sys/platform/pc64/isa/clock.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1990 The Regents of the University of California.
   3  * Copyright (c) 2008 The DragonFly Project.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   7  * William Jolitz and Don Ahn.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  18  *    must display the following acknowledgement:
  19  *      This product includes software developed by the University of
  20  *      California, Berkeley and its contributors.
  21  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  22  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  23  *    without specific prior written permission.
  24  *
  25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  26  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  27  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  28  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  29  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  30  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  31  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  35  * SUCH DAMAGE.
  36  *
  37  *      from: @(#)clock.c       7.2 (Berkeley) 5/12/91
  38  * $FreeBSD: src/sys/i386/isa/clock.c,v 1.149.2.6 2002/11/02 04:41:50 iwasaki 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 #if 0
  53 #include "use_apm.h"
  54 #include "opt_clock.h"
  55 #endif
  56
  57 #include <sys/param.h>
  58 #include <sys/systm.h>
  59 #include <sys/eventhandler.h>
  60 #include <sys/time.h>
  61 #include <sys/kernel.h>
  62 #include <sys/bus.h>
  63 #ifndef SMP
  64 #include <sys/lock.h>
  65 #endif
  66 #include <sys/sysctl.h>
  67 #include <sys/cons.h>
  68 #include <sys/systimer.h>
  69 #include <sys/globaldata.h>
  70 #include <sys/thread2.h>
  71 #include <sys/systimer.h>
  72 #include <sys/machintr.h>
  73 #include <sys/interrupt.h>
  74
  75 #include <machine/clock.h>
  76 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
  77 #endif
  78 #include <machine/cputypes.h>
  79 #include <machine/frame.h>
  80 #include <machine/ipl.h>
  81 #include <machine/limits.h>
  82 #include <machine/md_var.h>
  83 #include <machine/psl.h>
  84 #include <machine/segments.h>
  85 #include <machine/smp.h>
  86 #include <machine/specialreg.h>
  87 #include <machine/intr_machdep.h>
  88
  89 #include <machine_base/icu/icu.h>
  90 #include <bus/isa/isa.h>
  91 #include <bus/isa/rtc.h>
  92 #include <machine_base/isa/timerreg.h>
  93
  94 #ifdef SMP /* APIC-IO */
  95 /* The interrupt triggered by the 8254 (timer) chip */
  96 static void setup_8254_mixed_mode (void);
  97 #endif
  98 static void i8254_restore(void);
  99 static void resettodr_on_shutdown(void *arg __unused);
 100
 101 /*
 102  * 32-bit time_t's can't reach leap years before 1904 or after 2036, so we
 103  * can use a simple formula for leap years.
 104  */
 105 #define LEAPYEAR(y) ((u_int)(y) % 4 == 0)
 106 #define DAYSPERYEAR   (31+28+31+30+31+30+31+31+30+31+30+31)
 107
 108 #ifndef TIMER_FREQ
 109 #define TIMER_FREQ   1193182
 110 #endif
 111
 112 static uint8_t i8254_walltimer_sel;
 113 static uint16_t i8254_walltimer_cntr;
 114
 115 int     adjkerntz;              /* local offset from GMT in seconds */
 116 int     disable_rtc_set;        /* disable resettodr() if != 0 */
 117 int     tsc_present;
 118 int64_t tsc_frequency;
 119 int     tsc_is_broken;
 120 int     wall_cmos_clock;        /* wall CMOS clock assumed if != 0 */
 121 int     timer0_running;
 122 enum tstate { RELEASED, ACQUIRED };
 123 enum tstate timer0_state;
 124 enum tstate timer1_state;
 125 enum tstate timer2_state;
 126
 127 static  int     beeping = 0;
 128 static  const u_char daysinmonth[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
 129 static  u_char  rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
 130 static  u_char  rtc_statusb = RTCSB_24HR | RTCSB_PINTR;
 131 static  int     rtc_loaded;
 132
 133 static int i8254_cputimer_div;
 134
 135 static int i8254_nointr;
 136 static int i8254_intr_disable = 0;
 137 TUNABLE_INT("hw.i8254.intr_disable", &i8254_intr_disable);
 138
 139 static struct callout sysbeepstop_ch;
 140
 141 static sysclock_t i8254_cputimer_count(void);
 142 static void i8254_cputimer_construct(struct cputimer *cputimer, sysclock_t last);
 143 static void i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *cputimer);
 144
 145 static struct cputimer  i8254_cputimer = {
 146     SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
 147     "i8254",
 148     CPUTIMER_PRI_8254,
 149     0,
 150     i8254_cputimer_count,
 151     cputimer_default_fromhz,
 152     cputimer_default_fromus,
 153     i8254_cputimer_construct,
 154     i8254_cputimer_destruct,
 155     TIMER_FREQ,
 156     0, 0, 0
 157 };
 158
 159 static void i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *, sysclock_t);
 160 static void i8254_intr_config(struct cputimer_intr *, const struct cputimer *);
 161 static void i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *, boolean_t);
 162
 163 static struct cputimer_intr i8254_cputimer_intr = {
 164     .freq = TIMER_FREQ,
 165     .reload = i8254_intr_reload,
 166     .enable = cputimer_intr_default_enable,
 167     .config = i8254_intr_config,
 168     .restart = cputimer_intr_default_restart,
 169     .pmfixup = cputimer_intr_default_pmfixup,
 170     .initclock = i8254_intr_initclock,
 171     .next = SLIST_ENTRY_INITIALIZER,
 172     .name = "i8254",
 173     .type = CPUTIMER_INTR_8254,
 174     .prio = CPUTIMER_INTR_PRIO_8254,
 175     .caps = CPUTIMER_INTR_CAP_PS
 176 };
 177
 178 /*
 179  * timer0 clock interrupt.  Timer0 is in one-shot mode and has stopped
 180  * counting as of this interrupt.  We use timer1 in free-running mode (not
 181  * generating any interrupts) as our main counter.  Each cpu has timeouts
 182  * pending.
 183  *
 184  * This code is INTR_MPSAFE and may be called without the BGL held.
 185  */
 186 static void
 187 clkintr(void *dummy, void *frame_arg)
 188 {
 189         static sysclock_t sysclock_count;       /* NOTE! Must be static */
 190         struct globaldata *gd = mycpu;
 191 #ifdef SMP
 192         struct globaldata *gscan;
 193         int n;
 194 #endif
 195
 196         /*
 197          * SWSTROBE mode is a one-shot, the timer is no longer running
 198          */
 199         timer0_running = 0;
 200
 201         /*
 202          * XXX the dispatcher needs work.  right now we call systimer_intr()
 203          * directly or via IPI for any cpu with systimers queued, which is
 204          * usually *ALL* of them.  We need to use the LAPIC timer for this.
 205          */
 206         sysclock_count = sys_cputimer->count();
 207 #ifdef SMP
 208         for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 209             gscan = globaldata_find(n);
 210             if (TAILQ_FIRST(&gscan->gd_systimerq) == NULL)
 211                 continue;
 212             if (gscan != gd) {
 213                 lwkt_send_ipiq3(gscan, (ipifunc3_t)systimer_intr,
 214                                 &sysclock_count, 0);
 215             } else {
 216                 systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
 217             }
 218         }
 219 #else
 220         if (TAILQ_FIRST(&gd->gd_systimerq) != NULL)
 221             systimer_intr(&sysclock_count, 0, frame_arg);
 222 #endif
 223 }
 224
 225
 226 /*
 227  * NOTE! not MP safe.
 228  */
 229 int
 230 acquire_timer2(int mode)
 231 {
 232         if (timer2_state != RELEASED)
 233                 return (-1);
 234         timer2_state = ACQUIRED;
 235
 236         /*
 237          * This access to the timer registers is as atomic as possible
 238          * because it is a single instruction.  We could do better if we
 239          * knew the rate.
 240          */
 241         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | (mode & 0x3f));
 242         return (0);
 243 }
 244
 245 int
 246 release_timer2(void)
 247 {
 248         if (timer2_state != ACQUIRED)
 249                 return (-1);
 250         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL2 | TIMER_SQWAVE | TIMER_16BIT);
 251         timer2_state = RELEASED;
 252         return (0);
 253 }
 254
 255 #include "opt_ddb.h"
 256 #ifdef DDB
 257 #include <ddb/ddb.h>
 258
 259 DB_SHOW_COMMAND(rtc, rtc)
 260 {
 261         kprintf("%02x/%02x/%02x %02x:%02x:%02x, A = %02x, B = %02x, C = %02x\n",
 262                rtcin(RTC_YEAR), rtcin(RTC_MONTH), rtcin(RTC_DAY),
 263                rtcin(RTC_HRS), rtcin(RTC_MIN), rtcin(RTC_SEC),
 264                rtcin(RTC_STATUSA), rtcin(RTC_STATUSB), rtcin(RTC_INTR));
 265 }
 266 #endif /* DDB */
 267
 268 /*
 269  * Return the current cpu timer count as a 32 bit integer.
 270  */
 271 static
 272 sysclock_t
 273 i8254_cputimer_count(void)
 274 {
 275         static __uint16_t cputimer_last;
 276         __uint16_t count;
 277         sysclock_t ret;
 278
 279         clock_lock();
 280         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_LATCH);
 281         count = (__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr);           /* get countdown */
 282         count |= ((__uint8_t)inb(i8254_walltimer_cntr) << 8);
 283         count = -count;                                 /* -> countup */
 284         if (count < cputimer_last)                      /* rollover */
 285                 i8254_cputimer.base += 0x00010000;
 286         ret = i8254_cputimer.base | count;
 287         cputimer_last = count;
 288         clock_unlock();
 289         return(ret);
 290 }
 291
 292 /*
 293  * This function is called whenever the system timebase changes, allowing
 294  * us to calculate what is needed to convert a system timebase tick
 295  * into an 8254 tick for the interrupt timer.  If we can convert to a
 296  * simple shift, multiplication, or division, we do so.  Otherwise 64
 297  * bit arithmatic is required every time the interrupt timer is reloaded.
 298  */
 299 static void
 300 i8254_intr_config(struct cputimer_intr *cti, const struct cputimer *timer)
 301 {
 302     int freq;
 303     int div;
 304
 305     /*
 306      * Will a simple divide do the trick?
 307      */
 308     div = (timer->freq + (cti->freq / 2)) / cti->freq;
 309     freq = cti->freq * div;
 310
 311     if (freq >= timer->freq - 1 && freq <= timer->freq + 1)
 312         i8254_cputimer_div = div;
 313     else
 314         i8254_cputimer_div = 0;
 315 }
 316
 317 /*
 318  * Reload for the next timeout.  It is possible for the reload value
 319  * to be 0 or negative, indicating that an immediate timer interrupt
 320  * is desired.  For now make the minimum 2 ticks.
 321  *
 322  * We may have to convert from the system timebase to the 8254 timebase.
 323  */
 324 static void
 325 i8254_intr_reload(struct cputimer_intr *cti, sysclock_t reload)
 326 {
 327     __uint16_t count;
 328
 329     if (i8254_cputimer_div)
 330         reload /= i8254_cputimer_div;
 331     else
 332         reload = (int64_t)reload * cti->freq / sys_cputimer->freq;
 333
 334     if ((int)reload < 2)
 335         reload = 2;
 336
 337     clock_lock();
 338     if (timer0_running) {
 339         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_LATCH);     /* count-down timer */
 340         count = (__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0);            /* lsb */
 341         count |= ((__uint8_t)inb(TIMER_CNTR0) << 8);    /* msb */
 342         if (reload < count) {
 343             outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 344             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);       /* lsb */
 345             outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8)); /* msb */
 346         }
 347     } else {
 348         timer0_running = 1;
 349         if (reload > 0xFFFF)
 350             reload = 0;         /* full count */
 351         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 352         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)reload);           /* lsb */
 353         outb(TIMER_CNTR0, (__uint8_t)(reload >> 8));    /* msb */
 354     }
 355     clock_unlock();
 356 }
 357
 358 /*
 359  * DELAY(usec)       - Spin for the specified number of microseconds.
 360  * DRIVERSLEEP(usec) - Spin for the specified number of microseconds,
 361  *                     but do a thread switch in the loop
 362  *
 363  * Relies on timer 1 counting down from (cputimer_freq / hz)
 364  * Note: timer had better have been programmed before this is first used!
 365  */
 366 static void
 367 DODELAY(int n, int doswitch)
 368 {
 369         int delta, prev_tick, tick, ticks_left;
 370
 371 #ifdef DELAYDEBUG
 372         int getit_calls = 1;
 373         int n1;
 374         static int state = 0;
 375
 376         if (state == 0) {
 377                 state = 1;
 378                 for (n1 = 1; n1 <= 10000000; n1 *= 10)
 379                         DELAY(n1);
 380                 state = 2;
 381         }
 382         if (state == 1)
 383                 kprintf("DELAY(%d)...", n);
 384 #endif
 385         /*
 386          * Guard against the timer being uninitialized if we are called
 387          * early for console i/o.
 388          */
 389         if (timer0_state == RELEASED)
 390                 i8254_restore();
 391
 392         /*
 393          * Read the counter first, so that the rest of the setup overhead is
 394          * counted.  Then calculate the number of hardware timer ticks
 395          * required, rounding up to be sure we delay at least the requested
 396          * number of microseconds.
 397          */
 398         prev_tick = sys_cputimer->count();
 399         ticks_left = ((u_int)n * (int64_t)sys_cputimer->freq + 999999) /
 400                      1000000;
 401
 402         /*
 403          * Loop until done.
 404          */
 405         while (ticks_left > 0) {
 406                 tick = sys_cputimer->count();
 407 #ifdef DELAYDEBUG
 408                 ++getit_calls;
 409 #endif
 410                 delta = tick - prev_tick;
 411                 prev_tick = tick;
 412                 if (delta < 0)
 413                         delta = 0;
 414                 ticks_left -= delta;
 415                 if (doswitch && ticks_left > 0)
 416                         lwkt_switch();
 417                 cpu_pause();
 418         }
 419 #ifdef DELAYDEBUG
 420         if (state == 1)
 421                 kprintf(" %d calls to getit() at %d usec each\n",
 422                        getit_calls, (n + 5) / getit_calls);
 423 #endif
 424 }
 425
 426 /*
 427  * DELAY() never switches.
 428  */
 429 void
 430 DELAY(int n)
 431 {
 432         DODELAY(n, 0);
 433 }
 434
 435 /*
 436  * Returns non-zero if the specified time period has elapsed.  Call
 437  * first with last_clock set to 0.
 438  */
 439 int
 440 CHECKTIMEOUT(TOTALDELAY *tdd)
 441 {
 442         sysclock_t delta;
 443         int us;
 444
 445         if (tdd->started == 0) {
 446                 if (timer0_state == RELEASED)
 447                         i8254_restore();
 448                 tdd->last_clock = sys_cputimer->count();
 449                 tdd->started = 1;
 450                 return(0);
 451         }
 452         delta = sys_cputimer->count() - tdd->last_clock;
 453         us = (u_int64_t)delta * (u_int64_t)1000000 /
 454              (u_int64_t)sys_cputimer->freq;
 455         tdd->last_clock += (u_int64_t)us * (u_int64_t)sys_cputimer->freq /
 456                            1000000;
 457         tdd->us -= us;
 458         return (tdd->us < 0);
 459 }
 460
 461
 462 /*
 463  * DRIVERSLEEP() does not switch if called with a spinlock held or
 464  * from a hard interrupt.
 465  */
 466 void
 467 DRIVERSLEEP(int usec)
 468 {
 469         globaldata_t gd = mycpu;
 470
 471         if (gd->gd_intr_nesting_level || gd->gd_spinlocks_wr) {
 472                 DODELAY(usec, 0);
 473         } else {
 474                 DODELAY(usec, 1);
 475         }
 476 }
 477
 478 static void
 479 sysbeepstop(void *chan)
 480 {
 481         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI)&0xFC); /* disable counter2 output to speaker */
 482         beeping = 0;
 483         release_timer2();
 484 }
 485
 486 int
 487 sysbeep(int pitch, int period)
 488 {
 489         if (acquire_timer2(TIMER_SQWAVE|TIMER_16BIT))
 490                 return(-1);
 491         if (sysbeep_enable == 0)
 492                 return(-1);
 493         /*
 494          * Nobody else is using timer2, we do not need the clock lock
 495          */
 496         outb(TIMER_CNTR2, pitch);
 497         outb(TIMER_CNTR2, (pitch>>8));
 498         if (!beeping) {
 499                 /* enable counter2 output to speaker */
 500                 outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 3);
 501                 beeping = period;
 502                 callout_reset(&sysbeepstop_ch, period, sysbeepstop, NULL);
 503         }
 504         return (0);
 505 }
 506
 507 /*
 508  * RTC support routines
 509  */
 510
 511 int
 512 rtcin(int reg)
 513 {
 514         u_char val;
 515
 516         crit_enter();
 517         outb(IO_RTC, reg);
 518         inb(0x84);
 519         val = inb(IO_RTC + 1);
 520         inb(0x84);
 521         crit_exit();
 522         return (val);
 523 }
 524
 525 static __inline void
 526 writertc(u_char reg, u_char val)
 527 {
 528         crit_enter();
 529         inb(0x84);
 530         outb(IO_RTC, reg);
 531         inb(0x84);
 532         outb(IO_RTC + 1, val);
 533         inb(0x84);              /* XXX work around wrong order in rtcin() */
 534         crit_exit();
 535 }
 536
 537 static __inline int
 538 readrtc(int port)
 539 {
 540         return(bcd2bin(rtcin(port)));
 541 }
 542
 543 static u_int
 544 calibrate_clocks(void)
 545 {
 546         u_int64_t old_tsc;
 547         u_int count, prev_count, tot_count;
 548         int sec, start_sec, timeout;
 549
 550         if (bootverbose)
 551                 kprintf("Calibrating clock(s) ... ");
 552         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 553                 goto fail;
 554         timeout = 100000000;
 555
 556         /* Read the mc146818A seconds counter. */
 557         for (;;) {
 558                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 559                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 560                         break;
 561                 }
 562                 if (--timeout == 0)
 563                         goto fail;
 564         }
 565
 566         /* Wait for the mC146818A seconds counter to change. */
 567         start_sec = sec;
 568         for (;;) {
 569                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP)) {
 570                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 571                         if (sec != start_sec)
 572                                 break;
 573                 }
 574                 if (--timeout == 0)
 575                         goto fail;
 576         }
 577
 578         /* Start keeping track of the i8254 counter. */
 579         prev_count = sys_cputimer->count();
 580         tot_count = 0;
 581
 582         if (tsc_present)
 583                 old_tsc = rdtsc();
 584         else
 585                 old_tsc = 0;            /* shut up gcc */
 586
 587         /*
 588          * Wait for the mc146818A seconds counter to change.  Read the i8254
 589          * counter for each iteration since this is convenient and only
 590          * costs a few usec of inaccuracy. The timing of the final reads
 591          * of the counters almost matches the timing of the initial reads,
 592          * so the main cause of inaccuracy is the varying latency from
 593          * inside getit() or rtcin(RTC_STATUSA) to the beginning of the
 594          * rtcin(RTC_SEC) that returns a changed seconds count.  The
 595          * maximum inaccuracy from this cause is < 10 usec on 486's.
 596          */
 597         start_sec = sec;
 598         for (;;) {
 599                 if (!(rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP))
 600                         sec = rtcin(RTC_SEC);
 601                 count = sys_cputimer->count();
 602                 tot_count += (int)(count - prev_count);
 603                 prev_count = count;
 604                 if (sec != start_sec)
 605                         break;
 606                 if (--timeout == 0)
 607                         goto fail;
 608         }
 609
 610         /*
 611          * Read the cpu cycle counter.  The timing considerations are
 612          * similar to those for the i8254 clock.
 613          */
 614         if (tsc_present) {
 615                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
 616         }
 617
 618         if (tsc_present)
 619                 kprintf("TSC clock: %llu Hz, ", (long long)tsc_frequency);
 620         kprintf("i8254 clock: %u Hz\n", tot_count);
 621         return (tot_count);
 622
 623 fail:
 624         kprintf("failed, using default i8254 clock of %u Hz\n",
 625                 i8254_cputimer.freq);
 626         return (i8254_cputimer.freq);
 627 }
 628
 629 static void
 630 i8254_restore(void)
 631 {
 632         timer0_state = ACQUIRED;
 633
 634         clock_lock();
 635
 636         /*
 637          * Timer0 is our fine-grained variable clock interrupt
 638          */
 639         outb(TIMER_MODE, TIMER_SEL0 | TIMER_SWSTROBE | TIMER_16BIT);
 640         outb(TIMER_CNTR0, 2);   /* lsb */
 641         outb(TIMER_CNTR0, 0);   /* msb */
 642         clock_unlock();
 643
 644         if (!i8254_nointr) {
 645                 cputimer_intr_register(&i8254_cputimer_intr);
 646                 cputimer_intr_select(&i8254_cputimer_intr, 0);
 647         }
 648
 649         /*
 650          * Timer1 or timer2 is our free-running clock, but only if another
 651          * has not been selected.
 652          */
 653         cputimer_register(&i8254_cputimer);
 654         cputimer_select(&i8254_cputimer, 0);
 655 }
 656
 657 static void
 658 i8254_cputimer_construct(struct cputimer *timer, sysclock_t oldclock)
 659 {
 660         int which;
 661
 662         /*
 663          * Should we use timer 1 or timer 2 ?
 664          */
 665         which = 0;
 666         TUNABLE_INT_FETCH("hw.i8254.walltimer", &which);
 667         if (which != 1 && which != 2)
 668                 which = 2;
 669
 670         switch(which) {
 671         case 1:
 672                 timer->name = "i8254_timer1";
 673                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL1;
 674                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL1;
 675                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR1;
 676                 timer1_state = ACQUIRED;
 677                 break;
 678         case 2:
 679                 timer->name = "i8254_timer2";
 680                 timer->type = CPUTIMER_8254_SEL2;
 681                 i8254_walltimer_sel = TIMER_SEL2;
 682                 i8254_walltimer_cntr = TIMER_CNTR2;
 683                 timer2_state = ACQUIRED;
 684                 break;
 685         }
 686
 687         timer->base = (oldclock + 0xFFFF) & ~0xFFFF;
 688
 689         clock_lock();
 690         outb(TIMER_MODE, i8254_walltimer_sel | TIMER_RATEGEN | TIMER_16BIT);
 691         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* lsb */
 692         outb(i8254_walltimer_cntr, 0);  /* msb */
 693         outb(IO_PPI, inb(IO_PPI) | 1);  /* bit 0: enable gate, bit 1: spkr */
 694         clock_unlock();
 695 }
 696
 697 static void
 698 i8254_cputimer_destruct(struct cputimer *timer)
 699 {
 700         switch(timer->type) {
 701         case CPUTIMER_8254_SEL1:
 702             timer1_state = RELEASED;
 703             break;
 704         case CPUTIMER_8254_SEL2:
 705             timer2_state = RELEASED;
 706             break;
 707         default:
 708             break;
 709         }
 710         timer->type = 0;
 711 }
 712
 713 static void
 714 rtc_restore(void)
 715 {
 716         /* Restore all of the RTC's "status" (actually, control) registers. */
 717         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 718         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 719         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
 720 }
 721
 722 /*
 723  * Restore all the timers.
 724  *
 725  * This function is called to resynchronize our core timekeeping after a
 726  * long halt, e.g. from apm_default_resume() and friends.  It is also
 727  * called if after a BIOS call we have detected munging of the 8254.
 728  * It is necessary because cputimer_count() counter's delta may have grown
 729  * too large for nanouptime() and friends to handle, or (in the case of 8254
 730  * munging) might cause the SYSTIMER code to prematurely trigger.
 731  */
 732 void
 733 timer_restore(void)
 734 {
 735         crit_enter();
 736         i8254_restore();                /* restore timer_freq and hz */
 737         rtc_restore();                  /* reenable RTC interrupts */
 738         crit_exit();
 739 }
 740
 741 /*
 742  * Initialize 8254 timer 0 early so that it can be used in DELAY().
 743  */
 744 void
 745 startrtclock(void)
 746 {
 747         u_int delta, freq;
 748
 749         /*
 750          * Can we use the TSC?
 751          */
 752         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
 753                 tsc_present = 1;
 754         else
 755                 tsc_present = 0;
 756
 757         /*
 758          * Initial RTC state, don't do anything unexpected
 759          */
 760         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
 761         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
 762
 763         /*
 764          * Set the 8254 timer0 in TIMER_SWSTROBE mode and cause it to
 765          * generate an interrupt, which we will ignore for now.
 766          *
 767          * Set the 8254 timer1 in TIMER_RATEGEN mode and load 0x0000
 768          * (so it counts a full 2^16 and repeats).  We will use this timer
 769          * for our counting.
 770          */
 771         i8254_restore();
 772         freq = calibrate_clocks();
 773 #ifdef CLK_CALIBRATION_LOOP
 774         if (bootverbose) {
 775                 kprintf(
 776                 "Press a key on the console to abort clock calibration\n");
 777                 while (cncheckc() == -1)
 778                         calibrate_clocks();
 779         }
 780 #endif
 781
 782         /*
 783          * Use the calibrated i8254 frequency if it seems reasonable.
 784          * Otherwise use the default, and don't use the calibrated i586
 785          * frequency.
 786          */
 787         delta = freq > i8254_cputimer.freq ?
 788                         freq - i8254_cputimer.freq : i8254_cputimer.freq - freq;
 789         if (delta < i8254_cputimer.freq / 100) {
 790 #ifndef CLK_USE_I8254_CALIBRATION
 791                 if (bootverbose)
 792                         kprintf(
 793 "CLK_USE_I8254_CALIBRATION not specified - using default frequency\n");
 794                 freq = i8254_cputimer.freq;
 795 #endif
 796                 /*
 797                  * NOTE:
 798                  * Interrupt timer's freq must be adjusted
 799                  * before we change the cuptimer's frequency.
 800                  */
 801                 i8254_cputimer_intr.freq = freq;
 802                 cputimer_set_frequency(&i8254_cputimer, freq);
 803         } else {
 804                 if (bootverbose)
 805                         kprintf(
 806                     "%d Hz differs from default of %d Hz by more than 1%%\n",
 807                                freq, i8254_cputimer.freq);
 808                 tsc_frequency = 0;
 809         }
 810
 811 #ifndef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 812         if (tsc_frequency != 0) {
 813                 if (bootverbose)
 814                         kprintf(
 815 "CLK_USE_TSC_CALIBRATION not specified - using old calibration method\n");
 816                 tsc_frequency = 0;
 817         }
 818 #endif
 819         if (tsc_present && tsc_frequency == 0) {
 820                 /*
 821                  * Calibration of the i586 clock relative to the mc146818A
 822                  * clock failed.  Do a less accurate calibration relative
 823                  * to the i8254 clock.
 824                  */
 825                 u_int64_t old_tsc = rdtsc();
 826
 827                 DELAY(1000000);
 828                 tsc_frequency = rdtsc() - old_tsc;
 829 #ifdef CLK_USE_TSC_CALIBRATION
 830                 if (bootverbose) {
 831                         kprintf("TSC clock: %llu Hz (Method B)\n",
 832                                 tsc_frequency);
 833                 }
 834 #endif
 835         }
 836
 837         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_post_sync, resettodr_on_shutdown, NULL, SHUTDOWN_PRI_LAST);
 838
 839 #if !defined(SMP)
 840         /*
 841          * We can not use the TSC in SMP mode, until we figure out a
 842          * cheap (impossible), reliable and precise (yeah right!)  way
 843          * to synchronize the TSCs of all the CPUs.
 844          * Curse Intel for leaving the counter out of the I/O APIC.
 845          */
 846
 847 #if NAPM > 0
 848         /*
 849          * We can not use the TSC if we support APM. Precise timekeeping
 850          * on an APM'ed machine is at best a fools pursuit, since
 851          * any and all of the time spent in various SMM code can't
 852          * be reliably accounted for.  Reading the RTC is your only
 853          * source of reliable time info.  The i8254 looses too of course
 854          * but we need to have some kind of time...
 855          * We don't know at this point whether APM is going to be used
 856          * or not, nor when it might be activated.  Play it safe.
 857          */
 858         return;
 859 #endif /* NAPM > 0 */
 860
 861 #endif /* !defined(SMP) */
 862 }
 863
 864 /*
 865  * Sync the time of day back to the RTC on shutdown, but only if
 866  * we have already loaded it and have not crashed.
 867  */
 868 static void
 869 resettodr_on_shutdown(void *arg __unused)
 870 {
 871         if (rtc_loaded && panicstr == NULL) {
 872                 resettodr();
 873         }
 874 }
 875
 876 /*
 877  * Initialize the time of day register, based on the time base which is, e.g.
 878  * from a filesystem.
 879  */
 880 void
 881 inittodr(time_t base)
 882 {
 883         unsigned long   sec, days;
 884         int             year, month;
 885         int             y, m;
 886         struct timespec ts;
 887
 888         if (base) {
 889                 ts.tv_sec = base;
 890                 ts.tv_nsec = 0;
 891                 set_timeofday(&ts);
 892         }
 893
 894         /* Look if we have a RTC present and the time is valid */
 895         if (!(rtcin(RTC_STATUSD) & RTCSD_PWR))
 896                 goto wrong_time;
 897
 898         /* wait for time update to complete */
 899         /* If RTCSA_TUP is zero, we have at least 244us before next update */
 900         crit_enter();
 901         while (rtcin(RTC_STATUSA) & RTCSA_TUP) {
 902                 crit_exit();
 903                 crit_enter();
 904         }
 905
 906         days = 0;
 907 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 908         year = readrtc(RTC_YEAR) + readrtc(RTC_CENTURY) * 100;
 909 #else
 910         year = readrtc(RTC_YEAR) + 1900;
 911         if (year < 1970)
 912                 year += 100;
 913 #endif
 914         if (year < 1970) {
 915                 crit_exit();
 916                 goto wrong_time;
 917         }
 918         month = readrtc(RTC_MONTH);
 919         for (m = 1; m < month; m++)
 920                 days += daysinmonth[m-1];
 921         if ((month > 2) && LEAPYEAR(year))
 922                 days ++;
 923         days += readrtc(RTC_DAY) - 1;
 924         for (y = 1970; y < year; y++)
 925                 days += DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 926         sec = ((( days * 24 +
 927                   readrtc(RTC_HRS)) * 60 +
 928                   readrtc(RTC_MIN)) * 60 +
 929                   readrtc(RTC_SEC));
 930         /* sec now contains the number of seconds, since Jan 1 1970,
 931            in the local time zone */
 932
 933         sec += tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 934
 935         y = time_second - sec;
 936         if (y <= -2 || y >= 2) {
 937                 /* badly off, adjust it */
 938                 ts.tv_sec = sec;
 939                 ts.tv_nsec = 0;
 940                 set_timeofday(&ts);
 941         }
 942         rtc_loaded = 1;
 943         crit_exit();
 944         return;
 945
 946 wrong_time:
 947         kprintf("Invalid time in real time clock.\n");
 948         kprintf("Check and reset the date immediately!\n");
 949 }
 950
 951 /*
 952  * Write system time back to RTC
 953  */
 954 void
 955 resettodr(void)
 956 {
 957         struct timeval tv;
 958         unsigned long tm;
 959         int m;
 960         int y;
 961
 962         if (disable_rtc_set)
 963                 return;
 964
 965         microtime(&tv);
 966         tm = tv.tv_sec;
 967
 968         crit_enter();
 969         /* Disable RTC updates and interrupts. */
 970         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_HALT | RTCSB_24HR);
 971
 972         /* Calculate local time to put in RTC */
 973
 974         tm -= tz.tz_minuteswest * 60 + (wall_cmos_clock ? adjkerntz : 0);
 975
 976         writertc(RTC_SEC, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Seconds */
 977         writertc(RTC_MIN, bin2bcd(tm%60)); tm /= 60;    /* Write back Minutes */
 978         writertc(RTC_HRS, bin2bcd(tm%24)); tm /= 24;    /* Write back Hours   */
 979
 980         /* We have now the days since 01-01-1970 in tm */
 981         writertc(RTC_WDAY, (tm+4)%7);                   /* Write back Weekday */
 982         for (y = 1970, m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y);
 983              tm >= m;
 984              y++,      m = DAYSPERYEAR + LEAPYEAR(y))
 985              tm -= m;
 986
 987         /* Now we have the years in y and the day-of-the-year in tm */
 988         writertc(RTC_YEAR, bin2bcd(y%100));             /* Write back Year    */
 989 #ifdef USE_RTC_CENTURY
 990         writertc(RTC_CENTURY, bin2bcd(y/100));          /* ... and Century    */
 991 #endif
 992         for (m = 0; ; m++) {
 993                 int ml;
 994
 995                 ml = daysinmonth[m];
 996                 if (m == 1 && LEAPYEAR(y))
 997                         ml++;
 998                 if (tm < ml)
 999                         break;
1000                 tm -= ml;
1001         }
1002
1003         writertc(RTC_MONTH, bin2bcd(m + 1));            /* Write back Month   */
1004         writertc(RTC_DAY, bin2bcd(tm + 1));             /* Write back Month Day */
1005
1006         /* Reenable RTC updates and interrupts. */
1007         writertc(RTC_STATUSB, rtc_statusb);
1008         crit_exit();
1009 }
1010
1011
1012 /*
1013  * Start both clocks running.  DragonFly note: the stat clock is no longer
1014  * used.  Instead, 8254 based systimers are used for all major clock
1015  * interrupts.
1016  */
1017 static void
1018 i8254_intr_initclock(struct cputimer_intr *cti, boolean_t selected)
1019 {
1020 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1021         int apic_8254_trial = 0;
1022         void *clkdesc = NULL;
1023         int irq = 0;
1024 #endif
1025
1026         callout_init(&sysbeepstop_ch);
1027
1028         if (!selected && i8254_intr_disable) {
1029                 i8254_nointr = 1; /* don't try to register again */
1030                 cputimer_intr_deregister(cti);
1031                 return;
1032         }
1033
1034         /*
1035          * The stat interrupt mask is different without the
1036          * statistics clock.  Also, don't set the interrupt
1037          * flag which would normally cause the RTC to generate
1038          * interrupts.
1039          */
1040         rtc_statusb = RTCSB_24HR;
1041
1042         /* Finish initializing 8254 timer 0. */
1043 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1044 if (apic_io_enable) {
1045         if (ioapic_use_old) {
1046                 irq = isa_apic_irq(0);
1047                 if (irq >= 0 ) {
1048                         if (apic_int_type(0, 0) == 3)
1049                                 apic_8254_trial = 1;
1050                 } else {
1051                         /* look for ExtInt on pin 0 */
1052                         if (apic_int_type(0, 0) == 3) {
1053                                 irq = apic_irq(0, 0);
1054                                 setup_8254_mixed_mode();
1055                         } else {
1056                                 panic("APIC_IO: Cannot route 8254 "
1057                                       "interrupt to CPU");
1058                         }
1059                 }
1060
1061                 clkdesc = register_int(irq, clkintr, NULL, "clk",
1062                                        NULL,
1063                                        INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1064                                        INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1065                                        INTR_NOENTROPY);
1066                 machintr_intren(irq);
1067         }
1068 } else {
1069 #endif
1070         register_int(0, clkintr, NULL, "clk", NULL,
1071                      INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1072                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1073                      INTR_NOENTROPY);
1074         machintr_intren(0);
1075 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1076 }
1077 #endif
1078
1079         /* Initialize RTC. */
1080         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1081         writertc(RTC_STATUSB, RTCSB_24HR);
1082
1083 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1084 if (apic_io_enable && ioapic_use_old) {
1085         if (apic_8254_trial) {
1086                 sysclock_t base;
1087                 long lastcnt;
1088
1089                 /*
1090                  * Following code assumes the 8254 is the cpu timer,
1091                  * so make sure it is.
1092                  */
1093                 KKASSERT(sys_cputimer == &i8254_cputimer);
1094                 KKASSERT(cti == &i8254_cputimer_intr);
1095
1096                 lastcnt = get_interrupt_counter(irq);
1097
1098                 /*
1099                  * Force an 8254 Timer0 interrupt and wait 1/100s for
1100                  * it to happen, then see if we got it.
1101                  */
1102                 kprintf("APIC_IO: Testing 8254 interrupt delivery\n");
1103                 i8254_intr_reload(cti, 2);
1104                 base = sys_cputimer->count();
1105                 while (sys_cputimer->count() - base < sys_cputimer->freq / 100)
1106                         ;       /* nothing */
1107                 if (get_interrupt_counter(irq) - lastcnt == 0) {
1108                         /*
1109                          * The MP table is broken.
1110                          * The 8254 was not connected to the specified pin
1111                          * on the IO APIC.
1112                          * Workaround: Limited variant of mixed mode.
1113                          */
1114                         machintr_intrdis(irq);
1115                         unregister_int(clkdesc);
1116                         kprintf("APIC_IO: Broken MP table detected: "
1117                                "8254 is not connected to "
1118                                "IOAPIC #%d intpin %d\n",
1119                                int_to_apicintpin[irq].ioapic,
1120                                int_to_apicintpin[irq].int_pin);
1121                         /*
1122                          * Revoke current ISA IRQ 0 assignment and
1123                          * configure a fallback interrupt routing from
1124                          * the 8254 Timer via the 8259 PIC to the
1125                          * an ExtInt interrupt line on IOAPIC #0 intpin 0.
1126                          * We reuse the low level interrupt handler number.
1127                          */
1128                         if (apic_irq(0, 0) < 0) {
1129                                 revoke_apic_irq(irq);
1130                                 assign_apic_irq(0, 0, irq);
1131                         }
1132                         irq = apic_irq(0, 0);
1133                         setup_8254_mixed_mode();
1134                         register_int(irq, clkintr, NULL, "clk",
1135                                      NULL,
1136                                      INTR_EXCL | INTR_CLOCK |
1137                                      INTR_NOPOLL | INTR_MPSAFE |
1138                                      INTR_NOENTROPY);
1139                         machintr_intren(irq);
1140                 }
1141         }
1142         if (apic_int_type(0, 0) != 3 ||
1143             int_to_apicintpin[irq].ioapic != 0 ||
1144             int_to_apicintpin[irq].int_pin != 0) {
1145                 kprintf("APIC_IO: routing 8254 via IOAPIC #%d intpin %d\n",
1146                        int_to_apicintpin[irq].ioapic,
1147                        int_to_apicintpin[irq].int_pin);
1148         } else {
1149                 kprintf("APIC_IO: "
1150                        "routing 8254 via 8259 and IOAPIC #0 intpin 0\n");
1151         }
1152 }
1153 #endif
1154 }
1155
1156 #ifdef SMP /* APIC-IO */
1157
1158 static void
1159 setup_8254_mixed_mode(void)
1160 {
1161         /*
1162          * Allow 8254 timer to INTerrupt 8259:
1163          *  re-initialize master 8259:
1164          *   reset; prog 4 bytes, single ICU, edge triggered
1165          */
1166         outb(IO_ICU1, 0x13);
1167         outb(IO_ICU1 + 1, IDT_OFFSET);  /* start vector (unused) */
1168         outb(IO_ICU1 + 1, 0x00);        /* ignore slave */
1169         outb(IO_ICU1 + 1, 0x03);        /* auto EOI, 8086 */
1170         outb(IO_ICU1 + 1, 0xfe);        /* unmask INT0 */
1171
1172         /* program IO APIC for type 3 INT on INT0 */
1173         if (ext_int_setup(0, 0) < 0)
1174                 panic("8254 redirect via APIC pin0 impossible!");
1175 }
1176 #endif
1177
1178 void
1179 setstatclockrate(int newhz)
1180 {
1181         if (newhz == RTC_PROFRATE)
1182                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_PROF;
1183         else
1184                 rtc_statusa = RTCSA_DIVIDER | RTCSA_NOPROF;
1185         writertc(RTC_STATUSA, rtc_statusa);
1186 }
1187
1188 #if 0
1189 static unsigned
1190 tsc_get_timecount(struct timecounter *tc)
1191 {
1192         return (rdtsc());
1193 }
1194 #endif
1195
1196 #ifdef KERN_TIMESTAMP
1197 #define KERN_TIMESTAMP_SIZE 16384
1198 static u_long tsc[KERN_TIMESTAMP_SIZE] ;
1199 SYSCTL_OPAQUE(_debug, OID_AUTO, timestamp, CTLFLAG_RD, tsc,
1200         sizeof(tsc), "LU", "Kernel timestamps");
1201 void
1202 _TSTMP(u_int32_t x)
1203 {
1204         static int i;
1205
1206         tsc[i] = (u_int32_t)rdtsc();
1207         tsc[i+1] = x;
1208         i = i + 2;
1209         if (i >= KERN_TIMESTAMP_SIZE)
1210                 i = 0;
1211         tsc[i] = 0; /* mark last entry */
1212 }
1213 #endif /* KERN_TIMESTAMP */
1214
1215 /*
1216  *
1217  */
1218
1219 static int
1220 hw_i8254_timestamp(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1221 {
1222     sysclock_t count;
1223     __uint64_t tscval;
1224     char buf[32];
1225
1226     crit_enter();
1227     if (sys_cputimer == &i8254_cputimer)
1228         count = sys_cputimer->count();
1229     else
1230         count = 0;
1231     if (tsc_present)
1232         tscval = rdtsc();
1233     else
1234         tscval = 0;
1235     crit_exit();
1236     ksnprintf(buf, sizeof(buf), "%08x %016llx", count, (long long)tscval);
1237     return(SYSCTL_OUT(req, buf, strlen(buf) + 1));
1238 }
1239
1240 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, i8254, CTLFLAG_RW, 0, "I8254");
1241 SYSCTL_UINT(_hw_i8254, OID_AUTO, freq, CTLFLAG_RD, &i8254_cputimer.freq, 0,
1242             "frequency");
1243 SYSCTL_PROC(_hw_i8254, OID_AUTO, timestamp, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1244             0, 0, hw_i8254_timestamp, "A", "");
1245
1246 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, tsc_present, CTLFLAG_RD,
1247             &tsc_present, 0, "TSC Available");
1248 SYSCTL_QUAD(_hw, OID_AUTO, tsc_frequency, CTLFLAG_RD,
1249             &tsc_frequency, 0, "TSC Frequency");
1250