1136         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1137                 i = 0;
1138         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1139 }
1140 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1141
1142 /*
1143  *
1144  */
1145
1146 static int
1147 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1148 {
1149     sysclock_t count;
1150     __uint64_t tscval;
1151     char buf[32];
1152
1153     crit_enter();
1154     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1155         count = sys_cputimer->count();
1156     else
1157         count = 0;
1158     if (tsc_present)
1159         tscval = rdtsc();
1160     else
1161         tscval = 0;
1162     crit_exit();
1163     snprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1164     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1165 }
1166
1167 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1168 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1169             "frequency");
1170 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1171             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1172